5-1 鋼筋腐蝕電位與腐蝕電流結果分析比較
本實驗以電化學方式，量測不同水灰比混凝土試體於不同腐蝕程度之情形 下，鋼筋之腐蝕電位及腐蝕電流。
5-1-1 鋼筋腐蝕電位比較
本實驗所求得之鋼筋腐蝕電位結果如圖 5-1 所示，以下針對不同水灰比混凝 土試體之鋼筋腐蝕電位作說明：
圖 5-1 不同水灰比混凝土試體之銅/硫酸銅鋼筋腐蝕電位
一、 當銅/硫酸銅腐蝕電位大於-200mV 時，鋼筋為低於 10%腐蝕機率；當腐蝕 電位介於-200mV~-350mV 之間，鋼筋為 10%~90%腐蝕機率；當腐蝕電位 分別小於-350mV 時，鋼筋為高於 90%腐蝕機率，利用此來判斷鋼筋之腐蝕 程度。
二、 由圖 5-1 得知，當混凝土試體 w/c=0.4 及 w/c=0.5 時，初始腐蝕電位約為
-600 -500 -400 -300 -200 -100 0 100 200 300 400 500
0 200 400 600 800 1000 1200
加速腐蝕時間（hrs）
腐蝕電位(mV)
w/c=0.4 w/c=0.5 w/c=0.6 w/c=0.7
-200mV，由表 3-6 腐蝕電位對蝕機率參考標準所示，腐蝕機率約為
10%~90%，造成此情形可能原因，主要受鋼筋表面鍍層影響，隨著加速腐 蝕時間增加，鈍態膜遭破壞後，腐蝕電位即明顯降低；混凝土試體 w/c=0.6 及 w/c=0.7 時，初始腐蝕電位即低於-250mV，其鈍態膜一開始即遭破壞後，
腐蝕電位明顯降低。
三、 當混凝土試體 w/c=0.4 時，加速腐蝕時間為 240 小時左右，腐蝕電位開始趨 於穩定，並於加速腐蝕時間為 830 小時左右，方才出現較大幅度下降情形；
由表 3-6 腐蝕電位對蝕機率參考標準所示，混凝土試體 w/c=0.4，當加速腐 蝕時間約介於 240 小時〜830 小時左右，為 10%~90%腐蝕機率，當加速腐 蝕時間超過 830 小時，為高於 90%腐蝕機率。
四、 由圖 5-1 得知，當混凝土試體 w/c=0.5 時，加速腐蝕時間為 150 小時左右，
腐蝕電位開始趨於穩定，並於加速腐蝕時間為 520 小時左右，方才出現較 大幅度下降情形；由表 3-6 腐蝕電位對蝕機率參考標準所示，混凝土試體 w/c=0.5 時，當加速腐蝕時間約介於 150 小時〜520 小時左右，為 10%~90%
腐蝕機率，當加速腐蝕時間超過 520 小時，為高於 90%腐蝕機率。
五、 當混凝土試體 w/c=0.6 時，腐蝕電位約介於-300mV〜-400mV；當混凝土試 體 w/c=0.7 時，腐蝕電位約介於-350mV〜-450mV。由表 3-6 腐蝕電位對蝕 機率參考標準所示，混凝土試體 w/c=0.6 為介於 10%~90%腐蝕機率至高於 90%腐蝕機率間，並較偏向高於 90%之腐蝕機率；混凝土試體 w/c=0.7 為高 於 90%腐蝕機率。
六、 由圖 5-1 得知，因混凝土試體 w/c=0.6 及 w/c=0.7 之腐蝕電位，於加速腐蝕 之初，已比-300mV 小，其中混凝土試體 w/c=0.7 之腐蝕電位甚至比-350mV 小，主要為其含水量較高，其處於較易腐蝕環境，則加速腐蝕之初，該鋼 筋混凝土試體為高於 90%腐蝕機率。
5-1-2 鋼筋腐蝕電流比較
