第四章 混凝土結構材料耐久性評估
第四節 腐蝕現況耐久度指標介紹
材料因子耐久性評估分為腐蝕現況與混凝土現況兩大類，首先依序腐蝕現況裡的各項耐久 度指標介紹，如圖4.2。
圖 4.2 腐蝕現況耐久度指標 (資料來源: 本研究製作)
一 、 鋼 筋 銹 蝕 電 位 的 檢 測 與 判 定
1. 本方法主要針對半電池電位法檢測混凝土中鋼筋銹蝕狀況的原理，規定儀器的使用方法、檢 測方法和判定標準的應用方法。
2. 鋼筋銹蝕狀況檢測範圍，應為主要承重構件或承重構件的主要受力部位，或根據一般檢查結 果有跡象表明鋼筋可能存在銹蝕的部位。
3. 本方法用於評定混凝土中鋼筋的銹蝕活化程度。提出的判定標準針對特殊環境如海水濺浪 區、處於鹽霧中的混凝土結構等，不具有普遍適用性。
第四章 混凝土結構材料耐久性評估
(A)應用
1. 本方法用於估測正在使用的現場和實驗室硬化混凝土中無鍍層鋼筋的半電池電位，測試與 這些鋼筋的尺寸和埋在混凝土中的深度無關。
2. 本方法可以在混凝土構件使用壽命中的任何時期使用。
3. 已經乾燥到絕緣狀態的混凝土或已發生脫空層離的混凝土表面，測試時不能提供穩定的電 迴路，不適用本方法。
4. 電位的測量應由有經驗的、從事結構檢測的工程師或相關技術專家檢測並解試，除了半電 池電位測試之外，有必要使用其他數據，如氯離子含量、碳化深度、層離狀況、混凝土電 阻率和所處環境調查等，以形成關於鋼筋腐蝕活動及其對結構使用壽命可能產生的影響。
(B) 測試原理
半電池電位法是利用混凝土中鋼筋銹蝕的電化學反應引起的電位變化來測定鋼筋銹蝕狀態 的一種方法。通過測定鋼筋/混凝土半電池電極與在混凝土表面的銅/硫酸銅參考電極之間的電 位差的大小，評定混凝土中鋼筋的銹蝕活化程度。
(C) 測量裝置 參考電極(半電池):
1. 本方法參考電極為銅/硫酸銅半電池。它由一根不與銅或硫酸銅發生化學反應的剛性有 機玻璃管、一只通過毛細作用保持濕潤的多孔塞、一個處在剛性管裡飽和硫酸銅溶液中 的紫銅棒構成，如圖4.3 所示。
2. 銅/硫酸銅參考電極溫度係數為 。
結構材料生命週期評估基準與耐久性評估指標之建立(1)
圖 4.3 銅/硫酸銅參考電極結構圖 (資料來源: 本研究製作)
(D) 二次儀表的技術性能要求:
1. 測量範圍大於 1V。
2. 準確度優於 。 3. 輸入電阻大於 。
4. 儀器使用環境條件:環境溫度 ；相對濕度 。
5. 導線總長不應超過 150m，一般選擇截面積大於 的導線，以使在測試迴路中產生 的電壓降不超過 0.1mV。
6. 接觸液為使銅/硫酸銅電極與混凝土表面有較好的電接觸，可在水中加適量的家用液態洗滌 劑對被測表面進行濕潤，減少接觸電阻與電路電阻。
7. 在使用接觸液後仍然無法得到穩定的電位差時，應分析是否為電迴路的電阻過大或是附近 存在與建築連通的大地波動電流，在以上情況下，不應使用半電池電位法。
(E) 測試方法
1. 測區的選擇與測點布置
(1) 鋼筋銹蝕狀況檢測範圍應為主要承重構件或承重構件的主要受力部位，或根據一般檢查 結果有跡象表明鋼筋可能存在銹蝕的部位，但測區不應有明顯的銹蝕脹裂、脫空或層離
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應檢查測試系統的各個環節。
