第三章 鋼筋混凝土建築物耐久性能診斷方法研擬
第四節 耐久性能詳細診斷法
詳細診斷是根據初步診斷之結果來判定是否需要實施。本節參考內政部建築
研究所(2013)內容，一般而言，經由概要調查及初步診斷結果即可大致了解建 築物之劣化狀況，但若資訊不夠充分而無法判定或判定為耐久性不佳等則需進 行詳細診斷。
初步診斷以目視調查為主，因而其最大特點為快速且簡單上手，但僅能以 外觀來研判各構件之劣化程度，而無法了解表面劣化嚴重構件之內部之劣化情 形及引致之關鍵因子。因此，須藉由儀器進行詳細材料試驗診斷，以判定嚴重 程度是否如初步診斷調查之結果，並利用診斷結果及權重分析，而得一較為客 觀之耐久性能評定值，以進一步決定建築物是否進行補修或補強建議。
壹、 詳細診斷方法說明
依內政部建築研究所(2013)建議，將詳細診斷因子分為鋼筋腐蝕現況及混 凝土現況兩部分，結合初步診斷結果中之構件劣化、外牆劣化、環境影響因 子，以使詳細診斷之結果能更確切反映建築物真實之劣化程度。
根據文獻鋼筋腐蝕現況須檢測項目為中性化深度檢測、氯離子檢測及腐蝕電 位、構件劣化，混凝土現況須檢測項目為混凝土電阻率檢測、抗壓強度檢測、混凝 土保護層厚度檢測、外牆劣化，本研究建議之初步診斷中即包含建築物各構件及外 牆之劣化狀況目視調查，因此將初步診斷之結果直接融入詳細診斷標準評定 值，再將整個詳細診斷之權重值重新加以分配，如圖 3- 24 所示。
詳細診斷與初步診斷最大不同在於診斷結果不再只是劣化程度，而是將劣化 程度賦予評定標準值，分別為 1、2、3、4、5，除目視調查結果外，採用相關材 料試驗以決定一具量化之評定標準值，而使詳細診斷結果更具客觀、公平及實用 價值。綜合以上，詳細診斷共包含鋼筋腐蝕現況檢測、混凝土現況檢測環境影響 因子等三項。
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耐久性能詳細評估
環 混 鋼
境 凝 筋
影 土 腐
響 現 蝕
係 況 現
數 況
外 混 抗 混 構 氯 混 腐 牆 凝 壓 凝 件 離 凝 蝕 劣 土 強 土 劣 子 土 電 化 保 度 電 化 含 中 位 護 檢 阻 量 性 檢
層 測 率 檢 化 測
厚 (
檢 測 深 度 鑽 測 度 檢 心 取 檢
測 樣 測
法
)
圖 3- 24 耐久性能詳細診斷方法 (資料來源：本研究整理)
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混凝土現況
抗壓強度檢測與評定-鑽心取樣法
依據 CNS1230 及 CNS1232，使用儀器鑽取欲檢測部位的混凝土試體，再送回 試驗室內經抗壓試驗求混凝土抗壓強度。
而鑽心試體進行抗壓試驗時應依以下之步驟進行：
○1兩端平整處理(End Preparation)
抗壓試驗用的圓柱體，其兩端需平滑，整個試體之直徑應相同，試體兩端
表 3- 23 取樣數量與取樣位置建議
混凝土保護層厚度檢測與評定
評定標準
本項次之評定標準可參考表 3- 27 所示：
3- 27 鋼筋保護層厚度之評定標準
評定標準值 Dne/Dnd 對混凝土耐久性之影響
1 >0.95 影響不顯著
2 0.85 ~ 0.95 有輕度影響
3 0.70 ~ 0.85 有影響
4 0.55 ~ 0.70 有較大影響
5 <0.55 鋼筋易失去鹼性保護，發生鏽蝕 備註 Dne 為混凝土厚度實測值；Dnd 為混凝土厚度設計值 (資料來源：內政部建築研究所，2012)
外牆劣化評定
本文第三節之耐久性能初步診斷法部分，將外牆劣化分為健全、輕度、中 度、重度、嚴重損壞五個等級，並分別對應到詳細診斷之五個評定標準值 1、
2、3、4、5，如圖 3- 25 所示，依結果評定。
外牆劣化等級 外牆劣化評定值
健全 1
輕度 2
