20240219勘誤部分規定
第二十五章 鋼筋細節
19.1 範圍
19.1.1 本章適用於混凝土之：
(a) 設計使用性質。(b) 耐久性要求。
19.1.2 本章適用於依第19.4節握裹鋼腱灌漿之耐久性要求。
19.2 混凝土設計性質
19.2.1 規定抗壓強度
19.2.1.1 `fc^'`之數值應依循(a)至(d)：(a) 表19.2.1.1中 `fc^'`之限制，同時適用於常重與輕質混凝土。(b) 表19.3.2.1之耐久性要求。(c) 結構強度之要求。(d) 用於特殊抗彎矩構架、特殊結構牆及其基礎中之輕質混凝土，其`fc^'` 不應超過350 `kgf//cm^2` [35 MPa]，若經實驗證明輕質混凝土構材，其強度和韌性等於或超過相同強度常重混凝土構材，則不受此限。
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應用範圍 |
混凝土 |
最低 `fc^'` `kgf//cm^2` [MPa] |
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一般 |
常重與輕質 |
210 [21] |
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特殊抗彎矩構架及特殊結構牆 |
常重 |
280 [28] |
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輕質 |
280 [28] |
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預鑄非預力打擊樁 鑽掘樁 (場鑄樁) 微型樁 |
常重 |
280 [28] |
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預鑄預力打擊樁 |
常重 |
350 [35] |
19.2.1.3 除另有規定外，`fc^'`應基於28天之試驗。若非28天，則設計圖說應指定 `fc^'`之試驗齡期。
解說：
混凝土拌成物要求係基於混凝土應有足夠之強度和耐久性。本規範定義結構混凝土`fc^'`之下限。除特定規範條款外，未規定 `fc^'`之最大值。
根據第26.4.3節所建立之混凝土拌成物配比，其平均抗壓強度應超過在結構設計計算中使用之 `fc^'`值。此平均強度超過 `fc^'`之數值係基於統計概念。當混凝土強度之設計達到大於 `fc^'`水準時，可確保混凝土在強度試驗中，有一定高之機率達到第26.12.3節所要求強度允收準則。除達到第19.2.1節之最低 `fc^'`外，亦應滿足表19.3.2.1對耐久性之要求。在某些情況下，耐久性需求之 `fc^'` 可能會比結構目的所需強度高。
設計抵抗地震力之抗彎矩構架和特殊結構牆時，規範限定輕質混凝土之最大`fc^'`為350 `kgf//cm^2` [35 MPa]，此一限制主要是因為缺少對輕質混凝土構材，在非線性範圍內受往復加載 (displacement reversals)之實驗和現地行為資料。
對於具有 `f_y` > 5,600 `kgf//cm^2` [550 MPa] 之特殊耐震系統，為了提升性能，增加最低混凝土強度以提高鋼筋錨定及減少中性軸深度。
本規範亦限制設計錨栓時混凝土之 `fc^'`此要求列於第17.3.1節。
19.2.2 彈性模數
19.2.2.1 混凝土之彈性模數`E_c`，應符合(a)或(b)： (a) `w_c`介於1,440 和2,560 `kg//cm^3`之間
`E_c=w_c^(1.5)0.11sqrt(fc^')` (19.2.2.1.a)
[`E_c=w_c^(1.5)0.034sqrt(fc^')`]
(b) 常重混凝土
`E_c=12,000sqrt(fc^'))` (19.2.2.1.b)
[`E_c=3,750sqrt(fc^')` ]
解說：
Pauw (1960) 曾整理混凝土`E_c`表示法之研究，`E_c`定義為利用混凝土的應力-應變曲線求得壓應力從0至抗壓強度之45 %連線之斜率。此定義與ASTM C469中的定義略有不同，ASTM C469利用0.00005應變對應的應力與40 %抗壓強度連線之斜率定義`E_c`。台灣混凝土因粒料強度較低和漿體量較高，導致其彈性模數值相較美國規範 (ACI 318) 所預估之値有偏低的趨勢，故參照國內相關研究成果 (廖文正等 2016；陸景文等 2004) 予以修正，以反映台灣粒料及配比特性。
彈性模數對於有些變數相當敏感，包括粒料種類、混凝土成分、拌成物配比、漿體與粒料間的黏結及混凝土的齡期。此敏感性伴隨著成分材料之性質及施工期間品管既有之變異性，可造成撓度、側位移、振動週期及其他取決於`E_c`之物理量所量測及計算值的不同。參考ACI 435R以獲得更多使用`E_c`的資訊，尤其當用於計算撓度時。
19.2.2.2 工程規定之`E_c`得依據(a)至(c)所得混凝土拌成物之試驗值：
(a) 第26.4.3節混凝土拌成物配比設計之試驗結果須符合規定`E_c`。(b) 須進行試驗證明可達到規定之`E_c`，該結果應隨拌成物配比設計書提交。(c) 量測`E_c`之測試齡期須為28天或如設計圖說所指定。
