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研究生: 莊昱昇
Yu-Sheng Chuang
論文名稱: 鋼筋混凝土腐蝕梁構件修復補強工法研擬
Study on the Repair and Retrofit construction method of Corroded Reinforced Concrete Beam Member
指導教授: 邱建國
Chien-Kuo Chiu
口試委員: 廖文正
Wen-Cheng Liao
廖文義
Wen-I Liao
蕭輔沛
Fu-Pei Hsiao
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 工程學院 - 營建工程系
Department of Civil and Construction Engineering
論文出版年: 2023
畢業學年度: 111
語文別: 中文
論文頁數: 138
中文關鍵詞: 腐蝕鋼筋混凝土梁構件四點抗彎斷面修復結構補強碳纖維貼布碳纖維板
外文關鍵詞: Section repair, CFRP laminate, CFRP slab
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  • 臺灣四面環海且屬亞熱帶國家,四季常處於高溫且高濕環境當中。鋼筋混凝土構件容易因二氧化碳及氯離子等外在環境因素逐步侵蝕外層混凝土,日積月累下進而造成內部鋼筋構件劣化腐蝕,使得整體結構有安全上的疑慮。
    目前臺灣雖盛行結構修復及補強,但尚缺乏相關試驗佐證構件經特定修復補強工法後的性能回復數據。因此,本研究針對嚴重腐蝕之鋼筋混凝土梁構件,使用目前市面上兩種較常見之修復材料(水泥砂漿及環氧樹脂砂漿),搭配兩種臺灣常見之補強工法(鋼筋搭接補強及碳纖維貼布補強)以及日本近年來常見的碳纖維板補強工法進行鋼筋混凝土梁構件之修復補強,並透過四點抗彎試驗進行結構實際性能回復及裂縫發展之分析,最後針對有效之施工方法進行建議。
    本試驗分為兩個部分,第一部分為檢測修復材料基本物性及耐久性試驗,從試驗結果可以發現,低水膠比(W/B=0.45及0.55)且不含飛灰之水泥砂漿及環氧樹脂砂漿等材料之基本力學性能及耐久性能都符合基準值,適合作為修復材料;第二階段為使用不同的修復材料搭配數種補強材料,參考國內外文獻中之施工步驟進行足尺寸腐蝕梁修復補強,並在養護後進行四點抗彎試驗。可以看到彎鉤鋼筋補強試體整體強度及變形能力皆提升最多,但施工過程較繁瑣,且修復寬度需搭配鋼筋伸展長度大幅提升;碳纖維貼布補強試體強度整體強度提升高,但變形能力卻相對較低;碳纖維板補強試體強度提升相對較低,試體變形能力提升則為次高。碳纖維補強材料施工過程只需在試體外進行,施工程序較傳統鋼筋置換便利。水泥砂漿修復之試體在試驗加載中可以看到裂縫數量較多且每條裂縫寬度較小,較可以分散拉力鋼筋內力;而環氧樹脂修復之試體裂縫少,裂縫集中發展於拉力鋼筋之特定位置,受力較集中之狀況下,導致使用相同補強材料時,環氧樹脂砂漿相較於水泥砂漿修復之試體變形能力較差。


    Taiwan is a tropical island surrounded by oceans, which has high humidity and temperature. The reinforced concrete structure, which is the most common structure type in Taiwan, has been corrode easily due to the environmental factors, such as chloride ion or carbon dioxide. Those factors can make concrete degraded by chemical mechanism. Once the cover protecting reinforcement failed, the rebar start corroding, which could become the potential safety concern of building.
    Therefore, structure repairment and retrofitting become the popular issue in Taiwan. Since most repairment or retrofitting procedures are lacking in provident of experimental data in Taiwan, the main idea of this research is suggesting of repairment and retrofitting SOP in positive moment region which could apply to seriously corrosion beam structure. This research would use the most common repair material such as cement mortar and epoxy mortar, applying with the retrofit material, like rebar, carbon fiber laminate and carbon fiber slab, to repair and retrofit the beam members which is highly corrosion in the middle of longitudinal tension rebar. We would test the performance of beam members through determination of flexural strength by four-point method once they’ve been recovery.
    There are two parts in this research. First, we would test the mechanical mechanism and durability of the repair material. The result shows that the most proportions in cement mortar(W/B=0.45, 0.55 without fly ash) and Epoxy mortar in this research, are suitable to be the repair material based on the material performance requirement chart. Second, we recover the corroding beam member by using two qualified repair materials and three retrofit material based on reference domestic and abroad. After curing of members, we test the recovery efficiency by means of four-point bending method. As a result, members retrofitted by rebar have the highest strength recovery and the best deformation; Members retrofitted by CFRP laminate have the higher strength than CFRP slab, but show the poorest deformation; Members retrofitted by CFRP slab have the lowest strength enhancement, but show the better deformation than CFRP laminate. Also, members repaired by epoxy mortar have the bigger but lower quantity cracks than cement mortar. We conclude the force would be supposed to be more concentrated in members repaired by epoxy mortar than cement mortar.

    目錄 摘要 I Abstract II 致謝 III 目錄 IV 圖目錄 VI 表目錄 XI 第一章 緒論 1 1.1 研究背景與動機 1 1.2 研究目的 1 第二章 文獻回顧 3 2.1 鋼筋混凝土劣化及腐蝕介紹 3 2.2 結構物修復相關工法 3 2.2.1 修復工法 3 2.2.2 補強工法 5 2.3 國內外相關研究 9 第三章 試驗規劃 12 3.1 研究方法及流程 12 3.2 斷面修復材料力學及耐久性能試驗規劃 12 3.2.1 斷面修復材料種類 14 3.2.2 斷面修復材料試驗規劃 14 3.3 腐蝕梁構件修復補強規劃 21 3.3.1 尺寸及配筋 21 3.3.2 修復補強材料及工法選定 22 3.3.3 腐蝕規劃 24 3.3.4 補強設計 25 3.3.5 修復補強施工順序 31 3.3.6 四點抗彎試驗規劃 35 第四章 試驗結果與討論 38 4.1 修復材料力學性能結果 38 4.2 修復材料耐久性能結果 44 4.3 腐蝕梁構件補強成果 46 4.3.1 修復補強材料強度 46 4.3.2 腐蝕梁構件補強成果 47 4.4 補強梁構件試驗成果 54 第五章 結論與建議 89 5.1 結論 89 5.2 建議 89 參考文獻 90 附錄A 修復材料力學及耐久性能試驗照片 92 附錄B 梁裂縫發展圖片 101 附錄C 補強梁構件強度計算 116 附錄D 補強梁構件錨定計算 119  

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    全文公開日期 2026/08/21 (校外網路)
    全文公開日期 2026/08/21 (國家圖書館:臺灣博碩士論文系統)
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