書籍介紹
海島型環境之臺灣長年受高溫、高濕與高鹽份影響，導致金屬與混凝土結構物極易發生腐蝕劣化，嚴重縮短公共設施使用壽命，影響安全與維護成本。過往國內缺乏完整大氣腐蝕因子調查與環境分級機制，致使規劃設計階段僅依最低防蝕規範辦理，未能充分考量結構物生命週期成本，造成橋梁與結構物在短期內面臨維修或重建之窘境。隨著行政院公共工程委員會修訂「公共建設工程經費估算編列手冊」明確要求將全生命週期成本納入規劃評估，防蝕策略重要性更形凸顯。
本計畫在此背景下提出，透過案例蒐集、規範檢討與產學合作，建立因應不同腐蝕環境之設計準則與維護指引，期望能有效提升鐵公路橋梁的耐久性與使用效益，並兼顧減碳與永續發展。本計畫工作分為2年期進行，第1年期之工作包含「鐵公路橋梁防蝕設計案例現況調查」、「鐵公路橋梁防蝕耐久性規範探討」、「不同大氣腐蝕環境之防蝕保護策略與設計標準建議」、「防蝕施工品質作業規定與施工圖說範例」，以「研訂鐵公路橋梁於不同大氣腐蝕環境下之防蝕設計及施工技術指引」；第2年期之工作包含「鐵公路橋梁防蝕維護管理作業規定探討」、「防蝕維護管理與修護工法作業規定及圖說範例」、「建立橋梁防蝕技術於不同大氣腐蝕環境下之全生命週期成本最佳化評估方法」，以「研訂鐵公路橋梁於不同大氣腐蝕環境下之全生命週期防蝕技術指引」，各年期依其成果辦理成果說明會，並投稿至相關國內外期刊、學術研討會等。
成果效益與用情形
本計畫預計完成1本計畫報告及1本技術指引，可提供交通部及部屬機關(構)進行鐵公路橋梁防蝕規劃設計、施工及維護管理之應用。提供行政院公共工程委員會納入相關施工規範或手冊修訂參考及本所後續研究參用。
目次
目錄
目錄V
圖目錄IX
表目錄XVII
第一章 計畫概述1-1
1.1 計畫緣起1-1
1.2 計畫工作內容1-2
1.3 預期完成之工作項目及具體成果1-7
第二章 鐵公路橋梁防蝕設計案例現案調查2-1
2.1 國內橋梁防蝕設計案例2-1
2.1.1 混凝土橋2-1
2.1.2 鋼橋2-49
2.1.3 鐵公路橋梁劣化原因分析2-83
2.2 其他各類交通設施遭遇之腐蝕問題2-89
第三章 鐵公路橋梁防蝕耐久性規範探討3-1
3.1 混凝土橋耐久性設計規範3-1
3.1.1 國外耐久性設計規範3-1
3.1.2 國內耐久性設計規範3-36
3.1.3 混凝土耐久性設計規範探討3-52
3.2 鋼橋耐久性設計規範3-59
3.2.1 國內防蝕設計規範與手冊3-59
3.2.2 國外防蝕設計規範與手冊3-78
3.2.3 防蝕方法比較3-86
第四章 不同大氣腐蝕環境之防蝕保護策略與設計標準建議4-1
4.1 混凝土橋4-3
4.1.1 混凝土橋腐蝕機理4-3
4.1.2 混凝土橋防蝕設計4-18
4.1.3 中性化環境之設計標準建議4-29
4.1.4 鹽害環境之設計標準建議4-32
4.1.5 硫酸鹽環境之設計標準建議4-49
4.1.6 附加保護措施4-54
4.2 鋼橋4-85
4.2.1 鋼橋腐蝕機理4-85
4.2.2 鋼橋防蝕考量與方法4-100
4.2.3 塗裝之設計標準建議4-118
4.2.4 耐候性鋼材之設計標準建議4-128
4.2.5 熱浸鍍鋅之設計標準建議4-140
4.2.6 金屬熔射之設計標準建議4-147
第五章 防蝕施工品質作業規定與施工圖說範例5-1
5.1 混凝土橋5-1
5.1.1 考量防蝕的結構設計5-1
5.1.2 耐久性試驗5-10
5.1.3 材料5-20
5.1.4 施工5-25
5.1.5 品質管制5-36
5.2 鋼橋5-45
5.2.1 塗裝5-45
5.2.2 耐候性鋼材5-67
5.2.3 熱浸鍍鋅5-80
5.2.4 金屬熔射5-110
第六章 研訂鐵公路橋梁於不同大氣腐蝕環境下之防蝕設計及施工技術指引6-1
6.1 混凝土橋篇6-1
6.2 鋼橋篇6-5
第七章 辦理研究成果說明會(3場次)7-1
7.1 鋼橋篇7-1
7.2 混凝土橋篇7-9
7.3 混凝土橋篇與鋼橋篇7-19
