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電子報 第 157 期 技師電子報於2000年9月21日創刊

本期編撰:羅仙坤

本期出刊:93年01月06日

臺灣省土木技師公會 發行

編者的話  

2004年已在2003年除夕夜,全球依不同時區,但都充滿歡樂的倒數計時聲中隆重到來。希望新的一年,景氣繼續復甦,每一個國家都會擺脫經濟蕭條的陰霾。兩案和平相處,個自發展,戰爭不會發生。

新來的年也是台灣的總統大選年,很高興我們的民主已更完美和成熟,領導人已不是那麼高不可攀,他是個富爸爸,也可能是個窮爸爸。希望政治人物的財富都應依法攤在陽光下,人人可以檢驗,讓我們的社會更為公平正義。希望我們選出的領導人可使我們生活更富足,所得再成長,政治更進步,在國際間活得更有尊嚴。

技術交流

高性能(自充填)混凝土簡介

壹、前言

高性能混凝土(HPC, High Performance Concrete;台灣較常稱自充填混凝土,SCC,Self-Compacting Concrete)日本岡村甫教授、前川宏一、小澤一雅等人於1986年起已就自充填混凝土作基礎性的研究,於1988年完成,並於1990年開始使用於實際的構造物;美國國家標準與技術研究院(NIST)與美國混凝土協會(ACI)於1990年5月提出,其主要性能需求是高流動性、高強度、耐久性等。由於高性能混凝土具有諸多優點,在國內外眾多工程,例如超高層大樓、橋梁工程、防震設施上階有可觀的實績,且其經濟價值高,適合工業化生產,故引起先進國家在此方面的研究發展。

我國高性能混凝土之研發推廣,始於85年(1996年),在產、官、學各界之共同努力下,已經到了實用階段。本文簡要介紹高性能混凝土配比設計要領與產製品管,期望有助於技師朋友之了解及施工品質的提昇。 

貳、高性能混凝土性質說明

高性能混凝土之定義

高性能混凝土使用的初期是僅指高強度混凝土,定義為抗壓強度大於6000psi者,因此目前尚有多數的觀念仍停留在高性能混凝土即高強度混凝土,然而中華民國結構工程學會之高性能混凝土委員會將HPC做了較為廣泛的定義,其簡要如下:

1.需要具有較一般混凝土品質為高(免搗實、高流動性)、並具有高強度、高體積穩定性、高水密性、高耐磨性及其它特殊性能要求。

2.可依工程需求指定設計強度,其28天抗壓強度可為280 kgf/cm2,560 kgf/cm2,700 kgf/cm2或更高。

3.為了達到高流動性且保持其粒料不析離與材料均勻,應適度使用化學摻料與卜作嵐材料(爐石、飛灰等) 。

4.高性能混凝土以低水膠比拌和而成,且適量添加卜作嵐材料,使其具有低水合熱、高水密性、耐久性的特點。

5.除抗壓強度外,尚應注意坍流度,塌度等之需求。

二、高性能混凝土之材料特性與應用

高性能混凝土與普通混凝土最大的差異是水泥用量及用水量的減少,同時使用一些卜作嵐材料(爐石粉、飛灰)及化學摻料以增加混凝土的工作性,因此其組成材料的特性與應用是進行配比設計前首要須加以認識其差異性。

1.粉體量

一般高性能混凝土皆使用具有膠結功能之粉體(如水泥、飛灰、爐石粉等),主要原因在於在開發之初,高性能混凝土即是針對強震區、鋼筋密集而複雜、高強度高韌性之構件而設計。

高性能混凝土之單位膠結料用量可由水膠比及單位用水量兩者計算求出,再依規定之品質基準與施工時之條件加以檢核後決定,以達兼顧強度、工作性、耐久性等要求之性能。但若結構設計強度低於350kgf/cm2時,依ACI Code建議,配比需求(目標)強度約接近於420 kgf/cm2。水粉比高於0.45的狀況下,要達到自充填的性能十分困難,因此一般研究中多建議,以石灰石粉之類不具膠結性或低膠結性之礦物粉體材料彌補不足之粉體量。

