以MCI抗氧化劑及防蝕材料保護及維修橋樑混凝土結構

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一、前言

根據統計，鋼筋混凝土的破壞有�0%以上

是因為鋼筋腐蝕所造成。以MCI及防蝕材料對

鋼筋腐蝕保護及新建橋樑結構物保護或是老舊

鋼筋混凝土結構的修補，對延長鋼筋混凝土結

構耐久性及使用壽命有非常大的貢獻，同時亦

大幅降低結構的維護成本來增加結構物的使用

效率。而使用MCI及防蝕材料能成功地保護或

是老舊鋼筋混凝土結構的修補已經至少有2�年

以上了。

造成腐蝕的鐵離子是氧化鐵FexOy:

2 Fe + 1½ O2 + H2O + 熱能 → 2 FeOH

1 vol 約 2.� vol

• 純氧化鐵體積約是正常鐵的2.�倍

• 鋼筋並非純鐵而是一種合金：鋼

• 腐蝕物是一種氧化混合物，依據反應物的組合

成分和濃度及熱力學的狀況，而產生電化學的

反應，反應後的鋼筋腐蝕物體積約為原體積的

�~12倍。

三聯科技 系統整合事業處 北區事業部 譯

以MCI抗氧化劑及防蝕材料

　保護及維修橋樑混凝土結構本文譯自：Jure Francišković1, Boris Mikšić2, Ivan Rogan3, Mijo Tomičić4

關鍵字：除銹抗氧化劑(Migrating Corrosion Inhibitors-MCI)

• 鋼筋表面腐蝕的發生不只是降低鋼筋與混凝土

間的黏著力，同時亦降低鋼筋的斷面積，又因

為腐蝕物的體積遠大於原始狀況，巨大的張力

也會造成鋼筋混凝土結構的裂縫或構件分離或

混凝土保護層的鱗狀裂紋。

二、除銹抗氧化劑(MCI)

