TW202317502A - 複合材料 - Google Patents

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Abstract

本發明提出一種用於建造結構體之複合材料，包含由膠結材料與粒料以1：1至1：8之重量比例混合而成之混合物。該膠結材料至少具有水泥，且該粒料包含粒徑介於75 µm至4.75 mm之間之細骨料成分、粒徑大於4.75 mm之粗骨料成分、或其組合。該粒料具有至少一第一顆粒材料，該第一顆粒材料具有2%~20%的吸水率及超過5%的孔隙率，且依尺寸分屬於該細骨料成分及該粗骨料成分之至少一種。

Description

複合材料
本發明係關於一種複合材料、一種複合材料用於自養護的用途、以及一種建造結構體之施工方法。具體而言，本發明係關於一種具第一顆粒材料之複合材料、一種複合材料用於自養護的用途、以及一種使用複合材料建造結構體之施工方法。
建築工程上，時常會以使用各種材料依據特定配比調配之流動性材料如灰漿或混凝土灌漿澆置於預計形成結構體的區塊，接著再等待所述流動性材料硬固而形成預定的結構體。然而，實務上，在灌漿澆置後，於尚未硬固之流動性材料之表面上容易產生泌水浮漿的問題。此容易造成流動性材料之整體配比變化，或至少在局部區域產生配比差異，亦或是造成各材料成分的析離，從而使得最後形成之結構體之整體結構性質不如預期，或各局部部分的強度或性質出現差異。另外，整體流動性材料硬固前所需要的水分也容易在此非預期的現象中損失，而無法順利地進行硬固所需的水化反應。進一步，泌水浮漿也會對應地產生脆弱或難以與最後形成之結構體一體成型的膜層，而導致結構體的表層脫落或表層裂縫等各種缺陷。
承上所述，實務上，為了減少或避免上述缺陷，在灌漿澆置後通常需要進行額外施水以補充和涵養水分的養護作業。此過程耗時耗力，且在工程時間及成本考量下往往難以徹底地實施。因此，難以確保完成的結構體的可靠性及穩定性。如上所述，期望能開發特定材料或配方，從而可減少或避免上述缺陷，或可減少或捨去施水養護作業的需求。
解決問題之技術手段
為解決上述問題，根據本發明之一實施例提出一種用於建造結構體之複合材料，包含：一混合物，其係由膠結材料與粒料以1：1至1：8之重量比例混合而成。其中，該膠結材料具有水泥、以及選擇性添加的爐石、飛灰、矽灰，且該粒料包含粒徑介於75 µm至4.75 mm之間之細骨料成分、粒徑大於4.75 mm之粗骨料成分、或其組合。其中，該粒料具有至少一第一顆粒材料，該第一顆粒材料具有2%~20%的吸水率及超過5%的孔隙率，且依尺寸分屬於細骨料成分及粗骨料成分之至少一種。
根據本發明之另一實施例提出一種複合材料用於自養護的用途。其中，該複合材料包含：一混合物，其係由膠結材料與粒料以1：1至1：8之重量比例混合而成。其中，該膠結材料具有水泥、以及選擇性添加的爐石、飛灰、矽灰，且該粒料包含粒徑介於75 µm至4.75 mm之間之細骨料成分、粒徑大於4.75 mm之粗骨料成分、或其組合。其中，該粒料具有至少一第一顆粒材料，該第一顆粒材料具有2%~20%的吸水率及超過5%的孔隙率，且依尺寸分屬於細骨料成分及粗骨料成分之至少一種。該複合材料基於預設水灰比0.3 ~ 0.8與水調配後靜置一段期間，能夠硬固形成具有預設完工強度的結構體。該複合材料相較於相同之該預設完工強度之灰漿或混凝土，能夠進行自養護而減少或免除施水之工程養護需求。
本發明之再一實施例提供一種建造結構體之施工方法，其包含：將上文所述之複合材料為主體基於預設水灰比0.3 ~ 0.8與水調配，形成具流動性之工程材料；將該工程材料澆置於預設形成結構體的區塊；以及在不另外進行施水之工程養護下，靜待該工程材料硬固形成結構體。
對照先前技術之功效
依據本發明之各實施例所提供之複合材料、複合材料用於自養護的用途、以及建造結構體之施工方法，可藉由複合材料實現自養護的效果，且因此可減少或省去施工營建結構體時所需的施水養護作業。藉此，可改善施工完成之結構體的可靠性及完整性，且可減少施水養護作業的成本、時間及心力負擔。
