第1413期-談 混凝土實務問題之我見

前言

隨著時代演進，各種法規及準則皆須因應實際需要，而進行必要的修訂或改版。部分實務問題，則尚須藉由工程師豐富的經驗，在不違背設計準則的前提之下，妥適的完成設計。本文擬針對混凝土實務上可能面臨之問題，提出三大問題予以闡釋及說明，除導正部分從業人員之錯誤外，尚祈 諸先進指正。

問題一：用砂率值偏高之可能後遺症為何？

答案：

1.用砂率值定義及其值偏低時之後遺症，請詳閱參考文獻(1)。

2.閱讀完前項參考文獻(1)之後，可明白用砂率值偏低時之後遺症，因而有人大幅提高用砂率值之配合設計，甚至高出允許之上現值47%或52%甚多(某案甚至達70%)。如此做法，可能會衍生下列各項後遺症：

(1)如果採用的是高強度輕質粒料混凝土材料時，用砂率值偏高，則其強度值會大幅降低。其緣由乃為偏高的用砂率值、表示粗粒料的使用量降低，細粒料的使用量增加，而水泥用量卻沒有變化，將使混凝土本身的密度降低，粗粒料與水泥之間的界面強化度、機械契合作用下降，因而造成混凝土破壞機制沿著粗粒料本身的顆粒破壞、界面破壞，兩種型式同時存在，最後衍生混凝土強度降低之後遺症。

(2)細粒料的使用量增加，其總體之比表面積值亦將隨之大幅提高，若為達到水泥相同之包裹與黏結粒料之成效，此時，勢必得增加水泥之使用量，若超過水泥使用量之上限值時，即使養護良好，混凝土結構體亦將衍生嚴重紋裂損壞狀況。

(3)另外，偏高的用砂率值亦容易產生粒料析離及泌水等現象，進而導致混凝土之穩定性降低，連帶地亦損及其耐久性。

對策建議：

1.混凝土合理的用砂率設計值為： (1)抗壓強度機制者：32%±5%。(2)抗彎強度機制者：42%±5%或47%±5%。

2.工程師應設定各項用砂率值之上、下限值，不可以超過設計值±5%之允許差範圍外。

問題二：台灣地區混凝土規定最小抗壓強度值之準則沿革如何？

答案：

1.內政部營建署於2002年頒布參考文獻(2)，其中規定如下：

(1)結構混凝土之規定抗壓強度fc' 不得小於175kgf/cm²。

(2)預力混凝土之規定抗壓強度fc'不得小於280kgf/cm²。

(3)抵抗地震力構材混凝土之規定抗壓強度fc'不得小於210kgf/cm²，亦不得高於420kgf/cm²。

(4)抵抗地震力構材設計輕質混凝土之抗壓強度fc'不得小於210kgf/cm²，亦不得高於280kgf/cm²。

2.內政部營建署於2011年頒布參考文獻(3)，其中規定如下：

(1)結構混凝土之規定抗壓強度fc'不得小於210kgf/cm²。

(2)預力混凝土之規定抗壓強度fc'不得小於280kgf/cm²。

(3)抵抗地震力構材混凝土之規定抗壓強度fc'不得小於210kgf/cm²。

(4)抵抗地震力構材設計輕質混凝土之抗壓強度fc'不得小於210kgf/cm²，亦不得高於350kgf/cm²。

3.內政部營建署於2023年8月頒布參考文獻(4)，其中規定如下：

(1)一般輕質混凝土之抗壓強度fc'不得小於210kgf/cm2，亦不得高於350kgf/cm²。

(2)設計抵抗地震力之抗彎矩構架和特殊結構牆時，限定輕質混凝土之抗壓強度fc'不得小於280kgf/cm²，亦不得高於350kgf/cm²。

(3)其他混凝土應用範圍規定最小抗壓強度fc'列，如表1所示。

4.茲將旨揭各版延革續綜合整理，如表2所示。

表1 混凝土最小抗壓強度fc'之規定一覽表

表2 混凝土抗壓強度fc'之延革一覽表

※註：1."-"表示規範未列相關規定。

2.2002為2002年版；2011為2011年版；2023為2023年版。

問題三：混凝土設計規範逐年提高最小抗壓強度值的優點為何？

答案：

一般而言，提高混凝土最小抗壓強度值，可獲致以下各項優點：

1.減少混凝土建築物軸壓構材尺寸，可增加室內使用空間。

2.可減少建築物重量，降低地震力之衝擊。

3.增加受撓構材之斷面韌性，提升建築物耐震性能。

4.可提升混凝土之緻密性，進而可降低混凝土碳化深度之速率，並增加混凝土構材之耐久性及使用年限。

5.增加混凝土結構之使用年限，同時可以減少新混凝土材料之使用量及廢棄舊混凝土之處理量。均有助於降低對環境之衝擊性，避 免天然資源的過度開採，並收節能減碳之功效。

結語

綜上所述，混凝土在設計用砂率值時，應特別注意符合規定以外，亦須注意混凝土最小抗壓強度fc'之規定，若設計工程師於專案內增加取樣及試驗的工作，具備充分信心時，則可將280kgf/cm²或350kgf/cm²之上限值酌予提高之；至於近二十年來，各準則或規範針對混凝土規定最小抗壓強度值，均逐年提高，不但因為潮流所趨，亦為保障混凝土材料本身之品質及提高整體結構體耐久性與耐震性能等緣由。殷盼各界從業人員，應詳細了解各種規範之要義，共同為提升國內工程品質與保障百姓安全福祉而努力。

參考文獻

1.房性中(2021年11月20日)。〝談用砂率之問題〞，台灣省土木技師公會，技師報，1302期。

2.內政部營建署(2002)。〝結構混凝土設計規範〞。

3.內政部營建署(2011)。〝混凝土結構設計規範〞。

4.內政部營建署(2023年8月10日)。〝建築物混凝土結構設計規範〞。

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