¶ 結構混凝土施工規範-第十二章 混凝土養護
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第十二章 混凝土養護
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12 第十二章 混凝土養護
12.1一般規定
12.1.1混凝土澆置作業完成後,應在不損傷混凝土表面情況下,儘早按本章規定加以養護,以
防止早乾、過冷或過熱及機械性損傷;在混凝土硬化及規定養護期間應保持適當溫度及足
夠溼度,養護所用之材料及方法應經許可。當養護條件有所變動時應對養護方法重新評估
。
12.1.2當監造者認為有必要對混凝土工地養護效果進行評估時,應按第12.6節之規定辦理。
解說:
養護之目的在使混凝土保有足夠的水份與溫度,確保水化作用進行以產生混凝土強度,達到所要之
耐久性、水密性與鋼材保護等品質,並防止混凝土表面之乾縮龜裂或凍傷。除按本章規定外,養護方法
可參考美國ACI 308〔混凝土養護標準作業方法〕[1]。養護應以不污染混凝土表面為原則。
混凝土養護作業主要重點為:
確保其在水化硬固期間有充足之水分供應,
保持適當溫度,
避
免暴露面因陽光直射與風吹等氣象作用造成損傷,
減少外力與振動之影響。
硬固初期若內部水份供應不足會影響水化作用,阻減強度發展,並因自體收縮等造成裂縫,影響混
凝土性質。養護期間,溫度過低會造成強度發展之延遲,過高之溫度會快速增加強度卻會造成其長齡期
強度之折減。在陽光直射與風吹之作用下,混凝土容易因表面急速乾燥,產生塑性收縮造成裂縫發生,
影響耐久性。混凝土硬固過程中,不當之振動與外力作用會造成嚴重裂縫及損傷,影響安全,應特別注
意。
混凝土之養護作業所採用之具體方法及養護必要日數須考量構造物之種類、施工條件(人力、成本、
配筋與模版組立狀況等)、地形條件與氣候條件等決定,並於施工前擬具養護計畫,經監造者核定。養護
計畫與模板之支撐與轉用、混凝土配比、澆置等有密切關係,應注意前後作業之影響。不同構造物具不
同形狀尺寸,其各應注意之養護事項可參考ACI 308之第三章〔不同構造物之養護〕。採用低水膠比之
混凝土因其泌水量少,其發生塑性收縮裂縫之時間較普通混凝土更快,養護時間應更提早,並以濕治養
護為佳。
卜作嵐材料之用量與種類影響養護期間所需的水分供應及持續時間,尤其在外界溫度太低時,養護
應依各特定狀況加以考量。因使用卜作嵐材料可能會造成早期強度不足與體積穩定性不良情況,尤其卜
作嵐材料使用量愈大時,影響更大,更應注意。即使在相同水膠比下,若卜作嵐材料之用量與種類不同
時,其養護需求亦不同,尤應注意[2,3]。
12.2保持水份之養護
12.2.1不與模板接觸之混凝土表面在完成澆置及修飾後可選用下列方法養護:
(1) 持續灑水、噴霧或滯水。
(2) 覆以保濕性媒介材料,如吸水性織物或細砂等以保持潮濕。
(3) 施以不超過65°C低壓蒸汽。
(4) 使用不透水覆蓋材料。
(5) 使用符合CNS 2178[混凝土用液膜養護劑]規定之液膜養護劑。
採用第(1)、(3)或(5)之方式養護者,約經1日後,可改用他種方法繼續養護之,但在養護方
法之轉換過程中不得使混凝土表面乾燥。
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解說:
模板有隔絕水份逸散之效果,但混凝土頂面無模板之處,水份快速蒸發,宜於施工後立刻採用適當
方法使保持水分。剛澆置完成之混凝土表面尚未凝固前,覆蓋物恐有壓傷或污染表面修飾之虞應加留意
,或可採蒸汽、噴霧或液膜養護。
蒸汽養護施工之方法可參考美國ACI 517〔大氣壓力下混凝土加速養護〕[4]。
混凝土隨硬固過程不同,養護方式轉換與機制可參考Aitcin等人所提出之「混凝土收縮變形之整合
