橋梁劣化原因

2.2.1 劣化定義

在探討橋梁劣化原因之前，首先需要先了解劣化的定義。根據蘇暉傑(2003) 的研究結果歸納得知：劣化是混凝土結構在生命中無法避免的老化現象。可將其 解釋成混凝土中力學、物理與化學特性之改變與衰敗現象。一般而言，混凝土結 構物會依照不同環境而有不同劣化速率，可以藉由防治技術使劣化速率減緩，但 是無法完全避免劣化的情形發生。另外，亦有人以混凝土結構物隨時間之增長，

因無適當的養護而產生的損傷(如龜裂、剝落等)稱之。故混凝土劣化無法從物理 現象明確將其定義並量化之。

2.2.2 橋梁劣化原因

橋梁劣化的原因根據眾說紛紜，依照交通部運輸研究所《RC 橋梁材料劣化 評估與殘餘壽命預測技術手冊》，將其分為物理性(圖 2.1 )與化學性(圖 2.2 )兩部 分，物理性主要的現象為面層破壞與裂縫擴張；化學性主要的原因是由於侵蝕性 物質與混凝土漿體產生化學反應。此外，混凝土亦可能因為鋼筋腐蝕而造成剝落 及裂縫擴張等現象。

9

圖 2.3 橋梁劣化物理性因子

圖 2.4 橋梁劣化化學性因子

根據李有豐、林安彥(2000)、張晉瑋(2004)、陳克劼(2007)、陳進喜(2008)等 人的研究結果，將混凝土劣化的原因分成以下六類，分別描述其破壞原因如下：

1. 橋梁設計不當：

包含(1)結構型式、斷面型式與尺寸及鋼筋位置配置不當不符力學要求，

或撓度不符舒適度要求等造成的結構設計不當，(2)水泥使用類型不適 當、水泥使用量不足、水灰比過高、骨材及配不良，或鋼筋佈置不合理

10

等造成的材料設計不當，以及(3)使用舊版設計規範導致溫度變化、混凝 土預力及設計地震力考慮不足等缺失。。

2. 施工品質不良：

包含混凝土拌合不均、模板接合不良導致漏漿及過早拆模導致的缺陷，

以及鋼筋配置不當、搭接長度不足及保護層厚度不足等造成混凝土強度 不足或不均勻的現象，另外亦包括搗實不足或過度導致混凝土產生蜂窩 或析離的現象、施工縫處理不當、水泥硬化前受到擾動、施工中超載、

錯誤的設計及圖說等。

3. 材料使用不當：

包含(1)混凝土在澆置後及凝固前的塑性階段，因空氣及混凝土溫度、相 對濕度、風速等因素使水分蒸發，產生塑性乾縮裂縫，(2)在澆置、搗 實、抹平後，混凝土仍有繼續沉陷的趨勢，在這段期間混凝土受到束制 導致沉陷裂縫的產生，(3)水泥漿體中失去水分造成的乾縮裂縫，(4)所使 用之骨材含氧化矽（SiO2）與氧化鋁（Al2O3）等活性成分，造成骨材本 身與水泥產生鹼骨材效應，形成鹼性膠體，其會吸水膨脹使混凝土產生 裂縫，進而使鋼筋附錄造成鏽蝕情形，以及(5)使用氯含量過高之劣質混 凝土，造成混凝土內部鋼筋鏽蝕膨脹，導致混凝土破裂。

4. 環境因素影響：

包含(1)結構物周遭有侵蝕性物質，如工廠排放之廢水等，(2)酸性地下水 與地表下混凝土結構物接觸，導致混凝土鹼度下降，使其喪失保護鋼筋 免於鏽蝕之能力，(3)含硫酸鹽之地下水會使混凝土表面出現白色物質，

(4)空氣中或溶於水中之二氧化碳侵蝕混凝土，會使混凝土中性化，降低 混凝土強度，(5)混凝土中含有氯離子，破壞鋼筋之鈍態氧化鐵保護膜，

會加速混凝土中鋼筋之鏽蝕，造成鋼筋體積膨脹，使混凝土產生裂縫或

11

剝離的情形，(6)建築物因為溫度效應，造成混凝土不同部位間有溫差存 在，當拉應力超過混凝土抗拉強度時，即會產生裂縫，(7)建築物因為地 盤較弱、地盤厚度不同等因素產生不均勻沉陷，進而造成結構體毀損，

以及(8)混凝土受到凍融循環、乾溼作用及冷熱交替等天候因素造成混凝 土結構物破壞。

5. 自然現象影響：

包括(1)混凝土結構物因乾縮、潛變及預力損失產生的結構自然老化現 象，(2)設計時未考慮足夠之隔熱與散熱等措施，以及(3)地震、洪水沖刷 等外力，使構建產生裂縫、撓曲或扭曲，甚至是斷裂等情形。

6. 人為破壞影響：

包含車輛超載降低橋梁強度與耐久性、火災降低混凝土強度與勁度、橋 面版、緣石或護欄等磨損、交通工具撞擊造成混凝土構建損壞及定期維 護工作不足使短期損壞持續擴大等影響。

另外黃紹翔(2012)將混凝土劣化分成內在因素與外在因素兩部份：

1. 內在因素：

包括水灰比、水泥種類、骨材、礦物摻料及添加劑(如爐石粉、飛灰、矽 灰等)之使用等。

2. 外在因素：

又可分為物理性破壞與化學性破壞，物理性破壞如凍融作用、乾溼作 用、溫度作用、磨損及磨耗等；化學性破壞如酸鹼侵蝕、骨材鹼值反 應、硫酸鹽侵蝕及溶解與析晶等。

12