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硬固混凝土氯離子濃度檢測

比色法為使用硝酸銀測定混凝土中自由氯離子(Free chloride ion)侵入深度試 驗方法,自由氯離子一般被認為會引起鋼筋混凝土中鋼筋產生腐蝕[6],但自由氯

Otsuki et al. [77]使用濃度為 0.05N、0.1N、0.2N、0.3N、0.4N 硝酸銀,得到硝 酸銀濃度為 0.1N 時,最適合觀測混凝土中氯離子滲透深度。目前對於比色法變色 界面氯離子含量尚未有一致的共識,Otsuki et al. [77]提出比色法變色界面總氯離子 含量隨配比不同而改變,例如混凝土於變色界面總氯離子含量為 0.5%,砂漿為 0.8%,

水泥漿為 0.45%,但是不同配比或水膠比,自由氯離子含量都趨近於 0.15%(by weight of concrete)(圖 2-15)。Collepardi [57]提出比色法變色界面氯離子含量最小 值為 0.01 % (by weight of cement)。Andrade[78]參照 ASTM C1202 中 RCPT 試驗,

以探討比色法變色界面氯離子含量與深度之關係,在信賴指數為 0.95,判定係數為

以水膠比 0.4 混凝土進行氯離子壓力滲透試驗,從試驗結果發現,氯離子與硝酸銀 反應之濃度約為 0.04~0.05%,如表 2-18 所示。

2.10.2 酸溶法、水溶法

當海水或地下水等含有氯離子的水源接觸混凝土結構物時,氯離子藉著混凝 土外部與內部濃度的差異會從表面慢慢擴散至內部,當氯離子滲透深度超過混凝 土保護層達到鋼筋表面且濃度達到一定量時,鋼筋會生鏽膨脹並危害到結構物的 安全性,因此,我國採用美國系統氯離子檢測方法,制定規範 CNS 14702「硬固水 泥砂漿及混凝土中酸溶性氯離子濃度試驗法」量測混凝土內總氯離子濃度和 CNS 14703「硬固水泥砂漿及混凝土中水溶性氯離子濃度試驗法」量測混凝土內自由氯 離子濃度,試驗過程包含取樣、氯離子萃取、電位滴定,藉由此兩種試驗方法量測 建築物內氯離子濃度,若超出臨界值提早提出警告[81]。

各國對於酸、水溶法檢測氯離子濃度過程有些許差異,最大不同於取樣以及氯 離子萃取過程,表 2-19 和表 2-20 為各國酸溶法、水溶法取樣量的差異比較,以 澳洲檢測方法取樣量大於 15 g 最高,RILEM 檢測方法取樣量 1 g 為最低。取樣量 高代表混凝土試驗所含氯離子濃度高,較容易檢測,但缺點在於過程中需要耗費大 量的混凝土粉末樣本;取樣量低則反之,但滴定結果的數值可能過低,極有可能落 在滴定機器的誤差範圍內,產生氯離子濃度數值誤判的情形。所以 RILEM 檢測方 法則是採用氰流化氨(NH4SCN)作為反應溶液,分光光度計在 460 nm 波長吸光 度下進行氯離子濃度判別。

各國氯離子萃取過程大同小異,最大的差異在於酸溶法氯離子濃度的過程中,

加入的硝酸(HNO3)溶液量。氯離子濃度滴定方式除了 RILEM 採用氰流化氨

(NH4SCN)發色反應溶液外,其餘皆採用硝酸銀(AgNO3)滴定反應溶液[82]。

表 2-17 比色法變色深度對應氯離子濃度[80]

Cdiscoloured boundary(% by weight of concrete)

C35 0.0465

表 2-19 各國酸溶性氯離子濃度檢測方式差異性[82]

規範 粉末取樣尺寸 樣本大小

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 102 < 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 > 15g 中華民國 CNS 14702 < 0.850 mm 10 g

表 2-20 各國水溶性氯離子濃度檢測方式差異性[82]

規範 粉末取樣尺寸 樣本大小

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

圖 2-15 Relation between the discoloured boundary and Cl- content[77]

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