第四章 試驗結果與分析
第一節 鋼筋半電池電位量測技術
ㄧ 、 混 凝 土 內 單 層 鋼 筋 之 半 電 池 電 位
本試驗以腐蝕量測儀 GPM-5000 的參考電極銀/氯化銀(Ag/AgCl)及半電池電位量 測儀 CANIN 的參考電極為銅/硫酸銅(Cu/CuSO4)為主。為模擬腐蝕鋼筋置入新拌混凝
於本研究中其差異值約在 80mV~130mV 間，平均差異約 100mV，結果與理論值 相符合，且各變數對電位之影響，分別使用兩種電極量測結果，大致上有ㄧ致之趨勢。
既有RC 結構物鋼筋腐蝕量測技術及評估準則之研究
試體在不同環境溼度量測電位時，當所處環境越乾燥時，所量測出的半電池電位 值會隨之越大，此代表腐蝕電位隨溼度的降低，往越貴重方向移動，亦即腐蝕趨勢越 來越小。其中，已腐蝕鋼筋使用半電池電位量測儀時(Cu/CuSO4)，在 SSD 狀態下所量 測的半電池電位都在-200mV~-350mV 間，依 ASTM C876 判定標準，其腐蝕機率為 10%~90%間，但在環境溼度 40%、80%之下半電池電位皆大於-200mV，其腐蝕機率小 於10%。此顯示現場量測電位時，會受環境溼度的影響而導致有不同的判定結果。然 對於三種不同溼度下，欲獲得穩定之電位值，由實測過程中可發現，當相對溼度為40%
時，需等待的時間較其他溼度為長。
針對局部腐蝕試體的半電池電位如表4-3、4-4 與圖 4-3、4-4 所示，鋼筋的未腐蝕 端及腐蝕端在面乾內飽和狀態下半電池電位在-250mV，其腐蝕機率在 10%~90%之 間。而在環境溼度 80%及 40%狀態下的半電池電位都皆大於-200mV，腐蝕機率小於 10%。
隨著溼度的降低，保護層厚度對電位的影響越明顯。在環境溼度40%時，保護層 厚度 5cm 試體的半電池電位值會明顯趨近於正值(銅/硫酸銅電極)或為正值(銀/氯化銀 電極)，保護層厚度 2.5cm 試體半電池電位的變化比保護層 5cm 試體較小，二者之半 電池電位大約相差100 mV。
(b) 添加 NaCl 之鋼筋混凝土半電池電位
本研究於混凝土拌合時添加5%水泥重的氯化鈉，加速鋼筋在混凝土內發生腐蝕，
以辨明試體在不同溼度環境及不同腐蝕狀態下半電池電位之差異性，其中，未腐蝕試 體之鋼筋在拌合前先以環氧樹脂塗封，使鋼筋不受氯離子的影響。
添加NaCl 對單筋試體半電池電位值之影響，結果如表 4-5、4-6 與圖 4-5~4~8 所 示，圖號中 N 代表塗封環氧樹脂之鋼筋，F 代表均勻腐蝕鋼筋。由於受高濃度 Cl-的 影響，鋼筋表面的鈍態膜已受破壞不復存在，致使腐蝕鋼筋與塗封鋼筋間之電位差值 非常明顯，無論何種水灰比或溼度條件下，腐蝕鋼筋的電位都相當活性，儼然已低於
第四章 試驗結果與分析
的下降，保護層厚度的增加，環境溼度的減少，大體上，試體的電位均朝貴重方向移 動，亦即腐蝕機率相對減少。
至於添加NaCl 對局部腐蝕試體之電位值影響，結果如表 4-7、4-8 與圖 4-9~4-12 所示，其中環境溼度、鋼筋表面狀態、水灰比及保護層效應對電位值之影響，大致上 與單筋試體的結果具有相同之趨勢。但對同ㄧ根鋼筋而言，藉由量測結果可知，若鋼 筋表面出現局部腐蝕現象，利用電位量測技術是可以分出不同的腐蝕程度。
二 、 混 凝 土 內 雙 層 鋼 筋 之 腐 蝕 電 位
雙層鋼筋腐蝕之量測儀器為GPM-5000 腐蝕量測儀，量測方式為單層鋼筋、雙層 鋼筋方向量測，比較不同層數對於半電池電位量測之影響。實驗結果如表 4-9、4-10 與圖4-13、4-14 所示。
由實驗結果顯示，當探頭採雙層筋方向量測時，在探頭下所涵蓋之鋼筋，其腐蝕 狀態是無法做有效區分，此可由B2CN 組與 B2CF 組、B2D1 組與 B2D2 組之各組間電 位相近得知，同時，所反映出的電位值係以通路中活性較大的鋼筋為主。相對地，由 單層筋方向量測時，未腐蝕組別(B1CN)與已腐蝕組別(B1CF)間，其電位之差異可明顯 被區分。
三 、 判 定 現 地 量 測 混 凝 土 內 部 濕 度 對 穩 定 電 位 之 影 響
試驗中將同一試體分別在烘3hr、12hr 及 24hr 後，待內部溫度約與室溫相同，然 後量測電位，並持續每10 分鐘灑水在預測面上(共分兩側灑水，以模擬現地中的情況，
如受淋面的樑與陽台)，量測試體內部的溫、溼度及最靠近鋼筋處的電化學訊號，使電 通路能連通以便得到穩定的腐蝕電位，並與在 SSD 的情形下測得之電化學訊號相比 較。
試體在SSD 的狀況下，腐蝕電位為-406mV，試驗結果如表 4-11 至 4-16 所示，深
