改善策略

一 、 使 用 表 面 塗 封 化 學 防 水 劑

混凝土是目前應用最廣泛的營建材料，但其內部還是會存在孔隙及微細裂縫，若 混凝土本身品質不佳，或處於不良的環境中，外界有害離子容易透過毛細現象或擴散 沿著孔隙或微細裂縫滲透至混凝土內部，導致耐久性的損失，影響結構物的安全。而 化學防水的基本原理，則是由防水劑中的化學成分與水結合後，產生一種化學反應的 結晶物，可以填封和阻塞混凝土內部的孔隙和微細裂縫來阻止水分的流動。這與一般 傳統的在混凝土表面進行塗封處理的防水方式完全不同。

傳統的表面塗封方式必須要接觸到混凝土結構物的迎水面，才能夠發揮防水的作 用，但像是隧道、地下室等，在施工時根本不可能接觸到此類建築物的迎水面，由於 防水劑能夠滲透進入混凝土中，並且生長成為混凝土的一部份，因此，無論是使用在 混凝土的迎水面還是背水面都是沒有差異的。

化學防水還擁有另一個重要的優勢—不受到外部損傷的影響。傳統的表面塗封方 式常常會在其表面刮傷、磨損時失去效果，但化學防水則是在混凝土內部進行反應，

使混凝土整體達到防水效果。因此，即使外部受損，對其並不會造成影響。

所檢測之建築物自民國79 年 7 月動工興建至今，已經過近 20 年環境嚴苛的考驗，

對於每年需面臨東北季風直接吹襲並毫無遮蔽的接受颱風肆虐，房屋結構物的耐久性 降低實屬正常現象。利用防水材料與水分產生化學反應成如髮絲狀的結晶，以填充混 凝土內之裂縫，達到自癒之效果並增加結構體的耐久性。

二 、 電 化 學 除 鹽 工 法

當混凝土內含有過量的氯離子時，若欲進行修補時，應先確定混凝土鋼筋內是否 有腐蝕現象發生。若有腐蝕現象，則應該先將鋼筋外層的混凝土保護層敲除，並將鋼

第五章房屋結構物腐蝕檢測與分析

氯離子都已經被去除了，因此，鋼筋仍然有腐蝕的危險。所以，可以考慮進行電化學 除鹽(Electrochemical Chloride Extraction)的方式將氯離子去除。

電化學除鹽的方法，基本上是將鋼筋接在陰極，然後在混凝土表面佈設一陽極，

陽極材料可以採用導電性塗料或是鈦網。當直流電接通以後，氯離子因為電場的驅動，

會往陽極移動，最後在陽極處反應生成氯氣而散逸。通電的陰極電流可採用定電流密 度或是定電壓的方式施加，一般說起來，其所使用的電流較外加電流陰極防蝕法來得 大。通電時間與保護層厚度，原混凝土配比還有電流量大小有關，一般說起來不會超 過兩週。通電時間還有通電電流量不宜太大，以避免陰極電流可能帶來對材料行為的 負作用因子發生影響，這其中包括了握裹力喪失、加速鹼骨材反應、抗壓強度下降以 及氫脆等。

理論上說起來，電化學除鹽並不可能百分之百的將氯離子趕除，但是它可以將在 鋼筋附近的氯離子濃度降到瓶頸濃度以下。這也就是意味著一旦使用電化學除鹽，可 以達到延長使用年限的目標，但是過一段時間，當氯離子因為擴散作用而慢慢地又達 到危險的瓶頸濃度時，應該再次進行評估，是再次使用電化學除鹽的方法，還是拆除 重建。

三 、 電 化 學 再 鹼 化 工 法

當混凝土受到二氧化碳侵入，造成其酸鹼值降低，則可能會引起鋼筋腐蝕的疑慮 時，其修補的方法，最傳統的方法就是，將已經受到中性化作用的混凝土敲除，然後 再重新以鹼性的修補材(水泥基修補材)填補之。不過，這種工法往往成本很高。目前 有一種新的電化學再鹼化工法，是利用電化學的方式，讓鋼筋附近的混凝土恢復鹼性。

其方法是將鋼筋接在陰極，然後在混凝土外側以海綿墊沾碳酸鈉溶液，再於海綿澱外 測佈設一鈦網陽極，如圖5-16 所示。當直流電接通以後，在陰極會產生還原反應，而 產生氫氧根離子。氫氧根離子會慢慢由陰極往外擴散出去，因而使混凝土可以再鹼化。

陽極側所使用的碳酸鈉溶液也會有些許進入混凝土內，它一方面是用來增加導電性，

另一方面是當作抵抗再次碳化的陷阱。

既有RC 結構物鋼筋腐蝕量測技術及評估準則之研究

電化學再鹼化工法的成效與混凝土原始的水灰比、欲達成的再鹼化距離還有電化 學影響參數(電流密度乘上通電時間)有關，如圖 5-17 所示。

圖5-16 電化學再鹼化示意圖

1.electrolysis

2.electromigration 3.electroosmosis

4.capillary absorption

Na⁺ Na₂CO₃

cathode 3.+4.

electrolyte

power supply

concrete surface of the structure

Titanium mesh

rebar

+

-

H2O+e^-→OH^-+1/2H2

Cl

-OH -2.

2.

2.

(資料來源：本研究製作)

第五章房屋結構物腐蝕檢測與分析

0 1000 2000 3000 4000 5000

ic X tp (μA / cm²X days) 7

8 9 10 11 12 13

pH

Y=11.8 - 2.2 Exp( - 0.00094 x) R² = 0.91

Control

Experimental results Regression line

圖5-17 電化學再鹼化後 pH 值與影響參數之關係

四 、 外 加 電 流 陰 極 防 蝕 法

以上所說不論是電化學除鹽或是電化學再鹼化工法都是一種以暫時性設施來達到 讓混凝土品質復健的方法。而外加電流陰極防蝕法則是一種長期性的設施，將鋼筋接 在陰極，混凝土表面布設陽極，然後以直流電供應之，強迫鋼筋成為陰極而達到保護 的目標。外加電流陰極防蝕法所用的電流量一般說起來遠比電化學除鹽還有電化學再 鹼化工法來的小很多，但是其電位仍應到達保護電位，以確保鋼筋是受到保護。當然，

陰極電流一旦產生，氯離子會被趨離陰極，氫氧根離子會自然在陰極產生，造成再鹼 化。但是，因為電流量很小，所以此種效應並不是主要的。本法的缺點是需要營運成 本(電費)，但是使用外加電流陰極防蝕法，則不必如電化學除鹽法以及電化學再鹼化 工法須要考慮何時應再次施加陰極電流的問題。

(資料來源：本研究製作)

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第六章 檢驗方法之量測技術及其評估準則

第六章 檢驗方法之量測技術及其評估準則