核心觀念

鋼筋續接的目的，是將一根鋼筋的拉力、壓力及必要的延性，可靠地傳遞至另一根鋼筋，使續接處具有足夠的強度、剛度與耐久性。三種方法的受力機制不同：

• 搭接：利用鋼筋與混凝土間的握裹力，經由搭接長度傳遞應力。
• 瓦斯壓接：將兩根鋼筋端部加熱至適當狀態，再施加軸向壓力，使端部產生塑性變形並形成連續接頭。
• 續接器續接：利用螺紋、套筒、灌漿套筒或其他機械方式，直接傳遞鋼筋軸力。

本題涉及鋼筋工程施工規範、混凝土結構設計及鋼筋續接品質控制觀念；法規與規範內容以命題當年（民國 110 年）為準。

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解題方法

作答時依每種續接方式分成三部分：

1. 優點：說明施工性、經濟性、結構性能及適用情形。
2. 缺點：說明材料、設備、人工、品質及施工限制。
3. 注意事項：說明設計配置、施工程序、檢查及試驗要求。

判斷重點在於：該方法如何傳力、是否會增加鋼筋擁擠、施工品質是否容易控制，以及接頭是否能符合強度與延性要求。

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（一）搭接

1. 核心原理

搭接是將兩根鋼筋沿縱向重疊一段長度，使鋼筋的拉力或壓力透過混凝土握裹力傳遞。

搭接長度並非任意決定，必須依鋼筋直徑、混凝土強度、鋼筋強度、受拉或受壓狀態、箍筋圍束、保護層厚度及搭接比例等因素決定。基本概念是：

$$l_s \geq l_d$$

其中：

• $l_s$：搭接長度；
• $l_d$：鋼筋發展長度。

受拉搭接通常比受壓搭接要求嚴格，因為受拉鋼筋需要依靠肋筋與混凝土間的握裹力傳遞拉力，容易發生劈裂或拔出破壞。

2. 優點

1. 施工方法簡單 不需特殊機械、加熱設備或專用套筒，現場綁紮即可完成。

2. 施工成本較低 對一般小規模工程而言，設備及人工需求較少，施工方便。

3. 材料取得容易 不受特殊接頭材料或設備供應影響，適用於一般鋼筋工程。

4. 施工彈性大 現場可依鋼筋配置及施工順序調整搭接位置，適合一般梁、版、柱及牆之鋼筋施工。

3. 缺點

1. 增加鋼筋用量 搭接區必須重疊一定長度，因此會增加鋼筋耗用量及工程成本。

2. 增加鋼筋擁擠 兩根鋼筋在搭接區重疊，會使鋼筋數量及體積增加，降低混凝土澆置與搗實品質。

3. 接頭性能受握裹力影響 搭接不是鋼筋本體的直接連續，必須依靠混凝土握裹力傳力；若混凝土蜂窩、孔洞或裂縫嚴重，接頭性能會降低。

4. 不適合大直徑或高應力鋼筋大量使用 鋼筋直徑越大，所需搭接長度越長，容易造成嚴重擁擠，並增加施工困難。

5. 搭接區可能成為弱點 若搭接位置集中於彎矩、剪力或軸力較大的區域，或多數鋼筋同時搭接，結構安全性及延性會受到不利影響。

4. 注意事項

1. 搭接長度須依規範及設計圖說辦理 不可只以鋼筋直徑的固定倍數任意決定，應依受力狀態及規範計算或查表。

2. 搭接位置應避開高應力區 梁應避免將受拉鋼筋搭接於最大正彎矩區，柱及牆應避免將接頭集中於塑性鉸區或地震反應較大的區域。

3. 搭接接頭應錯開配置 不宜使同一截面大部分鋼筋同時搭接，應分散搭接位置，降低截面局部弱化。

4. 應保持足夠的保護層及鋼筋間距 搭接區鋼筋數量增加，必須檢查淨間距、保護層厚度及混凝土澆置空間。

5. 搭接鋼筋須確實綁紮固定 搭接長度內應依施工規範配置綁線，避免澆置混凝土時鋼筋滑移或位置偏移。

6. 鋼筋表面須清潔 鋼筋不得附著油污、泥土、厚銹或其他會降低握裹力的物質。

7. 注意搭接區的箍筋及橫向鋼筋配置 尤其在柱、梁柱接頭及地震區構件，適當的箍筋可提高圍束效果，降低混凝土劈裂及接頭破壞風險。

5. 解題技巧

