經濟部標準檢驗局決議廢除水淬鋼筋國家標準

陳正平技師

前言

經濟部標準檢驗局國家標準技術委員會102年10月24日第23次會議決議廢除CNS560中之水淬鋼筋國家標準。根據現行「混凝土結構設計規範」第15.3.5.1節規定：用以承受地震引致之彎矩與軸力之構架構材及結構牆之邊界構件，其主筋應符合CNS 560中 SD 420W及 SD 280W之要求。CNS 560中 SD 420及 SD 280鋼筋亦可使用，惟應符合下列規定。

1.鋼筋實測降伏強度不得超出規定降伏強度fy達1200 kgf/cm²以上；

2.鋼筋實測極限抗拉強度與實測降伏強度之比值（f_ua/f_ya）不得小於1.25。

鋼筋試驗之實測降伏強度不得超出規定降伏強度太多之規定，主要係避免彎矩強度增加，使構材端之塑鉸強度亦隨之增加，會致使構材剪力增加，此時可能產生構材剪力強度不足而產生破壞現象。鋼筋試驗之實測降伏強度增加亦可能導致伸展長度不足而產生握裹破壞。至於實測極限抗拉強度與實測降伏強度之比值，會影響塑性區域的大小，其值越大，塑性區域越長，極限塑性轉角越大。因此，在進行結構韌性耐震設計時，應採用剪力容量設計，以避免構材產生韌性較差之剪力破壞。為滿足剪力容量設計之理念，鋼筋之實測降伏強度及其變異性不可過高。

陳正誠等 ^[1、2]進行水淬鋼筋及SD420加釩鋼筋機械性質試驗，比較兩者之數據得到水淬鋼筋不宜使用在耐震結構之因素如下。

1.水淬鋼筋之伸長率之平均值為17.0%，不比加釩鋼筋之16.8%低；

2.水淬鋼筋實測降伏強度f_ya普遍偏高，平均值高達5500 kgf/cm²，顯示有半數超過「混凝土結構設計規範」之耐震要求（1200 kgf/cm²）；

3.水淬鋼筋f_ua/f_ya普遍偏低，其平均值僅1.27，約有半數低於現行「混凝土結構設計規範」之耐震要求；

4. 這些數據顯示水淬鋼筋各種機械性質之變異性皆偏高，無法滿足規範對剪力容量設計之要求。

一般混凝土結構設計時皆以鋼筋的降伏強度為設計的依據，而忽略了必須加以考慮的鋼筋耐震特性，「熱處理鋼筋」(俗稱水淬鋼筋)在混凝土結構耐震設計理念存有下列疑義。

1.「混凝土結構設計規範」之設計超額強度係數為α=1.25，熱處理鋼筋經查研究資料其超額強度係數約為α=1.49，嚴重影響規範“強柱弱梁”之設計觀念[1、2]；另因部份熱處理鋼筋屈服強度f_y特別高，使原設計為拉力破壞控制之構材轉為壓力破壞控制（脆性破壞），致整體建築結構系統在強震中失去韌性效用。

2.熱處理鋼筋因淬火過程內外冷縮不一致而導致殘餘應力，至表層形成張力，容易產生應力腐蝕，另外其腐蝕速率對建築結構安全性（尤其對沿海地區鹽分重者）之影響均未研究清楚。

3.因熱處理鋼筋經瓦斯壓接後，其外層回火麻田散鐵 (見照片1) 經加熱而改變組織，強度下降約10％；又因熱處理鋼筋與熱軋鋼筋外觀相同，一般民眾無法分辨，使建築結構遭遇強震時破壞之風險提高。

4.目前國內使用之「混凝土結構設計規範」主要條文係參考美國規範，因此熱軋鋼筋之設計參數，是否可適用於熱處理鋼筋，其研究資料目前均付之闕如，使用熱處理鋼筋之風險亦無法評估，將來一旦大地震，倒塌建築物發現有使用熱處理鋼筋者，其設計監造、施工廠商、販賣熱處理鋼筋業者與業主之間責任分擔將牽扯不清，而允許使用熱處理鋼筋之行政單位亦難逃責任追究。

5.由耐火性試驗得知，熱處理鋼筋經700℃×30分鐘及600℃×180分鐘回火後，會呈現劣化現象，而一般熱軋鋼筋則較不受影響，因此使用熱處理鋼筋之建築物若遭受火災後，其結構安全評估相對較為困難。

6.水淬鋼筋亦不宜以加熱的方式進行彎紮加工，入熱量較小的摩擦銲接強度下降約5~10%。

國家標準之修訂

鑒於國內外鋼筋混凝土結構設計及施工規範對於建築結構物均有須作耐震設計之要求，且對於鋼筋材質亦有嚴謹規定。目前CNS 560「鋼筋混凝土用鋼筋」規定之鋼筋種類中包含不適用於耐震設計之水淬鋼筋，容易產生可用於耐震結構之誤解。為避免建築結構設計或營建工地施工人員錯用鋼筋種類之情形，中華民國結構技師公會全國聯合會為確保人民居家生命財產安全，函請經濟部標準檢驗局，建議刪除CNS 560中關於水淬鋼筋之標準，並另制定「鋼筋混凝土用熱處理鋼筋」國家標準，以利相關業者區別與使用。

經濟部標準檢驗局國家標準技術委員會102年10月24日第23次會議審查過程如下。

1.廢除水淬鋼筋國家標準審查摘要

（1）台灣區鋼鐵工業同業公會意見

水淬鋼筋部分之規定應嚴格制定，經調查公會會員意見，若其嚴格到一定程度，傾向廢止水淬鋼筋標準。

（2）國家標準技術委員

a.中華民國結構工程技師公會全國聯合會指出水淬鋼筋的使用對鋼筋混凝土結構之耐震行為存有疑慮。

b.公共工程施工綱要規範已禁止使用水淬鋼筋，但民間工程仍常有誤用。

c.決議：因使用熱處理(水淬)鋼筋之鋼筋混凝土構件，其耐震性能存有疑慮，且公共工程已禁止使用，為避免發生誤用情事，CNS「鋼筋混凝土用熱處理鋼筋」不宜制定……。

 2.修訂CNS 560「鋼筋混凝土用熱軋(加釩)鋼筋」決議事項摘要如下。

（1）中文標題「鋼筋混凝土用熱軋鋼筋」修正為「鋼筋混凝土用鋼筋」。

（2）表1第3欄第4列及第6列，「1、增進銲接性  2、較 適合反覆彎曲加工」修正為 (SD280W及SD420W)「1.可銲接 2、耐震結構用」 (亦即，耐震結構必須使用SD280W及SD420W) 。

結語

待國家標準CNS560正式公布後，水淬鋼筋將從市場消失。國家標準技術委員會102年10月24日第23次會議主席趙文成，亦擬推動配合CNS560修改現行「 混凝土結構設計規範」第15.3.5.1(耐震構材之鋼筋)修正為：「用以承受地震引致之彎矩與軸力之構架構材及結構牆之邊界構件，其主筋應符合CNS 560中SD 420W及SD 280W之要求」。

參考文獻

　1.陳正誠、黃世建、李宏仁（2000）。“台灣熱軋竹節及水淬鋼筋之機械性質與超額降伏強度係數“。中國土木水利工程學刊，Vol. 12，No.2，pp. 233-238。

　2.陳正誠、黃世建、李宏仁（2000）。“台灣水淬鋼筋在耐震結構之應用探討”。中華民國建築學會建築學報，第33期，pp. 119-131。

　3.經濟部標準檢驗局國家標準技術委員會102年10月24日第23次會議紀錄。