第八章 結論與建議8-1
8.1 結論8-1
8.2 建議8-5
參考文獻參-1
附錄一 各月工作會議意見回覆表附1-1
附錄二 期中審查意見回覆表附2-1
附錄三 期末審查意見回覆表附3-1
附錄四 期末簡報附4-1
圖目錄
圖1.1 計畫期程控管圖1-8
圖2.1 案例橋梁全景2-2
圖2.2 上部結構標準斷面圖2-2
圖2.3 橋墩處標準斷面圖2-3
圖2.4 案例橋梁鑽心取樣位置圖2-5
圖2.5 案例橋梁鑽心試體氯離子含量迴歸分析結果圖(P2-1與P2-2)2-7
圖2.6 非臨海地區跨河市區道路橋梁改建後照片2-11
圖2.7 非臨海地區跨河市區道路橋梁示意圖與照片2-11
圖2.8 非臨海地區跨河市區道路橋梁構件劣化照片2-13
圖2.9 臨海公路橋梁案例PA11試驗點位置(S11-2、PA11-L-4)2-18
圖2.10 臨海公路橋梁案例大梁底面碳纖維貼覆斷面圖及詳圖2-22
圖2.11 臨海公路橋梁案例橫隔梁底面碳纖維貼覆斷面圖及詳圖2-22
圖2.12 臨海公路橋梁案例墩柱柱身打除示意圖2-23
圖2.13 臨海公路橋梁案例墩柱柱身打除示意圖2-23
圖2.14 臨海公路橋梁橋墩標準斷面圖2-24
圖2.15 臨海公路橋梁混凝土破損鋼筋銹蝕情形2-25
圖2.16 臨海公路橋梁混凝土墩柱包覆平面示意圖2-28
圖2.17 臨海公路橋梁混凝土墩柱包覆平面(斷面A-A)示意圖2-29
圖2.18 臨海公路橋梁混凝土墩柱包覆側視示意圖2-30
圖2.19 臨海公路橋梁混凝土保護層修復鋼筋除銹示意圖2-31
圖2.20 臨海公路橋梁混凝土保護層修復施工步驟2-31
圖2.21 臨海公路橋梁立面圖2-32
圖2.22 臨海公路橋梁墩柱斷面圖2-33
圖2.23 臨海公路橋梁橋梁劣化照片2-34
圖2.24 混凝土表層修復工序2-37
圖2.25 離島跨海公路橋梁照片2-38
圖2.26 離島跨海公路橋梁僑梁配置圖2-39
圖2.27 離島跨海公路橋梁鍍鋅鋼筋生產及現場施工照片2-42
圖2.28 臨海跨河公路橋梁照片2-43
圖2.29 臨海跨河公路橋梁案例立面圖2-43
圖2.30 基隆臨海鋼箱型拱橋照片2-49
圖2.31 基隆臨海鋼箱型拱橋立面圖2-49
圖2.32 基隆臨海鋼箱型拱橋鋼索圖2-50
圖2.33 基隆臨海鋼箱型拱橋大梁與拱圈劣化照片2-51
圖2.34 基隆臨海鋼箱型拱橋箱梁內劣化照片2-51
圖2.35 基隆臨海鋼箱型拱橋各構件塗裝示意圖2-54
圖2.36 港區聯絡鋼拱橋C5、C9、C12鋼索、端錨與錨頭照片2-59
圖2.37 桃園漁港聯絡鋼拱橋照片2-61
圖2.38 桃園漁港聯絡鋼拱橋劣化照片2-61
圖2.39 桃園漁港聯絡鋼拱橋螺栓判斷等級照片2-65
圖2.40 縣道公路鋼拱橋劣化照片2-67
圖2.41 關渡橋配置圖2-71
圖2.42 大梁與拱圈版厚配置圖2-71
圖2.43 各鋼索位置與編號2-71
圖2.44 鋼梁外部靠內側接頭螺栓群水漬情形2-72
圖2.45 鋼梁外部靠內側接頭螺栓群水漬情形2-73
圖2.46 U-Rib螺栓補強照片2-74
圖2.47 鋼床板銹蝕破洞補強示意圖(摘自2010年日本土木學會鋼床版疲勞)2-74
圖2.48 主橋分離段橋面車道配置2-75
圖2.49 中和快速道路高架橋平面位置圖2-78
圖2.50 中和快速道路高架橋平面斷面圖(門架式)2-78
圖2.51 中和快速道路高架橋主梁吊裝照片2-79
圖2.52 中和快速道路高架橋膜厚量測照片2-80
圖2.53 中和快速道路高架橋膜厚量測結果2-80
圖2.54 中和快速道路高架橋鋼構件現況照片(第23年)2-80
圖2.55 鐵路跨河桁架橋案例照片(完工後)2-81
圖2.56 隧道滲漏水照片2-92
圖2.57 港灣設施腐蝕劣化照片2-94
圖2.58 捷運高架橋梁段腐蝕照片2-95
圖2.59 捷運地下隧道段段劣化照片2-95
圖2.60 機場設施建物腐蝕劣化照片2-96
