土木工程研究所硕士论文.ppt

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1、,國 立 中 央 大 學 土 木 工 程 研 究 所 碩 士 論 文 水泥混凝土蒸汽養護成效對施工成本效益之研究 以台灣高鐵 C215 標橋梁工法為例 The Study of construction cost/benefit on cement concrete steam curing efficiency Case example-Taiwan high speed railway bid C215 viaduct construction method,指導教授：林志棟 研 究 生：吳建憲,Jyh-Dong Lin Chien-Hsien Wu,中華民國 九十四 年 四 月,(,(,

2、(,(,。,。,國立中央大學圖書館 碩博士論文電子檔授權書 (93 年 5 月最新修正版) 本授權書所授權之論文全文電子檔，為本人於國立中央大學，撰寫之碩/博 士學位論文。(以下請擇一勾選) ) 同意 (立即開放) ) 同意 (一年後開放)，原因是： ) 同意 (二年後開放)，原因是： ) 不同意，原因是： 以非專屬、無償授權國立中央大學圖書館與國家圖書館，基於推動讀者間 資源共享、互惠合作之理念，於回饋社會與學術研究之目的，得不限 地域、時間與次數，以紙本、微縮、光碟及其它各種方法將上列論文收錄、 重製、公開陳列、與發行，或再授權他人以各種方法重製與利用，並得將 數位化之上列論文與論文電子檔

3、以上載網路方式，提供讀者基於個人非營 利性質之線上檢索、閱覽、下載或列印。,研究生簽名：,吳 建 憲,論文名稱： 水泥混凝土蒸汽養護成效對施工成本效益之研究 （以台灣高鐵 C215 標橋梁工法為例）,指導教授姓名：,林 志 棟,教授,系所： 學號：,土 木 工 程 研 究 所 92332006,博士,碩士班,日期：民國,94,年,04,月,12,日,備註： 1. 本授權書請填寫並親筆簽名後，裝訂於各紙本論文封面後之次頁（全文電子檔內之授權書簽名， 可用電腦打字代替） 2. 請加印一份單張之授權書，填寫並親筆簽名後，於辦理離校時交圖書館（以統一代轉寄給國家圖 書館） 3. 讀者基於個人非營利性質

4、之線上檢索、閱覽、下載或列印上列論文，應依著作權法相關規定辦理。,水泥混凝土蒸汽養護成效對施工成本效益之研究-以台灣高鐵 C215 標橋梁工法為例,摘,要,關鍵字：品質管理、蒸汽養護、多元迴歸分析、價值工程 近年來，國內經濟快速成長，公共工程加速推動，在工程方面不斷引 進新技術、工法。然這些高度機械化與系統化施工方法，其技術性與複雜 性所考量工程界面繁多，使得設計及施工困難度亦增加不少；從傳統到新 式工法，工程技術已向高度自動化發展進步，如何解決施工問題、降低成 本與縮短工期需求，實為一重要課題。 國內工程界過去十餘年致力於自動化推展已有相當成效，由民間投資 興建且全面動工興建中之台灣高速鐵路

5、工程，有長達 250 公里以上高架橋 梁結構。承包廠商基於工期、成本及品質考量下，採用預鑄橋梁工法，由 於其在施工快速、品質控制容易，適合大量產製，且不妨礙地面交通等等 因素，勢必影響未來高架橋梁工程之應用將日益普遍，如何運用既有技 術、經驗及資源，更有效落實縮短營建自動化之目標，有賴工程界群策群 力，共同努力完成此理想目標。 本研究計畫從品質方面著手，從工程執行面作深入探討，在過去大多 是興建階段，相關制度及配套措施未建立；且過去有關工程品質管理制度 研究中，亦大多著眼在公司施工品質管理計畫方向、大原則監督策略架構 硏擬，鮮少對興建階段工程品質管理作業做深入探討；故本研究以此為主 軸，進行相

6、關研究分析。根據相關文獻內容分析結果顯示，施工自動化， 施工循環週期必須有效壓縮才能達成，其中以混凝土養護時程空間最大， 透過蒸汽養護品質及施工效率工法案例調查(以高鐵 C215 標 Viaduct 2 段之 橋梁工法)，文獻彙整及應用統計原理之相關性與多元迴歸分析探討，期以 養護時程達到最佳化模式價值工程之施工效益，進而有效的運用養護效 率，而不降低損及工程品質。 -I-,水泥混凝土蒸汽養護成效對施工成本效益之研究-以台灣高鐵 C215 標橋梁工法為例,ABSTRACT,Keywords：Quality Management、Steam Curing、Multiple,regression

