目前最常用的檢測方法歸類可以分成二大類,分別為檢測總氯離子的酸溶法 與游離性氯離子的水溶法。歐洲系統包含德國、英國、北歐、大洋洲的檢測試驗 方法,其試驗法大多僅有總氯離子檢測方法,因此在第二節中歐洲與大洋洲標準 僅有總氯離子含量標準。我國採用美國系統檢測方法,因此包含檢測總氯離子的 酸溶法與游離性氯離子的水溶法。在試驗過程上,均包含取樣、氯離子萃取、與 滴定試驗過程。其中在取樣與氯離子萃取的差異最大。
表 3-1 為各國酸溶法取樣量的差異性,以澳洲檢測方法取樣量大於 15 g 最高,
RILEM 取樣量 1 g 最低。取樣量高表示混凝土試樣氯離子濃度較高,較容易檢 測,但缺點在於取樣需耗費大量試體粉碎研磨。而取樣量低,若氯離子含量規範 較為嚴格,以一般 0.1 M 硝酸銀滴定出來的值過低,可能會落於滴定機器誤差內,
而有誤判數值之情形。因此 RILEM 的方法採用了氰硫化氨(NH4SCN)作為反 應溶液。而且並不是使用滴定法,而是採用分光光度計在 460 nm 波長吸光度下 進行濃度判別。表 3-2 為各國水溶法取樣量的差異性。表中除了 RILEM 規範外,
其餘試驗粉末尺寸與取樣數均與酸溶法相同。由於水溶法數據約為酸溶法的 70%~80%,因此 RILEM 適當提高取樣量。若探討取樣過程熱效應的影響,目前 相關文獻並未有討論,但近年來國外有倡導利用索氏提取器(Soxhlet extractor)
來替代 ASTM C1218 水溶法的萃取過程。索氏提取器如圖 3-1 所示,原應用於從 固體中提取難以過濾的脂類化合物,相關試驗法由美國 ACI 222 委員會於 1997 年被認可為試驗方法34。此方法被提出主要是因為經過研究部分使用海砂或具氯 離子的粒料會影響結構內鋼筋的腐蝕性,但是 ASTM C1218 取樣過程中的磨粉 溫度會導致粒料所含的游離性氯離子與水泥質材料產生化學反應固化,致水溶性 氯離子實驗結果發生誤差,因此建議利用索氏提取器蒸餾萃取試驗溶液。
34 ACI Committee 222, “Provisional Standard Test Method for Water-Soluble Chloride Available for Corrosion of Embedded Steel in Mortar and Concrete Using the Soxhlet Extractor”, American
圖 3-1 ACI 222 試驗法架構圖與索氏提取器設備35 (資料來源:架構圖來源至文獻 34,索式提取器設備來源至文獻 35)
在差異最大的氯離子萃取方式,表 3-3 為各國酸溶法萃取方式的差異性。其 最大差異是在酸溶的過程,及粉樣加入不同濃度與容積的 HNO3溶液。表 3-4 為 各國酸溶法萃取方式的差異性。而在後續的滴定,除了 RILEM 方法採用 NH4SCN 發色反應溶液外,其餘均使用硝酸銀滴定反應溶液。
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表 3-1 各國酸溶檢測方法取樣量的差異性
檢測方法 試驗粉末尺寸 取樣數
歐洲 RILEM TC 178-TMC < 0.160 mm 1 g 挪威 NT Build 208 < 0.100 mm 5 g 英國 BS 1881:Part 124: Clause 10.2 < 0.100 mm 5 g 日本 JIS A 1154 < 0.150 mm 10 g 美國 FM 5-516 < 0.300 mm 3 g 美國 AASHTO T260 < 0.300 mm 3 g 美國 ASTM C1218 < 0.850 mm 10 g 澳洲 AS 1012.20 < 0.150 mm >15 g 中華民國 CNS 14702 < 0.850 mm 10 g
(資料來源:本研究自行整理)
表 3-2 各國水溶檢測方法取樣量的差異性
檢測方法 試驗粉末尺寸 取樣數
歐洲 RILEM TC 178-TMC < 0.315 mm 5 g 美國 AASHTO T260 < 0.300 mm 3 g 美國 ASTM C1152 < 0.850 mm 10 g 中華民國 CNS 14703 < 0.850 mm 10 g
(資料來源:本研究自行整理)
表 3-3 各國酸溶法萃取的差異性
檢測方法 酸溶方式
歐洲 RILEM TC 178-TMC 粉樣加入 50 mL HNO3溶液中(1:2)後 攪拌並沸騰 1 分鐘,於冷卻後加入 5 mL 的 0.05 M 硝酸銀溶液後以稀 HNO3溶液 中(1+100)沖洗過濾
挪威 NT Build 208 粉樣加入 50mL 去離子水使之分散,並 加入 10 mL 濃度約 70%的 HNO3溶液。
再加入 50mL 熱水混合後沸騰 4 到 5 分 鐘,於冷卻後過濾
英國 BS 1881:Part 124: Clause 10.2 同挪威 NT Build 208
日本 JIS A 1154 粉樣加入 70 mL HNO3溶液中(1+6)於 靜置 30 分鐘後,加熱沸騰 5 分鐘,於冷 卻後過濾
美國 FM 5-516 粉樣加入 10mL 去離子水使之分散,並
加入 3 mL 濃度約 70%的 HNO3溶液。充 分攪拌後加入 50mL 熱水混合,加熱沸 騰,於冷卻後過濾(若混凝土添加爐石 需添加 3 mL 過氧化氫溶液)
美國 AASHTO T260 同美國 FM 5-516
美國 ASTM C1218 粉樣加入 75 mL 去離子水使之分散,並 加入 25 mL 的 HNO3溶液(1:1)攪拌並 沸騰,,於冷卻後過濾
澳洲 AS 1012.20 粉樣加入少許水混合後加入 20%濃度的
檢測方法 酸溶方式
HNO3溶液 50 mL 後攪拌並沸騰 2 分鐘,
於冷卻後過濾
中華民國 CNS 14702 同美國 ASTM C1218
(資料來源:本研究自行整理)
表 3-4 各國水溶法檢測方法取樣量的差異性
檢測方法 酸溶方式
歐洲 RILEM TC 178-TMC 粉樣加入 50 mL 去離子水中攪拌均勻後 過濾
美國 AASHTO T260 粉樣加入 60~70 mL 去離子水中攪拌均 勻後,加熱沸騰 5 分鐘,並於冷卻 24 小 時後過濾
美國 ASTM C1152 粉樣加入 50 mL 去離子水中攪拌均勻後 過濾,加熱沸騰 5 分鐘,並於冷卻 24 小 時後過濾
中華民國 CNS 14703 同美國 ASTM C1152
(資料來源:本研究自行整理)