當設計強度較高時,單位膠結料之需求量大增,水化過程中放出之熱能將使混凝土溫度產生裂縫,一般皆採取以下之對策:

(1)使用IV型(低熱)水泥。

(2)以爐石粉及飛灰等卜作嵐材料取代部分之水泥。

(3)使用石灰石細粉、碎石粉等礦物微粉摻料充當粉體。

但上述之手段可能造成強度之成長緩慢,需特別注意的是,一般量的卜作嵐材料添加即會造成晚期強度較高,甚至可增大至1.3f¢c因此,於配比設計階段必須於確認各齡期之強度對構件行為之影響。此外,若單位膠結材料中水泥之比例較低時,將致使混凝土中性化之速度較快,且其初期強度亦較差,此時須特別檢核卜作嵐材料添加量對硬固後混凝土品質所造成之影響。

2.水

由於水泥完全水化只需W/C=0.42的水,在硬固過程中未水化的多餘游離水,在硬固後將形成孔隙,有害於混凝土之耐久性及體積穩定性,因此,在達到所需工作性範圍內,應儘可能減少單位用水量。

對於高性能混凝土而言,若單位體積用水量過多,將造成漿體比重過小、稠度過低,混凝土之粗細粒料與漿體析離,於泵送時塞管、澆置後粗粒料下沉,上下層強度不一、硬固後混凝土之水密性不足、易產生裂縫等情形,降低自充填性能,亦成為混凝土耐久性劣化之原因。

當單位用水量過少時,必須增加化學摻料用量以達所需坍流度,將造成混凝土之凝結時間顯著延長、生產成本過高、強度不穩定,同時亦將使混凝土之黏性增大而降低工作度,使得鋼筋間隙之通過性或模板內之充填性變差,同時由於拌和水無法使水泥完全水化,對於雨量豐沛的台灣地區,將導致晚期仍有強度發展,須特別加以考慮。

3.粗粒料

日本建築學會及土木學會均建議以絕對體積決定粗粒料用量。若粗粒料含量過高會造成充填性不良,若太低,則會造成勁度下降。粗粒料用量可依照混凝土之自充填性等級需求來決定:

             自充填性等級                     粗粒料單位絕對體積

                 1級                                            0.28-0.30m3/m3

                 2級                                            0.30-0.33m3/m3

                 3級                                            0.32-0.35m3/m3

 經過試驗發現,使用烏溪所產之礫石、通過2級充填試驗,高性能混凝土之粗粒料含量上限約為800 kg/m3(0.3~0.305m3/m3),其G/Glim=0.54。於配比設計時,應可將粗粒料用量上限定於0.3m3/m3,視所需之工作性進行調整。按試拌所得之經驗,粗粒料用量為750 kg/m3(0.275~0.280m3/m3、G/Glim=0.50),可得到極佳之工作性,因此可將應可將粗粒料用量下限定於0.275m3/m3。

高性能混凝土用於鋼筋間距極為密集之構件,如梁柱接頭等處,則必須通過1級之充填試驗,當粗粒料用量大於0.27m3/m3,則極容易出現架橋現象,提高漿體用量或能有所改善,但高漿量亦代表高成本,應加以注意,依據試驗數據約可推論,通過1級障礙之高性能混凝土,單位粗粒料上限約為0.274m3/m3。 

一般以ACI配比法設計之傳統混凝土,最大粗粒料粒徑可達40mm,但若需要良好充填性能之混凝土,則必須降低粗粒料粒徑,根據日本各研究單位所作之研究顯示,高性能混凝土之最大粗粒料粒徑需小於25 mm,若使用於梁柱接頭等鋼筋密集區,最大粒徑不宜大於20mm,若用於其他鋼筋間距較大之構件,則可視情況而放大。當粗粒料的最大粒徑為20mm時,鋼筋的淨間距至少必須為37mm,否則粗粒料就會堵塞於鋼筋間形成拱狀,一般均稱此種狀況為架橋現象。

