¶ 結構混凝土施工規範－第十三章 巨積混凝土
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第十三章 巨積混凝土
13-1
13 第十三章 巨積混凝土
13.1一般規定
13.1.1本章適用於設計圖說所載明之巨積混凝土，包括巨積純混凝土及巨積鋼筋混凝土。
解說：
巨積混凝土工程基本上為普通混凝土工程與熱學之結合，其工程重點首在控制混凝土熱學行為，俾
將發生龜裂之機率減至最小。混凝土是否視為巨積混凝土需就工程個案之不同情況：如構體尺寸、水泥
類型與用量、體積變化束制及天候條件等錯綜複雜之因素逐一考量。
凡在設計圖說載明巨積混凝土之適用位置，其混凝土施工皆應按本章之規定辦理。設計圖說中有較
大尺寸之混凝土構體未被指示為巨積混凝土時，監造者應提請設計者澄清確認。
美國混凝土學會在ACI 116R〔水泥及混凝土辭彙〕中，將巨積混凝土定義為：「體積達到需採取控
制水合熱及體積變化等龜裂防制措施之混凝土」；英國混凝土協會在Concrete Society Digest No.2中亦有
類似定義：「尺寸達到需特別考慮混凝土供應、澆置順序、冷縫、塑性沉陷、水合熱及溫度裂縫等因素
之混凝土」。
ACI 301建議在混凝土斷面之最小尺寸達75 cm以上或單位水泥用量超過360 kg/m3時，可能須依工程
特性考慮水合熱問題。由此觀之，混凝土工程常見之筏基、橋台、電廠結構等均有可能歸類為巨積混凝
土。以往工程師常誤以為巨積混凝土僅適用於混凝土壩等典型巨積混凝土結構物，以致在相關工程之設
計與施工過程，常疏於採取適當控制措施，當是肇致混凝土工程品質缺失之主因。
13.1.2巨積混凝土除符合本章之規定外，尚須符合本規範其他章節所規定混凝土之一般要求。
13.2材料
13.2.1巨積混凝土不得使用卜特蘭第III型水泥、氯化鈣及早強摻料。
解說：
巨積混凝土之組成材料和普通混凝土相同，包括水泥、骨材、水及必要之化學或礦物摻料。材料之
選擇會影響巨積混凝土之熱學行為，故需加以注意。
使用卜特蘭第III型水泥或添加氯化鈣及早強摻料會使混凝土早期水合熱較高，易導致巨積混凝土結
構體因溫度變化而發生裂縫，故不得使用於巨積混凝土。
各型水泥中，卜特蘭第II型、第IV型或新近發展之富貝萊(Belite-rich cement)型水泥具有較低水合熱
，較適合巨積混凝土工程之使用。
13.2.2巨積混凝土摻用緩凝劑、減水劑或輸氣劑等化學摻料時，應按工地實況預作試驗定其用
量，且經監造者認可後方得使用。
解說：
巨積混凝土摻用緩凝劑、減水劑及輸氣劑之主要目的為：
(1)緩凝劑：延長混凝土初凝時間，以減少巨積混凝土澆置過程發生冷縫之機率。
(2)減水劑：減少混凝土單位用水量及水泥用量，以降低混凝土水合熱。
(3)輸氣劑：改善巨積混凝土之工作性，尤其在水泥用量較低之貧配比混凝土，功能更為顯著。
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13-2
13.2.3巨積混凝土宜使用飛灰或水淬高爐爐碴粉。
解說：
卜作嵐材料在有水份環境下，可與水泥水合作用後所釋放出之鹼性物質發生卜作嵐作用並形成增進
混凝土強度之水化物。適量使用卜作嵐材料可達到降低水合熱並兼具經濟性之效益。
飛灰中由燃燒煤粉之副產品，通常分為兩類，一類為含鈣量較低之F類飛灰，另一類為含鈣量較高
且具有類似卜特蘭水泥膠結性質之C類飛灰。C類飛灰因反應速率較快，對降低混凝土水合熱量產生之效
果較差，故較不適用於巨積混凝土。
水淬高爐爐碴粉係煉鋼作業之副產品經水淬過程所產生之水淬爐碴，再經研磨成細粉而得，可以較