搭接的關鍵字是：

簡單、便宜，但耗鋼、擁擠，且依賴混凝土握裹力。

只要從「增加鋼筋量」與「增加鋼筋擁擠」切入，再補充搭接長度、位置錯開及高應力區避讓，即可涵蓋主要得分點。

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（二）瓦斯壓接

1. 核心原理

瓦斯壓接是將兩根鋼筋端部對準，以氧氣及燃氣火焰加熱，使端部達到適當的塑性狀態，再施加軸向壓力，使兩端互相擠壓、變形並形成接頭。

接頭品質主要取決於：

• 鋼筋端面是否平整；
• 兩根鋼筋是否同軸對準；
• 加熱溫度是否適當；
• 軸向壓力是否足夠；
• 壓接後隆起部形狀及尺寸是否符合要求。

2. 優點

1. 節省鋼筋材料 不需大段重疊，鋼筋可在接頭處直接連續接合，材料利用率高。

2. 減少鋼筋擁擠 接頭所占長度短，不會像搭接一樣使兩根鋼筋長距離重疊，有利於混凝土澆置。

3. 接頭可具有良好強度及延性 施工品質良好時，接頭能傳遞接近鋼筋母材的軸力，適用於要求較高的結構部位。

4. 適用於大直徑鋼筋 對大直徑鋼筋而言，瓦斯壓接可避免過長搭接所造成的材料浪費與鋼筋擁擠。

5. 接頭外形規則且施工速度可接受 操作熟練並配合適當設備時，可連續進行現場施工。

3. 缺點

1. 需要專業設備及熟練技術人員 必須控制火焰、加熱及壓接程序，施工技術要求高。

2. 品質容易受施工條件影響 天候、風力、鋼筋端面、火焰種類、加熱溫度及對心狀況，均可能影響接頭品質。

3. 需使用氧氣及燃氣，具有火災及作業安全風險 工地必須進行氣瓶管理、管線檢查及防火措施。

4. 施工檢查較複雜 外觀檢查只能發現部分缺陷，通常仍需配合拉力試驗及抽樣檢驗。

5. 接頭位置及鋼筋條件有限制 並非所有鋼筋材質、尺寸、表面狀況及施工位置均適合瓦斯壓接，應依設計及施工規範確認。

6. 加熱可能影響鋼筋材料性能 若加熱過度、加熱不均或壓接不當，可能造成局部脆化、強度降低或接頭偏心。

4. 注意事項

1. 鋼筋端面須平整且互相密接 端面應切齊，不得有明顯斜面、凹凸、裂縫、油污或泥土，以確保壓接時能均勻接觸。

2. 兩根鋼筋必須同軸對準 施工前應固定鋼筋，避免偏心、彎曲或錯位。接頭若偏心，會產生彎矩及應力集中。

3. 控制火焰及加熱溫度 應使用適當火焰，均勻加熱接頭周圍，不可局部過熱、燒損或熔化鋼筋。

4. 必須施加足夠的軸向壓力 加熱達到適當狀態後，應依設備及施工規範施壓，使接頭形成足夠的塑性隆起及接合長度。

5. 檢查壓接後隆起部 壓接完成後，應檢查隆起部是否連續、對稱及無裂縫、燒傷、凹陷等缺陷，並確認尺寸符合規定。

6. 接頭應避免集中於高應力區 梁、柱及耐震構件應依設計要求錯開接頭；地震力作用下的重要構件，不得任意將壓接接頭設於塑性鉸預期區域。

7. 依規定辦理試驗及抽驗 應依工程規範進行拉力試驗、外觀檢查及必要的現場抽樣，確認破壞位置及強度符合要求。

核心觀念

連續壁開挖槽溝時，槽壁兩側土體容易因自重、地下水壓及施工擾動而坍塌，因此灌入穩定液形成液柱壓力，維持槽壁穩定。穩定液通常以水為基礎，加入膨潤土及各類化學添加劑，使其具備適當的比重、黏度、濾水特性、膠結性與懸浮能力。

本題依序考查：

1. 穩定液在連續壁施工中的作用。
2. 穩定液的基本組成。
3. 穩定液應具備的工程性能。
4. 穩定液施工現場的品質試驗。

解題方法

本題為申論式列舉題，各小題均要求至少列出三項。作答時應以「功能、材料、性能、試驗」四個層次分開，避免將穩定液的性能與試驗項目混寫。

• 功能：回答穩定液在槽內發揮的作用。
• 成分：回答穩定液由哪些材料組成。
• 性能：回答穩定液應具備的品質特性。
• 試驗：回答如何檢測穩定液是否符合施工要求。

