【实用技术】混凝土材料间填充的量化研究!

摘要：

混凝土系由大、小颗粒的原材料所组成，除了这些粒料的粒度级配很重要之外，粒料间的相互填充性也是影响混凝土质量的重要因素之一。

混凝土生产者都知道混凝土粒料间填充的重要性，但大部份业者都不知如何将其作量化处理；若能藉助填充量化的数据来额定所须要的混凝土，将此量化数据导入配比设计之依据，非但可设计出我们想要混凝土，更可大幅提升混凝土的质量。

笔者以多年从事混凝土生产的品管经验，提出有关混凝土粒料间填充的量化理论依据及作法，希望混凝土业者可作为改进混凝土质量之参考。

一、混凝土粒料间的填充

混凝土系由大大小小的颗粒所组成，以这些大小尺寸不同的颗粒分类为：①粗骨材 ②细骨材 ③粉胶结材 ④液态材等四大类；在同单位体积内，由愈大颗粒所组成的空隙率愈大，反之，则空隙率愈小；然而，混凝土若全由细粒料组成，所有细粒料的总表面积会相对的增加，胶结材的使用总量就得增加，以维持原有的胶结强度，使得单位成本提高，更会因失去“骨干”之架构而失去其抵抗外力之能力。

惟有藉助大小颗粒间的组构，不只可降低单位体积内的空隙率，更因大颗粒由次颗粒的包围，整体形成一高效率的网络结构，外力输入时由此大小颗粒组成的“骨干”共同承受传递，由更多粒料分散外力的应力集中，大大提升整体混凝土对外力的抵抗；在实质面即为：粗骨材的空隙由细骨材予填充，细骨材的空隙由粉胶结材填充，粉胶结材的空隙由液态材来填充。

混凝土的有70%以上由粗、细骨材所组成，这些粗、细骨材粒料要有好的相互填充效果，其大小尺寸的分布就必须接近于「富勒曲线」，在这种连续级配分布之下，大小颗粒才会有好的填充效果，这种材料间混合后对各粒径『质』的要求，是填充的最基本要求。至于材料间的填充，则是材料间混合后对各粒径『量』的要求。级配的要求随着材料颗粒粒径的增加而增加，填充的要求则不论材料颗粒粒径的大小都须被关注的问题。

二、填充的目的

填充就是将材料间所产生的空隙减少，单位体积内的空隙率愈低，则表示填充的愈好，愈能提升物质组合的致密性，要想达到致密性除了填充要好之外，同时须注意这些混合物所组成的总密度情形。填充性可用「实积率」这个物理量为其数理代表，而混合物总密度，则由所有混合的各种物质密度乘以该物质所占比率之总合。所以，致密性就是填充实积率与其总密度的综合表征。

具有良好的工作性及安全性为混凝土最基本的要求，而要满足这两种特性的混凝土组构基本条件为：在某一额定用水量下，其余各种材料必须呈最致密的组合。当材料的组合(骨架)被选定之后，最重要的事就是要让材料相互间有最好的填充(坚实的肉体)。

三、混凝土组构材料间填充关系的量化

混凝土的性能系由原材料组成具共轭性之比率(配比)所组构之状态『State』决定之，而「工作性」为混凝土最具指标性的任务，故配比的首要目的即为提供合适工作度之新拌混凝土，想让新拌混凝土要有良好的工作度，就必须让(1)粗、细骨料具良好形状及连续级配，让颗粒之间有滚珠效果。(2)骨料与粉胶结材浆体之间有良好的填充性，使混凝土达到最致密状态且具有一定的稠度。

如何调整让混凝土中粗、细骨料颗粒尺寸具良好级配之方法，在本公司的相关论文中已有充份说明及连续级配『数据化』之依据，将骨材间及骨材与粉胶结材间有良好的填充性予『定量化』，使混凝土达到最致密状态为接着讨论之重点。

