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岩石單軸抗壓特性
粗骨材岩石樣品之強度,以無側抗壓強度試驗最常用。岩心抗壓強度性質主要受含水狀態、加壓速率、試體形狀、礦物組成、顆粒大小、試體端面平整等因素所支配。含水狀態會影響岩心孔隙與裂縫水壓,故會影響強度。
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粗骨材強度
單獨粗骨材顆粒強度可藉岩心抗壓強度或骨材壓碎值來推估;也可藉助「點荷重試驗值」來表示。當混凝土承受外力時,粗骨材顆粒邊緣處會產生應力集中現象,故「極佳」骨材之抗壓強度應達2100kgf/cm2;達840kgf/cm2者方可視為「優良」;一般規定母岩之抗壓強度大於500kgf/cm2屬於硬石;500-100kgf/cm2為準硬石;小於100kgf/cm2為軟石,砂岩質粗骨材之抗壓強度約1330kgf/cm2,惟視其生成年代與地域因素等條件而異。
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堅硬性一磨損抵抗
耐磨性為骨材受磨耗及揉搓時抵抗破損的能力,與岩石本身強度相關,粗骨材之磨損率一般採用「洛杉磯試驗法(CNS3408及490)」測定,磨損率愈低代表強度愈高。粗骨材之岩質以石英、砂岩及質地緻密之火山岩,其磨損抵抗能力較大。台灣各地區及主要河川粗骨材磨損率大都小於40%,可見品質大多良好。
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吸水率及含水量
「吸水率」隨骨材風化狀態、裂隙多寡、孔隙多少及骨材種類、成分等而異;通常沈積岩孔隙大,所以吸水率也較大;「含水量」則隨風速、溫度、濕度狀況而異。吸水率可藉以推測粗骨材緻密性與耐久性,一般規定混凝土用粗骨材之吸水率應小於3%,根據資料顯示台灣河川粗骨材吸水率大多小於該標準。
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比重與密度
骨材之面乾飽和「比重」,粗骨材約2.55-2.70,細骨材為2.50-2.65,以大於2,55者較佳,比重大者,吸水率較小,成份緻密,耐久性佳。
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級配、形狀
篩分析為評估經濟用漿量的工具,經由篩分析可獲得骨材尺寸,顆粒分佈曲線(級配)及細度模數等資料。骨材級配若偏離ASTM C33曲線並非骨材不能使用,而係指工作度與經濟性將受損。
理想工作性的骨材,形狀最好是接近圓形且具光滑紋理,可減少拌和時之阻力及所需之漿體。大部份天然砂石因土石流與河川搬運時的互磨作用接近此一形狀,而人工機製砂石多偏多角狀及粗糙紋理,骨材間移動阻力大,且需較多水泥漿體潤滑骨材表面,所以經濟上會受影響,但對早期混凝土強度可能較有利。
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單位重及空隙率
「單位重」為骨材單位體積之重量,體積包括骨材實體積、骨材顆粒空隙及骨材與骨材間之空隙;單位重受骨材之級配、比重、粒形、紋理、含水量等因素影響。一般河川粗骨材之單位重約在1550-1850kg/m3間。
一般河川粗骨材「空隙率」約為35-40%,但粗細骨材具有適當之粒度及良好之混合比例時,其空隙率約為25%以下。一般而言,空隙率愈低,意味著粗骨材中之圓狀顆粒愈多。
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健度
「健度」可代表骨材之抗風化與抗凍融能力,健度較高之粗骨材吸水性較大,易破碎;當水份飽和時產生膨脹,暴露自然界中容易風化碎裂,使用於混凝土中則會降低其強度或導致破裂與分解。一般而言,頁岩、易碎之砂岩、雲母質或黏土質頁岩、粗顆粒結晶岩及火山岩等,均屬健度差者。
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鹼骨材反應
鹼骨材反應可分為三種不同型式:鹼-氧化矽反應、鹼-碳酸鹽反應以及鹼-矽酸鹽反應,以鹼-氧化矽反應最常發生,這個反應是指水泥砂漿內的氫氧根離子破壞氧化矽鍵結,形成鹼矽膠體,並吸收水份造成混凝土膨脹龜裂,降低混凝土的耐久性。
由岩相分析結果顯示,台灣易發生鹼骨材反應之岩石種類主要分佈在澎湖海嶼,東部及北部山區的安山岩、石英岩、砂岩等,這些岩石若內含之矽活性稍高,則很容易成為具鹼骨材反應之岩石骨材,採用時應注意。