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系統識別號 U0026-0812200912053366
論文名稱(中文) 鋼筋自然鏽蝕與混凝土握裹強度之關係
論文名稱(英文) The Relationship between Steel Bar’s Natural Corrosion and Concrete Bond Strength
校院名稱 成功大學
系所名稱(中) 建築學系專班
系所名稱(英) Department of Architecture (on the job class)
學年度 94
學期 2
出版年 95
研究生(中文) 林保展
研究生(英文) Lin Pao-Chan
電子信箱 lbchan.s130@msa.hinet.net
學號 n7792158
學位類別 碩士
語文別 中文
論文頁數 180頁
口試委員 指導教授-陳純森
口試委員-張嘉祥
口試委員-陳太農
口試委員-姚昭智
口試委員-黃斌
中文關鍵字 鏽蝕速率  鋼筋鏽蝕  握裹力 
英文關鍵字 Rusted steel bar  bond strength  corrosion rate 
學科別分類
中文摘要 摘 要

台灣地區四周環海屬海洋型氣候,施工中之建築物如因故停工,造成鋼筋鏽蝕問題是工地經常發生的問題。當停工因素排除後,鋼筋是否必須除鏽?將來打混凝土後才不致於影響結構物之強度;有部分工程單位認為,鋼筋鏽蝕到某種程度,反而有助於握裹力的增強,但有部分單位持相反意見,為確實了解問題所在,因此在高雄地區選擇六個地點將鋼筋曝露八個月,測試每個月腐蝕速率;同時每兩個月將鏽蝕鋼筋取樣,製作試體以100噸萬能試驗機測試其握裹力,研究1、高雄地區鋼筋腐蝕速率及腐蝕等級。2、鋼筋鏽蝕後與握裹強度之關係,共計試驗4次結果獲得以下結論:
壹、以單次試驗結果檢討鏽蝕鋼筋(#6)與新出廠鋼筋握裹力差異性:
(1)鋼筋曝露2個月,鏽蝕表面積為20%,由6個曝露地點取樣製作試體試驗結果,握裹力介於45.82KN~52.12 KN之間,皆比新出廠鋼筋握裹力37.51KN高。
(2)鋼筋曝露4個月,鏽蝕表面積為45~65%之間,6個地點取樣製作試體試驗結果,握裹力有5個介於36.60KN~47.90 KN之間,較新出廠鋼筋握裹力33.90KN高;有1個(29.80KN)較新出廠鋼筋握裹力低。
(3)鋼筋曝露6個月,鏽蝕表面積為75~90%之間,6個地點取樣製作試體試驗結果,握裹力有4個介於23.12KN~29.14KN之間,較新出廠鋼筋握裹力22.66KN高;有2個(18.3KN、22.24KN)較新出廠鋼筋握裹力低。
(4)鋼筋曝露8個月,鏽蝕表面積為90~100%之間,試驗結果握裹力有4個介於40.00KN~51.20KN之間,較新出廠鋼筋握裹力(39.40KN)高;有2個(34.30KN、37.50KN)較新出廠鋼筋握裹力低。
貳、以全部試驗結果檢討鏽蝕鋼筋(#6)與新出廠鋼筋握裹力差異性:
經第2、4、6、8個月鏽蝕鋼筋試驗共計24個;新出廠4個,握裹力試驗結果其中有19個試體比新出廠平均值還高,占總數79%,又有5個試體比新出廠平均值低占總數21%。
參、#3鋼筋試驗結果,由於直徑較小,公差比例較高,試驗值不穩定,試驗數據僅供參考。





英文摘要 Taiwan is surrounded by the sea and belongs to the marine climate. The rusted steel bar, which results from the suspension of construction, is a frequent-occurred problem at a construction site. After the suspension is solved, in order not to affect the strength of the structure after pouring the concrete, it becomes an issue whether the rust has to be removed or not. Some organizations believe that when the steel bar has rusted to some certain extent, it is helpful to increase the bond strength instead. However, other organizations hold the opposite opinion. In order to factually understand what the problem is, six locations in Kaohsiung were selected to place the steel bar in the fields for eight months to examine the corrosion rate of every month. Meanwhile, the rusted steel bar was sampled every two months to test its bond strength by the 100 ton’s Universal Testing Machine. Study 1: The corrosion rate and grade of the steel bar in Kaohsiung district. Study 2: The relationship between the rusted steel bar and bond strength. Total four tests were done and the following conclusions were reached:

