• 沒有找到結果。

(1) 由腐蝕梁之前置試驗結果可知,腐蝕初期法拉第公式所預測的重量損失與實際所 量測之腐蝕量相當符合,但在通電前期與後期腐蝕生成物的種類不同,後期會逐 漸提高腐蝕量,但經過重防蝕漆塗佈後可有效地防止鋼筋因通電所造成的腐蝕。

(2) 本研究所採用的腐蝕區域控制方法,例如:上排鋼筋與橫向鋼筋進行防腐蝕漆塗 佈、電氣絕緣膠帶纏綁以及將防水漆塗佈在上排鋼筋外側混凝土表面上等方法同 時來加以隔絕鋼筋,試驗後可發現其加速腐蝕的狀況均受到良好的阻絕效果。

(3) 透過腐蝕裂縫觀察後,腐蝕上下排鋼筋所發生的裂縫較分佈於試體四周,而腐蝕 下排鋼筋裂縫則是集中於靠近下排鋼筋的區域,即梁的底面。經載重試驗後可發 現,腐蝕上下排鋼筋剝落情況較屬平均,而腐蝕下排縱向鋼筋之試體保護層剝落 的情況則主要集中在下排鋼筋的位置,可看出腐蝕上下排鋼筋與單獨腐蝕下排鋼 筋之間試驗結果間的差別。

(4) 腐蝕下排鋼筋之縮尺寸梁在預估腐蝕量及實際腐蝕量狀況略為不同,原因在於通 電過程中為除了 60 cm 腐蝕區和上下部分區域進行防蝕作業外,其餘部分皆無作 任何的防腐蝕,因此腐蝕量將會分配至其他鋼筋中,根據實驗結果可修正實際腐 蝕量約為法拉第公式之 70%。

(5) 塑鉸區上下排鋼筋皆腐蝕之試體(TB 試體)之試驗結果顯示,隨著腐蝕量的增加,

梁變形能力與強度皆隨之下降。

(6) 塑鉸區僅下排鋼筋腐蝕之試體(B 試體)之試驗結果顯示,隨著腐蝕量的增加,梁在 兩加載方向的極限強度皆隨之下降,但以負方向較為顯著,原因為負方向加載下,

下排鋼筋與混凝土受壓,而正方向則造成下排鋼筋受拉,前者對梁之極限強度有 較大影響。對梁的變形能力而言,隨著腐蝕量的增加,負方向梁之變形能力下降,

但正方向梁之變形能力卻增加,原因為負方向造成腐蝕區受壓,壓力區因腐蝕造 成之弱化導致中性軸深度之增加,進而降低梁之變形能力。正方向代表腐蝕區受 拉,腐蝕造成拉力筋斷面積減少,降低中性軸深度,進而提昇梁的變形能力。

(7) 就過渡區上下排鋼筋皆腐蝕之試體(TBt 試體)而言,因腐蝕區域由塑鉸區往外移至 過渡區而造成剪力跨距減少,對於變形能力方面有極大負面影響,而強度方面之 影響則較不顯著。

(8) 二維 d/2、d/3、d/6 模型分析結果顯示,d/2 模型無法顯示下降段,分析時所取的 節點數愈密,所分析出來的值會愈接近實際情況。經過模型結果比較後發現,以 d/6 模型分析較符合實際,因此之後以二維 d/6 模型之分析結果進行驗證比較。

(9) 使用二維 d/6 模型進行模擬時,當主筋腐蝕率增加,使用考慮握裹效應之模型其力 量-位移曲線之下降率比未考慮握裹力之模型下降快,而未考慮鋼筋腐蝕握裹失效 之模型其分析結果之差別只在於結構物降伏後曲線遞減。就使用彈簧模擬鋼筋腐 蝕握裹之模型而言,結構物在降伏前曲線斜率有遞減,代表主筋腐蝕效應是從負 載作用就開始有影響,其分析結果比較符合真實情況。

(10) 實驗組和分析組於降伏前之曲線極為相似,然而過降伏點後,分析組明顯地過於 保守,此原因推測為分析組均採用各主筋之平均腐蝕量模擬而與真實情況不符。

(11) 運用脈衝腐蝕量測法可有效量測鋼筋混凝土內部鋼筋腐蝕速率隨時間的變化,然 而量測值受到試體含水量、保護層厚度及鏽水滲出等因素所影響。

(12) 藉由所量測出之腐蝕電流密度可進一步推算腐蝕量,該計算腐蝕量與實際腐蝕量 約成線性關係,故未來可藉由連續監測腐蝕速率的變化來推估鋼筋混凝土內部的 鋼筋腐蝕量。然而,兩者之間相較的倍率並非常數,亦受到鋼筋保護層厚度的影 響,且保護層厚度越大,相差倍數越高,計算腐蝕量越低估。

參考文獻

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附錄 A 建研所相關協同研究案(2009-2012 年)彙整

鋼筋腐蝕對於鋼筋混凝土建築構件耐震性能與生命周期之影響(98 年度)

 目的:藉由鋼筋腐蝕探討梁構件於內部鋼筋腐蝕後之耐震性能及建立可用之評估 方法與指標

 主要結論:

(1). 透過腐蝕構件可建立剩餘剪力強度之評估法(結合 100 年度所進行之”剩餘剪 力強度評估與剩餘韌性評估”)

鋼筋腐蝕對於鋼筋混凝土建築構件耐震性能與生命周期之影響-含腐蝕橫向鋼筋的梁 構件(100 年度)

 目的:藉由反覆載重試驗,探討橫向鋼筋腐蝕對梁耐震性能之影響

 主要結論:

(1). 隨著橫向鋼筋腐蝕程度的增加,梁之極限強度、極限位移、韌性、塑性轉角 也隨之下降。但極限強度之下降不顯著。

(2). 設計試體時,雖然只考慮試體橫向鋼筋對剪力強度之貢獻,但事實上混凝土 仍可提供剪力強度。本研究中,試體中混凝土所提供的剪力強度已足以抵禦 梁發展彎矩強度(直至主筋降伏)所產生的剪力,因此即使橫向鋼筋因腐蝕 而斷裂,對強度之影響仍不顯著。

(3). 預估腐蝕後剩餘剪力強度時,若只考慮重量損失對應的剩餘剪力強度,則預 估剪力強度顯著高於實際強度,此估計方式會顯得不保守。若同時考慮重量 損失與最小斷面積所估計剩餘剪力強度,則結果較接近實際強度,可用來預 估此梁真實剩餘剪力強度。

剩餘剪力強度評估與剩餘韌性評估

梁之剪力強度 分為混凝土之剪力貢獻 以及橫向鋼筋之剪力貢獻 ,本研 究藉由腐蝕後混凝土因裂縫產生之橫向應變作為混凝土抗剪強度 之折減,並以橫 向鋼筋因腐蝕而產生之重量損失來推算橫向鋼筋之斷面縮減,藉此求得橫向鋼筋抗剪 強度之折減。

I. 混凝土剩餘剪力強度

鋼筋混凝土可分為核心混凝土與保護層混凝土兩部份。於鋼筋腐蝕後,由於鋼筋 腐蝕生成物之膨脹,因而造成保護層之脹裂且產生裂縫,而核心混凝土因有良好的圍 束故假設不因腐蝕而產生裂縫。因此,本研究計算混凝土腐蝕強度之折減只考慮保護 層混凝土之軟化效應。

II. 橫向鋼筋剩餘剪力強度

由於橫向綱筋於每一斷面存在兩側之鋼筋斷面積,故剪力鋼筋之斷面積 為兩側 斷面積之總和。由於橫向鋼筋實際並非完全均勻之腐蝕,亦時常發生孔蝕而有局部剪 力鋼筋弱化的趨勢,因此腐蝕斷面之形式充滿不確定性。剪力鋼筋可能出現兩種腐蝕 斷面,其一為腐蝕最嚴重之頸縮之最小斷面 ,其二為平均之腐蝕斷面 𝑎 綜合剩餘剪力評估與韌性評估

剪力強度 為考量 及 兩者之總和,在預估腐蝕後剩餘剪力強度上,若只考慮重 量損失對應的剩餘剪力強度,其預估剪力強度顯著高於實際強度,此估計方式會顯得 不保守。若同時考慮重量損失與最小斷面積所估計剩餘剪力強度,則較接近實際強度,

可用來預估此梁真實剩餘剪力強度。

韌性評估方面,由於韌性容量隨著剪力強度的減弱而降低,因此本研究可利用 ( + ) 參數與韌性 之關係來進行橫向鋼筋腐蝕之梁韌性評估。

+ +

其中, 為 5.0、2.2、1.39、 為-4.5、1.8、3.6,以上三個值分別為考慮 ,、 ,、

梁主筋腐蝕位置對桿件韌性行為的影響 (101 年度)

 目的:藉由試體反覆載重試驗,探討塑鉸區下排縱向鋼筋腐蝕以及過渡區上下排 鋼筋腐蝕對於梁耐震性能之影響

 主要結論:

(1). 塑鉸區上下排鋼筋腐蝕試體(TB 試體)隨著腐蝕量的增加時,其變形能力及韌 性減少較為緩慢,試體腐蝕後之極限強度會隨腐蝕影響而稍微降低。

(2). 比較上述第一點,塑鉸區下排鋼筋試體(B 試體)隨著腐蝕量的增加,當載重方 向為負方向時,因受壓區之影響(下排鋼筋以及混凝土皆腐蝕),極限強度顯 著下降,而正方向只受到拉力區(下排鋼筋腐蝕)之影響,在強度上並無太大 減少。就變形能力而言,負方向之受壓區因腐蝕減少,造成變形能力下降,

正方向則是受拉區減少,因此變形能力增加。

(3). 同樣地,比較上述第一點,過渡區上下排鋼筋腐蝕試體(TBt 試體)則因腐蝕區 域由塑鉸區往外移至過渡區而造成剪力跨距減少,對於變形能力方面有大幅 度的影響,而強度方面則較不顯著。

綜合討論

過去三年的計畫分別探討鋼筋混凝土梁因主筋或箍筋腐蝕後的耐震性能折減及理 論預測法,過程中佐以非破壞性電化學量測法量測鋼筋腐蝕,期能後續用於現地量測,

最終提出整體構件的生命週期評估法。整體結果發現,主筋腐蝕對梁耐震性能的折減 較箍筋大。基於有限元素法推衍之理論預測法,可適當的模擬腐蝕梁之力量-位移曲線。

利用非破壞性電化學法可量測鋼筋腐蝕速率進而推算鋼筋腐蝕量,然而計算腐蝕量與 真實腐蝕量成正比但相差一倍數,該倍數的決定及影響因子有待後續研究。基於以上 研究成果,未來可能應用的方式可分為設計與使用階段。就設計階段而言,可參考本 研究的成果,預設可能的鋼筋腐蝕模式,修正梁的撓曲及剪力設計。就使用階段而言,

如能定期且密集的量測腐蝕速率,則可精確地推估目前的鋼筋腐蝕量,進而推算斷面

如能定期且密集的量測腐蝕速率,則可精確地推估目前的鋼筋腐蝕量,進而推算斷面