控制性低強度材料使用成效之探討

前言

「控制性低強度材料」(Controlled Low Strength Materials；簡稱CLSM)依文獻(1)規定：『係由水泥、卜作嵐或無機礦物掺料、粒料及水按設定比例拌和而成，必要時得使用化學材料。』另由ACI 229R-99﹝文獻(2)﹞可得知：CLSM的運用項目高達9項之多(詳表1所示)，至於台灣地區，則偏重使用於道路管線開挖之回填作業，然而，在實務上，基於從業人員錯誤的理念或未能100%依據施工規範施作，故歷年來，筆者親眼所見許多錯誤樣態，除了造成道路維護品質未見提昇之後遺症，尤其傷害到行車之舒適度、機車、自行車以及行人之安全性，實不容小覷。

本文擬闡釋CLSM機制之外，特別將國內、外之實績分別列述之，俾能達到釐正視聽之功效是盼。

概述

由美國ACI 116R﹝文獻(3)﹞之基本定義，CLSM乃為抗壓強度值≦1,200psi(8.3MPa)的材料，若必須考量日後再行開挖之可能性，則其抗壓強度值均以≦300psi(2.1MPa)為主，至於CLSM使用於土木工程基礎之結構性填方者，若採用1,200psi(8.3MPa)之抗壓強度值時，則可以免除完工後再行挖掘之選項。

基於CLSM具備可流動性、無收縮性、塑性以及自動壓實性等多重特性，其施工程序可免予滾壓，且其長期抗壓強度在40~300psi(0.3~2.1MPa)之間，設計需求值則僅為40~100psi(0.3~0.7MPa)。由於抗壓強度之要求不高，甚至於某些工作項目未強制規定強度值，故CLSM之材質要求相對於水泥混凝土而言，亦較為鬆散。

CLSM運用狀況

一、美國地區

詳表1所列。

二、臺灣地區

承如前述，即使CLSM已有眾多的工作項目可供選擇採用，然而，臺灣地區近十年來，仍僅以道路工程之管線挖掘回填作業為主，同時，各項施工規範對於CLSM的性質要求亦未克一致，導致其間差異性頗大，謹分別列述如下：

1.行政院公共工程委員會施工綱要規範﹝文獻(1)﹞：詳表2所示。

2.內政部營建署控制性低強度材料製程及使用手冊﹝文獻(4)﹞：詳表3及表4所示。

3.交通部台灣區國道新建工程局施工技術規範﹝文獻(5)﹞：詳表5所示。

4.台北市政府工務局施工規範﹝文獻(6)﹞：詳表6所示。

5.高雄市政府工務局施工規範﹝文獻(7)﹞：詳表7所示。

表1 美國地區運用CLSM狀況一覽表﹝文獻(2)﹞

項次	工作項目	抗壓強度值需求	狀況說明
1.	管線路床	未強制規定	1.1964年起採用。 2.可有效防止細粒土壤被水份沖刷流失。 3.可採用CLSM100%包覆管線。
2.	一般回填	≦300psi	1.易澆置、不須壓實。 2.總作業時間可於4小時內完成(含養護時間)。 3.1988年起採用。
3.	結構填方	100~1,200psi	1.供作基礎支撐之用。 2.提供均勻且水平的表面。 3.可降低填方厚度。
4.	隔熱及隔離式填方	≦300psi	1.密度較低。 2.孔隙率較大。
5.	鋪面底層	400~1,200psi	1.可直接澆置於路基土壤上。 2.可採全斷面施工。 3.結構係數可設定為0.16~0.28。 4.應特別加強橫向排水之設計。 5.宜鋪設抗摩擦薄層(Wearing Surface)。
6.	控制侵蝕	≦300psi	1.水流速度0.52m/sec之情形下，CLSM之抗侵蝕性優於各類黏土、砂石等材料。 2.CLSM同時可增加強度。
7.	回填廢棄設施	≦300psi	1.便於回填廢棄的隧道、坑道或下水道。 2.澆置距離可達90m之遠，且免搗實。
8.	核能設施	未強制規定	1.能避免核能設施爆炸所衍生之輻射性傷害。 2.能掩埋核能設施之垃圾物。
9.	橋梁改建	未強制規定	1.能填充橋墩基礎孔隙及裂縫。 2.可修補橋墩缺失。

表2 行政院公共工程委員會施工綱要規範CLSM之性質要求表﹝文獻(1)﹞

試驗項目	試驗方法	要求
管流度（cm）	ASTM D6103	[15-20][20-30][　　]
坍流度（cm）	CNS 14842	[40以上][　　]
落沉強度試驗	ASTM D6024	一般型：[12][24][　　]小時早強型：[3][4][　　]小時
28天抗壓強度（kgf/cm2）	ASTM D4832	[90][　　]以下
氯離子含量	CNS 13465	符合CNS 3090之規定，如無鋼材腐蝕疑慮時，報請工程司同意後，得免辦理本項試驗。