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（一）穩定液的功能

除平衡土壓力外，穩定液具有下列功能：

1. 支撐槽壁，防止坍孔

穩定液在槽內形成液柱，其壓力可抵抗槽壁土壓力及部分地下水壓，減少土體向槽內移動，防止槽壁坍塌。

2. 形成不透水濾膜，降低地下水滲入

膨潤土顆粒會在槽壁表面形成薄層濾膜，降低槽壁滲透性，減少地下水流入槽內，維持槽內穩定液液面與壓力。

3. 懸浮並攜帶鑽掘土渣

穩定液具有適當黏度及膠體性，可使開挖產生的細小土粒暫時懸浮，並隨循環系統帶出槽外，避免土渣沉積於槽底。

4. 潤滑槽壁及施工設備

穩定液可降低抓斗、鑽具與槽壁土體間的摩擦，減少施工設備磨耗，也有助於開挖工具進出槽體。

5. 防止土粒流失及槽壁侵蝕

穩定液在槽壁形成保護層，可抑制土粒剝落、流失及地下水沖刷，使槽壁保持完整。

6. 協助維持槽底清潔

穩定液的懸浮及循環作用可將細土帶離槽底，減少沉澱層厚度，提升後續鋼筋籠吊放及混凝土澆置品質。

配分作答重點

題目要求至少三項，建議作答以下四項即可穩定取得分數：

• 支撐槽壁、防止坍塌。
• 形成濾膜、降低滲水。
• 懸浮並攜帶土渣。
• 潤滑槽壁及施工設備。

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（二）穩定液的成分

穩定液除水以外，主要包括下列成分：

1. 膨潤土

膨潤土是穩定液的主要材料，遇水後會膨脹並形成膠體懸浮液，使穩定液具有適當黏度、懸浮力及成膜能力。

膨潤土通常以蒙脫石為主要礦物成分，其細微顆粒可在槽壁形成低滲透性的濾膜。

2. 增黏劑或高分子聚合物

例如纖維素類材料、聚丙烯醯胺等，可提高穩定液黏度及懸浮能力，改善土渣攜帶效果，並降低濾水量。

3. 分散劑或稀釋劑

用以調整膨潤土顆粒的分散狀態，避免穩定液過度凝聚，使黏度及流動性維持在適當範圍。

4. 鹼性調整劑

例如碳酸鈉，可調整水質及酸鹼值，改善膨潤土的水化及分散效果。

5. 降低濾水量材料

用以減少穩定液向周圍土層滲透的水量，並改善槽壁濾膜的緻密性。

6. 加重劑

在特殊地層或地下水壓較大時，可添加適當加重材料，提高穩定液比重，以增加液柱壓力。

配分作答重點

最基本、最穩妥的答法為：

• 膨潤土。
• 高分子增黏劑。
• 分散劑或稀釋劑。
• 鹼性調整劑。
• 降低濾水量材料。
• 加重劑。

作答時不宜只寫「化學藥劑」，應寫出其用途或代表性種類。

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（三）穩定液的性能

除物理穩定性外，穩定液應具有下列性能：

1. 化學穩定性

穩定液與地下水、土壤、混凝土及鋼筋接觸時，應保持基本性能，不得因水質、鹽分或污染物而快速失效。

2. 適當的黏度與流變性

穩定液應具有足夠黏度，以懸浮及攜帶土渣；黏度過低會造成土渣沉降，黏度過高則會增加循環阻力，妨礙混凝土置換。

3. 良好的濾水特性

穩定液應具有較低濾水量，能在槽壁形成薄而緻密的濾膜，降低水分滲出及地下水流入。

4. 良好的懸浮能力與觸變性

穩定液在靜止時應能保持土渣懸浮，受到攪動時又能恢復流動，藉此兼顧槽壁支撐與循環輸送。

5. 良好的成膜性

穩定液應能在槽壁形成連續、均勻且具低滲透性的泥膜，以提高槽壁穩定性。

6. 良好的潤滑性

核心觀念

本題考查鋼結構銲道之非破壞檢測（Non-Destructive Testing, NDT）原理、適用範圍及優缺點。非破壞檢測是在不破壞構件使用性能的情況下，檢查銲道是否具有裂縫、未熔合、未熔透、氣孔、夾渣等缺陷。

四種方法的主要差異如下：

方法	主要物理原理	主要檢出位置
放射線照相 RT	放射線穿透材料後形成影像	內部體積性缺陷
超音波檢測 UT	超音波遇界面反射	內部缺陷及缺陷深度
磁粒檢測 MT	磁漏現象吸附磁粒	表面及近表面缺陷
液滲檢測 PT	液體滲入表面開口缺陷	表面開口缺陷