7、analysis、Value engineering,Due to high growth of national economy and acceleration of public construction, numbers of new engineering technology and particular know-how on highly machinery and systematic construction skill are introduced accordingly; however, this new technology leads to difficulty

8、on design as well as construction. Basically, from traditional from new civil engineering, the constructional skills have developed with high automatic ones; therefore, its indeed essential theme on how to solve construction problem and cost , and to shorten constructive period.,Dedicated in the aut

9、omation development for the recent 10 years, As for the engineering project of Taiwan High Speed Railway which is private invested and currently under full scale construction, it includes also more than 250 kilometer overpass bridge structure. Taking into considerations on construction period, cost

10、and quality, factors on how the private investing contractor may achieve fast construction, easy quality control, feasible mass production and not hindering ground traffic etc., application of overpass bridge will inevitably more popular in the future construction projects. How to fully utilize exis

11、ting technologies, experiences and resources to more effectively accomplish the goal of shortening realization period of construction automation, that would be a giant step awaiting to be taken through the concerted efforts made jointly by the engineering industries to achieve the ultimate objective

12、. This research project shall be commenced from the aspect of quality management, with in depth exploration to be made against the execution phase of the construction. Since most of the previous cases were categorized as under-construction stages, related systems and matching procedures have not,-II

13、-,水泥混凝土蒸汽養護成效對施工成本效益之研究-以台灣高鐵 C215 標橋梁工法為例,yet been established; also in previous studies regarding construction quality management, most of the main focuses fall on the investigation of supervisory strategic structure over the general direction and principle for construction quality management plan

14、s made by companies with special privilege, there are scarcely in depth exploration targeting at the operations related to quality management of construction project at its building-up phase, therefore the subject study shall focus on this to conduct related research and analysis; as indicated accor

15、ding to related documents and analysis results, shortening construction period through construction automation can be achieved only when the construction cycle could be effectively compressed, of which the concrete maintenance schedule is the one with the most space. Through construction methodology

16、 case study regarding steam curing quality and construction efficiency (Bridge construction method applied to High Speed Railway, bid C215 Viaduct Section 2) along with research through summarization of relevant documentation as well as application of correlation and multiple regression analysis, it

17、 is expected that the value engineering of optimal steam curing schedule model can be obtained to achieve economical benefits, and then more effectively utilize on spot curing efficiency without deteriorating the construction quality.,-III-,水泥混凝土蒸汽養護成效對施工成本效益之研究-以台灣高鐵 C215 標橋梁工法為例 水泥混凝土蒸汽養護成效對施工成本效益

18、之研究 以台灣高鐵 C215 標橋梁工法為例,目,錄,摘 要 I 目 錄 . IV 圖目錄 VII 表目錄 . IX 相片目錄 . XI 第一章、前言 1 1-1 研究動機 1 1-2 研究目的 2 1-3 研究方法 2 1-4 研究架構 3 第二章、文獻回顧 5 2-1 蒸汽養護 5 2-1-1 加速養護方法. 5 2-1-2 蒸汽養護流程. 6 2-1-3 蒸汽養護特點. 8 2-2 蒸汽養護對水泥混凝土性質之影響 . 9 2-3 蒸汽養護溫度與時間和混凝土強度之成熟度關係 . 13 2-4 國內有關蒸汽養護之現況 . 15 2-4-1 國內相關蒸汽養護實際案例現況. 15 2-4-2 國

19、內相關蒸汽養護研究成果. 18 -IV-,水泥混凝土蒸汽養護成效對施工成本效益之研究-以台灣高鐵 C215 標橋梁工法為例,2-5 蒸汽養護之統計相關性分析方法與應用 . 22 2-5-1 相關性分析. 22 2-5-2 多元迴歸分析. 23 2-5-3 逐步迴歸分析. 25 2-5-4 SPSS 統計分析軟體 26 2-6 價值工程 28 2-6-1 價值工程的基本功能與定義. 28 2-6-2 價值工程的特性. 29 2-6-3 價值工程的實施. 29 第三章、執行現況與試驗計劃 30 3-1 工地橋梁養護之施作與設置 . 30 3-1-1 全跨徑預鑄橋梁生產. 30 3-1-2 蒸汽養護

