¶ 03315 自充填混凝土
¶ 1. 03315 自充填混凝土 V2005.11.doc
第03315章
自充填混凝土
Self-Compacting Concrete
1. 通則
1.1 本章概要
說明使用自充填混凝土(Self-Compacting Concrete,以下簡稱SCC),含混凝土之材料、配比設計、拌和、輸送、設備、施工、生產標準及檢驗等相關規定。
1.2 工作範圍
1.2.1 卜特蘭水泥
1.2.2 粗粒料
1.2.3 細粒料
1.2.4 混凝土用水
1.2.5 化學摻料
1.2.6 飛灰
1.2.7 爐礦物填縫料
1.2.8 石灰礦物填縫料
1.2.7 拌和
1.2.8 輸送
1.3 相關章節
1.3.1 第01330章--資料送審
1.3.2 第01450章--品質管理
1.3.3 第03310章--結構用混凝土
1.3.4 第03350章--混凝土表面修飾
1.3.5 第03390章--混凝土養護
1.3.6 第03050章--混凝土基本材料及施工方法
1.3.7 第03110章--場鑄混凝土結構用模板
1.4 相關準則
1.4.1 中國國家標準(CNS)
(1) CNS 61 R2001 卜特蘭水泥
(2) CNS 1174 A3038 新拌混凝土取樣法
(3) CNS 1176 A3040 混凝土坍度試驗法
(4) CNS 1230 A3043 混凝土試體在試驗室模製及養護法
(5) CNS 1231 A3044 工地混凝土試體之製作及養護法
(6) CNS 1232 A3045 混凝土圓柱試體抗壓強度之檢驗法
(7) CNS 1237 A3050 混凝土拌和用水試驗法
(8) CNS 1240 A2029 混凝土粒料
(9) CNS 3036 A2040 卜特蘭水泥混凝土用飛灰及天然或鍛燒卜作嵐攙和物
(10) CNS 3090 A2042 預拌混凝土
(11) CNS 3654 R2078 卜特蘭高爐水泥
(12) CNS 9661 A3174 新拌混凝土空氣含量試驗法(壓力法)
(13) CNS 9662 A3175 新拌混凝土空氣含量試驗法(容積法)
(14) CNS 11151 A3218 混凝土單位重、拌和體積及含氣量(比重)試驗法
(15) CNS 11270 R2181 卜特蘭飛灰水泥
(16) CNS 12549 A2233 混凝土及水泥墁料用水淬高爐爐碴粉
(17) CNS 12833 A2245 流動化混凝土用化學摻料
(18) CNS 12891 A1045 混凝土配比設計準則
(19) CNS 13407 A3342 細粒料中水溶性氯離子含量試驗法
(20) CNS 13465 A3343 新拌混凝土中水溶性氯離子含量試驗法
(21) CNS 13961 A2269 混凝土拌和用水
1.4.2 日本土木學會
高流動混凝土之施工指針(1998年7月)
1.5 定義
自充填混凝土係指具有『澆置過程不需施加任何振動搗實,完全藉由自身流動性與充填性能填充至鋼筋間隙及模板之各角落』能力之混凝土。
1.6 適用性
適用於因(1)需要自充填性(2)不適合振動搗實(3)單位時間澆置量大等之工程。
1.7 資料送審
1.7.1 品質管理計畫書
1.7.2 施工計畫
1.7.3 材料應提送相關資料及樣品2份。
2. 產品
2.1 材料
2.1.1 水泥
(1) 卜特蘭水泥須符合CNS 61 TypeI或TypeII,高爐水泥須符合CNS3654,飛灰水泥須符合CNS11270之規定。
(2) 除設計者同意,不同廠牌、來源及型號之水泥不可交替使用於同一構造物。
2.1.2 粒料
混凝土粒料須符合CNS 1240之規定。
2.1.3 水
(1) 混凝土拌和用水須符合CNS13961之規定。
(2) 拌和用水之檢驗應按CNS 1237之規定。