1. Based on each test result, review the differentiation of bond strength between the rusted steel bar (#6) and the newly-manufactured one.
(1) The rusted surface area of the steel bar placed in the field for two months is 20%. The specimens were sampled from six field locations. The test result shows that the bond strengths are between 45.82KN to 52.12 KN, which are all higher than 37.51KN of the newly-manufactured one.
(2) The rusted surface area of the steel bar placed in the field for four months is between 45 to 65%. The specimens were sampled from six field locations. The test result shows that five of the specimens’ bond strengths are between 36.60KN to 47.90 KN, which are higher than 33.90KN of the newly-manufactured one. One of the specimens’ bond strength (29.80KN) is lower than the newly-manufactured one.
(3) The rusted surface area of the steel bar placed in the field for six months is between 75 to 90%. The specimens were sampled from six field locations. The test result shows that four of the specimens’ bond strengths are between 23.12KN to 29.14KN, which are higher than 22.66KN of the newly-manufactured one. Two of the specimens’ bond strengths (18.3KN and 22.24KN) are lower than the newly-manufactured one.
(4) The rusted surface area of the steel bar placed in the field for eight months is between 90 to 100%. The specimens were sampled from six field locations. The test result shows that four of the specimens’ bond strengths are between 40.00KN to 51.20KN, which are higher than 39.40KN of the newly-manufactured one. Two of the specimens’ bond strengths (34.30KN and 37.50KN) are lower than the newly-manufactured one.

2. Based on all the test results, review the differentiation of bond strength between the rusted steel bar (#6) and the newly-manufactured one.
There are total 24 tests for 2-, 4-, 6-, and 8-month rusted steel bar and 4 tests for newly-manufactured ones. The average value of 19 specimens’ bond strengths is higher than the newly-manufactured ones, which took 79% of total specimens. The average value of the rest 5 specimens’ bond strengths is lower than the newly-manufactured ones, which took 21% of total specimens.

3. The data of test results of #3 steel bar are for reference only because of the unstable test values resulting from the smaller diameters and the higher arithmetical ratios.





論文目次 目 錄
摘要
Abstract
誌謝
目錄 i-iii
表目錄 iv
圖目錄 v-ix

第一章 緒論 1-1
1.1 研究動機及目的 1-1
1.2 研究範圍及方法 1-1

第二章 鋼筋鏽蝕與混凝土握裹強度之探討 2-1
2.1 文獻回顧 2-1
2.1.1 澎湖跨海大橋因鋼筋鏽蝕,縮短使用年限約25年 2-1
2.1.2 鋼筋鏽蝕程度 2-1
2.1.3 鋼鐵表面處理程度的認定 2-2
2.1.4 鋼筋鏽蝕管制方法 2-2
2.2 氯離子的來源及型態 2-3
2.2.1 氯離子的來源 2-3
2.2.2 在混凝土中存在的型態 2-4
2.3 鋼筋腐蝕機理 2-6
2.3.2 混凝土內氯離子之主要來源 2-6
2.4 鋼筋混凝土握裹行為 2-8
2.4.2 握裹力之發展及影響 2-8
2.4.3 握裹力破壞模式 2-11

