本研究在實驗設計與執行上需達到兩項主要目標，分別為充分 利用建研所新置設備，協助建立操作手冊與管理辦法，並將操作經 驗傳承後續試驗人員。另一目標則為建立混凝土暴露環境氣候條件 對耐久性之影響。詳細實驗計畫如下所述。
4-1 實驗計畫整體規劃
本計畫依試驗目標，考量建研所目前所購置之試驗設備功能 特性與實驗研究之關係，將鹽霧耐候複合試驗機定位為混凝土劣 化設備，而離子層析儀與壓汞孔隙儀均為分析混凝土劣化前後差 異性之分析儀器。因此將計畫主要分成三大部分：（1）蒐集並參 考國外鹽水噴霧法相關實驗檢測標準，建立適合本土之混凝土耐 久性試驗；（2）建立儀器實驗操作手冊；（3）鹽霧複合耐候試驗 探討混凝土耐久性的試驗研究。相關研究流程如圖 4-1 所示。
第一部份屬於資料蒐集之工作。本計畫執行至今已初步蒐集 國內外鹽水噴霧相關試驗方法，因此第三部份後續試驗研究中對 混凝土暴露環境設定將綜合第一部份蒐集之試驗方法與第二部份 前導試驗結果設計鹽霧試驗機的暴露環境。而在壓汞孔隙儀部 份，由於此項儀器在國內營建材料試驗研究單位中較少見，因此 積極蒐集國外利用此儀器進行孔隙結構量測之文獻資料，並進行 整理，以了解壓汞孔隙儀試驗原理與應用方式。而離子層析儀部 份，由於此項儀器非常精密，可量測至 ppb（億萬分之一）濃度範
圍，所以相關人員除需藉由蒐集資料了解離子層析原理外，亦需 了解各種干擾對試驗誤差的影響。
第二部份建立實驗操作手冊部份，在此部份主要建立耐久耐 候實驗室設備儀器之操作手冊與應用方式。目前耐久耐候實驗室 所購置之儀器主要為鹽霧複合耐候試驗機、壓汞孔隙儀、與離子 層析儀。其中鹽霧複合耐候試驗機為模擬各種氣候促進混凝土劣 化，而壓汞孔隙儀、與離子層析儀均為混凝土劣化前後之分析工 具。因此本計畫除由設備相關廠商會同建研所人員進行儀器教育 訓練外，亦在第三部份執行前（試體養護期間）進行前導試驗，
藉以在正式試驗研究開始前，可以熟悉各項儀器操作，並可撰寫 儀器操作手冊與建立管理辦法。而此部份所獲致之成果將為第三 部份暴露氣候環境設定設計之主要依據之一。
第三部份主要以鹽霧複合腐蝕試驗機模擬各種混凝土暴露的 氣候環境，並藉由混凝土中氯離子深入深度的量測，評估暴露環 境對混凝土耐久性的影響，另一方面亦以規範評估氯離子滲入深 度所使用的加速劣化試驗相互比較，以建立連結之關係。而壓汞 孔隙儀對混凝土試體提供孔隙結構分析工作，亦由此可了解孔隙 結構與氯離子滲入深度之關係。而離子層析儀則進行氯離子分析 之工作。暴露氣候環境的設定則以第一部份資料蒐集與第二部份 前導試驗結果決定。而研究計畫結束前，亦與建研所相關研究人 員共同完成三項儀器操作手冊與管理辦法。並積極與建研所相關 研究人員密切技術交流，使得計畫結束後，除可獲致試驗研究成 果外，亦可將研究過程中對儀器的使用經驗與操作技巧可完整傳 承給後續研究使用人員，俾使儀器不因年度研究結束而荒廢。
圖 4-1 研究流程圖
混凝土耐久試驗研究氯離子滲入深度(速率)之探討
試驗儀器驗收與教育訓練 資料收集
試驗人員儀器熟練度訓練 前導試驗
試驗計畫訂定
試體製作
不同暴露環境劣化 加速劣化試驗
氯離子滲入深度量測 孔隙組織量測
混凝土耐久性評估
前導試驗結果分析與討論 試驗儀器操作手冊撰寫
4-2 混凝土耐久性試驗研究計畫
本研究中主要考量的試驗變數為試體配比設計與鹽霧複合耐 候試驗劣化時間。在試體方面以不同水灰比做為試驗主要變數。
在鹽霧複合耐候試驗部分，則參照各相關規範與前導試驗結果對 鹽霧複合耐候試驗的相關測試條件進行設計。而混凝土配比設計 方面則如下所述：