較小之粒徑有助於通過鋼筋間隙,但若粗粒料的粒徑太小,亦有可能減損其充填能力,主要原因在於:小粒徑的粗粒料顆粒重量較輕,在重力作用下所造成的衝力小於大顆粒的粗粒料,若使用之粗粒料為礫石,則減損情形將更形嚴重,可見,間隙通過能力並非完全表現充填性,在配比設計時,對粗粒料的最大粒徑需要慎重考慮。

4.細粒料

高性能混凝土配比設計中所使用的細粒料FM值為2.5~3.2之間,與ACI所建議之傳統混凝土設計法類似。細粒料在自然狀態下之含水量,遠較粗粒料來得不穩定,而高性能混凝土之充填性能對於用水量之變化極為敏感,即使配比組成相同,亦有可能會因粒料之含水狀況改變而有不穩定的充填性能。

細度模數較小的砂含水量會比一般的粗砂更難掌握,為了配比品質的穩定,一般建議使用粗砂。細粒料使用率(S/A)之對高性能混凝土之工作性也有非常大的影響,當細粒料率大時,有時無法確保其可達所需之流動性,而當細粒料率小時,容易產生材料析離現象,一般建議自充填混凝土之S/A= 48%~52%之範圍。

5.化學摻料

決定配比化學摻料量時,除參酌廠商建議用量外,於試拌階段應將化學摻料量加至「臨界析離」狀態,若仍無法達到自充填性,再行檢討配比。以台灣地區之工程狀況而言,混凝土預拌車並無拌和之功能,為求得穩定之工作性,一般均要求化學摻料之功效須使得新拌之高性能混凝土於出廠後45分鐘~60分鐘內能保持標準之充填性能,因此化學摻料中多含有緩凝劑,若工程正處於趕工階段,則應特別注意拆模時間與新拌混凝土凝結時間之關係。

 

參、高性能混凝土配比設計要項

時下營建業者,對水泥混凝土材料品質,及對預拌混凝土業者的選擇,取捨的關鍵在於單價、產能和安全性(強度),其他的特性因素如耐久性,經濟性、工作性等,常遭忽視,造成日後實物上的困擾和不良後果,影響層面非常深遠,故如何產製優質的水泥混凝土,實為最迫切、最現實的問題,而優質水泥混凝土的產製,其關鍵條件在於配比設計,故對於其機制原理,必須做深入的瞭解和驗證。

一、配比設計理念

混凝土配比設計需考量的因素,包括安全性(強度)、工作性(坍度、坍流度等)、經濟性和耐久性等,其中耐久性的要因常為業者所忽視,但耐久性的因果關係,且常為構造物好與壞(成與敗)的關鍵因素,實有必要在配比設計時加以探討的。對於混凝土構造物耐久性降低的原因,大致有下列兩項:首先是混凝土構造物所處環境及荷重作用的外在原因,再者為混凝土本身性質變化的內在原因。然而實際上混凝土很少是個別要因的作用導致其功能衰退,一般都是由於內、外因素的相乘作用及若干要因複合作用而發生劣化。故要謀求提昇混凝土構造物的耐久性必須具備:

˙配比設計必須考慮到影響混凝土層面的各種劣化要因。

˙選擇良好耐久的材料。

˙良好的施工及品質管制。

因此,技術人員需要有足夠的知識去選擇材料,在選擇材料之際,必須充分了解各材料的物理和化學性質。高性能混凝土之特性明顯和傳統混凝土不相同,配比設計所需考量的方向因素,亦較為嚴謹,此分述如后:

二、高性能混凝土配比設計原理

高性能混凝土(HPC)在新拌階段強調特有的性質在高流動性、高抗析離性,性能之訴求則在施工澆置時的自充填及免振動搗實,為達到較佳的性能,需利用較佳的水中懸浮性粉體料,托浮粗細粒料,拌和均勻後,所有組成材料皆懸浮於拌和水中,粗粒料間摩擦阻力均降至最低,新拌混凝土的變形能力大增,因此可得到最佳的充填性能。

高性能混凝土(HPC)之早期(硬固前)階段其性能要求在於低收縮、低水合熱及抗裂能力,硬固後其性質要求為均勻緻密之低滲透性,以防外在含不良成分之物質入侵,而影響其耐久性。

