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Keywords: Harbor concrete, Durability, Corrosive consideration

一、前言

台灣位處亞熱帶,四面環海,為一典 型海島型氣候,終年高溫多濕,這種海洋 性氣候很容易造成鋼筋混凝土發生腐蝕的 劣化現象。

鋼筋混凝土在常態環境下是一種耐久 且經濟之營建材料,鋼筋在混凝土內除受 到混凝土本身為一種物理性的屏蔽保護 外,亦因混凝土孔隙溶液高鹼值的化學作 用在鋼筋表面形成一氧化鐵鈍態保護膜,

只要此鈍態膜不破壞將可保持鋼筋不產生 銹蝕。故鋼筋混凝土結構物大都能在很小 的維修條件下得到優良的耐久性。

但港灣混凝土結構物因長年因處於海 洋嚴酷腐蝕條件下,混凝土結構物易受到 海水鹽分、硫酸鹽的侵蝕,構造物中之混 凝土品質開始裂化,發生龜裂、剝落、鋼 筋腐蝕…等不良現象,時間一久,構造物 加速裂化,最後將危及安全,縮短構造物 使用年限。

近年來,由於科技進步,資訊的發達,

工程人員已漸漸了解防蝕的重要性。港灣 工程規模龐大,耗費金額甚高,所提供的 硬體對人民生活與安全影響更鉅,在結構 物防蝕的考量應加以特別重視。因此考量 港灣工程結構物的防蝕需求,以作為將來 建造新港,在工程設計,施工上的參考依 據已刻不容緩【1】

二、港灣工程防蝕目標

現今公共工程中的混凝土大都缺乏耐 久性設計且沒有明確的標準或規範來評估 混凝土構造物的耐久性,為了重視混凝土 材料對構造物耐久性之影響同時建立標準 化之規範,使混凝土材料達到要求水準【2、

3】。海水對混凝土的影響,海水中之水會沖 蝕混凝土使之氫氧化鈣流失及產生碳酸鈣 等使 pH 值降低,孔隙比增加,氯離子滲透 對混凝土結構,除了侵蝕混凝土外,亦會 導致鋼筋腐蝕速率增加,這些因素促使混 凝土結構強度降低、混凝土之耐久性降 低,縮減壽命,增加維修費用,也間接浪 費地球資源及增加環境污染【4】

鋼筋混凝土防蝕上需要最先考慮的是 構造物之環境條件,故臨海域之建築物應 選用能抗海水侵蝕之材料,海水中含有硫 酸鹽及食鹽,故應使用具有抗硫酸鹽之水 泥,建立高緻密度之混凝土,並有充足之 保護層,使得混凝土能保持高 PH 值,Cl 離子才不易

滲透進入。施工上應注意防止龜裂,以防 海水進入使鋼筋腐蝕【5】

港灣工程規模龐大,耗費金額甚高,

所提供的硬體設施對人民生活與安全影響 更鉅,故港灣工程再防蝕考量應以結構勿 在使用年限內應具有使用性與服務性為目 標,並分別從工程的參與者,結構物的規

劃設計,施工技術及材料選擇等方面來確 當等。ACI224R-80 規範中認為混凝土在乾 濕作用的拉力下,其最大允許裂縫寬度為 1500~10,000ppm 時應使用第五型

2 4

SO

水泥【10】。然因第二型水泥與第五 之港灣構造物、離海 200m~1km、風 大之地域則距海 10km 以內之地域

水結合產生水化反應形成黏結骨材界 劑 ( curing compound or sealing membrance),以密封面層者。上述之 養護方法均係現場澆置混凝土所使 用,至工廠預鑄混凝土則多使用蒸氣 養護(steam curing)。蒸氣養護與高 壓蒸氣養護兩種,普通氣壓蒸氣養

時修復。以技術眼光而言,越早修繕

3. Kropp,J.and Hilsdorf, H.K., Performance Critera for Concrete Durability, 1995.

4. 朱志光,「海水對混凝土影響之研究」,

R.F,and Strathdee,G.,”Boltzmann Analysis of Chloride Diffusion”,Cement and concrete

Research 。 ,Vol.25 , NO.7,pp1556-1566,1995.

8.Mangat, P.s.,and Tu, S.C”Chloride IngressinMicrosilica

Concrete”,Cement concrete composites,Vol.15,NO.4,pp.215-221

表一 港灣工程結構物防蝕個階段參與者及責任

階段 參與者 職責與決定

定義 業主 定出結構物的使用需求及功能

規劃 設計 環境的狀況、使用年限

設計 設計 載重需求,結構理念及細節

工程材料選定及標準 施工程序,安全及細節 相關法規,規範,技術報告

設計確認 業主 標準法規及實務規範

需求及功能

承包商 施工計畫 混凝土材料選擇,試驗,執行

監造 品質保證系統(品保手冊)

施工

業主 品質報告紀錄 驗收點交 承包商/監造設計者/使用者 結構物性能確認

使用期間 使用者/維護單位 初期檢驗,正確使用

維護手冊,例行檢驗 數據報告,維修保養 表二 混凝土暴露硫酸鹽溶液之要求

水泥型別 暴露硫酸

鹽程度

土壤中水溶 性硫酸鹽 (SO4)含量

(重量)

水中硫酸鹽 (SO4)ppm

含量 CNS 61 CNS 3655/11271

ASTM++

C1157

常重混凝土 之最大水膠

比*

常重及輕質 混凝土之最 小抗壓強度 (kgf/cm2) 輕微

(可不計) 0.00~0.10 0~150 - - - - - 中度

(或海水) 0.10~0.20 150~1,500 II

II,IP(MS)#,IS(MS)# P(MS),I(PM)(MS),

I(SM)(MS)

MS 0.50 280

嚴重 0.20~2.00 1,500~10,000 V HS 0.45 315 相當嚴重 >2.00 >10,000

V+卜作 嵐材料+

HS+卜作

嵐材料+ 0.45 315

*若考慮水密性,或鋼筋防蝕或減少凍融損害時,須考慮採用表 8-9W/B 及較高之抗壓強度。

+卜作嵐材料需有試驗資料或實例證明,與第 V 型水泥使用時具抗硫酸鹽之效用。

# IP(MS), IS(MS)分別表卜特蘭卜作嵐水泥(中度抗硫)及卜特蘭高爐水泥(中度抗硫)

++水硬性水泥性能規範

養護

養 護 膜 或 噴 霧 或 滯 水 養 護

防 止 蒸 發

水 養 護 或 濕 氣 保 護

防 止 毛 細 管 孔 張 力

不 透 水 膜 封 面

防 止 自 體 乾 縮 及 表 面 蒸 發 過 度

放熱

第 1 期

第 5 期

第 2 期 第 3 期 第 4 期

乾縮

圖一 減少乾縮的方法 圖二 保護層不足版筋銹蝕 外露損壞。

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