熱浸鍍鋅防蝕技術與應用

推廣熱浸鍍鋅對鋼材防蝕的重要性，降低公共工程生命週期成本（LCC Life Cycle Cost）。

台灣是海島國家，鋼材的腐蝕問題更嚴重。而熱浸鍍鋅防蝕技術不僅可以保護鋼材延長使用壽命，並能節省大量的維護成本。為了讓大眾能了解熱浸鍍鋅的原理跟優點，協會邀請了多位產、官、學、研界各領域對熱浸鍍鋅有研究的專家共同完成本書。內容包括有熱浸鍍鋅的基本原理、應用及使用者常碰到的問題解答，幫助大眾認識及應用熱浸鍍鋅對鋼材防蝕保護的優點。

重視公共工程的耐久性，降低生命週期成本（LCC Life Cycle Cost），就能節省國家社會龐大的公帑支出。目前世界各國愈來愈重視能夠節能減碳的綠色建築，熱浸鍍鋅是可以防止鋼鐵生銹，其工法更是能夠減少維護管理，幫助公共工程達成百年建設的目標，實屬於綠建築產業的一部分。

■ 推薦序（依姓氏筆畫順序排列）

符合經濟、耐久及安全需求的防蝕方法

腐蝕的定義係指材料在使用的環境，諸如：水、水蒸氣、潮濕空氣、高溫氣體，或具腐蝕性之氣體或液體中，由於受到化學或電化學的作用而導致其性質退化的現象。據世界各國的統計，每年因腐蝕所造成的經濟損失占國內生產總值（GDP）的 3 ～ 5%。根據國外經驗，如果採用有效地控制和防護措施，25 ～ 40% 的腐蝕損失就可以被避免。因此，研究腐蝕機理與開發對其控制技術對國家經濟建設具有重大的意義。

土木基本設施（civil infrastructure）是國家的經濟命脈、永續發展的基石。各國的基礎建設中需要使用大量的鋼鐵材料，位於腐蝕環境中的基本設施長期經受高濃度腐蝕離子的侵蝕及乾濕交替的因素作用極易產生腐蝕，嚴重影響整體的使用年限。因此，從預防式養護與管理的觀點出發，為了實踐腐蝕環境中結構物使用年限延長、降低生命週期維護管理成本的目標，就需要針對基礎設施結構提出合理的防護措施，並對使用中設施結構的腐蝕狀態做即時檢監測和診斷並提早修復，以延長其使用壽命，這是影響整個設施耐久性的主導關鍵因素。

臺灣島嶼的海洋環境對基礎設施的腐蝕作用相當嚴重，可惜過去投注於此方面的研發費用與人力十分欠缺，以致過去及未來付出相當大的社會成本。土木工程師需具備鋼鐵材腐蝕及防蝕的基本常識，才能在結構物除因結構力學行為之破壞模式以外，尚能因應由於防蝕方法不當所產生之破壞模式，如此才能達到真正符合經濟性、耐久性及安全性的需求。

腐蝕之防制，基本上只要將構成腐蝕電池之四要素：陽極、陰極、物理性接觸及電解質，去除其一即可達成。鋼鐵材之防蝕方法應依據腐蝕環境及防蝕目標，選擇最合適之方法，且不限使用單一方法，可從結構設計、鋼鐵材選擇、表面防蝕及陰極防蝕等方式進行之。選擇適當的防蝕方法是工程師防蝕設計最重要的工作。

熱浸鍍是常用之防蝕方法之一，此法將鋼鐵材料浸置於低熔點的液態金屬中，附著於鋼鐵材表面之該金屬於取出後經冷卻可以形成一附著性良好的表面金屬層，此熱浸鍍金屬層一方面可以隔絕腐蝕性環境的侵蝕，另一方面對於特定金屬（如鋅或鋁等）的熱浸鍍層也可提供陰極防蝕的效果。最普遍的熱浸鍍金屬是熔點低的鋅、鋁或鋅鋁合金。

本書對熱浸鍍鋅技術及實務做了清楚完整的介紹，相信本書的出版，將可使工程人員對鋼鐵材料的腐蝕防制認識更為深刻，可作為相關規劃、設計、施工、監造及維護管理工作之參考。