4-2-1 混凝土配比設計
本研究在混凝土配比設計部份主要以不同水灰比來模擬各種 不同強度的混凝土。水灰比的變數則分別為 0.30、0.35、0.40、0.45、
0.50、0.55、0.60、0.65 共 8 種水灰比。在配比設計上的考量，為 排除骨材對混凝土耐久性質之研究，因此將骨材體積用量固定為 64﹪（粗骨材為 31﹪、細骨材為 33﹪），改變的則為基材部分。
主要變數則為上述所說明的水灰比。表 4-1 為組成材料之比重性 質。表 4-2 則為本研究之混凝土組成配比。表中配比編號後兩位數 字代表水灰比變數。
表 4-1 組成材料比重
組成材料 比重
水泥 3.15
粗骨材 2.63
細骨材 2.61
強塑劑 1.21
表 4-2 水灰比改變之混凝土配比設計（kg/m3）
編號 W/C 水 水泥 強塑劑 粗骨材 細骨材 C30 0.30 160 551 6 812 866 C35 0.35 173 510 5 812 866 C40 0.40 187 474 2 812 866 C45 0.45 199 443 0 812 865 C50 0.50 208 416 0 812 865 C55 0.55 216 392 0 812 865 C60 0.60 222 371 0 812 865 C65 0.65 228 351 0 812 865
各個配比均製作 20 個直徑 10 公分高度 20 公分試體，試體硬 固後隨即置於室內水中進行養護，每組配比在拌合時亦製作相同 水灰比的水泥砂漿配比，製作方式則將製作好的混凝土以 4 號篩 予以篩除粗骨材部分。因此相關水泥砂漿配比如表 4-3 所示。
表 4-3 水泥砂漿配比設計（kg/m3）
編號 W/C 水 水泥 強塑劑 細骨材
M30 0.30 234 783 8 1260 M35 0.35 249 737 7 1260 M40 0.40 278 691 3 1260 M45 0.45 293 645 0 1260 M50 0.50 307 599 0 1260 M55 0.55 322 553 0 1260 M60 0.60 322 553 0 1260 M65 0.65 336 507 0 1260
4-2-2 混凝土耐久性研究試驗設計
試體於製作硬固拆模後，於室溫狀態下進行水中養護，經 28 天養護後隨即進行屬於力學基本性質量測的壓力強度試驗以及各 項劣化試驗研究。劣化試驗則包括屬於加速劣化性質的快速氯離 子滲透試驗（RCPT, ASTM C1202 [4,5]）、與加速氯離子遷移試驗
（ACMT [36, 37, 38]）。以及模擬氣候劣化的鹽霧複合耐候試驗。
而 相 關 分 析 工 作 ， 則 以 建 研 所 購 置 之 離 子 層 析 儀 配 合 依 據 AASHTO T260 [39]的硬固混凝土氯離子量測試驗方法進行。孔隙 觀察則藉由新購置的壓汞孔隙量測儀進行。因此在混凝土研究試 驗流程上主要分為三個步驟，分別為配比拌合與試體製作、試體 劣化過程、與試體內氯離子和孔隙分析過程。
在試體劣化過程中，主要採用兩種方式驅動氯離子進入混凝 土中，分別為以外加電壓為機制的快速氯離子滲透試驗與加速氯 離子遷移試驗。而鹽霧複合耐候試驗則藉由實際模擬結構物在海 域環境內所遭受到氯離子侵入混凝土的過程。
