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淺談預拌混凝土施工品質管理

王柏程/經濟部水利署 副工程司

摘要

         預拌混凝土品質良窳與否,直接維繫工程之成敗於一身,且預拌混凝土為營建主要材料之一,混凝土料源、拌合廠、運送、泵浦車、試體製作、抗壓試驗及配合設計等,皆會影響混凝土品質。
   對於工程承包廠商而言,預拌混凝土廠的挑選常以價格、工程地點、數量供應為優先考量,對混凝土使用環境、材料的性質、配比的組成等施工規範的要求較不嚴謹,致產生預拌混凝土施工履約風險,包括:(1)不良預拌混凝土廠,影響供料品質。(2)預拌混凝土運送不及,致澆置施工中斷。(3)混凝土配比與原提送配比報告不符。(4)未落實執行品管與監造,致混凝土施工品質不良。(5)品質有疑慮時,未適時增加鑽心抽驗,確保施工品質。因此,預拌混凝土施工履約風險發生前之施工品質管理甚為重要,可透過以下幾種方式,提升整體施工品質。包括:(1)預拌混凝土廠源頭管理。(2)建置智慧型預拌混凝土車輛調度管理。(3)運用預拌混凝土廠廠驗機制。(4)落實品管及監造。(5)品質疑慮,加強鑽心取樣。
    影響工程品質最重要的是「人」,且工程生命週期各階段的品質是環環相扣,改善品質的作法是從源頭開始,並透過管理機制解決,而管理是「態度」的問題,不管是機關、監造或相關工程單位,應提升對於預拌混凝土施工品質管理的態度,也就是提升每個人的品管觀念,做到言行合一。因此,工程機關對於工程管理機制的提升,以及對於預拌混凝土施工品質管理的態度,才是決定混凝土品質的關鍵,應持續不斷的檢討改進,讓施工品質管理永續生生不息。

前言

    預拌混凝土是營建業中不可或缺的重要原物料,由預拌混凝土廠負責生產,產品屬於半成品,工程依其設計強度向預拌廠預訂預拌混凝土,當工地需要預拌混凝土澆置時,預拌廠依據不同工地之需求,將水泥、粗細骨材及水依比例混合而成,拌和後之預拌混凝土使用預拌車運送至工地澆置,始完成預拌混凝土交貨作業。
    混凝土是國內重要的營建材料,其為一種人造建材,水化膠結硬固後之產物,本質又為多相性複合材料,因此對於材料品質、施工方式、養護狀況及試驗方法等都會影響到混凝土硬固後之品質及行為。所以料源管制、配比設計、生產控制、端末驗證,及品管技術的應用與評估是達到施工標準及設計要求的要務。
    工程在推動生命週期當中,面臨外部環境的考驗及內部管理的問題,致偶有重大危機事件發生,惟風險發生前之預拌混凝土施工品質管理,較風險發生後之危機處理更為重要。品質管理是無所不在的,隨時隨地都在我們的週遭,久而久之便成了生活的習慣,也就是「事事關心皆品質,處處注意皆管理」的理念。

品質

     國內的品質管理制度,受到傳統品質制度的觀念,多著重在檢驗制度的建立上,因此多用品質管理之名,而行傳統檢驗之實,忽略了品質經營層面的效益。工程品質的關鍵就是「管理」,沒有正確的管理自然沒有品質可言,品管大師戴明博士明確且直接的指出:「品質問題的產生,有80%導因於管理不善」,因此,品質管理的觀念由「事後驗證」的被動模式,轉為「事前預防」的主動控制。品質須落實在每個作業環節的觀念已普遍為人所接受,確保品質的手段也由傳統的「檢查」 轉換為「預防」品質問題的發生。至1980年以後,有學者提出品質是「習慣」出來的,因為再嚴謹的制度,再完善的管控制度,經常因執行或操控的人為疏失,導致系統的整體失敗。所以如何改善「人」的品質,進而降低系統成本,成為當前品質管理發展的重心。此時期「全面品質管理」的觀念正式公諸於世,且以全面品質管理為理念之ISO 9000,已變成國際性之品質系統標準,其基本精神是「說您所做,做您所說」,其品質是靠言行一致的「習慣」而來的。