本實驗所求得之腐蝕電流結果如圖 5-2 所示。針對不同水灰比混凝土試體之 鋼筋腐蝕電流說明如下：
圖 5-2 不同水灰比混凝土試體之鋼筋腐蝕電流
一、 對以銀/氯化銀量測之鋼筋腐蝕實驗而言，腐蝕電流小於 0.1μA/cm2時，鋼 筋的腐蝕狀態屬於鈍態狀況；當腐蝕電流介於 0.1μA/cm2至 0.5μA/cm2時，
鋼筋為中低腐蝕速率；當腐蝕電流介於 0.5μA/cm2至 1.0μA/cm2時，鋼筋之 腐蝕狀態屬於中高腐蝕速率；當腐蝕電流大於 1.0μA/cm2時，鋼筋的腐蝕狀 態屬於高腐蝕速率，利用此來判別鋼筋的腐蝕程度。
二、 由圖 5-2 得知，當混凝土試體 w/c=0.4 時，初始腐蝕電流約為 0.1μA/cm2至 0.5μA/cm2，由表 3-7 腐蝕電流對腐蝕速率簡單判定表所示，鋼筋為中低腐 蝕速率；當加速腐蝕時間在 260 小時至 780 小時左右，腐蝕電流約為 0.5μA/cm2至 1.0μA/cm2，鋼筋為中高腐蝕速率；當加速腐蝕時間超過約 780 小時，腐蝕電流則大於 1.0μA/cm2，鋼筋為高腐蝕速率。
三、 當混凝土試體 w/c=0.4 時，於加速腐蝕之初，腐蝕電流由未通電時之
1.0μA/cm2逐漸減少，至加速腐蝕時間為 260 小時左右，方才慢慢增加，其
0.0 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0 7.0 8.0 9.0 10.0
0 200 400 600 800 1000 1200
加速腐蝕時間（hrs）
腐蝕電流(μA/cm2)
w/c=0.4 w/c=0.5 w/c=0.6 w/c=0.7
腐蝕電流一直維持在 0〜1μA/cm2，直至加速腐蝕時間為 830 小時，腐蝕電 流突然增加。
四、 混凝土試體 w/c=0.5 時，初始(加速腐蝕時間約 230 小時)腐蝕電流約為 0.5μA/cm2至 1.0μA/cm2，由表 3-7 腐蝕電流對腐蝕速率簡單判定表所示，
鋼筋為中高腐蝕速率；當加速腐蝕時間約在 250 小時以後，腐蝕電流則大 於 1.0μA/cm2，鋼筋為高腐蝕速率。
五、 當混凝土試體 w/c=0.5 時，於加速腐蝕之初，腐蝕電流由未通電時之
1.0μA/cm2逐漸減少，至加速腐蝕時間約為 150 小時，方才慢慢增加，其腐 蝕電流一直維持在 0〜1μA/cm2，直至加速腐蝕時間約為 230 小時，腐蝕電 流逐漸大於 1.0μA/cm2。當加速腐蝕時間約為 520 小時，腐蝕電流突然增加。
六、 混凝土試體 w/c=0.6 及 w/c=0.7 時，於加速腐蝕之初，其腐蝕電流均大於 1.0μA/cm2，其中混凝土試體 w/c=0.7 之腐蝕電流甚至大於 3.0μA/cm2，主要 為其含水量較高，其處於較易腐蝕環境，則加速腐蝕之初，該鋼筋混凝土 試體為高腐蝕速率。
七、 混凝土試體 w/c=0.6 時，未通電時之腐蝕電流約為 1.0μA/cm2，由表 3-7 腐 蝕電流對腐蝕速率簡單判定表所示，鋼筋為高腐蝕速率；隨著加速腐蝕時 間增加，腐蝕電流均介於 2.0μA/cm2〜5.0μA/cm2不規則變化，並無趨勢，
僅能判斷其加速腐蝕之初，鋼筋已腐蝕。
