埋進水泥的鐵件：鋼在 pH 11.5 失去鈍化，鍍鋅撐到 9.5，但 5 µm 電鍍鋅只少 33% 腐蝕

女兒牆裡的那支角鐵

原帖（PTT FixMyHouse，2025-08-29）的提問者擔心的是安全：裂縫一直變寬， 「怕牆日後欄杆鏽蝕」，加上地震，女兒牆崩下來砸到路人。他想用稀釋的彈性水泥灌進裂縫，再上防水漆。

推文給了兩種方向。一位說裂縫多半是立柱位置滲水造成，建議噴鏽轉化劑後灌注環氧樹脂； 另一位指出這種舊式欄杆下面都有一整支角鐵，角鐵生鏽膨脹撐開牆，不除鏽沒辦法處理，或者整支打掉換別的欄杆。 還有一位說內部鋼筋生鏽、水泥膨脹，不打除就無法根治，能做的是外面塗防水漆減緩。

這篇不回答那面牆怎麼修，論文沒有涵蓋修補。要回答的是前一個問題：鐵件埋進混凝土之後， 為什麼有些鐵件埋了很久沒事，有些卻把牆撐裂；換成鍍鋅的，能多出多少餘裕。

混凝土裡的鋼，靠的是鹼性

Cedrim 等人 2019 年的論文〈Corrodibility and Adherence of Reinforced Concrete Rebars Electroplated with Zinc and Zinc-Nickel Alloys〉， 在引言整理了幾個門檻。混凝土裡的鋼表面有一層鈍化膜，這層保護能維持多久，看周圍的 pH 掉到哪裡。

論文寫：一般混凝土裡的未鍍鋼，pH 降到約 11.5 以下就失去鈍化；混凝土若含氯，失去鈍化發生在更高的 pH，也就是更早。 鍍鋅鋼則可以維持鈍化到約 pH 9.5，所以對混凝土碳化有實質的保護。 （論文只寫到「碳化」一詞；碳化是空氣中的二氧化碳從表面往內中和混凝土的鹼性，這是本站補充的背景說明。）

這兩個數字之間的 2 個 pH 單位，就是鍍鋅多出來的餘裕：碳化前緣走到鋼的位置時，裸鋼已經失去鈍化保護、進入容易腐蝕的狀態，鍍鋅鋼則仍可保持鈍化一段。 同一段還說，鍍鋅鋼筋可承受比造成一般鋼筋腐蝕高數倍的氯離子濃度，但沒有給倍數。

表裡有一處對不上。引言說鋅在混凝土裡 pH 8 到 12.5 是鈍化的；§3.3 引的 Macias 與 Andrade 卻說 pH 12 以下會局部腐蝕。 後者是在 NaOH、KOH 溶液裡做的，前者講的是混凝土，條件不同，論文沒有調和兩者，本站也不替它調和。 另外，§3.3 正文把 Macias 與 Andrade 標成第 36 號文獻，但文獻表第 36 號是 Andrade 與 Alonso 的書章，第 33 號才是 Macias 與 Andrade 1990 年的論文，編號疑似錯置。

鋅碰到濕水泥會先反應一次

論文引言提到，鋅和濕的混凝土反應劇烈，但混凝土一硬化，這個反應實際上就停了。 反應的產物是一層羥基鋅酸鈣（calcium hydroxyzincate，Ca(Zn(OH)₃)₂·2H₂O）的阻隔層，同時放出氫氣。 §3.3 補充：這個化合物在 pH 12.0 到 12.8 之間生成，需要混凝土裡的濕氣與氫氧化鈣，而鋅在鹼性溶液裡要鈍化，必須有鈣離子。

這層東西有兩面。好的一面，論文把鍍鋅筋腐蝕速率較低主要歸因於它，它就是那層鈍化膜。 另一面是氫氣：§1 引的研究認為，鋅接觸新拌混凝土時產生的氫氣，可能降低鋼與混凝土的黏著。不過本研究對後面拉拔試驗握裹下降的解釋是肋高降低與化學作用不同，沒有驗證氫氣這個機制。

熱浸鍍鋅和電鍍鋅，不是同一層東西

論文分得清楚：熱浸鍍鋅是把鋼浸進約 450 °C 的熔融鋅，鋼和鋅反應，從界面往外長出一系列鐵鋅合金層，最外面是近乎純鋅的一層。 電鍍鋅是用電流把溶液裡的鋅離子還原到鋼表面，層很薄、孔隙相對少，不生成那些合金層。

