湛淵源、 王庭華 技師

「鏡面混凝土」地坪 (Burnished concrete slab),是使用在工業廠房與大面積集合住宅的地坪上,為了呈現量體碩大建築物的門面和空間地坪,反映出象徵空間豪華、亮麗、高雅、尊貴,地版並具有耐磨、無龜裂、耐久、平整、低維護性的特徵。目前廣泛應用在歐美及澳洲等地區的工業廠房、商業大樓和住宅大樓中,見圖1。在國內,好市多(COSTCO)量販店,只要是案場消費者(顧客)行走地方,尤其在賣場、餐飲、百貨銷售區,都是採用「鏡面混凝土」地坪。或許有讀者直覺反應出,這是不是跟建築物地板磨石子(Polished concrete slab)地坪[1]一樣嗎?

早期建築物地板,大部分是採用這種類型地坪施作,其特徵:地板乾淨、清潔、易整理、耐久、無龜裂等優點,如圖2。國內外消費使用者,至諸如大批發賣場消費時,有種讓消費者有「以客為尊」的心理因素,或許是這種地坪受到國外賣場業主青睞的直覺因素吧!「鏡面混凝土」地坪與磨石子地坪,都是對澆置於地板面混凝土,以機械式進行研磨及拋光過程,其結果都是獲得一如光亮、平整、耐磨、耐久、無龜裂像鏡面呈現的表面;事實上,兩類型地坪施作工序過程相互迥異,品管過程嚴整度也大異其趣。主要相異處是磨石子地坪施作時機,在地坪澆置混凝土完全達到硬化,養護至少14天以上有足夠強度後,才開始表面研磨。研磨時需深入表層將粗骨材(粒料)磨平外露,混凝土品管和施作過程適當,即可以獲得一處平整光滑的表面。

「鏡面混凝土」產製、澆置和施作過程,嚴謹性與程度,與磨石子地坪截然不同。最顯著不一樣之處,在於「鏡面混凝土」地坪澆置後,待新拌混凝土無水泌出,用手壓觸感判斷無水浮出表面達到初凝後,約在4-5小時以上,即可使用拍漿機拍出漿體,與磨坪機和機械研磨,拋光機來回研磨數次。待整體研磨平整數小時後,以鋸縫機器每隔數公尺施作收縮縫後,經整體鏡面地坪養護水分充分濕潤,同時以防水帆布覆蓋養護表面至28天以上。所以「鏡面混凝土」配方上,必須有足夠的細粉料,且需要有「鏡面混凝土」現場初、終凝品質管制的機制。配方中可添加礦物摻料(飛灰與爐石粉),惟爐石粉硬化後顏色較接近白色,可加入少量 (10%以下)為宜,但也可用純水泥配比;至於添加少量飛灰是有助於晚期強度,但是國產飛灰含碳量不易控制,加入後會有暗灰(黑)色呈現,而不利於外觀亮眼之顏色表現,而被拒絕加入「鏡面混凝土」,只不過礦物摻料的用量要適當,不得影響凝結時間和外觀明亮呈現。

「鏡面混凝土」地坪與磨石子地坪,對混凝土品管與施作工序有很顯著不一樣,在於混凝土配比用水量(含藥劑的劑型及用量),和施作時機(初、終凝判斷)等關鍵管制程序。磨石子混凝土地坪,只要配比得當、澆置與養護得宜、研磨工序按部就班,並未深入涉及新拌混凝土性質與行為,只要不過度泌水析離,適可而止,就能製作光滑、亮麗、耐久的表面。「鏡面混凝土」對新拌性質(剛拌合後條件、泌水、析離、初凝、終凝等),品管要求特別嚴謹。

此處,有些專有名詞,由CNS 14891-混凝土及混凝土用粒料詞彙,與混凝土科技專家學者論述整理[2]如下;析離:混凝土組成材料(粒料、水泥、礦物摻料、水等)間因比重不同而產生非刻意分離現象;泌水(浮水):則是析離的一種現象表現,固體沉澱而密度最小的水浮現呈現乳沫聚集於表面;初凝:新拌混凝土開始失去塑性可工作性時間(一般混凝土約在拌合後3-5小時,依CNS 14220灌入阻抗值達500 psi);終凝:新拌混凝土開始有強度的時間(一般混凝土約在拌合後6-8小時,依CNS 14220貫入阻抗值達4000 psi)。

