水泥混凝土工程材料試驗問題之探討

摘 要
水泥混凝土為營建主要材料之一,影響工程安全與經濟等兩大主要因素,故本文敘述台灣地區目前品管執行概況,及影響混凝土多種控制點之問題,以料源、拌合廠、運送、泵浦車、試體製作、抗壓試驗及配合設計等提供業已存在之問題,同時提供改善對策及多種混凝土相關試驗費用等作為設計者之參考,亦提出稽核方法以確保從業者可盡到應有之責任。
一、前言
品管大師戴明博士曾明確而直接的指出:「品質問題的產生,有百分之八十導因於管理不善」。因此在工程施工階段中除了持續重視品質直接的相關技術事務(施工檢驗及材料試驗)外,後勤支援 (採購、人事、財務、庶務等)事務的品質,也開始為人所重視,全面品管(TQA、TQC)的觀念正式導入傳統的品管體系,「品質是每一個人的責任」應為當今參與工程的全體人員所必須深切體認的思維。
從技術事務涵括之施工檢驗及材料試驗,我們發現有關水泥混凝土結構工程中,在許多施工檢驗點及材料試驗檢驗點中,雖然可以在規劃排定的時間,利用適當的檢驗工具、儀器,經過專人的檢試驗,來確保施工及材料品質,惟因水泥混凝土材料牽涉的檢驗點較多,各檢試驗界面之相互影響亦較密切,最特殊的是生產後的混凝土強度,必須要等到28天齡期才能經過抗壓試驗被判定合格與否,此時,結構體已成型硬固,甚至已在進行下一階段的工作,如何處理不合格產品,實在是目前工程界較為棘手的事,所以如何加強混凝土生產前的預防管理,以確保品質,正是本文所探討的主要目的。
二、台灣地區混凝土品管執行概況
自從行政院公共工程委員會公佈公共工程三級品管制度以來,一些材料試驗及施工檢驗皆由承包商自辦品管工作 (QC),因此導致承包商選擇單價較低之分包商合作,分包商選擇試驗單價較低且試驗報告較易合格之檢試驗機構,委託辦理檢驗及試驗工作,成為很自然的商業行為模式;惟鑒於國內預拌混凝土拌合廠,品質水準良莠不齊,且混凝土品質受到生產流程各檢驗控制點之影響頗大,如未特別加以規範,恐怕會有劣幣逐良幣之現象,也促成混凝土品質有每況愈下之隱憂。
三、影響混凝土品質的各檢驗控制點之相關問題
3.1料源
規模較大的拌合廠大部分有其自己的粗、細粒料(砂石)廠或有長期合作供料之廠家,其粒料級配,材質較為穩定,但規模較小之拌合廠,其粒料來源較不穩定,甚至有些是向盜採砂石商家購買,品質不易掌握。
3.2拌合廠
3.2.1人員:拌合廠操作人員是否經過訓練、實習,進而熟習,其資歷可否證明其有能力勝任操作拌合之工作。
3.2.2粒料:粒料料倉或堆料場是否設施良好,粒料不易混淆,且排水良好,不受污染。
3.2.3設備
1.拌合鼓葉片是否過於磨耗、老舊,必須更新。
2.計量磅秤是否有定期校正,準確否?
3.操作室電腦設定程式及列印設備是否經過驗證。
4.水泥、飛灰或爐石粉儲存槽是否標識區別清楚,進料時不致混淆。
3.2.4運送
1.預拌車司機是否經過訓練,裝料前是否已確定鼓內已無前次卸料後清洗之餘水。
2.是否已確實遵守運送途中不擅加水之規定。
3.3泵浦車
1.性能是否老舊,馬力足夠否?
2.操作人員是否有擅自加水之惡習。
3.4試體製作
1.是否確實於施工現場旁依規定方法取樣做試體且經監造人員註記清楚。
2. 二十四小時後拆模,標識是否清楚且依規定送入養治池。
3. 製作之試體可能是特別增加水泥用量之混凝土。
未實施三級品管政策前之中山高速公路QC人員是全天候的在工地,拌合廠除甲方派人駐廠外,現場根本不知道抽作那一車之試體,且每一車皆有可能因坍度超過規定而拒用。
3.5抗壓試驗
1. 28天材齡送驗的試體是否確實是原先經監造人員註記的試體?
