輕質骨材特性之試驗(一)

☆林維明 ☆☆黃兆龍 ☆☆☆洪盟峰

摘要
         輕質骨材的比重小於一般常重骨材。在國外應用於高樓建築及耐震結構或節能建材之實例相當多。由於骨材之特性對混凝土之品質有舉足輕重之勢,因此採用標準的試驗方法,對骨材特性作正確認知即料源控制,為確保製造優生混凝土的最基本的要求。所以本文目的為研訂輕質骨材所需之標準試驗方法及詮釋品質稽核認定之原則。將研擬輕質骨材的鬆單位重,吸水率與比重、顆粒筒壓強度、粒料之級配和篩分析,以及燒失量等規範,以利檢驗其品質之依循。
         由於品質是製造出來所表現之特性,而非檢驗出來的。因此隨著品質保証的觀念進展及國際化步調的迫切性,因此輕質骨材的品質控制的正確與合理性為確保最後的成品能達到品質優良的必要手段。所以其品質的試驗工作相當的重要,必須依標準作業程序謹慎執行。故本文亦將剖析品質管制,標準實驗室認証體系(SLA)及ISO 14001環境管理系統之技術。因而可對輕質骨材產品之品質加以肯定。

一、前言

         「骨材」又稱為「粒料」,也就是「顆粒材料」,在混凝土中佔有大約60%∼75%的體積。由於其佔有相當大的體積百分比,因此骨材的特性對混凝土品質有舉足輕重之勢,認識骨材的特性及控制方法,有助於調配出適當而穩定之混凝土品質。本文中除研訂輕質骨材的試驗外,並將詮釋品質稽核認定之原則。
         輕質骨材為比重小於一般常重骨材者,其來源有採用低耗能之「冷結型」飛灰輕質骨材、高耗能之「燒結型」飛灰輕質骨材、「燒結」粘土和頁岩、天然輕質骨材及水庫淤泥輕質骨材等,為製造輕型構件之重要材料,有利高樓建築、耐震結構物、或節約能源之建築及橋樑。由於常見輕質骨材之比重輕及其吸水率高,一般常重骨材測試的方法有些並不適用,所以必須研訂新的規範以供應用。本文將研訂定鬆單位重、吸水率、比重、筒壓強度、級配及篩分析及燒失量,以作為保障輕質骨材混凝土品質之前置工作。
         當然隨著品質保證的觀念進展及國際化步調的迫切性,「料源管制」、「製程管制」及「成品管制」之工作日益重要。而輕質骨材的品質控制的正確合理是確保最後成品品質優良的必要手段,所以輕質骨材的品質控制試驗工作是相當重要,必須依標準作業程序(SOP)謹慎行之。因此本文亦將剖析品質管制、品質保證體系及ISO14001環境管理系統之標準等技術,以利確保品質保證之要求能達成,並且能不斷精進。

二、國內外輕質骨材標準規範文獻回顧與比較

         本文共收集中華民國、中華人民共和國、美國及英國等相關標準共九個,其標準編號及名稱與其全文總頁數,公佈時間、修訂時間、適用範圍、標準要點及其需引用之相關標準等重點詳列如表一所示。
         原則上輕質骨材的材料源必須確定而其適用之範圍也必須明確的依使用之目標而定。試驗之方法大都引用一般常重粗細骨材之測試方法進行。而在比較所蒐集標準後,發現其試驗項目依其要求之性能需求而定。

