透水混凝土与工程应用介绍

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1、透水混凝土與工程應用介紹潘昌林鄭瑞濱壹、簡介臺北市紅磚人行道因為不當使用致使損壞，造成行人通行不便等問題常為人所詬病。針對該課題，市政府養工處自八十五年度起以美觀、安全、無障礙等原則重新辦埋規劃設計，並逐年編列預算辦理人行道的更新。該更新計畫中透過使用厚實之低強度混凝土底層，並於其上鋪設高壓混凝土地磚後完成人行道的方法，保證了承載機車等輕型交通工具與諸多不當使用狀況下的力學需求，維持了民眾行的權力。但上述之設計造成地表逕流的無法入滲，水資源無法獲得有效涵養，勢將造成都會區的生態衝擊。無細骨材混凝土（No-finesconcrete,以下稱作透水混凝土）即是在

2、上述實際的需要下，所因應而生滿足力學需求並兼顧生態環保需求的鋪面底層使用材料。台北市政府基於此考慮，擬將逐步推廣使用透水混凝土於人行道鋪面的工程。本文即在此基礎上，介紹此一特殊材料及其應用於鋪面工程上的設計方法以饗讀者。貳、何謂透水混凝土？所謂透水混凝土一般被定義為一種含有狹窄級配之粗骨材、微量或無細骨材、且無足量水泥漿之混凝土材料。其以配比設計與製程控制其特性以達合適強度、高透水性、無析離等工程需求，主要作為無需壓密之回填材料或水工結構物，抗壓強度約在200psi（1.5Mpa）至2000psi（14MPa）之間。其與一般混凝土（NC）相比，具有下列的特點

3、：331.透水混凝土比重一般約在1400kg/m~1900kg/m間。2.熱傳導係數小。3.水的毛細現象不顯著。4.水泥用量少。5.成型時側壓力小，可使用各種輕型模版。6.表面存在蜂窩狀孔洞，表面抹平施工方便。此外，透水混凝土靠自重下料即可成型，施工簡易而方便，對於工人的施工技術要求不高更是其主要特色。參、無細骨材混凝土的使用材料與配比設計原則透水混凝土使用的材料是由一般的水泥、粗骨材和水拌合而成，有時也會加入少量的砂。粗骨材可以是碎石、卵石，也可以是人造輕骨材或再生骨材、工業的爐渣廢料以及其它強度較高的建築廢棄物等。其強度的發揮性，藉著粗骨材表面的一般水泥

4、漿體，使之骨材表面接觸互相固結，形成多孔隙的結構體，因此具有相當大的透水性。使用之水泥、骨材等之要求如下表一所示。透水混凝土之配比，除力學強度之外，一般透水係數為性能的指標。故配比設計時，先將使用骨材之乾擣單位重求出，從而求取骨材中存在的孔隙。而後，依據需要強度，填充少於總孔隙體積但不同體積含量的水泥漿體，即可完成配比的設計。一般的設計流程整理如下圖一。原料名稱性能要求1.滿足國家要求者水泥2.使用的粒徑越小，水泥顆粒亦應相應變小。1.粗骨材應為單一級配。如10mm~20mm、10mm~30mm等不宜小於5mm或大於40mm。骨材2.碎石型粗骨材之針、片狀總

5、量最好小於15%，骨材含泥量不宜大於1%。3.亦可使用再生骨材、人造骨材等。表一透水混凝土使用水泥、骨材等之要求透水混凝土的配比設計使用骨材之乾擣單位重並求取總孔隙體積Return依據經驗使用不同量的漿體強度試驗、透水性能試驗OK完成圖一透水混凝土配比之設計流程上述之配比設計中，使用漿體量的多少為強度與透水性能的最大變數。漿體的水灰比，對於透水混凝土整體性能的表現，無太大的助益，其扮演骨材與骨材接觸點間的黏裹角色。一般水灰比的選取以能充分黏裹骨材、不產生流失為原則，約在0.35~0.55間。使用漿體充填孔隙體積的量，從總孔隙體積的30%~70%皆可，依據要求

6、強度而定。當然，隨填充孔隙漿體的增加，其透水能力亦隨之遞減。透過上述的設計方法，使用20mm標稱骨材粒徑、0.35水灰比，並填充70%總孔隙體積含量的水泥漿體狀況，並灌至Ø10×20的圓柱試體進行試驗，其約可22-2達到抗壓強度140kg/cm、MOR強度17kg/cm以及透水係數4.5×10cm/sec等性能。肆、透水混凝土之檢、試驗方法透水混凝土之檢、試驗進行之方法，與一般混凝土相比並無太大的差異，其主要仍以國家規範規定之內容為主加上透水試驗的方法，規範整個材料的性質。說明如下：（一）抗壓試驗：依據CNS1232抗壓試驗法規範進行試驗。（二）抗彎試驗：依

7、據CNS1234中心點載重法規範進行試驗。（三）劈裂試驗：依據CNS3801劈裂抗張強度試驗法進行試驗。（四）透水試驗：試驗試拌時之透水係數的求取，可依據Darcy公式，使用圖二之簡易試驗架設。量測試體長度L、截面積A並量取單位時間內之流量Q後，則可計算透水係數K＝ρ×L×Q/（A×H），式中ρ為水的密度，試驗儀器如圖所示。現場之檢驗，則可使用現場透水試驗儀進行試驗（如圖三）。注水水頭容器H穩壓容器試體Q量杯電子秤圖二透水試驗試驗架設示意圖圖三現場透水試驗儀使用上述之檢試驗方法，將可有效規範所使用透水混凝土材料的性質，對於施工工程品質的控管將更可有效的掌握。

8、之無細骨材混凝土照片二典型無細骨材混凝土人行道施工斷