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材料第二章 水泥 - Coggle Diagram
材料第二章
水泥
卜特蘭水泥的性質與對應試驗
比重及單位體積重
比重
卜特蘭水泥之比重是各種水泥中比重最大值者，約3.14~3.16
比重降低至3.00~3.05之間代表風化情形嚴重，需加熱至700~800°C，恢復原樣，才可使用
單位體積重
簡稱單位重
水泥單位體積約1500kg/m3
30包體積約為1m3
比重試驗
使用李氏比重瓶
內部液體為脫水石油
※不能用水，因
水化作用
細度
定義：水泥粉末粗細的程度
以1g重水泥之表面積大小來表示(比表面積)，其單位為cm2/g
水泥細度越高，與水接觸面積越大，水化作用速率越快
細度越大的特性：收縮性大、易使混凝土產生龜裂，降低耐久性、水密性
細度試驗方式
篩析法
將500g水泥置於200號篩上輕拍，當洩漏速度達0.1g/min之落下量，稱其通過篩之重量，再求與原重量的百分比，即水泥細度
F=100-[(殘留試驗篩上重+
100)/水泥試樣重+篩餘百分比校定值]
=100[(Rs
100)/W+C]
布蘭氏氣透儀
氣透儀測定：空氣透過水泥試料所需之時間、空氣壓力集孔隙率
華格納氏濁度計法
利用沉澱原理，水泥在煤油中之混濁度，推算比表面積
細度越大，混濁度越大，比表面積就越大
透過感光電池測定電流強度
風分機
空氣自底部往上噴
損失重越多，細度越大
細的水泥吹出桶內，較粗水泥留於底部
水泥細度=損失水泥重量/水泥試樣重
標準稠度
稠度：用水量與水泥重量百分比
水泥標準稠度約在
25~29%
試驗方式
費開針儀器
用於測標準稠度
測針：直徑10mm，總重300g
測定在
30秒
內自水泥漿表面貫入水泥漿深度達10mm時，所加的水量
標準稠度(%)=標準稠度用水量/水泥試樣重量*100%
用於測凝結時間
依照標準稠度製作的之水泥漿體
自活動圓桿自重落下，30秒讀取刻度，即為針入度
初凝時間
每隔15秒做一次針入度，直到費開針在30秒內針入度為25mm
終凝時間
1mm的費開針在水泥漿體表面不會產生明顯凹痕時所需時間
費開針直徑為1mm
凝結時間
凝結速度與用水量、溫度、濕度有關
試驗方式
吉爾摩針
試體底徑為76mm，厚度為12.7mm的圓錐形扁塊
初凝針
直徑：2.12mm，重量113.4g，不在水泥漿體上產生明顯凹痕所需時間
終凝針
直徑：1.06mm，重量453.6g，不在水泥漿體上產生明顯凹痕所需時間
吉爾摩針，所測時間較費開針多30分鐘
健性
又稱安定性
健性不良原因
游離石灰的延遲水化作用
原料配合比例不當
煅燒溫度不足
磨粉不細
氧化鎂或硫酸鹽含量過高
MgO或硫酸鹽過高
凝結時膨脹，使混凝土龜裂
氧化鎂含量不得超過6%
健性試驗方式
浸水法
水泥試樣500g，加入標準稠度水量
試體：直徑7.6cm，中央厚度1.3cm
養護24小時後，浸入水中27天後取出，觀察龜裂與變形狀況
煮沸法
試體與浸水法相同
置於98~100°C水泥煮沸器，或置於離水面2.54的蒸氣架煮沸5小時
李氏健性測脹器試驗法
裂縫兩端有各一長尖柄
試體至做完成後，置於水中24小時，再煮沸6小時
冷卻後量兩柄間距離差，即為膨脹量，距離越長，健性越差
增壓鍋法
以三連型鐵模將標準稠度試體製成2.5cm×2.5cm×25cm
恆濕24小時，拆模量測柱長
短柱置於蒸壓鍋內45~75分鐘升壓至21kgf/cm2
增壓膨脹率越大，水泥健性越差
健性不良的水泥可風乾數日，預防游離石灰預先水化
健性不良：水泥跟混凝土發生大量收縮或膨脹
流度
水泥砂漿中含水量的多寡會影響流度值
流度值會影響強度
水泥砂漿中正確含水量，其標準流度值在105~115%
試驗
水泥:水:渥太華砂=1:0.485:2.75
試體分兩層搗實，每層厚25mm，每層搗實20次
轉動把手使流度台在15秒內跌落25次
F(流度)=(D-d)/d
D:每隔45度4次量測高度的平均值
d:流度底模值徑100±0.5mm
強度
使用水泥、水與標準砂製成試體
標準砂使用：美國伊利諾州所產的天然矽砂
試體大小，5cm×5cm×5cm
拌合完成後需在
2.5分鐘
內製作完試體
試體製作分
兩層
，每層厚
25mm
，矩形搗棒在10秒內垂直由上而下搗時32次
抗壓強度σ=P/A
水泥成分&種類
水泥重要化學成分
主要化學成分
