第四章 混凝土工程 1
4-0 學習重點 ( 一 ) 混凝土之定義與優缺點 ( 二 ) 混凝土依密度分類 輕質 常質 重質及水密性混凝土 ( 三 ) 混凝土依施工方式分類 預力 預鑄 預壘 水中 真空 滾壓 特密 噴凝土及巨積混凝土 ( 四 ) 混凝土依拌合方式 場拌及預拌混凝土 ( 五 ) 依強度分類 普通 纖維加強 高分子 注膠 高強度 高性能及優生混凝土 ( 六 ) 普通波特蘭水泥與輸氣波特蘭水泥 ( 七 ) 優良水泥之要件 ( 八 ) 骨材之種類 ( 九 ) 輕質骨材之優缺點 ( 十 ) 骨材之功用及應具備之特性 ( 十一 ) 最大粗骨材粒徑之規定 ( 十二 ) 骨材之含水狀況及水量差異 ( 十三 ) 混凝土配比設計方法及步驟 2
( 十四 ) 摻料之種類 緩凝劑 速凝劑 輸氣劑 卜作嵐 氯化鈣 防水劑 發 泡劑 飛灰 減水劑 表面硬化劑 高爐熟料 ( 十五 ) 混凝土試驗 坍度 試混 空氣含量 泌水量 吸水 透水凍融 強度 ( 十六 ) 影響混凝土強度 水密性 工作度之各項因素 ( 十七 ) 混凝土結構物安全性之基本條件 ( 十八 ) 混凝土澆置計畫 ( 十九 ) 混凝土澆置面之處理 ( 二十 ) 混凝土輸送之規定 ( 二十一 ) 混凝土輸送方法 預拌車 泵送機 輸送帶 吊桶 滑槽 昇降塔 手推車 ( 二十二 ) 混凝土之澆置管理 溫度控制 水量控制 搗實 澆置 ( 二十三 ) 混凝土接縫 冷縫 施工縫 伸縮縫 收縮縫 ( 二十四 ) 混凝土之養護 ( 二十五 ) 鋼筋混凝土工程之修護 ( 二十六 ) 混凝土工程之防水方法 ( 二十七 ) 混凝土工程之隔熱方法 ( 二十八 ) 混凝土結構物產生裂縫之原因及預防措施 ( 二十九 ) 混凝土結構體產生裂縫之修補方法 3
4-1 概述 重質混凝土 密度 常質混凝土 輕質混凝土 水密性混凝土預力混凝土預鑄混凝土預壘混凝土 施工方式 水中混凝土 滾壓混凝土 特密混凝土 混凝土 真空混凝土 噴凝土 巨積混凝土 拌和方式 場拌混凝土 預拌混凝土 普通混凝土 纖維加強混凝土 強度 圖 4-1-2 混凝土分類圖 高分子混凝土注膠混凝土高強度混凝土高性能混凝土 4
ε c 混凝土 混凝土 壓力 鋼筋 ε y 鋼筋 拉力 圖 4-1-1 鋼筋混凝土應力應變圖 4-1-1 依密度分類 ( 一 ) 輕質混凝土 ( 二 ) 常質混凝土 ( 三 ) 重質混凝土 ( 四 ) 水密性混凝土 5
4-1-2 依施工方式分類 ( 一 ) 預力混凝土 ( 二 ) 預鑄混凝土 ( 三 ) 預壘混凝土壓 ( 四 ) 水中混凝土 ( 五 ) 真空混凝土 ( 六 ) 滾壓混凝土 ( 七 ) 特密混凝土 P111 ( 八 ) 噴凝土 乾拌 濕拌 ( 九 ) 巨積混凝土 注入混凝土漏斗 抗 塞 水混凝土特密管抗壓塞圖 4-1-3 抗壓塞之使用 混凝土 上浮 覆蓋片 濾水片吸水墊 混凝土 圖 4-1-4 真空混凝土 6
特密管 漏斗 水或穩定液 特密 圖 4-1-5 特密混凝土管 混凝土 [ 特密管澆注基樁混凝土 ] 7
坡面 噴嘴 [ 圖 4-1-6 噴凝土 ] 混凝土空壓機 輸送管 [ 濕拌法水泥拌和 ] [ 噴凝土噴射 ] 8
細骨材粗骨材水泥粉塵防止劑 乾式拌和機 篩子 速凝劑 噴漿機 輸送膠管 噴嘴 送水幫浦 噴漿面 圖 4-1-7 乾拌法作業流程 9
細骨材粗骨材水泥清水 濕式拌和機 流動化劑 噴漿機 輸送膠管 速凝劑 乾拌法與濕拌法之比較 p115 噴嘴 噴漿面 空壓機 圖 4-1-8 濕拌法作業流程 10
4-1-3 依拌和方式分類 ( 一 ) 場拌混凝土 ( 二 ) 預拌混凝土 1. 自水泥與砂石開始拌和 至混凝土澆置完成之時間不得超過 90 分鐘 以免產生初凝之現象 2. 一經開始澆置不得停頓 每次澆置間隔時間不得超過 20 分鐘 以免造成冷縫 [ 圖 4-1-10 預拌混凝土廠 ] 圖 4-1-9 預拌車 11