高比例替代水泥而形成水泥－爐碴粉膠結系統，而達到減緩膠結釋放熱量之速率。
巨積混凝土之飛灰使用量一般佔總膠結材料之15%至35%(ACI 232.2R)；水淬高爐爐碴粉之使用量一
般可提高至25% −70% (ACI 233R)。
13.2.4骨材宜選用熱膨脹係數較低者。
解說：
骨材重量約佔混凝土總重量之75%，故混凝土之熱學性質主要為骨材所控制。為避免溫度變化所產
生之應力過大而產生裂縫，骨材材質宜適當選用，以降低其所製混凝土之熱膨脹係數。表R13.2.1所示為
常用骨材與混凝土之典型熱膨脹係數供參考[2]。
表R13.2.1 常用骨材與混凝土之典型熱膨脹係數
13.3配比
13.3.1巨積混凝土採用之配比應能達指定齡期之規定抗壓強度、耐久性及其他特定性質，且所
需之水泥用量為最少者。
解說：
巨積混凝土須特別考慮水合熱控制之相關問題，故配比設計應以降低水泥用量為首務。使用卜作嵐
材料之巨積混凝土，其抗壓強度宜指定56天以上之試體齡期，以充分達成減少水泥用量之目的。
13.3.2除另有規定或經監造者認可外，巨積純混凝土之配比設計其坍度應小於8 cm，巨積鋼筋
混凝土之配比設計其坍度應依第3.4節之規定。
解說：
巨積純混凝土應採用較低坍度之配比，以減少水合熱，惟其澆置與輸送設備應適當配合。
| 13.2.3巨積混凝土宜使用飛灰或水淬高爐爐碴粉。 解說： 卜作嵐材料在有水份環境下，可與水泥水合作用後所釋放出之鹼性物質發生卜作嵐作用並形成增進 混凝土強度之水化物。適量使用卜作嵐材料可達到降低水合熱並兼具經濟性之效益。 飛灰中由燃燒煤粉之副產品，通常分為兩類，一類為含鈣量較低之F類飛灰，另一類為含鈣量較高 且具有類似卜特蘭水泥膠結性質之C類飛灰。C類飛灰因反應速率較快，對降低混凝土水合熱量產生之效 果較差，故較不適用於巨積混凝土。 水淬高爐爐碴粉係煉鋼作業之副產品經水淬過程所產生之水淬爐碴，再經研磨成細粉而得，可以較 高比例替代水泥而形成水泥－爐碴粉膠結系統，而達到減緩膠結釋放熱量之速率。 巨積混凝土之飛灰使用量一般佔總膠結材料之15%至35%(ACI 232.2R)；水淬高爐爐碴粉之使用量一 般可提高至25% −70% (ACI 233R)。 13.2.4骨材宜選用熱膨脹係數較低者。 解說： 骨材重量約佔混凝土總重量之75%，故混凝土之熱學性質主要為骨材所控制。為避免溫度變化所產 生之應力過大而產生裂縫，骨材材質宜適當選用，以降低其所製混凝土之熱膨脹係數。表R13.2.1所示為 常用骨材與混凝土之典型熱膨脹係數供參考[2]。 表R13.2.1 常用骨材與混凝土之典型熱膨脹係數 熱膨脹係數(10-6/°C) 骨材材質 骨材 混 凝 土 頁岩 11.8 13.2 石英岩 10.3 12.1 砂岩 9.3 11.4 矽質石灰岩 8.3 10.7 花崗岩 6.8 9.6 玄武岩 6.4 9.3 石灰岩 5.5 8.6 13.3配比 13.3.1巨積混凝土採用之配比應能達指定齡期之規定抗壓強度、耐久性及其他特定性質，且所 需之水泥用量為最少者。 解說： 巨積混凝土須特別考慮水合熱控制之相關問題，故配比設計應以降低水泥用量為首務。使用卜作嵐 材料之巨積混凝土，其抗壓強度宜指定56天以上之試體齡期，以充分達成減少水泥用量之目的。 13.3.2除另有規定或經監造者認可外，巨積純混凝土之配比設計其坍度應小於8 cm，巨積鋼筋 混凝土之配比設計其坍度應依第3.4節之規定。 | ||||
|---|---|---|---|---|
| 解說： | ||||
| 卜作嵐材料在有水份環境下，可與水泥水合作用後所釋放出之鹼性物質發生卜作嵐作用並形成增進 | ||||