鋁酸三鈣(C3A)
發熱量最大
水化速度快
第一天強度提供
工作性差、收縮大、早期強度佳、長期強度低
矽酸二鈣(C2S)
水化熱低
水化速度慢
長期強度來源，28天后之強度提供
鋁鐵酸四鈣(C4AF)
低水化熱
水化速度慢
早期與長期強度皆低
抵抗硫酸鹽侵蝕
常用於巨積混凝土、水壩
矽酸三鈣(C3S)
水化速度快
7~28天強度提供
水化熱高
石灰石&黏土
次要化學成分
鹼
鹼金屬物質，K2O、Na2O
粒料與矽酸發生化學反應，稱為粒料
鹼性反應
生成類似水玻璃之化合物
鹼含量超過0.6%時，混凝土會發生分解現象
氧化鎂(MgO)
又稱苦土
氧化鎂含量過多，會造成延緩水化現象
CNS61規定氧化鎂含量不得超過6%
游離石灰
發生原因
磨粉不細
鍛燒不完全
原料比例不適當(石灰含量過多)
結果
延遲水化之現象
水泥建性不佳
白華現象發生(與水作用)
石膏(CaSO4·2H2O)
研磨時添加2~4%之石膏，作為緩凝劑，延長凝結時間
石膏加入時溫度不得太高，使石膏脫水產生無水即半水石膏
水化作用
凝結
初凝
1hr ↑
塑性
終凝
10hr ↓
硬化
無塑性
閃凝
水泥中的C3A含量過多，石膏無法控制水化作用
水泥在拌合後幾分鐘內即凝固
需添加水與石膏重新拌合，造成水灰比降低，強度降低
假凝
又稱早凝
石膏研磨時燒塊溫度太高
只需延長拌合時間或重新拌合(不須加水)，即可恢復
卜特蘭水泥
原料
矽土(SiO2)
礬土(Al2O3)
石灰(CaO)
氧化鐵(Fe2O3)
製成
研磨
須通過#200
鍛燒
細磨
稱二磨一燒
種類
第二型卜特蘭水泥
改良水泥
用於巨積混凝土
C3A含量較少
中度抗硫
第三型卜特蘭水泥
早強水泥
又稱
二天水泥
拌和後3~5天內即可到達28天的強度
含大量的C3S
水化熱較高
不適合巨積混凝土
第一型卜特蘭水泥
普通水泥
第四型卜特蘭水泥
低熱水泥
C2S含量高水化速度緩慢
水化熱為普通水泥的70%
適用於巨積混凝土工程
第五型卜特蘭水泥
抗硫水泥
C3A含量較低
具抵抗硫酸鹽侵蝕的能力
適用於港灣；煙囪、涵洞、汙水下水道等
水泥種類
混合水泥
在卜特蘭水泥中加入適當的
卜作嵐
材料
ex:高爐爐渣、飛灰、火山灰、稻殼灰、矽灰
特殊水泥
膨脹水泥
在高鋁(礬土)水泥中增加二水石膏及少數助磨劑
又稱非收縮水泥
適用於收縮量小或不宜收縮之工程，ex:預力混凝土&高強度混凝土
白色卜特蘭水泥
俗稱白水泥
水泥成分含有氧化鐵(Fe2O3)及氧化鎂(MgO)
白水泥比重為3.05
主要用於裝修工程ex:磁磚白水泥勾縫
輸氣水泥
在燒製研磨過程中添加0.01~0.05%之發泡劑
可增加抗凍性及工作性、提高隔熱與隔音的作用
苦土水泥
氣硬性水泥
7天強度近於卜特蘭水泥
可製作成人造大理石、空心磚、混凝土牆
不耐高溫、易受水分侵蝕、會使鐵生鏽
高鋁水泥
又稱
礬土水泥
，原料氧化鋁(礬土)含量高達40%
施工後一天即能使用，又稱
一天水泥
一種早強水泥，10~24小時內抗壓強度可達500kgf/cm2
對海水硫化物的抵抗性強
優點:早期強度佳、硬化速率快
缺點:長期強度下降甚多，不宜使用永久性重要性及預力混凝土
價格昂貴
油井水泥
用於石油產業，挖掘石油或天然氣時
凝結時間較短，為延長凝結時間，可添加澱粉、糖或有機酸
水泥之分類
氣硬性膠結材料
只在空氣中硬化
ex:石膏、石灰、苦土水泥(即氧化鎂)
水硬性膠結材料
能在空氣與水中硬化
ex:卜特蘭水泥、高爐水泥、礬土水泥、天然水泥、水硬石灰
水泥的包裝及貯存
包裝
袋裝
1包重約50kg(但現在水泥比較貴)
3~5層牛皮紙袋製成(為隔絕空氣)
散裝
需求在1000T以上時使用散裝較經濟
貯存
收取前須通過試驗室檢驗
比重
凝結
細度
健度
強度
每袋淨重與標示重量相差
2%
以上得予拒收
儲存1個月，混凝土抗壓強度約減少5%
儲存時間超過6個月以上，使用前須檢驗
長期儲存水泥會吸收空氣中的濕氣與二氧化碳，產生風化作用，故強度降低，延長凝結時間
倉庫需設置於排水良好地區，防風防雨防潮，地板需高出地面
30cm
堆疊上下縱橫交錯，高度為10包以下，長期儲存7包較佳
每隔10天~半個月上下層翻疊一次，避免久壓而硬固
露天存放最好墊木板，離地10cm
倉庫計算公式A=0.4(N/n)，N水泥包數，n重疊層數
每隔3個月應將儲倉內水泥完全清出
水泥的定義
又名
士敏土
洋灰
Cement
紅毛土