表一 國內外輕質骨材標準比較

標準標準名稱(頁數)公佈時間
(修訂時間)
適用範圍標準要點需引用之相關標準
中華民國CNS-3691結構混凝土用之輕質粒料(共4頁)Jan.1974(Aug,1998)1.主要考量此類混凝土之輕質性質與抗壓強度,不包含其施工控制。
2.不適於防火和填充為目的者。
1.標準之粒料為輕質多孔性粒料,包含高爐石粉、粘土矽藻土、飛灰、頁岩或板岩等材料經高溫燒結而成之粒料及火山灰等天然材料加工而成之粒料。
2.規定粒料之化學成份及物理性質。
3.規定混凝土試樣在試驗中之相關準則。
CNS 485, 486, 1078,1163, 1164, 1168, 1171,1230, 1232, 1236, 1240,1258, 3801等一般混凝土之測試方法規定。
中華人民共和國GB-2841-81天然輕骨材(共7頁)Dec. 1992(Jul, 1993)1.適用於火山天然輕骨材,而水成天然者亦可參用。
2.火山灰含火山渣、浮石、多孔凝灰岩。
3.水成者含珊瑚岩; 路灰質貝殼岩等。
4.天然輕骨材可適用於各種性質需求。
1.標準規定粗細之粒徑、級配、鬆散容重範圍、筒壓強度、軟化係數等技術要求。
2.耐久性之相關規定。
3.檢驗規則。
4.堆放與運送過程應採取之措施。
GB 2842-81有關試驗方法規定進行。
中華人民共和國GB-2842-81輕骨材試驗方法(共35頁)Dec. 1992(Jul, 1993)適用於飛灰、粘土、頁岩及天然輕骨材等多孔性粒料和砂之檢驗。1.標準包含試樣烘乾溫度、稱重時間、耐久性測試之試劑、試驗報告內容、取樣。2.各項試驗包括測試目的、儀器設備、試驗步驟、結果計算及評估與報告等。
3.測試項目含顆粒級配、鬆散容量、粗骨材之筒壓強度、吸水率、軟化係數、顆粒容重、抗凍性、孔隙率、堅固性、煮沸重量損失、鐵分解重量損失、三氧化硫含量、氯化物含量、含泥量、燒失量、有機物含量、異類岩石顆粒含量、粒型係數、均質性指標之統計檢驗及強度標號等。
 
中華人民共和國JGJ-51-90輕集料混凝土技術規程(共16頁)Oct. 1990適用於輕質骨材混凝土生產、技術要求及檢驗規則。1.標準含輕質混凝土之粒料生產級配及檢驗、混凝土之性能指標、配比設計、施工技術及試驗方法等。2.每一批輕骨材必須檢驗其粗料之堆積密度、顆粒級配筒壓強度吸水率及細料之堆積密度和細度模數。
3.試驗方法含乾密度、吸水率、軟化係數、導熱係數、抗剪強度及熱膨脹係數等。
4.性能指標依用途分類依其乾密度及強度標準值而定。
5.配比設計含設計參數選擇、配比計算與調整。
6.施工技術含拌合物之拌調、配比計算與調整、拌合物運輸。
7.混凝土養護和缺陷修補及質量檢驗等。
 
