土木一/陳浩勻
相對於電子科技產業，土木產業中新技術的發展相對緩慢。但是許多產官學界的重要人士持續努力創新，讓土木與人類和時代的需求接軌。本文將由潤弘的王瑞禎副總向我們介紹該公司現有的預鑄工法在發展時遭遇的挑戰，一起瞭解其技術的發展軌跡!
預鑄工法介紹
傳統的施工方法在現場直接將鋼筋綁紮、組立模板並灌漿，使建築物一體成形；預鑄工法則是事先在設計時將建築物拆分成數個結構單元，在工廠完成製作，再運送到工地組裝，猶如用樂高積木蓋房子。該工法的優點如下：第一，可以直接將預鑄完成的單元在工地快速組裝，縮短工期與工地所需的工人數量；第二，在工廠製作的單元使用鋼製模具製造，構件的完成面相對平整，無須大量粉刷，此外也減少了施工時所需的鷹架與支撐；第三，工期的縮短以及施工程序的簡化使建案對環境的負面影響減低，對環境友善的同時也降低建築的碳排量，符合永續減碳的趨勢。由於預鑄單元要在工廠完成，設計時若能盡可能減少構件種類以增加鋼模的翻用次數，可提高預鑄產製及施工效率。
潤弘預鑄工法介紹
潤弘除了引進預鑄工法外，亦在本土化的過程中發展出眾多獨特技術，如柱多螺箍筋工法、鋁模板工法、New RC 工法、PCS 工法等，以下將介紹這些技術，以幫助讀者瞭解這些技術於省力、省工及減碳的優點及其背後發展的歷程。
柱多螺箍筋工法
臺灣地區頻繁的地震考驗著每座矗立在島嶼上建築的耐震能力，如何提高預鑄柱的製造效率及耐震能力成為本土化過程的重要課題。一般的箍筋形狀多為方形，該技術將柱箍筋改以多個圓形螺狀箍筋組合而成，經一系列的結構試驗及分析結果顯示，將柱子的箍筋製作為五螺箍的樣式有益於增強柱子的韌性與強度，實務上該技術有機會減少50%的箍筋用量，提高柱子60%的軸壓變形能力，並減少70%的現場箍筋作業工時，更可降低約7%鋼筋混凝土柱之碳排放量。
不過，想要將學理上的成果實現仍需克服許多挑戰。首先，在製作的層面上，一支預鑄柱中的螺箍往往就有二十箍以上。假設柱子的寬度為一公尺，想要用一般的直條鋼筋製作出螺箍，主螺箍需要的鋼筋就要有五十公尺以上。不過一般在路上可以看到的鋼筋最多只有二十公尺左右，運輸長度五十公尺以上的鋼筋的想法並不實際，因此需選擇盤圓鋼筋加工，並量身打造專用的加工機。其次，在製作出螺箍以後，需要將多個螺箍與鋼筋組裝為柱鋼筋籠。組裝完成的鋼筋籠要能確保在搬運過程中的牢固性，鋼筋不能因搬運、灌漿而移位或變形，因此需要開發出一套不同人也可以在一定時間內完成組裝的做法，才可以確保其組裝效率與成品品質。
鋁模板工法
模板是混凝土工程不可或缺的項目。鋁模板相對於木模板具有以下的優點：拆模後混凝土表面相對平整不須另做打底粉刷修平、模板可以重複使用達100次以上，組裝的程序也相對木模板簡單，鋁模版之強度變異性相對傳統木模小，較為穩定可靠，依標準程序使用下不易發生爆模，適合建築造型單純且重複性高的建案。鋁模版由於重複使用次數高，加上可減少混凝土完成面打底粉刷量，經計算採鋁模板可較傳統木模板減少約63%的碳排量。
New RC 工法
想要提高耐震效果，預鑄構件不只需要在結構設計製造面取得突破，材料的品質也要跟進方能達到更好的效果，鋼筋和混凝土的改良即是焦點。
