第03050章混凝土基本材料及施工方法常用規範差異性說明暨探討

□房性中/大地工程技師

一、前言

        『混凝土基本材料及施工方法』﹝以下簡稱本法﹞規範,係應用於土木工程中規定水泥混凝土使用材料及施工方法的準則,以確保水泥混凝土材質、施工過程以及完工後成品之品質。
        現階段台灣地區所慣常使用者,有行政院公共工程委員會施工綱要規範﹝文獻(1)﹞、內政部營建署施工說明書﹝文獻(2)﹞以及台北市政府施工規範﹝文獻(3)﹞等三種;其中後兩者係依照﹝文獻(1)﹞之精神與架構編撰,而﹝文獻(1)﹞至今業已發行第五版,﹝文獻(2)﹞於2004年9月發行第二版,至於﹝文獻(3)﹞則仍維持2003年10月之初版,導致其間產生頗多差異性,值得特別注意及探討。
        本文擬以﹝文獻(1)﹞為主,輔以綜合列表或說明,祈能釐正視聽或導正偏差是幸。

二、規範名稱(參考文獻)

         (一) 行政院公共工程委員會施工綱要規範,“第03050章:混凝土基本材料及施工方法”,2001年3月精簡第V1.0版、完整第V2.0版;2005年12月第V3.0版;2006年7月第V4.0版;2007年6月第V5.0版。
         (二) 內政部營建署施工說明書,“第03050章:混凝土基本材料及施工方法”,2004年9月第V2.0版。
         (三) 台北市政府施工規範,“第03050章:混凝土基本材料及施工方法”,2003年10月精簡第V1.0版。

三、通則差異性比較

(一) 概要
        不同的文獻與版次,其概要敘述未盡一致,茲列如表1所示。
(二) 工作範圍
        1. 行政院公共工程委員會施工綱要規範
        (1) 水泥。
        (2) 粗粒料。
        (3) 細粒料。
        (4) 混凝土拌和用水。
        (5) 化學料。
        (6) 礦物料。
        (7) 儲存。
        (8) 拌和。
        (9) 運送。
表1:第03050章混凝土基本材料及施工一般要求概要規定比較表
        2. 內政部營建署施工說明書
        (1) 卜特蘭水泥。
        (2) 粗粒料。
        (3) 細粒料。
        (4) 混凝土用水。
        (5) 化學料。
        (6) 飛灰。
        (7) 拌和。
        (8) 運送。
        3. 台北市政府施工規範
        (1) 水泥混凝土。
        (2) 拌和。
(三) 相關準則
        1. 行政院公共工程委員會施工綱要規範
        (1) CNS規範32種。
        (2) ASTM規範1種。
        2. 內政部營建署施工說明書
        (1) CNS規範76種。
        (2) ACI規範3種。
        (3) ASTM規範9種。
        3. 台北市政府施工規範
        (1) CNS規範45種。
        (2) ASTM規範3種。
(四) 資料送審
        1. 品質管理計畫書
        2. 廠商資料
        3. 配比資料
        (1).行政院公共工程委員會施工綱要規範
        A.當同一抗壓強度之混凝土,其契約總量大於﹝500m3﹞﹝1000m3﹞﹝ ﹞時,需做配比設計。
        B.預力混凝土無論數量多寡,均需作配比設計。
        C.配比設計須符合CNS 12891 A1045之規定。
        D.配比設計所提供資料中至少須包括下列資料:
         (A) 水泥及添加物照第03052章1.6項之各款文件。
         (B) 粒料物理性質試驗結果。
         (C) 粗、細粒料之級配及混合後之級配資料,列成表格及線圖。
         (D) 粒料與水泥之重量比。
         (E) 水與水泥之重量比,或水與膠結料之重量比。
         (F) 坍度。
         (G) 混凝土抗壓強度(fc’)。
         (2) 內政部營建署施工說明書
        A.配比設計應符合ACI C211.1之規定。
        B.材料供應資料及技術資料。
        C.預拌廠資格、設備、程序、品控等資料。
        D.拌和機廠商資料。
        E.提送配比設計時應一併提送所有相關資料,包括但不限於下列:
         (A) 水泥及飛灰之種類及貨源。
         (B) 粒料來源,以及試驗結果。
         (C) 粗、細粒料之級配資料,列成表格及線圖。
         (D) 粗、細粒料混合後之級配資料,列成表格及線圖;並提送粗、細粒料之混合比例資料。
         (E) 粒料與水泥之重量比。
         (F) 水與水泥之重量比。
         (G) 該配比設計所達成之工作性,以坍度表示。混凝土最終澆置位置及澆置體積均應列入工作性之設計考量。
         (H) 若使用化學料,應說明型式、數量、目的及應用與試驗規範。
         (I) 料除外之組成材料之氯化物含量。
         (3).台北市政府施工規範
        A.鋼筋混凝土之契約數量500m3以上需做配比設計,小於500m3不需做配比設計,預力混凝土無論數量多少均需作配比設計。配比設計應符合CNS 12891 A1045之規定。
        B.提送配比設計時應一併提送所有相關資料,至少應包括下列各項:
         (A) 水泥及卜作嵐材料之種類及貨源。
         (B) 粗、細粒料之級配資料,列成表格及線圖。
         (C) 粗、細粒料之混合比例資料。
         (D) 各項材料用量。
         (E) 該配比設計所達成之工作性,以坍度表示。混凝土最終澆置位置及澆置體積均應列入工作性之設計考量。
         (F) 若使用化學料,應說明型式、數量、目的及應用與試驗規範。
         (G) 料除外之組成材料之氯化物含量。
(五)運送及儲存材料種類
        1. 行政院公共工程委員會施工綱要規範第V5.0版無此項目之規定。
        2. 內政部營建署施工說明書
        (1) 水泥。
         (2) 粒料。
         (3) 化學料。
        3. 台北市政府施工規範
        (1) 水泥。
         (2) 粒料。
         (3) 化學料。
        (4) 卜作嵐材料。

