工業混凝土地版-委託國外鑑識案例簡介(上)

前言

隨著社會,從工業化進入以服務業為主的消費模式,大批發與物美價廉的商品,特別是現在疫情期間,從DM網購與電商團購買賣交易方式,到現代人前往大賣場,以眼見為憑,實物展示在眼前,商品貨色一應齊全、無拘無束的Shopping方式,一次購足,且有一個星期鑑賞期...,造就大賣場的興起。尤其外商賣場,舒適的購物空間設計與門面地坪設計,相當突出。只要賣場有消費者足跡(Footprint)的地方,便使用工業地版,製作成鏡面(Burnish concrete slab,BC)混凝土的地坪[1],見圖1至圖4。

鏡面混凝土地坪優點:(1)、在初凝後經研磨拋光機震動摩擦夯實,版面更加密實,表面滲透硬化劑處理,非常耐久。(2)、表面底層一致性面材,較省錢之環保工法,面材無介面非常耐久。(3)、表面光滑強化燈光反射具節能效果。(4)、表面硬化處理不易起沙,容易清潔等優點。

鏡面混凝土地坪施作時,在混凝土澆置完成達到初凝時(或手指按壓無痕跡時),立即以強力研磨拋光機,研磨拋光數次直至光亮,經充足養護後使表面與底層成為一體,並且地坪必須達到90%以上的平整度(Flatness)與水平度(Levelness),是一種要求施工品質非常高的地版施作方法,施作單價比樹酯地板高出甚多。某外商在台商業據點,各地區的賣場皆採用鏡面地坪設計,版面非常亮麗光澤奪目,用在外商迎賓入門處,非常典雅大方。

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圖1 外商賣場陳貨展示區

 

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圖2 外商賣場商品展示區

 

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圖3 大型座乘式與個人式粉光機

 

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圖4 使用個人操作式粉光機最後修飾

 

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圖5 鏡面地坪嚴重分層剝離(厚度1ʺ/2)

 

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圖6 鏡面地坪表層分層剝離(厚度1ʺ/8)

案例介紹與分析

筆者於本報1215與1233期,針對鏡面混凝土地坪與瑕疵,進行過報導。本文所介紹的案例,係某外商所屬北部地區的賣場之一,為地下一層地上三層建築物,鏡面地坪施作後在貨品上架前清潔時,發現大規模地坪產生龜裂、廣泛分層剝離現象[2],如圖5與圖6所示。這種現象,外商國外賣場以前從未經歷過。

其實,鏡面混凝土地坪設計施作,並不是將裝飾面材於底層地板澆置達28天之後,再施工黏貼上去;而是於地坪混凝土澆置後,在初凝前、終凝之間,將地坪以大型與小型研磨拋光機粉飾,直到表面光滑平整為止。因施工行為屬於高溫高速研磨表面,使表面快速硬化變強變硬,達到面層與底層混凝土一體為目標。而施工時機是在初-終凝時間之間,也就是研磨工班要等到澆置預拌混凝土達到初凝的時候,才可以開始施作。

問題是如何判斷初凝時間呢?!一般有經驗鏡面地坪施工廠商,憑工程經驗判斷,在混凝土失水、且按壓表面可達1-2公分深度、或腳踩無凹陷時,即可施工。國外鏡面地坪施作行之有年,但是國內有經驗廠商僅非常少數了解這方面施工歷程。現在地坪產生龜裂、與面材和底層剝離的嚴重瑕疵問題,令業主、設計、監造、施作單位和預拌混凝土供應商,均感到不解、困惑和錯愕,尤其是外商業主與自設的監造單位,更是難以接受:「為何全世界各國鏡面地坪不下數百案場的施作經驗,只有在台灣施工時會有此結果?」。

業主隨即召集自有營繕監造、設計建築師、營造單位,會同研商緊急處置措施:要求設計、營造單位,立即對案場採樣(兩個分層試體、兩個完整試體),再以另案早先開幕之另一賣場為比對案例(沒有任何瑕疵的地坪取樣),送到美國由外商指定的混凝土鑑識單位(公司),依據ASTM C856-硬固混凝土岩相分析法[3],試驗分析可能形成的原因,以做為未來鏡面地坪施作改善依據參考。在先前本報1215及1233期有提及此案例,與後續處理措施。

