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陸、 鋼筋混凝土結構修復補強設計參考手冊(中華民國結構工程技 師公會全國聯合會,2008)

鋼筋混凝土結構之修復與補強不僅須注意到其經濟性、美觀性,更需注意到 強度、新舊結構體介面之黏結性與力傳遞能力、施工性限制等等,舉例來說對於 構件之補強,鋼筋混凝土材料雖較為經濟,但其施工性與在新舊混凝土之交界面 之結合力是否會造成使用性的影響,都需要深入了解,另外常見之修復/補強材 料,如:環氧樹脂材料,其黏度佳、施工性佳,能深入裂縫中與混凝土有良好的 接著性,但因其力學強度高於常用混凝土,須依修補之混凝土結構物之狀態、裂 縫寬度或用途,選用適當之環氧樹脂種類。

鋼筋混凝土結構中常見之損壞分為混凝土裂縫及斷面缺損兩大類。其中,混 凝土裂縫與結構安全性有關,通常採用低黏滯性之環氧樹脂來進行施作;若為混 凝土斷面缺損,則材料項目可分為:鋼筋防鏽材料、接合面處理材料、斷面填補 材料。以下將分別整理各材料於參考手冊中之規定與說明:

1. 裂縫灌注用之環氧樹脂材料:

(1) 使用時機:防止裂縫繼續擴大及抑制內部鋼筋鏽蝕。

(2) 種類:分為有機系與無機系兩種,有機系國內較常用環氧樹脂與聚 脂樹脂,無機系為聚合水泥漿等。

(3) 材料規定:一般環氧樹脂之力學強度高於常用混凝土,故環氧樹脂 之主要重點在於黏度、黏接強度與抗拉強度,當裂縫灌注時,須配 合灌注壓力(小於 3 kgf/cm2)緩慢注入以確實填滿裂縫。其中黏度值 依 CNS 10141 之規定,分成低黏度型、中黏度型及高黏度型,而

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灌注用環氧樹脂屬於中、低黏度型,並依照裂縫寬度建議使用不同 種類之環氧樹脂,如表 2- 27 所示。美國 ASTM 則依用途分為七 類,依黏度分為三級,依適用溫度分為六型,由表2- 28 中資料所 示。國內相對應ASTM 為 Type Ⅳ。另外,針對黏結強度、抗拉強 度及硬化收縮率的部分,當裂縫寬度在0.3 mm 以上,在國內有針 對常用之環氧樹脂材料要求,如表2- 29 所示。CNS 之建築灌注補 修用環氧樹脂(CNS 10141)中,根據不同施工環境溫度條件下,其 適用之性能要求規定如表 2- 30,且環氧樹脂施工環境可分為一般 用和冬季用兩種,一般用之施工環境溫度為10 oC ~35 oC 之間,冬 季用則為5 oC ~15 oC。

2- 27 灌注用之環氧樹脂黏度值建議表

種類 黏度(20 oC,Pa.S) 適用之裂縫寬度 低黏度型(L) 0.5 ± 0.2 0.1 mm 以下 中黏度型(M) 1.5 ± 0.5 0.2 mm 左右 中黏度型(M) 5.0 以上 0.3 mm 以上 (資料來源:中華民國結構工程技師公會全國聯合會,2008)

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2- 28 美國 ASTM 環氧樹脂材料之用途分類表

類別(Type) 用途說明 備註

TypeⅠ 應用於硬固混凝土與硬固混凝土 間之黏結,膠結面不受載重者。

或硬固混凝土與其他材料間,如木 料、金屬、石磚、塑膠材料等*。

TypeⅡ 應用於新拌混凝土與硬固混凝土 間之黏結,膠結面不受載重者。

TypeⅢ 應用於硬固混凝土面上加設之抗 滑、耐磨等面層材料。

如耐磨地坪

TypeⅣ 應用於硬固混凝土與硬固混凝土 間之黏結,膠結面須受載重者。

或硬固混凝土與其他材料間,如木 料、金屬、石磚、塑膠材料等*。

TypeⅤ 應用於新拌混凝土與硬固混凝土 間之黏結,膠結面須受載重者。

TypeⅥ 應用於預鑄元件或分段施力之後 拉預力元件之黏結與封膜,黏結 面須承受應力者。

TypeⅦ 應用於預鑄元件或分段施力之後 拉預力元件之黏結與封膜,黏結 面不須承受應力者。

*聚乙烯(polyethylene)、碳氟化合物(TFE-fluorocarbon)、玻璃紙(cellophane)、油質或 蠟質表面等材料無法藉環氧樹脂與混凝土有效黏結。

(資料來源:中華民國結構工程技師公會全國聯合工會,2008)

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2- 29 裂縫寬度在 0.3 mm 以上之灌注環氧樹脂材料規格表

試驗項目 規定值 適用之測試方法

黏度 3~10 Pa·S CNS 13065 或 CNS10141 (ASTM D293-86) 黏接強度 ≧90 kgf/ cm2(14 天) ASTM C882-87 抗拉強度 ≧30 kgf/ cm2 CNS 1011 (ASTM C190-85)

(已廢止) 硬化收縮率 3%以下 CNS 10141

(資料來源:中華民國結構工程技師公會全國聯合工會,2008)

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3. 尿烷(Urethane)系之樹脂底塗料(Primer)。

鏽層轉換塗料 磷酸、有機酸、螯行化合物(Chelate)劑等。

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67 (ASTM C109-90) 黏結強度 >15 kgf/cm2 (一般) ASTM 882-87

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第三節 美國相關規範

美國混凝土學會(American Concrete Institute;ACI)針對鋼筋混凝土構件之修 補曾陸續出版四本相關指引與規範,依出版時間先後分別為「ACI 546.3R-14 Guide for the Selection of Materials for the Repair of Concrete」(美國混凝土學會,

2014)、「ACI 546R-14 Guide to Concrete Repair」(美國混凝土學會,2014)、「ACI 563-18 Specifications for Repair of Concrete in Buildings」(美國混凝土學會,2018) 及「ACI 562-19 Code Requirements for Assessment, Repair, and Rehabilitation of Existing Concrete Structures and Commentary」(美國混凝土學會,2019),其中 ACI 562-19 最新出版,內容涵蓋最廣泛,除討論修補(repair)材料外,亦包括評估法 (assessment)及修復法(rehabination),明確定位為規範(code)。因此未來從事修補作 業時,可以 ACI 562-19 為基本要求,再參考其他三本手冊選定修補方法與材料。

以下重點整理各手冊所提及之修補材料或工法要求。