解說：
對於任何工程，用於設計的`E_c`可由試驗指定與驗證，例子包括撓度控制的應用、軸向變形或側向勁度影響性能時的高層建築或類似結構，及`E_c`估計值對於可接受的振動或耐震性能重要時的應用。
在某些情況下，非預期的勁度改變可對設計造成不良影響，如某些耐震應用，於此設計者可選擇指定在特定測試齡期下可接受`E_c`值的範圍。如指定`E_c`值的範圍，應隨設計圖說提供測試計畫及允收準則。
設計者可選擇指定在多個齡期下於試驗室試驗`E_c`，宜認知`E_c`的發展不能精確地隨時間控制。
19.2.3 破裂模數
19.2.3.1 混凝土破裂模數`f_r`，應以下式計算：
`f_r=2lambdasqrt(fc^')` (19.2.3.1)
[`f_r=0.62lambdasqrt(fc^')` ]
式中`lambda`值依第19.2.4節之規定。
19.2.4 輕質混凝土
19.2.4.1 除表25.4.2.5要求外，`lambda`值應依表19.2.4.1(a)中所使用混凝土拌成物之穩定後密度`w_c`而定，或依表19.2.4.1(b)中所假設之混凝土拌成物粒料組成而定。
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wc，(kg/m3) |
`lambda` |
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≦1,600 |
0.75 |
(a) |
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1,600< wc≦2,160 |
0.0075wc≦1.0 |
(b) |
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>2,160 |
1 |
(c) |
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混凝土 |
粒料組成 |
粒料標準 |
`lambda` |
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全輕質粒料混凝土 |
全輕質粒料 |
細粒料：CNS 3691 粗粒料：CNS 3691 |
0.75 |
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部份輕質粒料混凝土 |
細粒料：常重+輕質 粗粒料：輕質 |
粗粒料：CNS 3691 |
0.75~0.85[1] |
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細粒料：常重 粗粒料：輕質 |
細粒料：CNS 1240 粗粒料：CNS 3691 |
0.85 |
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細粒料：輕質 粗粒料：常重+輕質 |
細粒料：CNS 1240 |
0.85~1[2] |
[1] 可依常重細粒料佔全部細粒料之絕對體積百分比，在0.75 ~ 0.85間使用線性內插法。
[2] 可依常重粗粒料佔全部粗粒料之絕對體積百分比，在0.85 ~ 1.00間使用線性內插法。
19.2.4.2 輕質混凝土`lambda`值得取0.75。
19.2.4.3 常重混凝土`lambda`值為1.0。
解說：
修正因數`lambda`是用來考量輕質混凝土於相同抗壓強度下較常重混凝土之力學性質折減。當設計使用輕質混凝土時，其抗剪強度、摩擦特性、劈裂抗張、混凝土和鋼筋間之握裹、及伸展長度等要求，與相同抗壓強度之常重混凝土不同。
ACI 318-19規範改變決定 `lambda`的方法，包括基於輕質混凝土穩定後密度的新步驟。該新步驟允許設計者基於所設計使用之輕質混凝土穩定後密度而選擇`lambda`值。如果設計者欲決定更精確的`lambda`值，可藉由實驗室試驗該結構中所使用的特定拌成物而達到 (Ivey及Buth 1967;Hanson 1961)。表19.2.4.1是基於由多種以結構輕質粒料製作混凝土之試驗資料 (Graybeal 2014; Greene及Graybeal 2013, 2015)，其具有大範圍拌成物配比，因而穩定後密度介於1,440-2,160 `kg//m^3`間。
第二個決定 `lambda`的步驟來自前版規範並基於粒料的成分。在多數的情況下，當地混凝土和粒料供應商具有標準化的輕質混凝土拌成物配比，並可提供體積比以決定`lambda`值。若缺少前述資料，允許使用指定輕質混凝土種類之 `lambda`下限。此步驟是假設在等值抗壓強度水準時，輕質混凝土抗拉強度為常重混凝土抗拉強度之某個固定百分比 (Ivey及Buth 1967)。此用於`lambda`之乘數是基於以多種以結構輕質粒料製作混凝土之試驗結果。