中華人民共和國GB-15229-94輕集料混凝土小型空心砌塊(共5頁)Jun. 19951.規定輕粒料混凝土小型空心磚塊的術語、分類等級與標記、技術要求、試驗方法、檢驗規則和運輸堆放等。
2.本標準品用於工業與民用建築用之輕粒料混凝土小型空心砌塊。
1.標準所採用之術語、分類等級及標記應參見相關之標準。
2.技術要求含尺寸允許偏差、外觀質量、密度、強度、吸水率及相對水率、抗凍性、中性化係數和軟化係數及放射性應符合規定。
3.試驗方法、檢驗規則、產品合格證、堆放和傳輸等均有規定。
GB175, 1344, 15962838∼2841, 4111,5348,8076,9196及12958JC209,JC487, JC/T544,JGJ51及52等相關標準
美國ASTMC330-89Standard Specification for Lightweight Aggregates for Structural Concrete(3頁)1953(Oct. 1990)1.考慮混凝土之輕質性與抗壓強度,不包含施工標準。
2.級配篩分析標準參照E11標準。使用英制單位計量
1.CNS-3961所列之粒料外尚包括煤炭或焦煤燒之底灰。
2.其他測試工作同CNS-3691標準要點2與3兩項
ASTM C29/C29M, C40, C114, C136, C142, C151, C157, C192, C496, C567, C641, C666, D71及E11等相關標準
美國ASTMC331-94Standard Specification for Lightweight Aggregates for Concrete Masonry units(3頁)1953(Apr. 1994)1.考慮污工混凝土之輕質特性。
2.級配篩分析標準參照E11標準。
3.使用英制單位計量。
1.標準之粒料除CNS-3691所列之粒料外尚包括煤炭或焦煤燒之底灰。
2.其他測試工作同CNS-3691標準要點2與3兩項。
ASTM C29/C29M, C40, C114, C136, C142, C151, C157, C641, C666, D75及E11等相關標準
美國ASTM C332-91Standard Specification for Lightweight Aggregates for Insulating Concrete(共3頁)1954(Nov. 1991)1.本標準主要慮隔熱混凝土之特性。
2.級配篩標準參照E11標準。
3.使用英制單位計量。
1.標準之粒料同CNS-3691所列。2.混凝土物理性質含隔熱性質級配與其均勻性、單位重與其均勻性。
3.骨材性質之取樣與測試。取樣依D75標準、粗細骨材之級配、單位重及細度模數。
4.隔熱混凝土性質測試方法依C177測熱傳導取樣及單位重等均有所規定。
ASTM C29/29M, C136, C177, D75及E11等相關標準。
英國BS-3797Specification for Lightweight Aggregates for Masonry Units and Structural Concrete (共8頁)Nov. 1976(Nov. 1990)1.標準規定污工及結構用輕質混凝土之需求。
2.粒料含浮石、粘土、頁岩、板岩、熟料和底灰及飛灰與高爐石粉。
1.取樣級配、粗細骨材分類、鬆散密度、硫酸鹽含量、燒失比等均依相關規定進行測試及限制值。
2.附錄A及B提供鬆散密度(烘乾材料及燒失量之測定方法)
BS410, 812, 812-102, 812-103, 812-118, 1881, 1881-101, 6073及6073-1等

