前置實驗 壹、腐蝕用儀器工具簡介

油漆種類一：重防腐蝕油漆

永保新重防腐蝕油漆適用於都市下水道水泥管或鋼管內壁防蝕塗料用及鋼鐵、水 泥面之耐酸鹼防護之抗蝕塗料。特性為耐水、海水及工業廢水性優異，漆膜平整、堅 韌且附著力強、不垂流、可節省工時。如圖3-1(a)所示。

油漆種類二：還氧樹脂塗料

安得固工程公司之碳纖貼片(CFRP)補強用樹脂，屬於熱固性還氧樹脂，由主劑(A) 雙酚A 型態還氧樹脂與硬化劑(B)聚氧烷丙基二胺兩種混合而成，具有良好防水防腐蝕 的工作效能，如圖3-1(b)所示。

電源供應器

(1) GPS-3060D0 ~ 30V, 0 ~ 60A (電壓電流可切換顯示) (2) 高調節率 0.01% 可選擇連續或動態負載

(3) 固定電壓與固定電流操作功能.低漣波與低雜訊 (4) 具串聯或並聯操作模式 過載與極性反向保護功能.

供應器如圖3-1(c)所示。

銅板

為鋅與銅合金黃銅板。因銅的導電性良好，固使用此材料。如圖3-1(d)所示。

含腐蝕橫向鋼筋的梁構件

3-2

(a) (b)

(c) (d) 圖3-1 腐蝕用儀器工具：(a)重防腐蝕油漆；(b)還氧樹脂塗料；(c)電源供應器；(d)銅板

貳、前置實驗 1

在開始全尺寸梁加速腐蝕試驗前，為確保對橫向鋼筋進行加速腐蝕時，不會因主 筋也被腐蝕影響主筋對全尺寸梁的貢獻。本研究先尋找適合的防腐蝕塗佈漆。而前置 實驗模擬了4 種塗佈狀況，如圖 3-2 所示。

(a) (b)

(c) (d) 圖3-2 通電前鋼筋情況：(a)未塗佈鋼筋；(b)重防腐蝕油漆(一層)；(c)重防腐蝕油漆(兩

層)；(d)環氧樹脂漆(一層)

第三章 腐蝕梁耐震性能試驗 實驗方法

本實驗裁切了四根#9 鋼筋各 50 公分。在塗佈漆料時，將鋼筋頂端保留 2 公分未 塗佈區，可有利於之後外接導線，又因重防腐蝕漆及環氧樹脂漆皆為A 劑和 B 劑加以 混和，為確保兩種漆料有足夠的時間完全化學反應達到硬化，故將塗佈後的鋼條曝曬 在室外長達1 天(室外陽光釋放出的熱能也會加速漆料的反應)。

在架設試體時，考慮到塗佈漆所造成的阻抗，故此次通電將未塗佈鋼筋以定一安 培電流的方式去加以導電，再觀察在定一安培電流的情況下，鋼筋所對應的電壓為 2 伏特，接著把其他鋼筋的電源供應器已定電壓的方式去對三根塗佈的鋼筋通電。這樣 可以確保所有鋼筋是在相同的導電環境下漆腐蝕。

實驗結果

在腐蝕6 天後，各鋼筋腐蝕情況如圖 3-3 及圖 3-4。

(a) (b)

(c) (d) 圖3-3 鋼筋通電 6 天後的腐蝕情形(側視)：(a) 未塗佈鋼筋；(b)重防腐蝕漆(一層)；(c)

重防腐蝕漆(兩層)；(d)環氧樹脂漆(一層)

含腐蝕橫向鋼筋的梁構件

3-4

(a) (b)

(c) (d) 圖3-4 鋼筋通電 6 天後的腐蝕情形(尾端)：(a)未塗佈鋼筋；(b)重防腐蝕漆(一層)(c) 重

防腐蝕漆(兩層)；(d)環氧樹脂漆(一層)

由圖可知，未塗佈鋼筋在通電6 天後，不但鋼筋上的竹節已全被腐蝕殆盡，且鋼 筋上佈滿了密密麻麻的孔蝕。塗佈一層環氧樹脂漆的鋼筋，則是在鋼筋竹節上看到許 多細小的孔蝕，不過竹節間的鋼筋表面卻只有零星的孔蝕產生。塗佈一層重防腐蝕漆 的鋼筋，只有在竹節的區域產生了少許的孔蝕，大部分的竹節都完好如初。塗佈兩層 重防腐蝕漆的鋼筋，只有在尾端的塗漆稍許剝落，從側面去觀察完全沒有發現腐蝕跡 象。

