試驗方法

試驗方法除依 CNS 1232 進行各材齡抗壓強度試驗外，其他試驗包含 2 部分，

分別為RCPT 試驗與 RCPT 試驗後各深度混凝土氯離子濃度量測。其中 RCPT 試 驗法請參照第二章第一節。以下將就RCPT 試驗後各深度混凝土氯離子濃度量測 進行介紹。

RCPT 試驗後各深度混凝土氯離子濃度量測

本試驗係將試驗後試體放置於室溫下一天，使其水分揮發後，由陰極槽接 觸面方向取得各深度逐層粉末，取樣方式分成由陰極槽接觸面至試體內 1cm 深 度全斷面磨粉取樣，與試體深度1 cm 至 5 cm 切片磨粉取樣兩種方式。相關說明 如下。

1. 全斷面磨粉取樣:適用磨粉深度 0 至 1 cm 位置，即利用全斷面磨粉儀器取得 各層粉末，磨粉裝置如圖3-3 所示，研磨深度為每 0.1 cm 深度磨粉 1 次，以 取得各深度粉末利用酸溶法量測氯離子含量。

2. 切片磨粉取樣：試體深度試體深度 1 cm 至 5 cm 位置則使用乾式鑽石切刀逐 層將圓柱試體切成1 cm 之試片，如圖 3-4 所示。將試片置於高速粉碎機磨為 粉狀，取通過50 號篩之混凝土粉末以利用酸溶法量測氯離子含量。

各深度混凝土氯離子濃度依據CNS 14702 酸溶法步驟進行，並配合電位滴 定儀與離子層析儀進行分析萃取溶液中氯離子濃度。

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圖3-3 混凝土全斷面磨粉儀器 (資料來源：本研究自行整理)

圖3-4 穿透深度 1 cm 至 5 cm 切片磨粉取樣示意圖 (資料來源：本研究自行整理)

RCPT 試驗分析過程方面，由氯離子含量與各深度的相對位置，可以了解 6 小時RCPT 試驗後混凝土內部氯離子含量變化情形。

氯離子含量分析方法

本研究所使用的氯離子含量分析方法為 CNS 14702 硬固混凝土酸溶法氯離 子檢測法。下述為其分析方法簡介。

以酸溶法進行氯離子檢測，可了解被水化生成物吸附的氯離子與在孔隙結構 中存在的自由氯離子含量，因此被視為硬固混凝土中氯離子的總量。相關步驟說 明如下：

（A） 其取樣過程係由試體上取得 10 g 以上具代表性的樣本。

（B） 將樣本進行破碎與研磨。

（C） 研磨後將粉末通過孔徑 850 μm 之 20 號篩（AASHTO T260 為 50 號篩），

取通過試驗篩粉末約10 g 進行氯離子萃取工作。

（D） 萃取過程係依據 CNS 1078” 水硬性水泥化學分析法”。將粉末進行秤重後 放入250 mL 燒杯中，加入 75 mL 去離子水使之分散，並加入 25 mL 稀硝 酸（1:1）進行酸化過程。

（E） 將燒杯覆蓋與加熱至沸騰

（F） 放置室溫冷卻後，利用重力或抽氣方式將溶液以 9 cm 粗質濾紙（AASHTO T260 為 Whatman 40 與 41 號濾紙）過濾，已取得氯離子量測濾液。

（G） 將濾液以硝酸銀配合電位滴定進行氯離子濃度量測。（相關電位滴定方式 請參造下述說明）

電位滴定量測氯離子濃度

在萃取液中氯離子是以次氯酸根狀態存在於氫氧化鈉溶液中，所以樣本滴定 前必須進行酸化處理，將次氯酸根還原成氯離子以供量測。所採用的方式則參考 ASTM D512 或 CNS 1078 規範中所規定之硝酸銀電位滴定法進行。主要利用 0.01 N 標準硝酸銀溶液滴定含有氯離子的溶液使其產生白色氯化銀沉澱，其方程式如 下所示：

Ag

^ 

Cl

^ 

AgCl

(3-1) 滴定進行時，首先需利用硝酸將樣本酸化。溶液酸化的原因有兩個，第一個

36 定終點（equivalence point, EP），如圖 3-6 所示。

藉由滴定終點所得之硝酸銀溶液滴定量與已知濃度，可以計算滴定溶液中氯

硬固混凝土氯離子含量

100 P   1



 D

C_{C cl} （kg/m³） (3-7) 式中S為試樣體積（g）；

D

為混凝土烘乾密度或面乾內飽和密度（kg/m³），

報告須註明採用的密度。

圖3-5 Metrohm 702 SM 型電位滴定儀 (資料來源：本研究自行整理)

圖3-6 滴定過程電位變化與硝酸銀加入量關係 (資料來源：本研究自行整理)

硝酸銀加入量（μL）

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若氯離子濃度較低，本研究亦考量利用離子層析儀進行氯離子濃度量測工 作，離子層析法使用物理吸附與沖提機制，較不受到干擾，且可量測至 ppb 級 之濃度，因此本研究擬採用此法進行混凝土中氯離子的分析工作，但其缺點在 於無法直接量測濃度高於 100 ppm 之樣品，以及受制於分離管柱使用次數與費 用，因此單次試驗成本較高。

離子層析法主要參考規範為CNS 14918，其原理是使待測溶液通過充填樹脂 之分離管，離子與樹脂產生交換作用而吸附於樹脂交換基之上，此時加入流洗 液沖提，使其脫離交換基，再度變成自由離子，再不斷重複此一吸附－沖提循 環作用。由於溶液中離子電荷數，離子半徑及質量等因素，對樹脂之親和力會 產生差異，親和力越大越容易吸附，且越難沖提，因此造成通過分離管所需之 時間不同，並且各自形成離子群，此時再測量其溶液總導電率，並藉由軟體繪 製時間與溶液總導電率之關係曲線，在藉由比對不同濃度標準溶液導電值所製 成的檢量線，即可做材料加速劣化後化學成分的定性與定量分析，如圖3-7 所示，

為典型的離子層析試驗結果。本研究所使用的離子層析儀為Metrohm MIC 模組 式系列之離子層析儀。設備可同時量測陰陽離子濃度，並可自動連續量測多管 試樣。本套設備照片如圖3-8 所示。

圖3-7 典型的離子層析法試驗結果 (資料來源：本研究自行整理)

圖3-8 Metrohm MIC 模組式離子層析儀 (資料來源：本研究自行整理)

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在文檔中 快速氯離子穿透試驗於含飛灰爐石混凝土耐久性能評估之研究 (頁 61-69)