水泥要多喝一點水

混凝土要少喝一點水

湛淵源 技師

  在工程界,有許多工程從業人員,從基層的泥水工迄至施工、設計,甚至監造及業主,也認為混凝土配比設計及施工時,多加一點水,讓混凝土好打一點,是可以得到一個平整的表面,總比是千瘡百孔的蜂窩來得好吧!事實上,這種觀念如同明清世代交替時,吳三桂引清兵入關,兵分多路的清軍勢如破竹,如洪水般淹沒了中原,而明軍兵敗如山倒,幾乎毫無招架之力。這樣的形容其來有自,分析如下:

水的功能

水是混凝土組成材料之一,專責提供與水泥水化反應所需要者,水也是所有組成材料中最輕者,用量愈多,所佔的體積愈大,混凝土的單位重及比重會大幅降低。拌和時,不添加任何摻料,水和水泥所形成的糊體,具有黏性及潤滑性。水加多了,黏性降低,水稀釋混凝土,變成可以流動,易於施工,結果造成工地內默許讓工人恣意加水,想想看,最輕的水加愈多,如同土石流般,泥水和礫石分離,自然形成沈澱及分離的現象,影響日後品質。

水太多的時候

  按ACI的設計方法,採用拌和水量來決定工作性,愈高的坍度,表示拌和水量也要用得比較多。因此,對於固定水灰比的條件下,工作性要求愈高時,拌和水量及水泥量是要同時增加,藉以維持相同的水灰比。混凝土送至工地後,澆置過程中發生施工困難,甚至在毫無困難的情況下,泵送車將大量的水注入混凝土內,變成湯湯水水,此時施工人員如釋重負,輕易完成了澆置及整平作業。拆模後,坑坑洞洞少了,看似皆大歡喜的結果。瞧瞧圖一這些工程人員,到底對混凝土做了什麼事。

倘若原本設計的強度為fc1,對應的水灰比為(w/c)1;只加水時強度變成fc2,水灰比則為(w/c)2。加的水愈多,fc2會愈低。這些額外添加的水,除了獲得幾小時的施工性外,混凝土的安全性(強度)、耐久性(長期服務性)及體積穩定性都會嚴重受挫,甚至喪失殆盡,此同於吳三桂引清兵(多加水)入關,加速了明朝(混凝土)的敗亡,這種因果關係與始作俑者應不難理解。

水太少的時候

利用低水灰比可用於製造高強度混凝土,近代的高性能混凝土(HPC)及活性粉混凝土(RPC)亦有類似的看法。但從水泥化學角度來看,要讓水泥(主成份C3S)完全水化,所需要的水灰比必須大於0.42,否則過低的水灰比,水泥水化時所需要的水量會不足,水泥未水化核心會去搶水化生成物內的水分,發生了自體乾縮(Autogeneous Shrinkage),導致混凝土的微結構產生微細裂縫,影響了整體混凝土的體積穩定性和耐久性。

恰到好處的用水量

混凝土在設計或施工時加入太多水,幾乎讓混凝土所有性質與性能遭受嚴重的破壞;水量太少時,形成強凌弱的生態,用水量過與不及似乎相當兩難。1990年代後,台灣科技大學黃兆龍教授所提出的「緻密配比法」,主要的設計理論,強調設計總拌和水量必須小於160kg/m3,且水灰比應大於0.42,這個邏輯似乎與拌和水量的束制條件有顯著的衝突,甚至與強度亦扞格不入。分析個中原因,現代混凝土技術,強度已提昇至與水膠比成反比,也就是拌和水量與總結料的比值,其中膠結料包含水泥、爐石、飛灰、矽灰和稻殼灰等,水灰比僅能支配混凝土28天以前的性質,中長期的強度及耐久性能,則是受水膠比及拌和水量所支配。要求水灰比大於0.42,是供給水泥有足夠的水,令水泥充分的水化達到物盡其用的目的,這是讓水泥多喝一點水的精神所在,而限制混凝土總拌和水量少於160kg/m3,就是讓混凝土內不安定且最輕的成份降至最低,使得混凝土能永保安康,歷久彌堅,這是讓混凝土少喝一點水的真諦了。

結語

  混凝土中拌和水量過與不及都將衍生許多問題,且會有不耐久及體積不穩定之虞。水泥水化時,給予充分的水量,可以促成完全水化發揮材料的功能;限制混凝土的總用水量,可以做成巨微觀都緊密的混凝土,這時候來談混凝土長期服務性能與壽命才有意義,這對國內的BOT工程是有重要的意義,也只有讓混凝土少喝水,細心及用心的施工,才能心想事成吧!

 

| 首頁 | 最新消息 | 公會介紹  | 對外服務 |工程資訊 | 會員服務 | 相關網站 | 全文檢索 | 訪客留言

 建議以800*600IE4.0以上之環境瀏覽

本網頁各鍊結標題及鍊結內容歸原權利人所有

版權所有 臺灣省土木技師公會

最後更新日期: 2002/01/22