交通技術標準規範公路類公路工程部「公路橋梁設計規範」

修訂「扭矩控制型螺栓不能熱浸鍍鋅」

陳正平 技師

目前國內公共設施與工程的相關設計規範，並未對設計年限加以明確訂定，雖然部分設計規範，對於有特殊耐久性需求之考量時，有較為嚴格之設計標準，然亦無使用年限或壽年之設計依據或標準；有鑑於此，行政院公共工程委員會爰請各設計規範主管機關，進行相關規範編修作業，針對公共設施設計年限與耐久性相關項目，進行檢討修訂，並依據公共設施的重要性訂定相對應之設計年限需求。

交通部為期「公路橋梁設計規範」修訂更周延完整，遂委託交通部臺灣區國道新建工程局，辦理規範修訂草案之研擬，另委請財團法人臺灣營建研究院執行編修作業，修訂作業已於103年12月完成草案報部。嗣經該部於104年2月13日邀請專家學者、相關機關召開規範條文修正審查會議，討論修訂完成，交通部爰於104年4月13日以交技字第1045004678號頒布實施。

本次修訂，將「公路橋梁設計規範」第十二章「海洋環境下防蝕設計」，修改為「耐久性設計」並增訂部分內容，包含適用範圍、設計原則、設計考量因素、混凝土橋及鋼橋等5節；另第七章7.1.5鋼筋之混凝土保護層，部分條文配合修訂。其中，有關鋼橋以螺栓接合之接頭部分，有修訂如下。

螺栓接頭

1.螺栓接頭處之塗裝，應採用適當塗料或增加塗層厚度，並應審慎施工，特別在使用斷尾螺栓時，避免斷尾螺栓斷裂面於箱外，並應注意箱外之斷裂面及尖銳處，應予以研磨滑順，以確保螺栓接頭各部位，均有足夠塗膜厚度與防蝕能力。

2.鋼橋鍍鋅時仍應搭配鍍鋅螺栓，不應採斷尾螺栓以避免銳緣腐蝕。

目前國內所生產之結構用高強度螺栓，主要有美國ASTM規格之A325及A490螺栓，及日本JIS規格之F8T、F10T及S8T、S10T螺栓。國內螺栓生產廠商，同時有生產日本及美國規格之螺栓，乃因目前國內所使用的設計規範，主要係參考美國AISC規範；而國內鋼構廠之製造與施工，卻是依日本鋼結構品質管制作業標準，以致於目前國內工程，大多使用日本規格之扭力控制型高強度螺栓。高強度螺栓在安裝時，除非規範有特殊規定，否則均需以旋轉螺帽法、直接拉力指示器或以扭力板鉗等工具，按規定的程序施拉預張力。而近年來扭矩控制螺栓已廣泛應用於土木及建築工程之鋼結構。

扭斷型高強度螺栓（Torque Control Bolt 簡稱T.C.Bolt），在橋樑工程施工現場施作完螺栓鎖緊作業後，調查接合部位之高強度螺栓扭斷後，尾端會殘留斷裂面的凹凸面及銳利之金屬毛邊 (burr)，此種銳利之金屬毛邊，會導致塗裝作業品質不良的現象。銹蝕現象會從螺栓扭斷之斷裂面毛邊首先出現，並由此處向外逐漸擴大，銹蝕的螺栓將會失去鎖緊強度，進而影響到鋼結構的安全, 如欲改善此種情況，則需於在斷尾螺栓鎖緊作業後，將銳利之金屬毛邊加以施作倒角研磨處理後，再施作塗裝作業，以防止銹蝕首先由此處產生。

因此，在西元2005年 2月修訂出版的日本“鋼道路橋塗裝‧防蝕手冊”中，該手冊明載了螺栓扭斷後，尾端斷裂面須修整成平滑面，用以確保塗裝品質符合耐久性的保證。筆者認為螺栓採用熱浸鍍鋅防蝕，須考慮螺栓材質在酸洗除銹過程有吸收氫氣，產生延遲破壞現象。延遲破壞就是高強度螺栓鎖固一段時間後，發生突然斷裂的現象，此乃金屬結晶內蓄積氫氣壓力過大的結果。延遲破壞在F10T以上之高強度螺栓才會發生，F8T以下不會發生，故摩擦接合用之熱浸鍍鋅高強度螺栓只能用F8T以下。除造成氫脆化問題之疑慮外，尚須考慮高強度螺栓扭斷後，尾端會殘留斷裂面的凹凸面及銳利之金屬毛邊，油漆防蝕不易的問題，因此「機械鍍鋅」、「鉻酸鹽皮膜處理」、「磷酸鹽皮膜處理」及「烘覆型鋅鉻酸鹽處理」，等均不適用於扭斷型高強度螺栓(見照片1至3)。此次「公路橋梁設計規範」修訂，其中，「螺栓接頭」部分與螺栓扭斷後，尾端會殘留斷裂面的凹凸面及銳利之金屬毛邊，油漆防蝕不易的問題有關。