四、產品差異性比較

(一) 混凝土規格
        1. 行政院公共工程委員會施工綱要規範
        (1) 標註抗彎強度45kgf/cm2之材料係使用於路面。
        (2) 混凝土抗壓強度,係以28天圓柱試體之試驗結果為依據。
        2. 內政部營建署施工說明書
        以泵送機壓送時,粗粒料尺寸可降低,水泥量酌予增加,坍度可增加至15cm。
        3. 台北市政府施工規範
        以泵送機泵送時,坍度可增加至15cm。
        4. 說明暨探討
        行政院公共工程委員會施工綱要規範規定“混凝土抗壓強度,係以28天圓柱試體之試驗結果為依據“,並不適用於路面抗彎機制之混凝土,唯在規格表中未特別標註,易令人混淆不清、甚至於誤用。
(二) 水泥
        文獻(2)特別加註:凡受潮結塊、硬化或有硬化現象之水泥,一律視同廢品,不得使用。
(三) 粒料
        行政院公共工程委員會施工綱要規範加註下述六項規定,其中4~6項為V5.0最新版所增列者:
        1. 長扁片料(長徑大於短徑之5倍或短徑大於厚度之5倍者)最大限值含量為10%。
        2. 依CNS 1167 A3031健度試驗法測試後之粗粒料,其平均重量損失率,使用硫酸鎂者,不得超出18%。細粒料之平均重量損失率,使用硫酸鈉者,不得超出10%,使用硫酸鎂者,不得超出15%。
        3. 細粒料之細度模數若超出配比設計值之[±0.2][  ]時,應調整用砂率(S/A),並送請工程司認可後方得使用。細粒料之細度模數係以停留於CNS 386 Z7008 所對應之美國ASTM標準篩No.4、8、16、30、50、100等之粒料,其累積重量百分數之和除以100決定之。細粒料之細度模數應在[2.3至3.1][  ]之間。
        4. 細粒料中之土塊及易碎顆粒物質的限值,通過75μm篩之材料不得大於5%(重量比)。
        5. 粒料不得直接存放在土質地表上,應儲存於可防止水淹及避免混入表土與雜物的適當基座上,每種尺度之粒料須分開儲放。
        6. 露天儲存之粒料難免會受到日曬雨淋之影響,使粒料之含水量產生變化,必要時應做適當之處理,以符合配比設計之要求。
(四) 水
        1. 行政院公共工程委員會施工綱要規範
        僅列述:混凝土拌和用水按照CNS 13961 A2269之規定。
        2. 內政部營建署施工說明書
        (1) 卜特蘭水泥混凝土用水應為清水,其pH值不得小於5.0或者大於8.0,且不含過量油脂、有機質或其他有害於混凝土或鋼筋之物質。
         (2) 水質試驗應依據CNS 1237 A3050。
         (3) 鋼筋混凝土用水之氯(Cl-)含量不得大於1,000ppm。預力混凝土及橋面板混凝土用水之氯含量不得大於500ppm。
         (4) 硫酸鹽(SO4-2)含量不得大於3,000ppm。
         (5) 總固體量不得大於50,000ppm。
         (6) 混凝土拌和用水符合CNS 13961 A2269之規定。