第三章 試驗計劃 3-1
3.1 試驗計劃流程圖 3-1
3.2 竹節鋼筋(Rebar)鏽蝕測試 3-2
3.2.1 測試地點 3-2
3.2.2 鋼筋曝露地點現況 3-3
3.2.3 鋼筋取樣 3-4
3.2.4 取樣數量 3-4
3.2.5 測試時間 3-4
3.2.6 試體製作 3-4
3.3 試驗設備及試驗 3-7
3.3.1 萬能試驗機 3-7
3.3.2 握裹力試驗 3-7
3.3.3 試驗進行 3-7
3.3.4 握裹力試驗試體製作及試驗完成 3-9
3.4 鋼筋鏽蝕 3-11
3.4.1 第一個月 3-11
3.4.2 第二個月 3-17
3.4.3 第三個月 3-23
3.4.4 第四個月 3-29
3.4.5 第五個月 3-35
3.4.6 第六個月 3-41
3.4.7 第七個月 3-47
3.4.8 第八個月 3-53
3.4.9 第十個月 3-59

第四章 試驗結果整理及分析 4-1
4.1 試驗結果整理 4-1
4.1.1 鋼筋曝露十個月鏽蝕類別、鏽蝕分析 4-1
4.1.2 鋼筋鏽蝕與時間之關係 4-10
4.1.3 鋼筋握裹力試驗結果 4-12
4.1.4 鋼筋握裹力試驗結果統計分析 4-17
4.1.5 各測站2-8個月#6鋼筋握裹力與時間之關係 4-21
4.1.6 各測站2-8個月#3鋼筋握裹力與時間之關係 4-22
4.1.7 新鋼筋與#6鏽蝕鋼筋握裹力試驗結果 4-23
4.1.8 新鋼筋與#3鏽蝕鋼筋握裹力試驗結果 4-24

第五章 結論與建議 5-1
5.1 結論 5-1
5.2 建議事項 5-1

參考文獻 a-1

附錄 6-1
附錄1:握裹力(新出廠#6鋼筋)試驗報表及相片 6-1
~
附錄60:握裹力(新出廠#3鋼筋)試驗報表及相片 6-60

表 目 錄

表 2-1 混凝土材料中氯離子含量限制 2-7
表 3-1 鋼筋握裹力試驗報表 3-7
表 4-1 鋼筋曝露一個月鏽蝕整理 4-1
表 4-2 鋼筋曝露二個月鏽蝕整理 4-2
表 4-3 鋼筋曝露三個月鏽蝕整理 4-3
表 4-4 鋼筋曝露四個月鏽蝕整理 4-4
表 4-5 鋼筋曝露五個月鏽蝕整理 4-5
表 4-6 鋼筋曝露六個月鏽蝕整理 4-6
表 4-7 鋼筋曝露七個月鏽蝕整理 4-7
表 4-8 鋼筋曝露八個月鏽蝕整理 4-8
表 4-9 鋼筋曝露十個月鏽蝕整理 4-9
表 4-10 中央氣象局高雄氣象站降雨天數統計表 4-10
表 4-11 新出廠鋼筋握裹力試驗結果 4-12
表 4-12 混凝土抗壓試驗結果 4-12
表 4-13 曝露2個月後鋼筋握裹力試驗結果 4-13
表 4-14 混凝土抗壓試驗結果 4-13
表 4-15 曝露4個月後鋼筋握裹力試驗結果 4-14
表 4-16 混凝土抗壓試驗結果 4-14
表 4-17 曝露6個月後鋼筋握裹力試驗結果 4-15
表 4-18 混凝土抗壓試驗結果 4-15
表 4-19 曝露8個月後鋼筋握裹力試驗結果 4-16
表 4-20 混凝土抗壓試驗結果 4-16
表 4-21 新出廠鋼筋握裹力試驗結果統計 4-17
表 4-22 左營區鋼筋握裹力試驗結果統計 4-17
表 4-23 苓雅區鋼筋握裹力試驗結果統計 4-18
表 4-24 前金區鋼筋握裹力試驗結果統計 4-18
表 4-25 前鎮區鋼筋握裹力試驗結果統計 4-19
表 4-26 小港區鋼筋握裹力試驗結果統計 4-19
表 4-27 旗津區鋼筋握裹力試驗結果統計 4-20
表 4-28 #6新鋼筋與鏽蝕鋼筋握裹力整理 4-21
表 4-29 #3新鋼筋與鏽蝕鋼筋握裹力整理 4-22



