臺灣博碩士論文加值系統

本研究利用營建用鋼筋為基材，以無電鍍方式將鋼筋表層析鍍一層鎳磷合金鍍膜之無電鍍鎳鋼筋，置於一般混凝與添加不同比例海砂之混凝土試體，施以加速凍融循環環境測試，以了解其對混凝土性質之變化情形及無電鍍鎳磷合金鍍膜對於鋼筋防蝕之效果。
試驗結果顯示，雖然無電鍍鎳鋼筋與一般鋼筋於腐蝕電位量測方面雖無明顯差異，但由試體拉拔後鋼筋之外觀檢視可發現，一般鋼筋於第100循環時，三種試體即陸續產生程度不等之�袨部A而無電鍍鎳鋼筋直到600循環結束僅於B試體（海砂）及C試體（河砂＋海砂）出現微量�袨部A可見無電鍍鎳鋼筋於凍融環境下之防蝕成效良好。在握裹強度試驗方面，無電鍍鎳鋼筋與一般鋼筋並無明顯差異，顯示無電鍍鎳鋼筋之鍍膜性質對鋼筋之握裹強度並無影響。

The research is conducted based on tests on steel, which is an essential construction material, coated with nickel phosphorous alloy using electroless-plate method. Reinforced concrete samples with the coated steel using 3 types of fine aggregates (river sand, beach sand, and river/beach sand) were prepared and tested under simulated aggravating freeze/thaw cycling circumstances to explore the effects of the coating on physical/chemical properties of the concrete and corrosion potential of the reinforcement steel.
The results of the tests revealed that there is a little difference in electrode potential, which is an indication of corrosion potential, between the coated and uncoated steels. However, results indicated that coated steels exhibit much fewer rusty spots throughout the surface of the steel, and the rust stated to develop at more freeze-thaw cycles than the uncoated steels. This implies that electroless nickel plated steel may have less corrosion potential under freeze/thaw cycling conditions. Moreover, results also revealed that there is no apparent change in bonding strength between the concrete and reinforcement when the coated steels were used.

中文摘要………………………………………Ⅰ
英文摘要………………………………………Ⅱ
誌 謝………………………………………Ⅲ
目 錄………………………………………Ⅳ
表 目 錄………………………………………Ⅶ
圖 目 錄………………………………………Ⅷ


第一章 緒論.………………………………………………1
1-1 研究背景與動機………………………………………………1
1-2 研究目的………………………………………………………2
1-3 論文架構…………………………………………………….2
第二章 文獻回顧……………………………………………………4
2-1無電鍍鎳基本原理……………………………………………4
2-1-1 無電鍍鎳的反應機構…………………………………4
2-1-2 無電鍍鎳液的組成及特性……………………………5
2-1-3 無電鍍鎳鍍膜特性……………………………………6
2-2 金屬底層無電鍍鎳之防蝕效果………………………………8
2-3 無電鍍鎳之發展與應用現況…………………………………9
2-4 鋼筋混凝土腐蝕行為………………………………………10
2-4-1 腐蝕之定義……………………………………………10
2-4-2 電化學腐蝕原理………………………………………14
2-4-3 混凝土中鋼筋腐蝕機理………………………………15
2-5 鋼筋混凝土腐蝕耐久性量測技術…………………………20
2-5-1 快速氯離子滲透試驗……………………………20
2-5-2 腐蝕電位量測………………………………………21
2-5-3 鋼筋混凝土握裹行為………………………………22
第三章 試驗計畫……………………………………………………26
3-1 研究規劃 ………………………………………………26
3-2 試驗材料……………………………………………………28
3-2-1 水泥…………………………………………………28
3-2-2 粗骨材………………………………………………29
3-2-3 細骨材………………………………………………30
3-2-4 鋼筋…………………………………………………31
3-3 試體製作規劃及養護………………………………………33
3-3-1 試體配比……………………………………………33
3-3-2 試體參數及試驗配置………………………………34
3-3-3 試體編號……………………………………………35
3-3-4 試體製作……………………………………………35
3-4 試驗設備……………………………………………………41
3-5 試驗方法……………………………………………………49
3-5-1 抗壓強度試驗…………………………………………50
3-5-2 鋼筋腐蝕電位量測……………………………………51
3-5-3 反彈錘試驗……………………………………………52
3-5-4 鋼筋握裹力試驗………………………………………53
3-5-5 快速氯離子滲透試驗…………………………………55
第四章 結果與討論…………………………………………………57
4-1 混凝土抗壓強度試驗………………………………………57
4-2 反彈錘試驗結果……………………………………………58
4-3 腐蝕電位量測結果…………………………………………60
4-4 鋼筋拉拔試驗及巨觀結果…………………………………64
4-4-1 鋼筋拉拔試驗結果…………………………………64
4-4-2 巨觀檢視鋼筋表面結果……………………………68
4-5 氯離子滲透試驗結果………………………………………76
4-6 綜合討論……………………………………………………78
4-6-1 鋼筋腐蝕與混凝土強度變化關係…………………78
4-6-2 鋼筋腐蝕與握裹力之關係…………………………79
4-6-3 鋼筋表面腐蝕程度與握裹力之關係………………80
4-6-4鋼筋表面腐蝕程度與腐蝕電位之關係………………81
第五章 結論與建議…………………………………………………83
5-1 結論…………………………………………………………83
5-2 建議…………………………………………………………86
參考文獻………………………………………………………………87
附錄…………………………………………………………90
表目錄
表2-1 無電鍍鎳鍍膜之物理性質【4】……………………………7
表2-2 各國對鋼筋混凝土構造物氯化物含量之規定【17】……19
表2-3 電流通過量與氯離子滲透性的關係【18】…………………21
表2-4 腐蝕電位對腐蝕機率之判定表【19】………………………22
表3-1 試體管控表……………………………………………………26
表3-2 水泥化學成分與物理性質……………………………………28
表3-3 粗骨材之物理性質……………………………………………29
表3-4 粗骨材之篩分析………………………………………………29
表3-5 細骨材之物理性質……………………………………………30
表3-6 細骨材之篩分析－河砂………………………………………30
表3-7 細骨材之篩分析－海砂………………………………………31
表3-8 混凝土配比……………………………………………………33
表3-9 鋼筋混凝土試體製作時所考慮之試驗參數…………………34
表3-10 鋼筋混凝土試體之試驗配置………………………………34
表4-1 混凝土試體28天之抗壓強度………………………………57
表4-2 凍融加速試體反彈錘試驗量測值換算表……………………59
表4-3 凍融試體電位值（mV）………………………………………61
表4-4 凍融循環下鋼筋之握裹強度（Mpa）…………………………66
表4-5 試體內部鋼筋表面腐蝕(�袨�)面積概估表…………………69
表4-6 混凝土試體氯離子滲透試驗結果……………………………77