ACI 318-19規範移除先前所及基於劈裂抗張強度和相對應量測抗壓強度所計算`lambda`的步驟。在ACI 318-19之前的規範中，輕質混凝土穩定後密度的上限為1,840 `kg//m^3`，隨著常重混凝土的下限訂於2,160 `kg//m^3`，仍有320 `kg//m^3`的範圍未定義。實務上，為了達到介於1,840 - 2,160 `kg//m^3`的穩定後密度，必須使用一些輕質粒料。ACI 318-19規範藉由定義含穩定後密度介於1,440 - 2,160 `kg//m^3`之輕質混凝土來移除此未定義範圍。
19.3 混凝土耐久性要求
解說：
混凝土耐久性為混凝土抵抗氣候作用、化學侵蝕及磨損之能力。
混凝土耐久性近年來已顯現不少問題倍受重視。台灣除高山地區有冰凍之問題外，一般結構物可不必考慮混凝土抗凍融之耐久性。有很多工程位於嚴重污染環境或濱海地區，或採用河川下游不潔淨砂甚至海砂所建造之結構物，常導致混凝土異常劣化及鋼筋腐蝕等不良影響，對此種情況之混凝土，其耐久性應嚴加考慮。
混凝土受鹽害程度與離海岸距離有關。台灣位處海域環境、強風、高鹽份、潮濕高溫，及工業污染嚴重，建築物耐久性更應重視。
混凝土結構物耐久性主要與混凝土中有害物質進出移動有關。如果結構物有裂縫及孔隙，且周圍環境提供充足之有害物質，則結構物必然產生前述諸問題。混凝土之裂縫及孔隙與拌和用水量及養護品質有密切關係。硫酸根離子之存在、海水及鹽霧、酸雨、溫濕變化、強風烈日等外界環境；或混凝土配比材料所含之氯鹽、活性粒料及鋼筋等內在因素均與有害物質移動有關，但最重要者仍以混凝土配比中所含「水量」多寡為主，所以限制水量為維護耐久性之重要策略。
一般在工程規劃設計階段，宜事先調查工程構造物附近現況，進行環境區分，並檢討與混凝土接觸之地下水所含有害鹽類，如硫酸鹽、氯化物之含量及濃度等資料，於設計圖說中規定有關混凝土配比應注意事項。施工時需依契約圖說之規定進行必要之加速耐久性試驗，以驗證混凝土配比之合宜性。確保耐久性之另一前提為進行工程施工品質管制，減少混凝土裂縫之產生，因為即使混凝土配比佳，但若有裂縫，則有害物質將直接侵入構造物中，造成嚴重劣化反應。
本規範基於表19.3.1.1所定義的暴露類別與等級訂定混凝土耐久性，設計者將結構中的構材歸類於適當的暴露類別與等級。表19.3.2.1中的適當混凝土性質，係由基於暴露嚴重性所指定的暴露等級來決定，並包含在設計圖說中。
本規範不包括特別嚴重暴露環境之條款，例如酸或高温。
19.3.1 暴露環境分類與分級
19.3.1.1 設計者須依表19.3.1.1規定之各種暴露類別及構材之預期暴露程度設定暴露分級。
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類別 |
分級 |
混凝土之環境條件 |
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凍融 (F) |
F0 |
非暴露於凍融循環 |
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F1 |
暴露於偶而受潮之凍融循環 |
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F2 |
暴露於經常受潮之凍融循環 |
||
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F3 |
暴露於經常受潮及使用 |
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硫酸鹽 (S) |
土壤中之水溶性硫酸鹽 (SO42-)，質量%[1] |
水中溶解之硫酸鹽 (SO42-)，ppm[2] |
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S0 |
SO42- < 0.10 |
SO42- < 150 |
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S1 |
0.10 ≤ SO42- < 0.20 |
150 ≤ SO42- < 1500 或海水 |
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S2 |
0.20 ≤ SO42-≤2.00 |
1500 ≤ SO42- ≤10,000 |
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S3 |
SO42- > 2.00 |
SO42- > 10,000 |
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與水接觸 (W) |
W0 |
處於乾燥環境 |
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W1 |
與水接觸，不需要求低滲透性 |
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W2 |
與水接觸，需要求低滲透性 |
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鋼筋之腐蝕防護 (C) |
C0 |
處於乾燥環境或有防潮處理 |
