中華民國內政部建築研究所中華民國內政部建築研究所

一、研究源起
在台灣，鋼筋建築物常見劣化狀況之一，便是內部鋼筋鏽蝕而造成混凝土裂縫或剝落，且當裂縫發生或混凝土剝落，亦會加劇鋼筋鏽蝕速度，進而影響建築物之安全性。當鋼筋混凝土構件劣化到某些程度時，將導致影響結構物之安全性與使用性，根據構件劣化程度，此時便需要進行補修、補強或拆除重建。嚴重老劣化嚴重之鋼筋混凝土建築物，日本建築學會針對腐蝕劣化構件之修復方面可分為：裂縫填補、斷面補修及整體構件包覆等不同等級對策工作，其中又以斷面補修適用範圍最廣。於「既有混凝土結構物維修及補強技術手冊」中，清楚地提出關於修復材料使用的種類及施作方法。然而，依現地調查結果及建物使用者反應，修復區域大多未滿一年即發生新舊材料分離或補修材料剝離，進而造成鋼筋裸露、鏽蝕等現象。此情形可能係由於斷面修復材之黏結力不足，或介面處理不確實。台灣之補修施作過程大多全憑現場人員經驗操作，並無明確之使用手冊或量化數據，且內政部建築研究所於108年度所執行的鋼筋混凝土建築物之耐久性能診斷相關研究中，有根據診斷結果建議其合適之修復工法。然而其中之斷面補修工法的施作程序與有效性尚未經試驗驗證，因此，本計畫針對常見的斷面補修工法進行試驗探討，以決定合宜之腐蝕補修工法。
二、研究方法及過程
1.腐蝕構件的斷面修復和鋼筋腐蝕的設計之相關文獻蒐集
蒐集臺灣、日本及美國現行鋼筋混凝土建築物之修補規範及修復材料之基本性能，以參考並擬定適用台灣的斷面修復材料基本性能。
2.斷面補修材料類別及其基本性能探討
斷面補修材料種類繁多，單純地選擇材料性質優於舊有混凝土的補修材料並非最恰當的，補修材料與舊有混凝土之間的相容性以及使用環境等因素皆是關鍵。為探討國內常用斷面修復材之修復性能，共規劃三個階段試驗，分別為：第一階段試驗，針對不同類型的修復材料之力學性能進行相關試驗，修復材料之類型參考既有混凝土結構物維修及補強技術手冊之建議。第二階段試驗，探討新舊材料介面性能，包含表面處理方式、粗糙程度評定，及介面黏結劑之使用，並針對有可能影響到修復材料黏結力之原因提出介面處理之建議。第三階段試驗是進行鋼筋腐蝕梁構件之修復，以進一步探討修復材料之修復性能。
3.鋼筋混凝土腐蝕梁構件製作及試驗
本研究主要以鋼筋腐蝕狀況尚不嚴重之梁構件為對象，目的為延長構件之耐使用年限；對於鋼筋混凝土腐蝕梁構件之製作，其鋼筋採預腐蝕後埋置，鋼筋腐蝕程度參考「鋼筋混凝土建築結構耐久性能診斷技術手冊(草案)」之鋼筋腐蝕等級評定基準，製作腐蝕等級Ⅳ之腐蝕鋼筋，採用外加電流將梁試體撓曲段之鋼筋，通電電解強迫及加速其腐蝕，腐蝕後埋入梁構件中，並將腐蝕段的混凝土敲除再進行除鏽及修復，最後利用四點抗彎試驗，探討修復材料於受拉側之裂縫發展˴剝落或剝離狀態，以量化其修復性能。
4.鋼筋混凝土梁構件之鋼筋腐蝕斷面補修工法建議
中國土木水利工程學會出版之「既有混凝土結構物維修及補強技術手冊」，主要以維修補強結構物強度為重點，對於劣化係由於環境影響、材料劣化或其他內在、外在因素等原因，而欲進行結構劣化損傷的維修補強以延長結構物耐久性之問題，該技術手冊不予列入，關於結構劣化損傷之維修補強，其所採用之工法及材料，可另參考內政部建築研究所「鋼筋混凝土建築物之修復與補強技術彙編(二)(內政部建築研究所，2000)，惟其維修補強後結構物之安全性、使用性、復舊性之逐項查核，可依「既有混凝土結構物維修及補強技術手冊」規定辦理。「鋼筋混凝土建築物之修復與補強技術彙編(二)」主要目的為提供對於既有鋼筋混凝土構造建築物之結構體，發現有劣化症狀時或欲掌握劣化狀況進行調查、評估之方法及改善或抑制建築物之性能、機能，謀求強化或延長耐用年限所進行之補強、補修及劣化抑制之方法，以達成維護保全鋼筋混凝土構造建築物，但僅適用於因鋼筋腐蝕等相關局部劣化現象之調查、評估及補強、補修、劣化抑制施工等，相關補修工法缺乏試驗進行有效性與合適性探討，根據本研究之試驗結果，可補充該手冊對於斷面補修工法程序之細節，以提供技師進行補強工程或修復工程規劃設計時參考。
三、重要發現
經本次研究後發現，現行鋼筋混凝土結構物腐蝕之相關斷面補修工法，缺乏試驗進行有效性與合適性探討，與相關專家及學者交流訪談後，統整研究成果並草擬之鋼筋混凝土腐蝕工法對實務應用上有極大助益，可提供各土木結構技師公會參考擴大使用標的。
四、主要建議事項
建議一
本研究針對修復材料訂定量化標準，並針對腐蝕構件之斷面修復法之施作程序進行試驗，補足內政部建築研究所於108年度所執行的鋼筋混凝土建築物之耐久性能診斷中提及之工法且加以驗證，後續可將斷面修復工法提供給建築師、土木結構技師公會參考，以推動建築物依耐久性診斷結果決定修復策略：立即可行建議
主辦機關：中華民國全國建築師公會、中華民國土木技師公會全國聯合會、中華民國結構工程技師公會全國聯合會
協辦機關：內政部建築研究所
據統計全臺屋齡超過30年的老公寓約有72萬棟，而就臺北市居住資訊服務網指出臺北市30年以上老屋以宅數而言約占總宅數68%，由此調查已知臺灣建築物屋齡老化現象已趨嚴重，因此進行建築物之耐久性診斷後之修復是必要的。因目前國內尚無對於修復材料明確之使用手冊或量化數據，後續可將鋼筋混凝土補修工法之建議，提供給建築師、土木結構技師公會參考，以推動建築物之耐久性診斷與維護。
建議二
本研究已建立斷面修復材料之量化標準與腐蝕梁構件相關之補修工法，為確保構件劣損區域於修復後之耐久性，仍具有對中性化、氯離子滲透及化學侵蝕等之抵抗能力，臺灣目前尚無相關技術文件或規定可供參考，建議後續可規劃相關課題，並可利用試驗證實其有效性：中長期建議
主辦機關：內政部建築研究所
協辦機關：內政部建築研究所
結合本研究之相關建議，深入補充及草擬鋼筋混凝土構件腐蝕劣損區域之補修工法手冊，供技師或建築師依現場構件之劣損狀態或程度，選擇合適補修工法並可確保其修復性能。