觀」[5]。該文指出塑性收縮、自體收縮、乾燥收縮等混凝土收縮之發生原因與影響。Aictin指出低水灰比
高性能混凝土(HPC)容易因收縮造成裂縫,其發生時間比普通混凝土更快,原因
HPC之泌水量與泌水
率低,易產生塑性收縮,
高強度HPC通常有較高之水泥量,會產生高水化熱,
HPC之快速水化會導
致水泥漿體系統體積大量減少,形成自體收縮。使用低水灰比之HPC僅使用液膜養護劑是不足夠,須使
用第12.2.1
至12.2.1
節之濕治養護以防止塑性收縮裂縫。混凝土須隨其硬固過程,就其不同收縮發生
時間與特質採用不同方式加以養護直至期滿,以避免裂縫發生並確保強度之成長。
須避免孔隙水之移出
避免乾燥收縮。
自體收縮持續產生直
至水化終止。
水份須避免蒸發
養護時間
塑性收縮
自體收縮
乾燥收縮
溫度
圖R12.2.1 高強度高性能混凝土隨硬固過程不同養護方式轉換與機制[5]
12.2.2混凝土養護期間受日曬之鋼模或木模均應保持潮濕以使與其接觸之混凝土水分損失減少。
與模板接觸之混凝土已硬固,模板繫條已鬆開而模板仍在時,應將水在模板內由上往下流
,以使混凝土面溼潤。
拆模後之混凝土應立即按照第12.2.1節規定之方法繼續養護至第12.2.4節所規定之養護期
滿為止。
解說:
此項作業應在不影響構件支撐安全情況為之。
對於添加大量卜作嵐材料之混凝土對此養護程序尤應注意。
| 噴霧或滯水養護 | 灑水、噴霧或滯水養護 (需供應足夠水份) | 不透水層方式養護 |
|---|---|---|
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第十二章 混凝土養護
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12.2.3液膜養護劑應按產品說明書於混凝土表面修飾後、水澤消失時立即施用。若混凝土表面
將繼續澆置混凝土或與其他材料粘結時均不得使用此類養護劑,亦應避免施佈至鄰近暴露
之鋼筋,惟經證實該養護劑不妨礙粘結作用,或能採用有效措施將之從粘結面上完全清除
者不在此限。
解說:
液膜養護劑係透過均勻散佈達成防止混凝土表面與內部水份蒸發,因此其使用時間、散佈量、施工
方法等均應先行試驗檢討。液膜養護劑應具備有下述性質:
優良之濕氣與水份之穿透阻絕性,
容易
噴灑塗布施工並對人體無害,
對混凝土之附著性佳,
對風雨、日照等氣候作用之耐久性佳,
不會
阻害隧道襯砌與被覆材料之接著[6]。
12.2.4除另有規定者外,混凝土之養護期間應按下列規定:
(1)早強混凝土至少須持續養護3日。
(2)一般混凝土至少須持續7日,惟若作圓柱試體放在構造物附近以同樣之方法養護,當平
均抗壓強度達 fc_之70%時,可以停止保濕措施。
解說:
一般混凝土在常溫適當養護者,其三天之強度約為28天強度之三分之一,七天之強度約為28天強度
之三分之二,早強混凝土之三天強度即可達到28天之三分之二。惟添加摻料之混凝土強度會有所改變,
應實際測試以決定養護天數;摻用卜作嵐材料者,養護時間應酌加延長至平均抗壓強度達 fc_之70%。
12.3惡劣天候之保護
12.3.1寒冷天候
寒冷天候養護期內,混凝土之溫度應維持在10°C至20°C之間。如混凝土需予加熱、遮蓋或
隔熱時,所需設施須在澆置前預作安排。此類設施應能保持所需之適當溫度,並防止熱量
集中損傷混凝土。除非能防止混凝土暴露於含二氧化碳之排氣中,否則在最初24小時以內
不得採用燃燒式加熱器。
解說:
過熱、過冷之惡劣天候或急速溫度變化天候均會對新澆置之混凝土性質產生不良之影響,故施工時
應預做防範,以減低其影響。寒冷天候混凝土施工之方法可參考美國ACI 306〔寒冷天候混凝土施工〕[7]
。
寒冷天候之定義可參考第7.6節解說
。
混凝土中之氫氧化鈣或矽、鋁酸鈣水合物與大氣中之二氧化碳化合形成碳酸鈣,謂之碳酸化