圖3.1 橋梁鹽害腐蝕環境分區示意圖3-2
圖3.2 失效機率函數與失效機率(P-S-T)圖3-7
圖3.3 混凝土結構劣化損傷機率模型3-8
圖3.4 SLD極限狀態3-18
圖3.5 鹽害對策地域區分圖3-22
圖3.6 飛來鹽份採集器布設位置(左)與示意圖(中)及實體照片(右)3-43
圖3.7 氯鹽量隨離海岸線距離分布曲線圖3-44
圖3.8 各地區臨海點3年平均之年均氯鹽量比較圖3-45
圖3.9 既有濱海橋梁鑽心試驗之位置圖3-45
圖3.10 鑽心試體不同深度切片的氯離子濃度分布及迴歸曲線圖3-46
圖3.11 表面氯離子濃度與氯鹽量之對數(左)及折線(右)關係圖3-47
圖3.12 表面氯離子濃度與氯鹽量之折線關係圖3-47
圖3.13 鹽害對策地域區分圖3-48
圖3.14 各國理論公式型耐久性設計規範時間函數比較3-57
圖3.15 大氣腐蝕性分類流程圖3-63
圖3.16 方形管狀桁架構造物圖例3-69
圖3.17 熱浸鍍鋅層橫截面之金相組織圖例3-70
圖3.18 鍍鋅層附著量與Si 含量之關係圖例3-70
圖3.19 鍍鋅層厚度與(Si %+2.5×P %)量之關係圖例3-71
圖3.20 防蝕設計流程3-79
圖4.1 鋼筋腐蝕的電化學反應4-3
圖4.2 鐵及其腐蝕產物之相對體積關係4-8
圖4.3 硫酸鹽導致之混凝土開裂行為 (左:120天、右:240天)4-14
圖4.4 鋼筋腐蝕階段4-18
圖4.5 混凝土橋全生命週期耐久性設計流程圖4-24
圖4.6 鹽害環境下作用等級之建議分區及範圍示意圖4-33
圖4.7 28天齡期RCM試驗與養護齡期90天貯鹽試驗結果關係圖4-43
圖4.8 56天齡期RCM試驗與養護齡期90天貯鹽試驗結果關係圖4-43
圖4.9 陰極保護設計流程圖4-71
圖4.10 犧牲陽極保護系統示意圖4-72
圖4.11 外加電流陰極保護系統示意圖4-72
圖4.12 鋼材腐蝕的電化學反應4-85
圖4.13 鋼橋典型的腐蝕分類4-86
圖4.14 電氣絕緣示意圖4-88
圖4.15 孔蝕示意圖4-88
圖4.16 間隙腐蝕示意圖4-89
圖4.17 2024年一年期潤濕時間圖(左)、氯鹽沉積速率圖(右)4-96
圖4.18 2024年二氧化硫沉積速率圖4-96
圖4.19 2024年碳鋼(左)、鋅(右)年腐蝕速率 ISO 分級圖4-97
圖4.20 2024年銅(左)、鋁(右)年腐蝕速率 ISO 分級圖4-97
圖4.21 鋼橋防蝕方法4-102
圖4.22 防蝕設計流程圖4-108
圖4.23 塗裝防蝕設計流程圖4-119
圖4.24 角部曲面型式示意圖4-125
圖4.25 耐候性鋼材緻密氧化層的生成機制4-128
圖4.26 日本耐候鋼無需塗裝的適用範圍4-132
圖4.27 JIS耐候性鋼的腐蝕預測曲線4-133
圖4.28 受融雪劑影響的大梁配置4-133
圖4.29 溝槽式立體交叉橋4-134
圖4.30 基於宏觀和微觀環境的耐候性鋼材使用總體概念4-135
圖4.31 熱浸鍍鋅層的顯微照片4-140
圖4.32 鋅、鐵的腐蝕機制4-141
圖4.33 熱浸鍍鋅的防蝕機制4-142
圖5.1 結構物接角圓弧化示意圖5-1
圖5.2 上承式與下承式斷面受拉應力大小之比較5-2
圖5.3 斷面通風性比較5-3
圖5.4 混凝土箱型梁排水系統示意圖5-4
圖5.5 端錨封頭示意圖5-6
圖5.6 混凝土橋上部結構排水設施示意圖5-7
圖5.7 帽梁頂部排水設計示意圖5-8
圖5.8 混凝土劣化因素示意圖5-11
圖5.9 RCPT試驗設備5-13
圖5.10 RCM試驗照片與示意圖5-15
圖5.11 侵入深度量測示意圖5-15
圖5.12 貯鹽試驗示意圖5-17
圖5.13 含混凝土橋面板之鋼橋塗裝示意圖5-45
圖5.14 鋼床板及鋼箱梁塗裝示意圖5-46
圖5.15 螺栓接合部塗裝系統示意圖5-47
圖5.16 角部曲面型式示意圖5-47
