硬固混凝土氯離子檢測方法與標準手冊草案

原條文

9.1.1 單一實驗室之標準差經統計分析為 0.0015%氯離子，因此，於同一實驗室對 相同材料所做兩次正確操作試驗結果之差不得大於 0.0042%。

建議修改內容：

9.1.1 單一實驗室之標準差經統計分析為 0.0015%硬固混凝土或水泥砂漿氯離子 濃度，因此，於同一實驗室對相同材料所做兩次正確操作試驗結果之差不 得大於 0.0042%。

第二節 硬固混凝土氯離子檢測方法與標準手冊草案

本計畫藉由硬固混凝土試驗過程中所獲得的經驗，配合國內外相關研究資訊與 國家標準文件，建立硬固混凝土氯離子檢測方法與標準手冊草案，以供建研所 實驗室人員後續進行硬固混凝土氯離子試驗時，有所依循，減少因不熟悉試驗 程序所導致的人為誤差。由於硬固混凝土氯離子試驗需經過取樣、萃取、分析 等多項程序，所以在標準程序架構上，除依循國家標準規定，將試驗方法條列 化外，亦將各步驟所需注意的事項註記於各步驟之後。另一方面在我國 CNS 標準將氯離子檢測方法主要分散在 3 個規範中，分別為酸溶法的取樣、萃取、

與精密度要求列於 CNS 14702；水溶法的取樣、萃取、與精密度要求列於 CNS 14703；及氯離子濃度分析檢測列於 CNS 10757 中。本手冊整合三個試驗標準 內容與建議順利進行試驗的方式。下述為草案內容。

硬固混凝土氯離子檢測方法與標準手冊草案

1. 適用範圍

1.1 本試驗提供硬固混凝土或硬固水泥砂漿中，酸溶性與水溶性氯離子含量。

1.2 本標準中所列數值係以國際單位制（SI）為準。

2. 相關規範

參考標準文件如下，其他相對國際標準與附屬標準請詳見附件1與附件2。

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 14703 硬固水泥砂漿及混凝土中水溶性氯離子含量試驗法 CNS 10757 水硬性水泥化學分析法

3.試驗方法概要

3.1 硬固混凝土氯離子試驗包含三個試驗過程，分別為試樣取樣、萃取、與濃 度分析工作。

4.應用

4.1 於大多數之水硬性水泥系統中，酸溶性氯離子含量可代表系統中氯離子之 總量，惟某些含有氯離子之有機物可能存在於水泥砂漿或混凝土中，其所 含之氯離子原為不溶於酸者，但在強鹼性之水泥系統中暴露一段時間後，

此種氯化物終將分解變成酸溶性或水溶性。

4.2 鋼筋類的金屬材料，當其與水泥漿、水泥砂漿、或混凝土等水泥拌料接觸 或埋置其中時，超過一定濃度的水溶性氯離子會導致或加速金屬腐蝕。因 此，本試驗方法手冊之目的在評估水泥系材料發生上述情形的可能性，或 檢測已經發生此反應的水泥系材料。然而水溶性氯離子在水泥系材料之生 命週期中某一時段內測定的數值，會隨著測定時間點之變化而有相當大的 不同，例如工作環境會造成水溶性氯離子之溶解或析出，進而使水溶性氯 化物之含量有所增減。

4.3 試驗齡期會影響水溶性氯離子於混凝土的濃度變化，建議除已載明須測試 早期齡期的氯離子含量外，所有取樣的水泥質材料齡期應高於28天。

4.4 由於硫化物會干擾氯離子含量之測定，對於礦物摻料（如高爐爐碴粒料或 粉料）及水泥中所含硫化物之濃度，將導致測定值偏高之疑慮，可依本手 冊6.2與6.3節加過氧化氫處理，以消除干擾。

本「應用」章節係引用 CNS 14702 與 14703 對酸溶法與水溶法之描述，以使手 冊使用者可以迅速了解由酸溶法與水溶法得到氯離子含量的相關意義。並在 4.3 節增列建議水泥質材料試驗齡期，此部分係參考 AASHTO T260 標準的規定。