4-1-4 依強度分類 壓力 ( 一 ) 普通混凝土 ( 二 ) 纖維加強混凝土破壞面 (1) 玻璃纖維混凝土 (2) 鋼絲纖維混凝土 ( 三 ) 高分子混凝土粗骨材 ( 四 ) 注膠混凝土 ( 五 ) 高強度混凝土 (>6000psi) 壓力 ( 六 ) 高性能混凝土 ( 七 ) 優生混凝土圖 4-1-11 11 混凝土破壞面 傳統混凝土高強度混凝土高性能混凝土優生混凝土 (1) 安全性 (1) 安全性 (1) 安全性 (1) 安全性 (2) 耐久性 (2) 耐久性 (2) 耐久性 (2) 工作性 (3) 經濟性 (3) 經濟性 (3) 工作性 (4) 工作性 (5) 生態性 圖 4-1-14 混凝土觀念之演進 12
4-1-5 特殊混凝土 為符合工程特殊需求, 所設計不同於一般混凝土性質, 或以特殊方法製造出來之混凝土, 稱為特殊混凝土 如輕質混凝土 重質混凝土 高強度混凝土 零坍度混凝土 預壘混凝土 真空混凝土等 4-2 混凝土材料 水 水泥 水泥糊體 細骨材 水泥砂漿 粗骨材 混凝土 摻品 特殊混凝土 圖 4-2-1 混凝土組織結構圖 13
4-2-1 水泥 ( 一 ) 普通波特蘭水泥 (1) 第一種 普通水泥, 為不具任何特性之一般結構物用 (2) 第二種 中度抗硫水泥, 為中等程度之抗硫或中度水化熱之結構物用 (3) 第三種 早強水泥, 為早期強度之結構物用 (4) 第四種 低熱水泥, 為適用於低水化熱之結構物, 如大壩 基礎等 巨積混凝土 因含有最高之矽酸二鈣 (C 2 S) 複合物, 其水化熱低水化 速率慢, 故早期強度較低, 使用時應避免過早拆模, 且須延長養護期 (5) 第五種 抗硫水泥, 為高度抗硫之結構物用 ( 二 ) 輸氣波特蘭水泥 (1) 第一種 普通輸氣水泥, 為僅具輸氣之一般結構物用 (2) 第二種 輸氣中度抗硫水泥, 為中等程度之抗硫或中度水化熱, 且為 輸氣之結構用 (3) 第三種 輸氣早強水泥, 為輸氣之結構物用, 具有輸氣且為早期強度 之結構物用 14
4-2-2 骨材 ( 一 ) 依大小分類 (1) 粗石 為粒徑在 15cm 以上, 而重量在 45kg 以下之卵石或塊石 (2) 粗骨材 為殘留於 #4(4.76mm) 篩以上之骨材 (3) 細骨材 為通過 #4(4.76mm) 篩之骨材 ( 二 ) 依材質分類 (1) 天然骨材 未經人力加工而直接由河川 山 海中所採取之河川礫石 海砂 山砂 海礫石等 海礫石等 (2) 人造骨材 將岩石由機械加工而製成之碎石 碎砂或黏板岩 黏土岩等燃燒而製成之人造輕骨材 ( 三 ) 依重量分類 (1) 常重骨材 即一般之骨材 ( 比重為 2.6~2.7) (2) 輕質骨材 (Light weight aggregate) (A) 天然輕質骨材 為天然火山礫石或煤碴之骨材, 比重約為混凝土之半, 多孔質吸水率大, 表面組織弱, 一般僅為防熱隔音之非結構物混凝土使用 (B) 人造輕質骨材 使用頁岩 黏土 飛灰等原料於高溫下燒成小球, 由於高溫加熱, 而於內部發生氣體, 但表面形成一層堅硬之玻璃層 其單位重量約為 1.5t/m3 左右, 抗壓強度為 200~600kg/cm2 15
骨材在混凝土中之功用 : ( 一 ) 節省水泥, 降低成本 ( 二 ) 提高混凝土之強度 ( 三 ) 增加混凝土之耐磨性 ( 四 ) 增加混凝土之水密性 ( 五 ) 減少混凝土之體積變化 骨材應具備下列特性 : ( 一 ) 潔淨 ( 二 ) 堅硬 ( 三 ) 強度高 ( 四 ) 耐久性強 ( 五 ) 粒形好級配佳混凝土用粗粒料之標稱最大粒徑, 依建築技術規則第 339 條規定不得大於下列規定之最小值 : ( 一 ) 兩模版間最小淨距 1/5 ( 二 ) 樓版厚之 1/3 ( 三 ) 鋼筋間 鋼筋束間 預力管線間或鋼筋與模版間最小淨距之 3/4 但如能 16 確認施工良好, 不致有空隙或蜂窩現象發生, 經監造人同意得予變更
骨材模板骨材樓版 D D/5 D D/3 圖 4-2-2 模板中之骨材 圖 4-2-3 樓版中之骨材 模板骨材 鋼筋鋼筋束預力鋼線 模板 D D D D D 3D/4 3D/4 3D/4 圖 4-2-4 骨材粒徑與鋼筋 鋼束 預力鋼線之關係 17