預拌混凝土施工品質與風險

     現階段公共工程施工品質未臻理想,牽涉法令規章、管理制度、施工技術與產業特性等諸多不健全 或執行不力的因素所導致的結果。因此,依照有關規定並配合國家或國際標準建立品質管理系統,從管理面與技術面落實執行,才能根本解決工程施工品質不良之問題。
()預拌混凝土施工品質
   預拌混凝土不僅強度應符合要求,尚須具有工作性、耐久性及經濟性等需求,上述特性之獲得應從材料選擇、配比設計、產製、輸送、澆置及養護各階段配合進行。混凝土結構物施工最主要之目標在於獲得設計所需求之品質標準,而影響混凝土品質之因素複雜,因此應建立各階段施工前、施工中與相關流程之品質管制及檢驗計畫。混凝土粒料佔混凝土體積約70~80%,因此對混凝土品質的重要性頗大,粒料之品質應符合CNS 1240「混凝土粒料」之要求。
()預拌混凝土施工風險
    對於工程承包廠商而言,預拌混凝土廠的挑選常以價格、工程地點、數量供應為優先考量,對混凝土使用環境、材料的性質、配比的組成、坍度等施工規範的要求較不嚴謹,若施工品質管理不慎,例:為了提高施工時工作性方便而任意加水,則會對坍度及強度造成折減,造成混凝土品質不良之情形。預拌混凝土為公共工程最主要的工項,材料經費龐大,履約過程可能產生之風險包括:
1.不良預拌混凝土廠,影響供料品質。
    規模較大的拌合廠大部分有其自己的粗、細粒料(砂石)廠或有長期合作供料之廠家,其粒料級配,材質較為穩定,但規模較小之拌合廠,其粒料來源較不穩定,甚至有些是向盜採砂石商家購買,品質不易掌握
2.預拌混凝土運送不及,致澆置施工中斷。
    經拌合後的混凝土材料,與其他建築材料不同,無法在採購後予以保存,須於限定時間內運至現場工地並澆置成型,其他剩餘之混凝土因硬固而必須廢棄。預拌車為專用車輛,預拌廠一般配置之車輛規模固定,而不同工地每日需求之時間及數量變化大,預拌車調度將影響預拌廠生產速度及產量,直接影響到預拌廠的接單量與獲利。調度作業之良莠,將影響預拌廠整體的生產作業及營運,也攸關工程品質,預拌混凝土之使用具有很高之時效性,過早進場將使混凝土硬化而無法使用,施工過程中若材料之供應中斷,則會產生冷縫現象。
3.混凝土配比與原提送配比報告不符。
    現行混凝土多由四種性質相異的材料組合而成,因此自然的容易形成泌水及析離等的傾向,其材料設計至施工技術的正確與否,足以影響混凝土的品質及性能。摻料是水、水泥及粒料以外之添加物,因此涉及範圍甚廣,一般型的摻料包括礦粉摻料、化學摻料及特種摻料。礦粉摻料常見為飛灰、爐石,通常用以提升混凝土水密性與長期強度,並在適當配比下,其細粒料增加使新拌混凝土易於壓送機輸送,並提高混凝土工作性及均勻性。
    混凝土之性能受其預拌廠進料原料成分影響,施工前需先慎選預拌廠並辦理配比設計,以求得滿足工程圖說要求條件之適當配比。操作室電腦設定程式及列印設備是否經過驗證,水泥、飛灰或爐石粉儲存槽是否標識區別清楚,計量磅秤是否有定期校正,拌合廠操作人員是否經過訓練、實習,進而熟習,其資歷可否證明其有能力勝任操作拌合之工作。近來耳聞「優質預拌混凝土」驗證合格之預拌廠,混凝土預拌廠操作室電腦程式,設定列印假配比資料給業主,造成混凝土配比與混凝土廠原提送配比報告不符之情形,讓業主誤認廠商提供符合契約配比之混凝土。
4.未落實執行品管與監造,致混凝土施工品質不良。
    廠商為取得公共工程得標機會,往往皆低價搶標,為降低建造成本獲取利潤,偶有偷工減料行為,然而品管人員係受雇施工廠商,故往往未能落實自主品管工作,致迭有施工品質不佳之情形。若監造人員未詳細了解契約及相關規範,致未能按契約圖說、施工規範及監造計畫辦理監造作業,或監造人員未按施工檢驗停留點進行查驗或對工程隱蔽部分查驗不實,更容易導致混凝土施工品質不良之情況。
   鑑於我國工程施工品質仍停留在傳統的觀念上,雖然品質應該由最接近品質的人一次就做好,不需靠由監督查核的重複品管來達成,但現行制度及營建管理尚未達到上述水準,僅能雙管齊下,一方面提升施工廠商品質觀念,另一方面強化監造品質來達到工程品質的目標,因此須持續加強施工廠商自我品管的觀念與能力,以達到全面的提升公共工程品質的最終目的。
    混凝土施工如未落實執行品管與監造,可能造成混凝土發生乾縮龜裂、蜂窩、冷縫、不當施工縫、顏色不一、粒料分離、漏漿、外觀不良、表面凹凸、模板移動、預埋物移位、保護層不足、材料供應中斷、施工機具故障、澆置中止、輸運混凝土不良、混凝土養護不當……等等不妥現象。
5.品質有疑慮時,未適時增加鑽心抽驗,確保施工品質。
    新拌預拌混凝土,不論配合設計及品質多優良,硬固後混凝土結構物的品質(強度、均勻性、耐久性等)受到運送、澆置及養護條件的影響甚大。任何工程均很難由得標廠商獨力完成,往往必須另覓如混凝土、鋼筋、模板等協力廠商共同「分包」完成工程。以混凝土分包廠商為例,國內工程招標制度目前並無投標廠商分包計畫審查作業,且工程契約中亦多未納入分包廠商之遴選條款,故工程得標廠商遴選混凝土分包廠商,多只考慮價格取向,較難選任最適之混凝土分包廠商協力合作,以致混凝土分包廠商常因條件不足而造成施工品質不良。