20、設備. 34 3-1-3 蒸汽養護程序. 35 3-2 試驗規劃與方法 . 40 3-2-1 使用材料及依據標準規範. 42 3-2-2 實驗室試驗. 47 3-2-3 工地試驗. 48 第四章、試驗結果與成效分析 51 4-1 實驗室試驗結果 . 51 4-2 工地試驗結果 . 54 4-3 統計分析 64 4-3-1 相關性分析. 67 4-3-2 多元迴歸分析. 69 4-3-3 逐步迴歸分析. 78,-V-,水泥混凝土蒸汽養護成效對施工成本效益之研究-以台灣高鐵 C215 標橋梁工法為例,4-4 施工成本效益 . 83 4-4-1 施工成本. 84 4-5 現地施工成本分析 . 89

21、4-5-1 不同養護時程比較分析. 89 4-5-2 工期比較分析. 91 4-6 不同養護工法之施工成本比較 . 93 4-7 小結 95 第五章、結論與建議 97 5-1 結論 97 5-2 建議 99 參考文獻 101 附錄一 場鑄節塊懸臂工法橋梁統計總表 108 附錄二 節塊推進工法橋梁統計總表 109 附錄三 預鑄廠平面配置示意圖 .111 附錄四 全跨徑預鑄橋梁斷面示意圖 112 附錄六 水泥混凝土拌合廠計量設備校正記錄表 115 附錄七 混凝土材料檢查表 116 附錄八 水泥混凝土拌合廠駐廠監工檢驗表 118 附錄九 工地混凝土澆注前檢驗表 119 附錄十 混凝土澆注監工報告表

22、120 附錄十一 混凝土驗收及澆置記錄表 121 附錄十二 混凝土試體抗壓紀錄表 122 附錄十三 工地混凝土試体取樣試驗流程 123 附錄十四 蒸汽養護鍋爐操作檢查表 124 附錄十五 蒸汽養護溫度紀錄表 125,-VI-,水泥混凝土蒸汽養護成效對施工成本效益之研究-以台灣高鐵 C215 標橋梁工法為例,圖目錄,圖 1-1 研究流程與架構圖 4 圖 2-1 養護溫度控制階段流程圖 6 圖 2-2 兩變數關係示意圖 22 圖 2-3 多元迴歸分析法適用時機圖 24 圖 2-4 多元迴歸分析方法比較圖 27 圖 3-1 全跨徑預鑄橋梁生產流程圖 33 圖 3-2 蒸汽養護流程圖 36 圖 3-3

23、 鍋爐位置及蒸汽管配置示意圖 38 圖 3-4 現地蒸汽養護溫度控制階段流程圖 39 圖 3-5 現地蒸汽養護溫度量測點位置圖 40 圖 3-6 實驗規劃流程圖 41 圖 3-7 水泥種類對強度與成熟度曲線之影響圖 44 圖 3-8 不同配比水灰比強度與成熟度曲線圖 47 圖 4-1 蒸汽養護歷時曲線圖 53 圖 4-2 蒸汽養護歷時對強度與成熟度曲線之影響圖 53 圖 4-3 混凝土蒸汽養護溫度與歷時曲線圖（1） 54 圖 4-4 混凝土蒸汽養護溫度與歷時曲線圖（2） 54 圖 4-5 工地蒸汽養護歷時對強度與成熟度曲線之影響圖 55 圖 4-6 混凝土管制圖(蒸汽養護後 28 天水養護抗壓

24、強度) .59 圖 4-7 混凝土管制圖(蒸汽養護後 28 天自然養護抗壓強度) .62 圖 4-8 蒸汽養護時室外溫度統計圖 66 圖 4-9 蒸汽養護時間統計圖 66 圖 4-10 蒸汽養護溫度統計圖 66,-VII-,水泥混凝土蒸汽養護成效對施工成本效益之研究-以台灣高鐵 C215 標橋梁工法為例,圖 4-11 蒸汽養護後混凝土抗壓強度統計圖 67 圖 4-12 研究分析徑路圖 71 圖 4-13 殘差分析圖（1） 73 圖 4-14 常態機率圖（1） 73 圖 4-15 殘差分析圖（2） 75 圖 4-16 常態機率圖（2） 75 圖 4-17 常態機率圖（3） 76 圖 4-18 分