1、混凝土组构材料的分类

（1）以原材料的物相可分为

固态：大石、小石、粗砂、细砂、水泥、矿粉、粉煤灰。

液态：水、化学掺剂。

气态：空气。

（2）以原材料的颗粒大小可分为

粗颗粒系(粗骨料)：即为业界常用的大、小石组合，其粒径分布为37.5mm ~ 5mm。

细颗粒系(细骨料)：即为业界常用的粗、细砂组合，其粒径分布为5mm ~ 75mm。

粉料系：及为混凝土中的胶结材，包含水泥、炉石、飞灰、硅灰等，其粒径分布大约为100mm ~ 0.4mm。

液态系：水、附加剂，其粒径为分子粒径。

◈： 以颗粒粒径的观点，因粗骨料中不免会有小部份的细骨料，细骨料中也不免会有小部份的粗骨料，故粗、细骨料是以其粒径5mm(#4)为区分依据。

◎： 同理，以粒径75mm来区分，则细骨料中不免会有小部份粒径落在粉胶结材的范围，粉胶结材中也有小部份粒径落会在细骨料的范围；而一般细骨料中过75mm(#200)筛网之细骨料称之为含泥(粉)量，故细骨料与粉胶结料是以其粒径75μm(#200)为区分依据。

2、混凝土材料间相互充填的关系

混凝土原材料除须有良好骨料颗粒级配外，颗粒间的空隙又有次颗粒予填塞；如此大小颗粒形成有效的网络堆积结构，非但大小颗粒间能造成滚珠效应，增加混凝土的工作性，也因网络堆积结构硬化后，增强抗压及抗剪能力。

从原材料的颗粒大小看原材料间的充填，以下【图一】说明其间大小颗粒的关系。

【图一】混凝土粒料填充示意图

大、小石(粗骨料)这种大颗粒间的空隙，由粗、细砂(细骨料)中颗粒予填塞，其间的空隙再由胶结材(水泥、矿粉、粉煤灰、硅灰、稻壳灰)等小颗粒予填塞，再有的空隙则由液体填塞；这种填塞若能配置得当，混凝土不仅会有良好的工作性，更是会节省胶结量达到经济性。如上图所示，颗粒愈大则其间造成的空隙就愈大，故影响混凝土空隙率大小的主要因素在于粗骨料、细骨料及胶结材等三者之间的充填关系。

由上图的说明可知，混凝土中材料之间的充填关系有三种：(1)第一种填充：以水为填充材，胶结材为基材，胶结材颗粒间隙以水充填形成「水泥浆」组合体，定量表示的物理量为：「水胶比」。(2) 第二种填充：以水泥浆为填充材，细骨料为基材，细骨料颗粒间隙以水泥浆充填形成「砂浆」组合体。(3)第三种填充：以砂浆为填充材，粗骨料为基材，粗骨料颗粒间隙以砂浆充填形成「混凝土」组合体。水在混凝土中的功能为：①让胶结材发生化学反应。②填充粒料间的空隙。③提供颗粒间的润滑作用。故水在第一种填充中一定是过填充状态，受限于被设计混凝土的水胶比，配比设计须服膺此种填充；混凝土的抗压强度与水胶比呈反比，混凝土要求的强度愈高则需要愈多的胶结材，从低到高强度的混凝土，第二种填充是从填充不足到过填充都会发生，这种填充的调整，配比设计者须应用卜作岚材料用量的增减及化学掺剂的添加，尽量让使「填充集中化」；第三种填充是混凝土中最大颗粒间的填充，也是三种填充中最重要的填充，传统认知中，皆以与细骨料FM值有关的隐敝属性「砂石比S/A」，以其间的经验值予决定；这种决定法很难完全掌握第三种填充的情形，这类填充并无任何限制，是影响混凝土工作性最重要的因素；填充不足，组织结构不良，非但无法由适当的粒料来递送力量，也会造成「骚料」影响工作性；太过的填充非但稠性过大，需增加用水量调整工作性，因而升高水胶比增加成本，也增加了混凝土的体积变化率，降低混凝土的耐久性；如何让此填充不发生填充不足又不会有过度的填充，这是配比设计的重要技术。