除銹抗氧化劑是以胺類為基質的一種化合

物，透過化學吸附作用來黏結或吸附在鋼材表

面，並形成一約20µm的防護薄層，使鋼材不

會發生氧化的化學破壞，來防止多數環境中無

所不在具侵蝕性的物質，特別是氯化物。

除銹抗氧化劑的氧化範圍：陰極與陽極範

圍內保護鋼筋免於腐蝕，不同於其他抗腐蝕劑

如亞硝酸鹽。因此MCI亦被歸類為混合的抗腐

蝕劑。

除銹抗氧化劑是以胺化合物為基質，屬於

陰極，分別是陰極-陽極抗氧化劑，透過化學

吸附作用吸附在鋼材表面，防止鋼材腐蝕反應

(O2，H2O)的擴散，保護鋼材預防氧化作用的

進行，以亞硝酸鹽或鉻酸鹽為基質之陽極抗氧

化劑的特徵係透過陽極抗腐蝕作用來保護鋼材

免於腐蝕。

將劣化之混凝土層去除，直到內部黏著於

鋼筋之粘著力大於1.� N/mm2 為止：

1. 清理並使下層粗糙化，以除銹抗氧化劑塗佈。

2. 以含除銹抗氧化劑之砂漿將鋼筋包裹，並重整

混凝土表面。

摘 要

本文主要探討新建或是既有橋樑混凝土結

構物以除銹抗氧化劑 (M C I)及腐蝕保護材料

(CM)來保護鋼筋的相關說明，同時討論使用

於保護或是修補新建或既有橋樑混凝土結構

之產品成分及品質標準。亦討論在Ploče港�

號碼頭的編號�的鋼筋混凝土構件使用MCI修

補的相關說明。

以MCI抗氧化劑及防蝕材料保護及維修橋樑混凝土結構

三聯技術 No.62

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�. 混凝土表面再加修飾，防止環境中之有害物質

侵蝕鋼筋混凝土結構。

在此必須要強調的是要保護鋼筋免於受到

侵蝕，必須對舊混凝土結構做完整的保護，而

非僅局部處理，因為全面的保護系統才可以使

鋼筋持續且有效的預防腐蝕，鋼筋混凝土結構

也才能免於劣化或損壞。

三、腐蝕修補材料及系統品質準則

3.1 清除混凝土品質準則

清除混凝土層及混凝土結構內鋼筋之品質

準則以運用含MCI之修補保護系統：

1. 混凝土下層的張力強度及鋼筋與混凝土的握裹

力大於1.�N/mm2。

2. 表面粗糙度 - 依據修補砂漿的厚度：厚度

10~�0mm時約�mm，厚度2~10mm時約1mm。

�. 鹼性濃度：PH大於�。

�. 氯濃度：無限制。

�. 混凝土結構表面開放面積：大於�0%清楚可見

骨材，以水泥砂漿覆蓋之覆蓋率約為骨材體積

之2/�。

6. 鋼筋之清理等級：依清理之方式：噴砂、爆

破、水刀或人工而定，並以ISO ��01-1, SIS

0� �� 00 1�6�, DIN �� �2�-Teil �, ASTM D

2200-6�, SSPC VIS相關法規規定為標準。

3.2 腐蝕保護之品質準則

在鋼筋上之腐蝕修補保護系統及混凝土層

材料之品質準則：混凝土，特別是修補砂漿；

保護外層，特別是水面下部分，均需含MCI。

1. 液體的不透水性：氣體滲透係數小於

1x10-16m2 (EN ���-�)

2. 氯化物的擴散：小於1x10-12 m2/s (GF)

�. 水的毛細吸附係數：

小於10-1kg/m2h1/2 (HRN.U.M�.�00)

�. 鹼性濃度：PH大於�.�

�. 防腐蝕鋼筋保護之現有強度及密度的表示：

依ASTM STP 106� 小於0.1μA/cm2

四、PLOČE港鋼筋混凝土結構修補過程

本工程是依GEOKON, Zagreb設計並由

ŠKILJO-GRADNJA, Zagvozd公司執行修補作業。

圖一　Ploče 港N0.�構件

4.1 準備工作

以高壓水刀(壓力大於2000 bar)清理混凝

土表面劣化部份及鋼筋表面，將鋼筋分離並去

除混凝土劣化之保護層，以為修補保護系統材

料之使用。清理及穩固依品質準則：混凝土下

層的張力強度及鋼筋與混凝土的握裹力大於

1.�N/mm2。以水刀清理受腐蝕鋼筋之清理等

級依SA2，人工則依St�。

高壓幫浦置放於浮動平台上作為修補砂漿施

工時及後續保護外層塗佈處理時之工作台，材料

運送及人員通路則以混凝土版之開口為主。

鋼筋之腐蝕保護係以含MCI之水泥聚合物

來塗佈，以毛刷刷1~2層。以直徑12mm之鋼

筋而言，每公尺之使用量約0.2公斤。

4.2 侵透

所有混凝土表面以1:�比例的MCI水溶液塗

佈，以毛刷塗佈兩層，每公斤約可塗佈2� m2 。

（見圖二）

4.3 重塑修補

以含M C I之修補砂漿將暴露於外之鋼筋

覆蓋住並重塑混凝土外觀，並依砂漿層之厚度

人工塗刷1~�層(某些區域之砂漿厚度可達�公

分)。修補砂漿亦應適當養護以防止快速乾燥

之乾縮裂縫。

以MCI抗氧化劑及防蝕材料保護及維修橋樑混凝土結構

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4.4 整體表面的保護

於修補砂漿上以塗層保護整個結構表面，

以避免表面受水氣影響：

• 碼頭：將含MCI之丙烯酸粘結劑以毛刷塗佈兩

層於混凝土表面，以形成保護層，其使用量每

公升約可塗刷� m2。

• 結構下方及內部之混凝土表面，以含MCI之防

水材料以毛刷塗佈1~2層且不改變其外觀及顏

色，其使用量每公升約可塗刷�.� m2。

在碼頭正面的混凝土表面因為受天候影

響，其養護則以含MCI之大豆油塗刷一層，使

用量每公升約� m2。

圖四　混凝土表面之MCI塗裝

五、結論

依現場實際測試的結果，施作之效果是被

肯定的。

1. 主要的品質測試結果均符合設計單位對品質的

要求。

2. 混凝土之張力強度大於1.�N/ mm2。氯化物

之濃度低於0.�%，亦符合需求準則之要求。

本文翻譯自

Jure Francišković 1, Boris Mikšić 2, Ivan Rogan3, Mijo Tomičić4

:

PROTECTION AND REPAIR OF REINFORCED

CONCRETE STRUCTURES BY MEANS OF

MCI-INHIBITORS AND CORROSION

PROTECTIVE MATERIALS

圖二　混凝土表面塗佈

圖三　混凝土表面修補