2.監造單位是否派員會同試驗。
3.現今各檢(試)驗單位出具之試驗報告都有加註“本試驗僅對送驗樣品負責”等字樣,可見試體從製作→養生→送驗之工作界面,試體之正確代表性是最被質疑且待解決之主要課題。
3.6試驗費用之支付方式
CNLA檢試驗室原是一立場超然的第三者檢試驗機構,由於實施三級品管以後,社會商業行為模式之改變,試驗費用由送試單位支付,各檢(試)驗室為了生存及營運績效,產生了許多怪異的商業行為,從免費喝飲料、吃便當、洗車及提供佣金等較具競爭性的服務方式,原也無可厚非,然而要是演變成耳聞的“保證通過”的假試驗報告的話,那無疑是工程品質的一大毒瘤,非有良好的對策因應,的確難於確保工程品質。
3.7混凝土配合設計
1.從公共工程評鑑中(5000仟萬以上且施工進度在30∼80%時)發現大部份拌合廠提供之配合設計報告僅僅是依據美國墾務局使用,亦是台灣公路局首先啟用之一張計算表,并未依照CNS12891、ACI 211或PCA之規定提出三種水灰比,然後才決定每方之各種材料使用量。
2.未因工程fc'、粒料料源、水泥等變化而提出配合設計報告亦是最大之弱點。
四、改善對策
4.1承包商應先將二家以上拌合廠相關資料送請監造單位審核,其相關資料為:
4.1.1工廠登記證明。
4.1.2工會會員證明。
4.1.3品管人員經歷及訓練記錄。
4.1.4操作拌合人員履歷。
4.1.5使用之粗、細粒料料源區,監造單位得視需要前往察看。
4.1.6粗、細粒料物性試驗報告。
4.1.7試驗設備明細表。
4.2發包前規定每一工程由乙家試驗室辦理試驗,避免權責不分。
4.3承包商應先將二家以上委託檢試驗機構相關資料送請監造單位審核,然後決定乙家試驗室全責辦理,其資料為:
4.3.1中華民國試驗室認證(CNLA)合格證書內含認證項目。
4.3.2品質手冊。
4.3.3組織人員履歷。
4.3.4合格駐廠人員名單及其訓練記錄
4.3.5合格抗壓試驗人員訓練記錄
4.3.6近5年來工程服務實績
4.4監造單位應於承包商提送之拌合廠家資料後30天內進行資料審查及現場驗廠作業,並以書面審查報告答覆承包商。對於合格之拌合廠家排定先後順位,以第1家為生產廠家,其後者為預備廠,若經審核不足二家合格廠,承商應補提送其他拌合廠家資料送審以為預備廠做準備。
4.5監造單位應於承包商提送委託檢試驗機構資料後15天內進行資料審查及實地查證,以書面審查報告答覆承包商。對於合格之檢試機構,排定先後順位,以第1家為受委託檢試驗機構,其後者為預備試驗機構,若經審核不足二家合格檢試驗機構,承包商應補送其他合格單位資料送審以為預備試驗機構做準備。
4.6試驗費用支付方式
有關相關檢試驗費用由受託檢(試)驗機構每月向承包商請款,副本送交監造單位,承包商審查無異議後,監造單位得於承包商估驗款中扣除檢試驗費用,直接撥付檢試驗單位。
相關檢試驗費用列於附表一內,以供參考編列檢試驗費預算
4.7每日生產300M3以上時,拌合廠必須由承商委託檢試驗機構派員駐廠。
4.8試體養生池設於監造單位辦公房舍旁,以利管理。
4.9到達試驗材齡由監造單位派員會同試驗,或隨機會同試驗。
4.10視工程規模,鼓勵受委託檢試驗機構於工地設立試驗室並辦理CNLA認證。
4.11實施混凝土品保稽核
每三個月乙次,於拌合廠之生產流程至檢(試)驗機構出具之試驗報告實施稽查作業。
1. 對於檢試驗機構發現有重大缺失時,稽查小組開列改正通知單告知承包商於一定期間內改善完竣,若仍無法改善時,得撤銷其代辦業務,由下一順位機構取代之。
2. 對於拌合廠作業發現有重大缺失時,稽查小組開列改正通知單告知承包商於一定期間內改善完竣,若仍無法改善時,得停止其供料,由預備廠供料。
五、結語
5.1台灣地區混凝土工程材料己到非加強管理不可之地步。
5.2對於混凝土改善對策,可再經由專家學者討論確定可行後,併入特定條款內予以實施,則解決當前混凝土工程品質之亂象,該可獲得根本的改善。
5.3混凝土材料費僅佔營建工程施工費之10∼30%,惟影響結構體之安全使用年限,可達百年或數百年之久,若因一時之疏忽或管理不當,致產生公共危險及人身傷害,其所付出之社會代價,九二一震災即是明證,則非金錢可以衡量。是故做好水泥混凝土工程材料之品管乃土木建築工程中重要的一環,不可輕忽之。
材料試驗收費單價表(一)
項次 |
試 驗 項 目 |
單位 |
單價 |
試驗方法 |
備 註 |
|
1. |
水泥混凝土試體抗壓強度試驗 |
個 |
200 |
CNS 1232 |
|
|
2. |
篩分析試驗-細粒料 |
件 |
1,000 |
CNS 486 |
|
|
|
-粗粒料 |
件 |
800 |
CNS 486 |
|
|
|
-粗細粒料混合 |
件 |
1,500 |
CNS 486 |
|
|
3. |