下文中將描述各種實施例，且所屬技術領域中具有通常知識者在參照說明搭配圖式下，應可輕易理解本發明之精神與原則。然而，雖然在文中會具體說明一些特定實施例，這些實施例僅作為例示性，且於各方面而言皆非視為限制性或窮盡性意義。因此，對於所屬技術領域中具有通常知識者而言，在不脫離本發明之精神與原則下，對於本發明之各種變化及修改應為顯而易見且可輕易達成的。
參照圖1，根據本發明之一實施例提出一種用於建造結構體之複合材料10。具體而言，所述複合材料10包含膠結材料100與粒料200混合而成之混合物P、以及其他可能選擇性添加之添加劑300。例如，複合材料10可包含由膠結材料100與粒料200以1：1至1：8之重量比例混合而成之混合物P、以及視需求選擇性添加作為減水劑、緩凝劑、速凝劑、輸氣劑等之添加劑300。承上，在一些實施例中，亦可不添加這些添加劑300。此些選擇性添加之添加劑300之態樣以及適用情境應為所屬技術領域中具有通常知識者所明瞭，且在此將不再贅述。
上述複合材料10中之膠結材料100可基本上具有水泥。根據一些實施例，除了水泥以外，膠結材料100亦可具有選擇性添加的爐石、飛灰、矽灰等材料。承上，膠結材料100為加入水以後可產生膠結性的材料，且除了上述具體示例以外亦可能進一步具有其他類似性質的材料。承上所述，藉由膠結材料100，可以在加入水之後協助將粒料200膠結在一起。
接著，參照圖2，所述粒料200具體而言可包含粒徑介於75 µm至4.75 mm之間之細骨料成分FC、粒徑大於4.75 mm之粗骨料成分CC、或其組合。承上，所述粒料200可至少包含細骨料成分FC或粗骨料成分CC。另外，根據一些實施例，所述粒料200可同時包含細骨料成分FC及粗骨料成分CC。在一些實施例中，細骨料成分FC可為尺寸介於75 µm~4.75mm之間之天然河砂或機製砂或細粒料，且粗骨料成分CC可為尺寸4.75 mm以上之天然碎石或機製碎石或粗粒料。
承上述，根據本發明之各實施例，粒料200可具有至少一第一顆粒材料。所述第一顆粒材料可具有2%~20%的吸水率及超過5%的孔隙率，且依尺寸可分屬於細骨料成分FC及粗骨料成分CC之至少一種。例如，第一顆粒材料可為細骨料成分FC且具有3%~15%之吸水率，或者是可為粗骨料成分CC且具有2%~15%的吸水率，或其組合等。
在一些實施例中，第一顆粒材料可以粘土為主原料捏練後燒結粉碎而成，且該第一顆粒材料之組分包含SiO2 、Al2O3及Fe2O3。例如，該第一顆粒材料可為營建剩餘土石方中的紅磚、混凝土塊或其組合，經回收及碎解而製成。或者是，第一顆粒材料可為新製成之紅磚或混凝土，再直接粉碎碎解而製成。承上，在具有2%~20%的吸水率及超過5%的孔隙率下，可適用於作為粒料200之細骨料成分FC及粗骨料成分CC之至少一種的第一顆粒材料可為各種多孔粒料，且其製成或取得方式及種類不限於上述所具體說明之態樣。
根據一些實施例，在使用營建剩餘土石方中的紅磚、混凝土塊或其組合來做為第一顆粒材料時，可促進資源的回收及再利用，而促進循環經濟，減少或避免廢棄物的產生。具體而言，在營建、拆除或改建建築等結構體時，時常會產生營建剩餘土石方。此些營建剩餘土石方中例如紅磚在經揀洗碎解後，可製作成粒料200之細骨料成分FC及粗骨料成分CC之至少一種，以作為第一顆粒材料，進而促進營建剩餘土石方之資源利用性。根據一些實施例，藉由摻雜具有高吸水率的第一顆粒材料，可使得混合後的粒料200可具有3%~15%的吸水率。例如，當利用紅磚磨碎所形成的顆粒作為第一顆粒材料，且佔據細骨料成分FC之重量比為60%的情況下，可使得細骨料成分FC之綜合吸水率高達11~13%。然而，上述僅為示例，且本發明不限於此。
接下來，將參照圖3至圖6說明根據本發明之各實施例之複合材料10之粒料200之各種態樣。
承上，參照圖3，根據本發明之一實施例，複合材料10中之粒料201 (粒料200之其中一實施態樣) 可包含粒徑介於75 µm至4.75 mm之間之細骨料成分FC、以及粒徑大於4.75 mm之粗骨料成分CC。其中，細骨料成分FC可包含所述第一顆粒材料210。亦即，第一顆粒材料210之粒徑介於75 µm至4.75 mm，依尺寸分屬於細骨料成分FC，且具有2%~20%的吸水率及超過5%的孔隙率。
