美國於 1976 年時曾對腐蝕所造成的經濟影響進行評估 [1,2]。發現每年的 腐蝕所耗掉的經濟成本可以高達國民生產毛額的 4.2%，而其中的 15%可以藉由 防蝕相關技術避免，這才使大眾開始正視金屬防蝕相關課題。混凝土結構物服 務年限不如預期的狀況，促使大家對混凝土品質的評估，從力學上強度的判斷 加入了混凝土耐久性的權重。本章就目前常用的金屬與混凝土建材耐久性的相 關規範進行整理。
3-1 金 屬 耐 久 性 相 關 規 範
金屬建材若依使用用途分類可以分為結構性金屬建材與非結構性金屬建 材。其中結構性建材以鋼材為主，如鋼筋混凝土、鋼構造所使用的型鋼等。非 結構性建材，一般用於裝修或次結構使用，通常具有特殊的防銹性質與金屬光 澤，如各種不鏽鋼，金屬帷幕或門窗所使用的鋁合金或銅合金等。因此鋼、鋁、
與銅為目前最常使用的金屬建材。以耐久性而言，使用於結構性建材的鋼與其 相關合金因其抗蝕性較差，且對結構有安全性的危害，導致所衍生的問題便需 注意。
若將金屬建材直接暴露在大氣環境中，腐蝕情況會因各區域環境的落鹽 量、溫濕度、硫化物等因素，有很大的差異性。如放在海邊的碳鋼可能在一星 期之後就產生嚴重腐蝕，但若放在相對濕度 60%以下的大陸型氣候時，銹蝕現 象可能要到數年以後才可明顯辨識 [1,2]。雖然以此種方式進行金屬耐腐蝕行為 的評估較為準確，但試驗評估所花費的時間太長，對工程設計者而言，並不符 合經濟效益與時效，且因為地球氣候變遷與工業發展，無法很準確預估建築物 在未來服務年限裡的腐蝕行為。因此目前相關金屬腐蝕行為的實際評估上大多 以不同人工氣候環境加速金屬劣化來替代自然曝曬。利用短期的試驗時間推估
據，可提供建築物服務年限設計的參考。所以在金屬建材耐久性相關規範方面，
CNS 14123 CNS 13401
CNS 13754 CNS 13753 CNS 14122
ASTM G50
ASTM G1
ISO 8565 ISO 9223 ISO 9224 ISO 9225 ISO 9226 ISO 8407 鹽霧加速劣化環
境
CNS 8866 ASTM B117 ISO 9227 ISO 21207 反覆循環鹽霧劣
化環境
ASTM G85 ASTM D5894
NT Build 228 SAE J2334 GM 9540P 硫酸與二氧化硫
劣化環境
CNS 4762 CNS 4763 CNS 4764 CNS 4765 CNS 4766
ASTM G85：A4 ISO 3231
浸漬與濕潤劣化 環境
ASTM D2247 ISO 6270 ISO 2812
表 3-2 金屬劣化前後銹蝕評估試驗之彙總表 重量損失法 CNS 14122 ASTM G1 ISO 8407
交流阻抗分析法 ASTM G3
ASTM G5 ASTM G59 ASTM G102 塗料或鍍膜劣化
後分析法
CNS 10757 ASTM D2244 ASTM D523
3-1-1 金 屬 建 材 劣 化 規 範
自然環境曝曬試驗（atmospheric exposure testing）之主要步驟乃是將金屬建 材置於大氣環境中使其自然腐蝕。一般常用的曝曬方式，是將金屬建材試片以
必須利用化學或電解方式去除腐蝕生成物，再藉由試片劣化前後重量的差異性 的得到待測金屬試片的腐蝕速率。相關試驗進行流程如圖 3-1 所示。
圖 3-1 自然環境曝曬劣化試驗過程流程圖相關規範 [11]
金屬建材大氣腐蝕自然劣化試驗 (壹)
標準試片腐蝕 速率之測定
(貳-2) 暴露環境腐蝕性分類
(貳)
大氣因子 資料蒐集與分類
(貳-1)
待測試片腐蝕生成物清除 (叁)
待測試片腐蝕速率計算 曝曬劣化過程 第一年期曝曬
重量損失法
本節就相關自然環境曝曬劣化所需規範整理於下：
壹、金屬建材大氣腐蝕自然劣化試驗
參考規範：
ISO 8565-1992
Metals and alloys -Atmospheric corrosion testing -General requirements for field tests
ASTM G50-76
Standard Practice for Conducting Atmospheric Corrosion Tests on Metals
CNS 14123
金屬及合金之腐蝕–大氣腐蝕測試（現場測試之一般要求）