圖5.17 腹板連接板範例5-69
圖5.18 I型梁底部翼板連接板範例5-69
圖5.19 翼板等水平構件應避免的結構示意圖5-71
圖5.20 導水用的排水溝或邊牆應避免的結構示意圖5-72
圖5.21 防止橋面板設置前銹蝕污染的範例5-72
圖5.22 下部結構(橋台)上方塗裝範圍範例5-74
圖5.23 地面接近區域下的局部塗裝範例5-74
圖5.24 撒布融雪劑情況下的局部塗裝範例5-74
圖5.25 箱型梁的分割方法示意圖5-82
圖5.26 箱型梁分割法典型範例5-82
圖5.27 支承處接頭範例5-83
圖5.28 中隔板型式示意圖5-86
圖5.29 隔板開口和扇形孔形狀範例5-87
圖5.30 端部隔板型式範例5-87
圖5.31 端部支撐側構件的浸入方式示意圖5-87
圖5.32 構件端部較寬時的接頭位置範例5-88
圖5.33 中間支撐處隔板型式範例5-88
圖5.34 構件浸入方式和排氣孔示意圖5-89
圖5.35 垂直和斜向構件收窄結構變化範例5-89
圖5.36 隔板開口範例5-90
圖5.37 對接方法詳圖5-90
圖5.38 箱型斷面詳圖5-91
圖5.39 加勁板安裝位置範例5-92
圖5.40 水平向加勁板端部範例5-92
圖5.41 豎向加勁板端部範例5-92
圖5.42 防止膨脹的加勁板範例5-93
圖5.43 防止未鍍區域的細部範例5-94
圖5.44 改善熔融鋅滴落範例5-94
圖5.45 預防不熱浸鍍鋅範例5-95
圖5.46 摩擦接合面處理範圍範例5-98
圖5.47 懸掛吊具和浸沒狀態範例5-101
圖5.48 鋼構件熱浸鍍鋅作業流程5-104
圖5.49 未分割箱梁浸沒方式示意圖5-106
圖5.50 熔射的作業條件示意圖5-110
圖5.51 2R以上倒角範例5-112
圖5.52 加勁板切口範例5-112
圖5.53 熔射困難部位示意圖5-114
圖5.54 熔射困難部位(狹窄部位)示意圖5-114
圖5.55 熔射困難部位(螺栓部位)示意圖5-114
圖5.56 金屬熔射方法配置及成膜機制示意圖5-117
圖5.57 金屬熔射施工流程圖5-118
圖6.1 混凝土橋篇組成架構6-2
圖6.2 混凝土橋全生命週期耐久性設計流程圖6-4
圖6.3 指引組成架構與參考順序6-6
圖6.4 防蝕設計流程圖6-7
圖7.1 第一場成果說明會辦理情形7-3
圖7.2 第二場成果說明會辦理情形7-11
圖7.3 第三場成果說明會辦理情形7-20
表目錄
表2-1 本案彙整之案例橋梁2-1
表2-2 案例橋梁鋼筋與預力混凝土相關設計標準2-4
表2-3 案例橋梁混凝土中氯離子含量檢測結果2-6
表2-4 案例橋梁鑽心試體氯離子含量迴歸分析結果2-6
表2-5 臺灣地區大氣中氯鹽與橋梁腐蝕劣化環境之研究總期末報告鹽害環境下作用等級2-7
表2-6 日本混凝土標準示方書(2012)混凝土表面氯離子含量C0 (kg/m3)2-7
表2-7 相關規範鋼筋保護層厚度比較表(設計年限50年，單位cm)2-9
表2-8 P2橋墩鋼筋位置之氯離子含量(依據P2-1試體)2-9
表2-9 SPAN9橋孔預力混凝土箱型梁鋼筋位置之氯離子含量(依據P8-6試體)2-10
表2-10 非臨海地區跨河市區道路橋梁基本資料表2-12
表2-11 臨海公路橋梁案例材料及鋼筋保護層厚度相關規定2-15
表2-12 臨海公路橋梁案例振動單元表2-16
表2-13 鹽害環境下作用等級(104年公路橋梁設計規範)2-16
表2-14 鹽害環境下混凝土品質要求(104年公路橋梁設計規範)2-16
表2-15 鹽害環境下主要構件鋼筋最小保護層厚度(104年公路橋梁設計規範)2-16
表2-16 鹽害環境作用等級分區範圍2-17
表2-17 鹽害環境作用等級分區之地域劃分2-17
表2-18 臨海公路橋梁案例大梁氯離子含量檢測表2-18
表2-19 臨海公路橋梁案例橋墩氯離子含量檢測表2-19