八、 混凝土試體 w/c=0.7 時，未通電時之腐蝕電流已大於 1.0μA/cm2，由表 3-7 腐蝕電流對腐蝕速率簡單判定表所示，鋼筋為高腐蝕速率；隨著加速腐蝕 時間增加，腐蝕電流均介於 3.0μA/cm2〜8.0μA/cm2不規則變化，並無趨勢，
僅能判斷其加速腐蝕之初，鋼筋已腐蝕。
5-2 不同水灰比混凝土試體於不同腐蝕程度之腐蝕鋼筋透地雷達電磁 波參數之探討
本研究利用不同水灰比（0.4、0.5、0.6 及 0.7）之混凝土正立方試體(15cm×
15cm×15cm)中央埋置一根#10(D32)竹節鋼筋，以直流電源供應器進行加速腐 蝕，直至鋼筋腐蝕為止，且本實驗通電 2〜3 天，斷電 2〜3 天以作去極化，再 分別進行透地雷達實驗，將實驗所得鋼筋反射訊號進行數位影像編碼運算。
5-2-1 不同水灰比混凝土試體於不同腐蝕程度之腐蝕鋼筋最大振幅值
利用數位影像編碼運算，擷取混凝土至腐蝕鋼筋最短距離，其能量經混凝 土衰減最少之最大振幅值，如圖 5-3 所示。圖 5-4 為不同水灰比混凝土試體，隨 著加速腐蝕時間增加，其振幅亦隨著逐漸增加情形；其中水灰比 0.4 (w/c=0.4) 混凝土試體之加速腐蝕時間為 998 小時，水灰比 0.5(w/c=0.5) 混凝土試體之加 速腐蝕時間為 917 小時，水灰比 0.6(w/c=0.6) 混凝土試體及水灰比 0.7(w/c=0.7) 之加速腐蝕時間均為 516 小時。針對不同水灰比混凝土試體於不同腐蝕程度之 腐蝕鋼筋最大振幅值說明如下：
圖 5-3 擷取腐蝕鋼筋中心最大反射訊號 腐蝕鋼筋最大振幅
圖 5-4 不同水灰比之腐蝕鋼筋最大振幅值
一、 由圖 5-4 得知，當混凝土試體 w/c=0.4 及 w/c=0.5 時，透地雷達掃瞄所求得 之腐蝕鋼筋最大振幅，隨加速腐蝕時間增加而增加；當混凝土試體 w/c=0.6 及 w/c=0.7 時，透地雷達掃瞄所求得之腐蝕鋼筋最大振幅值，一開始即大於 20,000，並在 20,000 至 25,000 附近上下震盪。
二、 因混凝土試體 w/c=0.4 及 w/c=0.5 時，透地雷達掃瞄所求得之腐蝕鋼筋最大 振幅值，分別約介於 12,000〜18,000 及 16,000〜20,000 之間；當混凝土試 體水灰比 w/c=0.6 及 w/c=0.7 時，腐蝕鋼筋最大振幅值，一開始即大於 20,000；由圖 5-1 得知，混凝土試體 w/c=0.6 及 w/c=0.7，一開始腐蝕電位 即小於-300mV，已屬 10%〜90%腐蝕機率。綜上所述，故可判斷本研究當 腐蝕鋼筋最大振幅值 20,000 為 10%〜90%腐蝕機率之臨界值，透地雷達掃 瞄所求得之腐蝕鋼筋最大振幅值在 20,000 附近即屬 10%〜90%腐蝕機率現 象。
三、 當混凝土試體 w/c=0.6 及 w/c=0.7 時，因含水量較高，則其孔隙率亦較大，
處於較易腐蝕之環境，故進行加速腐蝕時，即有腐蝕生成物。
四、 由圖 5-4 得知，混凝土試體 w/c=0.6 及 w/c=0.7 之腐蝕鋼筋最大振幅值接近，
10000 12000 14000 16000 18000 20000 22000 24000 26000
0 200 400 600 800 1000 1200
加速腐蝕時間(hrs)
最大振幅值