四、預拌混凝土施工品質管理 

    國內預拌混凝土拌合廠,品質水準良莠不齊,且混凝土品質受到生產流程各檢驗控制點之影響頗大,如未特別加以規範,恐怕會有劣幣逐良幣之現象,也促成混凝土品質有每況愈下之隱憂。因此,預拌混凝土施工風險發生前之施工品質管理(如圖1)甚為重要。


()預拌混凝土廠源頭管理
    混凝土是公共工程主要之大宗材料,應由施工廠商依相關規定證明材料供料品質無虞,主辦機關或監造單位應辦理驗廠,審查出廠證明及材料檢驗報告等作業。一般混凝土施工,其品質無法立即判定,全省預拌廠高達325家,預拌廠管控具專業性,「優質預拌混凝土」驗證合格之預拌廠,混凝土品質可多一層把關。(慎選優質業者,將可大幅降低材料品質瑕疵的風險。)產品驗證為近年來的熱門議題,常用的混凝土材料粗、細骨材來源、使用摻料、其他的添加物,以及拌和設備當然也需要做驗證。
    混凝土屬特殊大宗之營建材料,在工地現場僅能作坍度試驗來判定接受程度,實際強度須等28天後方可得知,若強度不合格則處理作業相當繁瑣,嚴重影響工程進度,是以源頭管理相當重要。為提升公共工程施工品質,並降低預拌混凝土廠生產供料品質風險,筆者服務機關已修訂「結構用混凝土」施工規範:「供應單一工程混凝土總量大於5,000m³之拌和廠,應檢附經政府機關、財團法人或學術機構等驗證單位依據CNS 3090驗證合格之證明文件(即取得優質混凝土GRMC)。未經驗證之拌和廠於廠商資料送審時,檢送符合CNS 3090之自主檢查表及廠商確認單,送機關備查」。
    一般混凝土拌和設備,計量拌和設備生產紀錄之電腦報表應能於拌和完成後同步列印,且應能顯示拌和混凝土之日期、實際拌和時間、配比編號、該盤混凝土各種原料之設定用量值、實際計量值、殘留值及誤差值等資料。驗證制度的推行,可節省各工程單位對預拌廠查驗的時間與人力,申請驗證之預拌廠其硬體設備、原料管制、品管流程等皆經過專家學者確認符合CNS標準與施工規範,藉由驗證機構的稽查可避免選擇之預拌廠品管不佳或有投機取巧之嫌。讓各工程單位的人力調配更有彈性,同時透過驗證制度也可使預拌混凝土廠的質量能多一層保障。
()建置智慧型預拌混凝土車輛調度管理
    預拌混凝土車於運送途中持續拌和,維持混凝土品質,不會凝固,但預拌混凝土在拌和後,由於水泥的水化作用,預拌混凝土有一定的時效性必須於90分鐘內完成澆置,否則將失去效用。預拌混凝土是資產密集的產業,產品非常講究準時運達,故現行預拌車管理,應以資訊化方式才能解決問題,預拌混凝土受限於時間,在離廠後須受到追蹤,若預拌廠可以追蹤每一部預拌車的位置進而調整出貨的時間間隔,即可以解決預拌廠調度問題。例如導入預拌車即時位置資訊統,並於預拌車安裝自動卸料偵測器,全程監控預拌車行車狀況,且於預拌車進行卸料時,自動感應進行卸料,並將資訊傳回調度中心。透過GISGPS資料分析以及自動卸料偵測器,系統會顯示每個工地目前預拌車車輛狀況,包含:在途車數、停等車輛數、卸料車輛數,當超過合理數量,系統會自動提示,調整出貨的時間間隔,使預拌車調度車輛作業流程資訊化及自動化,有效降低資訊缺乏所產生問題,提升調度人員整體車輛調度能力及車輛調度彈性。透過系統回傳作業資訊及邏輯判斷分析,使調度人員充份取得各工地及車輛狀態,降低工地斷料問題,提升整體預拌廠作業績效。
()運用預拌混凝土廠廠驗機制
    飛灰通常係指燃煤電廠所生產的一種人工卜作嵐材料,並具有矽灰性質,全世界每年燃煤電廠所生產之飛灰佔總量90%,飛灰燃煤種類不同,所產製的飛灰等級也有所不同;目前台灣台電燃煤火力電廠使用大多是屬於 Class F級與 C 級飛灰。爐石粉一般為工業高爐熟料之副產品,在熱融高爐礦渣經噴水冷卻粒化處裡後研磨成細粉而得,其具有膠結性良好之卜作嵐反應,對混凝土成優勢保護作用,在各國家已普遍受到重視而大量使用。
    如果混凝土拌合廠為節省水泥使用成本,不依據混凝土配比設計添加飛灰、爐石粉,而任由操作人員出假配比資料的話,將影響「優質預拌混凝土」驗證之信任度。因此,為降低預拌混凝土廠生產供料品質風險,筆者服務機關已修訂「結構用混凝土」施工規範,以強化預拌混凝土廠廠驗機制,包括:
1.監造工程司對於拌和廠之檢查時機,不限於運送至工地之混凝土有質疑時。
2.只要監造工程司認為有必要時,皆可進廠廠驗,進行必要的取樣檢驗、設備檢查,並可要求列印拌和機操作台電腦配比報表,其內容應與核定之配比資料相符。
    品質的最根本問題是「人」的因素,要避免混凝土廠出假配比資料,應透過管理機制解決,而管理是「態度」的問題,不管是機關、監造或相關工程單位,應提升對於預拌混凝土施工品質管理的態度,也就是提升每個人的品管觀念,做到言行合一。因此,工程機關對於工程管理機制的提升,以及對於預拌混凝土施工品質管理的態度,才是決定混凝土品質的關鍵,應持續不斷的檢討改進,讓施工品質管理永續生生不息。
()落實品管及監造
    現階段公共工程施工品質須從管理面與技術面落實執行,才可根本解決工程施工品質不良。廠商品質管制方面,逾80%之錯誤態樣產生在施工自主檢查表之完整性與落實性、施工計畫及品管計畫架構與內容之完整性、材料與施工檢驗程序及缺失改正與預防之確實性。監造單位品保執行方面,許多監造單位於現場監工人力常有不足現象,且缺乏正確之品質觀念,未建立應有之品保系統,對於工程查驗或抽查流程、查驗重點、項目、標準、頻率、結果、處置及追蹤改善之作業與所需表格,都尚欠完整或執行不力,甚至流於形式;審查施工計畫或品質計畫亦未能把握重點,應檢討改進。國內廠商自主品管的精神未完全落實前,廠商依傳統習慣辦理品管工作仍以監工之指示為主,態度消極被動,假使監工本身缺乏現行品質管理的認知,人力又不足,勢必影響 工程之施工品質,殊值重視。
    徒法不足以自行,只有規範(規定)而沒有落實執行,則無法有效提升公共工程施工品質,故應持續加強落實廠商「自主檢查」與監造單位「施工抽查及材料設備抽驗」之執行。
1.確實要求廠商品管人員於施工時在工地執行品管工作,避免「人頭品管人員」存在。
2.主辦機關及監造單位加強審核監造計畫書之相關抽查()表及品質計畫內之自主檢查表單,使檢查表項目合用切實,並辦理督導或稽核作業以確保落實執行。
3.工程契約施工補充說明書中,增列常見缺失之加重扣點機制(品管自主檢查未落實、未訂定各分項工程品質管理標準、混凝土澆置、搗實不合規範,有冷縫、蜂窩或孔洞產生,未設置符合規定之防墜設施),各執行單位亦可統計分析常見工程缺失,增列加重扣點項目,以確保施工品質。
4.落實檢驗停留點之自主檢查及施工檢查。
5.品管人員應於施工前召開品管執行說明會,加強說明「自主檢查表」須量化紀錄檢查結果,並留下書面會議紀錄。
6.監造單位應確實要求品管人員依據工作重點,辦理自主檢查表稽核作業(稽核自主檢查表之檢查項目、檢查結果是否詳實記錄)
7.監造單位於檢驗停留點進行施工抽查前,應針對施工廠商自主檢查落實度予以審核。
()品質疑慮,加強鑽心取樣
    在專業分工的趨勢下,國內各項工程真正的第一線施作者,常常是分包後的專業廠商,因此混凝土分包管理能力之良窳常常是工程品質的關鍵因素。因此,在混凝土分包廠商遴選,和工程分包契約與管理相關採購制度建立之前,如何掌握混凝土施工品質,可以加強混凝土鑽心取樣之方式因應。
    混凝土品質及強度與鋼筋混凝土構造物之安全息息相關,雖法規對混凝土品質強度檢驗規定,以管尾取樣之預拌混凝土所製作之濕養標準圓柱試體,作抗壓強度試驗;在一般現場實務上各條件不盡確實的狀況影響下,濕養之圓柱試體抗壓強度無法反應現場施工環境之差異性及施工因素對混凝土品質強度之影響,故常於混凝土構件完工後,以鑽心試驗檢測混凝土品質強度。監造工程司對強度有疑慮時,得於施工期間增加鑽心試驗次數(或指定其他構造物辦理鑽心試驗),以確保施工品質,減少履約爭議之發生。
1.鑽心試體取樣位置由監造工程司指定。
2.()驗報告,應印有依標準法授權之實驗室認證機構之認可標誌TAF Logo(標誌)
3.持續監造人員專業能力外,亦應加強監造抽查驗人員法令案例教育,提升品德操守,防杜藉職務之便行圖利廠商情事,確保公共工程品質