表2-20 臨海公路橋梁構件混凝土氯離子含量試驗成果表2-26
表2-21 臨海公路橋梁構件單元耐震評估分析(以分析單元五、六為例)2-26
表2-22 臨海公路橋梁鑽心試體氯離子含量迴歸分析結果2-36
表2-23 臨海公路橋梁構件鋼筋位置之氯離子含量2-36
表2-24 臨海公路橋梁構件修補材料規格2-37
表2-25 離島跨海公路橋梁鋼筋保護層厚度規定2-41
表2-26 臨海跨河公路橋梁案例西側上下匝道橋梁結構配置表2-43
表2-27 臨海跨河公路橋梁案例東側交流道橋梁結構配置表2-44
表2-28 臨海跨河公路橋梁案例考量之海水中環境分區2-45
表2-29 臨海跨河公路橋梁案例各構件設計年限2-45
表2-30 臨海跨河公路橋梁案例各齡期耐久性設計之混凝土氯離子擴散係數2-47
表2-31 臨海跨河公路橋梁案例最大裂縫寬度2-47
表2-32 臨海跨河公路橋梁案例鋼筋保護層厚度規定2-48
表2-33 臨海跨河公路橋梁案例附加保護措施及範圍2-48
表2-34 基隆臨海鋼箱型拱橋鋼橋油漆內面(維修)(Type A)2-53
表2-35 基隆臨海鋼箱型拱橋鋼橋油漆內面(維修)(Type B)2-53
表2-36 基隆臨海鋼箱型拱橋鋼橋油漆、鋼構除銹及防蝕塗裝2-53
表2-37 港區聯絡鋼拱橋基本資料2-55
表2-38 港區聯絡鋼拱橋鋼索與上下端錨損害情況2-58
表2-39 桃園漁港聯絡鋼拱橋鋼橋外露面(銹蝕處)塗裝系統2-63
表2-40 港區聯絡鋼拱橋螺栓規格要求2-64
表2-41 港區聯絡鋼拱橋螺栓更換判斷標準2-65
表2-42 港區聯絡鋼拱橋螺栓更換判斷標準(除去漆身表面)2-66
表2-43 縣道公路鋼拱橋原設計防蝕塗裝系統2-66
表2-44 縣道公路鋼拱橋修復塗裝系統2-69
表2-45 臨海跨河公路橋梁案例主橋上部結構鋼材規格2-77
表2-46 臨海跨河公路橋梁案例鋼橋外露表面塗裝系統規格2-77
表2-47 臨海跨河公路橋梁案例鋼橋內面塗裝系統規格2-77
表2-48 中和快速道路高架橋案例熱浸鍍鋅腐蝕量的量測表2-79
表2-49 鋅的大氣腐蝕速率(單位：g/m2)2-79
表2-50 鐵路跨河桁架橋案例桁架橋表面塗裝系統-鋼橋外露表面2-82
表2-51 鐵路跨河桁架橋案例桁架橋表面塗裝系統-鋼橋(含鋼拱橋)內面2-82
表2-52 鐵公路橋梁設計規範規定彙整2-84
表2-53碼頭型式及主要檢查項目分類表2-93
表2-54 各類交通設施腐蝕問題差異化比較表2-98
表3-1 鹽害環境之分區3-2
表3-2 美國橋梁設計規範服務年限75 年之鋼筋最小混凝土保護層之相關規定3-4
表3-3 ACI 318-19(22)曝露環境類別與分級3-5
表3-4 ACI 318-19各曝露條件設計參數要求3-6
表3-5 Life-365加州洛杉磯之表面氯離子參數3-11
表3-6 EN1992-1-1 環境分類條件3-12
表3-7 化學物質侵蝕分類依據3-13
表3-8 氯離子侵蝕環境(氯鹽XD、海水XS)之最小保護層厚度3-13
表3-9 中性化環境(XC)之最小保護層厚度3-14
表3-10 各符號代表之膠結料種類及添加比例3-15
表3-11 目標工作年限100年之結構物耐久性需求3-16
表3-12 SLD 使用的可靠性指數β的建議最小值(用於設計壽命)3-18
表3-13 鹽害對策區分3-21
表3-14 最小保護層厚度(mm)3-22
表3-15 混凝土表面之鹽化物氯離子濃度(kg/m3)3-25
表3-16 混凝土凍融試驗相對動彈性模數與符合條件之水膠比3-28
表3-17 滿足混凝土結構凍害性能凍融試驗相對動彈性模數下限值3-28
表3-18 確保抗化學侵蝕的最大水膠比3-29
表3-19 環境類別與作用等級3-30
表3-20 滿足耐久性要求之混凝土最低強度等級3-30
表3-21 一般環境的作用等级3-31
表3-22 一般環境中混凝土性質與鋼筋的最小保護層厚度(mm)3-31