圖 目 錄

圖 2-1 澎湖跨海大橋位置圖 2-1
圖 2-2 混凝土結構物在海水中之破壞示意圖 2-4
圖 2-3 竹節鋼筋抗力機構示意圖 2-9
圖 2-4 鋼筋周圍握裹應力分怖圖 2-10
圖 2-5 握裹破壞模式 2-12
圖 2-6 剪力式拉拔破壞與劈裂式破壞 2-12
圖 3-1 鋼筋握裹力試驗計劃流程圖 3-1
圖 3-2 鋼筋曝露測試地點 3-2
圖 3-3~3-8 鋼筋曝露地點現況 3-3
圖 3-9 試體尺寸圖 3-4
圖 3-10 試體施作材料 3-4
圖 3-11 鋼筋固定前畫線 3-5
圖 3-12 鋼筋固定在10CM處 3-5
圖 3-13 鋼筋固定完成 3-5
圖 3-14 鋼筋全部固定完成 3-5
圖 3-15 坍度試驗 3-6
圖 3-16 坍度試驗坍度20 CM 3-6
圖 3-17試體製作完成 3-6
圖 3-18試體製作完成 3-6
圖 3-19試體拆模完成 3-6
圖 3-20試體在養生池中養護 3-6
圖 3-21(a) 萬能試驗機及電腦機組 3-7
圖 3-21(b) 試體受力示意圖 3-7
圖 3-22陳教授現場指導及錄影 3-8
圖 3-23第一次試驗試體養護完成 3-9
圖 3-24第一次試驗試體破壞情形 3-9
圖 3-25第二次試驗試體養護完成 3-9
圖 3-26第二次試驗試體破壞情形 3-9
圖 3-27第三次試驗試體養護完成 3-9
圖 3-28第三次試驗試體破壞情形 3-9
圖 3-29第四次試驗試體製作完成 3-10
圖 3-30第四次試驗試體破壞情形 3-10
圖 3-31第五次試驗試體製作完成 3-10
圖 3-32第五次試驗試體破壞情形 3-10
圖 3-33第五次坍度試驗情形 3-10
圖 3-34第五次抗壓試驗試體製作完成 3-10
圖 3-35鋼筋鏽蝕第一個月測試現場相片:左營區 3-11
圖 3-36鋼筋鏽蝕第一個月測試放大相片 3-12
圖 3-39鋼筋鏽蝕第一個月測試現場相片:前金區 3-13
圖 3-40鋼筋鏽蝕第一個月測試放大相片 3-13
圖 3-41鋼筋鏽蝕第一個月測試現場相片:前鎮區 3-14
圖 3-42鋼筋鏽蝕第一個月測試放大相片 3-14
圖 3-43鋼筋鏽蝕第一個月測試現場相片:小港區 3-15
圖 3-44鋼筋鏽蝕第一個月測試放大相片 3-15
圖 3-45鋼筋鏽蝕第一個月測試現場相片:旗津區 3-16
圖 3-46鋼筋鏽蝕第一個月測試放大相片 3-16
圖 3-47鋼筋鏽蝕第二個月測試現場相片:左營區 3-17
圖 3-48鋼筋鏽蝕第二個月測試放大相片 3-17
圖 3-49鋼筋鏽蝕第二個月測試現場相片:苓雅區 3-18
圖 3-50鋼筋鏽蝕第二個月測試放大相片 3-18
圖 3-51鋼筋鏽蝕第二個月測試現場相片:前金區 3-19
圖 3-52鋼筋鏽蝕第二個月測試放大相片 3-19
圖 3-53鋼筋鏽蝕第二個月測試現場相片:前鎮區 3-20
圖 3-54鋼筋鏽蝕第二個月測試放大相片 3-20
圖 3-55鋼筋鏽蝕第二個月測試現場相片:小港區 3-21
圖 3-56鋼筋鏽蝕第二個月測試放大相片 3-21
圖 3-57鋼筋鏽蝕第二個月測試現場相片:旗津區 3-22