中度 3
重度 4
嚴重損壞 5
初步診斷-外牆劣化等級
圖 3- 25 外牆劣化評定對照表 (資料來源：本研究整理)
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鋼筋腐蝕現況
腐蝕電位檢測與評定 檢測目的
本法主要用於評定混凝土中鋼筋之腐蝕發生與否。
檢測方法
此方法主要依據 ASTM C876 腐蝕電位量測法，量測鋼筋腐蝕而引致之電位 變化來測定鋼筋是否發生腐蝕之一種方法。藉由通過測定鋼筋/混凝土半電池電 極與在混凝土表面之銅和硫酸銅參考電極間之電位差大小，評定混凝土中鋼筋之
腐蝕活化程度。
建議取樣位置及數量
檢測範圍建議於初步診斷時劣化較為嚴重之部位進行，採每一層樓取一處進 行檢測，並利用鋼筋掃描結果佈設點位。
評定標準
在對已處理過的數據(溫度修正)進行判讀前，必須先將數據加以負號，並繪 製等電位圖，再進行判讀。按表 3- 28 以判斷混凝土中的鋼筋發生腐蝕機率及評 定標準值。
表 3- 28 鋼筋鏽蝕電位評定標準
評定標準值 電位區間(mV) 鋼筋狀態
1 0 ~ -200 無腐蝕可能或腐蝕可能性不確定 2 -200 ~ -300 具腐蝕可能性，但腐蝕狀態不確定 3 -300 ~ -400 腐蝕可能性較大，發生腐蝕機率>90%
4 -400 ~ -500 腐蝕可能性大，且為嚴重腐蝕
5 < -500 構件存在腐蝕開裂區域
備註 (1) 表中電位值為採用銅-硫酸銅電擊時的測量值
(2) 混凝土濕度對量測值有明顯影響，量測時構件應為自然狀態。
(資料來源：內政部建築研究所，2012)
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混凝土中性化深度檢測與評定 檢測目的
混凝土材料暴露於空氣中，若環境中含有弱酸性的二氧化碳並經由混凝土的孔 隙溶解在水中，可能會使原本呈鹼性(pH 值為 12~13)之混凝土材料，因碳 化反應使 pH 值降至 8.5～10(趨向中性)，此即為混凝土中性化。
中性化是由混凝土表面逐漸往內部發展，讓混凝土失去原本保護鋼筋發生腐蝕 之能力，因而鋼筋在低鹼狀態下發生腐蝕，並且使混凝土產生裂縫。
檢測方法
中性化檢測須依據 RILEM CPC-18 規定，利用酚酞指示劑噴灑於混凝土斷 面，利用顏色變化判斷該混凝土碳化深度。
建議取樣位置及數量
根據國家地震研究中心針對校舍耐震能力詳細評估之建議取樣位置及數量 同混凝土鑽心。
評定標準
中性化深度結果與該構件鋼筋保護層厚度之比值，且依各取樣試體比值及平 均比值決定本項次之評定標準值，如表 3- 29 所示。
表 3- 29 混凝土中性化深度評定標準
評定標準值 1 2 3 4 5
中性化深度 <1*1 <1 =1 >1 >1*2 保護層厚度
1.評定標準值 1 : 構件各個實測比值全部均小於 1。
備註 2.評定標準值 5 : 構件各個實測比值全部均大於 1。
3.評定標準值為 2.3.4 : 全部構件比值的平均值<1、=1、>1。
(資料來源：內政部建築研究所，2012)
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氯離子含量檢測與評定 檢測目的
為了量測鋼筋混凝土建築物中是否含有氯離子，氯離子之存在會加速腐蝕鋼 筋，並造成混凝土保護層剝落，嚴重者會損害房屋結構體。
檢測方法
本試驗依據 CNS 14703 硬固水泥砂漿及混凝土中水溶性氯離子含量試驗法 量測氯離子濃度，其試驗步驟如下：
量取質量約 10g 之試樣，測定其質量準確至最接近之 0.01g，將試樣置入一只 250ml 之燒杯中，並加入 50±1mL 符合 CNS 3699 (化學分析用水)A3 等級之 分析用水。
將試樣以錶玻璃覆蓋，加熱煮沸 5 分鐘後靜置 24 小時。