本文將說明,國外鑑識單位這種對鑽心取樣試體,進行鉅細靡遺、抽絲剝繭的試驗過程方法所得成果,似乎可以做為法院鑑定案例、或重大糾紛仲裁的主要佐證的證物之一(據了解,國內的土建試驗單位或大學營建、土木、建築學系,尚無法有這樣齊全精密試驗分析設備)。本文目的針對委外送至國外鑑識單位(美國公司),依據ASTM C856精密剖析瑕疵混凝土的巨微觀性質(目前CNS並無類似ASTM C856的規範,似乎是可參考制定);至於國外鑑識單位使用方法與儀器設備,散見在國內各國家試驗機構、與大學所擁有的精密儀器,如能訂定對應規範,對工程鑑定品質的「質」「量」提升,應非常有助益,也可與國際先進技術潮流接軌。

又,外商業主會同相關單位取樣密封,以航空郵送至美國鑑識單位,測試分析結果綱要式內容見表1,包含試體描述(外觀、尺寸)、分層剝離區描述(含pH值)、粗細骨材(最大粒徑、岩相、組成成分、及配)、水泥漿體描述(粉末處與完整處pH值、孔隙氣泡率、膠結料相、水化產物相、可能有異常水化生成物相),最重要的觀察是氣泡孔隙率,分層剝離處12-15%,較完整試體處4-8%;測試分析結果,針對送驗試體大致呈現出問題發生情況,可送回國內供業主、設計監造單位參酌判讀;只是業主對鏡面地坪分層剝離乙事,因渠非專業工程單位且對形成成因,仍模糊不知;施工單位只好求助大學、或專業技師機構,支援處理判讀。

表1 外商取樣六個鑽心試體(四個案場BT 1-4兩個比對案場CL 1-2)

連同基本資料資訊,送至美國鑑識單位試驗判讀-綱要結果

項   目 BT-1 BT -2 BT-3 BT-4 CL-1 CL-2 (B/11-12)
SOG 2樓地板     (K/1-2) 完整試體
有分層裂縫 有分層裂縫 完整試體 完整試體 完整試體  
樣 品 尺 寸 直徑×高度 直徑×高度 直徑×高度 直徑×高度 直徑×高度 直徑×高度
15×15cm 10×15cm 13×15cm 12×15cm 20×15cm 20×15cm
收到的樣品

