結構單元取樣位置對硬固混凝土氯離子含量結果之影響

沿海結構單元的背海側與面海側，以及結構單元的鑽心取樣位置高度，對硬 固混凝土氯離子含量結果均會產生影響。為探討上述影響與驗證實驗室釐定標準 與實務現況差異度的比較，擬已於基隆沿海 10 公尺區域曝曬超過 6 年（如圖 4-12 所示）之大型梁試體進行試驗，其長期曝曬混凝土配比資料如表 4-11 所示，此 試體為財團法人台灣營建院與本計畫協同主持人於國立台灣海洋大學濱海校區 設置，並共同進行長期曝曬試驗研究。取樣位置分別為背海側與面海側，以及結 構單元樑上部、中間、底部位置。其中上部為距梁頂位置 2.5cm 位置。中間為梁 側邊中間處。底部為距梁底位置 2.5cm 位置。

圖 4-11 過去研究已有長期曝曬混凝土（於基隆沿海 10 公尺區域曝曬）

(資料來源：本研究自行整理)

表 4-11 過去研究已有長期曝曬混凝土配比資料

配比編號 水泥 水 粗粒料 細粒料 化學摻料

I-245 310 178 914 935 4.65 I-350 400 180 945 823 2.20 (資料來源：本研究自行整理)

9.結構表面濃度與氯離子侵入深度關係探討

由於規範並未規定取樣深度，過去若懷疑建築物為海砂屋時，會在表面與混 凝土深處各鑽心取樣進行氯離子含量試驗判斷是否為高氯離子含量。但部分結構 單元，如橋梁或具防水層的樓板，可能無法允許於混凝土保護層深處取樣時，可 能會發生混凝土表面區域濃度極高（5 mm 深度），但其深處與鋼筋接觸面並無氯 離子而產生誤判情形。因此相關工作將蒐集過去已有各種配比貯鹽試驗資料與舊 有鋼筋混凝土結構物鑽心取樣之氯離子資料進行分析探討。

分析方式為利用已有各種配比貯鹽試驗資料與舊有鋼筋混凝土結構物鑽心 取樣之氯離子含量與深度資料進行分析。如下圖 4-12 為典型的氯離子含量與深 度關係圖。

圖 4-12 氯離子含量與侵入深度關係示意圖 (資料來源：本研究自行整理)

由上述試驗資料預計可以得到三種數據可供分析，分別為混凝土表面氯離 子濃度（Cs）、氯離子侵入深度（Xp）、與混凝土氯離子總量（m）。

混凝土表面氯離子濃度（Cs）為外界與混凝土試體接觸面（5 mm）的吸附

濃度。而氯離子侵入深度與混凝土氯離子總量係利用 Fick 第二定律計算氯離子 於混凝土內的擴散係數（diffusion coefficient）計算來推估。由於氯離子利用濃度 梯度差，使氯離子侵入混凝土內部。因此試驗後混凝土內部所量測到的各深度氯 離子含量變化，可藉由 Fick 第二定律計算氯離子於混凝土內的擴散係數

（diffusion coefficient）。Fick 第二定律對單一方向的擴散行為可由下列方程式表 示：

2 2

x D C t C

p



 





(4-8)

式中

D

_p（m²/sec）為試驗計算擴散係數，C 為氯離子濃度，x 為擴散所到達 距離（m），t 為擴散所使用時間（sec）。 若假定擴散方程式是單一方向的擴散趨 動方式，利用一個半無限積分，並設定 m 為總體氯離子擴散量；擴散過程中沒 有 任 何 物 質 來 提 供 擴 散 之 來 源 ， 在 由 邊 界 條 件 :

C

_{x0,t0}

 C

_o； 初 始 條 件 :

_x0,t0

 0

C

；無窮遠處條件:

C

_{x,t0}

 0

條件。與式(4-8)可求得下列方程式。

 





 



  

t 4D exp x πD T

C m

p 2

p

(4-9)

式中

m

為試體氯離子總量，以下式 (4-9)計算

m ^ 

0^

Cdx

；t



0 (4-10)

將上述所有試驗結果進行回歸計算推估 C 趨近於 0 的深度（即 Xp），可推 估不同劣化時間試體的 Xp 與試體氯離子總量（m）。由此可建立表面濃度與氯離 子總量關係圖。可以運用於沿海結構物硬固氯離子含量現場取樣判斷使用。

在文檔中 取樣位置與萃取方式對鋼筋混凝土氯離子含量與檢測方法影響之研究 (頁 63-67)