2.1.4 摻料
(1) 選用之摻料,以能達混凝土自充填及免振動搗實之性能需求,且對混凝土其他性質無妨害為原則。
(2) 礦物摻料品質可參考下列任一相關標準之規定:
A. 飛灰或卜作嵐攙和物須符合CNS 3036之規定。
B. 爐礦物填縫料須符合CNS 12549之規定。
2.1.5 品質管理
(1) 細粒料之水溶性氯離子含量,依CNS 13407測定之值,不得大於表1之規定。
(2) 新拌混凝土之水溶性氯離子含量,依CNS 13465測定之值,不得大於下表1之規定。
表1、細粒料及新拌混凝土水溶性氯離子含量規定
-
-
水溶性氯離子含量
細粒料
預力混凝土 <0.012%
鋼筋水泥混凝土 <0.024%
混凝土
預力混凝土 <0.15kg/m3
鋼筋水泥混凝土 <0.30kg/m3
-
2.2 配比設計
2.2.1 配比要求
(1) SCC粗粒料使用量應參照下表2之規定
表2、SCC粗粒料使用量之參考值*
混 凝 土 充 填 能 力 等 級 |
1 |
2 |
3 |
|
構 造 條 件 |
鋼 筋 最 小 間 距 (mm) |
30~60 |
60~200 |
200以上 |
單位體積鋼筋用量 (kg/m3) |
350以上 |
100~350 |
100以下 |
|
粗粒料之絕對體積 (m3/m3) |
0.28~0.31 |
0.30~0.33 |
0.30~0.36 |
|
*日本土木學會「高流動混凝土施工指針」,1998年7月
(2) 相關性能
A. 相關性能要求之參考值如下表3,使用時須先依構造物條件決定SCC充填等級,以獲得各項性能之要求值。
表3、SCC相關性能要求之參考值*
混 凝 土 充 填 能 力 等 級 |
1 |
2 |
3 |
|
構 造 條 件 |
鋼 筋 最 小 間 距 (mm) |
30~60 |
60~200 |
200以上 |
單位體積鋼筋用量 (kg/m3) |
350以上 |
100~350 |
100以下 |
|
鋼筋間隙通過(箱型或U型)試驗 充 填 高 度 (mm) |
300以上 (R1障礙) |
300以上 (R2障礙) |
300以上 (無障礙) |
|
流 動 性 |
坍 流 度 (mm) |
550~700 |
550~650 |
|
抗析離性 |
V漏 斗 流 出 時 間 (sec) |
10~20 |
7~20 |
7~20 |
坍流度達 50cm所需時間(sec) |
5~25 |
3~15 |
3~15 |
|
*日本土木學會「高流動混凝土施工指針」,1998年7月
B. SCC之相關性能分別以坍流度、V型漏斗流出時間、間隙通過性及現場全量通過性表示之。
C. 相關性能試驗之目的及器具參考附錄一;試驗方法參考附錄二。
(2) 強度
SCC 28天規定抗壓強度f,c須依CNS 1230或CNS 1231之規定製作試體,試樣應採一次置入試模內(不分層、不搗實),並按CNS 1232之規定進行抗壓強度試驗。
A. 配比設計之要求平均抗壓強度,應依CNS12891規定。
B. 使用三種不同水膠比進行配比設計試驗,使所產生之強度範圍能涵蓋要求平均抗壓強度。
C. 配比設計之每一試驗齡期,至少須製作三個試體,其製作及養護應按CNS 1230之規定辦理,惟試樣應採可一次(不須分三層)置入試模內、不予搗實。圓柱試體抗壓強度試驗應按CNS 1232之規定辦理。
D. 由所繪製之抗壓強度與水膠比之關係曲線,決定所需之混凝土水膠比。
(3) 彈性模數及乾縮、潛變
為確認並充分瞭解SCC之彈性模數、乾縮及潛變性質,設計者可依構造物特性之需要,由承包商在決定配比之同時,製作試體進行不同齡期之彈性模數、乾縮係數及潛變係數等試驗,取得相關數據進行確認。
2.2.2 為滿足新拌混凝土之高流動及自充填性,水泥、礦物摻料、粗細粒料、高性能減水劑及含氣量等各材料須符合特定比例及規格,且應符合硬固後所設計之強度及其它所需性質。