圖 3-58鋼筋鏽蝕第二個月測試放大相片 3-22
圖 3-59鋼筋鏽蝕第三個月測試現場相片:左營區 3-23
圖 3-60鋼筋鏽蝕第三個月測試放大相片 3-23
圖 3-61鋼筋鏽蝕第三個月測試現場相片:苓雅區 3-24
圖 3-62鋼筋鏽蝕第三個月測試放大相片 3-24
圖 3-63鋼筋鏽蝕第三個月測試現場相片:前金區 3-25
圖 3-64鋼筋鏽蝕第三個月測試放大相片 3-25
圖 3-65鋼筋鏽蝕第三個月測試現場相片:前鎮區 3-26
圖 3-66鋼筋鏽蝕第三個月測試放大相片 3-26
圖 3-67鋼筋鏽蝕第三個月測試現場相片:小港區 3-27
圖 3-68鋼筋鏽蝕第三個月測試放大相片 3-27
圖 3-69鋼筋鏽蝕第三個月測試現場相片:旗津區 3-28
圖 3-70鋼筋鏽蝕第三個月測試放大相片 3-28
圖 3-71鋼筋鏽蝕第四個月測試現場相片:左營區 3-29
圖 3-72鋼筋鏽蝕第四個月測試放大相片 3-29
圖 3-73鋼筋鏽蝕第四個月測試現場相片:苓雅區 3-30
圖 3-74鋼筋鏽蝕第四個月測試放大相片 3-30
圖 3-75鋼筋鏽蝕第四個月測試現場相片:前金區 3-31
圖 3-76鋼筋鏽蝕第四個月測試放大相片 3-31
圖 3-77鋼筋鏽蝕第四個月測試現場相片:前鎮區 3-32
圖 3-78鋼筋鏽蝕第四個月測試放大相片 3-32
圖 3-79鋼筋鏽蝕第四個月測試現場相片:小港區 3-33
圖 3-80鋼筋鏽蝕第四個月測試放大相片 3-33
圖 3-81鋼筋鏽蝕第四個月測試現場相片:旗津區 3-34
圖 3-82鋼筋鏽蝕第四個月測試放大相片 3-34
圖 3-83鋼筋鏽蝕第五個月測試現場相片:左營區 3-35
圖 3-84鋼筋鏽蝕第五個月測試放大相片 3-35
圖 3-85鋼筋鏽蝕第五個月測試現場相片:苓雅區 3-36
圖 3-86鋼筋鏽蝕第五個月測試放大相片 3-36
圖 3-87鋼筋鏽蝕第五個月測試現場相片:前金區 3-37
圖 3-88鋼筋鏽蝕第五個月測試放大相片 3-37
圖 3-89鋼筋鏽蝕第五個月測試現場相片:前鎮區 3-38
圖 3-90鋼筋鏽蝕第五個月測試放大相片 3-38
圖 3-91鋼筋鏽蝕第五個月測試現場相片:小港區 3-39
圖 3-92鋼筋鏽蝕第五個月測試放大相片 3-39
圖 3-93鋼筋鏽蝕第五個月測試現場相片:旗津區 3-40
圖 3-94鋼筋鏽蝕第五個月測試放大相片 3-40
圖 3-95鋼筋鏽蝕第六個月測試現場相片:左營區 3-41
圖 3-96鋼筋鏽蝕第六個月測試放大相片 3-41
圖 3-97鋼筋鏽蝕第六個月測試現場相片:苓雅區 3-42
圖 3-98鋼筋鏽蝕第六個月測試放大相片 3-42
圖 3-99鋼筋鏽蝕第六個月測試現場相片:前金區 3-43
圖 3-100鋼筋鏽蝕第六個月測試放大相片 3-43
圖 3-101鋼筋鏽蝕第六個月測試現場相片:前鎮區 3-44
圖 3-102鋼筋鏽蝕第六個月測試放大相片 3-44
圖 3-103鋼筋鏽蝕第六個月測試現場相片:小港區 3-45
圖 3-104鋼筋鏽蝕第六個月測試放大相片 3-45
圖 3-105鋼筋鏽蝕第六個月測試現場相片:旗津區 3-46
圖 3-106鋼筋鏽蝕第六個月測試放大相片 3-46