五、結論

        品質是一個抽象的概念,它的價值判斷及感受程度因人而異,可由制度的建立來將其轉換成具體的行動及衡量的指標。預拌混凝土施工品質不僅只是要求承包廠商「按圖」將構造物以符合規範之規定施作完成的實物品質,應該還包括施工過程及完成後所做服務的整體滿意度,維持最高的品質水準就是維持服務的滿意度。然而影響工程品質最重要的是「人」,且工程生命週期各階段的品質是環環相扣,改善品質的作法是從源頭開始,除了透過良好的採購制度進行廠商甄選,提升採購品質外,提升工程人員的專業知識、專業技能、專業責任、專業道德及專業態度,都是工程品質的核心價值,即提升工程人員素質的管理機制,為當今很重要的課題。
         預拌混凝土施工品質講求的應該不僅止於施工過程的品質管理,而應該是涵蓋全面從上到下一氣呵成的全面品質,舉凡規劃、設計、施工、監造、乃至完工後的管理維護,均一概納入品管範圍。品質人做出來的,凡參與施工作業的各階層人員,均須接受專業及品保訓練,使具備專業知識與品質意識及方法,管理者與工程師必須深入工作基層,切實掌握工作現況,為此才能做出令顧客滿意營建產品。
        尤其80%的工程品質不佳是來自於工程人員的問題,也就是工程管理問題是來自於「人」的問題,所以解決工程品質的問題,應該投入在改善工程人員的品質,包括提供工程人員教育訓練,不論是證照取得或在職教育,並注重工程技術經驗傳承,讓資深人員回饋所長,利用現代化科技使工程施工更有效率,並且給予合理的薪資待遇,透過這些提升工程人員素質的管理機制,讓工程人員勇於對工程品質堅持,工程人員的地位才能獲得實質的提升,讓民眾更尊重工程人員的專業素養,整體提升工程品質。
         為提升預拌混凝土施工品質,機關除應持續辦理各項教育訓練,提升工程監造與施工品質外,也應從採購招標到施工履約階段,不斷透過檢討採行合宜採購方式,並建立有效之品質管理系統,以降低施工信譽不佳的廠商承攬,引致偷工減料影響工程品質,實為工程主辦機關時時關切之要務。徒法不足以自行,另一檢討的重心在於如何落實執行層面,為期使參與實際工程施工任務之所有成員,均能體認工程品質之重要性,在施工過程中以系統化之管理,有效之管制步驟,加強教育宣導,使參與人員重視施工品質之重要性,期能達成如期如質之完善工程。

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