以实际填充的观点，混凝土的材料间有上述所讨论的三种填充关系，第一种填充一定是过填充，第二种填充受水胶比之限制，可能为填充不足或过填充，第三种填充才是配比设计要特别慎重之事。以填充物的内容来看，三种填充就如同「俄罗斯套娃」层层相叠，以此建构的数理关系太过繁复，倒不如建构「层与层间」的数理关系，更能清楚了解每层间的填充情形；所以对混凝土材料间的填充数据化，只须定义「两相层」之间的填充行为即可，「层」的区分即为第一节中颗粒大小之粗骨料、细骨料及粉胶结材等三层。

依据混凝土组成的粗骨料、细骨料及粉胶结材，以下各种『定量化』层与层的填充物理量予说明：

3、混凝土粒料间填充的量化系数

（1）粗骨料与细骨料间的关系

粗积系数：粗骨料间的空隙体积与细骨料(不含泥粉)体积之比，亦即，细骨料去填塞粗骨料间空隙的程度。

公式写成：

此系数为混凝土第三种填充的代表参数，与砂石比(S/A)的物理意义类似，但不尽然相同；S/A只是概念数值，并未考虑粗骨料被细骨料填充的情形，从填充的角度来看，细骨料细度模数(F.M.值)与所需要的粗骨料空隙体积呈正比，所以细骨料细度模数(F.M.值)成为决定粗积系数的首要参数。此系数为细骨料填充粗骨料的参数，因此，计算式将细骨料体积所含的泥粉量不列入细骨料的体积，视为第二种填充中的细骨料空隙填充物。

混凝土的组成大部份系由粗、细骨料所组成，而有足够的细骨料去充填粗骨料间的空隙，才足以造成粗颗粒间的滚动，反之，粗骨料间相互堆栈、咬合，混凝土失去工作性，粗骨料为混凝土材料中最大的颗粒，其组成的空隙为影响混凝土工作性的主因；故此系数为判断混凝土工作性的最重要定量参数。数值愈大表示料性偏细化，但是过大(过填充)却会造成用水量增加，升高水胶比降低强度。

细骨料颗粒愈粗在粗骨料颗粒间活动的空间要愈大，故此系数与细骨料的细度模数(F.M.值)呈正比，而粗骨料颗粒间隙体积之大小可经由：(1)粗骨料总用量。(2)粗骨料颗粒的组态。来作调整；因为避免粗颗粒相堆栈、咬合，此数据须远大于「1」以上才会有较良好的工作度。

（2）细骨料与胶结材间的关系

细积系数：细骨料间的空隙体积与胶结材体积之比，亦即，胶结材去填塞细骨料间空隙的程度。

公式写成：

此系数为混凝土第二种填充的代表参数，细骨料颗粒间也会有空隙存在，这个空隙体积则由胶结材及细骨料中的泥粉量去填充，但在找出「细骨料组成的空隙体积」试验的实务中无法将细骨料中的泥粉量予去除再为之，且作此试验时细骨料中的泥粉量皆已带入，故此计算式的被除数只有「胶结材体积」。

配比受到总胶结用量之影响，会产生填充不足成为贫配比或过填充成为富配比的现象，通常以此数据大于或小于「1」作为判断贫或富浆配比之依据。

细骨料颗粒间空隙体积之大小可经由：(1)细骨料总用量。(2)细骨料的细度模数(F.M.值)。来作调整；所以在富浆配比中须用细度模数较大的细骨料，同时增加细骨料总用量，让此系数不致于过大化。

（3）细骨料与有效胶结材间的关系

有效细积：细骨料间的空隙体积与有效胶结材体积之比，亦即，有效胶结材去填塞细骨料间空隙的程度。所谓有效胶结材系指水泥及矿粉，此两种原材料是混凝土强度有效发展的主要来源，也属单位成本较高之材料。

公式写成：

此系数在混凝土强度的判断效应上，贫浆配比比富浆配比好。配比的强度除了有效胶结材的用量之外，还需配合良好的填充，所以此系数除了在不加粉煤灰的配比较有强度的参考性之外，对于三合一的配比，只能作强度大致上的参考，而不可作为强度绝对的判定。

（3）细粒料与粉细料间的关系

粉细系数：砂浆由细骨料及胶结材相互充填而成，而细骨料颗粒的大小，有一小部份与胶结材颗粒大小重叠；以粒径75μm以下(＃200筛)颗粒归类为『粉料系』，以上为『细颗粒系』。此系数即为粉料系的体积与细颗粒系体积之比。