2.2.3 配比宜考慮下列諸因素:
(1) 含氣量。
(2) 各使用材料之基本性質。
(3) 粗粒料容積。
(4) 漿體體積。
(5) 水/粉比例。
(6) 細粒料容積。
(7) 高性能減水劑之使用量。
(8) 應通過依工程需要設定充填等級之障礙通過試驗(箱形或U型)。
2.2.4 含氣量
SCC 配比設計之含氣量,為混凝土容積之1~3%。
2.3 產製與輸送
2.3.1 配比廠(產)拌
配比選定後,須於混凝土預拌廠內進行廠(產)拌試驗,以確認採用此配比之混凝土在正式生產時,其品質均能符合本規範之規定。
2.3.2 拌和廠
(1) 拌和廠之料倉、計量器、校正用標準砝碼、給水之計量設備等須符合CNS 3090之規定。
(2) 水、水泥、粗細粒料、礦物摻料及化學摻料,須使用各別的自動計量器計量其質量。而且水之計量器,須能分一次水計量及二次水計量,並能在各別之水量任意設定時間內自動放出。計量之許可差如下表3所示。
表3、計量許可差
-
-
材料
水
膠結料
礦物摻料
粗細粒料
化學摻料
許可差%
1
1
3
3
1
-
2.3.3 拌和機及攪拌機
拌和機及攪拌機須符合CNS 3090 第10節拌和機及攪拌機之規定,惟其表7-混凝土拌和機均勻性要求中試驗項目第3項坍度應改為坍流度,最大許可差為50mm(2in)。且抗壓強度試驗之試體製作可一次置入試模內(不分層、不搗實)。
2.3.4 拌和與輸送
(1) 拌和
A. 預拌SCC應以中央拌和方式拌和,並輸送至指定之地點。
B. 拌和時間必須由拌和機性能試驗決定之。
C. 除契約規定外,氣溫低於5°C時,可以預熱水拌和,但應將熱水與粒料混合後再加入粉體。
D. 除契約規定外,氣溫高於32°C之炎熱天候施工時,得以等重冰屑替代部份拌和水,但冰屑應於拌和過程終全部融化。
E. 以熱水或冰屑拌和前應確認溫度對化學摻料之影響。
F. 化學摻料須於拌和時間內發揮其全部或部份性能以滿足工作性之要求。
(2) 輸送
A. 輸送方式及設備的選定,應考慮SCC的高流動性及自充填性,並以不使其產生析離為原則。
B. 輸送混凝土過程中,不得添加水及其他物料。
3. 施工
3.1 施工方法
3.1.1 一般規定
應依第3310章結構用混凝土規定辦理
3.1.2 澆置
(1) SCC具高流動性(工作性),澆置時以不振動、不搗實為原則,以免材料析離。其他任何引起材料析離之動作亦應避免(如以人力推送)。
(2) 澆置時,輸送管線及卸料口之配置應確保讓SCC有適當的流動性以達材料均勻分布之目的,且嚴禁加水。
(3) 澆置前應將埋設物表面雜物清除,模板表面應塗布適量脫模劑。由於油性脫模劑不利於SCC與模板接面之氣泡排出,若欲求得較平滑之表面,可採水性脫模劑,切忌振動。
(4) SCC澆置時,模板之側向壓力應以完全液體計算(比重可以2.35t/m3估計之)並加強模板支撐穩固性及密閉性(不應以傳統鐵線固定,採適當之模板繫條)。承包商應指派有經驗之工程人員隨時檢視模板之狀況。若發現不當沉陷、變形、變位、扭轉或嚴重漏漿等情形時,應立即停止澆置,經檢查並加強穩固後,方得繼續澆置。
(5) 預拌廠之供料應配合SCC的澆置速度,同時施工單位應妥善規劃泵送出料點,避免澆置中斷。
(6) 澆置作業時,新拌SCC不得靜置超過30分鐘。分層連續澆置時,應注意避免層間之澆置時間過長,以防層間介面有冷縫產生。
(7) 構造物之構件較深時或有死角處,在模板上應預留一些小開孔以排出空氣。澆置面若有斜度應注意SCC所具有之自平特性。
(8) 澆置過程中嚴禁振動搗實,若發生阻塞於鋼筋間隙之狀況可以現場棒狀工具疏通,並立即檢討充填性需求及充填能力之設計。
(9) 拆模時間應以試體強度為主要參考依據。