工程實務上,初終凝時間並不是靠營建工程現場技術人員經驗累積而來,尤其是添加高性能減水劑混凝土,需要採用科學儀器,來判斷初、終凝時間,見諸CNS 14220(民94年)-混凝土凝結時間試驗法及ASTM 403M-08(16)-Standard Test Method for Time of Setting of Concrete Mixtures by Penetration Resistance;初、終凝時間,是以貫入針灌入混凝土表面達25 mm (1")時之壓力值,分別為500 psi、4000 psi,判定初凝與終凝時間,工地現場有測試儀器設備可供使用。

對鏡面混凝土而言,當貫入表面達25 mm時,已足以判斷混凝土工作性和最初強度發展資訊,這是一種較被認為具有科學技術依據的現場施作方式,而不是僅靠有數年工作經驗技術人員研判,因為混凝土材料就是這幾種,最顯著差異處是化學摻劑,可說發展上是日新月異,尤其是聚羧酸高性能減水劑,這種化學摻料劑型,具有環保性、低添加量、高減水率(可達30%以上)等優點,目前國際與國內已廣泛應用在混凝土工程上,著實有相當優異的施工臨床表現(特別是中國大陸地區),但是使用上也累積許許多多失敗經驗,尤其是添加後的泌水與析離現象最普遍,這種問題普及在國內與國際施工環境中;應用這些科技性材料,大大提升與改善混凝土科技應用領域,但也有層出不窮技術性困擾與難題,尚待克服;選用一種較為具科技施作試驗方式,也許是唯一選項。

現在工程施作工序都有標準施工規範,或業主設計監造單位提供之施工圖說做為參考依據,承包商及協力施作廠商,必須要熟讀及執行這些規定,以避免衍生不必要誤會、衝突、糾紛,甚至上法院請求公斷仲裁等等困擾。磨石子地坪施工規範,可參考「內政部營建署建築工程施工規範網」;「鏡面混凝土」是屬於國外英文施工規範,可參考澳洲的Cement & Concrete Aggregates期刊登載的文獻,國內應用性不普遍而缺乏類似澳洲規範- The Specification of Burnished Concrete Finish[3],不過亦可參酌ACI 302.1R-04-Guide for Concrete Floor and Slab Construction,規範有清楚明文交代版的施作過程。

目前較為棘手的是,國內廠商承攬採用具國外施工規範的工程時,首先面對難題是國外規範與國內規範有翻譯語意上差異,僅是找翻譯社翻譯規範,會有語意不詳、雞同鴨講問題。更甚者,英文用詞的法律意義,也截然不同,跟國內的施工習慣更是有別。譬如,國外目前混凝土工作坍度,版是10 cm (4")為常態;在國內,即使是版要求坍度仍為15-18 cm (6"-8")也是常態,甚至將工作性調製高流動性25 cm (10")以上更是常態;而國外施工規範為因應國內施工環境,也允許在新拌混凝土添加高性能減水劑,規定版從原來坍度的10cm (4"),在工地現場只能增加2"-3",也就是Not more than 8" (20 cm),換言之,從拌合至工地澆置、搗實時之坍度是不得大於8" (20 cm),否則日後工程有問題產生糾紛時,廠商應付連帶責任(CNS 3090-預拌混凝土)。這是國內相關工程承攬廠商,對國際(英文)規範不熟悉與認知上差異的問題,工程只要出狀況,處理起來相當費時、費力、麻煩、困擾;因為,國外業主唯一認定是規範精神、與工程品質是否符合規範要求,善後處理一般也所費不訾。

「鏡面混凝土」施作後要求的品質,是需要大面積光亮、平整、耐久和無裂縫(Crack free)的表面,是最主要訴求。相對地,所產生最典型瑕疵缺陷是,表層(鏡面)與裡(底)層分層剝離(Delamination)的問題[4]。依ACI 302所載:分層剝離是表層與裡層發生平行分離一段小距離 (3 mm-12 mm),造成「鏡面混凝土」無法形成整體的現象。此時,人踩在瑕疵面上可能無事、或可能有龜裂發生;如果有重機械,如堆高機或堆置較重貨物重壓表面,則立即產生全面龜裂及地板失去平整性凹裂的缺失,整體大面積鏡面立即失效。而在地板清潔時,水分經裂縫處滲入底層,促使缺陷處加速呈現。此時,恢復鏡面地坪平整度(Flatness)及水平度(Levelness),須立即修補。以國外生產樹酯砂漿(非水泥系材質)處理受損門面地坪,由粗磨至細磨,經數次反覆研磨,其單價甚高。