圖 4.4 測試系統簡圖 (資料來源: 本研究製作)
影響測量準確度的因素及修正:
(1) 混凝土含水量對測值得影響較大，測量時構件應處在自然乾燥狀態。
(2) 為提高現場評定鋼筋狀態的可靠度，一般要進行現場比較性試驗。現場比較性試驗 通常按己暴露鋼筋的銹蝕程度不同，在他們的周圍分別測出相應的銹蝕電位，比較 這些鋼筋的銹蝕程度和相應測值的對應關係，提高評判的可靠度，但不能與有明顯 銹蝕、脹裂、脫空、層離現象的區域比較。
(3) 若環境溫度在 範圍之外，對應銅/硫酸銅電極做溫度修正。
(4) 各種外界因素產生的波動電流對測量值影響較大，特別是靠近地面的測區，因此應 避免各種電、磁場的干擾。
(5) 混凝土保護層電阻對測量值有一定影響，除測區表面處理要符合規定外，儀器的輸 入阻抗要符合技術要求。
(F) 鋼筋銹蝕電位的判定標準
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1. 在對已處理的數據(已進行溫度修正)進行判讀之前，按慣例將這些數據加以負號，繪製等 電位圖，然後進行判讀。
2. 按照表4.4 的規定判斷混凝土中鋼筋發生銹蝕的概率或鋼筋正在發生銹蝕的銹蝕活化程度 係數 。
表 4.4 結構混凝土中鋼筋鏽蝕電位的判定標準
(資料來源: 本研究整理)
二 、 結 構 混 凝 土 碳 化 深 度 的 檢 測 與 評 定 (A) 檢測方法
1. 鋼筋銹蝕電位測試結果得知鋼筋可能發生銹蝕的區域，應進行混凝土碳化深度測量。
2. 混凝土碳化狀況的檢測通常採用在混凝土新鮮斷面噴灑酸鹼指示劑，通過觀察酸鹼指示劑顏 色變化來確定混凝土的碳化深度。
(B) 檢測步驟
1. 選擇測區位置可參照鋼筋銹蝕自然電位測試的要求，若在同一測區，應先進行保護層和銹蝕
結構材料生命週期評估基準與耐久性評估指標之建立(1)
電位、電阻率的測量，在進行碳化深度及氯離子含量的測量。
2. 測區及測孔布置
(1) 測區應包含銹蝕電位測量結果有代表性的區域，也能反應不同條件及不同混凝土質量的 部位，結構外側面應布置測區。
(2) 測區數不應小於 3 個，測區應均勻布置。
(3) 測孔距構件邊角的距離應大於 2.5 倍保護層厚度。
(4) 每一測區應布置三個測孔，孔距根據構件尺寸大小確定，但應大於 2 倍孔徑。
3. 使用酸鹼指示劑噴在混凝土的新鮮破損面，根據指示劑顏色的變化，測量混凝土的碳化深 度，量測值準確至毫米。
(1) 配置指示劑(酚酞試劑):75%的酒精溶液與白色酚酞粉末配置成酚酞濃度為 1%~2%的酚 酞溶劑，裝入噴霧器備用，溶劑應為無色透明的液體。
(2) 用裝有 20mm 直徑直徑鑽頭的衝擊鑽在測點位置鑽孔。
(3) 成孔後用圓形毛刷將孔中碎屑、粉末清除，露出混凝土新。
(4) 將酚酞指示劑噴在測孔壁上。
(5) 待酚酞指示劑變色後，用捲尺測量混凝土表面至酚酞變色交界處的深度，準確至 1mm。
酚酞指示劑從無色變為紫色時，代表混凝土未碳化，酚酞指示劑未改變顏色處的混凝土 已經碳化。
(6) 將測區、測孔統一編號，並畫出示意圖，標上測量結果。
(7) 測量值的整理應標列出最大、小值和平均值。
(C) 評定標準