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（一）各種非破壞檢測方法

(a) 放射線照相（RT）

原理與方法

利用 X 射線或伽瑪射線穿透銲道，因材料厚度、密度及內部缺陷不同，造成放射線衰減程度不同，最後在底片或數位探測器上形成影像。

缺陷區通常比周圍母材薄或密度較低，因此透過的放射線較多，在底片上呈現較深的影像。藉由影像形狀、位置及大小判斷銲道內部缺陷。

主要可檢出缺陷

• 氣孔
• 夾渣
• 未熔透
• 部分未熔合
• 銲道內部裂縫

RT 對體積性缺陷，例如氣孔及夾渣，通常具有良好檢出能力；對與射線方向平行的平面性缺陷，影像對比可能不明顯。

特性

RT 可留下底片或數位影像作為永久紀錄，但檢測時具有游離輻射危害，必須設置管制區並由合格人員操作。

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(b) 超音波檢測（UT）

原理與方法

利用探頭將高頻超音波送入鋼材內部。當超音波遇到材料界面、銲道缺陷或異質介面時，會產生反射波。儀器依據反射波的到達時間及波幅，判定缺陷的位置、深度及相對大小。

基本關係可表示為：

$$d=\frac{vt}{2}$$

其中：

• $d$：缺陷距離探頭的深度
• $v$：超音波在材料中的傳播速度
• $t$：超音波往返傳播時間
• 分母 $2$：因為量測的是來回路徑

銲道檢測常使用直探頭及角探頭，角探頭可使超音波以斜角進入銲道，以提高對未熔合、裂縫等平面性缺陷的檢出能力。

主要可檢出缺陷

• 內部裂縫
• 未熔合
• 未熔透
• 夾渣
• 氣孔群
• 層狀缺陷

UT 可判定缺陷深度，且不使用游離輻射，適合現場檢測。

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(c) 磁粒檢測（MT）

原理與方法

先將待測鋼材磁化。若材料表面或近表面存在裂縫等不連續處，磁力線會被迫繞行，並在缺陷處形成磁漏。將乾式磁粉或懸浮於液體中的磁粒施加於表面，磁粒會聚集在磁漏處，形成可辨識的缺陷顯示。

適用材料

MT 只能用於具有鐵磁性的材料，例如：

• 碳鋼
• 低合金鋼
• 部分鐵系合金

鋁合金、銅合金及奧氏體不銹鋼等非鐵磁性材料，不適合使用 MT。

主要可檢出缺陷

• 表面裂縫
• 近表面裂縫
• 咬邊裂縫
• 銲趾裂縫
• 未熔合等近表面缺陷

MT 對與磁力線垂直或接近垂直的缺陷最敏感，因此實務上常以不同磁化方向重複檢測。

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(d) 液滲檢測（PT）

原理與方法

先將銲道表面清潔乾燥，施加具有良好滲透性的液滲劑，使其進入材料表面的開口缺陷。經過足夠停留時間後，去除表面多餘滲透劑，再施加顯像劑，使缺陷內的滲透劑被吸出並形成明顯顯示。

基本程序為：

1. 清潔與乾燥
2. 施加滲透劑
3. 滲透停留
4. 去除表面多餘滲透劑
5. 施加顯像劑
6. 觀察及判讀
7. 清潔後處理

主要可檢出缺陷

• 表面開口裂縫
• 針孔
• 表面未熔合
• 銲道表面氣孔
• 銲趾裂縫

PT 不受材料是否具有磁性的限制，只要材料表面非多孔且缺陷與表面相通即可檢測。它無法檢出完全封閉於材料內部的缺陷。

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（二）放射線照相的兩種方式及優缺點

放射線照相依放射線來源，主要分為：

1. X 射線照相（X-ray radiography）
2. 伽瑪射線照相（Gamma-ray radiography）

1. X 射線照相

原理

由 X 射線機產生高能量 X 射線，穿透銲道後在底片或數位探測器上成像。X 射線能量可藉由管電壓、管電流及曝光時間調整。

優點

• 射線能量可調整，適應不同厚度及材料。
• 影像對比及解析度通常較佳。
• 適合檢測品質要求較高的銲道。
• 關閉電源後即停止產生射線，操作控制性較好。
• 可配合數位成像及影像處理技術。

缺點

• 設備體積較大，現場攜帶性較差。
• 通常需要電源及發電設備。
• 設備成本及維護成本較高。
• 厚大構件需要較高能量設備。
• 檢測時仍有輻射防護及作業區管制問題。

