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绪论

一、混凝土的组成

混凝土材料组成的基本原理，系由填充材（filler）与胶结材（binder）以适当比例，均匀混合所组成。原则上，以填充材为骨干，占有混凝土大部分体积（以普通混凝土而言，骨材约占混凝土七成以上之体积），形成混凝土材料之主体，故填充材应具有取得容易、成本低、质地坚实、性质稳定、不易风化变质等特性，一般均以天然石材，如取自河川或陆上之砂石材料，作为混凝土之填充料，也就是习称的骨材（aggregates）。

另一方面

要使为数庞大的填充料或骨材成为有用的营造建材，则需透过胶结材的黏结作用，并以工程所需要的几何形状、尺寸、规格等条件成形，成为绝大多数构件的主体，因此，作为胶结材的材料必须有适当的粘着、聚集及填充的特性，现在工程上所使用的水泥浆体即扮演此一胶结材的角色。

如所示

混凝土系由骨材（填充料，Filler）（其体积约占60％~75％）和水泥浆体（粘结料）（体积约占25％~40％）组合而成，若添加额外掺料则成为特殊混凝土（SpecialConcretr），通常混凝土系以骨材（Aggregates）与水泥浆体（Paste）等二种基本材料经「混」合、「凝」固而成的人造「土」石。水泥浆体质量的关键因素为水灰比，在相同材料及养护状况下，减少用水量具有许多优点：增进抗压及绕曲强度、增加水密性（WaterTightness）、减低吸附水量、增加抗风化能力、浇置面间有较佳之粘着性、混凝土与钢筋间有较佳之握裹力及干湿作用所造成的体积变化较少。

换言之

在可适当捣实的条件下，含水量越少则混凝土品质越佳。由于骨材占混凝土大部分的体积，其选择正确性会影响混凝土整体的质量。

混凝土中材料的组成百分率范围

1及3表以较细骨材为主的「富配比」

2及4表以较粗骨材为主的「贫配比」

贫富配比之分类，并无一定之规范，以填充的观点为胶结材总量足以填充骨材空隙之配比

再以原材料相互间的组成可分为：

(1)水泥浆体(Paste)

由水及胶结材(水泥、炉石、飞灰、硅灰、化学掺料等以水泥为主要成份的粉细列原料)所组成，一般使用在特殊场所，例如：墙面的修补、预力套管的灌置、工作物间间隙的浇置等。

(2)水泥砂浆(Mortar)

由上述的水泥浆及细骨材(俗称〝砂〞)所组成，一般使用在：墙面的修饰、工作物间较大间间隙的填充、地版的施工、砌墙等。

(3)混凝土(Concrete)

由上述的水泥浆及粗骨材(俗称〝石〞)所组成，使用范围非常广泛，为工程建构及住宅房屋的主要建材。

(4)特殊混凝土(SpecialConcrete)

在混凝土中添加一些特殊的掺料所组成，用以改变混凝土的特性，以适合特殊的结构物使用的混凝土，例如：自充填混凝土(S.C.C.)、高性能混凝土(H.P.C.)等。

其间的关系以下述结构表示：

混凝土组成阶层及类别

二、混凝土质量影响之因素

优良的混凝土材料俱有良好的可塑性、经济性、耐久性等等性能，见表1-1

当然亦具有低抗拉强度、低延展性等缺点，在材料影应用上即是采用复合材料的原理，来克服混凝土的缺失，并发展混凝土的特征，达到材料最佳的使用程度。

由于材料先天上均具有常态性的变异，同时材料的料原质量亦常会因环境等变化而有相当改变，尤其是水泥的质量及骨材的含水状况，经常造成混凝土质量的变异，若不加以控制，则可能影响结构体的质量，因此质量管理措施因应而生。

虽然水泥混凝土的管制原理类似于其它材料的管理方式，然而它常面临材料供货商低价竞争的压力、甲方固定的材料配方、以及无完善的鉴定及管理制度，以致质量管理名存实无，造成混凝土质量普遍低劣、或竞相偷工减料，以削价满足市场的要求。

为了确保及重整混凝土质量，有必要对混凝土质量及传统质量控制概念作一扼要的回顾，希望投资者、设计者、施工者及使用者能适度关切混凝土质量，保障消费大众（使用者）的基本权益。