公式写成：

用以评估细骨材与胶结材配合的关系，藉此数据量化砂浆体的「稠性」，混凝土工作性的第一个表征系数为粗积系数，但是，配合粗积系数完成混凝土工作性的砂浆却也不可忽视；所以，描述砂浆性质的粉细系数当然成为影响混凝土工作性的次重要定量参数；过大混凝土成为过于黏滞甚至「沉重」，失去工作性及泵送性；过小混凝土砂浆失其稠性呈「干涩」失去流动性且易产生「泌水」或「析离」之不良。

此系数与细积系数皆为混凝土砂浆物性的数理参数，但是，细积系数着重于细骨料空隙被填充的量化数据，而粉细系数则着重于混凝土砂浆性质的量化数据。虽然过高的含泥量会造成混凝土过稠失去工作性，但是因为成本的关系，混凝土的稠性不可完全靠胶结材量来建构，适度的含泥量是必要的，毕竟泥粉粒径是细骨料粒径的延伸，自有其填充的效果。

（4）粗骨材与粉细料间的关系

粉粗系数：粗骨材间的空隙体积与粉料系体积之比，亦即，以粉料系去填塞粗骨材间空隙的程度。

公式写成：

依据上述各种填充量化的定义，亦可写成：

粉粗系数 = 粗积系数 × 粉细系数

从此系数的定义中看不出其有多重要的填充意义，但此系数却为粗积系数及粉细系数的「复合系数」，而粗积系数及粉细系数却分别代表混凝土工作性的主、次要量化系数，亦即，若我们可以确定某一配比的混凝土是具有工作性的，则我们可以利用该配比的粗积及粉细系数值来额定该混凝土，也就是说该具有工作性的混凝土，我们可计算出粉粗系数值来代表该配比的工作性。

故实际上，此系数为联结粗、细骨料及胶结材的总括评估系数成为评估混凝土工作性最重要的定量隐敝参数，此系数与其他系数在配比中的关系，可由下【图三】中得知为一总成系数，系数之大小可作为新拌混凝土稠性及粗、细之代表值，也可说是混凝土成为什么「样子」的基因值。一般来说，此数据愈大则混凝土愈偏细化，反之，偏粗化。

以上混凝土配比的五种基本评估系数，可借以描述混凝土所处状态的「数据定位」，但这些量化评估系数的数值大小对混凝土相对的性能(例如：工作性、抗压强度等)描述，并无一固定的数据可遵循，且这些量化数据会随各种原材料的不同而相异，但我们可依设计好的混凝土状况以这些量化数据予以「定位」；故仍须以混凝土产制单位所使用的原材料，透过实际的试拌，评估试拌所得之混凝土特性，再由这些量化评估数据予定位。

四、混凝土配比评估系数图示说明

1、 粒料大小对填充量化数据的影响

混凝土的各种评估系数，都是有关于粒料间填充的量化数据，其中除了粉细系数外，其余系数分母皆为粒料的空隙体积；这些粒料的空隙体积被填充情形的数据，就是用以评估混凝土组态是否致密的依据。

混凝土的粒料组态有两个重要任务：❶粒料间大小有良好的粒度级配，形成对抗外力的网络组构且粒料间能产生“滚珠”效应，让混凝土有优良工作性。❷成为最致密的组态，不仅可增加强度也降低混凝土的潜变量。粒料的理想致密组态，就是大颗粒中有小颗粒，小颗粒中又有更小之颗，假使粒料都是理想的圆形状，则可达成上述之两种混凝土要求；实际上，混凝土的粒料不可能为理想的圆形，所以虽然粒料级配合乎最致密组态，混凝土粒料间的滚动是有困难的，工作性的表现自然不好；在有良好粒度级配下，又要让所有粒料间能活动自如，所采取的方法为扩大被填充粒料间的空间(亦即降低被填充粒料的使用量)，才能满足混凝土工作性的要求。

