第六章 結論與建議
第二節 建議
本研究藉由 ASTM C1543 Ponding 和 ACMT 試驗進行與結果比較,已 完成本土化氯離子傳輸評估試驗法工作,並草擬所內「混凝土氯離子傳輸快 速評估試驗規範」,詳如附件。而在研究試驗法架構上,亦建議可行性與準確 的試驗流程方式。後續與本研究有關之建議如下:
1. 立即可行之建議:
建議本試驗方法應與 2 年期以上之自然曝曬試驗進行比較,並推廣至 更多相關之檢測單位機構,以建立多實驗室進行本研究之實驗誤差基準。
2. 長期性建議:
建議本試驗方法應推廣至更多混凝土相關業者與結構設計人員以尋求 對試驗法的共識與認同,並朝向規劃擬訂中華民國CNS國家標準邁進。
參考文獻
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附件
以加速氯離子傳輸試驗求氯離子於混凝土 中傳輸係數之標準試驗法
Standard Test Method for the Chloride Migration Coefficient of Concrete from Accelerated Chloride Migration Test
研究主持人:葉世文 (內政部建築研究所副所長)
共同主持人:楊仲家(國立台灣海洋大學材料工程研究所教授)
協同主持人:卓世偉 (中華技術學院建築工程系助理教授)
以加速氯離子傳輸試驗求氯離子於混凝土中傳輸係數之標準試驗法 Standard Test Method for the Chloride Migration Coefficient of Concrete from
Accelerated Chloride Migration Test
1. 適用範圍:
1.1 本試驗法-加速氯離子傳輸試驗(Accelerated Chloride Migration Test,以下簡稱 ACMT)係利用外加電場機制加速氯離子於混凝土內 部傳輸,並以氯離子傳輸係數評估混凝土耐久性。本試驗法可適用 於各類混凝土或水泥質材料。
1.2 本標準中所列數值係以國際單位制(SI)為準。
2. 參考文件
2.1 中國國家標準(CNS Standards):
CNS 1230 混凝土試體在試驗室模製及養護法 CNS 5858 工業廢水中氯離子檢驗法
CNS 14702 硬固水泥砂漿及混凝土中酸溶性氯離子含量試驗法 CNS 14795 混凝土抗氯離子穿透能力測驗法-通過電荷量表示法 CNS 14918 離子層析法通則
2.2 美國材料試驗學會標準(ASTM Standards):
ASTM C42 Standard Test Method for Obtaining and Testing Drilled Cores and Sawed Beam of Concrete
ASTM C192 Standard Test Method of Marking and Curing Concrete
Test Specimens in the Laboratory
ASTM C670 Standard Practice for Preparing Precision and Bias Statements for Test Methods for Construction Materials ASTM C1202 Standard Test Method for Electrical Indication of
Concrete's Ability to Resist Chloride Ion Penetration ASTM C1543 Standard Test Method for Determining the Penetration of
Chloride Ion into Concrete by Ponding 2.3 美國公路官員運輸學會(AASHTO Standards):
AASHTO T259 Method of Test for Resistance of Concrete to Chloride Ion Penetration
AASHTO T260 Sampling and Testing for Total Chloride Ion in Concrete Raw Materials
3. 試驗方法概要:
3.1 本試驗法利用外加電壓於圓柱試體軸向斷面,驅使氯離子穿過試 體,進入不含氯離子之陽極試驗槽。經由特定試驗期於陽極試驗槽 所量測之氯離子濃度,計算氯離子傳輸係數(M )cl 。
4. 應用:
4.1 本試驗法適用於實驗室製作之硬固試體,或結構體鑽心之試體。
4.2 本試驗法所求得之氯離子傳輸係數屬於待測試體抗氯離子穿透能
力之指標,可用來評估待測試體之耐久性。
4.3 本試驗法所求得之氯離子傳輸係數與其他試驗法所求得之氯離子 擴散係數不得直接比較,如鹽池試驗 (Ponding test; ASTM C1543, AASHTO T259)。
5. 設備
5.1 真空飽和設備(如圖 1 所示):