在細骨料成分FC包含第一顆粒材料210之情況下，可使得最後混合而成之複合材料10在建造結構體時可具有自養護的能力(將於後文中詳述)。
根據一些實施例，第一顆粒材料210可佔據細骨料成分FC之重量比之百分之一百。亦即，細骨料成分FC可完全由第一顆粒材料210組成。另外，根據本發明之一些實施例，粒料之組成亦可有其他變化。
舉例而言，參照圖4，根據本發明之又一實施例，複合材料10中之粒料202 (粒料200之其中一實施態樣) 可包含粒徑介於75 µm至4.75 mm之間之細骨料成分FC、以及粒徑大於4.75 mm之粗骨料成分CC。其中，細骨料成分FC可包含所述第一顆粒材料210，且除了該第一顆粒材料210以外另外至少包含一第二顆粒材料220。其中，第二顆粒材料220可具有2%以下的吸水率及低於5%的孔隙率。例如，第二顆粒材料220可為吸水率為2%以下的天然砂。
承上所述，根據一些實施例，第一顆粒材料210可佔據細骨料成分FC之重量比為40%至80%。舉例而言，根據一些較佳實施例，該第一顆粒材料210可佔據細骨料成分FC之重量比為50%至70%。例如，該第一顆粒材料210可佔據細骨料成分FC之重量比為60%。承上，在細骨料成分FC包含第一顆粒材料210及第二顆粒材料220之情況下，可使得最後混合而成之複合材料10在建造結構體時可具有自養護的能力且同時具備較佳的強度(將於後文中詳述)。
在上述詳述之態樣中，該第一顆粒材料210依尺寸皆分屬於該細骨料成分FC，且該粗骨料成分CC不包含該第一顆粒材料210。然而，根據本發明之其他實施例則不限於此，且第一顆粒材料210依尺寸亦可能分屬於粗骨料成分CC。簡而言之，由同樣材料製成之第一顆粒材料210可形成為不同尺寸，且可因此依據尺寸分屬於細骨料成分FC、粗骨料成分CC或其組合。
舉例而言，參照圖5，根據本發明之又一實施例，複合材料10中之粒料203 (粒料200之其中一實施態樣) 可包含粒徑介於75 µm至4.75 mm之間之細骨料成分FC、以及粒徑大於4.75 mm之粗骨料成分CC。其中，粗骨料成分CC可包含所述第一顆粒材料210’。 亦即，第一顆粒材料210’之粒徑大於4.75 mm，依尺寸分屬於粗骨料成分CC，且具有2%~20%的吸水率及超過5%的孔隙率。在粗骨料成分CC包含第一顆粒材料210’之情況下，可使得最後混合而成之複合材料10在建造結構體時可具有自養護的能力(將於後文中詳述)。
根據一些實施例，如圖5所示，粗骨料成分CC可皆由第一顆粒材料210’所組成。然而，根據其他實施例，粒料之組成亦可有其他變化。
例如，參照圖6，根據本發明之再一實施例，複合材料10中之粒料204 (粒料200之其中一實施態樣) 可包含粒徑介於75 µm至4.75 mm之間之細骨料成分FC、以及粒徑大於4.75 mm之粗骨料成分CC。其中，粗骨料成分CC可包含所述第一顆粒材料210’，且除了該第一顆粒材料210’以外另外至少包含一第三顆粒材料230。其中，第三顆粒材料230可具有2%以下的吸水率及低於5%的孔隙率。
根據一些實施例，第三顆粒材料230可為吸水率為1.5%以下的天然石。
承上所述，第一顆粒材料210’可佔據粗骨料成分CC之重量比為50%至100%。在第一顆粒材料210’佔據粗骨料成分CC之重量比低於100%，且粗骨料成分CC除了第一顆粒材料210’以外另外至少包含第三顆粒材料230之情況下，可使得最後混合而成之複合材料10在建造結構體時可具有自養護的能力且同時具備較佳的強度(將於後文中詳述)。
如上所述，粒料根據不同實施態樣可具有細骨料成分FC、粗骨料成分CC或其組合，且細骨料成分FC及粗骨料成分CC之至少一種可具有2%~20%的吸水率及超過5%的孔隙率之第一顆粒材料210或210’。亦即，具有2%~20%的吸水率及超過5%的孔隙率之特性之材料，可被製成大小落於細骨料成分FC及粗骨料成分CC之至少之一的第一顆粒材料210或210’。舉例而言，第一顆粒材料210及第一顆粒材料210’可為相同材料如紅磚所製成之具有不同粒徑的顆粒材料。然而，此僅為示例，且本發明之第一顆粒材料210或210’在符合具有2%~20%的吸水率及超過5%的孔隙率，且分屬細骨料成分FC及粗骨料成分CC之至少之一之特性下，不限於本文所例示性說明之態樣。