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2. 伽瑪射線照相

原理

利用放射性同位素衰變所產生的伽瑪射線進行照相，常見射源包括 Ir-192、Co-60 及 Cs-137。射源裝置平時置於遮蔽容器內，檢測時將射源導出至曝光位置。

優點

• 射源裝置相對小型，適合工地及狹窄場所使用。
• 不需要外接電源。
• 可檢測較厚的鋼構件。
• 設備機動性高，適合長距離及偏遠地區作業。
• 射源可進行全周向曝光，現場配置具有彈性。

缺點

• 放射性同位素無法像 X 射線機一樣隨時關閉。
• 射源會持續衰變，活度逐漸降低，曝光條件會隨時間改變。
• 影像對比及解析度通常不如適當條件下的 X 射線照相。

核心觀念

控制性低強度回填材料（Controlled Low Strength Material，CLSM）是一種以水泥系膠結材料、細粒料或其他填料、水及必要摻料拌製而成的流動性回填材料，主要目的不是提供結構混凝土等級的強度，而是以「容易澆置、能充分填實、強度可控制及日後便於開挖」為核心。

CLSM 又常稱為流動化回填材料（flowable fill）或可控制強度材料（controlled low-strength fill）。其強度、流動性、密度及凝結時間，可藉由調整水泥、飛灰、砂、再生材料及用水量加以控制。

本題第一小題著重於材料性能，第二小題則考其工程應用。答題時應同時涵蓋施工性、力學性質、耐久性及維修便利性。

解題方法

可將 CLSM 的特性依下列四個方向整理：

1. 新拌材料的施工性能。
2. 硬化後的強度及變形性能。
3. 材料的耐久與體積穩定性。
4. 對後續維修、開挖及工程管理的便利性。

只要從上述類別列舉至少五項，並說明各項對工程的意義，即可完整作答。主要用途則應聚焦在一般回填、溝槽回填、管線周圍填築及地下空間填充等非結構性工程。

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（一）CLSM 的特性

1. 流動性高，具自充填與自平整能力

CLSM 拌合後具有良好流動性，可依靠自身重量流入狹窄空間、管線周圍及不規則孔隙，不需大量人工夯實。

其優點包括：

• 可填滿一般回填土難以到達的死角。
• 可包覆管線及地下構造物。
• 可減少分層填築及夯實作業。
• 可降低施工人力與機具需求。

因此，CLSM 特別適合狹窄溝槽、深槽及障礙物密集區域。

2. 可泵送，施工速度快

CLSM 可利用泵送設備輸送至指定位置，適合深槽、地下構造物及交通維持要求較高的施工場所。

相較於傳統土石回填，CLSM 不必逐層搬運、鋪設及夯實，能縮短施工時間，並降低大型機具占用道路或作業空間的程度。

3. 不需或大幅減少夯實作業

傳統回填材料必須分層填築並使用夯實機具，以避免日後沉陷。CLSM 具有自流平及自密實特性，澆置後能自行填滿空間，通常不需傳統夯實程序。

這項特性可避免下列問題：

• 夯實機具無法進入狹窄區域。
• 管線或既有構造物受到夯實振動影響。
• 夯實不均造成局部鬆散與不均勻沉陷。

4. 強度低且可控制

CLSM 的強度設計重點是「足以承受使用需求，但不必達到結構混凝土強度」。其抗壓強度可藉由膠結材料用量、用水量、粒料種類及摻料比例加以調整。

強度過低，可能造成承載不足或長期變形；強度過高，則會增加成本，且日後管線維修或道路開挖不易。因此，CLSM 的強度必須依工程用途加以控制。

5. 日後具有可開挖性

許多 CLSM 配比會控制硬化後強度，使其在日後仍能以挖土機、破碎機或人工工具開挖，方便管線維修、增設及改建。

這是 CLSM 與一般高強度混凝土的重要差異。CLSM 並非強度越高越好，而是應符合「使用期間穩定、維修時可開挖」的要求。

6. 可減少回填沉陷

CLSM 具有均勻填充及自密實效果，能降低傳統回填土因夯實不足、含水量變化或顆粒重新排列所造成的後續沉陷。

尤其在管溝回填中，若管線兩側或管底存在空隙，容易產生局部沉陷；CLSM 可較完整地包覆管線並填補空隙，因此有助於提高回填均勻性。

但 CLSM 仍須注意澆置過程中的泌水、乾燥收縮及基礎排水條件，不能將其誤認為完全不會沉陷的材料。

7. 體積穩定性及均勻性良好