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度為距灑水面的距離，表格打叉為量測不到穩定的訊號，由表可知所有組別不管烘幾 個小時，當放涼到溫度約與室溫相同後可發現，起始濕度越低的情況下，形成電通路 而達到穩定電位的速度越快，代表內部相對濕度水氣的連結較重要，而不是內部水量 的多寡。其結果可發現，不管是側面或頂部的灑水，其達到穩定電位的速度沒差多少，
側面灑水的水分不易滲入混凝土內，故多次灑水後其每個位置的溼度差不多，這也說 明形成電通路的條件與內部的相對濕度較有關係，正面及側面不管灑多少水，達到穩 定的速度皆差不多。值得注意的是在SSD 的情況下，測到的穩定腐蝕電位為-406mV，
照規範其腐蝕機率已大於90%，鋼筋工作性已經很低。但此研究不管在任何情況下穩 定電位最多約為250mv，腐蝕機率為 10%~90%，故可評估規範是對現地情形的設定。
有學者曾以相對濕度在 40%、80%及 SSD 下用銅/硫酸銅(Cu/CuSO4)mV 量測腐蝕電 位，雖然鋼筋預腐蝕的程度不一樣，但其不同溼度下的電位形成的比例雷同。現地情 形 下 很 難 將 試 體 達 到 SSD ， 故 此 規 範 應 適 於 現 地 的 情 形 ， 證 明 用 銅 / 硫 酸 銅 (Cu/CuSO4)mV 電極在現地量測腐蝕電位的方法是可行的。
第四章 試驗結果與分析
表4-1 未添加 NaCl 單筋試體之半電池電位(Cu/CuSO4,mV)
40% 80% SSD A6N2.5 -141 -150 -198
A6F2.5 -153 -164 -241 A6N5 -49 -140 -190
A6F5 -58 -149 -226
表4-2 未添加 NaCl 單筋試體之半電池電位(Ag/AgCl,mV)
40% 80% SSD A6N2.5 -2 -25 -103 A6F2.5 -33 -35 -128
A6N5 42 -25 -71 A6F5 56 -37 -112
濕 度 試 體
試 體 濕 度
(資料來源：本研究製作)
(資料來源：本研究製作)
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表4-3 未添加 NaCl 局部腐蝕試體之半電池電位(Cu/CuSO4,mV)
40% 80% SSD
腐蝕邊 未(N) 腐(Y) 未(N) 腐(Y) 未(N) 腐(Y)
A6H2.5 -158 -168 -184 -190 -251 -259
A6H5 -53 -58 -133 -136 -250 -255
表4-4 未添加 NaCl 局部腐蝕試體之半電池電位(Ag/AgCl,mV)
40% 80% SSD
腐蝕邊 未(N) 腐(Y) 未(N) 腐(Y) 未(N) 腐(Y)
A6H2.5 -40 -43 -55 -64 -112 -142
A6H5 68 64 -44 -55 -96 -111
濕 度 試 體
濕 度 試 體
(資料來源：本研究製作)
(資料來源：本研究製作)
第四章 試驗結果與分析
表4-5 添加 NaCl 單筋試體之半電池電位(Cu/CuSO4,mV)
40% 80% SSD
A4N2.5 -190 -210 -366 A4F2.5 -466 -495 -561 A4N5 -181 -217 -350
A4F5 -451 -519 -522 A6N2.5 -196 -255 -439 A6F2.5 -527 -529 -638 A6N5 -202 -281 -445
A6F5 -537 -542 -637
表4-6 添加 NaCl 單筋試體之半電池電位(Ag/AgCl,mV)
40 80 SSD
A4N2.5 -56 -104 -282 A4F2.5 -338 -357 -524 A4N5 -58 -101 -293
A4F5 -362 -390 -512 A6N2.5 -96 -123 -348
A6F2.5 -405 -405 -554 A6N5 -80 -139 -338
A6F5 -426 -405 -531 濕 度
試 體
濕 度 試 體
(資料來源：本研究製作)
(資料來源：本研究製作)
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表4-7 添加 NaCl 局部腐蝕試體之半電池電位(Cu/CuSO4,mV)
40% 80% SSD
腐蝕邊 未(N) 腐(Y) 未(N) 腐(Y) 未(N) 腐(Y)
A4H2.5 -83 -419 -223 -541 -297 -566
A4H5 -74 -442 -219 -529 -291 -546
A6H2.5 -208 -514 -249 -546 -351 -640
