Study on Manufacturing Technology and Properties of Lightweight Aggregate Concrete Masonry Units

本研究以水庫淤泥燒製的輕質粒料為主要材料，進行混凝土圬工單元之產製技術研究，並測析產品的單位重、抗壓強度、吸水量、透水性、最大吸水率之含濕率與熱傳導係數。 試驗結果顯示，其單位重介於1585 kg/m3 ~1745 kg/m3之間，抗壓強度介於86 kgf/cm2 ~191 kgf/cm2之間，吸水量介於0.05 g/cm3 ~0.13 g/cm3之間，透水性介於0 cm ~20 cm之間，最大吸水率之含濕率介於30% ~60%之間，熱傳導係數介於0.23 kcal/m.℃.hr ~ 0.35 kcal/m.℃.hr。 混凝土圬工單元之單位重為普通混凝土的70~75%左右，熱傳導係數約為普通混凝土的25%左右，因此，本研究顯示應用輕質粒料混凝土圬工單元於國內營造業具有相當潛在的市場。In this study, using the reservoir sludge burn lightweight aggregates as the main material, the manufacturing technology of concrete masonry units is made. The engineering properties of concrete masonry unit such as unit weight, compressive strength, absorption capacity, water permeability, maximum water-absorptivity rate and thermal conductivity are analyzed. It is shown that unit weight is between 1585 kg/m3 and 1745 kg/m3, compressive strength is between 86 kgf/cm2 and 191 kgf/cm2 , absorption capacity is between 0.05 g/cm3 and 0.13 g/cm3, water permeability is between 0 cm and 20 cm, maximum water-absorptivity rate is between 30 percent and 60 percent and finally thermal conductivity is between 0.23 kcal/m.℃.hr and 0.35 kcal/m.℃.hr. Unit weight of lightweight aggregate concrete masonry unit is about that of common concrete 70%~75%. Thermal conductivity of lightweight aggregate concrete masonry unit is about that of common concrete 25%.摘要.................................................. I Abstract.......... ....................................II 目錄.............. ....................................III 表目錄............ ....................................VI 圖目錄............ ....................................VII 照片目錄.......... ....................................IX 第一章 緒論....... .....................................1 1-1 前言.......... .....................................1 1-2 研究動機與目的......................................3 1-3 研究方法........................ ...................3 第二章 文獻回顧.........................................9 2-1 輕質粒料之種類與應用................................9 2-1-1 輕質粒料之種類....................................9 2-1-2 輕質粒料之應用....................................9 2-2 混凝土圬工單元之種類................................11 2-2-1 混凝土圬工單元之材料組成........................ 11 2-2-2 混凝土圬工單元之型式.............................11 2-2-3 混凝土圬工單元之標稱尺寸........................ 12 2-3混凝土圬工單元之製造............................... 13 2-3-1 預鑄混凝土圬工單元的產製方式.................... 13 2-3-2 輕質混凝土圬工單元之產製工法.................... 14 2-3-3 輕質混凝土圬工單元之配比考量.................... 14 2-4 混凝土圬工單元之性質需求.......................... 15 2-4-1 混凝土圬工單元之性質規範........................ 15 2-4-2 混凝土圬工單元之性質檢驗........................ 17 2-5 混凝土圬工單元之應用.............................. 20 2-5-1 混凝土圬工單元之特性............................ 20 2-5-2 混凝土圬工單元之用途............................ 20 2-5-3 輕質粒料混凝土圬工單元之優點.................... 21 第三章 試驗規劃....................................... 36 3-1 試驗變數.......................................... 36 3-2 試驗材料.......................................... 37 3-3 輕質粒料之基本性質試驗............................ 37 3-4 輕質粒料混凝土圬工單元之配比設計.................. 40 3-5 試體製作.......................................... 43 3-6 輕質混凝土圬工單元性質試驗........................ 43 第四章 實驗結果分析與討論............................. 56 4-1輕質粒料混凝土圬工單元之單位重分析................. 56 4-1-1 漿體填充孔隙體積比對單位重之影響................ 56 4-1-2 水膠比對單位重之影響............................ 57 4-1-3 爐石與砂之取代率對單位重之影響.................. 57 4-2 輕質粒料混凝土圬工單元之抗壓強度分析.............. 57 4-2-1 漿體填充孔隙體積比對抗壓強度之影響.............. 