此外，除了第一顆粒材料210或210’以外可組成細骨料成分FC和粗骨料成分CC之第二顆粒材料220及第三顆粒材料230，在具有2%以下的吸水率及低於5%的孔隙率之特性下，可應用各種習知或未來發展之骨料材料。進一步，細骨料成分FC或粗骨料成分CC亦可能進一步包含更多種類的具有2%以下的吸水率及低於5%的孔隙率之骨料材料。亦或是，複合材料10可包含由不同材料所製成之具有2%~20%的吸水率及超過5%的孔隙率之第一顆粒材料210或210’。承上，這些變化應為所屬技術領域中具有通常知識者，在參照本說明書及圖式下可明瞭，且在此將不再一一贅述。
接下來，根據本發明之一實施例揭示一種建造結構體之施工方法1000。具體而言，連同圖7參照圖8，該方法1000包含將上述之複合材料10為主體基於預設水灰比0.3 ~ 0.8與水W調配，形成具流動性之工程材料10’之步驟S1。接著，連同圖7參照圖9，施工方法1000在步驟S1後進一步包含將該工程材料10’澆置於預設形成一結構體的區塊R之步驟S2。 最後，連同圖7參照圖10，澆置之步驟S2之後，可實施在不另外進行施水之工程養護下，靜待工程材料10’硬固形成結構體55之步驟S3。另外，根據一些實施例，步驟S3亦可能包含實施微量或較短期間的施水之工程養護，但相對於一般工程，可大幅地減少施水的施養護作業。例如，可至少減少30%、50%甚至70%以上的施水水量需求。
承上所述，根據本發明之各實施例，利用具有第一顆粒材料210或210’作為細骨料成分FC或粗骨料成分CC之複合材料10，可應用於進行自養護的用途。詳細而言，一般水泥質工程材料在澆置灌漿完畢後，若未進行施水養護，則容易造成施工結構的缺陷或病變。然而，如上所述，根據本發明之各實施例之複合材料10包含由膠結材料與粒料以1：1至1：8之重量比例混合而成之混合物，且粒料中包含具有2%~20%的吸水率及超過5%的孔隙率之第一顆粒材料。在此配置下，可無須另外施水或可減少另外施水，即可達成自養護的效果。
舉例而言，當上述複合材料10基於預設水灰比0.3 ~ 0.8與水調配後靜置一段期間，能夠硬固形成具有預設完工強度的結構體55。承上，在增加膠結材料之比例從而調配以形成同樣的預設完工強度的情況下，該複合材料10相較於相同之預設完工強度之灰漿或混凝土，能夠進行自養護而減少或免除施水之工程養護需求。簡言之，本發明各實施例之複合材料10包含具有高孔隙率及高吸水率之粒料成分，且相對於習知之低孔隙率及低吸水率之粒料成分如吸水率低於3%或2%之天然砂石，可具有在澆置灌漿後能夠自養護，而減少或免除另外施水之養護需求的特性。
詳細而言，參照圖11，當利用本文所述之複合材料10，例如但不限於利用圖7所述之方法1000來澆置灌漿時，原先較輕而會連帶部分細微成分如爐石飛灰等浮到工程材料10’之表層而形成泌水浮漿的水W，可至少部分地被第一顆粒材料210或210’所吸收，或可被直接蒸發掉。因此，使得泌水率B1下降，或者使得蒸發率E1提升。藉此，即便在不進行施水之工程養護下，相較於相同之預設完工強度之灰漿或混凝土，複合材料10基於預設水灰比0.3 ~ 0.8與水調配後，蒸發率可較接近於泌水率。因此，即便在不進行施水之工程養護下，相較於相同之預設完工強度之灰漿或混凝土，複合材料10基於預設水灰比0.3 ~ 0.8與水調配後未硬固前，表面可具有較少泌水、浮漿或其組合。承上，一般混凝土時常因為泌水率遠高於蒸發率，而使得泌水、浮漿或其組合的現象嚴重，從而劣化了施工品質。
承上所述，由於減少或避免了泌水、浮漿或其組合之缺陷的產生，根據本實施例之複合材料10之用途，可無須或減少另外施水之工程養護，藉此減少了施工的作業需求，且可因而改善施工的品質穩定性及方便性。
另外，根據一些實施例，參照圖12，當基於例如蒸發率E2，澆置灌漿完成的工程材料10’損耗水W，或者是工程材料10’開始進行硬固而使得所涵養水W逐漸減少等各種因素所導致之缺水發生，而使得硬固所需的水化現象無法如預期進行時，藉由高孔隙率吸收保存水W的第一顆粒材料210或210’可相對應地釋放水W。詳言之，具有較高吸水率的第一顆粒材料210或210’可在施工初始吸收較多水分，並隨著水化現象過程而逐漸地釋放水W，從而實現自養護的功效。因此，可確保水化現象及對應的硬固反應可持續穩定地進行。藉此，亦可同樣減少或避免需另外施水養護的作業，進而減少或避免作業的程序負擔。