在試體內氯離子和孔隙分析過程則分成兩部分，一為試體內 孔隙分佈的分析工作，由於精密的壓汞孔隙量測儀僅能量測最大 15 mL 之物體，又本研究中各配比最主要的不同在於漿體組成上 的不同，因此利用所製作的不同水灰比的水泥砂漿配比進行量 測，並配合水泥砂漿與混凝土配比加速氯離子遷移試驗結果互相 比較，以了解孔隙結構與氯離子入侵混凝土之間的關係。而在試 體內氯離子分析過程中，以外加電壓作為加速劣化機制的快速氯 離子滲透試驗，主要以試驗後 6 小時的總通過電量來進行評估。
在加速氯離子遷移試驗方面則量測試驗過程中氯離子於陽極槽的 累積增加量。鹽霧複合耐候試驗方面則將一定時間劣化後的試體 進行不同深度的混凝土氯離子含量量測。
4-3 試驗方法與儀器簡介
本章將就本研究主要使用的三個設備加以介紹說明，並就目前 規範與鹽霧試驗相關之方法做一整理簡介。而本研究將與提供複合 鹽霧耐候試驗機、壓汞孔隙儀、與離子層析儀之廠商共同進行由簡 而繁之操作及維修訓練。各種儀器分別分二階段進行訓練，共約六 天之教育訓練，讓使用或有興趣之人員能夠對儀器實際操作無誤。
由教育訓練及後續之實驗工作中建立複合鹽霧耐候試驗機、壓汞孔 隙儀、與離子層析儀實驗操作手冊。
4-3-1 鹽霧複合耐候試驗設備
鹽霧複合耐候試驗機屬於材料劣化試驗中最主要設備。其功能 以模擬海域氣候環境劣化材料為主。因此在設備規格設定上需具備 鹽水噴霧功能、乾燥功能、濕潤功能、浸漬功能、與外氣導入等之 試驗功能。而在設備控制上的要求則必須可用電腦系統設定或觸控 式螢幕任意順序排列整合而自動循環運轉。設備單元上之要求則鹽 霧噴出量之鹽霧粒子和鹽霧於試片在表面分佈上需一致。試驗槽內 的各點溫度的分布精度為各試驗安定時再試片安裝的任一位置溫 度在±3℃以內；濕度為分布精度在各試驗安定時再試片安裝的任一 位置溫度在±7﹪RH 以內。本設備具執行以下相關規範之能力：金
屬材料典型的 ASTM B117 鹽霧試驗、塗料試驗所用的 GM 9540P/B 試驗、日本的 CCT 系列試驗（含酸雨試驗）、亦或為 ASTM D2447 塗層抗水試驗。為耐候實驗室中材料加速劣化的主要設施。而建研 所經 92 年度公開採購招標之後，業已採購日本 SUGA（日本須賀 試驗機株式會社）之 CTP96 鹽霧複合耐候試驗機。
鹽水噴霧試驗檢測標準，目前大多以 ASTM B117 中性鹽霧試 驗（Neutral salt spray test, NSS） [40]、ASTM G85 反覆鹽霧試驗
（Prohesion test） [41]、與 ASTM B368 加速醋酸鹽水加速試驗
（Copper-accelerated acetic acid salt spray test, CASS test） [42]為基 礎所衍生而來。由於這些試驗大多針對金屬材料，因此本研究將 依據相關實驗檢測標準，建立適合本土之混凝土耐久性試驗。前 述三種試驗差異性主要在於暴露溶液與劣化過程，以模擬材料暴 露於海域環境時所遭受的各種氣候條件，如鹽霧試驗模擬海霧濕 氣對耐久性的影響、反覆鹽霧試驗模擬受海水潮汐帶反覆侵蝕或
（Copper-accelerated acetic acid salt spray test, CASS test） [42]為基 礎所衍生而來。由於這些試驗大多針對金屬材料，因此本研究將 依據相關實驗檢測標準，建立適合本土之混凝土耐久性試驗。前 述三種試驗差異性主要在於暴露溶液與劣化過程，以模擬材料暴 露於海域環境時所遭受的各種氣候條件，如鹽霧試驗模擬海霧濕 氣對耐久性的影響、反覆鹽霧試驗模擬受海水潮汐帶反覆侵蝕或