25、析徑路結果圖 77 圖 4-19 常態機率圖（4） 80,-VIII-,水泥混凝土蒸汽養護成效對施工成本效益之研究-以台灣高鐵 C215 標橋梁工法為例,表目錄,表 2-1 各工法的澆置時程及蒸汽養護特性比較. 18 表 3-1 高鐵 C215 標 V2 段橋梁工法資料總表 . 30 表 3-2 水泥之水化熱. 43 表 3-3 水泥之抗壓強度表. 43 表 3-4 水泥化學成分和物理性質表. 44 表 3-5 工地配比之試驗相關資料表. 45 表 3-6 各組拌合配比表. 45 表 3-7 混凝土之配比設計表. 46 表 4-1 蒸汽養護時間試驗結果表. 51 表 4-2 蒸汽養護尺寸與面積

26、和混凝土強度發展之關係表 51 表 4-3 齡期 60、 90、 180 天混凝土試體抗壓強度表 52 表 4-4 工地採用溼治水養護之混凝土強度試驗值統計表 56 表 4-5 工地採用蒸汽養護及 28 天水養護抗壓強度試驗值統計 57 表 4-6 混凝土抗壓統計分析表（蒸養後 28 天水養護抗壓強度） 58 表 4-7 工地採用蒸汽養護及 28 天自然養護抗壓強度試驗值統計 60 表 4-8 混凝土抗壓統計分析表（蒸養後 28 天自然養護抗壓強度） 61 表 4-9 工地相關性樣本試驗值統計總表. 65 表 4-10 平均數與標準差數據值. 68 表 4-11 相關係數分析結果表. 68 表

27、 4-12 自變數與應變數關係. 70 表 4-13 迴歸統計數據值結果（1）. 72 表 4-14 變異數（ANOVA）分析表（1） 72 表 4-15 迴歸分析判定係數分析表（1）. 72,-IX-,水泥混凝土蒸汽養護成效對施工成本效益之研究-以台灣高鐵 C215 標橋梁工法為例,表 4-16 迴歸統計數據值結果（2）. 74 表 4-17 變異數（ANOVA）分析表（2） 74 表 4-18 迴歸分析判定係數分析表（2）. 74 表 4-19 迴歸統計數據值結果（3）. 75 表 4-20 變異數（ANOVA）分析表（3） 76 表 4-21 迴歸分析判定係數分析表（3）. 76 表 4

28、-22 迴歸統計數據值結果（4）. 80 表 4-23 變異數（ANOVA）分析表（4） 80 表 4-24 迴歸分析判定係數分析表（4）. 80 表 4-25 蒸養時間與蒸養後拆模時混凝土強度逐步迴歸分析結果 81 表 4-26 迴歸方程式預測蒸汽養護後混凝土抗壓強度誤差值 82 表 4-27 土地租金成本單價分析表. 85 表 4-28 設備成本單價分析表. 86 表 4-29 材料成本單價分析表. 87 表 4-30 人力成本單價分析表. 87 表 4-31 其他管理成本單價分析表. 88 表 4-32 預鑄混凝土箱型梁生產步驟日程表. 90 表 4-33 工期比較分析表. 92 表 4

29、-34 全跨預鑄橋梁工法溼治水養護與蒸汽養護施工成本比較 95 表 4-35 全跨預鑄橋梁工法溼治水養護與蒸汽養護施工成本效益 95,-X-,水泥混凝土蒸汽養護成效對施工成本效益之研究-以台灣高鐵 C215 標橋梁工法為例,相片目錄,照片-1 蒸汽養護鍋爐 .34 照片-2 蒸汽管架與蒸汽主副管 .35 照片-3 養護棚覆蓋情形 .35 照片-4 蒸汽養護混凝土抗壓試體放置位置 .37 照片-5 現地蒸汽養護溫度自動量測器 .40,照片-6 實驗室蒸汽養護恆溫恆溼控制器與溫度自動控制量測.48,-XI-,水泥混凝土蒸汽養護成效對施工成本效益之研究-以台灣高鐵 C215 標橋梁工法為例,第一章、