依據本發明之各實施例，在不進行施水之工程養護下，相較於相同之預設完工強度之灰漿或混凝土，複合材料10基於預設水灰比0.3 ~ 0.8與水調配後硬固完成後，表面強度較高且具有較少裂縫。詳言之，在針對同樣的預設完工強度進行調配下，由於減少或避免了泌水、浮漿或其組合之缺陷的產生，可減少或避免表層由於此些缺陷所形成之相對脆弱的膜層或結構。因此，可使得完工後的結構體具有較高的表面強度，且同時減少或避免由於沒有另外進行施水養護所造成終凝後的塑性裂縫、乾縮裂縫等裂縫的產生。藉此，可改善完工的結構體的品質，且亦可節省後續相應此些缺陷如裂縫所需耗費的修補心力或時間成本。
根據一些實施例，由於第一顆粒材料210或第一顆粒材料210’ 具有2%~20%的吸水率及超過5%的孔隙率，因此整體複合材料10調配完成之工程材料10’之蒸發率E1或E2可得以提高。承上，根據本實施例，藉由提升蒸發率E1或E2，使得蒸發率E1或E2至少大到接近於泌水率B1或B2，可減少或消除在同樣泌水率B1或B2下可能造成泌水、浮漿或其組合之缺陷之發生。舉例而言，根據一些實施例，在利用本案之複合材料10進行澆置灌漿以建造結構體，在不進行施水之工程養護下，相較於相同之該預設完工強度之灰漿或混凝土，該複合材料10基於預設水灰比0.3 ~ 0.8與水調配後到終凝為止，整體蒸發率可較高。例如，藉由使用本案之複合材料10進行澆置灌漿以建造結構體，基於預設水灰比0.3 ~ 0.8與水調配後，蒸發率E1或E2與泌水率B1或B2可相差不超過10%。根據一較佳實施例，藉由使用本案之複合材料10澆置灌漿以建造結構體，基於預設水灰比0.3 ~ 0.8與水調配後，蒸發率E1或E2與泌水率B1或B2可相同，使得泌水、浮漿或其組合之缺陷難以產生。
進一步，如圖11及圖12所示，由於第一顆粒材料210或第一顆粒材料210’可在澆置灌漿完成後吸收多餘的添加劑300，例如用於在施工澆置過程中延緩凝結來增加作業可用時間以避免產生冷縫等瑕疵的緩凝劑等。因此，根據一些實施例，在不進行施水之工程養護下，相較於相同之預設完工強度之灰漿或混凝土，複合材料10基於預設水灰比0.3 ~ 0.8與水調配後，澆置灌漿後初凝時間可提早。或者是，可將導致整體複合材料10調配完成之工程材料10’中，不易硬固的雜質或其他過多且不符合需求的添加劑300吸收至第一顆粒材料210或第一顆粒材料210’。又或者是，可藉由第一顆粒材料210或第一顆粒材料210’釋放水W來補充由於蒸發一定程度後所缺少之水分，使得水化作用可持續穩定地進行。藉此，可使得整體複合材料10調配完成之工程材料10’更容易且更穩定地進行硬固，使得初凝或終凝相應地提早實現。
根據一些實施例，在用於建造結構體時，相較於相同之該預設完工強度之灰漿或混凝土所採用之基準水灰比，該複合材料10之預設水灰比可較小。如上所述，可藉由使用較小的水灰比來調配複合材料10製成可澆置灌漿的工程材料10’，且使得最後形成的結構體可具有以較大的水灰比所調配的習知灰漿或混凝土之相同的預設完工強度。例如，在同樣強度如280kgf/cm2及相同坍度下，複合材料10與水調配之預設水灰比可小於一般混凝土的水灰比，具有較多的膠結材料成分。
承上所述，在具有相同的預設完工強度下，相較於一般灰漿或混凝土，如圖13所示，由本案之複合材料10調配之工程材料10’，可減少或避免在施工期間的泌水、浮漿或其組合之缺陷生成(圖13之(a)部分所示)；可減少或避免完工的結構體55的表層強度F下降及裂縫45產生(圖13之(b)部分所示)；且可使得整體之複合材料10調配之工程材料10’澆置灌漿完成後初凝、終凝或其組合的速度提早或加快(圖13之(c)部分所示)。
根據一些實施例，複合材料10與水調配後之硬固實際強度依據調配配方可高達420kgf/cm2 (6,000psi)。承上，習知工程領域中，有些建築之設計強度為210kgf/cm2 (約3000 psi)。因此，可見根據本發明之各實施例之複合材料10可適用於許多結構體之建造，且可達成預設的設計強度。