(10) 若自充填混凝土用於高樓泵送,應於品管計畫書內考慮高樓泵送對新拌混凝土的漿體損耗及坍流度損失。
(11) 澆置口應視工地情況及SCC特性事先規劃,並適時移動卸料口,不得任其自行流動過遠的距離,以維持混凝土均勻性避免產生析離現象及充填不完整造成蜂窩現象。
3.1.4 養護
(1) 新澆置SCC應特別注重養護,尤其在天候炎熱、乾燥、風大、陽光曝曬的氣候,更應著重澆置完成後初期之養護時機。對於大面積暴露之混凝土面,可於澆置完成後即刻施以噴霧水、灑水或滯水,澆置完成24小時內須嚴防混凝土表面迅速凝結及水份蒸發過快等狀況發生,造成表面之微小塑性收縮裂縫,並應在初期(澆置後48小時內)隨時觀察混凝土乾縮情形。
(2) 養護時間不得少於七天。
3.2 檢驗
3.2.1 品質評定
(1) 品管人員應對SCC要有相當程度之認知,須受SCC教育訓練。
(2) 品質管理過程均應製成紀錄。
(3) 各項作業應有完整計畫並按計畫執行。
(4) 各項機具應以合格機具正確操作。
(5) SCC運抵工地時,應先核對送貨單上資料,包括運輸車號、工程名稱、送達地點、澆置位置、混凝土規格、設計坍流度、化學摻料、設計單位重、出廠時間等,並確認為本工程所需混凝土,以免錯用。
3.2.2 品質檢驗
(1) 澆置過程中應依契約所訂之頻率抽樣,確認新拌SCC以濕篩水洗法之粗粒料單位用量及標稱最大粒徑是否符合配比設計,以防粗粒料過少、過細造成混凝土硬固性質不佳。
(2) SCC在澆置完成後,初期之濕治養護須嚴格落實執行,尤其在澆置後的第一小時內即應開始進行養護工作。
(3) 新拌SCC之品管試驗應包含下列一項或多項,並可視需要訂定檢驗頻率。
A. 坍流度試驗
B. 箱型或U型槽間隙通過試驗
C. V型漏斗流出時間試驗
D. 全量通過試驗
(4) 強度試驗應依CNS1174 、CNS1231 、CNS1232 之規定辦理。
(5) 強度試驗結果有不符合規定之情形時,應依契約規定辦理。
4. 計量與計價
4.1 計量
4.1.1 工作項目名稱:245kgf/cm2級、或280kgf/cm2級或350kgf/cm2級自充填混凝土。
4.1.2 SCC依契約設計圖說以實作體積(立方公尺)計量。
4.2 計價
4.2.1 SCC按契約之工作項目名稱依每立方公尺單價計價。
<本章結束>
附錄一、SCC相關性能試驗之目的及器具
1. 坍流度試驗
1.1 試驗目的:試驗新拌SCC流動能力。
1.2 試驗器具:如下附圖1。
1.3 試驗項目:坍流度、坍流度達50cm所需時間。
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附圖1 SCC試驗用坍流度儀
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2. V型漏斗流出時間試驗
2.1 試驗目的:試驗SCC稠度、析離性。
2.2 試驗器具:如下附圖2。
2.3 試驗項目:新拌SCC完全流出V型漏斗下方出口所需時間。
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-
附圖2 SCC試驗用V型漏斗
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3. 間隙通過試驗
3.1 試驗目的:試驗新拌SCC通過鋼筋間隙及自行充填至模板角落之能力。
3.2 試驗器具:鋼筋障礙共有三種,其中第三種為無障礙,如下附圖3。
3.3 試驗項目:新拌SCC由A槽靜置1分鐘後流至B槽之高度。
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附圖3 SCC試驗用箱/U型槽
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4. 新拌SCC全量通過試驗
