自充填混凝土之特性与应用.docx

自充填混凝土（Self-Compacting Concrete）之特性與應用　　　中區辦事處經??????理吳江富快官草屯專案經理陳志超研發計畫主辦工程師王永東　　　摘? ? 要??? 土建工程與人民生活福祉息息相關，鋼筋混凝土構造又為工程最常用之型式，不只成本低廉，且施工方法為業界較為熟悉，故材料品質及施工良好與否，對構造物之安全關係甚鉅。921震災後，曝露了RC構造物許多設計與施工問題。造成了生命與財產重大損失，故如何針對傳統之材料及施工方法加以改進，提昇品質，實有迫切之需要。? 近年來，RC構造物品質常為人詬病，使構造物安全性、耐久性大打折扣，令人憂慮。在此工程環境與施工習性而言，改善之機制，唯有使用SCC使整個施作過程，「人」為影響因素降至最低，再就SCC配比實務及施工過程作確切之瞭解和改進，將可確保工程之施工品質，並可因為適當的施工管理與人工的免除，降低成本更間接地對結構之可靠度與安全性則有更重要的影響和提昇。一、前言??? 近年來，國家為增進整體經濟發展，提昇全民生活品質及國內砂石資源和勞力市場短缺及環保觀念的盛行。使得資源運用最佳化、施工效率化、品質提昇化和建造成本經濟化等方面產生了迫切的需求。爾後，經921震災之洗禮，造成了許多生命財產無謂之損失，更暴露了工程品質之隱憂，促使工程界實有必要針對傳統的施工方法及材料技術，作實質的改進，以有效提昇工程品質。??? 經921震災之震撼，工程界鑒於耐震的攷慮，更提高耐震係數之攷量，鋼筋之排列更為緻密，澆置搗實更形困難，加上日益短缺的技術勞工，噪音的改善等，如何適應較複雜的結構需求及耐久性，提昇營建自動化，開發更新的土建材料技術已成為勢在必行。水泥混凝土在營建工程中，使用最普遍且為最大宗的材料，所以如何開發新材料及改善施工方法，對整體工程品質及成本實有非常大的助益，有鑑有此，本處研發小組乃積極研發市場最普遍使用之一般強度（3000psi-6000psi）之自充填混凝土（Self-Compacting Concrete），以符合市場迫切之需求。??? 自充填混凝土為日人所研發，我國內亦有甚多學術單位及機構投入研發，行之多年，但多侷限於高強度方面（6000psi以上）真正從事於中低強度自充填混凝土的研發，惟此是首樁。惟由於自充填混凝土具有優良的材料特性，又合乎我國施工環境的需求，預期今後將普遍使用於土木、建築工程及預鑄之領域，期望透過本文的介紹，從而促進SCC材料在國內之發展與應用。??????? (一)SCC之研發背景與材料特性及用途?????????? 1.自充填混凝土於日本之研發背景??? 傳統混凝土經由訓練有素之工人，借機械振動方式來搗實成形。在人工昂貴的日本，部分工程曾因減少搗實工人數而出現瑕痴，影響工程之品質。在1980年代初期，此問題引起業界高度重視。為解決此問題，東京大學岡村甫教授，於1986年提出靠混凝土自充填免搗實能填滿模具各處之「自充填混凝土」之觀念。之後，小澤及前川宏一教授就能夠代表自充填混凝土工作性之安全性質（流動性、粘著性、抗析離性、通過性及填充性）作了大量基礎的研究。包括其測試方法及試驗設備之研發。????????? 2.本處研發小組之研發背景?? 近年來，工程品質飽受不佳評語之壓力與影響，在以RC構造物許多設計及施工和材料之問題，更造成了許多生命財產的損失，921震災之後更是眾矢之的。檢討其原因，不外乎與設計不當及施工不確實按步驟去做；材料忽略品質控制及人謀不贓等造成了品質不佳之後果。更由於近年來，環保意識之抬頭，技術工人勞力之短缺，工人素質之普遍低落，更加深了改善品質實務之困難。有鑑於此，研發一新材料、除符合設計需求外、並能提昇品質及使施工能自動化提昇效率之前提下。一般SCC（自充填混凝土），實是刻不容緩，最符合現階段環境及潮流之最佳材料。??? 混凝土材料變異性極大，尤其是粗細粒料之形狀、含水量、級配、細度模數及摻料品質用量等因素，都是控制新拌混凝土性質之關鍵，而SCC對材料性質較傳統混凝土更為敏感，產製成功率極低，對以一般普通強度（350kgf/cm2～210kgf/cm2）之SCC而言，於本研究前尚無產製成功之實例，但是一般普通傳統水泥混凝土卻是國內土建工程中使用量最大者。??? 我國與日本研發之誘因類似，研發之目標相同，但由於使用材料隨著天然環境不同，基本條件不盡相同，故本土化及簡易化是本研究計畫之動機。簡易生產一般普通強度SCC，並測試室內硬固後之乾縮潛變、彈性模數等工程上所需之物理及力學性質，以回饋設計；並使SCC產製品質穩定，以作為工程使用之範本，同時藉由技術轉移，俾使國內各工程單位能將SCC應用於土建工程中，以提昇國內工程品質，對營建自動化有所助益。3.何謂高性能混凝土??? 依據美國混凝土學會（ACI -American C