100%完整試體

頂端(8片鬆散

碎片厚1/2-

3/4cm);鋼筋

在8cm深處,

無突出裂縫或

大孔隙

90%完整試體

硬鏝抹面,

硬鏝抹面,

硬鏝抹面,

硬鏝抹面,

外觀描述

頂端(8片鬆

散碎片厚1/2

cm);鋼筋

在7cm深

處,無突出

裂縫或大孔

頂端密度

1/8-1/4ʺ鋼筋

在7-8cm深

處,無突出

裂縫或大孔

頂端密度1

/4ʺ鋼筋在7-

8cm深處,

無突出裂縫

或大孔隙

頂端密度

1/4ʺ鋼筋在

7-8cm深

處,無突

出裂縫或

大孔隙

頂端密度

1/4ʺ鋼筋

在7-8cm

深處,無

突出裂縫

或大孔隙

白-灰色粉化

有;粉狀碳酸鹽;pH值小

於8.2;填滿在混凝土表面下的低凹陷處;一些存在

經由粉末的排氣孔隙

軟質區

骨      料

粗骨料:碎裂聲音均勻分佈(除了砂質頂端1/2 -

 3/4 cm外)大多是中粒度的花崗岩類型和火山岩,

部分變質片岩和角頁岩,少數的沈積石灰岩和砂

岩;與ASTM C 33尺寸57(25.0-4.75mm)的分級相

近似。

粗骨料:碎裂聲音均

勻分佈,大多是砂石

及花崗岩類型和火山

岩;與ASTMC 33尺寸

67(19.0-4.75mm)的

分級相近似。

細骨料:碎裂完全,相似的岩石碎片石英,長石和

黑色金屬礦物均勻分佈;頂端1/2 - 3/4cm是砂子。

細骨料:碎裂完全,

相似的岩石碎片石英,

長石和黑色金屬礦物

均勻分佈。

水 泥 漿 體

深灰色(潔淨表面);整體刮痕硬度;粉化層pH值

8.2,整體pH值 12-13;估計夾帶孔隙率/氣孔12-15%

(局部較高),整體排水途徑很少,有少數非常小的在

頂部表面附近,隨機微裂紋數量正常;相當好的水

化波特蘭水泥和爐石;正常數量的氫氧化鈣(Ca

(OH)2)二次水化產物; 可能有游離石灰(f-CaO)和

方鎂石(氧化鎂-f-MgO)的微量成分; 說明整體水膠

比介於0.45-0.49。

與北投相似,但樣品

#1估計總孔隙3-4%

(1/2有輸氣)及樣品#2

估計6-8% (大部份輸

氣)。

表2  BT試體鏡面混凝土配比設計結果

成        分 重        量
Cement(水泥) 315 kg
Slag(爐石粉) 35 kg
Coarse aggregate(粗骨料) 1088 kg
Fine aggregate(細粒料) 797 kg
Water(水) 164 kg
Chemical admixture(F型) ---
w/cm(水膠比) 0.48
fꞌc (28天強度)  4000 psi (28 MPa)
Slump(坍度) 180 mm

表3  CL鏡面混凝土配比設計結果

成        分 重        量
Cement(水泥) 310 kg
Slag(爐石粉) 33 kg
Coarse aggregate(粗骨料) 1063 kg
Fine aggregate(細粒料) 857 kg
Water(水) 151 kg
Chemical admixture(F型) 2.7
w/cm(水膠比) 0.44
fꞌc (28天強度)  4000 psi (28MPa)
Slump(坍度) 180 mm

 

鏡面混凝土配比,如表2及表3,本文案場(BT)與比對案場(CL)混凝土配比變異性,從表2與表3觀察,最主要差異處是拌合水量與化學藥劑用量,BT案場較CL配比內用水量高出13kg/m³:藥劑用量都是屬於Type F型高性能減水劑,BT用量在報告中無註記不得而知。比較兩者配比的坍度工作性都是180 mm,加上高性能減水摻劑,CL(拌合水量較低,151kg/m³)的黏滯性比BT高。換言之,BT新拌混凝土可能會有濃度較稀的問題[4],也就是有浮(泌)水的可能性,值得注意。如果加入如日本自充填混凝土的增黏劑(在藥劑內)是沒有此問題,但是初凝後,以大型座乘式研磨機強力震動、夯實、快速研磨時,則又另當別論了。

表4,呈現BT完整混凝土與分層剝離試樣,膠結漿體的SEM/EDS,電子顯微鏡與化學元素分析結果,顯示以底層混凝土膠結漿體元素為基準值,分層剝離試樣測試結果對照,可以發現每一種膠結材料元素,誤差值不一,其中碳(C)、鎂(Mg)、鉀(K)、納(Na)分別為50%、60%、55%、57%,其中碳比例偏高,是由於鏡面地坪表面龜裂,接觸二氧化碳顯著,試樣可能有中性(碳化)之虞;其它鎂、鉀、納等成分,可能是受浮水稀釋(由下往上)帶出,因此鏡面地坪頂層-下層膠結料成分變異比較大所致。

SEM/EDS化學微觀分析試驗,一般是各大學與研究機構,才有進行的稀有試驗項目,一般國內工程糾紛鑑定(識),比較少有這方面的安排;但是國外工程鑑識(定)公司是以ATTM C856方式進行,有詳細方法步驟,供鑑識人員參考,裡面已經包含表1至表4內容項目,可以將試樣內受混凝土材料組成、配方設計、施工影響、環境作用劣化程度等等,精密剖析,眼見為憑,以試驗結(成)果推測肇因,是一種較具公信力鑑識的可行與可能選項之一。