圖目錄
圖2-1 腐蝕的型態【9】……………………………………………13
圖2-2 金屬腐蝕示意圖【12】………………………………………14
圖2-3 鐵的E－pH關係圖【12】……………………………………16
圖2-4 混凝土pH值與氯離子濃度對鋼筋腐蝕關係圖【17】………18
圖2-5 握裹破壞圖【23】…………………………………………24
圖2-6 拉拔式破壞（左）與劈裂式破壞（右）【23】……………25
圖3-1 實驗計畫規劃流程……………………………………27
圖3-2 無電鍍鎳流程【3】…………………………………………32
圖3-3 一般鋼筋（左）與無電鍍鎳鋼筋（右）………………………32
圖3-4 試體固定架（一）………………………………………………36
圖3-5 試體固定架（二）………………………………………………37
圖3-6 試體固定架（三）………………………………………………37
圖3-7 細骨材含水量測定……………………………………………38
圖3-8 混凝土拌合機拌合情形………………………………………39
圖3-9 試體灌製情形…………………………………………………39
圖3-10 試體編號……………………………………………………40
圖3-11 外露鋼筋及試體頂層表面塗佈環氧樹脂…………………40
圖3-12 試體養護情形………………………………………………41
圖3-13 電子秤………………………………………………………42
圖3-14 篩分析機及標準篩…………………………………………43
圖3-15 拌合機………………………………………………………43
圖3-16 手推車………………………………………………………44
圖3-17 模具組拆及澆置工具………………………………………44
圖3-18 環氧樹脂……………………………………………………45
圖3-19 抗壓試驗機…………………………………………………45
圖3-20 電腦式伺服控制材料試驗機………………………………46
圖3-21 恆溫恆濕試驗機……………………………………………46
圖3-22 紅外線含水量測定儀………………………………………47
圖3-23 腐蝕電位測定儀……………………………………………47
圖3-24 反彈錘………………………………………………………48
圖3-25 電滲透試驗之抽真空設備………………………………48
圖3-26 電滲透量測設備……………………………………………49
圖3-27 凍融循環試體放置恆溫恆濕箱之情形………………………50
圖3-28 腐蝕電位量測示意圖…………………………………………51
圖3-29 腐蝕電位量測情形……………………………………………52
圖3-30 反彈錘測試情形………………………………………………53
圖3-31 鋼筋拉拔試體支承架…………………………………………54
圖3-32 拉拔試驗裝置…………………………………………………54
圖3-33 快速氯離子滲透試驗流程……………………………………56
圖4-1 混凝土28天抗壓強度關係圖…………………………………58
圖4-2 反彈錘強度與凍融循環關係圖………………………………60
圖4-3 腐蝕電位與凍融循環關係圖(A試體-河砂)…………………61
圖4-4 腐蝕電位與凍融循環關係圖(B試體-海砂)……………………62
圖4-5 腐蝕電位與凍融循環關係圖(C試體-50%河砂加50%海砂)…62
圖4-6 一般鋼筋體試於凍融循環環境之腐蝕電位關係圖…………63
圖4-7 無電鍍鎳鋼筋體試於凍融循環環境之腐蝕電位關係圖……63
圖4-8 混凝土拉拔試驗之破壞形式之一……………………………65
圖4-9 混凝土拉拔試驗之破壞形式之二…………………………65
圖4-10 鋼筋握裹強度與凍融循環關係圖(A試體-河砂)……………66
圖4-11 鋼筋握裹強度與凍融循環關係圖(B試體-海砂)…………66
圖4-12 鋼筋握裹強度與凍融循環關係圖(C試體-50%河砂加50%海砂) ………………………………………………………………………67
圖4-13 鋼筋握裹強度與凍融循環關係圖-一般鋼筋試體…………67
圖4-14 鋼筋握裹強度與凍融循環關係圖-無電鍍鎳鋼筋試體………68
圖4-15 凍融試體鋼筋腐蝕程度比較圖………………………………70
圖4-16 一般鋼筋於凍融循環300循環表面(A試體)…………………70
圖4-17 一般鋼筋於凍融循環600循環表面(A試體)………………71
圖4-18 無電鍍鎳鋼筋於凍融循環600循環表面(A試體)……………71
圖4-19 一般鋼筋於凍融循環100循環表面(B試體)……………72
圖4-20 一般鋼筋於凍融循環300循環表面(B試體)………………72
圖4-21 一般鋼筋於凍融循環600循環表面(B試體)………………73
圖4-22 無電鍍鎳鋼筋於凍融循環600循環表面(B試體)……………73
圖4-23 一般鋼筋於凍融循環200循環表面(C試體)…………………74
圖4-24 一般鋼筋於凍融循環600循環表面(C試體)…………………74
圖4-25 無電鍍鎳鋼筋於凍融循環600循環表面(C試體)…………75
圖4-26 混凝土試體90天齡期累積電量關係圖………………………76
圖4-27 凍融循環作用下強度與電位關係圖(無電鍍鎳鋼筋)………78
圖4-28 凍融循環作用下強度與電位關係圖(一般鋼筋)……………79
圖4-29 凍融循環作用下握裹強度與電位關係圖(無電鍍鎳鋼筋)…79
圖4-30 凍融循環作用下握裹強度與電位關係圖(一般鋼筋)………80
圖4-31 鋼筋腐蝕面積與握裹強度關係圖（一般鋼筋）……………80
圖4-32 鋼筋腐蝕面積與握裹強度關係圖（無電鍍鎳鋼筋）………81
圖4-33鋼筋腐蝕面積與腐蝕電位關係圖（一般鋼筋）……………81
圖4-34鋼筋腐蝕面積與腐蝕電位關係圖（無電鍍鎳鋼筋）…………82