w/c=0.4 w/c=0.5 w/c=0.6 w/c=0.7
且最大，其次為混凝土試體 w/c=0.5 之腐蝕鋼筋最大振幅值，最小為混凝土 試體 w/c=0.4 之腐蝕鋼筋最大振幅值；其主要原因為，當混凝土試體水灰比 較小時，其強度、緻密性等較大，則鋼筋較不易腐蝕，所求得之腐蝕鋼筋 振幅較小；反之，水灰比較大時，其強度、緻密性等較小，則鋼筋較容易 腐蝕，所求得之腐蝕鋼筋振幅較大。
5-2-2 不同水灰比混凝土試體於不同腐蝕程度之腐蝕鋼筋介電常數
將透地雷達所擷取之資料代入（4-2）式及（4-3）式中，以計算腐蝕鋼筋之 介電常數，如圖 5-5、圖 5-6 及圖 5-7 所示。針對不同水灰比混凝土試體於不同 腐蝕程度之腐蝕鋼筋介電常數說明如下：
圖 5-5 混凝土試體 w/c=0.4 及 w/c=0.5 之腐蝕鋼筋介電常數
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
0 200 400 600 800 1000 1200
加速腐蝕時間(hrs)
介電常數
w/c=0.4 w/c=0.5
圖 5-6 混凝土試體 w/c=0.6 之腐蝕鋼筋介電常數
圖 5-7 混凝土試體 w/c=0.7 之腐蝕鋼筋介電常數
一、 由圖 5-5 得知，當混凝土試體 w/c=0.4 及 w/c=0.5 時，腐蝕鋼筋介電常數均 隨著加速腐蝕時間增加而增加；惟混凝土試體 w/c=0.5 增加速率比混凝土試 體 w/c=0.4 為快。
二、 由圖 5-6 及圖 5-7 得知，當混凝土試體 w/c=0.6 及 w/c=0.7 時，腐蝕鋼筋介
0 5 10 15 20 25 30 35 40
0 100 200 300 400 500 600
加速腐蝕時間(hrs)
介電常數
w/c=0.7
電常數隨著加速腐蝕時間增加而增加。
三、 混凝土試體 w/c=0.4 及 w/c=0.5 之腐蝕鋼筋介電常數，均隨著加速腐蝕時間 增加；惟混凝土試體 w/c=0.5 之腐蝕鋼筋介電常數比混凝土試體 w/c=0.4 為 大。
四、 混凝土試體 w/c=0.6 之腐蝕鋼筋介電常數，在 0〜30 附近不規則變化；混凝 土試體 w/c=0.7 之腐蝕鋼筋介電常數，在 0〜35 附近不規則變化；因混凝土 試體 w/c=0.6 及 w/c=0.7 時，含水量較高，其處於較易腐蝕環境，混凝土強 度及緻密性較差，且孔隙較大、介面較多，進行透地雷達實驗時，腐蝕鋼 筋之最大振幅值擷取不易，造成腐蝕鋼筋介電常數不規則變化。
5-2-3 不同水灰比混凝土試體於不同鋼筋腐蝕程度之電磁波反射係數
由於不同介質間之反射係數為影響電磁波反射電壓之主要因素之一，本研 究針對不同水灰比混凝土試體於不同鋼筋腐蝕程度之反射係數變化作討論與比 較。
利用透地雷達對混凝土內之腐蝕鋼筋進行探測，雷達波行經介質層之順序 分別為空氣、混凝土、腐蝕生成物、鋼筋，本研究實驗中將腐蝕生成物與鋼筋 視為一體，並依據電磁波之反射定律及折射定律得知，在各界面交界處會產生 反射訊號及折射訊號。
在本研究中，將所求得之腐蝕鋼筋介電常數代入（4-6）式及（4-7）式中，
以計算不同鋼筋腐蝕程度之反射係數，如圖5-8所示。針對不同水灰比混凝土試 體於不同鋼筋腐蝕程度之反射係數說明如下：