表3-23 凍融環境的作用等级3-32
表3-24 凍融環境中混凝土性質與鋼筋的最小保護層厚度(mm)3-32
表3-25 混凝土之抗凍耐久性指數DF(%)3-33
表3-26 海洋氯化物環境的作用等级3-34
表3-27 氯化物環境中混凝土性質與鋼筋的最小保護層厚度(mm)3-34
表3-28 混凝土的抗氯離子侵入性指標3-34
表3-29 水、土中硫酸鹽及酸類物質環境作用等級3-35
表3-30 乾旱、高寒地區硫酸鹽環境作用等級3-35
表3-31 大氣污染環境作用等級3-35
表3-32 化學腐蝕環境下混凝土材料與鋼筋的保護層最小厚度(mm) 3-35
表3-33 鐵路橋梁設計規範、公路橋梁設計規範中性化環境分類3-36
表3-34 中性化環境混凝土材料與鋼筋最小保護層厚度3-37
表3-35 鹽害環境下作用等級3-37
表3-36 鹽害環境下混凝土最大水膠比及最低抗壓強度3-38
表3-37 鹽害環境下主要構件鋼筋最小保護層厚度(cm)3-38
表3-38 曝露環境類別與分級3-40
表3-39 曝露類別S的要求3-41
表3-40 建立受到水溶性硫酸鹽的膠結材組合適用性的要求3-41
表3-41 曝露類別W的要求3-42
表3-42 曝露類別C的要求3-42
表3-43 各鹽害環境下的混凝土表面氯離子濃度3-48
表3-44 鹽害環境作用等級分區之地域劃分3-48
表3-45 鹽害環境作用等級分區範圍3-49
表3-46 各國耐久性設計規範分區與設計方式總表3-54
表3-47 計算模擬用相關參數3-55
表3-48 各國模型於鹽害環境下不同保護層厚度服務年限(年)3-56
表3-49 104年與98年版公路橋梁設計規範之差異3-58
表3-50 大氣腐蝕環境分類(CNS 13401, ISO 9223)3-62
表3-51 標準金屬在不同分類之大氣腐蝕性第一年曝露的腐蝕速率(rcorr)3-62
表3-52 碳鋼、鋅和銅在大氣中各分類腐蝕性級別的腐蝕速率3-63
表3-53 塗裝耐久性等級3-64
表3-54 作業流程項目與與手冊內容對照表(1)3-65
表3-55 作業流程項目與與手冊內容對照表(2)3-66
表3-56 作業流程項目與與手冊內容對照表(3)3-67
表3-57 鋅錠種類及化學成分3-67
表3-58 熱浸鍍鋅層檢驗法之分類與對應之CNS 1247章節3-68
表3-59 檢驗法及記錄項目3-68
表3-60 方形管狀桁架構造物開孔面積和占截面積之百分比3-70
表3-61 鍍鋅層附著量與硫酸銅試驗次數3-72
表3-62 底材應改善之缺陷3-72
表3-63 鍍前處理方式3-73
表3-64 NACE、SSPC、ISO 及BSI 表面處理標準比較3-75
表3-65 熔射材料3-76
表3-66 不同環境建議之熔射塗層最小塗層厚度(µm)3-76
表3-67 耐候鋼種類及適用厚度3-77
表3-68 碳當量規定3-77
表3-69 銲接冷裂敏感指數規定3-77
表3-70 品質確保應注意的施工條件示例3-80
表3-71 施工計畫書記載事項示例3-81
表3-72 ISO 14713-1耐久性類別3-83
表3-73 選定鍍鋅層系統在不同腐蝕性類別中的首次維護壽命3-83
表3-74 首次維護前使用壽命超過 20 年的建議熔射層厚度值(μm) 3-84
表3-75 不同環境下使用UWS 之建議3-84
表3-76 清潔及清洗活動及頻率建議3-85
表3-77 鋼橋典型防蝕方法3-86
表4-1 鋼筋混凝土腐蝕劣化之機理、要因與指標4-6
表4-2 EN1990設計工作年限之規定4-20
表4-3 混凝土結構的設計使用年限4-21
表4-4 公路橋涵結構的設計使用年限4-21
表4-5 橋梁涵洞分類4-21
表4-6 鐵路橋梁設計規範、公路橋梁設計規範中性化環境分類4-29
表4-7 中性化環境混凝土材料與鋼筋最小保護層厚度4-30
表4-8 鹽害環境下作用等級之建議分區方式4-33