混凝土被填充料依其颗粒大小分为：(1)粗骨材。(2)细骨材。(3)胶结材。等三种，在相同的空隙体积下，被填充粒料的「活动度」是很不同的，今以图示说明：

【图二】混凝土大小不同粒料的填充图

如上【图二】所示，假设粗、细两种被填充粒料都有相同的空隙体积(图中黄、绿色体积相同)，则较粗的粒料因有较明显的凸角之相互干涉，两者在一样的工作性下，较粗粒料间的填充须有更多的空隙体积。

所以，从工作性评估量化系数的观点，粗积系数为粗骨材空隙体积由细骨材填充，细积系数为细骨材空隙体积由胶结材填充，所以新拌混凝土要有良好的工作性，其配比粗积系数须要远大于1，而细积系数只要求在1附近即可。

2、配比评估系数与材料间的关系

【图三】配比评估系数示意图

由【图三】中可清楚知道五种量化评估系数与混凝土配比中各类原材料的关系，每种系数与配比材料中关系为：

（1）富勒曲线

额定配比中的粗、细骨料的颗粒级配关系，联结粗、细两种骨料。

（2）粗积系数

额定配比中细骨料去填充粗骨料的关系，联结粗、细两种骨料。。

（3）细积系数

额定配比中粉胶结料去填充细骨料的关系，联结细骨料及胶结材料(水泥、矿粉及粉煤灰)。

（4）有效细积

额定配比中有效胶结料去填充细骨料的关系，联结细骨料及有效胶结材料(水泥及矿粉)。

（5）粉细系数

额定配比中细骨料与粉胶结材的关系，联结细骨料及粉胶结材料(水泥、矿粉、粉煤灰及细骨料中的粉或泥)。

（6）粉粗系数

额定配比中粗骨料与粉胶结材的关系，联结粗骨料及粉胶结材料(水泥、矿粉、粉煤灰及细骨料中的粉或泥)。

其中粉粗系数看似只有联结粗骨料及粉胶结材料，但该粉胶结材料的量值也是决定粉细系数的参数，故粉粗系数与配比中各种材料皆有联结，也因而成为配比性能的重要参数。

虽然这五种评估系数并未加入液态原材料之因素(因液态为填充的基本物质)，但配比因具共轭性，故新拌混凝土的工作性就是由固态原材料之间相互填充的情形来决定，换言之，我们可由这五种评估系数来决定新拌混凝土的工作度。因此，若我们能得知这五种评估系数与新拌混凝土工作性的关系，则我们可建立系列的五种评估系数将其作为混凝土产制的基因。

五、如何找出混凝土配比的五种评估系数

依上述混凝土配比的五个评估系数定义中可知，都是经由混凝土组成原材料间的体积比率算出，配比设计者当然必须很清楚原材料的比重、用量与体积间的关系。而粗、细骨料其间的空隙体积则必须经由试验得知。其试验的标准作业如下：

1、 粗、细骨料的空隙率试验

（1）骨材空隙率及单位重试验

目的：

①筛分析只是了解混凝土骨材级配颗粒大小的分布情形，颗粒间空隙的多少则须透过本试验知晓。

②测定粗、细或混合材料的单位体积重及材料间隙的体积，以决定材料组织比例及级配性质，经常作为混凝土配比设计中各种骨材用量的重要参考。

使用设备：

①标准量桶：不漏水，坚实的铁桶如下规格:

表2骨材标准量筒规范

②捣棒：16mm，圆形钢棒，1500px，一端呈半圆球。

③磅秤(≧20公斤，±0.01公斤)，电子式或机械式。

④砂铲及相关容器。

⑤烤箱或炒锅。

材料：

混凝土用粗、细骨料。

说明及定义：

①骨料单位重量系指单位容积的骨料重量，其影响因素有：骨料的比重成正比。‚级配好坏成正比。ƒ颗粒形状圆滑度成正比。„含水率成正比。…被压实程度成正比。

②骨料颗粒的组态愈细，其表面积愈大愈容易含水，对于骨料单位体积重量的影响愈大。③容器形状与大小对于骨料单位体积重量的影响，视是否容易捣实而异，如使用V字形的大容器时，骨料易于填紧，空隙减少，则单位体积重量自然将增加。