| 混凝土強度之水化物。適量使用卜作嵐材料可達到降低水合熱並兼具經濟性之效益。 | ||||
| 飛灰中由燃燒煤粉之副產品，通常分為兩類，一類為含鈣量較低之F類飛灰，另一類為含鈣量較高 | ||||
| 且具有類似卜特蘭水泥膠結性質之C類飛灰。C類飛灰因反應速率較快，對降低混凝土水合熱量產生之效 | ||||
| 果較差，故較不適用於巨積混凝土。 | ||||
| 水淬高爐爐碴粉係煉鋼作業之副產品經水淬過程所產生之水淬爐碴，再經研磨成細粉而得，可以較 | ||||
| 高比例替代水泥而形成水泥－爐碴粉膠結系統，而達到減緩膠結釋放熱量之速率。 | ||||
| 巨積混凝土之飛灰使用量一般佔總膠結材料之15%至35%(ACI 232.2R)；水淬高爐爐碴粉之使用量一 | ||||
| 般可提高至25% −70% (ACI 233R)。 | ||||
| 13.2.4骨材宜選用熱膨脹係數較低者。 | ||||
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| 骨材重量約佔混凝土總重量之75%，故混凝土之熱學性質主要為骨材所控制。為避免溫度變化所產 | ||||
| 生之應力過大而產生裂縫，骨材材質宜適當選用，以降低其所製混凝土之熱膨脹係數。表R13.2.1所示為 | ||||
| 常用骨材與混凝土之典型熱膨脹係數供參考[2]。 | ||||
| 表R13.2.1 常用骨材與混凝土之典型熱膨脹係數 | ||||
| 熱膨脹係數(10-6/°C) | ||||
| 骨材材質 | ||||
| 骨材 混 凝 土 | ||||
| 頁岩 11.8 13.2 | ||||
| 石英岩 10.3 12.1 | ||||
| 砂岩 9.3 11.4 | ||||
| 矽質石灰岩 8.3 10.7 | ||||
| 花崗岩 6.8 9.6 | ||||
| 玄武岩 6.4 9.3 | ||||
| 石灰岩 5.5 8.6 | ||||
| 13.3配比 | ||||
| 13.3.1巨積混凝土採用之配比應能達指定齡期之規定抗壓強度、耐久性及其他特定性質，且所 | ||||
| 需之水泥用量為最少者。 | ||||
| 解說： | ||||
| 巨積混凝土須特別考慮水合熱控制之相關問題，故配比設計應以降低水泥用量為首務。使用卜作嵐 | ||||
| 材料之巨積混凝土，其抗壓強度宜指定56天以上之試體齡期，以充分達成減少水泥用量之目的。 | ||||
| 13.3.2除另有規定或經監造者認可外，巨積純混凝土之配比設計其坍度應小於8 cm，巨積鋼筋 | ||||
| 混凝土之配比設計其坍度應依第3.4節之規定。 |
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第十三章 巨積混凝土
13-3
13.3.3粗骨材之標稱最大粒徑應符合第3.5節之規定，惟不得大於15 cm。
解說：
理論上骨材最大粒徑愈大，欲達到相同品質配比所需之單位水泥量愈少。惟粒徑太大之骨材不易製
造及處理，且混凝土之拌和、輸送、澆置與搗實等作業均難控制。且大骨材容易凸顯因不規則形狀或體
積變化不均勻而產生之裂縫，以及泌水及氣泡之累積而形成弱面等因素影響品質，故建議骨材最大粒徑
不得超過15 cm[3]。
13.4澆置
13.4.1除設計圖說另有規定者外，澆置時巨積混凝土之溫度不得高於30 ̊C，並應同時考量澆置
後混凝土內之最高溫度不得大於70 ̊C。
解說：
混凝土之初始溫度低可延緩水合反應，而混凝土最高溫度值亦會降低。也因此，混凝土由最高溫度
