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溫度變化

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第三章 建物之滲漏水

一、 溫度變化

混凝土具有熱脹冷縮的性質,當環境溫度發生變化時就會產生溫度變形,由此產 生附加應力,當這種應力超過混凝土的抗拉強度時就會產生裂縫。表面溫度裂縫多緣 於較大溫差,如施工中過早拆除模板冬季施工過早拆除保溫層,或受到寒潮襲擊,都 會導致混凝土表面急劇的溫度變化,使其因降溫而收縮,而混凝土早期抗拉強度又很 低,因此出現裂縫。但這種溫差僅在表面處較大,離開表面就很快減弱;因此,這種 裂縫只在接近表面較淺的範圍內出現;而深入和貫穿性的溫度裂縫多緣于結構溫差 大。

二、荷載作用

構件承受不同性質的荷載作用,其裂縫形狀也不同,通常裂縫方向大致是與主拉 應力的方向正交。結構受載後產生裂縫的因素很多,在施工中和使用中都可能出現裂 縫;例如早期受地震,脫模過早或方法不當,構件堆放、運輸、吊裝時的墊塊或吊點 位置不當,施工超載,張拉預應力值過大等均可能產生裂縫。

三、結構基礎不均勻沉陷

當結構的基礎沉陷不均勻時,結構構件受到強迫變形,導致結構物中構件與構件 之間產生斜拉和剪切作用,從而使得結構構件開裂;隨著不均勻沉陷的進一步發展,

裂縫會進一步擴大。這類裂縫的大小、形狀、方向取決於地基變形的情況;由於地基 變形造成的應力一般較大,因此裂縫寬度較大且多呈45°,並且通常是貫穿性的。

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四、混凝土乾縮

在混凝土硬化過程中,產生內部乾縮而引起體積變化,當這種體積變化受到約束 時,就可能產生乾縮裂縫。乾縮裂縫發生在結構的表面、較細,其走向縱橫交錯沒有 規律性。這類裂縫一般在混凝土露天養護完畢一段時間後,在表層或側面出現,並隨 濕度和溫度變化而逐漸發展。如混凝土成型後,因養護不當,受到風吹日曬,使得表 面水散發快,體積收縮大,而內部濕度變化小收縮也小,因而表面的收縮變形受到內 部混凝土的約束,產生拉應力,引起混凝土表面裂縫;或構件因水分蒸發產生體積收 縮,受到地基或墊層的約束而出現乾縮裂縫。此外,混凝土構件長期露天堆放,表面 濕度經常發生劇烈變化,採用含泥量大的粉砂配製混凝土,混凝土過度振搗使表面形 成水泥含量較多的砂漿層,用後張法預應力製成的構件,露天生產後長久不張拉等 等,都會產生這種裂縫。

五、塑性收縮

塑性裂縫出現在結構表面,形狀不規則且長短不一,這種裂縫大多出現在混凝土 澆築初期;塑性裂縫又稱龜裂,嚴格說來屬於乾縮裂縫,出現很普遍。產生這種裂縫 的因素如當新拌混凝土的坍落度較大,而振動時間過長時,水泥漿浮在上層,骨料下 沉時受到鋼筋或其他物質的約束,出現不均勻沉降,從而使混凝土的表層產生裂縫;

澆築後混凝土表面沒有及時覆蓋,受風吹日曬,表面水分蒸發過快,產生急劇收縮,

而此時混凝土早期強度不能抵抗這種變形應力,因而開裂;使用收縮率較大的水泥,

水泥用量過多,或使用過量的細砂和粉砂混凝土水灰比過大,也會導致這種裂縫出現。

六、粉刷過度

因過度墁刀之粉刷,將水泥細骨材擠至表面形成濕及糊狀表層,其表面強度降低 及收縮性高,致形成狀如龜甲或陶瓷表面之網狀龜裂。

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葉祥海等(2006)概分混凝土結構裂縫的種類如下:

1. 微細裂縫:通常為細而短者,部分存在於砂漿內,部分介於顆粒與砂漿間,僅能 利用顯微鏡方能觀察得知。

2. 開裂裂縫:此項裂縫通過構件全部斷面,由中央拉力或受較小偏心拉力而產生。

3. 彎曲裂縫:此項裂縫走向略垂直於受彎曲拉力鋼筋,產生於受拉緣至中心軸線。

4. 剪力裂縫:此項裂縫與構件軸成斜向,由彎曲裂縫發展而成。

5. 收縮裂縫:此項裂縫發生於構件多量配筋腹帶內或厚構件內,僅一部份裂縫伸入 中心軸線。

6. 間隙裂縫:一般僅止於最外側之配筋,可由原來表面裂縫或細小之內部結合裂縫 引起。

7. 縱向裂縫:由於新鑄混凝土之凝結,或鋼筋在多孔狀混凝土內腐蝕之容積增大,

致裂縫將沿著配筋發生。

8. 表面裂縫:係發生於版狀構件之裂縫,深度通常不大,會沿配筋或任意方向發生。

另一方面,表3.3為瑞利德國際工程(2009)所歸納之混凝土結構裂縫綜合性質,含 裂縫形態、狀況說明、造成原因及因應對策,其兼具學理性與工程性。

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表3.3 混凝土結構裂縫之綜合性質 (瑞利德國際工程,2009) 裂縫形態 狀況說明 造成原因 因應對策

大而不規則 結構體支撐不良 或超荷重作用

結構體超負荷、

反覆載重

1. 改變設計斷面 2. 加強支承力

3. 限制載重或載重狀 況

大而有規則

水泥漿體失水乾 縮水泥漿體熱作 用

水份喪失、熱應 力或熱體積膨脹

1. 水份蒸發率 2. 配比設計 3. 溫度上升率 4. 調整水化作用 粗糙而不規則形

鹼-矽反應,有膠

體流出 體積膨脹 水泥中之鹼含量及骨 材之成份

細微而不規則形 狀(微裂紋)