國立中央大學土木工程學系 教授
王仲宇

尊重自然生態，整合創新價值

40 餘年來的公職生涯，從事建築、道路、橋梁、捷運等國家基礎建設相關工程，在工程規劃設計及施工中，新工法、新材料一直在求新求變，創造出更好更快速的施工方法，且讓工程品質提升、使用年限更耐久。早期公共工程以鋼筋混凝土為主，後經十大建設國內擁有自己的煉鋼廠，鋼結構工程逐漸增加形成兩大主流。但，鋼筋混凝土結構面臨過海砂的不當使用，造成鋼筋生銹保護層剝落使房屋結構產生損壞；而鋼結構也面臨過施工條件控管不佳、腐蝕環境等造成長期維護管理等問題。這期間逐漸改善工法及相關規範的增修，例如使用熱浸鍍鋅工法於鋼筋或鋼結構之防腐蝕；公路橋梁設計規範也於 2015 年增訂「耐久性」章節，將熱浸鍍鋅工法列為其中一種。

熱浸鍍鋅工法工業化已超過 180 年歷史，且臺灣於日治時期即有引進使用。1970 年代十大建設也已大量應用在基礎建設上面，加上中華民國熱浸鍍鋅協會成立後大力宣傳推廣，讓大眾更了解熱浸鍍鋅的功效，促進熱浸鍍鋅產業的發展。目前每年大約有 35 萬噸鋼材運用熱浸鍍鋅工法做防蝕，其中約有 25%運用在營建、土木工程；若以工程運用統計則約有 35% 運用在公共工程。

熱浸鍍鋅防蝕應用早已散見於日常生活中，小到螺絲、螺栓、水溝蓋板、鐵絲圍籬、燈桿、交通標誌門架……，大到鋼橋、工業廠房結構及設施設備等，亦為工程師所信任的一種鋼鐵防蝕方法。然至今日，熱浸鍍鋅防蝕的應用普及度仍有再擴大宣導的必要，究其原因在於鋼鐵腐蝕是一種緩慢過程，以至常被忽略其防蝕的重要性。尤其，臺灣四面環海，沿海地區腐蝕環境潛勢高，工程師常因成本考量或對熱浸鍍鋅技術認知不足，

而忽略了初期防蝕成本的投入或以較低成本的方法進行處理，假以時日後，構造物開始發生銹蝕，反而增加構造物的長期維護成本，甚至產生安全疑慮。

熱浸鍍鋅防蝕協會基於構造物生命週期成本考量，以及為促進構造物延長其使用年限之目的，邀集專家學者蒐集編撰熱浸鍍鋅防蝕原理、相關國家標準及規範規定、施工方法及各類工程應用案例等資料成冊，以提供給工程師對熱浸鍍鋅防蝕技術有進一步再認識的機會，並借鏡過往經驗，期合理及適當的使用熱浸鍍鋅防蝕技術。面對臺灣地區人口的高齡化及技術人力短缺情形愈趨嚴重，追求構造物的免維修及提升使用年限，確

實是現今工程師要納入考量的重要因素，而熱浸鍍鋅防蝕技術，實符合當今節能減碳及永續發展的政策，期待工程界能重視之。

40 餘年來任職於營建署、國工局、中興工程顧問（股）公司、中國工程師學會等，與中華民國熱浸鍍鋅協會較有互動。欣聞協會將重新出版《熱浸鍍鋅防蝕技術與應用》書籍，拜讀本書後發現內容是由基本介紹到實際應用，且有工程實務問題與回答，相信本書可以讓大眾更容易了解熱浸鍍鋅工法。

最後，公共工程需要耐久性，需要降低維護管理及成本，而熱浸鍍鋅具有良好的防蝕特性可降低維護成本及延續工程之生命週期，正符合中國工程師學會的願景「尊重自然生態，整合創新價值，打造幸福明天」。