A6H5 -189 -503 -245 -544 -447 -621
表4-8 添加 NaCl 局部腐蝕試體之半電池電位(Ag/AgCl,mV)
40% 80% SSD
腐蝕邊 未(N) 腐(Y) 未(N) 腐(Y) 未(N) 腐(Y)
A4H2.5 -6 -335 -90 -433 -202 -466
A4H5 -2 -308 -77 -411 -182 -464 A6H2.5 -66 -411 -140 -445 -246 -587 A6H5 -59 -410 -106 -436 -241 -559
濕 度 試 體
濕 度 試 體
(資料來源：本研究製作)
(資料來源：本研究製作)
第四章 試驗結果與分析
表4-9 雙層鋼筋之半電池電位(1 根鋼筋未腐蝕 1 根腐蝕)(Cu/CuSO4,mV)
試體編號 B2CN B2CF B1CN B1CF 1 天 -460 -466 -291 -467
7 天 -467 -467 -300 -467 14 天 -491 -469 -304 -467 28 天 -492 -495 -334 -487
備註 雙層筋方向量測 單層筋方向量測
表4-10 雙層鋼筋之半電池電位(2 根鋼筋腐蝕)(Cu/CuSO4,mV)
試體編號 B2D1 B2D2 B1D1 B1D2 1 天 -390 -390 -399 -413
7 天 -400 -410 -399 -422 14 天 -406 -433 -411 -424 28 天 -422 -434 -412 -430
備註 雙層筋方向量測 單層筋方向量測
(資料來源：本研究製作)
(資料來源：本研究製作)
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表4-14 混凝土內部濕度對穩定電位之影響-烘 3hr(頂部灑水)
深度 腐蝕電位
2cm 3cm 4cm 5cm 7cm 備註 90.7 90.2 89.2 95.8 92.4 溼度(%RH) 35.2 36.3 37.0 37.7 36.9 溫度(℃) 91.2 91.5 91.1 96.2 93.0 溼度(%RH) 35.0 36.0 36.8 37.3 36.4 溫度(℃) 92.6 93.1 93.4 96.5 93.6 溼度(%RH) 34.3 35.2 35.9 36.4 35.6 溫度(℃) 93.5 93.9 94.4 96.8 93.9 溼度(%RH) 33.8 34.7 35.3 35.6 34.9 溫度(℃) 94.1 94.6 95.3 96.9 94.0 溼度(%RH)
-238mv
33.4 34.2 34.6 34.8 34.0 溫度(℃) 94.9 95.1 95.0 97.0 94.2 溼度(%RH)
-237mv
33.0 33.7 34.2 34.3 33.5 溫度(℃) 95.6 95.7 95.6 97.1 94.3 溼度(%RH)
-238mv
32.7 33.4 33.9 33.8 33.1 溫度(℃) (資料來源：本研究製作)
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第四章 試驗結果與分析
既有RC 結構物鋼筋腐蝕量測技術及評估準則之研究
Potential (mV)
-141
Potential (mV)
-2
第四章 試驗結果與分析
Potential (mV)
-158
Potential (mV)
-40
既有RC 結構物鋼筋腐蝕量測技術及評估準則之研究
Potential (mV)
-190
-519 -522
圖4-5 w/c=0.4 添加 NaCl 單筋試體之半電池電位(Cu/CuSO4)
第四章 試驗結果與分析
-405 -405
-554
既有RC 結構物鋼筋腐蝕量測技術及評估準則之研究 -419 -417
-541
-529 -546
圖4-9 w/c=0.4 添加 NaCl 局部腐蝕試體之半電池電位(Cu/CuSO4) -335 -322
-433
第四章 試驗結果與分析
既有RC 結構物鋼筋腐蝕量測技術及評估準則之研究
0 7 14 21 28
Time (day)
-200 -300 -400 -500 -600 -700
Potential(mV)
B2CN B2CF B1CN B1CF
圖4-13 雙層鋼筋之半電池電位(1 根鋼筋未腐蝕 1 根腐蝕)(Cu/CuSO4)
0 7 14 21 28
Time (day)
-360 -400 -440 -480
Potential(mV)
B2D1 B2D2 B1D1 B1D2
(資料來源：本研究製作)
第四章 試驗結果與分析