5.樣品準備 5.1 取樣設備

5.1.1 鑽心或切鋸設備：依CNS 1238「混凝土鑽心試體及切鋸試體抗壓及抗彎 強度試驗法」之規定，鑽心使用鑽筒尺寸建議直徑在50 mm以上。

5.1.2 旋轉衝擊式鑽孔機（震動電鑽）：使用鑽孔機鑽頭旋轉磨粉方式取粉體試 樣時，旋轉式鑽孔機鑽頭直徑需使用大於最大粒料粒徑的鑽石鑽頭，建議 可使用25 mm直徑以上之鑽石鑽頭。

5.1.3 料匙：可在無汙染疑慮下採取粉體試樣之料匙。

5.1.4 試樣容器：可保持試樣不受污染之容器。

5.2 粉樣處理器具

若試樣採鑽心方式取得，需先使用切鋸設備至5.3.2節要求之試樣尺寸。若為 旋轉式鑽孔機取樣粉料則依5.3.3節規定處理。

5.2.1 將切鋸後尺寸大於25 mm以上之試樣，利用顎碎或槌擊方式使其破碎成較 小碎粒，惟須防止細粒料因受擊崩散之損失。

5.2.2 切鋸後尺寸小於25 mm以上之試樣，可使用相關研磨設備或使用搗杵與研 缽破碎顆粒並研磨試樣至通過850 μm標稱孔徑之CNS 386標準試驗篩 。 惟使用搗杵與研缽處理時須將細粒材料之耗損控制在可忽略不計之水準。

5.3 取樣

5.3.1 由取樣人員依取樣計畫，採取結構體上能代表硬固水泥砂漿或混凝土品質

變異情況之樣品，或能顯現欲探究特性之特定樣品，樣品須包含面層及 深層之部分。取樣人員應為土木技師、結構技師、建築師、或通過相關 訓練之專業人員。

5.3.2 除另有規定外，依 CNS 1238 鑽取混凝土鑽心試體。

參考：CNS 1238所取之混凝土鑽心試體，其直徑大於100 mm時，於平行 試體軸線方向以乾式切割出長度12 mm（1/2 in）之縱剖片；或垂直 於試體軸線方向沿其側面以乾式切割出長度12 mm（1/2 in）之試片。

若受限鋼筋排列或其他因素以直徑50 mm鑽心試體進行試驗時，則試 片厚度為25 mm（1 in），用以代表此鑽心試體各種不同區域之混凝 土，並不得由抗壓試驗後之粉碎物隨機取樣。遠離試體面層之混凝 土，滲入其中之氯離子含量，其數值通常較接近原來新拌混凝土澆 置之含量，鑽心機鑽進時所使用之冷卻水，將改變部分面層之試驗 結果。

5.3.3 利用旋轉衝擊式鑽孔機取得之硬固混凝土粉末，常用於測定橋面板、舖面 混凝土等不同深度氯離子濃度之變化。此類樣品可能不具代表性，特別是 當粗粒料之最大標稱最大粒徑為 25 mm（1 in）或更大時，因此須將數個此 類樣品混合成綜合試樣後再測定，並於應用此類數據時須特別小心處理。

關於取樣方法之步驟，概述如下

(1) 以旋轉衝擊式鑽孔機垂直於混凝土表面，或平行於鑽心試體之主軸，鑽 入混凝土深度至少須為 30 mm，或所鑽深度足以取得至少 20g 具代表 性之粉末狀樣品。為防止樣品遭受汙染，須避免手接觸樣品或汗水滴入 樣品。

所有用於取樣之工具，在每一次取樣操作前，須先洗淨並以乙醇淋洗，

再經乾燥，於鑽孔時不得使用任何潤滑劑。

(2) 利用料匙或其他適當工具，將粉末樣品移入樣品容器。

5.3.4 研磨後試樣與試驗粉末均須通過850 μm標稱孔徑之CNS 386標準試驗篩，

並妥善儲存，須避免汗水或其他雜質混入樣品。

1. 此部分「樣品製作」之描述除引用 CNS 對取樣過程之描述。並配合本計畫 第 6 章第 1 節所歸納之研究成果加入條文中，如 5.1.1 的鑽心試體直徑、5.1.2 節鑽頭尺寸、與 5.1.3 節鑽入深度。以使手冊使用人更明白 CNS 標準條文 意義。

