談CNS 3090預拌混凝土「均勻性」與「穩定性」

湛淵源 技師/華夏科大建築系教授

土建工程混凝土配方經設計完成，交予預拌混凝土廠(或自行提出)，從試拌、廠拌、量產程序等是一連貫的作業，所有材料(水泥、粗細粒料、水質、化學摻料、礦物摻料等)，都必須符合CNS相關規範，生產拌合混凝土的拌合機、和操作員的專業素養，是拌合均勻和穩定生產的關鍵。表1顯示，CNS 3090[1]附錄，A1混凝土拌合機均勻性要求記載，從同一盤不同的部位，獲得的最高值和最低值的差異。本標準係比較兩件樣品，表示測試盤次的第一個和最後一個部分，若符合表A.1所示6項試驗中之5項要求者，應視為「均勻混凝土」。CNS 3090僅規定測試盤次須符合A.1表中5項即可；然而，土建工程混凝土生產時程，可能橫跨一段時間，甚至數年之久，期間受原物價波動或短缺、氣候急劇變動、操作人員人事變遷和人員長時間操作心情起伏甚鉅等等5M因素，造成最初檢驗混凝土拌合機均勻性是合格，量產時因受到上述因素左右，品質變動非常頻繁而失真，大幅影響結構混凝土耐久性與使用年限，此問題尚待解決。

表1  CNS 3090附錄A表A1混凝土拌合機均勻性要求

CNS 3090拌合機均勻性試驗，從表1可以理解到只要符合6項中的5項。但是預拌混凝土生產品質的「均勻性」，只要滿足CNS 3090規定，是不是生產品質就很均勻呢?而與品質「穩定性」、「重現性」和「反復性」，是否相等呢?答案是不一定，也有可能是為應付檢驗查核，也許過往品質與當初均勻性測試時之品質偏離甚多；而料源穩定，特別是砂源，更是混凝土品質嚴苛的試煉。CNS 3090有「均勻性」的規定，反而缺少「穩定性」的訴求，一般只有反覆「均勻性」試驗來彌補。高性能混凝土施工特別條款[2]中，針對品質訴求歷程，是從「料源管制，O級品管」、「配比驗證」、「製程管制」、「成品驗證」四大步驟，確保高性能混凝土設計需求達標。其中，在「製程管制」中，即要求高性能混凝土製成中，要經過「均勻性」與「穩定性」測試，過程是預拌廠先通過CNS 3090的「均勻性」試驗，接續是製程「均勻性」與「穩定性」測試，分成兩個不同時間、不同拌合手、不同天候等等情況下，各拌合一盤混凝土，分別在每盤15%及85%處，各製作15顆抗壓試體，總計一盤製作30顆標準試體，於7天齡期時進行抗壓試驗，所得數據經統計分析，求出平均強度值、標準偏差值、變異係數值，見表2，變異係數=標準偏差/平均強度×100%，這是高性能混凝土的「均勻性」，不同時期、人員、氣候等所得者；兩盤「均勻性」試驗的7天齡期平均強度，平均強度^A1與平均強度^A2，則「穩定性」為式(1)中括符的絶對值，

圖1表示A廠兩次「均勻性」強度分佈次數(fcꞌ=280 kgf/cm²)，第一次試驗分布較廣，第二次則較為集中，「穩定性」=3.31%；高性能混凝土特別條款，產製階段的「均勻性」及「穩定性」，要求都在5%以內，混凝土單一參數，最重要者之一就是抗壓強度，試驗所得用於評估混凝土具備「均勻性」與「穩定性」，頗為恰當！表2中A廠與B廠產製過程的「均勻性」與「穩定性」都是合格的。

表2  預拌混凝土A廠與B廠的「均勻性」與「穩定性」試驗

結論

本文所介紹CNS 3090與高性能混凝土特別條款，內容所載的「均勻性」與「穩定性」規定，可以互相參考佐證混凝土產製變異性。土建工程設計用混凝土或高性能混凝土時，可以依照所提出之方法，來監控查核品質，建議仍是以CNS 3090為藍本，加上高性能混凝土特別條款，「均勻性」與「穩定性」廠試，讓結構混凝土品質，是在可控制條件下生產。

參考文獻

1. CNS 3090，預拌混凝土，中華民國國家標準，104年1月13日。

　https://www.cnsonline.com.tw/?node=result&typeof=common&locale=zh_TW。

2. 黃兆龍（2003）。高性能混能土理論與實務，詹氏書局，台北。