5.1.1 500ml 容量之分流漏斗或其他密封但底部可排水的容器。
5.1.2 1000ml(或更大容量)的燒杯或其他容器-能置入混凝土試體 和水,並可放置於真空器(vacuum desiccator)內。(如 6.1.3 所述)
5.1.3 真空器-其內徑為 250mm(或更大)。真空器有兩個管路接頭 穿過橡膠塞(rubber stopper)及套筒(sleeve)或橡膠塞。每個 接頭處需裝置一管閥(stopcock)。
5.1.4 真空泵浦:具有使真空器內的壓力維持在 133Pa(1mmHg)或 低於 133Pa 之能力(註1)。
註 1-由於抽真空必需在水上吸氣,因此泵浦需使用隔水裝置(water trap)保護否則每次使用後均需更換泵浦油。
5.1.5 真空計或壓力計(manometer)-量測壓力範圍介於 0~1330Pa
(0~10mmHg)量測精度為66Pa(0.5mmHg)。
5.2 塗封器具與材料:
5.2.1 塗封材料-需能快速凝結,不具導電性,並能有效密封圓形混
凝土試體的側面。
5.2.2 天平或秤、紙杯、木製刮刀、與刷子-供拌和與塗刷塗封材料 使用。
5.3 試體切割成定尺寸設備(假如樣本係灌製成試體尺寸,並不需要此 工具)。
5.3.1 水冷式鑽石鋸片或碳化矽鋸片。
圖 1 試體前處理-真空飽和設備
真空乾燥器 真空泵浦
真空計
去氣水容器 與加熱裝置
6. 試劑、材料、與試驗單元
6.1 試體與容器結合之密封材-試驗容器材料為聚甲機丙析酸甲酯
(poly methyl methacrylate,即俗稱壓克力的有機玻璃 Plexigas)。
密封材在溫度 90℃(200℉)內,可密接將容器與混凝土以避免水、
稀 釋 氫 氧 化 鈉 或 氯 化 鈉 溶 液 由 側 邊 進 入 。 例 如 RTV 矽 利 康
(silicone)橡膠、矽利康橡膠(silicone rubber caulking)、其他合 成橡膠填縫劑(other synthetic rubber sealants)、矽利康油脂(silicon greases)、與橡膠墊圈(rubber gaskets)。
6.2 氯化鈉溶液-3.0﹪質量比(試藥級),溶於去離子水中。
6.3 氫氧化鈉溶液-0.3 N(試藥級),溶於去離子水中。
6.4 施加電壓試驗槽單元(如圖 2 所示)-主要由兩個對稱的聚甲機丙 析酸甲酯的容器所組成,每一單元含有具導電性的金屬網及外接 接頭。常用的設計如圖 2 和圖 3 所示。
6.5 銅網電極:直徑 10 公分以上可覆蓋整個試體表面積之 20 號銅網。
並需預留導線於試驗槽外連接長度,如圖 2 所示。
6.6 溫度量測裝置(選用)-具有 0 到 120℃的讀數範圍。
6.7 施加電壓與資料讀取裝置-在全部電流範圍內能在施加電壓單元 內維持直流電壓為 240.1V。電壓顯示精度為0.1V,電流需為
1mA。6.7.1 到 6.7.5 節所列之設備或能符合此需求。
6.7.1 伏特計-具 3 位數字顯示型,最小讀取範圍為 0~99.9V,精 度為0.1%。
6.7.2 電流計-具 4 1/2 位數字顯示型,且具備最小讀取範圍為
0~1000 mA,精度為1%。亦可由 4 1/2 位數字顯示型伏特計 加 裝 0.01 Ω 允 許 誤 差 為 0.1% 的 分 流 精 密 電 阻 ( shunt resistor)而成。
6.7.3 定電壓電源供應器-0~80V 直流電壓,0~2A 規格,並在設定 電流範圍下可維持直流電壓為 240.1V。
6.7.4 電線-至少 2 條(1.6mm)600V 絕緣導線。
4500ml 0.3M NaOH 24V 直流電源供應器
+
-
+
電流計
- 溫度量測設備
4500ml 3% NaCl
22.5 cm 5 cm
10 cm
15 cm
15 cm
圖 2 ACMT 設備與電路連接圖
7. 試體取得
7.1 依據試驗目的準備與選擇試體。若為評估材料特性,(a)試體可自 大型試體中鑽取,(b)或灌製成 100mm2mm 直徑之圓柱試體(高 度須大於 100mm)。如為評估結構物,試體可從(a)結構體鑽心 取得,(b)或在工地現場灌製 1002mm 直徑之圓柱試體(高度 須大於 100mm)並在工地養護。鑽心需利用配置直徑 1002mm 鑽石鑽頭的鑽孔設備。鑽心試體與位置選擇需參照 ASTM C192 之 規定。於實驗室內製作圓柱試體需依據 CNS 1230(ASTM C42)
之規定。用來評估結構物於工地現場製作之圓柱試體,試體需與結
電流計 直流電源
供應器 溫度量測
混凝土 材料試體
陰極槽 陽極槽
構物本體處理方式相同,例如,相同搗實、養護、和養護溫度。
7.2 運輸鑽心試體或工地現場養護圓柱試體至實驗室時,需使用綁緊 密封的塑膠袋。若試體需經長途運輸,應包裝保護避免冷凍及避免 轉運或儲藏上的傷害。
7.3 若使用灌製之圓柱試體,以水冷式鑽石鋸片或碳化矽鋸片由試體
7.3 若使用灌製之圓柱試體,以水冷式鑽石鋸片或碳化矽鋸片由試體