30、前言,1-1 研究動機,在混凝土工程養護之方法，一般大致可分為下列三類：一、溼治養護，,二、護膜養護，三、蒸汽養護；溼治及護膜養護同為保持混凝土中之拌和,水，使其不致因水分蒸發而損失，以利水化作用；而蒸汽養護乃提高溫度,以加速水化作用，進而縮短產品之製程，其適用於大規模生產之預鑄混凝,土製品，如混凝土涵管、隧道環片、建築樓版及預力場鑄混凝土梁等構件。,利用蒸汽養護的方式來加速混凝土的水化反應速度，為製作混凝土預,鑄構件常用的方法，而養護的方式中，又以蒸汽養護方式為最有效率，此,方式最主要優點在於能快速增加混凝土強度，在適當的養護過程下，超過,60%之溼室養護下的28天混凝土抗壓強度，能讓混凝土

31、在24小時短期內，,達到養護28天的強度，為預鑄混凝土最有效率的方法。,針對國內對蒸汽養護的相關研究十分缺乏，也未能加入適當運用，這,方面研究與推廣對營建工程自動化、縮短時程、高效率與高性能等方面助,益良多；為有效的運用現地蒸汽養護效率，而不降低工程品質，促使本研,究之確立，從台灣高鐵 C215 標橋梁工程（以下簡稱本工程）養護案例探,討，建立品管人員在工程上實際扮演角色與地位提升，在這微利時代讓業,界落實品管人員統計能力，將是有助於工程上不致浪費材料及成本，使工,期縮短進而品質提升，並有效的降低成本，達到最佳化之施工效益。,-1-,水泥混凝土蒸汽養護成效對施工成本效益之研究-以台灣高鐵 C2

32、15 標橋梁工法為例,1-2 研究目的,橋梁施工現地養護技術管理與品質控制，能提高其施工效益，藉由實,驗室相關試驗與工地現地試驗之方法，找出與蒸汽養護之相關性項目與相,互間之影響因素，分析出最佳化之效益，基於上述動機，本研究論文期望,藉由蒸汽養護成效，而能達到下列幾項研究目的：,1. 從統計理論角度，落實品管人員統計能力，將是有助工程品質提昇。,2. 有效縮短工期。,3. 提高施工效能，節省勞力。,4. 在這微利時代跳脫傳統模式、降低成本。,1-3 研究方法,本文研究探討混凝土蒸汽養護品質，擬採用下列數項方式進行：,1. 工地實驗數據收集與方法,工地實驗數據收集與方法，以本工程蒸汽養護現況案例

33、，進而掌握蒸,汽養護的實際狀況，以利試驗的規劃與分析。,2. 文獻回顧與整理,針對品管應用情形，工程品質管制相關研究文獻與混凝土相關性規,範、文獻、研究論文，以及工程統計分析理論等等之書面資料之收集彙整。,3. 統計分析方法,-2-,水泥混凝土蒸汽養護成效對施工成本效益之研究-以台灣高鐵 C215 標橋梁工法為例,分別以統計方法之相關性分析、多元迴歸分析（強迫進入法）及複迴,歸分析（逐步迴歸分析法）三種方法與迴歸模型來預測影響蒸汽養護後之,混凝土拆模時抗壓強度（0.8 fc）之影響因素作一比較，說明品管人員利,用統計方法，將可避免問題發生，減少不必要之資源浪費，進而有效降低,成本，以及提昇工程

34、品質。,本論文於第一章說明本文之研究動機、研究目的、研究方法、研究流,程及本文架構。第二章說明有關蒸汽養護對混凝土之相關規範與文獻；回,顧目前國內有關蒸汽養護之現況，並針對統計相關性分析、多元迴歸分析,（強迫進入法）及複迴歸分析（逐步迴歸分析法）作一簡要概述，作為本,研究選用分析方法之參考。第三章於工地實驗值資料作統計整理。第四章,則先利用相關性分析，再利用多元迴歸分析（強迫進入法）及複迴歸分析,（逐步迴歸分析法）等迴歸模式作一比較驗證及預測結果。第五章為結論,與建議，彙整研究的分析結果，並提出後續研究之建議。,1-4 研究架構,本研究架構可分為工地實驗數據收集概況、文獻收集與參考、混凝土,相