         目前我國CNS現有標準僅供結構混凝土用,而中國則將其細分為骨材本身及測試方法,輕質混凝土相關技術及小型空心磚塊等相關之材料設計、試驗與施工相關之規定,而美國則按用途細分為結構用、污工用及隔熱用,而英國則在一個標準中包含污工和結構混凝土用之相關技術,各國之標準特色分別概述如下:
(一)中華民國(CNS-3691)
         本標準主要為結構混凝土用,而一般隔熱用或填充用者均不適用,本標準所採用之粒料為輕質多孔性的粒料,包含高爐石,粘土、矽藻土、飛灰、頁岩或板岩等材料,經高溫燒結而成之粒料及火山灰等天然材料加工而成之粒料。本標準僅規定粒料之化學成分與物理性質以及混凝土試樣在試驗中之相關準則。經考量必須加以擴充供隔熱,以及兼供結構與防火之用途,使其應用性更廣。
(二)中國(GB-2841-81,GB2842-81, JGJ51-90,GB-15229-94)          這四個標準涵蓋天然輕骨材,試驗方法技術規則,以及小型空心砌磚,其最大的缺點為燒結型之輕骨材並未加於標準,而工程應用上如預鑄板技術亦未加以標準。本標準採用火山天然輕骨材,另外水成岩天然者亦可參用。火山灰含火山灰渣、浮石、多孔凝灰岩,而水成岩含瑚珊岩、石灰質貝殼岩等。本標準規定粗細料之粒徑、級配、鬆散容重範圍、筒壓強度、軟化係數等技術要求,耐久性的如SO3、Cl-及燒失量等之相關規定,檢驗規則以及堆放與運送過程應該採取之措施,而在試驗方法方面包含下列各項:
1.在料源本身方面含試樣烘乾溫度、稱重時間、耐久性測試之試劑,試驗報告內容及取樣。
2.各項試驗包括測試目的、儀器設備、試驗步驟、結果計算及評估與報告等。
3.測試項目含粒料級配、鬆散容重、粗骨材之筒壓強度、吸水率軟化係數、顆粒容重、抗凍性、孔隙率、堅固性、煮沸重量損失、鐵分解重量損失、三氧化硫含量、氯化物含量、含泥量、燒失量、有機物含量、異類岩石顆粒含量、粒形係數、均質性指標之統計檢驗及強度標號等。
         而在輕質混凝土技術方面包括下列各項:
1.本標準含輕質混凝土之粒料生產級配及檢驗、混凝土之性能指標、配比設計施工技術及試驗方法等。
2.每一批輕質骨材必須檢驗其粗粒料之堆積密度、顆粒級配、筒壓強度、吸水率及細粒料之堆積密度和細度模數。
3.試驗方法含乾密度、吸水率、軟化係數、導熱係數、抗剪強度及熱膨脹係數等。
4.性能指標,依用途分類、依其乾密度及強度標準值而定。
5.配比設計含設計參數選擇、配比計算與調整。
6.施工技術含拌合物之拌調、配比計算與調整拌合物運輸,混凝土養護和缺陷修補及質量檢驗等。
         至於輕質混凝土小型空心磚塊則規定輕粒料混凝土小型空心磚的術語、分類等級與標記技術要求、試驗方法、檢驗規則和運輸堆放等各項要求。
         該標準品適用於工業與一般民生用,及在建築上應用之輕粒料混凝土的小型空心磚塊,而該標準所涵蓋之內容包括下列各項:
1.本標準所採用之術語分類等級及標記應參見相關標準。
2.技術要求含尺寸允許偏差、外觀質量、密度、強度吸水率及相對含水率、抗凍性、中性化係數和軟化係數,及放射性應符合規定。
         中國之標準特色,已經將試驗方法及施工技術標準完整的規定,然而燒結型與一般天然型輕質骨材在其性質上有所差異,這是有待補強之部份,至於在應用上,標準所列小型空心砌塊僅用於隔熱用,而在結構用之預鑄板則必須加強標準。
(三)美國(C330-89、C331-94、C332-91)
         美國之C330-89標準為我國的CNS-3691之母本,僅為結構用。而另外亦標準污工混凝土可允許使用焚化後之底灰,而隔熱所使用之材料,與結構用者相同,而在隔熱用之標準包括下列各項:
1.混凝土物理性質含隔熱性質、級配與其均勻性、單位重與其均勻性
2.骨材性質之取樣與測試。取樣粗細骨材之級配、單位重及細度模數則依一般常重混凝土之試驗方法進行測試。
3.隔熱混凝土性質如熱傳導取樣及單位重等均規定,其測試方法亦依常重混凝土方式進行。
4.美國ASTM之標準特色為將結構、污工及隔熱用分開,值得我們參照應用。
(四)英國(BS-3797)
         英國標準為污工與結構用混凝土,粒料涵蓋浮石、粘土、頁岩、板岩、熟料、底灰、飛灰和高爐石粉,將天然及人造輕質骨材均包括在內,而其取樣級配粗細骨材分類、鬆散密度和硫鹽含量、燒失比等均依相關規定(燒乾材料)及燒失量之測定方法。
         美國標準所提供的烘乾輕骨材之鬆散密度及燒失量之測定方法,可供國內制定標準之參考。