綜上所述，根據本發明之各實施例，基於具有分屬於細骨料成分、粗骨料成分或其組合之第一顆粒材料的複合材料，可在未硬固期間減少或避免泌水、浮漿等缺陷，且可減少或避免由於泌水、浮漿或者是缺水所導致之整體澆置灌漿的配比改變。因此，可藉由複合材料的自養護特性，使得另外施水進行工程養護的需求減低，大幅地增加施工的方便性、減少了施工所需的耗費心力、時間、及成本。另外，藉此複合材料澆置灌漿而建造完成的結構體，也可減少或避免脆弱膜層結構的產生、減少或避免各種裂縫或缺陷的產生、增強表層的強度、且可維持相對穩定固定的整體配比，從而顯著地改善了最後完成的結構體之品質的穩定性及可靠性。
上文中所述僅為本發明之一些較佳實施例。應注意的是，在不脫離本發明之精神與原則下，本發明可進行各種變化及修改。所屬技術領域中具有通常知識者應明瞭的是，本發明由所附申請專利範圍所界定，且在符合本發明之意旨下，各種可能置換、組合、修飾及轉用等變化皆不超出本發明由所附申請專利範圍所界定之範疇。
實驗範例
實例一
一般混凝土比較組配比 表 1
配比計算表及試拌紀錄表
Mix Design Calculation Form & Tried Mixing Record in Site 日期：110.07.05
工程名稱 一般混凝土比較組 設計強度 280kgf/cm 2
膠結材用量 360 kg 水灰比 0.5 空氣含量 2.0 % 細粒料F.M 2.8
最大骨材粒徑 25 mm 砂率S/A 50.0 % 坍度 21 公分    
材料名稱 水泥 爐石 飛灰 粗砂(S1) 細砂(S2) 石1 (G1) 石2 (G2) 拌和水 化學摻料
來源 亞泥I型 中聯 林口 石井   長惟 長惟   SIKA25
比重 3.15 2.90 2.15 2.56   2.62 2.62 1.00 1.06
比例 45.0% 35.0% 20.0% 100% 0% 70% 30%   0.80%
體積 0.05143 0.04345 0.03349 0.33590 0.33590 0.1771 0.0027
0.3359   0.00000 0.2351 0.1008
用量kg/m 3 162 126 72 859.9 0.0 616.0 264.0 177 2.88
實施例 1 複合材料配比 表 2
配比計算表及試拌紀錄表
Mix Design Calculation Form & Tried Mixing Record in Site 日期：110.07.05
工程名稱 實施例1複合材料組 設計強度 280kgf/cm 2
膠結材用量 400 kg 水灰比 0.44 空氣含量 2.0 % 細粒料F.M 3.12
最大骨材粒徑 25 mm 砂率S/A 54.0 % 坍度 21 公分    
材料名稱 水泥 爐石 飛灰 粗砂(S1) 細砂(S2) 石1 (G1) 石2 (G2) 拌和水 化學摻料
來源 亞泥I型 中聯 林口 興磊紅磚輾砂   長惟 長惟   SIKA25
比重 3.15 2.90 2.15 2.46   2.62 2.62 1.00 1.06
比例 45.0% 35.0% 20.0% 100% 0% 70% 30%   1.40%
體積 0.05714 0.04828 0.03721 0.35731 0.30438 0.1704 0.0053
0.3573   0.00000 0.2131 0.0913
用量kg/m 3 180 140 80 879.0 0.0 558.2 239.2 170 5.60
上述配比的一般混凝土比較組及實施例1複合材料組澆置灌漿至30cm*39cm*9cm的方形容器，並觀測其每小時的蒸發量及硬固變化，其結果示於下表3。由試驗結果可知，澆置5小時後，實施例1複合材料組比一般混凝土比較組的水分蒸發率高出約40%。進一步，觀察其表面泌水狀態，一般混凝土比較組的泌水速率非常快，導致表面始終保持積水狀態，亦即一般混凝土比較組的泌水率遠高於蒸發率。與此相對，實施例1複合材料組表面幾乎沒有任何積水情形，且因此無任何泌水浮漿現象，亦即實施例1複合材料組的泌水率等於蒸發率。此外，實施例1複合材料組在澆置5小時後表面已成硬固狀態，而一般混凝土比較組表面仍然呈現未硬固狀態，亦即實施例1複合材料組比一般混凝土比較組初凝時間提早。最後，經過20小時後，兩組皆已達到終凝狀態，表面無任何積水情形，此時實施例1複合材料組比一般混凝土比較組的水分蒸發率高出約15%。