2. 由於試驗過程發現以直徑 2.5 cm 高度 2.5 cm 鑽心試體進行試驗，可能會使 標準差大於標準的限制。因此參考本研究直徑 2.5 cm 鑽頭鑽粉須至 3 cm 以 上深度取樣才具代表性的試驗結果，建議若採直徑 5 cm 鑽心試體，其試驗 試片後度至少須為 2.5 cm。

3. 由本研究試驗結果，並不建議採取鑽心試體抗壓後隨機取粉碎物進行氯離 子試驗。

6. 萃取溶液準備

6.1 試樣調製：將 5.3.4 通過 850 μm 標稱孔徑之 CNS 386 標準試驗篩之全量 試驗粉末樣品置於光面紙上，以 6.1.1 或 6.1.2 的方法混勻式樣後縮分選取 大約 10g 之試樣，烘乾後測定其質量準確至 0.01 g，並將試樣置放至 1 只 250 mL 燒杯中，依酸溶法或水溶法試驗之不同以進行後續萃取過程。

6.1.1 以小鏟翻拌全量試樣 3 次，最後 1 次翻拌時將試樣鏟至另一光面紙上，其 方式為每回以一整鏟之試樣堆置於前一鏟所形成圓錐之頂部，最後使全量 試樣堆成一圓錐體。再將試樣傾倒於另一張光面紙上，移置時亦堆成圓錐 形，如此交互移置至少 10 次。

6.1.2 將光面紙之各角輪流提起，使試樣翻滾至相對之對角，經過 3 次循環後，

倂提四角使形成一圓錐體。再將試樣傾倒於另一張光面紙上，移置時亦堆 成圓錐形，如此交互移置至少 10 次。

6.2 酸溶法萃取溶液

6.2.1 將 6.1 節調製之試樣進行秤重後放入 250 mL 燒杯，加入 75±1 mL 去離子水

（符合 CNS 3699 化學分析用水 A3 等級）後，並加入 25 ±1 mL 稀硝酸（1:1）

進行酸化過程。若試樣含有礦物摻料（如高爐爐渣粒料或粉料）及水泥中 所含硫化物有導致測定值偏高疑慮時，須加入 3±1 mL 濃度 30%之過氧化 氫。同時間將上述冷卻後之萃取濾液加入 3 滴甲基橙以判斷其酸度，若此 時溶液沉澱物呈現黃色或黃橙色表示酸度不足，須加入過量 10 滴硝酸，直 至沉澱物呈現粉紅或紅色為止。

6.2.2 將燒杯以錶玻璃覆蓋後加熱至沸騰，並於沸騰時將燒杯由電熱板移出，避 免氯化物因加熱揮發而損失。

6.2.3 放置室溫冷卻後，利用重力或抽氣方式將溶液以濾紙（CNS 5038 化學分析 用濾紙 G 級）過濾，以取得氯離子量測濾液。

6.3 水溶法萃取溶液

6.3.1 將 6.1 節調製之試樣進行秤重後放入 250 mL 燒杯，加入 50 ±1 mL 去離子水

（符合 CNS 3699 化學分析用水 A3 等級）。

6.3.2 將燒杯覆蓋與錶玻璃並加熱沸騰 5 分鐘後靜置 24 小時。靜置後用重力或抽 氣方式將溶液以濾紙（CNS 5038 化學分析用濾紙 G 級）過濾。

6.3.3 將濾液移入 250 mL 燒杯，並加入 3 ±0.1 mL 稀硝酸（比例 1:1）及 3 ±0.1 mL 濃度 30%之過氧化氫，並靜置 1 至 2 分鐘後，將燒杯以錶玻璃覆蓋與加熱 至沸騰。沸騰時將燒杯立即由電熱板移出，避免持續沸騰導致氯化物揮發

6.3.3 將濾液移入 250 mL 燒杯，並加入 3 ±0.1 mL 稀硝酸（比例 1:1）及 3 ±0.1 mL 濃度 30%之過氧化氫，並靜置 1 至 2 分鐘後，將燒杯以錶玻璃覆蓋與加熱 至沸騰。沸騰時將燒杯立即由電熱板移出，避免持續沸騰導致氯化物揮發