三、輕質骨材品質試驗方法

(一)總則
         1.本輕質骨材品質標準適用於冷結型飛灰輕質骨材、燒結型飛灰輕質骨材、人造之高爐爐渣、燒結黏土、矽藻土、飛灰、頁岩及版岩或含有以上成份之剩餘土石方,水庫淤泥、河川淤泥或其他淤泥等材料,經膨脹煆燒或燒結所得粒料之檢驗。
         2.需要烘乾之試樣,應在恆溫溫度為105∼110℃的烘箱中進行乾燥處理。當試樣置於105∼110℃的烘箱中烘至恆重時,相鄰兩次稱重的時間間隔不得小於3小時,若相鄰兩次稱量值之差值比該項試驗要求之精度為低時,則稱之為恆重值。
         3.本標準中吸水率試驗所使用之水為蒸餾水
         4.每項試驗填寫的試驗報告,應包括下列內容
(1)試驗項目之名稱
(2)試驗材料之名稱、品種及產地
(3)試驗數據之記錄
(4)試驗結果所依據之公式,試驗結果之計算及取值
(5)試驗結果之評估及分析與討論
(6)試驗日期和試驗人員等
(二)取樣
         1.從每批產品中抽取具有代表性之試樣
         2.初次抽取之試樣應不少於10批,其總料量應高於試驗用料量(見表二)。
表二 輕質骨材各項試驗之試體用量
         3.初次取樣可在下列場合中抽取
(1)生產過程中進行之日常檢驗時,應在輸送至料堆之輸送機之整個寬度上,在一定之時間間隔內抽取。
(2)對均勻料堆進行取樣時,以每300m3或500m3為一批,不足者亦以一批視之,試樣可從料堆錐體自上到下的不同部位,不同方向各選取10點抽取,但需注意避免抽取析離及面層之材料。
(3)從袋裝料中抽取試樣時,應以10袋的不同位置和高度中抽取。
         4.初次抽取之試樣拌合均勻後按四分法縮減成試驗所需之用料量如表二所示。
(二)輕質骨材粒料鬆單位重試驗法
         1.適用範圍
         本標準規定輕質粒料在自然堆積狀態下單位體積的重量的試驗方法,作為評定輕骨料質量,計算空隙率和配合比設計之用。
         2.用具
(1)地平:最大稱重50kg,靈敏度為50g。
(2)天平:最大稱重5kg,靈敏度為2g。
(3)取樣容器:金屬產品,其內部尺寸可依容積大小取直徑與高度相同,容積為10 m,5 m及1m三種,當粗骨材最大粒徑大於20mm時,可用10 m之容器筒,而小於或等於20mm時,則用5之容器筒,至於細骨材使用1之容器筒。
(4)烘箱
(5)取樣勺或小鐵鏟
         3.試驗步驟
(1)取粗骨材30∼40或細骨材5放入烘箱中烘至恆重,然後分成三等份備用。
(2)用取樣勺或小鐵鏟將試樣從離容器口上方5cm處均勻倒入,讓試樣自然落下,不得碰撞容器裝滿後使容器口上部試樣形成錐形,然後先用搖震法證實,後用直尺沿容器邊緣處中心向兩邊刮平,表面凹陷處用較小的骨材填平後稱重。          4.鬆散單位重計算
         鬆散單位重按下列公式計算:
        
        
         5.結果評定
         取三次試驗之算數平均值作為試驗之結果,若其中最大值與最小值差大於平均值之5%,則須重作。
         6.試驗報告
         報告中之粗粒料之鬆散單位重應準確至1%。
         7.引用標準
CNS 486粗細粒料之篩析法
CNS 1163粒料單位質量與空隙試驗法
CNS 10989現場粒料減量為試驗樣品取樣法
CNS 488 粗粒料比重及吸水性之檢驗法
(三)輕質粗粒料比重及吸水率試驗法
         1.適用範圍
         本標準規定輕質粗粒料之容積比重,視比重及吸水率的試驗方法,作為評定輕質粗粒料品質和確定混凝土拌和所應附加水量之用。
         2.用具
(1)天平:容量為1kg,靈敏度為0.5g,精度須讀至試驗載重之千分之1。
(2)篩子:試驗篩4.75mm(No.4)的標準篩。
(3)取樣容器:容量約4000至7000立方公分。
(4)量筒:容積1000m或500m
(5)透明壓克力板。
(6)圓形金屬板。
         3.試樣
         以四分法取試樣3公斤,用試驗篩4.75mm(No.4)的標準篩過篩,取留篩物置放100至110℃之溫度下烘乾至恆重,以備用。
         4.試驗步驟
(1)把試樣拌合均勻,分成三等分,稱取每份重量,然後放入盛水的容器中。將漂浮於水上之顆粒,壓入水中。
(2)試樣浸入室溫之水內約1小時或24小時後,將樣品側入試驗篩4.75mm (No.4)的標準篩中,濾水1至2分鐘,倒在吸水性強之布上,用手抓住布兩端,捲成槽形,讓粒料在布上往返滾動四次後,將粒料倒入瓷盤裡,擰乾吸濕布,再重複上述步驟1次,然後稱重。此狀況即可獲面乾內含水狀態下之試樣重量,稱重至約0.5公克精度,然後記錄此結果。
(3)稱量後,即將此面乾內含水之試樣放置於取樣容器內,並以下列二種方法之一進行試樣體積量測。
(1) 體積法:將試樣再倒入1000ml的量筒中,同時再注入500ml清水。如試樣浮在水上,可用已知體積V1的圓形金屬板將其壓入水中,讀出量筒的水位V。
(2) 重量法:將清水(最好為蒸溜水)裝入1000m量筒內至全滿,稱其重量記為B。倒出約一半水量,將試樣倒入1000m量筒內,搖動量筒以逐出水中氣泡。再加入水至全滿,以重量C透明壓克力板蓋住量筒,並將輕質粗粒料壓入量筒內,稱重為D。使用壓克力板蓋住量筒前,可用小吸管注入水置於量筒內,補足其尚內未滿之空隙。
         5.容積比重(面乾飽和狀態)
         體積法計算方式
         比重=………(2)
         式中
        