35、關規範、試驗規劃與方法等四大部分；試驗規劃與方法部分從實驗室試,驗與工地現地試驗兩方面著手，根據實驗部分來做最後統計資料分析與結,論，整個研究架構流程如圖 1.1 所示。,-3-,水泥混凝土蒸汽養護成效對施工成本效益之研究-以台灣高鐵 C215 標橋梁工法為例 水泥混凝土蒸汽養護成效對施工成本效益之研究 以高鐵C215標橋梁工法為例,章 節 第一章 前言,論文架構 確定研究主題,架構說明 1.從統計理論角度，落實品管人員統 計能力，將是有助工程品質提昇 2.有效縮短工期 3.提高施工效能，節省勞力,4.跳脫傳統模式， 降低成本 研究動機及目的,第二章 文獻回顧,文獻收集與回顧,1.統計手法之應

36、用情形及如何落實統 計品管 2.相關蒸汽養護實際案例與研究成果 3.相關統計理論及分析方法之運用,第三章 執行現況與 試驗計畫 第四章 試驗結果與 施工成效分析 第五章 結論與建議,設計規範及 施工的規定 材料試驗,國內相關論文 研究成果探討 工地橋粱養護 之施作與設置 實驗規劃與 試驗方法 實驗室試驗 試驗結果 統計分析 結果驗證 施工成本效益 比較分析 結論與建議,統計分析方 法與應用 工地試驗,1.以高鐵案例說明統計品管 2.實驗室試驗與現地試驗規劃 3.實驗室試驗與現地試驗(溫度與強 度以及蒸汽養生時間等等) 1.以統計方法驗證成效對施工成本效 益之重要 2.由案例中證明品管人員實際扮

37、演角 色之價值 3.施工成本效益比較,圖1-1 研究流程與架構圖 -4-,：,：,水泥混凝土蒸汽養護成效對施工成本效益之研究-以台灣高鐵 C215 標橋梁工法為例,第二章、文獻回顧,有關蒸汽養護對混凝土之相關規範與文獻分別敘述如下:,2-1 蒸汽養護,2-1-1 加速養護方法,加速養護方法很多，以下是常見幾種實驗室和工程上常使用的程序,（ASTM C684 規範【1】、黃兆龍【17】）：,1. 溫水養護法（Warm-water method）,標準試體在澆置後即放於 35 3的溫水中養護 24 小時，且養護期間之,水溫差不能超過 3；之後再量測其強度，並與常溫養護的試體做比較，,在 1970

38、年代中期，U.S. Corps of Engineers 有廣泛的研究。,2. 沸水養護法（Boiling-water method）：,此法先將澆置後的混凝土試體在溼室養護 24 小時，然後放入 100的水,中煮 3.5 小時 5min，取出後在室溫下經 1 小時的冷卻，再量測其強度。,3. 自生養護法（Autogenous method）：,將澆置後的混凝土試體立即放入溫度為 21 6自生容器中之塑膠袋,內，養護 48 小時 15min（從混凝土試體開始澆置算起），取出後在室,溫下放置 30 分鐘，再量測其混凝土強度。,4. 高溫高壓蒸汽養護法（High Temperature and P

39、ressure method）,-5-,水泥混凝土蒸汽養護成效對施工成本效益之研究-以台灣高鐵 C215 標橋梁工法為例,蒸汽養護又分為常壓及高壓兩種，一般而言，常壓蒸汽養護用於封閉,式的場鑄結構或大型的預鑄混凝土單元，如橋梁施工等；高壓蒸汽養,護則用於小型的製造單元，高壓蒸汽養護之養護時間為 5 小時 5min，,前 3 小時之養護溫度必須保持最高溫度 149 3，但整個養護期間的,壓力則需維持 10.3 0.2 Mpa。,2-1-2 蒸汽養護流程,蒸汽養護流程如圖 2-1【16】所示，根據 ACI Committee 517【2】【17】所,陳述常壓蒸汽養護之建議，文中提出蒸汽養護過程可分

40、成下列四個階段：,混凝土澆置完成後至混凝土初凝初始硬化階段之前置時期，然後鍋爐開始,增溫，將混凝土溫度予以控制之速率上升至所需最高溫度之升溫時期，待,混凝土及周圍溫度維持在一定溫度下，此為恆溫時期或高溫時期，當蒸汽,養護達某一時間後，鍋爐即可降溫至大氣溫度，此階段即為降溫時期或冷,卻時期。茲將各階段分述如下：,【資料來源】加拿大水泥協會（Cement Association of Canada）【16】,圖2-1 養護溫度控制階段流程圖,-6-,：,水泥混凝土蒸汽養護成效對施工成本效益之研究-以台灣高鐵 C215 標橋梁工法為例,1. 前置時期：,前置期為混凝土配料拌合後至初凝（Initial