        3. 台北市政府施工規範
        與內政部營建署施工說明書第(2)~(6)項相同,未特別針對pH值另作規定。
        4. 說明暨探討
        CNS 13961 A2269已針對水之pH值、Cl-含量及固形物含量皆有明確規定,致文獻(2)及(3)所列者,與CNS規範不一致,可能會衍生困擾。
(五) 混凝土用化學
        行政院公共工程委員會施工綱要規範加註下述四項規定:
        1. 輸氣劑應符合CNS 3091 A2043之規定。
        2. 化學料應儲存於可防止材料變質之容器、包裝或適當之場所,容器或包裝上應清楚標示其用途、出廠時間及製造廠商名稱等資料。
        3. 儲存期間應防止發生滲漏、溢散及揮發等情事,並須有污染防治措施,並應依照製造商建議之方式及相關工業安全法令規定儲存。
        4. 化學料之成分若有發生沉澱之虞,若為不穩定之溶液,使用前應依照製造商之建議方式處理或予以適當攪拌。
(六) 飛灰
        1. 行政院公共工程委員會施工綱要規範
        (1) 飛灰做為水泥料(第V4.0版規定為:混凝土料)時,應依據CNS 3036 A2040之F類規定。
         (2) 飛灰做為水泥料時,使用時應經工程司事先核可,且飛灰量不得超過水泥重量之[25%][  ]。
        2. 內政部營建署施工說明書
        飛灰用於巨積混凝土為料時,應依據CNS 3036 A2040之F類。
        3. 台北市政府施工規範
        卜作嵐材料用於混凝土為料時,應依據CNS 3036 A2040之規定。
        4. 說明暨探討
        (1) 內政部營建署施工說明書之規定,隱含巨積混凝土時方才有使用飛灰之機制。
         (2) 台北市政府施工規範通稱為“卜作嵐材料”,且亦未限定使用F類。
        (3) 行政院公共工程委員會施工綱要規範第V4.0版規定為:飛灰做為混凝土料。第V5.0版規定為:飛灰做為水泥料。
(七) 水淬高爐爐碴粉
        僅行政院公共工程委員會施工綱要規範規定如下,且新舊版本之敘述並不一致:
        1. 第V4.0版
        (1) 水淬高爐爐碴粉做為混凝土料應依據CNS 12549 A2233 之規定。
         (2) 若經工程司事先核可以水淬高爐爐碴粉取代部份水泥量,水淬高爐爐碴粉量不得超過水泥重量之[30%][  ]。
        2. 第V5.0版
        (1) 水淬高爐爐碴粉做為水泥料時,應符合CNS 12549 A2233之規定。
         (2) 使用時應經工程司事先核可,且水淬高爐爐碴粉不得超過水泥重量之[65%][ ]。
(八) 品質管理
        1. 文獻(1)及文獻(2)加列表2之規定。
        
        2. 文獻(1)及文獻(2)述及試體型式皆為圓柱型,未針對抗彎試體另作規定。文獻(3)則皆未敘述。
        3. 文獻(3)規定:巨積混凝土工程,水泥以卜作嵐材料取代量不得超過水泥質量﹝文獻(1)敘述為重量﹞25%。