         重量法計算方式
         比重=………(3)
         式中
        
         6.吸水率
         1小時或24小時粗粒料的吸水率,依下式計算:
         吸水率=……(4)
         式中,
        
         7.結果評定
         取3次試驗的算數平均值作為試驗之結果。
         8.報告
         報告中之輕質粗粒料的比重準確至0.01;而吸水率準確至0.1%。
         9.引用標準
CNS 486粗細粒料之篩析法
CNS 488粗粒料比重及吸水性之檢驗法
CNS 1163粒料單位質量與空隙試驗法
CNS 10989現場粒料減量為試驗樣品取樣法
(四)輕質粗粒料的顆粒筒壓強度試驗法
         1.適用範圍
         本標準規定利用承壓筒,測定粗粒料顆粒的平均相對強度指標,作為評定粗粒料品質之用。
         2.用具
(1)承壓筒:由圓柱形筒體(帶筒底)、沖壓模和導向筒三部分組成(圖一);筒體可用鋼材製作,有足夠剛度,筒體內表面和沖壓模底面須經滲碳處理。筒底可拆卸,並裝有把手。沖壓模外表面有刻度線,以控制裝料高度和壓入深度。導向筒用以導向和防止偏心。
(2)試驗:依CNS 1232[混凝土圓柱試體抗壓強度之檢驗法]規定之抗壓機。
(3)天平:最大稱量5kg,精度2g。


圖一 測定輕質粗粒料顆粒筒壓強度的承壓筒示意圖
         3.試驗方法
(1)篩取10∼20mm粒徑的試樣5L,其中10∼15mm粒徑的體積含量應佔50%∼70%。
(2)用承壓筒(帶筒底)裝樣品,分別測定3次鬆散料重,取其算數平均值。對天然輕質粒料,取測得的平均鬆散料重值乘以1.15的填充係數作為樣品量;對其他輕質粒料,則乘以1.1的填充係數作為樣品量。
(3)按上述樣品量稱取樣品,分3次裝入承壓筒,每次均先以搗桿在表面均勻搗實25次,並且用木錘沿筒壁四周分四點輕敲3∼5次,然後裝上導向筒和沖壓模,檢查沖壓模的下刻度紋是否與導向筒的上緣重合,如不重合,再輕敲筒壁四周,直至完全重合為止。
(4)把承壓筒放在壓力機的下壓板上,以每秒約30∼50kgf的均勻速度加荷,當沖壓模壓入深度為20mm時,記下壓力值。
         4.筒壓強度計算
         粗粒料的筒壓強度按下式計算:
         …………………………(5)
         式中,
R1:粗粒料的筒壓強度(kgf/cm2),計算精確至1kgf/cm2;
P:壓入深度為20mm時的壓力值(kgf);和
F:承壓面積(即沖壓模面積F=100cm2)。