這篇實驗用的是電鍍。研究者以 10 mA/cm² 的電流密度鍍 8 到 9 分鐘，得到 5 µm 的鋅層。 螺絲常見的電鍍鋅也是個位數 µm 的薄層（本站另一篇比過 8 µm 的電鍍鋅與機械鍍鋅）。 本站的推論是：拿一支電鍍鋅螺絲或膨脹螺栓埋進水泥，鍍層類型比較接近這篇的 5 µm 電鍍筋，而不是熱浸鍍鋅；論文本身沒有試驗螺絲或錨栓。

實驗怎麼做

要注意的是：兩種加速試驗都是氯化物，沒有一種是碳化。標題那組 11.5 與 9.5，是引言整理的文獻值，不是這次量出來的。

5 µm 電鍍鋅實測：腐蝕少約三成，握裹應力低 16%

腐蝕速率是試驗結束後把鋼筋挖出、清洗、秤失重算出來的。

乾濕循環比鹽霧兇了一個數量級。論文的解釋是毛細吸力：試體乾了再泡，鹽水被吸進混凝土，氯離子濃度累積得比一直噴霧快。 陽台女兒牆日曬雨淋、乾了又濕，比較接近哪一種，讀者可以自己判斷；但兩種試驗用的都是 3% 或 5% 的鹽水，不是雨水。

作者也指出 5 µm 遠低於一般鍍層厚度（原文寫約 100 µm），這個厚度可能讓結果偏差變大，也可能讓延緩腐蝕的氧化鋅層長不好。 結論也寫，這個厚度可能不足以實質延長壽命。有一處原文自相矛盾：方法一節說 5 µm 是電鍍產線的典型值，結果一節又說一般厚度約 100 µm。 兩句都在原文裡，本站照錄。

握裹力的部分，拉拔試驗中，論文對鋅與鋅鎳兩種電鍍筋合併敘述：握裹應力比裸鋼低 16%，沒有分開列出純鋅組的數字。論文的解釋是鍍層讓肋高變低，加上鋅與水化矽酸鈣之間的化學作用不同。 同一節引了其他研究：Hamad 與 Mike 在梁試驗裡看到熱浸鍍鋅筋握裹降 4 到 6%；Kayali 與 Yeomans 量到的臨界荷重與黑鋼沒有統計上的差異； Pokorný 等人則發現熱浸鍍鋅肋筋完全拉出所需的剪應力與黑鋼相近。所以「鍍鋅會降握裹」在文獻裡並不一致，16% 是這次 5 µm 電鍍筋的數字。

對要埋鐵件的人，這代表什麼

論文沒有給埋設件的設計規則，下面是把它講到的東西，排成現場能用的判斷順序。

先看鐵件離表面多近。碳化是從表面往內走，混凝土裡的鋼靠的是周圍的鹼性。論文在引言列的第一組做法，就是鋼筋放對位置、混凝土品質、搗實與養護。 本站的推論是：欄杆角鐵、壁掛支架這類埋設件，如果離表面比結構鋼筋近，碳化前緣會先碰到它。論文沒有討論埋設件。

再看有沒有氯。論文寫明含氯時鋼在更高的 pH 就失去鈍化。靠海或會接觸含鹽水分的位置（本站舉例），失去鈍化的 pH 線本身就比 11.5 高，餘裕更少。 本站在ISO 9223 那篇講過的是大氣環境的腐蝕性分級，混凝土內部不是那套分級量的環境，不能直接套用。

指定鍍鋅時，把鍍法與厚度寫出來（本站建議）。9.5 是論文對「鍍鋅鋼」所引的文獻值，該段沒有交代是熱浸還是電鍍，不能把它當成某一種鍍法的保證； 這篇實測的 5 µm 電鍍鋅，在乾濕鹽水循環下只少三成腐蝕。本站的看法是：規格只寫「鍍鋅」，無法區分熱浸與電鍍，也沒有厚度。 兩種鍍法的差別見鋅沒有熔過的那種鍍鋅，鍍鋅與不鏽鋼怎麼取捨見鍍鋅還是不鏽鋼。

其他選項，論文只列不比。引言列出的防護手段還有：混凝土表面塗膜或塗裝、浸漬降低透水性、加防鏽劑、改用不鏽鋼或高分子筋、陰極防蝕。 它沒有比較這些手段的效果，本站也不替它排序。

檢測時，裸鋼的電位判準不能套在鍍鋅件上。腐蝕開始後，鋅的電位比裸鋼負約 400 mV。 用 ASTM C876 的半電池電位判讀，裸鋼低於 −0.274 V（對飽和甘汞電極）代表腐蝕機率超過 90%；電鍍鋅的對應門檻是 −1.043 V。 拿裸鋼的標準看鍍鋅件，會把正常的鍍鋅件讀成在鏽。不過論文也引 González 等人提醒，電位量測只能當初步指標，本身不能下定論。