骨材之含水狀況 : 含水量 ( 一 ) 乾燥骨材 吸水量 ( 二 ) 氣乾骨材 有效吸水量 ( 三 ) 面乾內飽和 ( 四 ) 濕潤骨材 水量差異 : ( 一 ) 吸水量 ( 二 ) 有效吸水量 ( 三 ) 表面含水量 4-2-3 配比設計配比設計方法 : ( 一 ) 重量法 ( 二 ) 絕對體積法 水泥糊體 ( 粘結材 ) 圖 4-2-5 骨材之含水狀態 填充材 表面水量 空氣水骨材及水游離泥細骨材粗骨材水 1~2% 15~20% 7~14% 66~78% 圖 4-2-6 混凝土配比設計圖 18
配比設計步驟 : ( 一 ) 選用混凝土材料 ( 二 ) 設定配比之目標強度 ( 三 ) 決定坍度 游離 ( 四 ) 決定粗骨材之最大粒徑 ( 五 ) 決定單位體積用水量 ( 六 ) 決定水灰比 ( 七 ) 計算水泥用量 ( 八 ) 估計含氣量 ( 九 ) 決定粗細骨材用量 重量法 W a =0 Ww Wc Wfa Wca 空氣及 水 水 水 泥 細骨材 粗骨材 絕對體積法 Va Vw Vc Vfa Vca ( 十 ) 依骨材之吸水率及表面含水量調整用水量 ( 十一 ) 計算各項材料之用量 圖 4-2-7 混凝土組織體積圖 19
例題 4-2-1 某工程 1m 3 混凝土所需之拌合水為 178kg, 粗骨材為 0.72m 3, 若水灰比為 0.59, 粗骨材比重為 2.68, 粗骨材的乾燥搗實單位重為 1600kg/m 3, 細骨材比重為 2.64, 含氣量為 1% 請問所需的砂重約為多少 kg? < 參考解答 > ( 一 ) 重量法假設混凝土單位重為 2400kg/m 3 粗骨材重 =0.72 1600 =1152kg/m 3 水重 =178kg/m 3 水泥重 =178 0.59 =302kg/m 3 砂重 =2400-1152-178-302=768kg/m 3 ( 二 ) 絕對體積法粗骨材 =0.72 1600 (2.68 1000)=0.430m 3 水 =178 0.001 =0.178m 3 水泥 =302 3150 =0.096m 3 含氣量 =1% =0.010 砂 =1-0.43-0.178-0.096-0.01 =0.286m 3 砂之重 =0.286 2.64 1000 =755kg/m 3 例題 4-2-2 某混凝土工程考慮強度 耐久性 坍度及其它規定性質結果, 每立方公尺混凝土配比如下 : 水 180kg 水泥 370kg 粗骨材 ( 外乾內飽和狀態 ) 1190kg 細骨材 ( 外乾內飽和狀態 ) 650kg 今在工地現場量測細骨材之顆粒表面含水量為 4%, 粗骨材之顆粒表面含水量為 2%, 試求在工地實際拌合時, 每立方公尺混凝土應計量之材料實際重量各為若干? 20
< 參考解答 > ( 一 ) 混凝土理論配比重量 : 水 = 180 kg 水泥 = 370 kg 粗骨材 = 1190 kg 細骨材 = 650 kg 混凝土單位重 = 180 + 370 + 1190 + 650 = 2390kg/m 3 ( 二 ) 現場實際配比重量 : 水泥 = 370kg 粗骨材 = 1190 (1 + 2%) = 1214kg 細骨材 = 650 ( 1 + 4% ) = 676kg 拌合水 = 2390-370 - 1214-676 = 130 kg 4-2-4 摻料 混凝土中加入摻料之目的 : ( 一 ) 減少水泥用量, 以降低成本 ( 二 ) 延長混凝土凝結時間, 以利混凝土澆置作業 ( 三 ) 改善混凝土性質, 提高工作度 控制凝結時間及降低水化熱 ( 四 ) 改變硬固混凝土性質, 提高強度及耐久性 ( 五 ) 降低透水性 收縮量, 以利特殊混凝土之要求 21