         5.報告內容
         粗粒料的筒壓強度以3次試驗結果為一組,取其算數平均值。若3次試驗結果中最大值與最小值之差大於平均值的15%時,須重做。
         6.引用標準
CNS 1163粒料單位質量與空隙試驗法
CNS 1232混凝土圓柱試體抗壓強度之檢驗法
(五)輕質粗粒料級配及篩分析試驗方法
         1.適用範圍
         本標準規定輕質粗粒料之級配及篩分析之試驗方法。利用篩分析法測定輕質粗粒料之顆粒以作為評定輕質粗粒料之質量和提供混凝土配比設計所需之資料。
         2.用具
(1)烘箱
(2)地平及天平:地平為稱量粗骨材用,最大稱重50kg,(靈敏度5g) ,天平為稱量細骨材用最大稱重為1kg(靈敏度為1g)。
(3)篩子:依篩分粗細骨材,其規格如下:
(1)粗骨材:圓孔篩,篩孔直徑為40,30,20,15,10及5mm共計六種,並附有篩底盤及盤蓋。
(2)細骨材:圓孔篩,篩孔直徑為10,5,2.5,1.25,0.63,0.315及0.16mm共計七種,並附有篩底盤及篩蓋。
(4)取樣勺或小鐵鏟
         3.試驗步驟
(1)取粗骨材最大粒徑小於或等於20mm者,或最大粒徑大於20mm者及細骨材置於烘箱中烘至恆重。取烘乾之試樣分成兩等分,分別稱取試樣之重量。
(2)篩子按其孔徑大小,順序疊置,孔徑最小者置於最下層並附上篩底盤,而將一份試樣倒入最上層之篩裡,其上加篩蓋,順序過篩。
(3)細骨材之篩分可用振動搖篩機振動過篩30分鐘取下,再用手篩篩至每分鐘通過量小於留篩量之1%時即可。如用手篩時則篩至每分鐘之過篩量小於留篩量之1%時即可,稱取每號篩之留篩量。
         4.結果計算
(1)粗骨材之最大粒徑-以累計留篩量百分比小於10%之該號篩孔尺寸定位粗骨材之最大粒徑。
(2)計算留篩率-即每一篩號上留篩量之百分率計算精確至0.1%。
(3)計算累積留篩率-即每號篩上之留篩率與該號篩以上各號篩之留篩率之和,計算精確至0.1%。
(4)細骨材之細度模數(FM)按下列公式計算 (各篩號之累積留篩率) ...(6)
         5.結果評定
         取兩次試驗結果的算術平均值。若篩分後,如每號篩上之留篩量與底盤上之留篩量之和與原試樣重量相差值超過1%時,則須重作。
         6.引用標準
         CNS 486 粗細粒料之篩析法
(六)輕質骨材燒失量試驗方法
         1.適用範圍
         本標準規定輕質骨材燒失量之試驗方法,其目的在測定輕質粒料在高溫下可燃及易揮發物質灼燒失去的重量以作為評定輕質粒料質量之用。
         2.用具
(1)烘箱
(2)高溫爐:最高溫度1000∼1200℃
(3)地平:最大稱重2kg,精度為1g
(4)天平:最大稱重100g,精度為0.1mg
(5)乾燥器,瓷器坩堝、瓷器研磨缽
         3.試驗步驟
         (1)試樣準備
取烘乾試樣1,敲碎成最大粒徑為2.5mm之顆粒如使用輕質細粒料測定時,則不需敲碎。用四分法縮分至100g,仔細拌合均勻後,再用四分法縮為20∼25g,然後將試樣用瓷器研磨缽研磨成粉末,使其全部通過4900孔篩,置於烘箱中烘至2小時,然後再放入乾燥器,冷卻至室溫備用。