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C1 |
暴露於潮濕但無外來氯鹽之環境 |
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C2 |
暴露於潮濕且有外來氯鹽之環境，如除冰化學藥劑、鹽、 |
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[1] 土壤中硫酸鹽之質量百分比應依ASTM C1580 測定。
[2] 水中溶解硫酸鹽之濃度ppm 應依CNS 1237 或ASTM D4130 測定。
解說：
本規範訂定四種影響混凝土耐久性之暴露環境分類，以確保混凝土有足夠之耐久性：
暴露類別F：適用暴露於反覆潮濕與凍融環境，不論有無使用除冰化學藥劑之混凝土。暴露類別S：適用於接觸含有害量水溶性硫酸根離子土壤或水之混凝土。暴露類別W：適用於接觸水之混凝土。暴露類別C：適用於需要額外防蝕保護之暴露條件，以抵抗鋼筋腐蝕之非預力與預力混凝土。
每一類別中之暴露嚴重程度，依等級以遞增數值代表增加暴露條件之嚴重性。如果暴露之影響溫和可忽略或該構材不適用該暴露分類時，給予分級0。
以下討論提供選擇各暴露類別下適當暴露分級之協助，須於每個暴露類別指定構材暴露分級，亦須符合這些暴露下最嚴格的要求。例如，在寒冷氣候下的車庫可能被指定為暴露等級F3、S0、W2及C2，而供暖建築中的飲水儲槽可能被指定為暴露等級F0、S0、W2及C1。
暴露類別F之混凝土是否會受凍融循環損害，視混凝土凍結時空隙內之水量而定(Powers 1975)。此水量可用混凝土飽和度表示。若飽和度够高，混凝土孔隙中水量足以結凍膨脹，產生內張應力造成混凝土開裂。不需要整個構材全部飽和才會受損，例如，板之頂層10 mm或牆之外層6 mm呈飽和狀態，不論內部多乾燥，此板頂或牆外層部分易受凍融損害。
對於任何需要抵抗凍融之部位，混凝土需有足夠輸氣量與強度。藉低w/cm以獲得適當強度，也減少孔隙體積與增加抵抗水進入之能力。輸氣可使混凝土較難逹到飽和，並容許水結凍時有膨脹空間。
暴露分級隨著暴露於水之程度而改變，因其影響凍融循環時混凝土飽和之可能性。長期或經常接觸水且無排水或乾燥機會，是增加混凝土飽和度潛勢之條件。構材中混凝土飽和之可能性與工程地點、結構中構材位置、方位及氣候有關。既有結構中概略相同位置之類似構材性能紀錄，可提供暴露分級指引。
暴露類別F次分為四種分級：
(a) F0級暴露為非暴露於反覆凍融之混凝土。(b) F1級暴露為受反覆凍融但受潮有限之混凝土。受潮有限係指混凝土與水有某些接觸與吸水，但不預期會吸收足夠之水而呈飽和狀態。設計者宜謹慎檢視冰凍前混凝土有無飽和之虞。即使在此分級之混凝土不預期會飽和，仍需要最低輸氣3.5至6%以降低萬一因部分混凝土構材飽和而受損之機會。(c) F2級暴露為受反覆凍融且經常暴露於水之混凝土，經常暴露於水意指部分混凝土會在結冰前吸收足夠水量而呈飽和狀態。若指定F1級與F2級有疑慮時，得選用較保守之F2級。F1級與F2級不預期會暴露於除冰化學藥劑之環境。(d) F3級暴露為混凝土受反覆凍融，受潮條件與F2級暴露相同，但預期會暴露於除冰化學藥劑，該藥劑會增加吸水和留存水分(Spragg等人2011)，使混凝土較迅速飽和。表R19.3.1提供各暴露分級之混凝土構材範例。
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暴露分級 |
範例 |
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F0 |
• 暴露於非結冰溫度下之構材 • 暴露於不會冰涷之內部構材 • 暴露於不會冰涷之基礎 • 埋在土壤冰涷線以下之構材 |
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F1 |
• 不積雪或積冰之構材，如外牆、梁、大梁和不與土壤直接接觸之版 • 基礎牆可能屬於此分級，端視其飽和之可能性 |
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F2 |
• 會積雪或積冰之構材，如室外之高架版 (elevated slab) • 基礎或地下室外牆於地表上會積雪或積冰之延伸部位 • 與土壤接觸之水平或垂直構材 |
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F3 |
• 暴露於除冰化學藥劑之構材，如停車場結構之水平構材 • 基礎或地下室外牆於地表上會遭遇積雪、積冰或除冰化學藥劑之延伸部位 |
暴露類別S次分為四種分級：
(a) S0級暴露適用於接觸低濃度水溶性硫酸鹽，不需考慮硫酸鹽侵蝕之條件。(b) S1、S2與S3級暴露適用於直接接觸到含水溶性硫酸鹽土壤或水之結構混凝土構材。暴露之嚴重程度由S1級遞增至S3級，以土壤中所量測之水溶性硫酸鹽濃度或水中溶解硫酸鹽濃度之臨界值為依據。土壤中硫酸鹽之質量百分比應依ASTM C1580測定。水中溶解硫酸鹽之濃度ppm應依CNS 1237測定。海水環境列為S1級暴露。
暴露類別W次分為三種分級：