41、 set）完成之時間，於此段,期間，水泥水化反應開始，混凝土初始硬化，並提供混凝土於蒸汽中之穩,定性，此段時間為蒸汽養護效果，具決定性的影響，混凝土初凝時間加以,決定，即在接近初凝時間，開始養護流程，不但有最佳早期強度，也有著,經濟效益，節約能源之最佳結果。,2. 升溫時期：,此時期為將混凝土溫度予以控制之速率上升至所需最高溫度，只要有,適當的前置期，若前置期較 2 小時長，一般則可使用較高升溫速率，自 11,/hr 44/hr 升溫速率都是可以接受的，在品質或施工經濟考量方面都,有較佳效果，而對於混凝土早期或晚期強度幾乎沒有影響；由普通及早強,水泥的實驗顯示，其混凝土早期強度差別亦很小。,3

42、. 高溫時期（恆溫時期）,此段時間為混凝土或周圍之溫度維持在加溫所達之最高溫度，其最佳,蒸汽養護溫度為 66 74範圍內，而能使得混凝土強度得以進行處理預,力或搬運的程度。升溫速率和養護高溫皆會影響所需養護時間，養護之最,高溫度較高時，最高溫度時期所需的時間較低，至於養護高溫則根據所需,時間及強度予以決定之；顯著之混凝土強度增加發生在齡期 4 10 小時，,10 12 小時之後混凝土強度增加率即很快降低，在混凝土澆置 24 小時,-7-,：,水泥混凝土蒸汽養護成效對施工成本效益之研究-以台灣高鐵 C215 標橋梁工法為例,後，即使再增加養護時間其對於混凝土強度增加效果也極為有限。,4. 冷卻時

43、期（降溫時期）,降溫過程中，溫度應以不超過 20/hr 的速率慢慢減少，直到較外界,大氣溫度高約 10時為止；相關研究顯示，快速冷卻很少影響混凝土強,度，但快速冷卻在較厚且尺寸大混凝土單元之表面層會形成裂縫，因此以,採用較低冷卻速率，避免使混凝土結構面形成裂縫。,2-1-3 蒸汽養護特點,在莫詒隆、鄭勝仁、郭正一【29】文獻裡提出使用蒸汽養護之特點如下：,1. 蒸汽養護前混凝土至少應已澆置 2 小時以上。,2. 蒸汽養護前置期為 3 5 小時，可得最高混凝土強度。,3. 最高蒸汽養護溫度由 65升高至 79，混凝土之強度無甚增加。,4. 蒸汽養護之最高溫大約勿超過 80以上，否則不經濟而且對混

44、凝土極,限強度有不良影響。,5. 蒸汽養護溫度之升降率勿超過 33/小時，以免混凝土因體積之變化率,太大而受損傷。,6. 蒸汽養護最高溫應保持至混凝土所需強度，所需時間則隨混凝土配比,與蒸汽養護溫度而定。,-8-,水泥混凝土蒸汽養護成效對施工成本效益之研究-以台灣高鐵 C215 標橋梁工法為例,2-2 蒸汽養護對水泥混凝土性質之影響,蒸汽養護最主要的優點在於能快速增加混凝土強度，於適當的養護過,程下，超過 60%之溼室養護下的 28 天混凝土抗壓強度，可以在 24 小時內,達到。但許多調查及試驗過程中也發現，養護過程中較高的初期溫度會減,少晚期之混凝土抗壓強度，至於抗張與撓曲強度及彈性模數，在

45、養護過程,中也有類似抗壓強度的變化，只是程度較抗壓強度為小【3】。,1. 強度,(1) 蒸汽養護前置時間對混凝土強度的影響：,由於混凝土剛完成澆置，水化熱反應尚未達到混凝土硬化之程,度，必須要有一段前置時間，使混凝土穩定，若此段時間過短，則蒸,汽養護可能影響混凝土強度之發展。Shiedeler 等【4】指出，養護溫度,愈高時，需較長之前置時間，其混凝土早期強度（即 24 小時）愈佳；,可見適當之前置時間，混凝土早期硬化佳，對於溫度造成之熱應力抵,抗較佳，使混凝土足以形成足夠之抗張強度，可減少蒸汽養護過程中,生成裂縫，降低晚期強度之損失；也就是說，適當足夠的前置時間，,對混凝土強度，不論是早期強