(1) 楊聰仁，「無電鍍鎳研究與應用現況」，工業材料，第106期，第118-124頁，1995年4月。
(2) 楊聰仁，「無電鍍鎳技術與應用」，化工，第40卷，第6期，第18-27頁，1993。
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(4) 陳韋全，「無電鍍鎳層硬化機構與耐腐蝕性質之研究」，碩士論文，國立高雄第一科技大學機械與自動化工程系，高雄，2003。
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(6) 楊聰仁、楊齡慧，「銅基材鍍鎳再鹽水中耐久性之研究」，行政院國家科學委員會專題研究計畫成果報告，2000。
(7) 楊聰仁、林友亮、周孟鋒、謝淑惠、黃何雄，「無電鍍鎳複合鍍層耐蝕性質研究」，第二屆海峽兩岸材料腐蝕與防護研討會論文集，第49-54頁，2000年10月。
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(12)黃兆龍，「鋼筋混凝土之腐蝕與防蝕」，材料與腐蝕研討會論文集，交通部運輸研究所港灣技術研究中心，1986年6月。
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(14)林賢正，「鋼筋混凝土腐蝕行為之探討」，碩士論文，私立中華大學土木工程系，新竹，2002。
(15)許學殷，「混凝土中鋼筋腐蝕對握裹強度之影響」，碩士論文，國立雲林科技大學營建工程系，雲林，2001。
(16)江明鴻，「混凝土氯離子滲透行為及腐蝕特性之研究」，碩士論文，國立海洋大學材料工程研究所，基隆，1999。
(17)陳桂清、饒正、柯正龍、張道光、羅建明，「港灣構造物檢測與耐久性試驗研究」，交通部運輸研究所，2003年6月。

(18)吳文斌，「鋼筋混凝土腐蝕耐久性量測技術之研究」，碩士論文，國立海洋大學材料工程研究所，基隆，1999。
(19)紀茂傑，「混凝土耐久性影響因素及評估方法之研究」，博士論文，國立海洋大學河海工程學系，基隆，2002。
(20)ACI Committee 408, “State-of –the-Art-Report : Bond under cyclic Loads”, ACI Material Journal, Vol.88, No.6, pp.408, 1991.
(21)陳柏志，「鋼筋拉拔與混凝土握裹破壞之有限元素法分析」，碩士論文，私立朝陽科技大學營建工程學系，台中，2002。
(22)黃兆龍、張大鵬、王和源、邱英嘉，「鋼筋混凝土腐蝕對握裹力影響之研究」，防蝕工程，第七卷，第三期，第45-51頁，1993年9月。
(23)Ezeldin A.S. and Baloguru P.N., “Bond Behavior of Normal and High-Strength Fiber Reinforced Concrete”, ACI Materials Journal, Vol.86, No.5, pp.515-524, 1989.