民國112年 地方三等 建築工程 建築結構系統
第4題
因應國家淨零碳排之永續發展策略，以鋼筋混凝土造之建築物而言，若 為增加結構體之使用年限或延長其耐用壽命，除安全性相關設計須提升 外，以耐久性而言，於設計階段中可…
題目
因應國家淨零碳排之永續發展策略，以鋼筋混凝土造之建築物而言，若 為增加結構體之使用年限或延長其耐用壽命，除安全性相關設計須提升 外，以耐久性而言，於設計階段中可進行何種要項調整或強化，則可減 少混凝土內部鋼筋鏽蝕之風險，可就建築物混凝土結構設計規範中相關 要項論述之。（25 分）
參考解答（AI 生成，非官方）
- 一、耐久性設計之架構：混凝土內部鋼筋鏽蝕之主要成因，為混凝土碳化（carbonation）造成鹼度下降而破壞鈍化膜，以及氯離子（chloride）侵入。以延長使用年限為目標時，應先依建築物混凝土結構設計規範界定結構所處環境之暴露等級（exposure class，如 X0、XC、XS、XD）與設計使用年限（50 年或 100 年），再據以選定混凝土品質、保護層厚度與裂縫控制標準，形成「環境—材料—構造」三位一體之耐久性策略。
- 二、混凝土材料品質之強化：降低水膠比（water/binder ratio）可直接減少毛細孔隙與滲透性，規範對不同暴露等級訂有上限值；同時規定最低水泥用量與最低抗壓強度 f'c，以確保緻密性。適量摻用飛灰、爐石粉、矽灰等卜作嵐材料（pozzolan），可細化孔隙、提升晚期緻密性並降低氯離子擴散係數，惟須兼顧早期強度與養護。另應嚴格限制混凝土中氯離子含量（依構件種類約 0.10～0.30 kg/m³）並防範鹼骨料反應。
- 三、保護層與裂縫控制：增加鋼筋保護層厚度（cover）為最直接有效之措施，規範依暴露等級訂有最小保護層厚度，可延長碳化與氯離子到達鋼筋表面之時間，惟須同時檢核有效深度與撓曲裂縫寬度。並應以最小鋼筋量、較密之間距與妥善之鋼筋配置控制裂縫寬度（crack width），避免寬裂縫成為水與氯離子之快速通道；樑腹與版頂亦應配置溫度收縮鋼筋以抑制乾縮裂縫。
- 四、構造、施工與附加防護：結構造型應避免積水、凹槽與易滯水部位，並設置洩水坡度與防水層；施工縫、伸縮縫與樑柱接頭應詳加設計與施工，確保水密性。澆置後之養護（curing）時間與濕度對表層緻密性影響甚大，應依規範維持足夠養護。另可採環氧樹脂塗層鋼筋（epoxy-coated rebar）、不鏽鋼鋼筋、腐蝕抑制劑（corrosion inhibitor）或陰極防蝕（cathodic protection）等附加防護，特別適用於海邊或鹽害等高氯環境。
- 五、生命週期與淨零策略之整合：延長結構使用年限，等同降低單位時間分攤之蘊含碳排（embodied carbon），故耐久性設計本身即為國家淨零碳排政策之具體手段。設計階段宜建立耐久性計畫，明定暴露等級、材料規格、保護層厚度、裂縫限制與維護檢測週期，並考量可修復性與可更換性，避免因局部鏽蝕而全面拆除重建。綜合而言，應以「降低滲透性、加大保護層、控制裂縫、完善排水與養護」為核心要項，方能有效降低鋼筋鏽蝕風險。
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