為正確使用摻料, 應由製造商處瞭解該摻料之下列特性 : ( 一 ) 摻料對混凝土長短期之影響 ( 二 ) 摻料對粗細骨材及鋼筋之影響 ( 三 ) 添加過量之後遺症 ( 四 ) 氯化物之含量 ( 五 ) 對含氣量之影響 ( 六 ) 保存期限 ( 七 ) 安全注意事項 ( 八 ) 與其他摻料共同使用之適宜性 ( 九 ) 符合何種規範 建築技術規則第 344 條 :( 摻合劑 ) 加入摻品時應注意下列事項 : ( 一 ) 輸氣劑 氯化鈣及其他化學摻品, 應以攪拌均勻之溶液計量加入, 且加入之溶液應視為拌合水之一部份, 以免影響水灰比 ( 二 ) 混凝土中如使用兩種以上之摻品, 則須於拌合過程中分別加入, 以免互相抵消而減低效率及對混凝土之影響 ( 三 ) 緩凝劑應於拌合完成前 1/4 時間內加完, 並不得遲於加水完成後 1 分鐘 22
混凝土摻料 : ( 一 ) 輸氣摻料 ( 二 ) 化學摻料 (1) 緩凝劑 (2) 速凝劑 (3) 氯化鈣 (4) 減水劑 ( 三 ) 礦粉摻料 (1) 卜作嵐 (2) 飛灰 (3) 高爐熟料 ( 四 ) 其他摻料 (1) 防水劑 (2) 發泡 (3) 表面硬化劑 水及空氣 水泥顆粒 凝聚 分散 排斥 圖 4-2-8 減水劑之作用 水泥顆粒 木磺酸 23
4-3 混凝土性質 4-3-1 混凝土試驗 ( 一 ) 混凝土稠度試驗 坍度試驗 (1) 目的 以坍度法測定新拌混凝土之稠度, 以判斷混凝土之工作度 (2) 步驟 (A) 將試驗筒置於鐵板上 (B) 將混凝土分三次置於筒內, 每次以 φ16 鋼棒搗實 25 次, 並將頂面刮除抹平 (C) 慢慢將試驗筒垂直提起 (D) 量測混凝土下塌後最高點與筒頂之高差即為其坍度 (3) 計算式 混凝土試樣之坍度 =30cm- 下坍後試體之高度 10cm 坍度 30cm 坍度模 水密性平板 20cm 圖 4-3-1 混凝土坍度試驗 24
混凝土坍度試驗後將產生各種不同形狀 : (1) 近零坍度 (2) 正常坍度 (3) 剪力坍度 (4) 崩陷坍度 圖 4-3-2 近零坍度 混凝土坍度對混凝土工程之影響甚大, 說明如下 : (1) 坍度越大, 則混凝土澆置或輸送越容易 (2) 坍度越大, 則混凝土水灰比大而強度降低 (3) 坍度越大, 則水份多, 而凝結後易龜裂 ( 二 ) 混凝土試混試驗 ( 三 ) 新拌混凝土空氣含量試驗 圖 4-3-3 正常坍度 圖 4-3-4 剪力坍度 25 圖 4-3-5 崩陷坍度
( 四 ) 混凝土內泌水量試驗 泌水對混凝土之影響 : (1) 減少混凝土中之水份, 理論上可增加混凝土強度 (2) 混凝土上下層密度不均勻, 影響強度 (3) 水份上升影響混凝土黏結 (4) 泌水在混凝土中形成流線, 影響水密性 (5) 泌水在混凝土表面迅速蒸發, 造成混凝土表面龜裂 補救方法 : (1) 降低水灰比 (2) 選用適當之材料 (3) 採用適當之配比 注入清水 透水 試驗模 ( 五 ) 混凝土吸水試驗混凝土試體 ( 六 ) 混凝土透水試驗 ( 七 ) 混凝土凍融試驗 量筒 26 [ 圖 4-3-6 混凝土透水試驗 ]
( 八 ) 混凝土抗壓強度試驗 (1) 目的 求混凝土 7 天及 28 天之抗壓強度, 以判斷抗壓強度是否達到設計要求 (2) 原理 將試體破壞後, 由破壞時之最大荷重除以試體承壓面積, 而求出其抗壓強度 (3) 步驟 : (A) 依混凝土配比設計秤取拌和水 水泥 細骨材及粗骨材之用量 (B) 拌和完成後, 先做坍度試驗, 至合乎坍度要求為止 (C) 將試體模塗上油脂, 以利拆模 (D) 將拌和完成之混凝土分三層填入試體模內, 每層高度 10cm, 均勻搗實 25 次 填模完成後, 將模頂刮平, 並蓋上玻璃板以防止水份蒸發 (E) 將試體 ( 圖 6-4-7) 置於 16~27 之保養室中養護,24hr 後拆模, 再將試體置於 23 ±1.7 之濕槽中養護, 以待 7 天或 28 天之抗壓試驗 (F) 達到抗壓時間時, 須將試體頂部以石膏蓋平, 以使承壓面平整均勻受壓 (G) 將蓋平完成之試體置於油壓機 ( 圖 6-4-8) 之平台中央 (H) 啟動油壓機, 使試體承受壓力, 其加壓速度約為 1.5~3.5kg/cm 2 /sec (I) 壓力逐漸增加, 至試體破壞為止, 並記錄其破壞荷重 27