46、度或晚期強度皆有較佳的反應效果。,(2) 蒸汽養護升溫速率對混凝土強度影響：,Hanson【5】之研究顯示，在適當的前置時間下，自 11/hr 至 44,/hr 的升溫速率都不會對混凝土早期與晚期強度造成影響。但若未有,-9-,水泥混凝土蒸汽養護成效對施工成本效益之研究-以台灣高鐵 C215 標橋梁工法為例,適當之前置時間，過高的升溫速率，對混凝土強度有不利之影響，將,造成混凝土強度損失，且升溫速度愈高，對混凝土強度之影響則愈,大，原因如前所敘述，由於無適當前置時間，則使混凝土早期硬化較,差，易於產生裂縫所致。,(3) 蒸汽養護溫度及時間對混凝土強度影響：,Klieger【6】研究即指出，較高

47、的蒸汽養護溫度，使混凝土早期強,度較高，晚期強度之損失亦較大，因為溫度愈高，混凝土固然因水化,反應加速，造成強度快速增加，但卻因內外溫度差，形成熱應力裂縫,及較大孔隙，造成混凝土強度損失。,蒸汽養護為在大氣壓力下，以飽和蒸汽進行養護，其溫度需在 100,以下。根據 ACI Committee 517 的建議【3,9,10,11】，關於預力及預鑄混,凝土之養護，由於多項因素相互的作用，影響混凝土強度與其它混凝,土性質，而有助於提高混凝土早期強度的因素通常與提高混凝土晚期,強度互相衝突。,(4) 蒸汽養護高溫會造成混凝土晚期強度影響：,在低溫時，水化產物因有足夠時間擴散而均勻分佈與沉澱，當初,期溫

48、度升高時，水化反應速率則以溫度升高速率較高之比例而增高，,而超過水化產物擴散速率，使得水化產物聚集在水泥顆粒之周圍，形,成一層低滲透性外殼，讓水化產物無法繼續擴散，空隙間之空間相對,-10-,水泥混凝土蒸汽養護成效對施工成本效益之研究-以台灣高鐵 C215 標橋梁工法為例,變大，同時亦阻礙水泥顆粒尚未反應部分之後續反應。蒸汽養護高溫,養護雖使水泥顆粒周圍 CSH 膠體較為密實，但混凝土強度卻受孔隙中,多孔的 CSH 膠體所控制，強度反而減低，因此蒸汽養護高溫對於混凝,土晚期強度有不良之影響。根據 Shideler【4】提出超過 74之蒸汽養,護溫度，對混凝土強度將造成損害以及 Nasser 等

49、【7】有關於巨積混凝,土之相關研究也顯示，養護溫度超過 71之養護溫度會導致混凝土晚,期強度的損失，因此損失隨著溫度升高而加大。,2. 滲透性,一般混凝土設計方向為強度與耐久性並重，而混凝土之耐久性評估,時，滲透性是極為常見且重要之指標。由於蒸汽養護過程不僅水化反應加,速，造成孔隙體積增加，內外溫度差又導致混凝土形成裂縫，因此蒸汽養,護使混凝土滲透性增加。Higginison【8】建議指出，在蒸汽養護後持續進行,水養護，可有效改善滲透性，原因為使混凝土得以持續進行水化反應，使,孔隙減少而降低滲透性；但在適當的蒸汽養護前置時間下，即使不在蒸汽,養護後持續進行水養護，滲透性仍可以控制在一般濕室養護的水準。,3. 乾縮,Higginison【8】指出，混凝土乾縮量會隨蒸汽養護時間或溫度增加而降,低，因此蒸汽養護可以降低混凝土乾縮量；Higginison 認為蒸汽養護除了,使混凝土強度加快外，也提高混凝土的彈性模數發展，混凝土早期即具有,-11-,水泥混凝土蒸汽養護成效對施工成本效益之研究-以台灣高鐵 C21