以腐蝕速率變化推估鋼筋腐蝕量 壹、試驗方法

鋼筋腐蝕量多寡關係到構件的性能評估，然而多數的非破壞性檢測法僅量測 腐蝕速率，並不直接求得腐蝕量。因此，本研究為了探討鋼筋之腐蝕量隨時間的 變化，以鋼筋浸泡在不同時間下所量測的鋼筋腐蝕速率嘗試計算出鋼筋之腐蝕體 積，再算出重量損失。

計算方法係依據儀器所測得之腐蝕電流密度，利用Faraday 定律與腐蝕電流 密度的關係可得腐蝕速率(mm/year)(應用於不同腐蝕速率時需進行單位轉換：當 腐蝕速率單位要以 mm 表示時，1 mpy =0.0254 mm/year)。再將此腐蝕速率 (mm/year)對時間積分後可求得鋼筋腐蝕深度，再利用腐蝕深度乘以鋼筋表面積 及鐵密度即可求得鋼筋的腐蝕量。

除了上述的方法，亦可使用重量損失法來量測鋼筋實際腐蝕量。首先於進行 劣化試驗前量測鋼筋的重量，進行劣化反應後，再用物理方式來清除鏽蝕並測量 此時已銹蝕鋼筋的重量。最後，將原鋼筋重減去清除鏽蝕後的鋼筋重量即可得鋼 筋之實際腐蝕量。

將以上兩方法所求出的鋼筋腐蝕量比較，推測利用腐蝕速率所推算出的鋼筋 腐蝕量與實際腐蝕量結果雖有差異，但約成正比例關係。

貳、試驗結果

本研究浸泡鋼筋於氯化鈉水溶液中，浸泡不同時間後以直流極化法量測鋼筋 腐蝕電流密度，再據此對時間積分即計算出鋼筋重量損失。各組鋼筋浸泡在不同 浸泡天數下鋼筋的重量損失如圖5-11 及表 5-11 所示，若將重量損失累加即可求 得於各浸泡天數時的總鋼筋重量損失，說明鋼筋腐蝕隨著浸泡天數增加而增加，

結果如表5-12 及圖 5-12 所示。

比較直流極化法計算之腐蝕量與利用重量損失法秤重所得之重量損失可以 發現，兩者結果成正相關但數值相差40~50 倍左右，如表 5-13 及圖 5-13 所示。

造成此誤差的原因很多，其中之一為腐蝕計算公式的誤差，因為一般公式中所代 入常數 βa、βc 的值大多以 0.1 代入而非真實求出。除此之外，加速試驗中的鋼

第五章 以腐蝕速率變化推估鋼筋腐蝕量

筋腐蝕型式多為孔蝕而非均勻腐蝕。由於孔隙多為細小，無法精確求得局部腐蝕 的面積(corroding area)，如圖 5-14 所示。若代入整體鋼筋的表面積來求得腐蝕深 度(Pav)就會高估腐蝕量，故造成計算值遠高於實際重量損失值。總之，本試驗 的結果說明電化學方法經由計算及適當地修正倍數可以評估鋼筋的腐蝕量。於現 地，若能長期監測鋼筋腐蝕速率，即可藉由本試驗的關係反推實際已發生的腐蝕 量。

圖5-11 鋼筋在不同浸泡時間以直流極化法計算的鋼筋重量損失變化

含腐蝕橫向鋼筋的梁構件

第五章 以腐蝕速率變化推估鋼筋腐蝕量

表5-12 直流極化法量測不同浸泡天數後鋼筋總重量損失量 浸泡天數(天) 鋼筋重量損失量(g)

3 4.524 5 9.023 7 13.855 14 23.316 21 40.211 28 52.765 35 72.394

圖5-12 以直流極化法量測不同浸泡天數後鋼筋總重量損失趨勢

表5-13 直流極化法計算與實際鋼筋重量損失量

浸泡天數(天) 以直流極化法計算之鋼筋損失量(g) 秤重所得之鋼筋重量損失量(g)

3 4.524 0.100

5 9.023 0.200

7 13.855 0.300

14 23.316 0.500

21 40.211 0.900

含腐蝕橫向鋼筋的梁構件

5-18

圖5-13 比較直流極化法計算與秤重之鋼筋重量損失量

圖5-14 真實的腐蝕深度(Pmax)與平均腐蝕深度(Pav)的差異(Andrade and Alonso 1958)

第五章 以腐蝕速率變化推估鋼筋腐蝕量

第三節 腐蝕梁速率變化及以腐蝕速率變化推估鋼筋腐蝕量