④骨料的体积乃包括骨料实际体积与骨料间孔隙所占的体积；所谓骨料之实体积即骨料除了骨料间孔隙外，骨料颗粒所占的实有体积。实体积所占某一体积的百分率即为实体积率(简称为「实积率」)，同理可知空隙率即为骨料间空隙体积所占全体积的百分率。其间的关系以下图说明之

⑤骨料颗粒大小愈均匀者，其空隙率愈大；大小颗粒混杂时，空隙率减少。一般砂的空隙率约30%~45%，石子则约35%~50%，骨料粗细粒度经适当级配可降低其空隙率至25%以下。

⑥孔隙率小的骨料用于混凝土时，其组成密度较大，可减少混合用水量及水泥砂浆体用量，故可增加混凝土的强度、耐久性、密度及磨损抵抗；同时其透水性及吸水性亦可减少。

粗、细骨料试验前的规划：

粗骨料：

①配比中的两种粗骨料的相对比例从0% ～ 100%，以每10%为一水准(或至少需取五个以上的配合水准)作为试验的操作变因；原则上依下表所示，做两种粗骨料比例的混合：

表3粗骨料两种粒料试验因子规划表

②由上述试验安排，做试验前样本量的计算、取样及混合作业。

细骨料：

①细骨料分粗、细砂两种，两种砂的粗细FM值必须足以配成FM值从2.3至3.0左右的分布。

②配比中的两种粗、细砂的FM值从2.4～ 3.2，以每0.1FM为一水准(或至少需取五个以上的配合水准)作为试验的操作变因；做足5个以上的级距试验。

③由上述试验安排，作试验前样本量的计算、取样及混合作业。

试验步骤：

①标准量桶容积的校正

a、秤标准量桶与玻璃盖板(须大到足以盖满标准量桶口)的总重量，磅秤作「归零」动作。

b、量桶装入清水至溢出为止，盖上玻璃盖板，擦干量桶外部，放回磅秤秤取重量即可得知量桶容积。

②试样先于110±5℃下烘干至恒重或24小时，取出冷却至常温后使用。

③单位重量的测定

a、先将标准量桶放在磅秤上，作磅秤的「归零」。

b、试样分三次装入量桶，每次1/3并以手整平，再用捣棒全面均匀夯击表面

25次，夯击深度以达该层深度为止。

c、最上一层夯实后以捣棒或刮尺刮平，若因刮平动作导致表面不平处，再补料重新刮平之。

d、将装满骨料的标准量桶，秤取其重量；即为试样的净重。

e、每次样本，以上步骤重复作三次以上，再求其平均值。

计算公式：

因本试验皆以骨料烘干(Oven Dry O.D.)状态进行，故以下计算皆以干燥为基准。

骨料干容积比重(B.S.G)可由「粗骨料比重、含水率、面干内饱和水率及表面水率试验」求得。

试验后分析判断：

① 空隙率大小可判断骨料级配的密致性(堆积的结果)，最好同时作该试样的粒径筛分析(堆积的原因)，共同判定骨料的堆积效果。

②粗骨料试验结果以大石或小石的百分比为变量，分别以空隙率及实积率为应变数，作『散点图』，并求出【回归方程式】作为配比试算运用。

③细骨料试验结果以F.M.值为变量，分别以空隙率及实积率为应变数，作『散点图』，并求出【回归方程式】作为配比试算运用。

2、粗、细骨料空隙率试验实例结果(使用双石及双砂时)