58 4-2-2 水膠比對抗壓強度之影響.......................... 58 4-2-3 爐石與砂之取代率對抗壓強度之影響................ 58 4-3 輕質粒料混凝土圬工單元之吸水量分析................ 59 4-4 輕質粒料混凝土圬工單元之熱傳導係數分析............ 60 4-4-1 漿體填充孔隙體積比與熱傳導係數.................. 60 4-4-2 水膠比對熱傳導係數之影響........................ 60 4-4-3 爐石取代率對熱傳導係數之影響.................... 61 4-5輕質粒料混凝土圬工單元之透水性分析................. 61 4-6 輕質粒料混凝土圬工單元與混凝土空心磚比較.......... 62 第五章 結論與建議..................................... 71 5-1 結論.............................................. 71 5-2 建議.............................................. 72 參考文獻.............................................. 73 表目錄 表1-1 石門水庫淤泥之化學組成.......................... 5 表2-1 空心圬工單元的面殼和腹壁之最小厚度.............. 24 表2-2 型式I單元濕氣含量需求........................... 24 表2-3 混凝土單元之強度與吸水量需求.................... 24 表2-4 混凝土磚之強度及吸水量需求...................... 25 表2-5 混凝土空心磚之種類.............................. 25 表2-6 混凝土空心磚之形狀、尺度及許可差................ 25 表2-7 混凝土空心磚之檢驗標準.......................... 26 表2-8 輕質與一般重量混凝土圬工單元之基本資料.......... 26 表2-9 同尺寸輕質與一般重量混凝土圬工單元之砌築效率比較 26 表2-10 輕質與一般重量混凝土圬工單元砌築效率之綜合比較. 27 表2-11 圬工牆之構築成本分析........................... 27 表2-12 混凝土圬工牆之熱阻抗 ...........................28 表3-1 配比設計變數表.................................. 47 表3-2 水泥性質........................................ 47 表3-3 爐石的化學成分與物理性質........................ 48 表3-4 輕質粒料之基本性質.............................. 48 表3-5 輕質粒料混凝土圬工單元試體配比(A)............... 49 表3-5 輕質粒料混凝土圬工單元試體配比(B)............... 50 表3-5 輕質粒料混凝土圬工單元試體配比(C)............... 50 表4-1 輕質粒料混凝土圬工單元之各項性質................ 63 表4-2 爐石和砂取代比率與抗壓強度...................... 64 表4-3 爐石和砂取代比率與熱傳導係數.................... 64 圖目錄 圖1-1 典型的圬工牆 .....................................6 圖1-2 常見的混凝土圬工單元型式........................ 7 圖1-3 石門水庫淤泥成分之Riley三相圖................... 8 圖1-4 研究流程圖...................................8 圖2-1 各種不同的人造輕質粒料.......................... 29 圖2-2 混凝土圬工單元.................................. 29 圖2-3 混凝土圬工單元之全斷面積與淨斷面積示意圖........ 30 圖2-4 混凝土圬工單元之各部名稱........................ 30 圖2-5 混凝土圬工單元之產製步驟........................ 31 圖2-6 切面磚（split block）........................... 31 圖2-7 預鑄工法製造的混凝土圬工單元.................... 31 圖2-8 預鑄工法之機具設備.............................. 32 圖2-9 輕質混凝土圬工單元之造型........................ 32 圖2-10 平板比較法之測定裝置圖......................... 32 圖2-11 圬工稜柱....................................... 33 圖2-12 混凝土圬工單元之樣式........................... 33 圖2-13 混凝土圬工單元施工效率之示意圖................. 33 圖2-14 圬工牆規格之示意圖............................. 34 圖2-15 混凝土圬工單元施工效率之示意圖................. 34 圖2-16 圬工牆之構築成本趨勢圖......................... 34 圖2-17 熱流通過空心混凝土圬工單元之示意圖............. 35 圖4-1 填充孔隙體積比與單位重.......................... 65 圖4-2 水膠比與單位重.................................. 65 圖4-3 填充孔隙體積比與抗壓強度........................ 66 圖4-4 單位重與抗壓強度................................ 66 圖4-5 水膠比與抗壓強度................................ 67 圖4-6 填充孔隙體積比與吸水量.......................... 67 圖4-7 單位重與吸水量.................................. 68 圖4-8 水膠比與吸水量.................................. 68 圖4-9 填充孔隙體積比與熱傳導係數...................... 69 圖4-10 單位重與熱傳導係數............................. 69 圖4-11 水膠比與熱傳導係數............................. 70 照片目錄 照片3-1 承壓筒實物.................................... 51 照片3-2 自動壓模機.................................... 51 照片3-3 裝料筒........................................ 52 照片3-4 拌和筒........................................ 52 照片3-5 洩料筒........................................ 53 照片3-6 輕質粒料混凝土圬工單元........................ 53 照片3-7 萬能試驗儀.................................... 54 照片3-8 熱傳導測儀.................................... 5