(carbonation)或中性化,寒冷天候以燃燒法加熱混凝土施工時,若通風不良即會導致二氧化碳過濃,引
起新澆置混凝土面層之碳酸化,形成2.5至7.5 mm厚之不良表層。
若使用卜作嵐材料時,寒冷天候之混凝土建議應隨其種類與用量,養護期間酌予延長或溫度酌予提
高。
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12.3.2炎熱天候
炎熱天候養護期內,混凝土需予擋風、遮陰、噴霧、灑水或覆以淺色保濕覆蓋物,所需設
施須在澆置前預作安排。此類措施應在不損傷混凝土與修飾工作情況下儘速進行。
解說:
炎熱天候之定義可參考第7.6節解說
。
炎熱天候混凝土之施工,常因水分蒸發過速引起塑性收縮,可能造成嚴重裂縫,影響工程品質。若
使用溼治養護應特別注意其持續性,以避免乾濕交替導致之體積變化。炎熱天候下混凝土澆置後數天內
之充分持續養護是相當必要的。影響水分蒸發速率之因素包括混凝土溫度、氣溫、大氣濕度與風速。ACI
308提供圖R12.3.1(卜特蘭水泥協會(PCA)所製)以協助評估在不同氣候情況下之水份蒸發速率。當蒸發速
率超過0.5kg/m2/hr,宜對不同情況採用本節部份養護措施;但若超過1.0kg/m2/hr,塑性收縮可能會更顯
著,必須強制採用本節養護措施。在高熱、低相對濕度與高風速之環境下澆置混凝土,應特別注意養護
,其細節可參考美國ACI 305〔熱天混凝土施工〕[8]。
圖R12.3.1 PCA圖表供依氣溫、相對濕度、混凝土溫度與地面風速估算混凝土版水份之蒸發率
(箭頭實線係一計算範例)
12.3.3溫度變化
養護期間混凝土表面溫度變化應儘量保持均勻,每小時內之變化不得超過3°C,24小時內
變化不得超過28°C。
解說:
混凝土養護期間及養護終了後須避免溫度驟變,例如氣溫驟降,混凝土表面驟冷而內部溫度仍高,
會使混凝土表面發生裂紋,以巨積構造物如橋墩、橋台、混凝土壩等為甚,因此須在養護末期徐徐冷卻
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第十二章 混凝土養護
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。或如加熱保溫時,則先停止加熱,使混凝土溫度降至與周圍氣溫相若時再行撤去覆蓋物。
溫度容許變化率與構造物尺寸有關,可參考第七章表R7.6.1。
12.4加速養護
施行蒸汽養護、加熱養護或其他方法之加速養護時,須注意不可使混凝土產生不良影響,故
養護之前須先規劃養護起始時間、溫度上升速率、養護溫度及時間、冷卻速率等,以避免產
生裂縫影響強度與耐久性。
12.5機械性損傷之防護
12.5.1養護期間,混凝土須防止載重應力過大、重大衝擊或過度振動等之損傷。
12.5.2修飾好之混凝土表面應加防護以免受施工、搬運與養護等作業及雨水與流水之損傷。
12.5.3自行支承之構件所受載重不得使其混凝土承受超過當時強度之應力。
解說:
硬固中混凝土承受過度振動之外力來源可為鄰近之打樁作業、混凝土泵送時管線振動、混凝土上部
重物之搬運堆置引致之運輸振動等。
施工過程中可能使構件混凝土所受應力超過當時強度之情況有二:
為混凝土未達足夠強度即予拆
除模板支撐,
為施工載重負荷增加之速率過鉅。
12.6養護方法之評估
12.6.1混凝土構體之養護方法應具所需之保持水分能力,各種養護材料之保水能力應按CNS
8188[混凝土養護材料保持水份能力檢驗法]之規定試驗評估之。
解說:
混凝土施工中按規定所做抗壓強度試驗,其試體係在試驗室中以標準條件養護,工地混凝土之養護
狀況較差,故應對工地混凝土之養護效果加以評估。養護效果評估之方法,係製作一批足夠數量之試體
分別在試驗室與工地進行養護,試驗室養護之試體係以標準方法養護,工地養護之試體則做與結構體混
凝土相同之養護,然後在指定齡期在相同條件進行抗壓強度試驗,比較兩部分試體之強度,即可按第