交通部國道新建工程局 前局長
中興工程顧問（股）公司 前董事長
中國工程師學會 第 70 屆理事長
邱琳濱

兼具技術內涵與實務應用的熱浸鍍鋅專著

臺灣地處亞熱帶，四週環海且高度工業化，多處區域的大氣腐蝕環境已達高或非常高腐蝕性之 C-4 及 C-5 類別。鋼材具有高強度及良好的延展性，廣泛使用於土木及建築結構物，而如何在這樣嚴苛的腐蝕環境下，選用適當的防蝕措施與技術，讓這些鋼構結構物達到預期的耐久年限，並盡量減少養護維修所需的人力與工作，以因應少子化的社會，是我們必須嚴肅面對的課題。

熱浸鍍鋅在遮斷式防蝕方法中，有相當廣的適用範圍，尤其對於具有較複雜局部構造的鋼構結構物，這種遮斷式防蝕方法可以確實達到預期的防蝕功能，但在應用上需注意有鍍鋅槽大小的限制及鍍鋅加熱可能產生的潛在變形。此外，熱浸鍍鋅初期費用較高，但維護效期較長，而且在工廠採批式連續作業，施工不受天候影響，可有效掌控與縮短施工工期。

民國 82 年在陽金公路出現第一座熱浸鍍鋅橋梁――馬槽橋，是國內在硫磺溫泉地帶以熱浸鍍鋅工法作為鋼骨拱架防蝕之首例，至今防蝕效果良好，目前已普遍應用在公路、鐵路、電力、土木、建築與農業水產等工程。國外對於長期處於海洋環境中，容易受到各類腐蝕等不良因素影響的離岸風機，亦可藉由熱浸鍍鋅提高防腐蝕保護，降低日後維修故障的需求。

中華民國熱浸鍍鋅協會（TGA）邀集產、官、學、研等頂尖專業人員共同編輯完成《熱浸鍍鋅防蝕技術與應用》專書，本書闡述了鋼構腐蝕的化學作用原理、介紹熱浸鍍鋅的防蝕作用與作業流程，並以實際案例與照片敘述熱浸鍍鋅的應用範圍、領域及結構物類別，可使讀者得以快速認識熱浸鍍鋅，獲得相關正確知識，發揮結構物全生命週期最佳的耐久性效益。

書中更以問答方式（Q&A），強化讀者基礎概念，對於全生命週期實務議題，從材料、規範、設計、施工，以迄維護管理，循序漸進，導引出使用者可能會產生的疑慮或問題，並提供淺出易懂的說明，以及適切且可行的解決方案與應注意事項。就採熱浸鍍鋅確保鋼構結構物的耐久性角度，本書的確是值得我們工程人員珍藏使用的專著。

中國工程師學會 理事長
臺灣世曦工程顧問股份有限公司 董事長
施義芳

推廣適合臺灣的熱浸鍍鋅應用

臺灣地區屬於亞熱帶海島型氣候，終年溫暖潮濕，年均相對濕度超過 80%，加上工業大氣排放的 SO2，以及海洋大氣夾帶的氯鹽、灰塵等，除中央山脈外，大部分地區屬於中、高度腐蝕環境，其中濱海及陽明山硫磺區附近則大部分達到 ISO 之最嚴重腐蝕環境上限值。而鋼材料在潮濕環境中均有強烈腐蝕傾向，導致其能量降低，回歸冶煉前之鐵礦組成（Fe2O3．3H2O）。鋼構物在相對濕度低於 60% 的環境中可免於大氣腐蝕；若超過60%，其腐蝕速率則呈倍數式上升。當表面液膜厚度達到超過 1微米開始腐蝕，接近 1 毫米時則等同於全浸漬於在水溶液中的腐蝕速率。

金屬鋅在酸性或鹼性水液環境中均有很高的溶解速率，只有在中性及稍偏鹼性（pH7 ～ 12）環境中顯示極低的腐蝕速率。鋅與鋼的接合平衡了兩者電位，因此發揮鋅金屬之犧牲陽極功能，降低鋼材的腐蝕速率。鋼材與熱浸鍍鋅之間產生了鐵鋅合金層，不僅提升了鋼材的腐蝕電位，往貴重金屬電位趨近，同時也增加了鋼材表面硬度，使鋼構物不僅能抗腐蝕也耐磨耗。因此熱浸鍍鋅鋼構物不論施工擦傷、任何之不連續及死角部位，