三、高性能混凝土配比設計準則

1.配比設計之需求平均抗壓強度f¢cr應為設計規定強度f¢c之1.15倍,即:f¢cr=1.15f¢c

2.使用三種不同水膠比進行配比設計試驗,使所產生之強度範圍能涵蓋需求平均抗壓強度。

3.配比設計之每一試驗齡期,至少須製作三個試體,其製作及養護應按CNS 1230[混凝土試體在試驗室模製及養護法]之規定辦理,惟可一次(不須分三層)置入試模內、不予搗實。圓柱試體抗壓強度試驗應按CNS 1232[混凝土圓柱試體抗壓強度之檢驗法] 之規定辦理。

4.由所繪製之抗壓強度與水膠比之關係曲線,決定所需之混凝土水膠比。

5.配比設計建議值綜合整理如下表:

材  料

條件或限制

備   註

粗粒料

鬆體積比(G/Glim)=0.5

Okamura et al 及日本拌混凝土工會

單位絕對體積(m3/m3)     Dmax=20~25mm

日本土木學會

 

粉體系:0.28~0.30(R1)、0.30~0.33(R2)、0.32~0.35(R3)、

 

併用系:0.28~0.30(R1)、0.30~0.33(R2)、0.32~0.35(R3)

單位粗粒料用量0.3~0.35 m3/m3

日本建築學會

細粒料

Vs/Vm=0.4

Okamura et al 及日本拌混凝土工會

Vs/Vm=0.4~0.47

土木學會(粉體系)

單位體積扣除粗粒料、含氣量體積及必要之漿體體積所剩餘。顆粒過粗易導致浮漿、過細則流動性易受粒料含水量變化影響。F.M.:2.5~3.0

日本土木學會(其他)

Vs/Vm=0.48~0.52

日本建築學會

水膠比

0.85~1.15(體積比)、0.28~0.37(重量比)

日本土木學會(粉體系)

視使用性(強度、耐久性)、工作性需求

日本土木學會(併用系)

160~185 kg/m3

日本建築學會

由水、粉體積比推算

Okamura et al 及日本拌混凝土工會

155~175 kg/m3

日本土木學會(粉體系)

 

 

由流動性和分離抵抗性來決定

日本土木學會(併用系)

粉體

由水、粉體積比推算

Okamura et al 及日本拌混凝土工會

0.16~0.19

日本土木學會(粉體系)

 

礦物摻料最大置換率:

 

飛灰-->30%水泥量;爐石粉-->70%水泥;

 

爐石粉+飛灰-->(F/30)+(RSg/70)<=1.0;矽灰-->15%水泥

由單位水量和水膠比決定,但為達良好的充填性,單位粉体量要0.13m3/m3以上。

日本土木學會(併用系)

礦物料最大置換率:

日本建築學會

 

飛灰-->20%水泥;爐石-->60%水泥;矽灰-->15%水泥

含氣量

依實際需求或耐久性條件而定,耐凍融需4.5%

日本土木學會

4~7%

日本拌混凝土工會

四、高性能混凝土的材料

高性能混凝土(HPC)的特性既在於高流動性、高抗析離性,為滿足免振動搗實、自充填的功能,其主要關鍵在於配比設計。而配比設計關鍵又在於材料品質和用量。故材料的選擇和使用量不得不慎。至於礦物摻料和化學摻料的使用,品質良莠不齊,變異性非常大,控制得宜的話,將得到較佳的結果,否則將承擔失敗的後果,可稱為HPC的兩大法寶。有關其他如高粉體量、用砂率、用水量、粒料最大粒徑,粒料扁平率等都應詳加注意,方可立於不敗之地。

1.水泥

為普及化原則考量,主要選用第I型卜特籣水泥或低鹼水泥,但本土水泥廠牌甚多,特性成分不盡相同,新拌混凝土的特性亦不盡相同,致使坍度損失,坍流度、溫度及硬固後的早期強度亦有明顯的差異。