降至穩定溫度之幅度亦減少，有利於防制裂縫產生。
降低混凝土之溫度，可參考第7.6節之方法，拌和前以設法降低粒料溫度，或以添加冰水、薄冰屑或
液態氮，來達成混凝土預冷之要求。
13.4.2巨積混凝土澆置若受施工條件限制，得視情況規劃適當之區塊及昇層，其接縫應依第六
章規定處理。每一昇層應分層搗實，分層高度約為45 cm。
解說：
巨積混凝土以一體連續澆置為佳，以提高施工效率並避免形成不必要之弱面，但因溫度變化易產生
混凝土龜裂等相關問題，應特別詳加考量並採取適當措施。若基於體積龐大受限於施工設備、人力、材
料供應等條件，得以垂直或水平施工縫劃分為區塊或昇層澆置。
為確保良好之搗實，應參照第9.4節之規定，振動器必須以垂直方式插入尚在塑性狀態之下層混凝土
5~10公分，使上下層密切結合[3]。
13.5養護
13.5.1巨積混凝土以水養護為宜，養護期最短為14天。
解說：
巨積混凝土採水養護可兼具冷卻效果，水養護之方法依第12.2.1節中之
項。
巨積混凝土所需之養護期通常較普通混凝土為長；若使用較大量之卜作嵐材料時，則養護期應再酌
予延長，養護期通常不超過28天。
如周圍氣溫高於32°C時，模板應連續保持潮濕。
13.5.2在規定之養護期間及養護終了時，為減少混凝土內外溫差過大所造成之裂縫，應以適當
措施控制混凝土之冷卻速率，使混凝土表面溫度每24小時之累計溫降不超過11°C。
解說：
巨積混凝土表面因暴露於大氣，故較內部之混凝土承受較大之溫度變化。當混凝土表面溫度受氣溫
影響而有較大之降幅時，由於內外不均勻的溫度變化，混凝土表面將形成張應力。一般巨積混凝土內外
溫差達20°C以上時，極易形成表面裂縫，故須採取適當控制措施。
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13-4
一般可利用隔熱材料鋪蓋於混凝土表面以減緩熱量散失，或以預埋冷卻管降低混凝土核心之溫度，
避免混凝土內外溫差過大造成裂縫。
13.5.3在規定之養護期間，如混凝土周圍氣溫降低至0°C以下時，應以隔熱材覆蓋保溫以防止混
凝土表面凍傷，但不得使用蒸汽或其他加熱方式作為混凝土之保護法。
解說：
加熱雖可防凍但會導致混凝土溫度升高，妨礙混凝土水合熱之消散，且於熱源去除後造成混凝土表
面降溫過速產生裂縫。
參考文獻
[1] P. B. Bamforth, 1984, “Mass Concrete”, Concrete Society Digest No. 2, The Concrete Society, London,
British.
[2] ACI Committee 211, “Standard Practice for Selecting Proportions for Normal, Heavyweight, and Mass
Concrete,” ACI 211. 1-91, Detroit, 1991.
[3] American Concrete Institute, 1987, “Mass Concrete”, ACI 207. 1R.
[4] American Concrete Institute, 1995, “Effect of Restraint, Volume Change, and Reinforcement on Cracking
of Massive Concrete”, ACI 207. 2R.
[5] American Concrete Inshtitute, 1993, “Cooling and Insulating Systems for Mass Concrete”, ACI 207. 4R.