比重及吸水率試驗-粗粒料 |
件 |
1,000 |
CNS 488 |
|
|
|
-細粒料 |
件 |
1,500 |
CNS 487 |
|
|
4. |
洛杉磯磨損試驗-100/500轉 |
件 |
3,000 |
CNS 490 |
|
|
5. |
硫酸鈉健度試驗-粗粒料(五週期) |
件 |
5,000 |
CNS 1167 |
|
|
|
-細粒料(五週期) |
件 |
3,000 |
CNS 1167 |
|
|
6. |
有機物含量試驗 |
件 |
1,000 |
CNS 1164 |
|
|
7. |
粒料扁平率試驗 |
件 |
1,500 |
ASTM D4791 |
|
|
8. |
破碎率 |
件 |
1,500 |
ASTM D5821 |
|
|
9. |
含泥量試驗 |
件 |
800 |
CNS 491 |
|
|
10. |
土塊及易碎顆粒含量試驗 |
件 |
1,000 |
CNS 1171 |
|
|
11. |
粒料單位重 |
件 |
3,000 |
CNS 1163 |
|
|
12. |
粗粒中含輕質含量試驗 |
件 |
5,000 |
CNS 10990 |
|
|
|
細粒中含輕質含量試驗 |
件 |
3,000 |
CNS 10990 |
|
|
13. |
鑽心混凝土試體抗壓強度試驗 |
個 |
250 |
CNS 1238 |
|
|
14. |
混凝土試體抗彎強度試驗 |
個 |
600 |
CNS 1233 |
|
|
15. |
混凝土配合設計 |
組 |
30,000 |
CNS 12891 |
|
|
16. |
混凝土廠新拌混凝土均勻度試驗 |
組 |
30,000 |
CNS 3090 |
|
|
17. |
預拌混凝土廠檢查 |
次 |
30,000 |
CNS 3090 |
以檢查項目得再調整 |
|
18. |
混凝土駐廠品管 |
次 |
5,000 |
- |
以日間每人八小時內計,夜間計費每小時加600元計 |
|
19. |
混凝土用化學摻料性能試驗 |
組 |
40,000 |
CNS 12284 試拌至28天期齡 |
|
材料試驗收費單價表(二)
項次 |
試 驗 項 目 |
單位 |
單價 |
試驗方法 |
備 註 |
|
20. |
細粒料中水溶性氯離子含量試驗 |
件 |
2,000 |
CNS 13407 |
|
|
21. |
水溶性氯離子含量試驗(硬固) |
件 |
3,000 |
ASTM C1218 |
|
|
22. |
水溶性氯離子含量試驗(新拌) |
件 |
2,500 |
CNS 13465 |
|
|
23. |
鹼性反應試驗(粗粒料) |
件 |
12,000 |
CNS 13618 |
ASTM C289 化學法 |
|
|
鹼性反應試驗(細粒料) |
件 |
8,000 |
CNS 13618 |
ASTM C289 化學法 |
|
24. |
混凝土用拌合水 |
|
|
|
|
|
|
油脂 |
1 |
1,500 |
CNS 1237 |
|
|
|
硫酸鹽(SO4-2) |
1 |
1,200 |
CNS 1237 |
|
|
|
濁度 |
1 |
300 |
CNS 1237 |
|
|
|
氯鹽(CL-1) |
1 |
1,200 |
CNS 1237 |
|
|
25. |
水泥試驗 |
|
|
|
|
|
|
水泥細度檢驗(氣透儀法) |
1 |
1,000 |
CNS 2924 |
|
|
|
比重試驗 |
1 |
1,000 |
CNS 11272 |
|
|
|
正常稠度用水量試驗 |
1 |
1,000 |
CNS 3590 |
|
|
|
假凝結試驗 |
1 |
1,000 |
CNS 3458 |
|
|
|
凝結時間試驗初、終凝 |
1 |
2,500 |
CNS 786 |
|
|
|
試體製作與抗壓強度試驗 |
1 |
3,000 |
CNS 1010 |
|
|
|
水泥墁料空氣含量試驗 |
1 |
1,500 |
CNS 787 |
|
|
|
健度(熱壓膨脹試驗) |
1 |
4,500 |
CNS 1258 |
|
|
|
水合熱試驗 |
1 |
5,500 |
CNS 2248 |
|
|
|
燒失量試驗 |
1 |
1,500 |
CNS 1078 |
|
|
|
不溶殘碴試驗 (I.R.) |
1 |
2,000 |
CNS 1078 |
|
|
|
游離氧化鈣試驗(Free CaO) |
1 |
2,500 |
CNS 1078 |
|
|
|
X-光化學分析 |
1 |
3,000 |
|
|
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