為能防止上述這種缺陷產生,可以使用圖3闡述。這張圖形中「鏡面混凝土」工序關鍵品質有兩項,(1)新拌混凝土的工作坍度,此與「鏡面混凝土」材料有關;(2)新拌混凝土的初凝時間,與「鏡面混凝土」施作工序有關。混凝土工作度,主要影響因素是設計水量和液體摻劑(高性能減水劑)量,其它如細粒料的含泥量會有直接影響工作性;「鏡面混凝土」配方用水量儘量放低,165 kg/m3以下是可行選擇。然此設計用水量過低,工作坍度難以達到施工需求,這時候應借助高性能減水劑來改善工作性。聚羧酸劑型減水劑(可製作高流動性質),是大陸與世界各國廣泛使用的劑型,國內使用上也有十幾年的時間。特別是大陸緊鑼密鼓的工程建設,光是一年用量比台灣歷年來的總用量還要多,所累積成功與失敗案例不勝枚舉。對於聚羧酸劑用於鏡面混凝土地坪,要注意重點是,絕對不能設計成高流動性,且添加後不得有泌水析離現象,初、終凝時間也應符合施工規範要求,否則澆置時除不易泵送(塞管)澆置外,對鏡面因研磨成型時,可能發生分層剝離的高風險機率。對版面構造而言,添加聚羧酸劑改善工作度,可能因高減水率和增加流動性,顯得改良過度造成負面效果,因「鏡面混凝土」要求低工作性、低用水量較易成型無暇疵的量體,著重掌握混凝土可達工作初凝的時間。

「鏡面混凝土」第(2)重點品管是,工序上的新拌混凝土初凝時間,見圖3。初凝時間是新拌混凝土開始失去工作性時間,也是游離水已經被其它材料鎖住無法移動的現象,這與配比內設計用水量及化學摻料劑型(一般型或緩凝型)有關,配比設計拌合水量要儘量低,如前述165 kg/m3以下是良好選擇,更低則會更好;接續是一定要選用一般型減水劑,減水無緩凝功能的劑型,從圖3可以看出初凝時間是浮水終止的時候,只有約4小時(混凝土拌合後)的時間,至終凝可施作研磨約只有3小時,此對於有經驗工班技術人員已足夠,倘若使用緩凝型減水劑會延遲研磨工序,造成工程顯著延宕與糾紛的困擾,以上這些因素是「鏡面混凝土」品管重點中的重點。

最後,維持配比產製一致性也是相對重要,這與材料來源的穩定性有重要關係,尤其是細粒料來源務必要求穩定性、潔淨等;全尺寸模型試驗(Mockup test)是仿真實際施工時的條件,找出可能品管缺失力求改進,建立參與施作人員建立一致共識,所有過程(初凝時間),一定要確實嚴格執行CNS 14220規範,建立起「鏡面混凝土」地坪品質保證的前衛條件。

至於,「鏡面混凝土」版產生品質分層剝離時,蒐集分析診斷調查方法,仍需依據傳統,加上科學的中醫「望、聞、問、切」、和日本醫學「觀而斷」的基本科學精神邏輯,依循4個面向進行[5]:1)蒐集「鏡面混凝土」版相關合約文件;2)蒐集所有施工時品質紀錄與文件;3)執行必要試驗與分析(參酌省土木技師公會鑑定手冊、ASTM C856-硬固混凝土岩相分析法(鑽心取樣顯微觀測));4)綜合研判分層剝離與修復建議。這些處理程序,是需有處理經驗的技師與人員和儀器設備,很費時、費力、耗用成本也很高,萬一進入司法糾紛程序時,可能需時數年甚至十年以上時間,工程品管時,實在是不得不慎!

參考文獻

1. 內政部營建署(106.10.25) 。建築工程施工規範。09421- 磨石子地磚。

2. The Specification of Burnished concrete finish, Cement & Concrete Aggregate, Australia (2010).

3. 黃兆龍(2013)。高性能混凝土理論與實務。詹氏書局,台北。

4. Dipayan Jana, DELAMINATION – A STATE-OF-THE-ART REVIEW, PROCEEDINGS OF THE TWENTY-NINTH CONFERENCE ON CEMENT MICROSCOPY, QUEBIC CITY, PQ, CANADA, MAY 20 -24, 2007.

5. 鄧勝軒(2017.7.1)。工程瑕疵鑑定之參考。社團法人臺灣省土木技師公會,技師報,1073期。

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圖1 鏡面混凝土(Burnished concrete)

 

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圖2 磨石子混凝土地坪

 

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圖3 鏡面混凝土版施作工序示意圖

 

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