12.6.2節之規定評估工地養護之效果。當然工地養護之條件不如試驗室,其所要求不能與試驗養護之標
準相同,如第12.6.2節之規定。工地混凝土養護之效果與所用養護材料保持水分之能力有密切關係,故
應按規定之方法進行試驗評估之。
所謂試體工地養護係指與工地結構體之混凝土所做之養護完全相同,不得對試體做較結構體為佳之
養護,如澆水次數較多或保護方式較佳。
工地養護試體之抗壓強度試驗之目的,在了解及核驗工地養護之效果。其方式係與同一混凝土樣品
同時製作之試驗室養護試體作比較。
12.6.2工地養護試體試驗所得之強度達試驗室養護試體強度之85%以上,即表示工地之養護方
法可以接受。若工地之試體強度已比規定強度( fc_)高出35 kgf/cm2以上,則即使其強度低於
試驗室養護試體強度之85%亦可接受。
12.6.3工地養護試體之強度若符合第12.6.2節之規定,則其養護方法可以接受;不合規定者應立
即設法改善至可接受為止。
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解說:
由於工地養護條件不如試驗室,故工地養護試體之強度達試驗室養護試體強度之85%即可接受,此
乃因研究顯示良好的工地養護試體強度應不低於試驗室標準養護試體強度之85%。若工地無法進行較有
效之養護方法,則可採用較高強度之混凝土配比,即使其養護條件較差,但只要其評估強度超過規定強
度( fc_)35kgf/cm2以上亦可接受。
12.6.4必要時,可以依第十八章規定由場鑄混凝土構件鑽心取樣評估養護效果;非破壞或其他
檢測方法可用以協助養護效果評估。
解說:
養護效果直接關係混凝土強度之發展,故養護效果之評估可以結構混凝土強度為指標。
可用以協助估計現地混凝土強度之非破壞檢測方式包括波速量測(ASTM C597),反彈錘法(ASTM
C805),貫入阻抗試驗(ASTM C803)與拉拔試驗(ASTM C900),亦可採用ACI 306所述之成熟度法(Maturity
Method)。
參考文獻
[1] ACI 308, “Standard Practice for Curing Concrete”, ACI308-92, pp.308~11, 1998.
[2] 陳振川,詹穎雯,“飛灰與無飛灰混凝土之強度與變形,” 中國土木水利工程學刊,第一卷,第一
期,第43-58頁, 1989.
[3] Chern, J. C., Y. W. Chan, “Deformation of Concretes Made with Blast-Furnace Slag Cement and Ordinary
Portland Cement,” ACI Materials Journal, Vol. 64, No. 4, pp. 372-382, 1989.
[4] ACI 517, “Accelerated Curing of Concrete at Atomospheric Pressure-State of the Art”, ACI517.2R-92.
[5] Aitcin, P.C.,A.M.Neville, P.Acker,“Integrated View of Shrinkage Deformation,” Concrete International,
ACI, Vol. 19, No.9, pp. 35-41, 1997.
[6] 日本土木學會,“混凝土標準示方書”,施工編,第八章養生,第95-98頁,平成8年(1996)。
[7] ACI 306, “Cold Weather Concreting,” ACI306R-88, pp.306.R-1~30,1988.
[8] ACI 305, “Hot Wearher Concreting,” ACI305R-91, pp305R-1~20, 1991.