2.爐石粉

爐石粉末顆粒較小且圓、表面平滑、間隙緻密,當用水量固定,可增加坍流度。工作性將隨著爐石粉顆粒愈細而愈增。爐石粉的卜作嵐反應可歸納出三要點:(1)反應較慢,釋放的水合熱與強度形成較慢。(2)此反應可消耗易溶於水之氫氧化鈣,可抵抗硫化物與鹼粒料反應,增加耐久性。(3)可有效填塞空隙,故可逐漸增加強度與不透水性。使用爐石粉多以降低水合熱及鹼粒料反應為目的,其細度可分4000、6000及8000三級,目前使用以6000級較普遍。

3.飛灰

飛灰,一般是指燃煤電廠所產生的飛灰,是一種矽質(石英質)或矽質與鋁酸鹽(菜土質)之混合物,於潮溼及常溫狀態下,將與氫氧化鈣發生反應產生具有膠結力之矽酸鈣化合物,此種性質稱卜作嵐反應。反應過程中直接消耗CH,而增加C-S-H膠體,填補混凝土間之空隙,提高粒料與漿體界面之鍵結強度,有助於降低混凝土透水性及提高耐久性。以飛灰取代部份水泥,就像增多水泥成分中C2S一般,可降低水合熱,具有緩凝作用,使用在巨積混凝土,效果更為顯著。

4.粗細粒料

選用粗細粒料以硬度值高、吸水率低的材料較佳。粒料標稱最大粒徑之選用,一般均取決於結構體配筋量的多寡,在結構體配筋密集時,建議採用13mm(1/2),在結構體配筋稀少時,則建議採用25mm(1)。粗粒料用量會影響自充填混凝土之彈性模數(E值),不要為貪求良好之間隙通過性,而一味降低其用量,每立方用量以不低於760kg為原則。粗粒料粒形細長扁平者過多,將容易造成架橋現象,無法達成通過鋼筋間隙性試驗之要求,尤以扁平率超過10%者為甚。細粒料之細度模數(FM),宜採用2.5~3.0較粗者為佳,且細粒料之粒形為圓形者及粗砂、細砂摻配使用,更能滿足高流動性及自充填性。

5.石灰石粉

石灰石粉可被接受用作填充材或膠結材,因其抗硫性較差,在大量使用時須特別考慮結構物四週環境之硫化物含量。設計強度f≦3000psi時,需要添加石灰石粉作為粉體料,以避免最後強度過高,但此材料無大量生產,致成本高,使競爭力大為降低,亦是低強度推廣不易的主因。

6.化學摻料

高性能混凝土研發的初始構想乃為全面提昇混凝土品質,使混凝土耐久、堅固為主要訴求,故降低單位用水量,使混凝土更為緻密化,以改善品質;在不增加單位用水量的情況下增加坍流度以改善施工性和減少單位水泥用量以抑制水化熱等種種對策因運而生,上述幾項對策除添加礦物摻料外,添加化學摻料似乎是不可或缺。經驗證可採用強塑劑,高性能減水劑,高性能減水AE劑等。但摻用時需注意新拌階段時的坍流度損失為重要的取捨依據。

7.水

拌和用水不得含有油脂、酸類、氯化物、有機不純物、懸濁物等對混凝土及鋼材產生不良影響的物質達有害量。

 

五、高性能混凝土之相關試驗

1.坍流度試驗

(1)試驗目的:測試新拌混凝土流動能力。

(2)試驗項目:坍流度、擴散達50cm所需時間。

(3)若坍流度值不合標準值,應重新調整配比,一般原因為粗粒料形狀不佳,細長扁平率過高,或是粗粒料用量過多,亦有可能為添加劑量不足,應視試驗狀況而定。

(4)檢視粗粒料是否被漿體帶至最外緣,如有粗粒料堆積、漿體析離等現象,則必須重新調整配比,一般原因為粉體量太少、用水量太多,或砂石比不佳所致。

2.流速試驗

(1)試驗目的:測試混凝土稠度、析離性。

(2)試驗項目:新拌混凝土完全流出V型漏斗下方出口所需時間。

(3)流經漏斗時間愈短,黏稠度愈小。

(4)若阻塞於漏斗中,可能新拌混凝土黏稠度太高造成阻塞,或黏稠度太低,以致粗粒料下沈,或粗粒料用量太多。

(4)若流經漏斗時間太長,表示新拌混凝土黏稠度太高,充填能力不佳,一般以增加藥劑或減少粉體用量。

(5)若流經漏斗時間太短,則表示黏稠度偏低,新拌混凝土於施工時可能容易析離,但並不一定,如使用顆粒形狀及化學性質較佳之粉體,也有可能在短時間內流經漏斗而不發生析離現象。