以下將分述國外鑑識公司,進行本文案例樣本的圖樣,分享讀者。

表4 BT試樣取樣以SEM/EDS元素分析結果

元   素 白-淺灰粉化層 底層混凝土 粉化層 備    註
(相對基準值) (基準值) 評論
Oxygen(O2) 53.1 56.7 --- 陷入氣泡-孔隙,北投分層試體在12-15%;中壢2-4%。pH值北投較低8.2,中壢12-13。白-淺灰粉化層為半液態體狀,非在原地形成,是由施工粉飾(或震動)引起,判斷不是施工後發生的。
Calcium(Ca) 12.2 19.9 鈣低於39%
Silica(Si) 16.8 12.1 矽高於28%
Carbon(C) 9.5 4.8 碳高於50%
Aluminum(Ag) 3.2 2.8 鋁高於12%
Iron(Fe) 1.6 1.7 鐵低於40%
Magnesium(Mg) 0.4 1 鎂低於60%
Potassium(K) 2 0.9 鉀高於55%
Sodium(Na) 1.4 0.6 鈉高於57% 
Sulfur(S) 未檢出 0.5 硫存在
Cobalt(鈷) 未檢出 微量 N/A
Titanium(鈦) 未檢出 微量 NA

 

BT試樣擷取部分測試結果,如圖7至圖12。從圖10鏡面地坪試樣描述,依據美國鑑識公司的描述BT試樣:鏡面地坪較無光澤(圖7)且表面有類似塑性和乾縮龜裂;地坪剝離處試鏡面與底層分離,無法變成一體,剝離處呈現淺灰色(Light-grey)(圖8);剝離處放大倍數(×5倍),表面呈不規則淺灰色,發現有些許龜裂和粗糙表面(圖9與圖10);圖11至圖12表示縱剖面缺陷與浮水路徑及氣泡,顯示浮水情況非常顯著。

從圖7至圖12,發現BT案場由外(巨)觀(Macro-scope)與試樣的細(中)觀(Meso-scope),已發現到鏡面混凝土受到某方面與程度的損傷,浮水與泌水痕跡十分明顯,這種現象依據美國鑑識單位判斷,與加入的化學摻劑(Chemical additivities)非常有關連性;至於剝落原因,由表1發現膠結料可能因含有游離石灰(f-CaO)和方鎂石(氧化鎂-f-MgO)的微量成分,遇到水時是否也造成其膨脹破壞,值得深入探討[4];此部分,施工單位依照國外鑑識單位報告結論,合理懷疑有受到預拌廠添加爐石粉(為大陸進口,35 kg/m³),因有可能含有氧化碴或還原碴的爐石粉,經安定化後輸入國內;前些時候,國內這些材料未經安定化處置,被誤(濫)用引起建築物、道路工程等,受水(濕氣)作用而膨脹鼓起脹裂剝落。

不過,這項因素後來公會在法院鑑定案例中,以CNS 1258-卜特蘭水泥,熱壓膨脹試驗法(P.2參考法,無膨脹性龜裂、變形瑕疵),74.5.18修訂公布;證實並無氧化碴與還原碴影響;另外,SEM/EDS和X-ray微觀分析(Micro-scope)中也查無反應證據[4]。(待續)

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圖7 BT混凝土地坪面鏡面外觀龜裂

 

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圖8 BT混凝土地坪鏡面剝離處現況

 

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圖9 BT混凝土版面剝離處外觀-1

 

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圖10 BT混凝土版面剝離處外觀-2

 

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圖11 BT混凝土版面試體縱剖面微觀缺陷

 

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圖12 BT混凝土版面剝離縱剖面泌水氣泡

 

【本文稿經由台灣省土木技師公會技師報同意轉載;未經允許請勿任意轉載】

 


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