上述規範適用範圍為金屬與金屬塗層於戶外或有遮蔽情況下進行大氣腐蝕 測試的一般準則。其試驗結果可做為判定腐蝕形式與實驗室測試結果之關聯 性。規範中試片條件通常為 150 mm× 100 mm，厚度 1 mm 至 3 mm 的平板試片。
曝曬架的高度為避免雨水噴濺或積雪，須大於 0.75 公尺。戶外曝曬角度為 45 度或 30 度，遮蔽曝曬可分為 0、30、45、60、90 度等。ISO 8565 規範規定在自 然劣化過程時需紀錄是驗過程中的溫濕度、降雨量、以及 ISO 9225 規範所要的 二氧化硫污染量與空氣中含鹽量，相關資料蒐集的頻率則如表 3-3。而試片數量 則規定每種型態需 3 個以上之試片。試驗後的分析則包含了外觀測試、金相測 試、質量損失之測定、機械性質或材質的改變。其中的質量損失可以評估金屬 建材在大氣環境下的腐蝕速率。
表 3-3 ISO 8565 規範規定須記錄之環境因子性質項目與頻率 [11]
環境因子 單位 測量方式與次數 報告項目
氣溫 ℃ 連續測試，
或一天至少 3 次
月平均溫度 年平均溫度
相對溼度 ％ 連續測試，
或一天至少 3 次
月平均溼度 年平均溼度 氣溫高於 0℃且相對
溼度大於 80%的潤溼 時間
h --- 月平均時數
年平均時數
降雨量 mm/d 每月一次 月總降雨量
年總降雨量 空氣中 SO2氣體濃度 mg/m3 連續性--每月一次 月平均濃度 年平均濃度 空氣中 SO2沈積率 mg/(m2.d) 連續性--每月一次 月平均沈積率
年平均沈積率 氯化物沈積率 mg/(m2.d) 連續性--每月一次 月平均沈積率 年平均沈積率
規範亦說明在不同曝露時段評估腐蝕效應，並在必要時應與對比試片做比 較。而對比組則是同時間將與曝露劣化試驗相同尺寸成分的金屬試片放入濕度 低於 65% 以下不受腐蝕的環境裡。規範中亦提及大氣影響變數的關連性相當複 雜，因此測試結果不能夠完全用來預測未來之腐蝕情況，僅可提供概略性的指 標。而這個指標分類則又有相關規範，整理於(貳)節。
貳、暴露環境腐蝕性分類
參考規範：
ISO 9223－1992
Corrosion of metals and alloys -Corrosivity of atmospheres-Classification
ISO 9224－1992
Corrosion of metals and alloys -- Corrosivity of atmospheres -- Guiding values for the corrosivity categories
CNS 13401
金屬及合金之腐蝕－大氣腐蝕性之分類
此類規範指出影響金屬及合金腐蝕的大氣因子包括潤濕時間、二氧化硫污 染量、空氣中含鹽量等。所謂濕潤時間為金屬表面披覆電解液水膜導致大氣腐 蝕的時間，一般為相對濕度大於 80 度、溫度大於 0℃的時間。並由此分成 τ1 至τ5等五個等級。其中海洋性大氣屬於 τ5。若無露點產生的乾燥狀態為τ1。二 氧化硫污染量則藉由大氣中的沉積率或體積濃度分成 P0 至 P3 等 4 個等級。P0 亦可定義為背景濃度，P3 為受到最大二氧化硫污染（90~250 μg/m3體積濃度）。
S0 至 S3 的 4 個等級則用來評估空氣中含鹽量，其中 S0 亦定義為背景濃度，S3 為空氣中含鹽量最大值（300~1500 mg/m2沉積率）。大氣因子資料蒐集與分類 及標準試片腐蝕速率的相關量測方式應參考下節(貳-1 及貳-2)之相關規範。
貳-1、大氣因子資料蒐集與分類
參考規範：
ISO 9225－1992
CNS 13754
金屬及合金之腐蝕–大氣腐蝕性（污染之測定）
此規範利用由濾紙製成的硫酸化平板放置於曝曬架上收集二氧化硫沉積 量，並由濁度法（turbidmetric method）計算沉積量。空氣中含鹽量則利用濕燭 法量測，即利用燭心貫通的濕式蠟燭，使得帶有氯化物的濕氣經由燭心排入蠟 蠋底部的收集量瓶，如圖 3-2 所示，再藉由滴定方式得到氯化物沉積量。
圖 3-2 量測空氣中含鹽量的濕式蠟燭示意圖 [12]
最後再藉由所得到的各種沉積量數據判斷τ、P、S 三個因子等級交集判斷 此金屬建材在大氣環境中的腐蝕特性，分別為 C1 至 C5 共五個等級，如表 3-4 所示。而相關腐蝕特性之等級，則可對應碳鋼、鋅、鋁、銅等金屬標準試片的 腐蝕速率，如表 3-3 所示。