過度泌水 塑性收縮

含水量過多上 浮、水份喪失

配比設計、混凝土溫 度、表面保護

細微而概略在表 面上呈平行 (垂直於風向)

塑性收縮 水份喪失 混凝土溫度控制、表面 保護

平行控制縫邊緣 多孔骨材含水量

過多 水力壓力 骨材吸水率、混凝土含 氯量、最大骨材粒徑。

裂縫沿鋼筋位置 鋼筋主筋銹蝕 體積膨脹 適當之保護層,以減少 氧、氯及濕氣滲入

施工縫 就結構力量 幾乎不存在

因施工而存在之 縫

控制澆置量及澆置時 間避免間斷,

冷縫

該位置混凝土 剪力強度為零 止水性差

前後澆置時間間 隔過長,致混凝 土無法凝結在一 起而產生之縫。

澆置時間避免超過初 凝時間

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3.3 建物滲漏水之來源及動力

建築物因劣化而形成孔隙及裂縫後,要發生滲漏水尚需兩大要素,即滲漏水之來 源(雨水、排水系統、給水系統及結露)及動力(水壓、重力、毛細管作用、風壓、

重力與風壓之加速力、水的表面張力及附著力);以下先對滲漏水之來源說明之(潘 南城,2009)。

一、雨水

結構體裂縫、施工縫及伸縮縫是雨水滲漏之主要路徑,常發生滲漏為地下室之地 下水湧入、風雨由窗台滲入、頂版洩水坡度不良、排水管堵塞積水之滲入等。外部水 之進入以混凝土構造為例,首先由混凝土材料表面的孔隙吸水,之後順次浸入,此即 為「吸水現象」之始,而當所吸之水份透過材料本體而達到材料之另一面之時,此即 為「透水現象」,此時的情形即一般所謂「漏水」的定義。

二、排水系統

衛生管道排水常因使用不當、堵塞,造成馬桶不通而使污水外溢;陽台洗衣廢水、

廚房廢水、浴室除污水以外的排水等,常由於施工不良或鑽孔不慎弄破,致產生漏水 現象;屋頂或陽台於下雨時,常因屋頂或陽台落水頭防水處理不當,而造成滲水的現 象。

三、給水系統

一般給水管皆用暗管埋設於地板或牆內,常因施工不當、材料老化或地震等外力 作用,導致接頭鬆脫,造成滲水現象。

四、結露

1kgf 之乾燥空氣中所保有之最大水蒸氣量稱為飽和絕對溼度,而飽和水蒸氣 分壓會隨著溫度降低而變小,因此若將不飽和濕空氣冷卻,其相對溼度則漸漸提高,

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而達飽和狀態,此時的溫度稱為此空氣之露點溫度,在此溫度以下繼續冷卻時,其 空氣中所含的水蒸氣,一部份會凝結成為霧狀的水滴稱為結露。同樣的在濕空氣中 露點溫度以下的物體,其物體表面亦會有結露現象發生,結露的發生常是由較低的 地方開始,因為低處溫度比較低,開始時是由角落而漸擴及全面,濕氣的痕跡如有 濕氣上升的跡象。特別是當結構體與外面之高濕度空氣接觸,空氣中的濕度經多孔 隙結構漸漸吸入結構體內,又因結構體內部溫度下降,而在壁體內形成水滴,該水 滴往下滲出,於壁面形成析晶現象之白華。

五、其他

1.防水層破損:施工前未先對施工表面凹凸物做適當的處理,施工面不清潔以致防 水層厚度不夠或刺破防水層,或是在回填土壤、石頭時不慎刮破防水層,或是 疊接長度不夠或疊接處接著力不夠而產生剝離,或是根本未施作防水層或施工 不確實等等。

2.泌水現象:混凝土在施工時須拌合相當的水量才能便利搗灌,大約佔總體積 50%

至60%之間,但實際上混凝土乾燥過程中只需 25%至 30%的水份即可,剩餘的 水份稱為「游離水」,其在混凝土中佔居空間,尋找空隙設法向外逸散。

3.回潮作用:地下水透過毛細孔作用而上升,造成地下室濕氣重,若地板未有防水 處理,則水會由地下滲水透上升而造成地面潮濕;尤其在連續天雨多日,放晴 後更為明顯。

下述為滲漏水之動力(潘南城,2009):

1. 水壓:由於水壓的力量,將水壓滲入室內。

2. 重力:由於位差之故,使水由高處往低處流。

3. 毛細管作用:由於毛細管作用,使水自然形成一種滲入之力量,而侵入室內。

4. 風壓:大風掀開已完工之防水層,並夾帶雨水進入,造成漏水。

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5. 重力與風壓之加速力:雨滴藉重力加速度及風壓的推進力,加大水之入侵。

6. 水的附著力與表面張力:常發生於屋簷下,常見水滴之附著與向內延伸之現象。

3.4 滲漏水之後續病變

漏水問題除直接造成內部裝潢之破壞以及家電用品或各種器具之損壞外,漏水後 所間接引起之發霉、腐蝕以及白華等病變,更易造成屋主居家環境之困擾與不便。

一般而言,在台灣地區建物滲漏後常見之病變,宛若人罹患癌症而難以醫治,目 前除加以打除外,並無他法可完全根治,往往成為住戶面對滲漏水問題時之最大之夢 魘。建物滲漏水之後續病變依其嚴重程度及形成機制,一般可區分為發霉腐蝕、黑斑 以及白華,簡要說明如下。

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