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第一章 緒論
第一節 研究背景、目的與研究範圍
壹 、 研 究 背 景
近年日本因建築物性能維持與管理所產生之大量資源使用、營建 廢棄物增加等危害地球環境等問題日益受到重視，建築物之長壽命化 或耐久性問題也受到廣泛的關心與注意。較於 1997 年之京都議定書 內容，日本建築學會於 1997 年 12 月亦提出「如為減少 30%之 LCCO2， 建築物之壽命必須延長為原設定值 3 倍，即為 100 年之供用目標」，
由於可見，建築物之性能維持或長壽命化於「永續發展」或「永續工 程」中是不可缺少的。2008 年 9 月日本建築學會頒布「鋼筋混凝土 建築物之環境配慮施工指針（案）及解說」一書，當中以鋼筋混凝土 建築物為對象，依生命週期(Life-cycle)觀點提出「省資源型」、「省能 源型」、「環境負荷物質減低型」及「長壽命型」等共四類之環境考慮 方法，並於生命週期各階段(設計階段、施工階段及使用維護階段等) 提及各型應滿足事項外，各相關人員(設計師、施工監造人員等)所應 具備之思維與知識。
目前國內雖積極推動工程之永續設計或低碳設計，但多為定性方 法或理論而缺乏一系統性定量準則。以鋼筋混凝土建築而言，延長其 生命週期或使用年限，可提升其＂耐久性能＂以符合長壽命建築之要 求，則能使其符合永續工程目標。因此，建立台灣適用之鋼筋混凝土 建築耐久診斷與設計準則是極為需要之研究課題。
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貳 、 研 究 目 的
研究內容可分為：建築物概要調查、耐久性能初步診斷方法與詳 細耐久診斷方法等三大項。以建築物概要調查而言，主要建立一般建 築物適用之基本資料表格，除可記載建築物相關之基本資料(如興建 年代、基礎型式、用途、外裝材料及所在位置等)外，亦可用了解所 在位置之環境條件等。初步診斷方法以目視調查為主，除建築物外觀 劣化狀況外，與使用性能相關之振動、漏水等也應考慮於診斷項目內，
考量外在環境劣化因子以決定是否進行詳細診斷。詳細診斷以了解混 凝土材料性質與鋼筋腐蝕程度，因此須進行混凝土鑽心取樣之測試其 抗壓強度、中性化深度或氯離子濃度等，其目的主要了解劣化主因及 選擇適當維護方法。工作項目可分為：
1. 蒐集相關研究及方法
2. 台灣既有鋼筋混凝土建築物劣化事例研究與分析 3. 耐久性能影響因子確立及量化模式建立
4. 建築物概要調查(含目視調查)、耐久性能初步診斷、耐久性能 詳細診斷及結果判定等方法研擬
5. 鋼筋混凝土建築物耐久性能診斷準則草案案例研究與適用性 檢討
參 、 研 究 範 圍
1. 本研究適用於典型之鋼筋混凝土建築物，調查混凝土內部鋼筋是 否產生鏽蝕或建築物是否有劣化現象，進行劣化診斷及補修工法 建議。
2. 本研究僅適用因外部酸性之化學物質進入混凝土內部與骨材發 生化學變化，而造成的劣化現象，若因地震、使用上不當等因外
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力而造成的結構體損害，則不適用。
3. 本研究僅針對主要受力構件，也就是主結構體(柱、梁、版、RC 牆)，進行耐久性能調查、診斷。
肆 、 相 關 用 語 定 義 1. 主要構件
結構體的柱為支承樑所傳來的載重；梁為建築物的水平構材，支 撐樓板、地板重量，並將力傳至；版為房屋內部的水平構造物，用來 區隔建築物的垂直空間；而牆為建築物的垂直構造物，界定不同機能 空間的區劃結構體，以上皆為建築物重要的承重結構，由主要鋼筋、
混凝土兩大材料構成，而牆構件則為輕質磚堆砌而成。
2. 次要構件
次要構件為建築物的輔助結構，組成包含如下:樓梯、女兒牆陽 台、邊梁等。樓梯為建築物不同樓層間垂直動線交通的構造物；女兒 牆為建築物屋頂外圍之矮牆，主要作用為防止墜落之欄杆，以維護安 全。
3. 劣(老)化
建築物為鋼筋混凝土材料建造而成的，經時間、環境、施工不良、
