巨積混凝土施工案例介紹及反思(下)

湛淵源 技師

結構工程師通常認為設計足夠的溫度鋼筋，就可以因應這種熱應力裂縫，或裂縫寬度在容許範圍內即可，但Mehta教授指出，巨觀可見裂縫是可避免，但微觀裂縫，這些不易察覺及肉眼無法看見的裂縫，絕對較水分子(2.54 nm)來的巨大多了，這才是造成混凝土結構體劣化、毀損、不能永續使用的主因⁶。Mehta與Malhotra使用高量飛灰混凝土設計巨積混凝土(和結構混凝土)，在工作性適宜下，又能滿足設計強度需求，更符合耐久永續性能的需求，是一種相當可行的選擇。

照片3.加拿大CANMET以高量飛灰製作巨積混凝土試塊(4×4×9 m)5

          表2.加拿大CANMET巨積混凝土塊配方設計                  

***()表示化學摻料去除固含量後，淨水量與拌合水量合成總用水量。

 圖5.加拿大CANMET製作巨積混凝土內部溫度

San Marga Iraivan Temple廟宇混凝土不同齡期強度發展，如圖6.所示，圖中Lower-slab表示第一層混凝土強度發展，在28天時，還不及15 MPa；Upper-slab表示第二層則為17 MPa，早期強度都很低，Mehta教授要求使用水濕養護長達一個月，讓F級飛灰與水泥水化產物CH，在28天之後能有較佳的Pozzolanic reaction，直至91天時，強度都能達到設計強度21 MPa；在一年後，至現場檢視混凝土表面狀況，結果顯示都無目視(熱)裂縫；從此強度會呈現緩慢的成長，由於基礎內水分及在地下結構，水分濕氣供應無虞，從緊密微結構透過緩慢的擴散作用，可以進行持續且非常和緩不間斷的卜作嵐反應7,8，如同羅馬古蹟建築-火山灰及石灰般永續糾纏，這是F級飛灰與水泥產物CH之間的愛恨情仇，結下生生世世永不間斷的不了情；F級飛灰是屬於大器晚成的礦物摻料類型，但必需要給予激勵、呵護，才能穩定成長茁壯。圖6.中標示另一個高量飛灰混凝土Mass found.巨積混凝土的案例，尺寸為4×4×9 m，加拿大CANMET所設計的大底混凝土，可適用於28天，強度為31.5~35 MPa(4500~5000 psi)，若設計齡期為91天時，達到42 MPa(6000 psi)，可得更為經濟的配方。

圖6.高量飛灰混凝土不同齡期強度發展

五、總結

也許，本文所述San Marga Iraivan Temple基礎工法，對於時下結構工程師與土木工程師而言，這也許是相當不切實際的做法，因為要將工程施工速度變慢，特別加強混凝土澆注後的養護工作，以換取較無暇疵的混凝土強度與結構體，似乎是不夠務實，但設計不當、施工不良、養護不足等等問題，是對結構體最無情的戕害，使結構物不具耐久性，更遑論永續發展性，連這最基本的永續要求都做不到了，如有仗義直言的土木建築工程師們，願意為設計施作的營建結構物留下永續不朽的見證與足跡，本文是一種可行的選擇途徑，而大陸中國工程院混凝土專家吳中偉院士，以及國際最具權威性的混凝土學者P.K.Mehta，力倡綠色混凝土，最終是可達到最基本永續發展的目標。

六、參考文獻: 

1.ACI Committee 116, “Cement and Concrete Terminology (ACI 116R-00),” American  Concrete Institute, Farmington Hills, Mich.,2000, 73 pp.

2.ACI Committee 207, “Mass Concrete (ACI 207.1R-05),”American Concrete Institute, Farmington Hills, Mich., 2005, 42 pp.

3. Portland Cement Association, Design and Control of Concrete Mixtures, 13th Edition, Skokie, Ill., 1988, 212 pp.

4.劉娟紅、宋少民（2011）。綠色高性能混凝土技術與工程應用。中國電力出版社，北京。

5.Malhotra,V.M.,＆ P.K. Mehta, High-Performance,High Volume Fly Ash, 2^nd Ed.,January 2005.

6.Mehta,P.K.,J.M.Montorio,Concrete-Structure,Properties and Materials,Prentice-Hall,2003.

7.行政院公共工程委員會（1999）。公共工程飛灰混凝土使用手冊，台北。

8.黃兆龍（2007）。卜作嵐混凝土使用手冊。財團法人中興工程顧問社出版，科技圖書公司總經銷。