4.1 試驗目的:確定新拌SCC經過攪拌車及泵送之後仍能達到自充填的工作性。
4.2 試驗器具:使用D13@7cm鋼筋,如下附圖4。
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-
附圖4 全量通過試驗儀
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附錄二、SCC品管試驗方法
1. 坍流度試驗
任何取樣進行各種性能試驗之SCC樣品均應試驗其坍流度;
坍流度試驗方法如下:
1.1 試驗用器具(詳附件一)
1.1.1 使用CNS1176混凝土坍度試驗法規定之坍度錐。
1.1.2 具十足水密性及鋼性、厚度2.0mm以上,表面大於0.8m×0.8m並足以於其表面繪設50cm圓形之鋼製平板。若設有握把,其位置須不妨害測定坍流度。
1.1.3 坍流度用縮尺或讀數為1mm之量尺及測定用輔助器具。測定用輔助器具可為L形角鋼切割加工而成。倘能保證使用量尺即能夠正確測量時亦可不設測定用輔助器。
1.1.4 裝載容器用有12公升左右容量水桶。
1.1.5 馬錶,使用能測到0.1秒的馬錶。
1.2 試樣依CNS1174新拌混凝土取樣法規定
1.3 試驗步驟。
1.3.1 錐之內外表面用布擦拭後置於水平平板上並以水平器確認之。
1.3.2 試樣以一次均勻填滿坍度錐內。
1.3.3 試樣填滿坍度錐須在2分鐘內完成。
1.3.4 將填滿混凝土之坍度錐頂面刮平,並於2~3秒時間拉上30cm高度拉高後俟坍度錐內混凝土停止流動,量測擴散圓形的最大直徑及與其垂直的另一直徑,兩者平均值即為坍流度值。量測次數一次即可。
1.3.5 50cm坍流度到達時間:拉上坍度錐開始至混凝土流到直徑達50cm的時間,用馬錶計測到1/10秒。
1.3.6 測坍流度停止流動時間:拉上坍度錐開始用目視確認混凝土停止流動的時間,用馬錶計測到1/10秒。
1.3.7 量測時應同時觀察混凝土是否有析離(如粒料成堆聚於中央)。
1.4 試驗結果
1.4.1 坍流度以cm為單位,量得的垂直兩直徑,取其平均值時以0.5cm表示。
1.4.2 坍流度如偏離圓形,而兩直徑相差5cm以上時須以同盤試樣重做試驗。
1.5 報告必須記載下列事項:
日期、天候、氣溫、編號、粒料最大粒徑、混凝土溫度、坍流度及50cm坍流度到達時間。
2. 溫度量測
每一取樣檢驗之新拌混凝土樣品均應量測其溫度。溫度應不超過32°C。
3. 空氣含量試撿
進行本項試驗應按CNS9661新拌混凝土的空氣含量試驗法(壓力法)或CNS9662新拌混凝土空氣含量試驗法(容積法)之規定,測定混凝土抗壓強度檢驗樣品之空氣含量。
4. 單位重試驗
應按CNS11151混凝土單位重,拌和體積及含氣量(比重)試驗法之規定測定混凝土單位重。
5. V型漏斗流出試驗
進行本項試驗時應按下述規定方法測度之。
5.1 試驗用器具(詳附件一)
5.1.1 如下附圖2上所示形狀、尺寸,容量10公升、內部平滑之鋼製混凝土試驗用V型漏斗。
5.1.2 漏斗試驗裝置設有支撐台,該支撐台以能調整水平、容易拆裝方便為原則。
5.1.3 漏斗放口、開口、可瞬間打開具水密性的底蓋、上端都必須磨光平滑。
5.1.4 漏斗試驗裝置以外,準備投料用容器(5公升左右塑膠杯)、受料容器(12公升左右)、上端蓋平用直尺、能測到1/10秒之馬錶、濕布等。
5.2 試料依CNS1174新拌混凝土取樣法之規定。
5.3 試驗步驟
5.3.1 將洗淨之漏斗垂直(上面水平)設置,裡面用布擦乾。
5.3.2 排放口下放置受料盤。於填充SCC前,應先檢查排放口,並於確認操作正常後關閉底蓋。
5.3.3 將試樣用塑膠杯慢慢投入漏斗。
5.3.4 用蓋平尺將漏斗上面SCC抹平。