表 3-4 大氣腐蝕性分類與相當金屬標準試片第一年腐蝕速率 [12]
C5 非常高 650~1500 (80~200)
ISO 9226-1992
Corrosion of metals and alloys-Corrosivity of atmospheres-Determination of corrosion rate of standard specimens for the evaluation of corrosivity
CNS 13753
金屬及合金之腐蝕－大氣腐蝕性（測定標準試片之腐蝕速率以評估腐蝕性）
大氣因子資料蒐集與分類及標準試片腐蝕速率試驗均以一定純度的金屬
（其純度要求如表 3-5）做成標準試片。依規範進行第一年大氣曝曬後，進行腐 蝕生成物清除，利用金屬腐蝕前後重量的差異，由重量損失法推算腐蝕速率
corr。
表 3-5 ISO 9226 規範規定金屬標準試片純度 [13]
材質 純度
鋼 非合金碳鋼(Cu=0.03~0.1%, P<0.07%)。
鋅 98.5%以上之純度 銅 99.5%以上之純度 鋁 99.5%以上之純度
參、待測試片腐蝕生成物清除
參考規範：
ISO 8407-1991
Corrosion of metals and alloys -- Removal of corrosion products from corrosion test specimens
ASTM G1-03
Standard Practice for Preparing, Cleaning, and Evaluating Corrosion Test Specimens
CNS 14122
金屬及合金之腐蝕–大氣腐蝕–試片腐蝕生成物清除法
試片進行自然曝曬劣化後須將腐蝕生成物以清洗和化學或電解清理方式去 除，去除後並量測其重量損失變化。以鋼鐵類金屬而言，試片不論經過任何劣
化方式後的腐蝕生成物之清除，主要以鹽酸酸洗方式為主，即以 500 mL 鹽酸加 蒸餾水至 1000 mL（50%濃度）並加入 3.5 g 六甲基四銨（hexamethylenetetramine）
的腐蝕抑制劑為化學清洗劑在 20~ 25℃下將劣化後碳鋼試片浸漬 10 分鐘以上去 除腐蝕生成物。不銹鋼則以 100 mL 的硝酸（HNO3）與 20 mL 的氫氟酸加蒸餾 水至 1000 mL 為清洗劑，並在 20~ 25℃下將劣化後不銹鋼試片浸漬 5 至 20 分鐘 去除腐蝕生成物，或在 60℃且 10% 濃度的硝酸溶液中放置 20 分鐘去除生成 物。鋁合金則以硝酸為清洗劑，在 20~ 25℃下將劣化後鋁或鋁合金試片浸漬於 內 1 至 5 分鐘去除腐蝕生成物。另外亦有多種化學與電解清除方式，可詳見規 範說明。最後再依規範計算待測試片之腐蝕速率。
II、鹽霧加速劣化環境
參考規範：
ISO 9227
Corrosion tests in artificial atmospheres -- Salt spray tests
CNS 8886 鹽水噴霧試驗法
ASTM B117-03
Standard Practice for Operating Salt Spray (Fog) Apparatus
ISO 21207-2004
Corrosion tests in artificial atmospheres－Accelerated corrosion tests involving alternate exposure to corrosion-promoting gases, neutral salt-spray and drying
（本規範提供重量損失量測）
要原因在於劣化過程所耗費時間較短，且可明顯看到金屬建材腐蝕生成物的產 生，可以讓工程設計人員迅速得到某金屬建材的抗腐蝕能力。其主要腐蝕因子 僅考量海域環境中的氯離子。所產生的腐蝕行為是氯離子具較小離子半徑特性 與一定之水合能的因素。因為其離子半徑小，很容易穿透金屬表面的氧化鈍態
要原因在於劣化過程所耗費時間較短，且可明顯看到金屬建材腐蝕生成物的產 生，可以讓工程設計人員迅速得到某金屬建材的抗腐蝕能力。其主要腐蝕因子 僅考量海域環境中的氯離子。所產生的腐蝕行為是氯離子具較小離子半徑特性 與一定之水合能的因素。因為其離子半徑小，很容易穿透金屬表面的氧化鈍態