表1-1混凝土材料的优缺点

目前虽然国内混凝土施工能在传统的束缚下，技术层次甚低，可是未来的远景光明，只要国内朝着科学认知的新方法逐步进行，则混凝土材料的应用当可臻至最高之境界－安全、经济、美观耐久以发挥材料应有的潜能。

目前在工程上所使用的混凝土，便是以上叙述的基本概念，经过逾一世纪的演进、改良所获致的现代土木工程材料。现在，工程上所使用的普通混凝土，便是天然砂石作为细、粗骨材，配普通卜作兰水泥（ordinaryPortlandcement）、水或必要之少量矿物、化学掺料，均匀半合而成。这些骨材、水泥、水、矿物掺料、化学掺料各自的材料性质与其比例，甚至于加工过程，都将直接影响其所形成的混凝土材料性质。

此外，水泥与水混合形成水泥浆体（cementpaste）后，会进行水泥水化反应（cementhydrationreaction），是水泥浆体胶结能力与硬固性质的来源，而水泥水化反应的进行将持续一段时间，水化反应初期的数天是反应规模最大的阶段，混凝土的主要性质都将在此一时期发展出来，随着时间的延长，水化反应的规模逐渐缩小，但却仍末完全终止，整个水化反应过程可长达数月，甚至数年。因此，「龄期效应」（ageeffect）是混凝土性质的重要因素之一。

温、湿度是影响水泥的水化反应规模、速率的重要外在因素，因此，混凝土的性质也会受环境、湿度条件及大的影响，特别是混凝土拌合、浇置后的初期，是整个混凝土材料性质成形的重要阶段，故温、湿度等条件的控制显得特别重要，这也是所谓的「养护」（Curing）。

简言之，混凝土材料有以下特性，值得加以特别重视。

（1）组成材料复杂性

混凝土性质受其众多组成材料所影响，使得混凝土制造与施工过程的品管显得更为重要。

（2）龄期效应

混凝土性质随其水化程度之提高而渐趋成熟，其诸多材料性质亦随之提升，但由于整个水泥水化作用是一个漫长的过程，因而在此一过程中，混凝土各项性质都是逐渐在改变的，这种混凝土性质随时间（龄期）变化的现象，一般称为混凝土的「龄期效应」，是混凝土材料特有的现象，在整个施工过程中，应特别加以注意。

（3）环境因素

混凝土性质与其水化程度息息相关，而水泥的水化作用本质上是一化学作用，其反应速率的快慢，与其所处环境条件有密切关系，其中，最重要的，即为环境温度与湿度。

环境温度过低，故然会减缓水化反应速率，不利于混凝土强度的发展，过高的环境温度，则亦对混凝土长时间的性质发展不利，因此，除非有其必要，否则，一般混凝土施工应尽量避免在特殊低温或高温的天候下进行；混凝土施工后初期，如环境干燥，而混凝土又没有受到适当的保护，则混凝土极易因为水分的散失而影响其水化能力，长时间后，混凝土已发展出一定的强度和孔隙结构，则其受环境湿度影响程度将可减缓许多，因此，混凝土施工后初期之保护与避免失水措施，是相当重要的，一般称之为「养护」，养护工作可说是混凝土施工的一项必要工作项目。一般将养护视为一种附带的工作，认为是可有可无，即使做了，也只是应付而已，这是亟待改正的心态。

混凝土为建筑施工时的主要材料，亦是构成结构体主要部份，其质量之好坏将直接影响到结构体的承载能力，对结构物之安全性有相当的关连，因此对混凝土材料的认识，可使此材料达到最佳的应用效果。然而，混凝土系为一种复合材料(CompositeMaterials)，巨观上由水泥、炉石、飞灰、硅灰、骨材及掺料等各种性质相异的材料组合而成；这些原材料材质的良窳加上组合的正确与否，都会对混凝土的质量有所影响，不良的材质会造成混凝土的抗压强度的降低，甚至于产生混凝土的一些病变，原材料的组合不良则会造成新拌混凝土的泌水（Bleeding）、析离（Segregation）、粗涩(Coarse)、过稠(Consistent)等不良于施工的现象，对硬固混凝土更会有低强度(LowerStrengh)、开裂(Crack)、爆开(Popout)、起粉(Dusting)、起砂(Sanding)、蜂窝(HoneyHole)等不良现象。

影响混凝土质量的因素可以下表1.2作总体的说明：

表1.2影响混凝土质量的分类表