表3 使用一般混凝土制式粒料產製之CLSM性質要求規定表﹝文獻(4)﹞

項目	試驗方法	要求
抗壓強度 (kgf/cm2)	ASTM D4832	[7～90]
凝結時間 (小時) (貫入阻力達到 400psi時間)	CNS 14220 (ASTM C403)	一般型：[12～36] 早強型：[3～5]
管流度 (cm)	ASTM D6103	[15～20]
單位重 (kg/cm3)	ASTM D6023	[2000以下]
粗粒料用量 (kg/cm3)	—	[400以下]

表4 非制式粒料產製CLSM之性質要求規定表﹝文獻(4)﹞

項目	試驗方法	要求
抗壓強度 (kgf/cm2)	ASTM D4832	[5～30]
落球強度試驗 (cm)	ASTM D6024	[7.6以下]
坍度 (cm)	CNS 1176	[19以上]
坍流度 (cm)	CNS 1176	[40以上]

表5 交通部台灣區國道新建工程局施工技術規範CLSM之性質要求表﹝文獻(5)﹞

試驗項目	試驗方法	要求
管流度（cm）	ASTM D6103	15-20．
坍流度（cm）	CNS 14842	40以上。
落沉強度試驗	ASTM D6024	一般型：12小時。早強型：3.5小時。
抗壓強度（kgf/cm2）	ASTM D4832	12小時材齡7kgf/cm2以上； 28天材齡30~90kgf/cm2。

表6 台北市政府工務局施工規範CLSM之性質要求表﹝文獻(6)﹞

名稱	檢驗項目	依據之標準	規範之要求
控制性低強度回填材料	坍流度	CNS 14842 A3400	40-60cm
	初凝時間	ASTM C403	4小時以內
	落沉強度試驗	ASTM D6024	一般型：24小時。早強型：4小時。
	24小時抗壓強度	ASTM D4832	7 kgf /cm2以上
	28 天以上抗壓強度	ASTM D4832	40~80(kgf/cm2)

表7 高雄市政府工務局施工規範CLSM之性質要求表﹝文獻(7)﹞

項目	試驗方法	要求
管流度（cm）	ASTM D6103	15-20．
坍流度（cm）	CNS 14842	40以上。
落沉強度試驗	ASTM D6024	一般型：24小時。早強型：4小時。
抗壓強度 (kgf/cm2)	ASTM D4832	40-80．

台灣地區採用CLSM之盲點說明

一、攸關CLSM使用績效成敗之關鍵，在於材料之使用及適當的養護措施，唯ACI 229R-99﹝文獻(2)﹞僅規定：總作業時間可於4小時內完成(含養護時間)；臺灣地區之施工規範亦大多規定：養護時間依設計圖說規定，但是，設計圖說卻往往付之闕如。筆者多次親眼所見管線單位回填CLSM時，亦未能養護即立刻回鋪瀝青混凝土材料、並採用重型卡車碾壓，造成CLSM泥漿向上滲出之狀況(詳照片1及照片2所示，筆者照相時為烈日高照之晴天。)，即使日後再度回鋪瀝青混凝土面層，一定會在補綻區域內衍生波浪式不平整狀況、剝脫及凹陷等多重損壞之案例。

二、由照片3顯示，此為CLSM使用於人行道底層之狀況，承包商澆置CLSM後，未進行任何養護作業，經過24小時後，即裂縫叢生。

綜合討論暨建議事項

一、CLSM雖然名之為低強度材料，但並不表示不需要養護措施。何況只要CLSM中含有水泥的成份，就一定會有水化熱之反應，因此，一則不養護即加鋪瀝青混凝土，水份100%向上滲入面層材料中，不但瀝青混凝土之黏結力喪失，且補綻區域之損壞程度將更形惡化；二則即使CLSM表面曝露於大氣中，亦屬於不養護之狀況，在低強度高坍度之現況下，一定裂縫不斷呀！

二、相關文獻針對CLSM的養護程序，則僅規定：需進行灑水養護，並使用麻袋、塑膠布及其他適當物品覆蓋之，養護時間依設計圖說規定(缺失已如前述)。筆者擬進一步建議：『養護程序應100%確實執行，切不可掉以輕心；至於養護之時間，則以4小時為最低之標準，切不可略而不做或是任意縮短之。』

參考文獻

1.行政院公共工程委員會施工綱要規範，第03377章：控制性低強度回填材料，2007年12月完整版第V3.0版。
2.ACI 229R-99,Controlled Low-Strength Materials,1999&2005.
3.ACI 116R, Cement and Concrete Terminology ,2000.
4.內政部營建署，控制性低強度材料製程及使用手冊，2002年10月。
5.交通部台灣區國道新建工程局施工技術規範，第03377章：控制性低強度回填材料，2009年8月初版。
6.台北市政府工務局施工規範，第03377章：控制性低強度回填材料，2010年1月修訂版。
7.高雄市政府工務局施工規範，第03377章：控制性低強度回填材料，2008年3月第V1.0版

2-1
照片1 回鋪瀝青混凝土後CLSM泥漿向上回滲之狀況(一)