五、施工差異性比較

        論及“施工方法”,文獻(1)、文獻(2)及文獻(3)之間的差異性頗大,其中文獻(1)及文獻(2)較為詳盡,而文獻(3)則最為精簡,本文茲將各文獻列述要項或內容如下:
(一) 行政院公共工程委員會施工綱要規範
        1. 施工期間工程司得視需要,對於混凝土之各式拌和原料隨時要求進行必要之檢驗,以查證該材料符合規範,且混凝土之拌和品質足以維持穩定。
        2. 拌和
        較文獻(2)增列:拌和之用水量應以初期試驗及試拌之結果為依據,為確保含水量維持一致,應經常進行包括坍度試驗在內之試驗。文獻(2)則另闢「水灰比」乙節予以敘述。
        3. 混凝土澆置
        本節為文獻(1)所獨具列述,其條款如下:
         (1) 混凝土澆置前,承包商應提出構造物之混凝土澆置順序送請工程司認可,原則上,混凝土應由低處向高處澆置,類似樓板之構造物,為避免澆置時載重不平均,應儘量分層平均澆置於其平面上。
         (2) 鋼筋混凝土之鋼筋於澆置混凝土前,應按設計圖紮放並以適當材料或方法固定妥善,以確保澆置時不致發生鋼筋位移,並預留規定之保護層、預埋管線或材料,清除澆置範圍內之異物,經工程司檢查合格後方得封合模板及澆置混凝土。
         (3) 應避免在水流中澆置混凝土。在水面下澆置混凝土時,為免於受水流之影響,應設置圍堰、澆置管或沉箱等之水密性設施,必要時應於澆置區設置供抽水機排水之導溝及集流坑。
         (4) 用滑槽輸送混凝土方式之澆置,滑槽之襯裡應為光滑表面,斜度須能適合該稠度混凝土之流動,不可於滑槽上加水促使混凝土流動。滑槽之坡度較大時,出口處應有擋板或反向裝置,以防混凝土粒料分離。滑槽長度超過[600cm][  ]者,其出口應設置承接落下混凝土之漏斗裝置。
         (5) 同一構造物單元之混凝土盡可能一次澆置完成,如因施工條件或澆置時間限制而須分段澆置,致產生混凝土施工縫,須於混凝土施工計畫中事先設定。
         (6) 混凝土在澆置後,表面若微現游離水泥漿,為混凝土內部空隙已被填滿之指標,此時不得使用振動器對混凝土作大幅度之移動。
         (7) 以振動搗實方式澆置混凝土時,承包商至少應備有二部高頻率內部振動器。振動器之頻率一般每分鐘約5,000次,棒形振動器應符合CNS 5646 A2079之規定,並依CNS 5647 A3096混凝土內棒形振動器檢驗法檢驗。
         (8) 振動時盡量勿觸及模板及鋼筋,尤應小心避免使鋼筋、管道及預力鋼材發生位移。
         (9) 振動器之功用主要為搗實混凝土而非用以推動混凝土之流動,振動時應使混凝土得到最大密度,但亦而不致使水泥漿及粒料產生離析及引起表面有浮水(bleeding)現象。
         (10) 於既有混凝土上再澆置新拌混凝土時,須除去原有混凝土面之乳膜及其他雜物,並使表面粗糙以確保新混凝土與舊混凝土有妥善之接合。
         (11) 如使用外部振動器應先經工程司同意後方可使用。外部振動器應符合CNS 5648 A2080之規定,並依CNS 5649 A3097混凝土模板振動器檢驗法檢驗。
         (12) 使用外部振動器搗實時,架設外部振動器之模板須有堅固之加強支撐,以免模板因外部振動器之運轉產生位移或鬆動。
        4. 混凝土施工縫
        (1) 除經工程司認可外,混凝土施工縫僅設於設計圖說或混凝土澆置計畫所標示之位置。
         (2) 澆置混凝土於緊急情況下需設置緊急施工縫時,應使用至少30公分長之鋼筋橫穿施工縫,或參照施工縫設計圖裝置伸縮縫填縫板,或由現場工程司依構造物之情形,指示連接鋼筋之尺寸及置放間距。
         (3) 施工縫設置處應於混凝土初凝前鏝成稍粗糙面。惟再次澆置混凝土前,施工縫表面上之水泥乳膜、養護劑、雜物、鬆動之混凝土屑及粒料等應徹底清除。