一般混凝土比較組及實施例 1 複合材料組蒸發率及泌水率 表 3
日期：2021/07/05 溫度(°C)：35~40 濕度(%)：34~40
編號 一般混凝土比較組280kgf/cm 2 實施例1複合材料組280kgf/cm 2
時間(h) 淨重(g) 蒸發量(g) 蒸發率(%) 淨重(g) 蒸發量(g) 蒸發率(%) 相對於一般混凝土比較組，蒸發增高率(%)
0 19,990 - 0.00% 19,350 - 0.00%  
1 (蒸發量基準) 19,940 50 0.25% 19,310 40 0.21%  
2 19,930 60 0.30% 19,260 90 0.47% 55.22%
3 19,890 100 0.50% 19,220 130 0.68% 34.53%
4 19,870 120 0.60% 19,180 170 0.89% 46.76%
5 19,840 150 0.76% 19,150 200 1.04% 38.14%
5h面乾重量(g) 19,780   表面尚軟 19,150     表面硬固
5h總泌水量(g) 210   表面積水明顯 200     表面始終無積水
5h泌水率(%) 1.05%     1.03%      
5h泌水減少率(%)       相對於一般混凝土比較組，1.61%      
20 19,430 510 2.62% 18,745 565 3.01% 14.83%
10:複合材料 10’:工程材料 25:缺陷 45:裂縫 55:結構體 100:膠結材料 200:粒料 201、202、203、204:粒料 210:第一顆粒材料 210’:第一顆粒材料 220:第二顆粒材料 230:第三顆粒材料 300:添加劑 1000:施工方法 FC:細骨料成分 CC:粗骨料成分 P:混合物 F:強度 W:水 R:區塊 S1:步驟 S2:步驟 S3:步驟 E1、E2:蒸發率 B1、B2:泌水率
圖1係為根據本發明之一實施例之複合材料之示意圖。
圖2係為根據本發明之一實施例之複合材料中粒料之細骨料成分、粗骨料成分或其組合之示意圖。
圖3係為根據本發明之一實施例之粒料之細骨料成分包含第一顆粒材料之示意圖。
圖4係為根據本發明之一實施例之粒料之細骨料成分包含第一顆粒材料及第二顆粒材料之示意圖。
圖5係為根據本發明之一實施例之粒料之粗骨料成分包含第一顆粒材料之示意圖。
圖6係為根據本發明之一實施例之粒料之粗骨料成分包含第一顆粒材料及第三顆粒材料之示意圖。
圖7係為根據本發明之一實施例之使用複合材料建造結構體之施工方法之流程圖。
圖8係為根據本發明之一實施例之使用複合材料製備工程材料之步驟之示意圖。
圖9係為根據本發明之一實施例之使用工程材料澆置預定區塊之步驟之示意圖。
圖10係為根據本發明之一實施例之等待工程材料硬固形成預定結構體之步驟之示意圖。
圖11係為根據本發明之一實施例之工程材料硬固過程中藉由第一顆粒材料進行自養護之示意圖。
圖12係為根據本發明之一實施例之工程材料硬固過程中藉由第一顆粒材料進行自養護之示意圖。
圖13係為根據本發明之一實施例之由複合材料所調配之工程材料所產生之自養護效果的示意圖。
無
10:複合材料
100:膠結材料
200:粒料
300:添加劑
P:混合物

Claims (16)

  1. 一種用於建造結構體之複合材料，包含： 一混合物，其係由膠結材料與粒料以1：1至1：8之重量比例混合而成， 其中，該膠結材料至少具有水泥，且該粒料包含粒徑介於75 µm至4.75 mm之間之細骨料成分、粒徑大於4.75 mm之粗骨料成分、或其組合，其中，該粒料具有至少一第一顆粒材料，該第一顆粒材料具有2%~20%的吸水率及超過5%的孔隙率，且依尺寸分屬於該細骨料成分及該粗骨料成分之至少一種。
