景观施工料----水泥特性及应用讲义.ppt

應用案例—牆面裝修 景觀施工材料----水泥 一、水泥簡史 早在4000年前的羅馬帝國時代，羅馬人即曾以石灰質泥土加水拌合，凝結製成各種形式的物品，可說是天然水泥應用的起始。直到西元1824年Joseph Aspdin 發明了波特蘭水泥（Portland cement），乃開啟了土木建築在材料上的重大革命，但波特蘭水泥與鋼筋共同使用，還是在1865年以後的事，因此，鋼筋混凝土建築之肇始距今不過一百餘年，然其對現代建築技術影響之深、卻是其它材料所不及者。 兩岸華人對水泥材料的應用 17th建造的「安平古堡」，目前保有明清遺跡為南璧古井及外城南壁，高三丈餘，以糯米、糖漿、蚵殼灰三合土混合 砌磚而成。也就是一般所稱的糯米牆 古代中國的建築工人將糯米湯與標準砂漿混合，發明了此種砂漿，其性能超出一般砂漿，強度更大於純石灰砂漿，異常堅固，且更具耐水性，並成為中國古代建築屹立不倒的重要因素。利用糯米砂漿修建之墓穴、寶塔、城牆，不少存在至今，其中包括長城，有些古建築物非常堅固，甚至現代推土機都難以推倒，還能承受強度很大的地震亦是拜此所賜。 糯米砂漿，或稱糯米石灰漿，是一種中國傳統建築使用的砂漿，用來粘合磚牆，其作用類似於今天的水泥混凝土一類，砂漿的一種，約發明於1500年前的中國南北朝，即西元500多年（6世紀）之時，是目前發現世界上第一種使用有機和無機原料製成的複合砂漿。 資料來源：維基百科 二、材料特性 (一)、水泥之組成 水泥為一種膠結材料，利用其膠著性及黏結性，可將骨材裹握成具相當強度及耐久性之固體。水泥之成份主要為石灰、二氧化矽、氧化鋁、氧化鐵及少量之硫酸鈣、氧化鎂、游離石灰等化合物，依適當比例混合後，送入窯燒，以高溫1400~1500℃鍛燒成水泥燒塊，再加入適量凝結遲滯劑（石膏）研磨而成。 水泥成分中由於矽酸鈣、氧化鎂、硫酸根等之比例不同而又可分為TYPE I~TYPE V等五種水泥（吳卓夫等，1991）。其中矽酸三鈣（3CaO.SiO2）是決定水泥早期強度的成分，如其含量高則可製成快硬高強的水泥；矽酸二鈣（2Cao.SiO2）則是保證水泥後期強度的成分，提高其含量可製得低熱水泥；鐵鋁酸四鈣（4CaO.Al2O3.Fe2O3）是決定水泥著色的成分，如減少其含量可製得淺色甚至白色的水泥。 水泥的優點 適應各種造型 抗壓性強 可增強非彈性表面之耐久性 選擇性廣 可有許多顏色 裝修及質感選擇 低維護成本 只要輸氣或調製合宜 抗凍性及抗融性佳 水泥的缺點 多需模板施作 除非以鋼筋補強 否則彈性低 需有伸縮縫之留設 抗張強度小 需有特殊材料或工法才能創造出一致性且永不褪色的色澤 如裝飾面以鏝刀抹平者 其光滑平面可能產生眩光 防水性差 耐藥品性 (建技No.06;Time Saver S840) (二)、水泥之種類 1.波特蘭水泥 2.輸氣波特蘭水泥： 於製作過程中加入一種輸氣劑為添加物共同研磨而成，能提高混凝土拌合物之流動性，同時因大量微氣泡堵塞或隔斷了混凝土中毛細管之滲水管道，且氣泡有較大之變形能力，對混凝土凍結膨脹起有效緩衝作用，可提高混凝土之抗滲性及抗凍性。 （三）抗壓強度 註：（1）上表係中國國家標準（CNS）之規定，（）內之數字為英制單位 psi。 （2）上表之強度係以重量比1：2.57之水泥砂漿製成2inch立方體試壓 所得之數值。 （四）比重 水泥的比重應在3.05以上，新生產之波特蘭水泥比重略高，長期放置後因吸收空氣中的水分及CO2產生風化作用，會使比重下降，故若比重低於3.05以下，表示風化已嚴重，不應再採購。 ? （五）細度（c㎡/g） 水泥顆粒愈細，與水反應的表面積愈大，則水化速度愈快，早期強度愈大，但如細度值太高，磨細成本相對提高，亦可能產生龜裂，反影響其耐久性。至於細度之檢驗可以篩析法或比表面積 （c㎡/g）測知。 （六）凝結 1.初凝：水泥與水攪拌成可塑性膠糊體時，即產生水化作用，此後漸漸失去可塑性，在開始喪失可塑性現象時所需的時間即稱之為「初凝時間」（initial set）。 2.終凝：初凝時之水泥漿或混凝土仍可重新拌合，當水化作用進行到完全失去可塑性，且開始產生強度所需的時間稱為「終凝時間」（final set），若再經攪動，則會嚴重影響其強度。 一般規定，波特蘭水泥之初凝時間不得早於45min，終凝時間不得遲於390min。 （七）水化熱 水泥水化過程中放出的熱量稱為水泥水化熱。水化熱之大小及放熱速度主要決定於水泥的礦物組成及細度。水泥熟料中矽酸三鈣及鋁酸三鈣的含量愈高，顆粒愈細，水化熱愈大。對於大型混凝土工程而言，如大壩、橋墩，因水泥水化熱積聚在內部不易散發，會形成內外溫差，造成混凝土龜裂破