         (2)稱取1g試樣,置於已灼燒至恆重之瓷器乾堝中,放在高溫爐內從低溫開始逐漸升高溫度在950℃下灼燒45分鐘後取出置於乾燥器中,冷卻至室溫稱重再灼燒20分鐘取出冷卻後稱重。兩次冷卻後稱重之誤差小於0.02%即為恆重。
         4.結果計算
         輕質粒料之燒失量,按下式計算
         ……………(7)
         式中
        
         5.結果評定
         取兩次試驗結果之算術平均值,若兩次試驗結果之差大於0.2%時須重做。
         6.引用標準
         CNS 1123 耐火黏土化學分析法

四、輕質骨材品質管制與保証體系之建立

(一)輕質骨材之品質管制
         優良的輕質混凝土必須使用品質優良的輕質骨材。一般而言,品質係達成使用目的所應俱備之性質,其係由品質特性所構成,而品質特性為品質評估對象之性質與性能。品質管制基本理念為:「品質是製造出來的,而非檢驗出來的」,並籍由統計方法,來達到品質管制的功能,又被稱為「統計品管」(Statistical Quality Control,簡稱SQC)。常用之統計方法有管制圖,次數分佈圖及散佈圖等,這些圖表都是為「提供適切之信心,以使製造的產品或提供之服務能滿足所設定之品質要求,所需建立之各項必要的規劃性及系統性之措施」,當然目的在向「消費者保証品質,使消費者能夠安心及滿足的購買,且在使用時能對產品產生信心及具有滿足感,並能長期使用」。在品質保証上必須要有一品質標準或基準,以助於「研判施工方法或施工狀態是否適切,透過訂定的檢測特性值,以研判是否超過某一範圍而呈現異常現象」,一般品質管制之目的,具體而言有下列四點:1.防範缺點於未然,洞燭於機先。2.產品滿足規範之要求條件,增加產品的信賴性。3.確立作業標準,使製程在穩定狀態下被執行。4.尋求新的問題點及改良方法。而品質管制之效果為:1.提高產品的品質,減少不良品與糾紛。2.提高對產品的品質之信賴性與均一性。3.降低成本。4.減少不必要的作業。5.發現新的問題點或改善方法,可即早解決。
(二)輕質骨材品質管制之實施步驟
         品質管制所需之日常管理步驟圖示如圖二之PDCA管理循環說明如下:
         1.計劃:包括設定品質目標,及明確品質目標達成之程序與方法,用5W,1H (何時、何地、何事、何人、為何及如何)方法訂定具體之執行步驟。
         2.實施:包括公佈作業標準,實施教育訓練,及按作業標準執行。
         3.查核:包括查核作業是否按作業標準進行,及確認按作業標準執行之成果,是否與目標或基準有所差異。
         4.處置:包括根據查核的結果,採取適當之改善措施,及確認改善措施之成效,並回饋修正既定之程序與方法。

圖二 日常管理之PDCA循環
(三)品質管制之規劃
         如圖三所示,品質管制之規劃係透過計劃、組織、領導、控制的方法,充份利用5M的生產手段,達成QCDSE之品管目標。5M,簡稱五大生產要素或五大資源是有計劃地選擇施工法(Method)、勞力(Man)、機械(Machine)、材料(Material)及資金(Money)。而QCDSE為品質管制之五大領堿,其目的如下:
         1.品質管理(Quality)-品質如式,確保所要求的品質。
         2.成本管理(Cost)-造價如度,以最經濟的方法施工。
         3.工期管理(Duration)-完工如期,確實依合約工期完成。
         4.安全衛生管理(Safety)-安全無羔,確保施工作業之安全。
         5.環境維護管理(Environmental)-環境如常,維護現場周圍的環境。
         而管理的功能含計劃、組織、領導與控制,其工作領域如下:
         1.計劃(Planning)-發掘問題,排定次序
         2.組織(Organization)-以達成目標為導向
         3.領導(Directing)-執行能力與手段
         4.控制(Controlling)-進行資源掌控

圖三 品質管制規劃示意圖

<未完待續>