都能受到鋅層的保護。熱浸鍍鋅使用空間廣泛，包含地下、地上、海洋環境中之所有鋼構造物及鋼筋混凝土構造物。

先進國家採用熱浸鍍鋅的實例隨處可見，對於材料選用、表面防蝕設計、防蝕施工程序等已有相關的規範；中華民國熱浸鍍鋅協會亦針對臺灣之特殊腐蝕環境協助中央標準檢驗局制訂適用臺灣地區之熱浸鍍鋅相關國家標準。而臺灣的熱浸鍍鋅市場日益普及，面對成長空間與技術推廣，更有賴本書《熱浸鍍鋅防蝕技術與應用》之推廣應用。

國立中興大學材料科學與工程學系 特約講座教授
施漢章

善用防蝕科技 推動永續工程建設及節能減碳

臺灣屬於副熱帶（亞熱帶）氣候，四面環海，為典型海島型氣候，終年高溫潮濕。隨著經濟發展，各臨海地區之工業廠房設施及橋梁、海事工程設施興建之規模及數量均大幅增長，並深受鹽害腐蝕之影響，早期工程界對於腐蝕嚴重性及防蝕科技知識了解不足，致增加設施維修經費，並縮減使用壽命。

民國 59 年完工通車的舊澎湖跨海大橋於使用 5 年即發現銹蝕，並於 14 年後拆除重建。民國 108 年，南方澳大橋因鋼鍵腐蝕導致斷橋，震撼國人。舊中興大橋塌陷，經建會委託臺灣大學於民國 75 年完成「臺灣地區橋梁安全之初步研究」，指出橋梁興建與維護應並重，合理考慮環境問題，增進安全及耐久使用。過去 50 年來，中華民國防蝕工程協會於民國 72 年成立，中華民國熱浸鍍鋅協會於 89 年成立，產官學研積極研究及推展防蝕科技，制定相關國家規範、標準及設計基準等，廠商亦分別強化施工及工廠製造能力。民國 68 年啟動第一座鋼結構設計之關渡大橋；民國 76 年首次運用環氧樹脂塗裝鋼筋於三仙台橋；民國 83 年運用鍍鋅鋼筋於位處高腐蝕性地區陽明山之馬槽橋。

交通部運研所港灣技術中心（早期為港研所）民國 74 年首次舉行研討會啟動 RC 港灣構造物防蝕科技討論，後續逐年進行耐久性研究及制定準則。83 年防蝕學會結合土木、結構學會合辦「橋梁腐蝕與防治研討會」。其中海域及近海鋼結構採熱浸鍍鋅加塗裝、陰極防蝕、運用鍍鋅鋼筋或環氧樹脂塗裝鋼筋 RC結構等，並用多重防蝕方法來減緩物理或化學反應導致劣化問題等，均是延長使用年限之作法。

這些年來，熱浸鍍鋅技術使用逐漸普遍，包括沿海之電廠、工廠及建築、海域風力發電及太陽能發電設備等。在交通設施方面，莫拉克颱風災後重建之文化景觀松楓橋（鋼拱橋護欄）採熱浸鍍鋅施工。世曦公司統計歷年六座橋梁採用環氧樹脂鋼筋計 2902 公噸。而使用熱浸鍍鋅鋼筋更為普遍，計有八座橋梁使用 11240 公噸鍍，其數量尚未包括近年興建之台東縣多良高架橋於海（水）中路段墩柱採用熱浸鍍鋅鋼筋；於民國 111 年 10月通車之金門大橋使用於下部結構之基礎版與橋墩，使用量達7500 公噸；主構件設計年限 120 年施工中之淡江大橋則於河道橋墩外層主筋、箍筋及繫筋採用為附加保護措施，其使用數量亦達 4318 公噸。

為朝安全耐久、循環經濟及節能減碳之永續發展目標努力，行政院公共工程委員會於民國 100 年頒布「永續公共工程——節能減碳政策白皮書」，從生命週期考量制定政策方向及推動相關措施。並於民國 99 年邀集中央各部會推動公共工程生命週期管理，制定設計使用年限。交通部於 104 年 4 月 13 日修訂頒布「公路橋梁設計規範」，明訂重要及必要之公路橋梁設計年限不得小於 100 年；其他公路橋梁設計年限不得小於 50 年。高速鐵路、機場捷運土建工程為 100 年，淡江大橋設計年限則採用 120 年。這是我國提升工程及防蝕科技及其應用最具意義的時代。本人企盼公共工程委員會能持續督導責請交通部、經濟部、內政部等各部會就其主管設施之海洋、水利、環保、建築等工程規範制定設計使用年限。

