受到青睞的『高性能混凝土』，性能有何優異？

何謂高性能混凝土？

高性能混凝土(High Performance Concrete，簡稱HPC)是近年所展開的一種混凝土，這種混凝土具有良好的工作性，也具有一定的要求強度，更重要的是要具有耐久性及高體積穩定性的混凝土。

比起普通混凝土，高性能混凝土有哪些優越的特性？

高性能混凝土比傳統普通混凝土具有更卓越的性能，除了普通混凝土應具有的性能外，高性能混凝土更能提供一些普通混凝土不具備的特性。美國混凝土協會(American Concrete Institute，ACI)將其定義為：當混凝土的工作性、抗壓強度、彈性模數、體積穩定性、耐磨性與耐久性等性質優於傳統混凝土時，即可視為高性能混凝土，其中最受重視的為能大幅改善混凝土的工作性及其耐久性。

高性能混凝土是一種新的混凝土？

高性能混凝土的精神是所有混凝土都適用的，所以，它並不是一種新的混凝土，其主要目的是要達到工程結構物的「耐久性」要求，以成為更符合環保要求的「優生」混凝土為導向，並滿足不同工程要求的性能和具有勻質性的混凝土。

所謂的「高性能」，單指在「材料」面突破普通產品嗎？

混凝土是一種很“客製化”的產品，坍流度大小是依據工作物需求，高流動性不是任何工程都需要的；強度只要合乎要求即可，且高強度也不一定具有耐久性，也不是加了其他礦物摻料就會有高性能，且因高性能混凝土添加了其他礦物摻料，所以，其配比的設計就變成相對的複雜，因而配比的優化成為品質的主要關鍵。

但是，優選配合比的混凝土是由生產、設計、施工和管理人員在結構中實現的，所以，高性能混凝土是從設計、製造到施工完成一系列「廣義」予定義的，而並非只對混凝土這個產品「狹義」的定義。

除了特殊〈如臨時性結構〉外，沒有什麼混凝土結構不需要耐久性。針對不同工程的特點和需要，對混凝土結構進行滿足具體要求的性能和耐久性的設計，比籠統強調”高性能混凝土”的名詞要更科學。

傳統混凝土和高性能混凝土的區別

高性能混凝土緻密的關鍵：添加卜作嵐材料

卜作嵐反應對混凝土有以下各種優點：

• 減少「白華」及「碳化縮收」的發生。使骨材與水泥漿界面更穩定，明顯降低水的滲透性。
• 增加混凝土的C3S2H3(膠體)及C3A2H3(鹽類)，使漿體大孔隙漸漸轉換成較緻密的組織，提高骨材介面的鍵結強度，減少微裂縫的發生，降低混凝土的透水性。
• 水化反應不致於過快，避免混凝土內產生不當的增壓破壞。
• 混凝土在硫酸鹽環境之下，不易生成石膏等硫化物，減少「硫酸鹽侵蝕」的發生。
• 減低鹼骨材反應的機會。
• 卜作嵐反應須等水泥水化作用後才會發生，亦即混凝土的後期強度會更好。
• 卜作嵐反應相對應水泥水化反應為較慢性反應，故混凝土釋放較低的水化熱，故較不會產生熱應力的龜裂。

由上述的說明可知，卜作嵐材料的應用並非只有化學作用，其實物理堆積作用所發揮的功能更大，優生高性能混凝土所採取的技術，即是將材料間的空隙以卜作嵐材填實，自然接著就是化學反應所發揮的效能了，亦即「物理緻密，化學強化」的雙功能。這些卜作嵐材料包括矽藻土、貓眼石、角岩、黏土、頁岩、火山堆石、浮石、飛灰、稻穀灰及矽灰等均屬之。

水泥與卜作嵐材料的區別

水泥進行水化反應，卜作嵐材料進行卜作嵐反應，而卜作嵐反應須利用水泥水化反應後的CH，進行二次反應，所以，卜作嵐材料也稱為“滯後性材料”。

水泥、爐石、飛灰、矽灰、稻殼灰等各種混凝土膠結材，雖同為膠結材但其 膠結性能各不相同，主要係因其組成成份CaO、SiO2、Al2O3 的含量不相同所致，今以下述【圖 2】加以說明：

由圖中各種混凝土膠結材的位置關係可知：CaO 愈多則愈近水泥特性(進行水化反應)，SiO2、Al2O3 愈多則愈近卜作嵐特性(進行卜作嵐反應)，而爐石則界於兩者之間，故具有「半水泥」特性。

飛灰、矽灰、稻殼灰的CaO 含量甚少，SiO2、Al2O3 含量較高，故幾乎不會有水化作用，只產生卜作嵐反應；所以這些材料添加在混凝土中不可過量，否則混凝土很容易發生強度不足或中性化問題。

雖然飛灰與爐石同屬卜作嵐材料，都進行卜作嵐反應，但兩者的反應程度是有差別的，其原因有兩種：①成份關係，F 級飛灰的反應性原本就較弱，不若爐石的反應性。②一般爐石的顆粒遠比飛灰及水泥小，故爐石的反應性比飛灰大得多。

※以上內容摘錄自賴瑞星編著之《高性能混凝土》，更多關於高性能混凝土主題，請詳見該書深入剖析～

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