(a) W0級暴露適用於乾燥環境。(b) W1級暴露可適用於連續接觸水、斷續水源或可由周圍土壤吸收水分之環境。指定W1之構材不需要具低滲透性的混凝土。(c) W2級暴露可適用於連續接觸水、斷續水源或可由周圍土壤吸收水分及水滲入混凝土可能降低構材之耐久性或服務性之環境。指定W2之構材需要具低滲透性的混凝土。
暴露類別C次分為三種分級：
(a) C0級暴露適用於不需額外防蝕保護鋼筋之條件。(b) C1與C2級暴露適用於非預力和預力混凝土構材，依暴露於外界之濕度與氯離子濃度而定。暴露於外來氯離子之例子，包括混凝土直接接觸除冰化學藥劑、鹽、鹽水、微鹹水、海水，或此等之潑濺水。
19.3.2 混凝土拌成物要求
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暴露分級 |
最大w/cm[1,2] |
最小fc¢ kgf/cm2 [MPa] |
附加要求 |
膠結材之限制 |
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含氣量 |
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|
F0 |
N/A |
210 [21] |
N/A |
N/A |
||
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F1 |
0.55 |
245 [24] |
N/A |
|||
|
F2 |
0.45 |
315 [31] |
N/A |
|||
|
F3 |
0.40[3] |
350 [35][3] |
||||
|
膠結材料 [4] －種類 |
氯化鈣摻料 |
|||||
|
S0 |
N/A |
210 [21] |
無限制 |
無限制 |
無限制 |
|
|
S1 |
0.50 |
280 [28] |
II[5,6] |
含(MS)標記之分類 |
無限制 |
|
|
S2 |
0.45 |
315 [31] |
V[6] |
含(HS)標記之分類 |
不允許 |
|
|
S3 |
選項1 |
0.45 |
315 [31] |
V加卜作嵐材料或水淬高爐爐碴粉[7] |
含(HS)標記之分類加卜作嵐材料或水淬高爐爐碴粉[7] |
不允許 |
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選項2 |
0.40 |
350 [35] |
V[8] |
含(HS)標記之分類 |
不允許 |
|
|
W0 |
N/A |
210 [21] |
無 |
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|
W1 |
N/A |
210 [21] |
||||
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W2 |
0.5 |
280 [28] |
||||
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|
額外規定 |
|||||
|
非預力混凝土 |
預力混凝土 |
|||||
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C0[12] |
N/A |
210 [21] |
1.00 |
0.06 |
無 |
|
|
C1 |
N/A |
210 [21] |
0.30 |
0.06 |
||
|
C2 |
0.40 |
350 [35] |
0.15 |
0.06 |
混凝土保護層厚度[11] |
|
[1] w/cm係基於混凝土拌成物中所有之膠結及輔助膠結材料。
[2] 表中之w/cm最大限不適用於輕質混凝土。
[3] 無筋混凝土之w/cm最大限為0.45，`fc^'`最低限為315 `kgf//cm^2` [31 MPa]。
[4] 所列膠結材料之替代組合，經抗硫酸鹽測試且能符合第26.4.2.2(c)節中之準則者，允許使用。
[5] 暴露於海水環境下，若w/cm不超過0.40時，允許使用鋁酸三鈣(`C_3A`)為10%以下之其他類型卜特蘭水泥。
[6] 允許於暴露分級S1或S2中使用其他種類之水泥，如I型或III型，若`C_3A`含量低於8%則可用於S1暴露分級或含量低於5%則可用於S2暴露分級。
[7] 當使用於含V型水泥之混凝土時，指定來源之卜作嵐材料或水淬高爐爐碴粉用量，須至少達可改善抗硫酸鹽能力使用紀錄之用量。或者，指定來源之卜作嵐材料或水淬高爐爐碴粉用量，須至少為符合CNS 14794及符合第26.4.2.2(c)節中準則所定之用量。
[8] 若僅使用V型水泥作為膠結材料時，須指定CNS 61任選規定中所及，抗硫酸鹽膨脹下之最大膨脹量0.040 %。
[9] 用於測定氯離子含量之補輔助膠結材質量不應超過水泥質量。
[10] 測定氯離子含量之標準見於第26.4.2.2節。
[11] 混凝土保護層厚度須符合第20.5節規定。
[12] 此分級適用於環境乾燥之地區，例如美國沙漠地區，因鋼筋腐蝕之疑慮甚低，因此允許
更高的混凝土氯離子含量，該分級不適用於臺灣等海島環境。