混凝土碳化深度對鋼筋銹蝕影響的評定，可取構件的碳化深度平均值與該類構件保護層厚 度平均值之比，並考慮其離散情況，參考表4.5 對單個構件進行評定。
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表 4.5 混凝土碳化深度的評定標準
(資料來源: 本研究整理)
三 、 結 構 混 凝 土 中 氯 離 子 含 量 的 測 定 與 評 判 (A) 測定方法
1. 混凝土中氯離子可引起並加速鋼筋的銹蝕。氯離子含量的測定方法主要有兩種:試驗室化學 分析法和滴定條法(Quanta-Strips)。滴定條法可在現場完成氯離子含量的測定。
2. 混凝土中的氯離子含量，可採用現場按混凝土不同深度取樣，測定結果須能反應氯離子在混 凝土中隨深度的分布，根據鋼筋處的混凝土氯離子含量判斷引起鋼筋銹蝕的危險性。
3. 氯離子含量測定，應根據構件的工作環境條件及構件本身的質量狀況確定測區，測區應能代 表不同工作條件及不同混凝土質量的部位，測區宜參考鋼筋銹蝕電位測量結果確定。
(B) 取樣
1. 混凝土粉末分析樣品的取樣部位和數量
(1) 分析樣品的取樣部位可參照鋼筋銹蝕電位測試測區布置原則確定。
(2) 測區的數量應根據鋼筋銹蝕電位檢測結果以及結構的工作環境條件
確定。在電位水平不同的部位、工作環境條件、質量狀況有明顯差異 的部位布置測區。
(3) 每一測區取粉的鑽孔數量不宜少於 3 個，取粉孔可與碳化深度測量孔 合併使用。
(4) 測區、測孔應統一編號。
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2. 取樣方法
(1) 使用直徑 20mm 以上的衝擊鑽在混凝土表面鑽孔，鑽孔前應先確定鋼 筋位置。
(2) 鑽孔取粉應分層收集，一般深度間隔可取 3mm、5mm、10mm、15mm、
20mm、25mm、50mm 等。若需指定深度處的鋼筋周圍氯離子含量，
取粉間隔可進行調整。
(3) 鑽孔深度使用附在鑽頭側面的標尺杆控制。
(4) 用一硬塑料管和塑料袋收集粉末，如圖 4.5，對每一個深度應使用一 個新的塑料袋收集粉末，每次收集後，鑽頭、硬塑料管及鑽孔內都應 用毛刷將殘留粉末清理乾淨，以免不同深度粉末混染。
(5) 同一測區不同孔相同深度的粉末可收集在一個塑料袋內，重量不應少 於 25g，若量不夠，可增加同一測區測孔數量。不同測區測孔相同深 度的粉末不應混合在一起。
收集粉末後，塑料袋應立即封口保存，註明測區、測孔編號及深度。
圖 4.5 鑽孔取混凝土粉末的方法 (資料來源: 本研究製作)
第四章 混凝土結構材料耐久性評估 (equivalence point,EP)。
(C) 氯離子含量的評判標準
1. 氯化物浸入混凝土引起鋼筋的銹蝕，其銹蝕危險性受到多種因素的影響，如碳化深度、混凝 土含水量、混凝土質量等，因此應進行綜合的分析。
2. 根據每一取樣層氯離子含量的測定值，做出氯離子含量的深度分部曲線，判斷氯化物是混凝
結構材料生命週期評估基準與耐久性評估指標之建立(1)
土生成時已有的，還是結構使用過程中由外界滲入的以及浸入的。
3. 混凝土中的氯離子含量可按表 4.6 的評判標準確定其引起鋼筋銹蝕的可能性。
3. 混凝土中的氯離子含量可按表 4.6 的評判標準確定其引起鋼筋銹蝕的可能性。