(4) 計算式 抗壓強度 (kg/cm 2 )= 試體破壞時最大荷重 / 試體承壓面積 (5) 預測混凝土強度之方法 : (A) 經驗公式 : σ 28 =σ 7 +30 (B) 粗略估算 : σ 28=3 σ 3 σ 28=1.5 σ 7 σ 7 (σ 28 :28 天抗壓強度,σ 7 :7 天抗壓強度 ) (σ 28 :28 天抗壓強度,σ 7 :77 天抗壓強度,σ 3 :33 天抗壓強度 ) 貼簽名標籤以防調包 28 [ 混凝土試體製作 ] [ 混凝土試體水中養護 ]
[ 混凝土試體 ] 紅磚 [ 混凝土抗壓試驗機 ] [ 混凝土鑽心試體 ] 29
例題 4-3-1 有一混凝土試體高 20cm, 直徑 10cm, 硬固 7 天後做抗壓強度試驗, 若破壞時荷重為 3000kg, 試預測其 28 天後之抗壓強度 < 參考解答 > ( 一 )7 天時之抗壓強度 σ 7 = 3000 38.20kg 20kg/cm 2 =38 4 (10)2 ( 二 ) 估計 28 天時之抗壓強度 28 = 7 +30 7 = 38.20 + 30 38.20 = 223.62kg 62kg/cm 2 混凝土非破壞性抗壓強度試驗 : (1) 共振法 (2) 衝擊法 建築技術規則第 351 條 ( 試體強度 ) 建築技術規則第 352 條 ( 鑽心體試驗 ) ( 九 ) 抗彎強度試驗 : 試驗機頭 支承 混凝土試體 [ 圖 4-3-7 混凝土抗彎試驗 ] L/3 L/3 L/3 L 30
4-3-2 混凝土性質水灰比為混凝土中用水量與水泥之重量比 (W/C) 混凝土拌和後約 2~4 小時, 開始失去可塑性時為初凝 (Initial set) 混凝土初凝後繼續進行水化作用, 至完全失去可塑性時即為終凝 (Final set) 混凝土拌和後約 5~8 小時達成終凝 水灰比 0.70 0.60 一般混凝土 輸氣混凝土 0.50 0.40 0.30 0.20 175 210 245 280 315 350 強度 (kg/c m2 ) 圖 4-3-8 水灰比與強度之關係 31
影響混凝土強度各項因素如下 : ( 一 ) 水泥 骨材及用水之品質 ( 二 ) 水泥 骨材及用水三者間之配合比 ( 三 ) 拌和均勻度 ( 四 ) 拌和溫度 ( 五 ) 搗實情況 ( 六 ) 摻料品質 ( 七 ) 養護條件 ( 八 ) 齡期 ( 九 ) 載重速率 ( 十 ) 圍壓大小 32
混凝土澆置時作業之難易度謂之工作度 (Workability), 工作度佳則工人作業輕 鬆進度快, 故工作度為影響混凝土工程之一大因素, 而影響工作度之因素如下 : ( 一 ) 水泥性質 普通水泥比早強水泥佳 ( 二 ) 水泥量 水灰比固定情況下, 增加水泥量可避免材料分離, 而提高工作度 ( 三 ) 水泥糊體 適當水泥糊體之混凝土工作度佳 ( 四 ) 骨材性質 骨材級配適當, 工作度佳 天然骨材 ( 圓形 ) 較碎石工作度佳 ( 五 ) 摻品 如使用輸氣劑可增加工作度 ( 六 ) 溫度 溫度高則工作度差 33
混凝土結構物安全性之基本條件 : ( 一 ) 糊體品質優良 (1) 水灰比低 (2) 養護適當 (3) 高品質水泥 ( 二 ) 骨材品質優良 (1) 潔淨不含有害雜質 (2) 級配良好 (3) 形狀及組織良好 ( 三 ) 混凝土密度高 (1) 水灰比低 (2) 工作度佳 (3) 拌和均勻 (4) 振動適當 (5) 含氣量低 34
提高混凝土抵抗化學作用之方法 : ( 一 ) 降低水灰比 ( 二 ) 混凝土材質均勻 ( 三 ) 適當養護 ( 四 ) 骨材穩定, 不生鹼性反應 ( 五 ) 使用優良水泥 ( 六 ) 避免與土壤或水中之鹽類接觸 ( 七 ) 加入適量之矽灰 ( 八 ) 摻入適量之輸氣劑 改善混凝土提高抗磨性之方法 : ( 一 ) 降低水灰比 ( 二 ) 使用高強度混凝土 ( 三 ) 適當養護 ( 四 ) 提高混凝土密度及均勻度 ( 五 ) 使用高鋁 爐渣或矽灰水泥 ( 六 ) 混凝土表面使修飾 表面使用耐磨骨材 35
標準施工規範 混凝土材料控制水泥骨材水摻料 配比控制試拌調整 澆置計畫 澆置前準備 預拌場 輸送 澆置場 預拌混凝土 場拌混凝土 輸送 超過初凝時間 現場試驗 坍度 含氣量 退 回 檢驗不合格 強度試驗 澆置控制 搗實天候冷縫 退 回 養護 驗收 36 圖 4-3-9 混凝土品質管制流程圖