歷經 50 多年，產官學界共同努力，臺灣防蝕科技及高性能混凝土耐久性能提升科技之發展及應用已經相當進步成熟。在永續發展節能減碳之全球大目標下，我國在延長工程設施使用年限及減少維護成本之步伐勢必要更加快速度，迎接挑戰。中華民國熱浸鍍鋅協會結合專家學者出版《熱浸鍍鋅防蝕技術與應用》一書，從簡介到彙整充實豐富之 Q&A，對實務界必有相當助益，也使大眾知道如何經由精進科技，共為永續發展做出貢獻。

唐獎教育基金會 執行長
臺灣大學土木系 名譽教授
中國工程師學會 前理事長
前行政院政務委員兼公共工程委員會 主任委員
陳振川

走向低碳永續之熱浸鍍鋅技術應用

2021 年 4 月 22 日地球日，時任臺北市長的柯文哲宣示2050 年淨零排放目標，並率全國之先，於 10 月 31 日提出臺北市 2050 淨零排放路徑。2022 年 6 月 22 日北市議會三讀通過「臺北市淨零排放管理自治條例」，將淨零排放各階段減碳目標納入法規，作為推動的基石。預見未來，各領域技術開發都朝淨零排放工作去貢獻。此時，本書付梓對低碳永續可說是扮演積極角色。

臺灣地處熱帶及亞熱帶之海洋氣候環境，金屬易於腐蝕，為能增長耐久性及減省維護成本，在興建之初期，尤其是規劃設計階段就考慮維護費用、耐久性及經濟循環再利用等的社會成本，以全生命週期（LCC）之規劃，採用熱浸鍍鋅技術作為金屬結構之防蝕工法，必能提升公共工程品質及永續性，而減少資源耗費，建構減碳的行動力。

有感於 2022 年 4 月 4 日聯合國氣候變遷小組（IPCC）報告，呼籲人類社會需在本世紀中葉前達成淨零排放，以控制全球升溫在 1.5℃內，確保人類永續發展，以減緩氣候變遷遭遇之環境災難。本書舉出熱浸鍍鋅技術廣泛應用在建築與橋樑工程；電力設備、交通設施、石化工業、農漁業等處，一如俗稱「堅固耐用」外，兼具美學水準，可見中華民國熱浸鍍鋅協會懷抱永續發展使命感，在臺灣長久經營技術教育與推廣，並向世界先進國家展開交流，精益求精，期待此書分享推廣，共同邁向低碳建設，實現 2050 淨零排放願景，為我們的地球盡心盡力。

臺北市副市長
彭振聲

理論及實務兼具的工具書

臺灣四週環海，各項公共建設設施特別是鋼結構，受海風、濕氣、環境污染等因素影響，非常容易生銹，而影響到設施服務品質，甚至減短使用壽命。今又因氣候變遷影響，氣溫及濕度較以往提高，加劇了鋼結構的銹蝕速度，更增加鋼結構的維修困難度。以本人於臺北市及桃園市服務的經驗，例如臺北市的麥帥一、二橋或桃園市大園區竹圍漁港地標彩虹橋，鋼結構都受到嚴重的銹蝕。不僅維修經費逐年升高，損壞的程度也愈來愈快，維修過程更是苦不堪言。如果能事前做好防蝕處理，絕對能減少後續維護面臨的難題，所以目前在桃園推動各項防蝕工法，雖然初置成本略高，但因後續可降低維修成本，且有助於結構物壽命延長，全生命週期總成本相對較低。