解說：
混凝土耐久性為其抵抗液體侵入的能力所影響，耐久性主要受到混凝土w/cm 與膠結材料組成影響。在已知w/cm 下，使用飛灰、水淬高爐爐碴粉、矽灰，或此類材料之組合，通常可增強混凝土抵抗液體侵入的能力，進而改善混凝土耐久性。本規範於表19.3.2.1提供w/cm的極限，以達到低透水及預期耐久性，ASTM C1202可提供混凝土抵抗液體侵入能力之指標。
因為現地不能利用標準試驗法精確地驗證混凝土的w/cm，故以強度試驗來代替，由表19.3.2.1中的各w/cm極限指定最低的 `fc^'`代表值。第26.12節中，抗壓試驗的允收準則訂定了不超過最大w/cm的依據。欲可靠使用此方法，設計圖說中所指定的 `fc^'`值得與最大w/cm一致。考量到包括區域變異性下可能廣泛的材料與混凝土拌成物，表19.3.2.1中與最大w/cm相關之最低 `fc^'`極限不宜被認為絕對的。在有些情況下，某w/cm之混凝土拌成物平均強度可相當地高於由 `fc^'`代表值所預期之平均強度。對於一個暴露等級，為獲得最大w/cm與 `fc^'`間較佳的一致性，設計者可選擇指定一個高於表列的 `fc^'`值。若滿足強度允收準則，則更能把握混凝土符合該w/cm極限。
如表19.3.2.1附註所述，因為輕質粒料所吸收的拌合水，造成w/cm的計算不確定，故輕質混凝土並未指定 w/cm 最大限。因此，僅指定最低的 `fc^'`以達到要求的耐久性。
表19.3.2.1提供混凝土在各暴露分級之要求。當混凝土同時面對多種暴露條件時，宜取最嚴格之要求。例如，有一構材同時為W1級和S2級時，因為S2級之規定比W1級嚴格，故該構材之混凝土需符合S2級規定，最大w/cm為0.45及最低 `fc^'`為315 `kgf//cm^2` [31 MPa]。
F1，F2與F3級暴露：除遵照最高限w/cm與最低限`fc^'`外，暴露於凍融環境之混凝土構材亦要求依第19.3.3.1節規定輸氣。適用F3級環境之構材亦要求符合第26.4.2.2(b)節規定，限制膠結材料中卜作嵐材料與水淬高爐爐碴粉之用量。
因為没有鋼筋腐蝕問題，故對F3級暴露之純混凝土構材要求比較寬鬆。設計者宜考慮純混凝土構材中之最少配筋量，確認在個案中較寬鬆之要求。
S1，S2與S3級暴露：表19.3.2.1列出暴露不同硫酸鹽侵蝕條件時，適當之水泥型式、最高w/cm、及最低`fc^'`限制。選用抗硫酸鹽侵蝕水泥，主要是考慮鋁酸三鈣 (`C_3A`) 之含量。
飛灰 (CNS 3036，F類)、天然卜作嵐材料 (CNS 3036, N類)、矽灰 (CNS 15648) 或水淬高爐爐碴粉(CNS 12549) 的使用已證明可改善混凝土抵抗硫酸鹽侵蝕 (Li及Roy 1986, ACI 233R, ACI 234R)。因此，表19.3.2.1之附註[7]提供了一個性能選項，以決定這些材料與表列特定水泥組合使用時的適當用量。依第26.4.2.2(c)節，可用CNS 14794來評估使用膠結材料組合的拌成物抗硫酸鹽侵蝕性能。
須注意抗硫酸鹽侵蝕水泥不會增加混凝土抵抗其它強烈化學溶液侵蝕之能力，例如硫酸，設計圖說中得載明此類情況。
除選用適當膠結材料外，暴露於水溶性硫酸鹽下其他增進混凝土耐久性之要求是必要的，如w/cm、強度、搗實、均勻性、鋼筋保護層、及濕養護，以發揮混凝土之潛在性質。
S1級暴露：CNS 61第II型水泥之`C_3A`最高含量限制為8 %可適用於暴露S1級。亦可使用CNS 15286中有標記MS之混合水泥，指的是該水泥達到抗中度硫酸鹽的要求。在ASTM C1157中，適合暴露中度硫酸鹽之類型為MS。
即使海水通常含有超過 1500 ppm 之`SO_4^(2-)`，表19.3.1.1仍將海水列為S1級暴露 (中度暴露)。浸泡於海水下的水泥，相較浸泡於含同樣硫酸鹽含量的淡水時，具有較低的膨脹量 (ACI 201.2R)。因此，海水與含低濃度硫酸鹽之溶液列為同一暴露分級。若最大w/cm為0.40時，允許使用`C_3A`不超過10 %之卜特蘭水泥 (見表19.3.2.1附註)。
S2級暴露：CNS 61 第V型水泥之`C_3A`最高含量限制為5 %，可適用於S2級暴露。CNS 15286中，適合之二元與三元混合水泥包含HS標記，代表該水泥合乎抗高度硫酸鹽侵蝕之要求。在ASTM C1157中，適合暴露高度硫酸鹽之類型為HS。
S3級暴露 (選項1)：添加卜作嵐材料或水淬高爐爐碴粉的好處在於允許使用高於選項2的w/cm。補助膠結材料的用量係基於依第26.4.2.2(c)節所進行的試驗或連續成功的使用紀錄。
S3級暴露 (選項2)：此選項允許使用滿足選擇性極限最大膨脹量0.04 %的CNS 61第V型卜特蘭水泥、CNS 15286中含HS標記的二元與三元混合水泥及未添加額外卜作嵐材料或水淬高爐爐碴粉的ASTM C1157 HS型水泥，但是其相對地需要較選項1較低w/cm。此較低w/cm降低混凝土滲透性，因此增加其抗硫酸鹽侵蝕能力 (Lenz 1992)。使用此較低w/cm時，允許符合第26.4.2.2(c)節規定，以較短測試週期來驗證一個膠結系統的抗硫酸鹽侵蝕能力。