（1）粗骨料筛分析

依「骨料筛分析试验」标准作业，试验结果分别依大、小石相对比例计算混合过筛率，并作成下表所示：

表4大、小石不同比例过筛值表

由上表作成分析图如下：

【图四】三、六分石不同比例筛分析图

由上图所示：两种粗骨材混合后，合乎最大粒径为25mm系列规范的组合比例为：60/40~40/60(大/小石比例)。

（2）粗骨料空隙率及单位重试验

依「骨料空隙率及单位重试验」标准作业，试验结果分别依小、大石比例计算混合单位重及实积率，并作成下表所示：

表5小、大石不同比例单位重试验表

试验用量桶体积的标定为：9.707公升 小、大石干比重：2.57

由上表5作成分析图如下：

【图五】粗骨材实积率图

• 由【图四】及【图五】的比较也可得知：两种粗骨料混合比例，在愈靠近级配规范中心有愈密致的级配组合。

• 由上【图五】可得知，由两种粗骨料(本例为大石及小石)组成的实积率回归方程式为：实积率＝-1E-05(六分%)²＋0.0014(六分%)＋0.5766。

• 再由配比使用的大石百分比，藉由实积率方程式推算出粗骨料组成的空隙体积。

• 粗骨料组成的空隙体积即为配比评估系数的计算基础。

（3）细骨料筛分析

依「骨料筛分析试验」标准作业，试验结果分别依粗、细砂混合后的粗细度(F.M.值)计算其混合过筛率，并作成下表所示：

表6不同砂FM值过筛值表

由上表作成分析图如下：

【图六】不同砂FM值筛分析图

•粗砂为「机制砂」，细砂为天然砂。

•　由上图可知，试验用细骨材级配呈现粗颗粒与细颗粒都过多之现象。在骨材细度模数2.7以上较合乎细骨材级配规范。

（4）细骨料空隙率及单位重试验

依「骨料空隙率及单位重试验」标准作业，结果分别依粗、细砂混合后的细度模数(F.M.值)计算其混合单位重及实积率，并作成下表所示：

【表七】不同FM值砂单位重试验表

上表「单位重」、「细砂率」、「实积率」等计算的基本资料：

•粗砂F.M.值：3.019 •细砂F.M.值：0.687

•粗砂干比重：2.562 •细砂干比重：2.546

•粗砂松方比重：1.805874 •细砂松方比重：1.543751

•试验用量桶体积的标定为：1093C.C.

由上表7作成分析图：

【图七】细骨材实积率图

• 机制粗砂与天然砂混合后，单位重与实积率皆与综合F.M.值呈正比；砂综合F.M.值在相关条件下尽量使用高综合F.M.值。

• 单独只有机制砂时(F.M.值=3.019)，单位重与实积率皆大幅下滑(因机制砂颗粒大部份呈不规则的角型，彼此间有较多的空隙产生)；配比须避免全部使用单一机制砂。

• 利用上图粗、细砂混合后综合F.M.值与其实积率的回归方程式为：实积率＝-0.0622(FM值)(FM值)＋0.3611(FM值)＋0.185。

• 再由配比使用粗、细砂的综合F.M.值，藉由实积率方程式推算出细骨材的空隙体积。

• 细骨材组成的空隙体积即为配比评估系数的计算基础。

• 不同的细骨材级配，会有不同的实积率方程式，随着级配之不同，建立不同的实积率方程式，在混凝土的产制中是有其必要的。

六、感想与建议

◈砂石骨料的良窳，是影响混凝土成本及质量的最重要的因素，如何提升砂、石的生产工艺是我们须努力的方向。

◈「供需失调」的骨料市场，就不会有优良的骨料质量。不懂得骨料质量的要求，更不会有骨料质量的改进。

◈骨料是本土化的资材，混凝土生产单位有责任将其作最好的「客制化管理」，透过良好的管理可降低来自砂、石质量变动的冲击。

◈透过填充量化的『五种评估系数』，可以完整的建立混凝土产制的『基因数据库』，利用信息化的管理产生相应的混凝土配比。

◈原材料填充的量化，因有数据之依据，让混凝土配方的管理合理化、逻辑化。

◈来自砂、石质量变动的困扰，混凝土的制程须有调整弹性的布建，更须有如何调整配方的能力。

◈『双砂』及『双石』在混凝土的制程中，不仅可产生连续级配的混凝土，更是让混凝土达到填充致密性的必要手段。『单砂』、『单石』的生产，毫无质量调整的空间，混凝土质量当然随波逐流。

◈骨料的连续级配加上密实的填充，自然会产出良好工作性及较佳抗压强度的混凝土。

本文作者：贵 州 中 鼎 环 保 科 技 有 限 公 司 技术总顾问：赖瑞星。

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