蕭勝彥創會理事長早期從日本引進熱浸鍍鋅技術，深知其重要性，熱心推動防蝕技術，時常拜會政府機關首長、顧問公司、建築師事務所，並自籌經費辦理許多研討會，為提升本國的防蝕技術推廣不遺餘力。編輯委員們以多年的經驗撰書出版，本書共有兩個部分，分別敘明熱浸鍍鋅的原理及實際碰到問題之解決方案，內容不僅介紹金屬的氧化、腐蝕機理及熱浸鍍鋅防止銹蝕之原理，也包含了設計、施工及維護管理重點暨注意事項，是一本理論及實務兼具的工具書，更有益於工程人了解及勇於採用本技術，對國內防蝕技術亦有提升之貢獻。故樂為之序。

桃園市政府 秘書長
黃治峯

■ 作者序

公共工程應為百年建設

經過諸位編輯委員的努力修訂，本書終於可以正式出版了，在此再一次感謝各位委員的辛勞。

本書之前身是早年我為了推廣熱浸鍍鋅防蝕觀念，特別商請日本熱浸鍍鋅協會同意之後，將該會出版之《熱浸鍍鋅 Q&A手冊》翻譯成中文，作為自己公司行銷推廣之用。

自從中華民國熱浸鍍鋅協會成立之後，為了讓更多人了解熱浸鍍鋅產品，促進熱浸鍍鋅產業的發展，於是將這本《熱浸鍍鋅 Q&A 手冊》捐給協會印行。

爾後為了普及熱浸鍍鋅知識，我們邀請了中華民國熱浸鍍鋅協會技術委員會諸位委員們，依各委員之專長區分章節，以淺顯易懂的文字解說熱浸鍍鋅，使原本的手冊內容更加豐富完備，作為本會在各機關舉辦研討會的補充資料。如今我們把這份珍貴的資料正式隆重發行成書，趁此機會也將原本的舊名《鋼鐵結構物熱浸鍍鋅問答集》更新名為《熱浸鍍鋅防蝕技術與應用》，祈望讓社會各界尚不熟悉熱浸鍍鋅的人一經翻閱即可找到答案，而且也可以作為公共工程界從業人士隨手可查的工具書。

無論何種場合，我一直鼓吹提倡重視公共工程的耐久性，降低生命週期成本（LCC Life Cycle Cost），節省國家社會龐大的公帑支出。目前世界各國愈來愈重視能夠節能減碳的綠色建築，熱浸鍍鋅是可以防止鋼鐵生銹，在一般大氣腐蝕環境之下，熱浸鍍鋅防蝕工法更是能夠減少維護管理，幫助公共工程達成百年建設的目標，實屬於綠建築產業的一部分。雖然很多人都向我表示理解上述概念，但是如何能夠更加深化落實、強化此一觀念，進而造福社會，還是要靠更多強而有力的傳播方式才能廣為流傳，這也是本書新版正式發行的目的。

最後感謝諸位公共工程界先進們為本書作推薦序，增添本書無限的光采！

中華民國熱浸鍍鋅協會 創會理事長
蕭勝彥

輕鬆認識熱浸鍍鋅

依據歐美先進國家的統計得知，鋼鐵材料每年因生銹腐蝕造成的損失金額約占 GDP 的 3 ～ 4%。臺灣是海島國家，鋼材的腐蝕問題更加嚴重，因此在臺灣到處都可以看到鋼材生銹腐蝕現象，而政府部門每年也編列了大筆預算進行維護或重建。造成此現象，通常是因為建造初期採用了錯誤的防蝕方法，或是過程處理得不好，為了預防此現象，熱浸鍍鋅就是一個最好的處理方案。

目前在國際上，熱浸鍍鋅防蝕技術早已廣泛運用於各領域以保護鋼材延長使用壽命，對節省大量的維護成本貢獻極大，也有非常多的成功案例，但在臺灣的各大專院校中卻沒有任何系所開設講授熱浸鍍鋅的課程，為了讓大眾能夠輕鬆簡易地了解熱浸鍍鋅的原理跟優點，本協會邀請了多位產、官、學、研界各領域對熱浸鍍鋅有研究的專家，歷經一年多次開會討論收集整理完成這本手冊，內容包括有熱浸鍍鋅的基本原理、應用及使用者常碰到的問題解答，著實可以幫助不懂熱浸鍍鋅的人認識及應用熱浸鍍鋅對鋼材防蝕保護的優點。

中華民國熱浸鍍鋅協會 理事長
戴晉平