W1級暴露：適用於對低滲透性無特別要求之混凝土。然而由於暴露於水中，本規範(第26.4.2.2(d)節)要求依ASTM C1778證明用於混凝土中的粒料非具鹼活性。如果粒料具鹼-二氧化矽活性，本規範(第26.4.2.2(d)節)亦要求提供建議補救措施。本規範(第26.4.2.2(d)節)禁止使用鹼-碳酸鹽質活性的粒料。
W2級暴露：適用於具低滲透性之混凝土。達到低滲透性混凝土之主要方法為降低w/cm。對已知w/cm而言，最佳化混凝土拌成物中之膠結材料亦可降低滲透性。除此之外，由於暴露於水中，本規範(第26.4.2.2(d)節)要求依ASTM C1778證明用於混凝土中的粒料非具鹼活性。如果粒料具鹼-二氧化矽活性，本規範(第26.4.2.2(d)節)亦要求提供建議補救措施。本規範(第26.4.2.2(d)節)禁止使用鹼-碳酸鹽質活性的粒料。
C2級暴露：適用於C2級暴露之非預力與預力混凝土，考量其最高w/cm、最低規定抗壓強度、及最小保護層厚度均為基本要求。應評估暴露於氯鹽下之結構物條件，例如可由車輛帶入氯鹽之立體停車場，或靠近海邊之結構物。採用塗布鋼筋、抗蝕鋼筋或保護層大於第20.5節之最小要求，均可提供此條件下額外之防護。使用符合CNS 12549之水淬高爐爐碴粉、符合CNS 3036之飛灰，及增加規定抗壓強度都可增加其保護能力。使用符合CNS 15648之矽灰，搭配符合CNS 12283中F型與G型或CNS 12833之高性能減水劑，亦可提供額外之保護 (Ozyildirim及Halstead 1988)。利用CNS 14794檢驗計畫使用之混凝土拌成物，可提供額外之混凝土性能資訊。
C類暴露之氯離子限制：本規範規定混凝土氯離子含量，係指混凝土材料中所含水溶性氯離子之總量，並不包括來自外界環境者。未受外來氯離子污染之硬固混凝土，因水泥之水合反應及物理吸附作用會使部分氯不溶於水，所以其水溶性氯離子含量會隨時間增加較新拌混凝土低。一般認為水溶性氯離子對鋼筋腐蝕較有影響。
即使對於暴露等級C0，來自混凝土材料的水溶性氯離子可潛在地造成鋼筋腐蝕，不論暴露等級，皆須對於非預力及預力混凝土兩者設限。
對於非預力混凝土，混凝土中允許之最大水溶性氯離子含量依暴露所預期之濕度與氯離子濃度而定。對於預力混凝土，不論暴露程度，氯離子與總膠結材質量比上限皆為0.06%。預力混凝
土之氯離子含量限制較非預力混凝土為低，因為預力鋼筋腐蝕之結果一般較非預力鋼筋腐蝕之結果嚴重。
預力鋼筋因腐蝕造成的斷面積折減可導致鋼材的破裂 (ACI 222R)。氯離子的存在可造成埋置鋁材如電管腐蝕，尤其當鋁材接觸到埋置鋼材且混凝土處於一個潮濕環境時。第20.6.3節及第26.8.2節提供了保護鋁質埋置物以避免腐蝕的要求。
氯離子的容許含量係基於總膠結材料質量而非僅基於卜特蘭水泥之質量。這反映輔助性膠結材料在降低滲透性與結合氯離子的有益效果，因此有助於抑制腐蝕 (Kosmatka與Wilson 2016)
。隨著輔助性膠結材料用量的增加，其有益之影響會逐漸減弱，因此規範將輔助性膠結材料的質量限制為可用來計算混凝土中氯離子允許含量之總膠結材質量的50% (Tepke et al. 2016)。
19.3.3 暴露於凍融之附加要求
19.3.3.1 暴露於F1、F2或F3級凍融之混凝土，除第19.3.3.6節允許者外，須依表19.3.3.1之含氣量輸氣。
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粗粒料之標稱最大粒徑，mm |
目標含氣量，% |
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F1 |
F2及F3 |
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9.5 |
6.0 |
7.5 |
|
12.5 |
5.5 |
7.0 |
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19.0 |
5.0 |
6.0 |
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25.0 |
4.5 |
6.0 |
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37.5 |
4.5 |
5.5 |
|
50 |
4.0 |
5.0 |
|
75 |
3.5 |
4.5 |
解說：
根據ACI 211.1混凝土拌成物配比指南，本規範表列抗反覆凍融之混凝土含氣量。混凝土在飽和狀態下，若粗粒料會因冰凍導致體積變化而破裂時，輸氣方式無法保護混凝土。
19.3.3.2 混凝土應依CNS 1174取樣，並應依CNS 9661或CNS 9662量測空氣含量。
解說：
驗收新拌混凝土之含氣量通常是在拌和機或運輸工具 (如預拌車) 卸料後，進入澆置設備前取樣。
CNS 1174規定從拌和機或運輸工具卸料後之混凝土取樣，但在部分情況下可能會要求從其他位置取樣，如泵浦管尾。表19.3.3.1適用於試驗卸料時之混凝土。CNS 9661適用於常重混凝土，而CNS 9662適用於常重或輕質混凝土。
如設計者要求額外增加檢測新拌混凝土含氣量之取樣點時，宜在設計圖說中載明，包括取樣、試驗方法及合格標準等。