4-4 混凝土之拌和 ( 一 ) 人工拌和 ( 二 ) 機械拌和 置入材料材料投入拌和排出混凝土 卸料槽 拌和鼓 置料斗 混凝土 圖 4-4-1 拌和機拌和混凝土 37
4-5 混凝土澆置澆置計畫中應考慮之主要項目 : ( 一 ) 澆置面積及數量 ( 二 ) 人力分配 ( 三 ) 使用機具 ( 四 ) 工地佈置 ( 五 ) 混凝土輸送 ( 六 ) 澆置時間 ( 七 ) 澆置區域劃分 ( 八 ) 澆置順序 ( 九 ) 施工縫位置 ( 十 ) 搗實方法 ( 十一 ) 養護方法 ( 十二 ) 特殊狀況處理 38
混凝土澆置前, 對於鋼筋 模板 機具 人力 材料及設備等檢查要點 : ( 一 ) 鋼筋 保護層是否牢固? ( 二 ) 模板 (1) 形狀 尺寸 位置 坡度 支撐等是否合乎規定? (2) 板面是否有缺陷與孔洞? (3) 表面是否有雜物? (4) 表面是否先灑水濕潤? (5) 澆置高度是否標示? ( 三 ) 機具 拌和機 振動器是否正常? ( 四 ) 人力 是否充足? ( 五 ) 材料 是否足夠? ( 六 ) 設備 )) 澆置設備及安全設備是否齊全? 建築技術規則第 353 條 :( 澆置前準備 ) 39
4-5-1 澆置面之處理 ( 一 ) 基礎 (1) 土壤基礎 (2) 岩盤基礎 ( 二 ) 硬化混凝土面 (1) 水密性高之混凝土面 (2) 施工縫之混凝土面 (3) 接縫混凝土表面 ( 三 ) 模板面 混凝土岩盤混凝土岩盤 ( 錯誤 ) ( 正確 ) 40
4-5-2 高程控制 RC 高程 押條 ( 一 ) 牆 有兩種方法 RC 高程 ( 二 ) 樓版 ( 橋版 ) 有四種方法 模板 模板 模板頂端控制 押條控制 模板頂端 柱筋放樣 水泥塊 RC 面 押條 模板 柱筋 圖 4-5-1 樓版之混凝土高程控制 41
4-5-3 混凝土之輸送 ( 一 ) 預拌車輸送 ( 二 ) 泵浦機輸送 ( 三 ) 輸送帶輸送 ( 四 ) 吊桶輸送 ( 五 ) 滑槽輸送 ( 六 ) 升降塔輸送 ( 七 ) 手推車 [ 懸臂式混凝土泵浦車 ] [ 圖 4-5-2 預拌車 ] [ 圖 4-5-3 混凝土泵浦車 ] 42
注入混凝土 覆蓋板 輸送帶 澆置處 圖 4-5-4 4 輸送帶輸送混凝土 吊桶 纜索 圖 4-5-5 纜車吊桶輸送 43
吊索 吊桶 圖 4-5-6 塔式吊車輸送 圖 4-5-7 直升機輸送 44
注入混凝土 滑槽 支撐 圖 4-5-8 滑槽輸送 混凝土混凝土混凝土 鐵皮 鐵條 鍍鋅鐵皮 木板 塑膠管 圖 4-5-9 滑槽斷面圖 45
升降鐵塔 漏斗 澆置樓層 吊索 圖 4-5-10 升降塔輸送 注入混凝土 捲揚機 吊桶 圖 4-5-11 手推車 46
4-5-4 混凝土之澆置方法澆置之要點 : ( 一 ) 分層澆置 模板 ( 二 ) 高低差之結構體 ( 窗台 ) 澆置方法 隆起 圖 4-5-12 連續澆置產生隆起現象 新鮮混凝土 窗戶 新鮮混凝土 窗戶 初凝混凝土 第一階段休息 第二階段 圖 4-5-13 窗台之混凝土澆置 47
一般之澆置順序 : 供料點 ( 終點 ) ( 一 ) 樓版或橋版 澆置起點 ( 二 ) 長方形樓版 ( 多孔橋版 ) ( 三 ) 垂直或傾斜構件 ( 四 ) 斜面屋頂 ( 五 ) 圓形屋頂 ( 六 ) 中空樓版 ( 樓版平面圖 ) 第 1 天 第 3 天第 5 天第 7 天第 6 天第 4 天 第 2 天 澆置順序 1 3 5 6 4 2 柱 橋版 48
牆 柱 屋脊 屋緣 49
澆置方向 旋楞鋼管 鋼筋 ( 斷面 ) 起點 ( 平面 ) 在炎熱天氣澆置混凝土應注意事項 : ( 一 ) 採用冷卻水拌和 ( 二 ) 混凝土加入冰塊 ( 三 ) 混凝土輸送管應隔熱, 避免高溫 ( 四 ) 利用夜間施工, 避開高溫 ( 五 ) 各項材料加以遮蓋, 以防熱氣侵入 ( 六 ) 粗骨材以冰水噴灑或冷氣吹流 ( 七 ) 拌和機應加以冷卻處理 終點 50