以重力或抽氣過濾方式將試樣以符合 CNS 5038(化學分析用濾紙)G 級濾紙過濾 之。
將濾液移入 250mL 燒杯，並加入 3±0.1mL 比例 1：1 之硝酸及 3±0.1mL 濃 度 30％之過氧化氫，將燒杯以錶玻璃覆蓋，靜置 1 至 2 分鐘。
將覆蓋錶玻璃之燒杯迅速加熱至沸騰，沸騰時立即將燒杯移開，避免持續沸騰 超過數秒鐘。
繼續依 CNS 1078 中氧化物之試驗步驟，將燒杯自電熱板移出後之步驟操作。
本研究使用電位差自動滴定儀量測氯離子濃度，利用滴定過程中電位之改變，
繪出滴定反應圖，自動找出滴定終點，並計算出溶液之濃度。
建議取樣位置及數量
根據國家地震研究中心針對校舍耐震能力詳細評估之建議氯離子含量檢測，
每一層樓至少一個試體，取樣位置同混凝土鑽心，若該樓層有分期興建，每一分 期興建區域之氯離子試體至少一個試體；若試驗結果大於 0.15kg/m3，該區域須 再補做 2 個試體確認(至多不超過該分期鑽心數量)。
評定標準
本項次之評定標準可參考表 3- 30 所示：
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表 3- 30 氯離子含量評定標準
貳、 詳細診斷權重因子說明
本研究參考內政部建築研究所(2012)之建築物耐久性評估指標與殘餘壽命 預測方法之研究問卷，並經過修改重新調查耐久性指標權重值，利用層級分析法 和專家問卷調查統計出耐久性指標權重值。層級分析法為將要相互比較之要素，
依據其重要程度做評估尺度的基本劃分，包括相等重要、稍微重要、重要、相當 重要及絕對重要五項，並賦予 1、3、5、7、9 的衡量值，以利進行後續數值運算，
首先須先建立成對比較矩陣，當矩陣建立完成後，接著計算特徵值與特徵向量，
以求得各權重值。本案利用專家問卷調查，如表 3- 31 至表 3- 33 所示，將之以 Google 表單方式呈現，以利專家學者填寫，依據服務單位將技師、教師、工程 顧問公司及建築師分別調查，共 57 人次，調查問卷以人次表示如附錄四，並使 用列向量幾何平均值標準化法計算，得其權重值。
相較於內政部建築研究所(2013)修改後之耐久性指標權重值，本案將混凝土 表面損傷改由初步診斷之構件及外牆劣化調查結果取代，環境影響因子部份，依 初步診斷環境影響結果決定係數，共分為 1.0、1.1 及 1.2 等三個程度，相較於內 政部建築研究所(2013)所訂定的權重值腐蝕現況由 0.73 更改為 0.52，而混凝土現 況由 0.27 改為 0.48，混凝土表面損傷值改由構件及外牆劣化取代其權重值分別 0.38 及 0.21，其餘耐久性指標權重值也有所更改，如表 3- 34 及表 3- 35 所示，
並針對腐蝕現況及混凝土現況其評估項目進行重要度排序，排序 1 代表最為重 要，如表 3- 36 及表 3- 37 所示。
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3- 31 針對材料因素評估項目之權重問卷
表 3- 34 各服務單位之耐久性指標權重值
表 3- 36 各服務單位之耐久性指標權重值重要度排序
參、 詳細診斷綜合評定
單一樓層之耐久性能評定
表 3- 40 整體建築物之耐久性能評定
D
toatl
之範圍
0 D
total
2 2 D
total
3 3 D
total
4 4 D
total
5 5 D
total
整體耐久性
5 4 3 2 1
能評定等級 整體
良好 好 普通 較差 極差
耐久性能
建議處理 正常使用 定期維護 補修工法建議
(資料來源：內政部建築研究所，2013)
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