第一節 研究方法與流程
為探討國內常用斷面修復材之修復性能，以提出適合斷面修復之使用材料與 施工程序，共規劃三個階段試驗，分別為：第一階段試驗，針對不同類型的修復 材料之力學性能進行相關試驗，修復材料之類型參考既有混凝土結構物維修及補 強技術手冊之建議，分別使用水泥砂漿、聚合物水泥砂漿及環氧樹脂砂漿等常見 之斷面修復材，試驗項目包括撓曲強度、抗壓強度、黏結強度(標準環境下和冷熱 反覆循環環境下)、透水量、吸水量和長度變化，並根據各項試驗結果來提出國內 具本土性之斷面修復材之力學性能評定標準。
第二階段試驗，主要探討新舊材料介面性能，包含表面處理方式、粗糙程度 評定，及介面黏結劑之使用，並針對有可能影響到修復材料黏結力之原因提出介 面處理之建議。
第三階段試驗是進行鋼筋腐蝕梁構件之修復，以進一步探討修復材料之修復 性能。將經修復後的鋼筋腐蝕梁構件藉由四點抗彎試驗，探討修復材料於受拉側 之裂縫發展˴剝落或剝離狀態，以量化其修復性能。研究步驟可參考圖 3- 1。
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圖
3- 1 研究步驟
(資料來源：本研究提供)95
第二節 斷面修復材料之力學性能試驗建置規劃
斷面修復材料種類繁多，僅選擇材料性質優於舊有混凝土的修復材料並非最 恰當之作法，而修復材料與舊有混凝土之間的相容性以及使用環境等因素皆為重 要關鍵，大致分為以下6 點：
1. 力學性能
在選擇修復材料時，雖然水泥用量偏高之產品能有效地提高抗壓強 度，但同時也容易發生乾縮現象或裂縫，因此選擇與基底材料抗壓強度 相似之修復材料較為恰當。除了抗壓強度外，還需考慮材料強度之變化，
早期抗壓強度發展較快之材料有可能使其整體的使用壽命與耐久性能 降低。
2. 黏結強度
修復材料與舊有基底材料間必須要有良好的黏結能力，如黏結強度 不足，修復材料則不能發揮應有之效果，導致構件再度破壞。其次，基 底材料之表面處理也是重要一環，須將舊有基底材料上之已破壞或鬆動 之混凝土和表面灰塵等雜質徹底清除，才能避免對材料間的黏結造成阻 礙。修復材料與基底材料之乾燥收縮和熱膨脹率差異也不可過大，否則 材料界面處將產生過大的應力，使得修復材料脫落或擠壓基底材料產生 二度破壞。
3. 彈性模數
彈性模數係度量材料受力後的變形指標。當修復材料和基底材料之 黏結面與外力作用方向平行時，彈性模數較高之材料容易產生應力集中。
如修復材料之彈性模數高於基底材料許多，將導致修復材料承受的應力 大於基底材料，容易使界面處產生裂縫。
4. 熱膨脹
修復材料與基底材料之熱膨脹係數差異太大時，在溫度出現劇烈變 化下，材料界面處將產生剪應力，一旦此應力大於黏結力，就會發生破 壞。所以在環境溫度變化較大之地區，需選擇考量修復材料與基底材料 間之熱膨脹相容性。
5. 乾燥收縮
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大部分在需要進行修復之混凝土幾乎已停止乾燥收縮，因此在選擇 修復材料時，優先選擇乾燥收縮較小之材料或無收縮之修補材，以避免 造成修復材料在邊緣處因張應力發生龜裂。
6. 透水性
低透水性之修復材料有利於耐久性能之發展，但當混凝土表面水分 蒸發時，內部的水分會因毛細作用而往表面移動，造成與修復材料之界 面處有水氣存在，這會使得黏結強度降低或在溫度變化時產生裂縫。因 此，在考量修復材料時，必須選擇透水性低且透氣性高之材料。
目前臺灣尚無相關規範可依循，如要配置適用於斷面修復法之修復砂漿，包 含水泥系˴環氧樹脂類及聚合物類等，將無法保證其修復砂漿之品質。日本建築 學會對於斷面修復工法使用之聚合物水泥砂漿品質和環氧樹脂系斷面修復材品 質基準，如表3- 1 和表 3- 2 所示，根據表 3- 1 可發現，與力學性質相關之項目 有撓曲強度、抗壓強度以及黏結強度。本研究以上述各項之考量，以水泥修復砂 漿、環氧樹脂修復砂漿、聚合物修復砂漿等斷面修復材料進行一連串的力學性能 相關試驗，試驗項目包含撓曲強度、抗壓強度、黏結強度(標準環境下和冷熱反覆 循環環境下)、透水量、吸水量和長度變化試驗，並根據各項試驗結果提出國內具 本土性之修復材力學性能評定標準。
表
3- 1 聚合物水泥砂漿之品質基準
項目 基準值
撓曲強度(N/ mm2){kgf/ cm2} 6.0{61}以上 抗壓強度(N/ mm2){kgf/ cm2} 20.4{204}以上 黏結強度
(N/ mm2){kgf/ cm2}
標準時 1.0{10}以上 冷熱反覆後 1.0{10}以上
透水量(g) 20.0 以下
吸水量(ml/ hr) 0.5 以下
長度變化(%) 0.15 以下
(資料來源：日本建築學會，1997)
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表
3- 2 環氧樹脂系斷面修復材之品質基準(AIJ)
項目 基準值
一般用 低溫用 撓曲強度(N/ mm2) 10.0 以上 抗壓強度(N/ mm2) 35.0 以上 黏結強度
(N/ mm2)
標準時 1.0 以上 - 低溫時 - 1.0 以上 耐久性 1.0 以上
硬化收縮率(%) 3 以下 (資料來源：日本建築學會，2013)