混凝土澆置時若用水量過多或施工不當將產生泌水現象, 其對混凝土之影響 : ( 一 ) 減少混凝土中之水份, 理論上可增加混凝土強度 ( 二 ) 混凝土上下層密度不均勻, 影響強度 ( 三 ) 水份上升影響混凝土黏結 ( 四 ) 泌水在混凝土中形成流線, 影響水密性 ( 五 ) 泌水在混凝土表面迅速蒸發, 造成混凝土表面龜裂 優良之混凝土施工必要條件 : ( 一 ) 混凝土之品質良好, 稠度要適當 ( 二 ) 模板要平直, 緊密不漏漿, 支撐穩定強固 ( 三 ) 混凝土輸送時間勿過長, 以免初凝而影響澆置 ( 四 ) 工作人員要充足 ( 五 ) 施工場地要寬裕 ( 六 ) 混凝土供應要連續, 以免澆置中斷而造成冷縫 51
搗實時應注意下列事項 : ( 一 ) 振動機振動頻率應在 7000rpm, 直徑在 1~6in ( 二 ) 每層混凝土作有規則之振動, 不得有遺漏之處 ( 三 ) 每一點應持續振動 5~15sec, 亦不得過度振動, 以免造成材料分離 ( 四 ) 振動棒應每隔 45cm 插入振動一處, 每處振動範圍須互相重疊 ( 五 ) 振動完成時, 振動棒應徐徐抽除並保持振動, 以防拔除振動棒造成孔隙 ( 六 ) 振動棒應與混凝土面保持垂直 ( 圖 4-5-16) ( 七 ) 不得以振動棒移動混凝土 ( 八 ) 振動棒不得觸及模板 振動棒模板混凝土 圖 4-5-14 混凝土搗實 52
建築技術規則第 356 條 :( 澆置 ) ( 一 ) 混凝土須盡量輸送至最後應用位置澆置, 避免因推動及流動過長而致分離, 澆置時須保持適當速度, 使混凝土經常保持塑性, 易於流動至鋼筋間隙 ( 二 ) 混凝土已為外物污損者, 或已初凝者, 均不得使用 澆置開始後, 應連續不斷以至段落全部完成 澆置面特別規定者外, 均須保持水平, 如有施工縫應依本編第 361 條規定 澆置時須用適當器械將之搗實, 並能充滿鋼筋四周及模板邊角 ( 三 ) 如鋼筋密集難以搗實, 可先以同樣配比之水泥砂漿在模板中先行澆置厚約 2.5cm 一層 澆置口 自由流動 澆置口 ( 集中一處澆置 ) 澆置口 ( 分散多處澆置 ) 53
對於各種構造物之混凝土澆置, 常因施工不當造成材料分離 鋼筋偏移, 甚至模板脫落, 而影響混凝土品質, 故應依下列方法確實澆置 : 混凝土 混凝土 鋼筋 模鋼 板筋 漏斗模板 [ 圖 4-5-15 柱之錯誤澆置圖 4-5-16 柱之正確澆置 ] 54
混凝土 混凝土 模板 鋼筋 滯流槽 輸送管 圖 4-5-17 深牆之錯誤澆置圖 4-5-18 深牆之正確澆置 混凝土 模板 鋼筋 模板鋼筋 擋板混凝土 鋼筋 模板 圖 4-5-19 斜面之錯誤澆置 圖 4-5-20 斜面之正確澆置 55
4-6 混凝土之接縫 4-6-1 冷縫超過初凝之混凝土冷縫新鮮混凝土鋼筋 圖 4-6-1 冷縫 4-6-2 施工縫 冷縫破壞點圖 4-6-2 冷縫混凝土破壞情形第一單元混凝土施工縫第二單元混凝土 鋼筋 施工縫與主筋垂直 圖 4-6-2 施工縫 56
L 小梁 b 大梁 2b L/3 圖 4-6-3 大小樑之施工縫 57
施工縫 牆或柱 版或梁 版 柱冠柱不得設施工縫 不得設置施工縫 施工縫 基礎 版 梁 圖 4-6-4 牆 ( 柱 ) 施工縫 圖 4-6-5 樑 柱冠與樓版之施工縫 58
( 一 ) 使用模板隔離 模板 鋼筋穿過模板 隔離模板 斜撐 鋼筋 第一單元 第一單元 59
( 二 ) 龜甲網 第一單元 打毛 第一單元 第二單元 鋼筋穿過龜甲網 龜甲網 斜撐 鋼筋 模板 60
第一單元 第一單元 第一單元 第二單元 61
擋土牆施工縫 基礎混凝土面 鋼筋 剪力榫模板 模板 水泥支承墊 混凝土 62
模板 混凝土 剪力榫施工縫 63
4-6-3 收縮縫收縮縫 鋼筋 圖 4-6-3 收縮縫 4-6-4 4 伸縮縫 止水帶 伸縮縫 ( 填入彈性料 ) 鋼筋 圖 4-6-4 伸縮縫 4-7 混凝土之養護養護 (Curing) 為混凝土澆置後在未凝固前, 避免因日曬 風吹及溫度變化而水份蒸發, 致使混凝土龜裂而所做之保護工作 養護目的為保持混凝土內之水份, 使混凝土能持續水化作用, 而達到硬固之強度 64