表4-9 離海岸300公尺以內(極嚴重與嚴重鹽害區)之村里4-33
表4-10 離海岸300公尺至3公里以內(中度鹽害區)之村里4-36
表4-11 鹽害環境下混凝土最大水膠比及最低抗壓強度4-38
表4-12 鹽害環境下主要構件鋼筋最小保護層厚度(cm)4-39
表4-13 鋼筋最小混凝土保護層厚度4-40
表4-14 鐵路橋梁設計規範、公路橋梁設計規範之保護層對應抗氯離子能力要求(擴散係數 10-12m2/s)4-42
表4-15 鹽害環境下主要構件保護層厚度建議(cm)4-42
表4-16 各齡期之擴散係數與傳輸係數之簡易倍數轉換關係4-43
表4-17 考量10mm誤差下淡江大橋各構件DRCM建議值4-44
表4-18鹽害環境下主要構件混凝土抗氯離子能力建議4-45
表4-19 各鹽害環境下的混凝土表面氯離子濃度4-45
表4-20 硫酸鹽環境之作用環境分級4-49
表4-21 曝露類別S的要求4-50
表4-22 曝露類別S的最大膨脹應變要求4-51
表4-23 各種硫酸鹽侵蝕預測式之比較說明表4-51
表4-24 彎曲試驗要求4-64
表4-25 CNS 14771鍍鋅層附著量規定4-64
表4-26 最小彎曲直徑4-66
表4-27 氧化性腐蝕抑制之性能4-69
表4-28 常見參考電極與保護判釋標準4-83
表4-29 常見純金屬於標準氫電極之還原電位4-87
表4-30 常用金屬在海水中的加凡尼序列4-87
表4-31 大氣腐蝕性分類(CNS 13401)4-90
表4-32 各種標準金屬之大氣腐蝕環境分級表4-90
表4-33 2020至2024年臺灣大氣腐蝕環境分類表(腐蝕速率)4-91
表4-34 2020至2024年臺灣大氣腐蝕環境分類表(環境因子)4-93
表4-35 腐蝕促進因子與地理、地形及結構因素4-98
表4-36 鋼橋典型防蝕方法4-102
表4-37 鋼橋典型防蝕方法適用環境4-111
表4-38 典型防蝕方法施工所需結構條件4-114
表4-39 確保品質應注意的施工條件4-117
表4-40 不同塗料間之相容性4-121
表4-41 熱浸鍍鋅面塗裝系統適用之大氣腐蝕性級別及耐久性等級4-122
表4-42 金屬熔射面塗裝系統適用之大氣腐蝕性級別及耐久性等級4-123
表4-43 色彩設計時對景觀與居民的考慮事項4-124
表4-44 耐候性鋼材橋梁層狀剝離銹蝕外觀及發生部位與原因4-129
表4-45 採用耐候性鋼材做為鋼橋防蝕方法之設計流程4-130
表4-46 不同環境下使用耐候性鋼材的建議4-135
表4-47 熱浸鍍鋅系統在不同腐蝕性級別中的首次維護壽命4-143
表4-48 碳鋼、鋅和銅在大氣中各分類腐蝕性級別的腐蝕速率(rav與rlin)4-143
表4-49 熱浸鍍鋅附著量4-145
表4-50 熔射金屬的性能4-149
表4-51 金屬熔射層表面生成的化合物種類及溶解度4-149
表4-52 金屬熔射材料的特性及腐蝕行為(ISO 2063-1)4-150
表4-53 金屬熔射規格4-154
表4-54 金屬熔射材料種類及最小局部厚度(JIS H8300)4-155
表4-55 金屬熔射塗層厚度的建議值(單位：μm)(ISO 2063-1)4-156
表4-56 連接部位熔射規格4-156
表4-57 熔射施工困難部位的防蝕規格4-157
表5-1 混凝土耐久性試驗法5-11
表5-2 真空處理程序5-13
表5-3 氯離子穿透性之評估分級5-14
表5-4 NT Build 492電流調整表5-14
表5-5 長度變化許可全距 (%)5-19
表5-6 耐久性防蝕之主要檢查項目5-36
表5-7 不同鋼筋保護層厚度的檢測方法5-38
表5-8 檢測儀器之精度5-38
表5-9 塗層損傷程度與修補施工方法5-53
表5-10 塗裝系統廠內與現場噴塗面漆優、缺點比較表5-54
表5-11 鋼材銹蝕等級與表面清潔度對應照片編號表(ISO 8501-1)5-59