最後在塗漆上的選擇，則選用塗佈一層重防腐蝕漆，其原因有三：由此次通電結 果可發現，當鋼筋塗佈能有效阻隔電離子間的傳遞時，在相同的電壓下所對應的電流 則會明顯下降，直接影響到腐蝕後的重量損失率。在我們維持電壓為2 福特時，兩根 重防腐蝕塗佈鋼筋所對應電流皆為0.01 安培。而環氧樹脂漆則為 0.17 安培

因漆料在混合後有一定的黏稠度(屬低流動性)，在塗佈後並不會因乾置時有塗料 從高處 流落低處的困擾。而環氧樹脂漆則因在混合後流動率較大，在乾置時塗料從高 處流落低處，造成塗佈區域極不均勻。

第三章 腐蝕梁耐震性能試驗

因重防腐蝕漆較濃稠，故在塗佈時黏著在鋼筋上漆也較厚。雖然較大厚度能帶來 更佳的抗腐蝕保護層，不過鋼筋與混凝土間的握裹也相對被削弱了許多。為了不加深 影響主筋在混凝土斷面的握裹行為，故捨棄了防腐蝕極佳的塗佈兩層重防腐蝕漆。

參、前置實驗 2

在對全尺寸梁做通電之前，必須先確保當主要腐蝕鋼筋(橫向鋼筋)在實驗期間，

在旁邊的主筋並不會有顯著的腐蝕而造成撓曲強度的下降，故這次製作小型鋼筋籠來 模擬真實的腐蝕情況並更精確地記錄每階段主筋和橫向鋼筋的重量損失。也想藉由此 實驗得知導線應使用何種連接方法。

實驗方法

首先需量測橫向鋼筋原始重量以及主筋的原始重量，以用來計算腐蝕後造成的重 量損失。並拍照記錄原始鋼筋表面情況。

如圖3-5 將橫向鋼筋以間距 30 公分放置上下兩層再用尼龍繩將 3 根主筋與雙橫向 鋼筋束縛住，而主筋類別由左上至右下依序為未塗佈主筋、塗佈環氧樹脂漆(一層)以 及重防腐蝕漆(一層)。接著將橫向鋼筋向內延伸出來的彎鉤磨出一條淺淺的凹槽(秤重 以前)，再把通電用的導線綑綁到彎鉤上，最後再用三用電表量測，以確定此導線將上 層橫向鋼筋以及下層橫向鋼筋相互連接形成通路。

為避免在通電腐蝕這段時間裡，導線因產生氧化物而造成電阻變大、更甚者因腐 蝕斷裂而造成迴路斷線。故在鋼筋延伸彎鉤處塗佈了5 公分左右的重防腐蝕油漆，以 確保整個迴路通電的流暢性。

將組裝好的鋼筋籠放置在塑膠水箱內，水箱內四周擺放著四片銅板，再將銅板用 導線相互連接，可使通電時四周皆均勻地腐蝕，以模擬真實通電情況。接著傾倒 5%

的食鹽水溶液到水箱內直到淹過上層橫向鋼筋(深度約 40 公分)。最後就把電源供應器 接上開始通電。

當通電時間已到達預設時間後，就將整個鋼筋籠從水箱裡取出。並且將未塗佈的

含腐蝕橫向鋼筋的梁構件

3-6

上的重防腐蝕漆敲落。清理完後則放置室外直到鋼筋表面水分已全部蒸發就拿去秤重 和拍照紀錄以利觀察階段性的重量損失以及鋼筋表面情況。

(a) (b)

(c) (d) 圖3-5 鋼筋籠腐蝕圖：(a)鋼筋綁紮導線；(b)鋼筋籠處理架設情況；(c)實際腐蝕強況；

(d)腐蝕後橫向鋼筋籠

第三章 腐蝕梁耐震性能試驗

實驗結果

在腐蝕各階段後，鋼筋腐蝕情況如圖3-6 所示。

(a) (b)

(c) (d)

(e) (f)

(g) (h)

含腐蝕橫向鋼筋的梁構件

第三章 腐蝕梁耐震性能試驗

0 400 800 1200 1600

(Amp-hr)

Total weight loss(g)

actual corrosion Faraday corrosion

0 400 800 1200 1600

(Amp-hr)

Total weight loss(%) actual corrosion Faraday corrosion

D . C . P o w e r

含腐蝕橫向鋼筋的梁構件