圖 3-107鋼筋鏽蝕第七個月測試現場相片:左營區 3-47
圖 3-108鋼筋鏽蝕第七個月測試放大相片 3-47
圖 3-109鋼筋鏽蝕第七個月測試現場相片:苓雅區 3-48
圖 3-110鋼筋鏽蝕第七個月測試放大相片 3-48
圖 3-111鋼筋鏽蝕第七個月測試現場相片:前金區 3-49
圖 3-112鋼筋鏽蝕第七個月測試放大相片 3-49
圖 3-113鋼筋鏽蝕第七個月測試現場相片:前鎮區 3-50
圖 3-114鋼筋鏽蝕第七個月測試放大相片 3-50
圖 3-115鋼筋鏽蝕第七個月測試現場相片:小港區 3-51
圖 3-116鋼筋鏽蝕第七個月測試放大相片 3-51
圖 3-117鋼筋鏽蝕第七個月測試現場相片:旗津區 3-52
圖 3-118鋼筋鏽蝕第七個月測試放大相片 3-52
圖 3-119鋼筋鏽蝕第八個月測試現場相片:左營區 3-53
圖 3-120鋼筋鏽蝕第八個月測試放大相片 3-53
圖 3-121鋼筋鏽蝕第八個月測試現場相片:苓雅區 3-54
圖 3-122鋼筋鏽蝕第八個月測試放大相片 3-54
圖 3-123鋼筋鏽蝕第八個月測試現場相片:前金區 3-55
圖 3-124鋼筋鏽蝕第八個月測試放大相片 3-55
圖 3-125鋼筋鏽蝕第八個月測試現場相片:前鎮區 3-56
圖 3-126鋼筋鏽蝕第八個月測試放大相片 3-56
圖 3-127鋼筋鏽蝕第八個月測試現場相片:小港區 3-57
圖 3-128鋼筋鏽蝕第八個月測試放大相片 3-57
圖 3-129鋼筋鏽蝕第八個月測試現場相片:旗津區 3-58
圖 3-130鋼筋鏽蝕第八個月測試放大相片 3-58
圖 3-131鋼筋鏽蝕第十個月測試現場相片:左營區 3-59
圖 3-132鋼筋鏽蝕第十個月測試放大相片 3-59
圖 3-133鋼筋鏽蝕第十個月測試現場相片:苓雅區 3-60
圖 3-134鋼筋鏽蝕第十個月測試放大相片 3-60
圖 3-135鋼筋鏽蝕第十個月測試現場相片:前金區 3-61
圖 3-136鋼筋鏽蝕第十個月測試放大相片 3-61
圖 3-136鋼筋鏽蝕第十個月測試現場相片:前鎮區 3-62
圖 3-138鋼筋鏽蝕第十個月測試放大相片 3-62
圖 3-139鋼筋鏽蝕第十個月測試現場相片:小港區 3-63
圖 3-140鋼筋鏽蝕第十個月測試放大相片 3-63
圖 3-141鋼筋鏽蝕第十個月測試地點:旗津區 3-64
圖 3-142鋼筋鏽蝕第十個月測試放大相片 3-64
圖 4-1 各區鋼筋鏽蝕與時間之關係曲線 4-11
圖 4-2 各區平均值及回歸曲線 4-11
圖 4-3 #6鋼筋握裹力與時間之關係曲線 4-21
圖 4-4 #3鋼筋握裹力與時間之關係曲線 4-23
圖 4-6 #6鏽蝕鋼筋與新鋼筋握裹力百分比圓餅圖 4-23
圖 4-7 #3鏽蝕鋼筋應力散佈圖 4-24
圖 4-8 #3鏽蝕鋼筋與新鋼筋握裹力百分比圓餅圖 4-24





















參考文獻 1. 經濟部中央標準局,根據鋼筋混凝土握裹力比較混凝土性能試驗法,CNS總號11152, 1984.12.20。
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