表5-12 表面粗糙度之檢驗時機與頻率5-61
表5-13 塗裝作業中常發生之缺陷及防範與處理方法5-65
表5-14 螺栓的最大中心間隔5-70
表5-15 臺灣地區具代表性之鍍鋅槽一覽表5-81
表5-16 高強度螺栓的機械性質5-84
表5-17 熱浸鍍鋅 ASTM A325螺栓組合5-85
表5-18 熱浸鍍鋅F8T螺栓組合5-85
表5-19 鍍鋅後構件之容許誤差5-108
表5-20 熱浸鍍鋅構件螺栓孔貫穿率及阻塞率5-108
表5-21 鍍鋅層附著量與硫酸銅試驗次數(CNS 10007)5-109
表5-22 金屬熔射表面處理的要求5-119
表5-23 使用粗面形成劑的表面處理5-120
表5-24 未封孔金屬熔射層的拉拔強度典型值(ISO 4624)5-123
表6-1 混凝土橋篇章節大綱6-3
表6-2 鋼橋篇章節大綱6-8
表7-1 第一場成果說明會議程7-1
表7-2 第一場成果說明會出席名單7-2
表7-3 鋼橋篇修正建議與辦理情形7-4
表7-4 第二場成果說明會議程7-9
表7-5 第二場成果說明會出席名單7-10
表7-6 混凝土篇修正建議與辦理情形7-12
表7-7 第三場成果說明會議程7-19
表7-8 第三場成果說明會出席名單7-21
表7-9 混凝土篇與鋼橋篇修正建議與辦理情形7-23
編／著／譯者簡介
本所主辦單位：
運輸技術研究中心
主管：蔡立宏
計畫主持人：蔡立宏
研究人員：賴瑞應、黃烟宏
聯絡電話：(04)2658-7200
傳真號碼：(04)2657-1329
合作研究單位：財團法人臺灣營建研究院
計畫主持人：邱建國
協同主持人：楊仲家、詹穎雯、陳育聖、梁智信
研究人員：何季軒、簡臣佑、梁喬茵、張俊輔、羅永霖
地址：新北市新店區中興路二段190號11樓
聯絡電話：(02)89195000
序言／導讀
海島型環境之臺灣長年受高溫、高濕與高鹽份影響，導致金屬與混凝土結構物極易發生腐蝕劣化，嚴重縮短公共設施使用壽命，影響安全與維護成本。過往國內缺乏完整大氣腐蝕因子調查與環境分級機制，致使規劃設計階段僅依最低防蝕規範辦理，未能充分考量結構物生命週期成本，造成橋梁與結構物在短期內面臨維修或重建之窘境。隨著行政院公共工程委員會修訂「公共建設工程經費估算編列手冊」明確要求將全生命週期成本納入規劃評估，防蝕策略重要性更形凸顯。
本計畫在此背景下提出，透過案例蒐集、規範檢討與產學合作，建立因應不同腐蝕環境之設計準則與維護指引，期望能有效提升鐵公路橋梁的耐久性與使用效益，並兼顧減碳與永續發展。本計畫工作分為2年期進行，第1年期之工作包含「鐵公路橋梁防蝕設計案例現況調查」、「鐵公路橋梁防蝕耐久性規範探討」、「不同大氣腐蝕環境之防蝕保護策略與設計標準建議」、「防蝕施工品質作業規定與施工圖說範例」，以「研訂鐵公路橋梁於不同大氣腐蝕環境下之防蝕設計及施工技術指引」；第2年期之工作包含「鐵公路橋梁防蝕維護管理作業規定探討」、「防蝕維護管理與修護工法作業規定及圖說範例」、「建立橋梁防蝕技術於不同大氣腐蝕環境下之全生命週期成本最佳化評估方法」，以「研訂鐵公路橋梁於不同大氣腐蝕環境下之全生命週期防蝕技術指引」，各年期依其成果辦理成果說明會，並投稿至相關國內外期刊、學術研討會等。
成果效益與用情形
本計畫預計完成1本計畫報告及1本技術指引，可提供交通部及部屬機關(構)進行鐵公路橋梁防蝕規劃設計、施工及維護管理之應用。提供行政院公共工程委員會納入相關施工規範或手冊修訂參考及本所後續研究參用。
分類
其他詳細資訊
- 適用對象：成人(學術性)
- 關鍵詞：鐵公路橋梁防蝕設計，混凝土耐久性設計，生命週期
- 附件：無附件
- 頁/張/片數：1052
授權資訊
- 著作財產權管理機關或擁有者：交通部運輸研究所
- 取得授權資訊：聯絡處室：交通部運輸研究所運輸技術研究中心
姓名：王胤容
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