3.鋼筋間隙通過試驗

(1)試驗目的:測試新拌混凝土通過鋼筋間隙及自行充填至模板角落之能力。

(2)試驗項目:新拌混凝土由A槽靜置1分鐘後流至B槽之高度。

(3)若新拌混凝土阻塞於A槽中,可能肇因於新拌混凝土黏稠度太高造成阻塞,應調整配比,一般可以增加用水量或藥劑量改善。

(4)若粗粒料下沉僅有漿體通過障礙,則可能黏稠度太低、粗粒料用量過多或粗粒料粒徑過大,一般可以增加粉體用量、提高砂石比、降低粗粒料粒徑改善。 

4.新拌混凝土全量通過試驗

試驗目的:確定新拌混凝土經過攪拌車及泵送之後仍能達到自充填的工作性。

 

六、高性能混凝土工作性不合格之原因分析及調整

若於試拌階段發生工作性不合格之狀況時,其原因及調整方法可參酌下述內容處理。

1.坍流度試驗

 (1)坍落後形成塚狀,流度介於 30~40cm

  可能原因:

  a、化學摻料量不足

  b、漿體太少

  c、粗粒料過量(應以a、b為主要考慮)

 (2)坍落後粗粒料集中於中間,最外緣之漿體與粗粒料相距1cm以上。

  可能原因:

  a、用水量過多、水粉比太高

  b、化學摻料過量

 (3)無粗粒料集中現象,但坍流度不足

  可能原因:

  a、飛灰燒失量過大或飛灰用量不足

  b、粗粒料過量

2.V漏斗流出試驗

 (1)完全阻塞於漏斗內

  可能原因:

  a、粗粒料嚴重過量

  b、粗粒料粒徑過大

 (2)成塊狀分批掉落後塞管

  可能原因:

  a、粗粒料過量

  b、用砂率過低

  c、化學摻料用量不足

 (3)成塊狀分批掉落,通過時間過長

  可能原因:

  a、化學摻料量不足

 (4)短時間內迅速流出(並不一定表示性能不良,若通過U形管時無析離現象,則視為合格)

  可能原因:

  a、用水量太多或化學摻料過量

  b、水粉比太高,漿體比重太低

3.箱型(U型)充填高度試驗 (鋼筋間隙通過試驗)

 (1)鋼筋障礙間混凝土緩慢崩落後架橋

  可能原因:

  a、漿體量太少

  b、砂石比過低

  c、粗粒料粒徑過大(D>鋼筋間距×0.414)

  d、化學摻料不足

 (2)僅漿體流過,粗粒料停留於A槽

  可能原因:

  a、漿體黏稠度不足、比重太低

  b、化學摻料過量或用水量太高

 (3)通過緩慢,不足30cm即停止

  可能原因:

  a、水粉體積比過高、化學摻料劑量不足

  b、飛灰過量 

七、高性能混凝土配比設計應注意事項

 

1.近年來,在台灣營建市場,工地現場常發生澆置混凝土後,發生龜裂的情況層出不窮,其龜裂的原因固然甚多,但和配比設計有聯帶關係者,身為品管人員,則須特別注意,經整理后,如下表:

龜裂的原因與配比間的關係

龜裂原因

配比

混凝土粒料下沉,浮水

單位用水量、稠度、微粒分量成份

水泥的水化熱

單位水泥量

混凝土乾燥收縮

單位用水量、單位水泥量

故如何減少浮水量,減少單位用水量,減少單位水泥量應是配比設計人員應重視的論題。

2.配比設計需設定能滿足高流動性、高抗析離性、自充填性、安全性、耐久性。

3.化學摻料選擇不但要具有高減水性,並需在混凝土澆置前保持艮好且較長時間的高流動性。

4.使用化學摻料時,應確認對混凝土之凝結硬化、強度、耐久性沒有不良影響且以不腐蝕鋼筋為原則。

5.設計配比不應單單在試驗室內做試拌,經室內試拌確認後,應做預拌廠實機廠拌,並確認其性質、性能及強度等符合規定。

6.化學摻料選擇不但要具有高減水性,提昇材料的高流度性,且粘稠度亦需能滿足與流變性達成平衡狀態,更重要的是坍損現象的控制,將影響施工澆置實的行為。

7.高性能混凝土相較於傳統混凝土,有較高的總膠結料用量,較低的粗粒料用量,對於彈性模數或體積穩定性而言,容易造成負面的影響,故在應用上必須加以確認其相關硬固混凝土性質,如彈性模數、乾縮或潛變等,檢核是否符合結構設計的需求。

 

肆、產製品管

一、新鮮混凝土之性質及品質特性

新鮮混凝土須具有的一般性能:

1.產製、搬運、澆置、及表面整修各施工階段容易作業。

2.施工時及其前後,能保持均質性且品質變化少。

3.直到作業完畢能保持需要的軟度,然後以正常速度凝結、硬固。

4.通常新鮮混凝土之施工性指標以坍度值表示,但是高性能混凝土對於流動性、材料析離抵抗性等必須做有效評價,以坍流度試驗的坍流度值取代坍度,另外流動性,材料析離抵抗性,充填性等評價試驗,則使用L型流度試驗,V漏斗試驗,箱型(或U型)充填性試驗。

 

二、高性能混凝土的產製

1.經配比設計,選擇最適配比確定後,再依照最適配比,投入實機廠拌,並經相關性能檢驗後,不盡滿意處,可作些微適度的修正調整。

2.生產品質管控制人員和作業手,應做密切的配合,相關的技術技巧都應熟悉,觀念尤需正確,不得任意更改配比。

3.投料順序可作部份微調,以拌和材料均勻為原則。

4.拌和時間與機件及投料順序有密切的關連,但無絕對的關連性,可依機件之特性作調整,每盤拌和時間以拌和均勻性試驗結果定之。

  以上,產能明顯的提昇甚多,相對的,生產成本也降低了,競爭力亦增加不少。

5.拌和廠計量之容許誤差如下表所示:

材料

膠結料

礦物摻料

粗細粒料

化學摻料

誤差%

1

1

3

3

1

6.應注意事項:

 (1)HPC對單位用水量較為敏感,每日產製前,須確實測定粗、細粒料的游離水,否則,將導致不良的後果。廠內須具備封閉式粒料儲存倉庫的設置,足以讓粒料經儲存、靜置後,含水量因而穩定,不會因粒料進場馬上使用,在游離水不易控制的情況下,導致單位用水量無法精準測定,而材料析離或過稠。

 (2)化學摻料的計量和儲存設備,須獨立設置,不得合用,因化學摻料是和單位用水量有絕對關連,過或不及都將導致工作性失真。

 (3)運輸攪拌車進入廠內裝載混凝土材料時,攪拌鼓內的清洗水,都需洩          出,以免影響工作性及水膠比提高,造成強度不足。

 (4)施工前置作業,應先作一模擬施作,檢討施作缺失,諸如運輸、澆置、養護是否能配合適宜,不週之處,應予改善,正式施工時才能順利。

三、運輸

由混凝土預拌廠拌和出來的混凝土必須以盡量避免材料析離迅速運輸完成澆置。運輸方法計有運輸車輛(攪拌車、運送車、傾卸車、手推車等),抓斗混凝土幫浦,混凝土泵送機等配合現場及混凝土狀況,一般都組合上述設備加以使用,現台灣地區一般係以運輸攪拌車搭配混凝土泵送車使用居絕大部分。

注意事項:

1.運輸攪拌車和泵送車操作人員或業者,常私自在機體中設置暗管,擅自添加水,影響品質甚鉅,亦讓現場監工、施工、品管人員造成許多困擾和紛爭,故須嚴格把關,違者須予嚴懲。但HPC材料是此不肖業者的剋星,使其無所遁形,私自添加水的結果,會造成材料析離而塞管。