這一頁不能下的結論

pH 11.5 與 9.5 是論文引言整理的文獻值，段末標的是 Yeomans 1994，本站沒有讀那篇原文，也無法確定這兩個數字出自那一篇。 論文自己沒有量 pH，也沒有做碳化試驗，兩種加速試驗都是氯化物。

實測數據來自 5 µm 的電鍍鋅鋼筋，不是熱浸鍍鋅的埋設件；熱浸鍍鋅埋進混凝土會撐多久，這篇沒有數據。 腐蝕速率是加速試驗、以鋼的密度換算的值，失重也包含鋼本身；本站判斷不能拿 5 µm 去除它算鍍層幾年耗盡，也不能換算成實際牆面的壽命。 試驗只用一種鋼筋、一種混凝土配比與實驗室加速條件，電位的數字則是論文自己說的初步指標，不是完整的現場診斷規則。 握裹力少 16% 是這次的電鍍筋結果，同一篇引的熱浸鍍鋅文獻結果不一致。 不鏽鋼與其他防護手段，論文只列為選項，沒有測。

這一篇屬於第 5 步，表面處理。完整的順序是母材、牙、頭型、驅動、表面處理、文件；至於為什麼順序做反了是重工而不是微調，見指定一顆螺絲。

常見問題

埋在混凝土裡的鐵件為什麼會把牆撐裂？

混凝土的鹼性讓鋼表面鈍化不鏽。依 Cedrim 等 2019 年論文引言整理的文獻，碳化會降低混凝土的 pH，普通混凝土裡的裸鋼在 pH 約 11.5 以下失去鈍化，含氯時在更高的 pH 就失去鈍化，之後就容易腐蝕。PTT 那篇女兒牆的推文判斷，就是欄杆底下的角鐵生鏽膨脹把牆撐開。

鍍鋅鐵件埋進水泥比較不會鏽嗎？

文獻值是鍍鋅鋼可以維持鈍化到約 pH 9.5，比裸鋼的 11.5 多約 2 個 pH 單位的餘裕。但這篇論文實測的 5 µm 電鍍鋅鋼筋，在 3% 鹽水乾濕循環下腐蝕速率只比裸鋼少 33.1%，作者也說這個厚度可能不足以實質延長壽命。

螺絲上的電鍍鋅和熱浸鍍鋅，埋進混凝土差在哪？

熱浸鍍鋅是浸入約 450 °C 熔融鋅，形成鐵鋅合金層加外層純鋅；電鍍鋅只有一層薄鋅。這篇論文實測的是 5 µm 電鍍鋅，作者指出實務常用鍍層厚得多（約 100 µm）。熱浸鍍鋅埋設件的實測數據，這篇沒有。

鍍鋅會降低鋼筋和混凝土的握裹力嗎？

這篇的拉拔試驗中，5 µm 的鋅與鋅鎳電鍍筋（論文合併敘述）握裹應力比裸鋼低 16%。但同一篇引的熱浸鍍鋅研究結果不一致：有的梁試驗降 4 到 6%，有的與黑鋼沒有統計差異。

參考資料

• Cedrim FA, de Almeida VLS, de Souza CAC, Lima PRL, de Jesus MD, Ribeiro DV（2019）—— Corrodibility and Adherence of Reinforced Concrete Rebars Electroplated with Zinc and Zinc-Nickel Alloys，Materials Research 22(4): e20180915（開放全文）
• PTT FixMyHouse（2025-08-29）—— [其他] 請問女兒牆2公尺裂縫，該如何處理？
• ASTM C876 —— Standard Test Method for Half-Cell Potentials of Uncoated Reinforcing Steel in Concrete（論文引用版本為 C876/91）
• 8 µm 的鋅：電鍍 200 小時，機械鍍 120 小時
• 螺絲還沒鎖就白鏽了：那不是保管問題，是化學問題

論文全文由本站讀過，試驗條件、腐蝕速率、握裹降幅與 pH 門檻照原文；鹽霧下鍍鋅少 30.8% 為本站由原文數字計算。pH 11.5／9.5 在原文是引言的文獻回顧，不是該研究的量測。原文有兩處對不上（5 µm 是否為典型厚度、Macias 與 Andrade 的文獻編號），已在正文註明。提問來自 PTT FixMyHouse 原帖與推文。