建築技術規則第 357 條 :( 養護 ) 混凝土養護方法 : ( 一 ) 濕治 係混凝土於凝結之初期即補充水份之方法 (1) 滯水法水 (2) 噴水法 (3) 濕物覆蓋法 (4) 延緩拆模養護法圖 4-7-1 滯水法 ( 二 ) 防水物養治 ( 三 ) 護膜養治 ( 四 ) 蒸氣養治 模板 混凝土 預力混凝土梁蒸氣養護 65
4-8 鋼筋混凝土工程之維護 4-8-1 混凝土裂縫 混凝土結構體完工一段時間後常因材料 施工 環境及外力等因素而發生裂縫, 其原因說明如下 : ( 一 ) 材料因素 (1) 水泥異常凝結 (2) 水泥異常膨脹 (3) 水化熱太高 (4) 骨材含泥量太多 (5) 使用反應性骨材或風化岩石 (6) 混凝土下陷浮水 (7) 混凝土乾縮 66
( 二 ) 施工因素 (1) 拌和材料析離 (2) 拌和時間太長 (3) 澆置時加水 (4) 澆置順序錯誤 (5) 澆置速度太快 (6) 搗實不當 (7) 鋼筋保護層不足 (8) 接縫處理不當 (9) 模板凸出 (10) 模板不緊密漏漿 (11) 支撐下陷 (12) 過早拆模 (13) 硬化期間受振動或加載 (14) 養護期間快速乾燥 (15) 初期凍結 67
( 三 ) 環境因素 (1) 溫度變化 ( 火災 ) (2) 凍結 (3) 鋼筋生銹 (4) 化學作用 ( 四 ) 外力因素 (1) 超載 (2) 地震 (3) 結構體下陷 (4) 鋼筋量不足混凝土結構體一旦產生裂縫後將對結構體造成下列影響 : ( 一 ) 妨礙美觀, 造成心理壓力 ( 二 ) 漏水 ( 三 ) 沉積穢物 ( 四 ) 降低混凝土強度 ( 五 ) 影響結構體安全 68
為防止鋼筋混凝土結構體產生裂縫而使鋼筋銹蝕, 可依下列方法改善 : ( 一 ) 設計階段 (1) 增加保護層厚度 (2) 降低水灰比 (3) 使用預力混凝土, 避免裂縫產生 (4) 使用優良材料 (5) 正確使用結構體 ( 不超載 過度使用 ) ( 二 ) 施工階段 (1) 避免密集的配筋, 以免工作度差, 而造成蜂窩龜裂 (2) 鋼筋確實固定, 以免移動影響保護層厚度 (3) 模板應緊密, 以免漏漿, 而造成蜂窩龜裂 (4) 規劃施工縫適當位置 (5) 預力混凝土鋼腱套管內應依規定灌漿 (6) 確實搗實 (7) 良好混凝土養護 (8) 加強品管以符設計要求 ( 三 ) 材料選擇階段 (1) 降低水灰比 (2) 增加水泥量 (3) 採用礦粉摻料 ( 爐石粉 飛灰 矽灰 ), 減少混凝土孔隙率 69
混凝土結構體若產生裂縫必須加以修補, 其修補方法如下 : ( 一 ) 表面處理法 ( 二 ) 充填工法 皮膜 ( 三 ) 灌漿工法混凝土裂縫 ( 四 ) 金屬物補強工法 混凝土 填縫料 裂縫 圖 4-8-4 表面處理法 圖 4-8-5 充填工法 環氧樹脂 螺栓 鋼板 混凝土 裂縫 混凝土 裂縫 圖 4-8-6 灌漿工法 圖 4-8-7 金屬物補強工法 70
4-8-2 蜂窩 一般之蜂巢可依下列方式處理 ( 圖 4-8-1): ( 一 ) 將蜂巢部份鑿除 ( 二 ) 修補部份用水加以濕潤 ( 三 ) 以 1:1 之水泥砂漿塗刷表面, 使成黏結層 ( 四 ) 填補與原混凝土同配比之砂漿, 並充份搗實 ( 五 ) 修補後應保持一星期之養護 蜂巢 鑿除 溼潤 塗水泥漿 填補 圖 4-8-1 蜂巢之處理程序 71
4-8-3 混凝土防水 ( 一 ) 混凝土防水 ( 二 ) 表面防水 ( 三 ) 接縫防水處理 ( 四 ) 隔離假牆 ( 五 ) 集排水系統 ( 六 ) 灌漿 假牆 塗刷防水料 集水溝 圖 4-8-2 地下室防水處理 72
4-8-4 混凝土隔熱 ( 一 ) 結構體本身隔熱 ( 二 ) 非結構體本身隔熱 旋楞鋼管 鋼筋 圖 4-8-3 中空樓版 泡沫混凝土 圖 4-8-4 空心磚 屋頂樓版 圖 4-8-5 泡沫混凝土 73
屋頂樓版 天花板隔熱 圖 4-8-6 天花板隔熱 屋頂樓版 圖 4-8-6 屋頂滯水 74