使用不當等各種影響因素，皆會造成材料的劣(老)化並影響建築物的 安全及使用性。常見的劣化現象為混凝土裂縫、混凝土剝落、鋼筋鏽 蝕、建築物滲漏水等。
4. 鼓起
鼓起又稱為鼓脹，為水泥砂漿和覆蓋水泥砂漿的裝修材料之介面 發生間隙併發產生材料分離現象。
5. 中性化
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中性化作用是空氣中二氧化碳或其他具酸性氣體侵入混凝土而 產生之化學變化。新拌混凝土具高鹼性，可使鋼筋表面形成鈍態氧化 膜，而能防止鋼筋腐蝕。當混凝土暴露在大氣中，尤其是工業污染的 環境下，會使混凝土的 pH 值降低，而使鋼筋表面狀態由鈍化區變為 易腐蝕之狀態，若混凝土繼續受碳化作用，碳酸鈣會轉變成溶解性較 高的碳酸氫鈣析出混凝土而增加混凝土的孔隙，造成強度遞減現象，
使有害物質更易滲入混凝土中。換言之，混凝土之 Ca(OH)2會和空氣 中之二氧化碳反應而產生近中性之 CaCO3 (pH 值為 7)，使得混凝土 的酸鹼度由 pH 12~14 約降至 pH 10；此一反應稱為中性化反應。當 表面混凝土產生中性化反應後，二氧化碳接著由混凝土中的孔隙滲入 混凝土中，逐漸將較深的混凝土轉變為中性。鋼筋混凝土結構中對混 凝土中性化的影響，一般可分為材料因素和環境介質因素。材料對混 凝土中性化速度的影響，分成下列五種情況：
(1) 水灰比
(2) 水泥種類和水泥用量 (3) 摻和劑
(4) 施工品質和養護條件 (5) 混凝土的強度
而環境因素對混凝土中性化的影響包含了(1).大氣的相對濕度、
(2).大氣的溫度、(3).酸性介質的濃度、(4).外界風壓及(5).應力狀。
6. 特殊環境引致之劣化
混凝土結構物在工業地區等惡劣的環境下，很容易造成中性化、
鋼筋腐蝕、表面劣化及強度降低等劣化現象。工業地區空氣中氧化碳 濃度高，容易促使混凝土結構產生中性化現象，另空氣中含有污染物 質與氧作用後形成有害物，將自混凝土表面緩緩弱化混凝土品質，此
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即為表面劣化或強度降低之主要因素。除上述之不利影響外，工業地 區亦常常設立於鄰海區域，若再加上海鹽粒子與雨水之作用，將侵蝕 混凝土而造成鋼筋腐蝕，產生鹽害。
7. 鹽害
引起鹽害之原因有二種。其一為在製造混凝土時由海砂或水等使 用直接化物而形成；另一則為鄰近海岸地區之結構物，混凝土表面附 著海，由於吸水或擴散使得超過容許含量之鹽化物自混凝土中侵入，
經過數，混凝土之品質將因鋼筋腐蝕而大受影響。混凝土由於外界鹽 份侵入或使用含鹽份材料，使鋼筋表面氯離子含量超一臨界值時，則 鋼筋表面的鈍化膜便會遭受破壞而產生腐蝕。在鹽害方面，當混凝土 中鋼筋表面的氯離子超過一定的量時，鋼筋表面的保護性鈍化膜開始 破壞，接著鋼筋開始腐蝕膨脹造成混凝土龜裂。
8. 鹼質與粒料反應
混凝土為含有連續微細空隙之孔質材料，易造成氧或水份等之浸 透。鹼質與粒料反應為混凝土之細孔溶液內含有氫氧化鹼(KOH 或 NaOH)，而與粒料中之活性物質形成化學反應，此種化學反應在化學 產物形成過程中，會因吸水產生膨脹而引致混凝土產生裂縫，裂縫發 生後，不僅直接造成混凝土結構物構材強度降低，且將降低對於抵抗 鹽害或化學物質侵蝕之能力，亦增大混凝土內鋼筋腐蝕之可能性。鹼 質與粒料反應將造成混凝土產生有害的膨脹現象，此反應的產生基於 下列三項因素：1.材料中存在有反應性粒料，2.混凝土中存有充分的 KOH 或 NaOH 溶液，3.混凝土處於多濕或維持濕潤狀態。混凝土中 鹼之主要來源係由水泥所供應，水泥原料之粘土礦物等含有鹼成份，
因此，混凝土配比單位體積中水泥含量越高者，產生鹼質與粒料反應 之機率就越高。水泥以外之鹼供應來源為自海砂附著 NaCl 等鹽化物，
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鹼質與粒料反應所引致之膨脹現象有賴水份或濕氣之供給，對於易受 雨淋之結構物或內部水份乾燥不易之巨積結構物而言，特別容易形成 損傷。