2. 高性能混凝土泵送操作時,宜採高扭力、低轉速,維持不斷料,在平順溫和運作下,既可泵送滿管,運作順暢,切忌高扭力,高轉速運作,易造成爆管。

3.高性能混凝土運輸計畫之建立尤甚重要,必須事前評估泵送車數量和設置,運距和運輸車輛的數量等,作好妥善的規劃。特別的是高性能混凝土運輸車輛無法及時供料給泵送車時,等料太久,必將造成管內阻塞爆管。

 

 四、施工

承包商必須在施工前一個月完成施工計畫及配比之擬定,提送業主審查。施工澆置時應確實遵照下列規定辦理:

1.澆置時以不振動、不搗實為原則,其他任何引起材料析離之動作亦應避免。

2.澆置時適當配置輸送管線及卸料口,確使HPC有較佳之流動性以達材料均勻的目的,且嚴禁加水。

3.澆置前應將埋設物表面之雜物清除,模板表面應塗布水性脫模劑。

4.預拌廠之供料應配合HPC之澆置速率,避免澆置中斷。備用廠的待命配合也很重要。

5.澆置時新拌HPC不得靜置超過30分鐘。分層連續澆置時,應注意避免層間之澆置時間過長,以防層間介面有冷縫產生。

6.由於HPC之化學摻料可能使初凝時間延遲至300~450分鐘,終凝延至10小時左右,拆底模支撐時間應參考試體之抗壓強度。

7.HPC雖有良好的流動性,但仍要注意不得任其自行流動過遠的距離,以維持其均勻性避免產生析離現象,及充填不完整造成蜂窩現象。故澆置口應視工地情況及HPC特性事先規劃,並適時移動卸料口。

伍、品質管制

品質管制分別依品質評定及品質檢驗說明於后:

一、品質評定

1.品管人員應對高性能混凝土要有相當程度之認知,須受高性能混凝土教育訓練。

2.品質管制過程均應製成紀錄。

3.各項作業應有完整計畫並按計畫執行。

4.高性能混凝土運抵工地時,應先核對送貨單上資料,包括運輸車號、工程名稱、送達地點、澆置位置、混凝土規格、設計坍流度、化學摻料、設計單位重、出廠時間等,並確認為本工程所需混凝土,以免錯用。

二、品質檢驗

1.澆置過程中應依契約所訂之頻率抽樣,確認新拌高性能混凝土以濕篩水洗法之粗粒料單位用量及標稱最大粒徑是否符合配比設計,以防粗粒料過少、過細造成混凝土硬固性質不佳。

2.高性能混凝土在澆置完成後,初期之濕治養護須嚴格落實執行,尤其在澆置後的第一小時內即應開始進行養護工作。

3.新拌高性能混凝土之品管試驗應包含下列一項或多項,並可視需要訂定檢驗頻率。

(1)坍流度試驗

(2)箱型或U型槽間隙通過試驗

(3)V型漏斗流出時間試驗

(4)全量通過試驗

4.強度試驗應依CNS1174、CNS1231、CNS1232之規定辦理。

5.強度試驗結果有不符合規定之情形時,應依契約規定或一般工程慣例辦理。

 

二、產製應注意事項

1.高性能混凝土實際量產時,在正常拌和效能下,粒料可一次投入,拌和時間可控制在60秒,但需注意拌和時,機件電壓負荷是否超載,以免跳機,故配比粉體量多寡,黏稠性及拌和效能是必須在事前加以評估考量的。

2.粗粒料用量影響彈性模數及乾縮、潛變,不宜追求過高之充填性而過分降低粗粒料用量。

3.當工地現場遇到突發狀況,造成待料太久,致工作性太低無法施作時,得許可執行二次添加化學摻料,以提高工作性,但添加劑量多寡,需經現場品管工程師指示使用。原則上,考量二次添加的技術及拌和均勻性,儘量不宜採用。

4.巨積混凝土或大面積的樓板施作時,建議設置分支管,可節省甚多的人力和時間,為提高效率和品質的最佳法寶。

5.配比設計使用的材料要具代表性。

6.產製品管工作必須交由專職品管人員負責執行。

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