  2. 如請求項1所述之複合材料，其中，該第一顆粒材料係以粘土為主原料捏練後燒結粉碎而成，且該第一顆粒材料之組分包含SiO 2、Al 2O 3及Fe 2O 3。
  3. 如請求項1所述之複合材料，其中，該第一顆粒材料係為營建剩餘土石方中的紅磚、混凝土塊或其組合，經回收及碎解而製成。
  4. 如請求項1所述之複合材料，其中，該粒料包含該細骨料成分及該粗骨料成分，且 其中，該第一顆粒材料依尺寸分屬於該細骨料成分，且該粗骨料成分不包含該第一顆粒材料。
  5. 如請求項1所述之複合材料，其中，該粒料包含該細骨料成分及該粗骨料成分，且 其中，該第一顆粒材料依尺寸分屬於該細骨料成分，且該細骨料成分除了該第一顆粒材料以外另外包含一第二顆粒材料，該第二顆粒材料具有2%以下的吸水率及低於5%的孔隙率，且 其中，該第一顆粒材料佔據該細骨料成分之重量比為40%至80%。
  6. 如請求項5所述之複合材料，其中，該第一顆粒材料佔據該細骨料成分之重量比為50%至70%。
  7. 如請求項1所述之複合材料，其中，該粒料包含該細骨料成分及該粗骨料成分，且 其中，該第一顆粒材料依尺寸分屬於該粗骨料成分，且其中，該第一顆粒材料佔據該粗骨料成分之重量比為50%至100%。
  8. 如請求項7所述之複合材料，其中，該第一顆粒材料佔據該粗骨料成分之重量比低於100%，且該粗骨料成分除了該第一顆粒材料以外另外包含一第三顆粒材料，該第三顆粒材料具有2%以下的吸水率及低於5%的孔隙率。
  9. 一種複合材料用於自養護的用途，其中，該複合材料包含： 一混合物，其係由膠結材料與粒料以1：1至1：8之重量比例混合而成， 其中，該膠結材料至少具有水泥，且該粒料包含粒徑介於75 µm至4.75 mm之間之細骨料成分、粒徑大於4.75 mm之粗骨料成分、或其組合，其中，該粒料具有至少一第一顆粒材料，該第一顆粒材料具有2%~20%的吸水率及超過5%的孔隙率，且依尺寸分屬於該細骨料成分及該粗骨料成分之至少一種，且 其中，該複合材料基於預設水灰比0.3 ~ 0.8與水調配後靜置一段期間，能夠硬固形成具有一預設完工強度的結構體，且 其中，該複合材料相較於相同之該預設完工強度之灰漿或混凝土，能夠進行自養護而減少或免除施水之工程養護需求。
  10. 如請求項9所述之複合材料用於自養護的用途，其中，在不進行施水之工程養護下，相較於相同之該預設完工強度之灰漿或混凝土，該複合材料基於預設水灰比0.3 ~ 0.8與水調配後未硬固前，表面具有較少泌水、浮漿或其組合。
  11. 如請求項9所述之複合材料用於自養護的用途，其中，在不進行施水之工程養護下，相較於相同之該預設完工強度之灰漿或混凝土，該複合材料基於預設水灰比0.3 ~ 0.8與水調配後硬固完成後，表面強度較高且具有較少裂縫。
  12. 如請求項9所述之複合材料用於自養護的用途，其中，在不進行施水之工程養護下，相較於相同之該預設完工強度之灰漿或混凝土，該複合材料基於預設水灰比0.3 ~ 0.8與水調配後，初凝時間提早。
  13. 如請求項9所述之複合材料用於自養護的用途，其中，在不進行施水之工程養護下，相較於相同之該預設完工強度之灰漿或混凝土，該複合材料基於預設水灰比0.3 ~ 0.8與水調配後到終凝，整體蒸發率較高。
  14. 如請求項9所述之複合材料用於自養護的用途，其中，在不進行施水之工程養護下，相較於相同之該預設完工強度之灰漿或混凝土，該複合材料基於預設水灰比0.3 ~ 0.8與水調配後，蒸發率較接近於泌水率。
  15. 如請求項9所述之複合材料用於自養護的用途，其中，相較於相同之該預設完工強度之灰漿或混凝土所採用之基準水灰比，該複合材料之預設水灰比較小。
  16. 一種建造結構體之施工方法，其包含： 將如請求項1所述之複合材料為主體基於預設水灰比0.3 ~ 0.8與水調配，形成具流動性之一工程材料； 將該工程材料澆置於預設形成一結構體的區塊；以及 在不另外進行施水之工程養護下，靜待該工程材料硬固形成該結構體。
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