         (4) 水平及傾斜之施工縫,應先將表面清理溼潤後覆以水泥砂漿或環氧樹脂砂漿。水泥砂漿應與混凝土之水灰比相同,在澆置水泥砂漿或混凝土前應保持澆置面濕潤。舖設環氧樹脂砂漿前,應以樹脂原液為底液均勻塗刷於乾燥之施工縫混凝土表面。
         (5) 沿預力鋼材方向,應避免設置施工縫。
        5. 檢驗
        (1) 特別規定取樣2個為1組,該兩個試體之平均抗壓強度即為該組之抗壓強度。文獻(2)及文獻(3)則皆未列述。
         (2) 未規定抗彎強度之檢驗機制。
         (3) 抗壓強度取樣及試驗頻率第4.0版規定如表3所列。第5.0版規定如表4所列。
(二) 內政部營建署施工說明書
        1. 施工前及施工期間承包商應安排工程司做拌和廠之檢驗。
        2. 檢驗
        (1) 鋼筋混凝土之契約數量大於500m3需做配比設計,小於500m3不需做配比設計。預力混凝土無論數量多少,均需做配比設計。
         (2) 每種混凝土每次澆置之取樣組數(註:未規定每組取樣之個數)規定如下:
        A.不足100m3時取樣1組。
        B.100~200m3時取樣2組。
        C.200~300m3時取樣3組。
        D.以下依此比例增加取樣組數。
         (3) 混凝土抗壓強度之扣款辦法依第03310章「結構用混凝土」之規定。文獻(1)及文獻(3)則皆未規定本條款。唯經查文獻(3)中之第03310章亦未規定扣款辦法。而文獻(1) 中之第03310章,則規定:應依據其他契約文件所規定事項及扣(罰)款規定辦理。此時,若設計人員未於契約或特訂條款等文件中列述扣款方式,則本條款將無所適用。
(三) 台北市政府施工規範
        1. 僅規定生產應符合CNS 3090 A2042之規定以及施工前、施工期間承包商應安排工程司做拌和廠之檢驗。
        2. 拌和廠拌和規定與文獻(1)及文獻(2)相同。
        3. 現場機拌
        (1) 除契約圖說另有規定外,所有現場拌和之混凝土均須以機動拌和機拌和之。拌和機之容量最小不得小於每次能拌和水泥一包之容量,並應以每次能拌和整數包數之水泥者為原則。
         (2) 拌和機之迴轉數每分鐘不得小於十四轉或多於二十轉,材料加入之順序應照工程司之指示辦理。
         (3) 所有材料包括用水在內,投入拌和機後,至少拌和一分鐘始得傾出,在每次拌成之混凝土尚未全部傾出前,不得投入下次之材料。
3:水泥混凝土之抗壓強度取樣及試驗頻率規定表【文獻(1)第V4.0版】

表4:水泥混凝土之抗壓強度取樣及試驗頻率規定表【文獻(1)第V5.0版】

        1. 檢驗
        文獻(3)無檢驗及抗壓強度試體取樣之規定。
        2. 坍度許可差
        (1) 設計坍度50mm以下時:±13mm。
         (2) 設計坍度51~100mm時:±25mm。
         (3) 設計坍度大於101mm時:±38mm。
        至於文獻(1)及文獻(2)則規定如下:
         (1) 設計坍度小於100mm時:±25mm。
         (2) 設計坍度大於100mm時:±38mm。

六、綜合探討與結論

         (一) 綜觀國內常用之03050章規範,雖各家均業已使用多年,但其間仍存在頗多差異性,從業人員不可不慎。
         (二) 各規範中少數規定過於精簡者,設計人員應以特訂條款之方式予以補足之,以免實務上窒礙難行。依筆者經驗,即使權威之規範,亦難免仍有小疏漏之處。
         (三) 各規範中之引用條款,設計人員應再行查核及比對,若有敘述不清或等同虛列者,應以特訂條款增列之。以免產生無所適用之情形。
         (四) 各規範應配合設計準則套用,切忌混淆、穿插使用。■