19.3.3.3 須輸氣受到凍融暴露F1、F2或F3級之濕拌噴凝土。須輸氣受到凍融暴露F3級之乾拌噴凝土。除了第19.3.3.6節所允許者外，含氣量應符合表19.3.3.3所列。
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拌成物種類 |
取樣位置 |
目標含氣量，% |
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F1 |
F2 |
F3 |
||
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濕拌噴凝土 |
澆置前 |
5.0 |
6.0 |
6.0 |
|
乾拌噴凝土 |
現地 |
N/A[1] |
N/A[1] |
4.5 |
[1] 乾拌噴凝土於這些暴露等級中不需要輸氣。
解說：
添加輸氣劑可提升濕拌噴凝土抗凍融能力 (ACI 506R)。於澆置前，若具有如表19.3.3.3所指定之含氣量，將提供所需抗凍融性能。高於所指定含氣量並不提升噴凝土性能，因為一旦達到耐久性所需適當含氣量，則沒有更多效益。如同所有混凝土，太多含氣量將降低強度。
於未暴露於鹽水或除冰鹽的凍融環境中，無輸氣之乾拌噴凝土表現良好 (ACI 506R;Seegebrecht等人1989)。暴露於鹽水或除冰鹽時，可添加濕式或乾式輸氣劑於乾拌噴凝土中，以提供於此類暴露所需耐久性之含氣量 (Bertrand及Vezina 1994)。於交貨地取樣之濕拌噴凝土，其較高含氣量係考量到施噴中所預期含氣量損失。
19.3.3.5 乾拌噴凝土應如設計者所指示而取樣並量測含氣量。
解說：
如果設計者需要量測新拌乾拌噴凝土的含氣量時，將於設計圖說中闡明此要求，包括取樣頻率、取樣程序、欲使用之測試方法及允收準則。
乾拌噴凝土所需的含氣量由現地噴凝土取樣而得，該含氣量可由符合ASTM C457分析所需之噴凝土測試板鑽心而驗證。在拌成物的開發過程中，可用不同輸氣劑量來準備噴凝土試驗格板，並以鑽心決定能於澆置後提供所需含氣量的劑量。
乾拌噴凝土含氣量的現場量測，可藉由直接施噴材料於含氣測定儀的容器而達到(Betrand及Vezina 1994)。含氣量試驗的試樣亦可由施噴到試驗格板上、單輪手推車中或地表面上取得，這些樣品接著可用於依CNS 9661進行的試驗。
19.3.3.6 `fc^'`大於350 `kgf//cm^2` [35 MPa]者，含氣量可依表19.3.3.1及第19.3.3.3節指示量減少1.0 %。
解說：
本節允許`fc^'`大於350 `kgf//cm^2` [35 MPa] 混凝土可降低1.0 %之含氣量。此類含有較低w/cm及孔隙率之高強度混凝土，具有較高之抗反覆凍融能力。
19.3.3.7 卜作嵐材料 (包括飛灰及矽灰) 加上水淬高爐爐碴粉佔F3級暴露下混凝土之最大質量百分比，須依第26.4.2.2(b)節之規定。
19.3.4 氯離子含量之附加要求
19.3.4.1 除非其他專案條件要求更嚴格之極限，採用免拆鍍鋅鋼模澆置之非預力混凝土應符合暴露C1級之氯離子極限。
解說：
鍍鋅鋼板或免拆鍍鋅鋼模可能發生腐蝕，尤其是在潮濕環境中或被混凝土厚度、塗層或不透水覆蓋物抑制乾燥時。若使用免拆鍍鋅鋼模時，混凝土最大水溶性氯離子含量為0.15 `kg//cm^3`。 最大氯離子含量必須限制為0.3 %。對於更嚴重的暴露環境，例如C2級暴露之混凝土，氯離子含量須更嚴格地限制為0.15 %。
於設計時，設計者可能不知道是否使用鋁質埋置物或免拆鍍鋅鋼模。
第26.8.2節提及鋁質埋置物的使用。
第26.4.2.2節提及免拆鍍鋅鋼模的使用。
19.4 灌漿材料之耐久性要求
ASTM C457 Test Method for Microscopical Determination of Parameters of the Air-Void System in Hardened Concrete (硬固混凝土的孔隙分佈)
ASTM C469 Test Method for Static Modulus of Elasticity and Poisson’s Ratio of Concrete in Compression (受壓混凝土的靜彈性模數與蒲松氏比)
ASTM C1157 Standard Performance Specification for Hydraulic Cement (水硬性水泥的性能規範)
ASTM C1202 ASTM C1202 Test Method for Electrical Indication of Concrete’s Ability to Resist Chloride Ion Penetration (利用電通性質評估混凝土抗氯離子滲入能力)
使用符號:
`C_3A`
`Cl^-`
`E_c`
`fc^'`
`f_r`
`f_y`
`kgf//cm^2`
`kg//m^3`
`lambda`
`SO_4^(2-)`
`w_c`
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