5.3.5 抹平完10秒內打開排放口底蓋,用馬錶計測全量排完時間,察看並記錄排放中是否有部份塞住現象。黏性較高SCC,較難判斷瞬間排完時間,可從上面觀看下面放排口開口瞬間排完時間,以馬錶計測到1/10秒。另,排放流出時間在5分鐘以內以新試樣測2次以上為宜,此時漏斗用水洗淨後再做試驗。如可用試樣較少只能做2~3次,取其平均值作評價也可減少取樣偏差。
5.4 試驗結果
5.4.1 排放流出時間(秒),計算至小數點1位。
5.4.2 記錄流下中途情況(如:有無阻塞現象)。
5.5 報告:在報告中必須記載下列事項。
5.5.1 SCC配比
5.5.2 SCC溫度
5.5.3 SCC流出時間
6. 間隙通過試驗(箱型或U型槽填充高度試驗)按下述規定測定SCC間隙通過能力。
6.1 試驗用器具(詳附件一)
6.1.1 填充裝置應使用十分堅固表面平滑材料,並以透明者為佳之U型或箱型容器。各部尺寸如附圖3所示。
6.1.2 填充裝置中央配置有柵狀障礙物,該流動障礙物由D10竹節鋼筋5支組成(R1)或由D10竹節鋼筋3支組成(R2)。
6.1.3 填充裝置中央部份設活動隔鈑,用可開關隔鈑將裝置分隔成兩室(A室、B室)構造。A室和B室能保持平衡時B室的高,U形計算上為365mm;箱形計算上為345mm。此兩數字表示這裝置最大填充高度,但容器尺寸許可差,隔板、開關門厚度都會影響最大填充高度。為準確起見可測試B室的靜水位,確定使用裝置的最大填充高度。
6.1.4 如需稱量通過流動障礙之粗粒料量,可利用在B室下方的採樣閘門。
6.1.5 填充裝置以外需要準備投料容器(約5公升)、刮平用刮刀、讀數1mm量尺、測至1/10秒馬錶、濕布等。
6.2 試驗
6.2.1 填充裝置垂直放置,上面水平。
6.2.2 裝好填充裝置隔間門的流動障礙隔板。
6.2.3 容器內面、隔間門、流動障礙隔板用濕布擦乾淨。
6.2.4 關閉隔間,將SCC試料置入A室,不使用搗棒或敲打連續置入至A室上端。
6.2.5 用金屬製規尺或鐵抹刀除去多餘試料後再用刮刀抹平,靜置1分鐘。
6.2.6 一口氣拉開隔間門,SCC就通過流動障礙流入B室,充填B室至靜止流動。
6.2.7 B室容器底端至填充SCC上面高度,用量尺測到1mm為填充高度Bh(mm),測容器寬方向兩端及中央3處。
6.2.8 從開隔間門至B室停止填充時間用馬錶測到1/10秒就是填充時間Btime(秒)。
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附圖1 間隙通過試驗充填高度示意
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6.3 報告:在報告中必須記載下列事項。
6.3.1 配比。
6.3.2 SCC溫度。
6.3.3 坍流度。
6.3.4 坍流度達50cm所需時間。
6.3.5 使用之填充器種類。
6.3.6 流動障礙種類。
6.3.7 填充高度Bh。
6.3.8 填充時間Btime。
7. 現場全量通過試驗(於工地可以間隙通過試驗取代)
7.1 混凝土於送達工地時須先經過本項試驗,試驗裝置如附錄一所示。
7.2 試驗
7.2.1 混凝土需由運輸攪拌車卸入本裝置之入口,流經兩排鋼筋障礙後,經出口進入泵送機。如混凝土可通過本裝置代表混凝土具有所需要的充填性能,同時可確保混凝土經泵送後仍有其流動性能。無法通過本裝置之混凝土,則應以退車處置。
7.2.2 鋼筋障礙使用D13鋼筋間距70mm、雙排間距40mm,適用混凝土最大粗粒料粒徑20mm;本裝置之全寬可依實際泵送機尺寸、能量及運輸攪拌車數量作適當調整。施工時並須注意全量通過速率與澆置速率之配合。
〈本章結束〉
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