NEW RC工法是由潤弘與台灣產官學共同發起的鋼筋混凝土升級研究計畫，此技術借鏡美日發展經驗，尤其是日本NEW RC構造發展經驗，試圖將鋼筋材料由既有規範允許的SD420規格向上提升至主筋SD685及箍筋SD785，當時在發展這項技術時，鄰近的日本已有多年的研究成果及應用實績，只是國內鋼筋供應商尚無法供應類似等級的鋼筋材料，因此東和鋼鐵的加入便順利填補了關鍵的缺角。
就混凝土材料而言，過往研究顯示，台灣混凝土強度有其上限，此上限值最終由粗骨材品質決定。在混凝土材料中主要由三者組成：粗骨料、細骨料與膠結料，其中粗骨料與細骨料扮演著混凝土中支撐的角色，膠結料則是黏合兩者的媒介。NEW RC技術使用的混凝土強度上限為100 MPa，其強度接近目前台灣常用骨材所能達到的上限值。
NEW RC計畫經產官學專家學者多年努力，逐漸在台灣開始應用，而即將公告的鋼筋混凝土設計規範也參考NEW RC相關研究成果，將把鋼筋材料規格進一步向上提升。NEW RC技術強化了主筋、箍筋，和混凝土三者的強度，可有效減少柱梁等主結構鋼筋用量甚至縮小柱梁尺寸，將建築空間做更有效率的使用，由於柱梁材料用量的減少也具有減碳效果，經計算可減少柱梁結構約17%的碳排量。
PCS 工法
PCS工法是潤弘最近研究開發完成的新一代SRC工法，相較於傳統SRC 柱將鋼筋和鋼骨同時用於柱中，PCS工法的柱子為鋼筋混凝土柱，柱子不使用鋼骨設計，柱箍筋可為傳統箍筋或多螺箍筋。PCS工法經台大與國震中心嚴謹的試驗研究程序證實耐震性能良好，可適用處於高地震帶台灣的設計要求，此公法也獲營建署新工法核可，並已成功於南港一27層樓商辦大樓應用，該工法可減少柱子的鋼骨用量、縮短結構體的工期，在相同強度設計下，可減少結構柱45%碳排量。
上述技術的發展歷程展示了潤弘在國內引進發展新技術所面臨的挑戰與突破。雖然這些問題看似簡單，實際上卻需要許多土木產業的專家與學者共同研究以找出較佳的方法，並經歷建築實務的考驗與不斷地改良，才得以在不斷的努力耕耘後獲得甜美的成果，成為今日台灣建築預鑄的關鍵力量。
ESG永續營建
在維持營運獲利的同時兼顧社會永續發展是現代企業所應善盡的社會責任，在E(Environmental，環境)、S(Social，社會)、G(Governance，治理)各個面向中，減碳及降低環境衝擊是建築營建業的關鍵課題，從實際的工程統計數字來看，預鑄工程約莫可節省1/3的工期以及2/3的人力，綜合各種預鑄減碳技術能使建案降低大約10-20%的碳排放量，對營建工程減碳有顯著的效果。
另外，採用預鑄工法的建案可以減少施工粉塵，施工期間亦無須大量搭設施工鷹架，減少工期可降低工程對周遭環境以及交通的衝擊，有助環保及環境友善，此外在少子化的社會，預鑄能降低工程人力需求，可暫時緩解產業燃眉之急，作為台灣建築預鑄的領導者，潤弘發展技術的腳步不曾停歇，不斷透過創新研發來回應社會對建築營建產業之期待。
全球許多國家面臨少子化與綠色經濟兩大議題，台灣的土木產業亦在時代的轉變中面臨挑戰，該如何應對人工短缺的困境以及減少碳排量的訴求，是刻不容緩的議題。期許台灣的土木產業可以將挑戰化為轉機，迎來土木界蓬勃發展的春天!
