腐蝕梁速率變化及以腐蝕速率變化推估鋼筋腐蝕量 壹、試驗材料

本研究接著量測足尺寸試體的鋼筋腐蝕速率，依前節所提的方法推算計算腐 蝕量並比較實際腐蝕量，以瞭解兩者之間倍數的差異，有助於未來現地量測後進 行實際腐蝕量的估算。試驗所使用之材料包括上章所製作的的梁結構構件(含 6 根4 號橫向鋼筋)、氯化鈉及氯化鉀，各組成材料之來源及基本性質如下：

(1) 梁結構構件-本實驗所使用之試體，橫向鋼筋分別為下至上編號以 1 到 6，如 圖5-15 所示。

(2) 氯化鈉（NaCl）-本試驗使用之氯化鈉為臺鹽實業股份有限公司所生產的高 級精鹽，氯化鈉含量99.5 ％以上，碘酸鉀 20~35 ppm，用於鋼筋混凝土電 化學腐蝕量測之電解液。

(3) 氯化鉀（KCl）-本試驗所使用Nacalai Tesque公司所生產試藥級的氯化鉀，

用於飽和甘汞電極之電解液及保存液。

圖5-15 梁結構構件(含 6 根 4 號橫向鋼筋)

含腐蝕橫向鋼筋的梁構件

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貳、試驗設備

GalvaPulse腐蝕量測儀

本試驗所使用儀器為GalvaPulse GP-500 是丹麥 Germann Instruments 所生產 之現地量測腐蝕儀器，儀器裝置如圖 5-16 所示。利用脈衝原理來量測混凝土中 鋼筋的腐蝕速率，同時亦可量測鋼筋之半電池電位(half-cell)與保護層電阻。此法 施加短電流脈衝於鋼筋上，由鋼筋電位改變量來推算鋼筋腐蝕速率(Germann Instruments A/S 2009)

。

圖5-16 GalvaPulse 腐蝕量測儀

第五章 以腐蝕速率變化推估鋼筋腐蝕量

參、試驗方法

本研究探討梁結構構件於加速環境下之腐蝕速率變化，其試驗內容是將梁結 構構件浸泡於5 %的氯化鈉水溶液中，藉由腐蝕量測技術(脈衝理論法)來量測鋼 筋之腐蝕速率。

梁結構構件於浸泡1 天後，以加速腐蝕的方式來通電 6 根橫向鋼筋，每通電 2 小時後斷電，此時分段量測橫向鋼筋的腐蝕電位與腐蝕電流密度，重複步驟直 至鏽水逸出，儀器無法形成通路後即停止量測，最後將梁結構構件內的橫向鋼筋 取出，除鏽並稱重，計算實際重量損失，試驗照片如圖5-17-圖 5-22 所示。

圖5-17 梁結構構件浸泡於 5 %的 氯化鈉水溶液中

圖5-18 梁結構構件以通電來加 速腐蝕

含腐蝕橫向鋼筋的梁構件

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圖5-21 GalvaPulse 無法形成通路

圖5-22 將鋼筋取出除鏽

肆、試驗結果

本研究以GalvaPulse量測出橫向鋼筋腐蝕電流密度後，再據此對通電時間積 分計算出橫向鋼筋重量損失，結果如表5-14及圖5-23所示，可以發現不同橫向鋼 筋的腐蝕量並不同，似乎與位置無關。試驗結束後，取出橫向鋼筋秤重所得之實 際橫向鋼筋損失量如表5-15及圖5-24所示，結果亦與計算腐蝕量類似，各橫向鋼 筋的腐蝕量不同。

第五章 以腐蝕速率變化推估鋼筋腐蝕量

表5-14 以GalvaPulse量測計算出的橫向鋼筋損失量 橫向鋼筋編號 以GalvaPulse 量測計算出的

橫向鋼筋損失量(g) 1 號 0.142

2 號 0.074 3 號 0.118 4 號 0.141 5 號 0.095 6 號 0.064

圖5-23 以 GalvaPulse 量測計算出的橫向鋼筋損失量 表5-15 秤重所得之實際橫向鋼筋損失量

腐蝕前 腐蝕前 腐蝕後 相差

橫向鋼筋編號 橫向鋼筋重量 (g)

橫向鋼筋重量 (g)

橫向鋼筋重量 (g)

1 號 1419.2 1416.4 2.8 2 號 1423.4 1421.5 1.9 3 號 1434.9 1431.8 3.1 4 號 1420.7 1417.9 2.8

含腐蝕橫向鋼筋的梁構件

5-24

圖5-24 秤重所得之實際橫向鋼筋損失量

比較計算橫向鋼筋腐蝕量與利用重量損失法秤重所得之重量損失後，結果如 表 5-16 及圖 5-25 所示。可以發現，兩者結果成正相關但數值相差 0.04~0.05 倍 左右，實際腐蝕量約大於計算腐蝕量20 倍，亦即若利用 GalvaPulse 所得的腐蝕 速率計算腐蝕量將低估於實際秤重之損失量。此結果與第二節使用單根鋼筋量測 的結果顯著不同，可能原因在於柱試體的橫向鋼筋實際腐蝕與單根鋼筋的腐蝕狀 態不同。試驗後觀察發現，橫向鋼筋主要發生鏽蝕的地方在於四週彎折處。然而，

以GalvaPulse 量測時，電極須置於平面，故僅能量測柱四面下的橫向鋼筋腐蝕狀 態，而無法量測彎折處。換言之，腐蝕速率低估進而整根橫向鋼筋的計算腐蝕量 小於實際腐蝕量。

綜合本節與第二節的結果，使用 GalvaPulse 可以藉由量測鋼筋腐蝕速率來推 算腐蝕量。然而，量測時應考量鋼筋的型態，如主筋或橫向鋼筋。對於不同型式 的鋼筋，欲估算實際腐蝕量時，所使用計算腐蝕量乘上的倍數不同。若能再進行 更多型式鋼筋的試驗，即可估算可能的倍數範圍，於未來現地使用時即可據此保 守推算實際腐蝕量。

第五章 以腐蝕速率變化推估鋼筋腐蝕量 表5-16 以 GalvaPulse 量測計算與秤重鋼筋重量損失量

橫向鋼筋 編號

以GalvaPulse 量測計算出的 橫向鋼筋損失量(g)

秤重所得之實際橫向鋼筋損失量 (g)

1 號 0.142 2.8

2 號 0.074 1.9

3 號 0.118 3.1

4 號 0.141 2.8

5 號 0.095 1.7

6 號 0.064 1.1

圖5-25 比較以 GalvaPulse 量測計算與秤重鋼筋重量損失量

含腐蝕橫向鋼筋的梁構件

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