一、機械性質試驗
(一)試驗材料 1.木橫擔
選 用 油 脂 木 ( Apitong, Dipterocarpus spp. )、 花 旗 松
(Pseudotsuga menziesii)、美國西部鐵杉(Tsuga heterophylla)、紐 西蘭放射松(Pinus radiata)、及美國南方松(Pinus spp.)共 5 個 樹種作為試驗材料。斷面尺寸為 9×9 cm,長度 180 cm,本尺寸為 台灣電力公司電桿之木橫擔規格,每種材料試驗樣本數為 20 個。
每樹種 20 個試材先利用非破壞性彎曲振動試驗測試各樣本之動彈 性模數後,將 20 個樣本區分為 4 組,每組為 5 個樣本,並使各組 間之動彈性模數在防腐藥劑處理前不存在差異性,供後續四種防 腐藥劑處理。
2.防腐藥劑
本實驗依據中華民國國家標準 CNS 14495 所規定之有效成分 比例配置實驗所需之防腐劑,鉻化砷酸銅(CCA,種類 CCA-3),
有效成分如表 2 所示;銅烷基銨化合物(ACQ,種類 ACQ-1),有 效成分如表 3 所示;微米化銅烷基銨化合物(MCQ,成分與 ACQ-2 相似) 差異在於將其中的銅微米化,並以碳酸根(carbonate, CO3
2-) 取代 DDAC 中的氯離子,有效成分如表 4 所示;銅唑化合物 CA 比例依照 AWPA Standard P5-04 之 CA-B,有效成分如表 5 所示。
並 將 配 置 好 的 防 腐 劑 原 液 以 蒸 餾 水 調 配 為 重 量 百 分 濃 度 為 2%CCA、ACQ、MCQ 及 1%CA 之溶液,每個樹種、每種防腐劑 處理樣本數為 5 個,並於試材處理前及處理後均秤重,以計算藥 劑注入量及有效成分吸收量。
(二)試驗方法
1.防腐藥劑處理方法
各樹種之木橫擔試材首先乾燥至含水率 30%以下,依台電規 範位置鑽孔後,置入加壓防腐槽內並依據中華民國國家標準 CNS 3000 之充細胞法( Bethell process; Full cell process),在常溫下進行。
防腐處理程序為前真空(-600 mmHg , 30 mins)、加壓注入(壓力 14
機進行抗彎破壞試驗,採中央集中載重方式,跨距為 162 ㎝,載 重速度為每分鐘 150 kgf/cm2。持續施加載重至斷裂為止,並記錄 破壞載重。由載重變形圖計算抗彎破壞強度(MOR)及抗彎彈性 模數(MOE),計算方式如(2)、(3)式。破壞後試材置於 103±2 ℃的 烘箱內,每隔 6 小時秤重一次,直到質量差異在 0.1%以下時,視
由載重撓曲變形結果如(2)、(3)式分別計算抗彎破壞強度(MOR)及 抗彎彈性模數(MOE)。
二、防腐劑吸收量試驗
(一)木橫擔滲透深度與滲透面積測定
經各藥劑處理後之木橫擔以十字縱剖為四支,形成二個中央切面。
以銅離子顯色劑對二個中央切面進行顯色,以 300 mm 為一段,將木橫 擔分為六段,分別記錄各段之橫向滲透深度及該段滲透面積百分比,
最大值分別為 45 mm 及 100 %;另於首末段記錄縱向滲透深度,最大 值為該段長度(300 mm)。此外,亦記錄離試材兩端各 350 mm 處之滲透 面積。
(二)藥劑吸收量測定
防腐藥劑之注入量與吸收量依 CNS 3000 之規定計算。木橫擔試材 於處理前(m1)及處理後(m2)皆分別秤重,以求取處理試材之藥劑估計吸 收量(kg/m3)。另於離端 350 mm 處,切取自材面向內至 20 mm 深度之 試材適量,經磨粉、木粉消化、ICP (感位藕合電漿光譜儀)分析後,搭 配試材比重資料,計算藥劑實測吸收量(kg/m3)。每支試材由兩端各取 一個分析樣本,每支試材計有二個藥劑實測吸收量值。由下式(5)計算 木材試片對藥劑之吸收量(kg/m3)
估計吸收量(kg/m3)=
) (m
(%) )
-(
試材體積 3
藥劑濃度 藥劑處理前質量
藥劑處理後質量
---(5)
三、防腐處理材戶外暴露試驗
(一)試驗材料
選用油脂木、美國西部鐵杉、及美國南方松共 3 個樹種作為試驗 材料。將其製作為木橫擔,斷面尺寸為 9×9 cm,長度 180 cm,每個樹
種樣本數為 48。防腐處理程序為前真空(-600 mmHg , 30 mins)、加壓 注入(壓力 14 kgf/cm2 , 2 hrs)、後真空(-600 mmHg , 30 mins)。防腐 藥劑種類共 4 種,其中 ACQ、CCA 及 MCQ 為 2%藥劑濃度,CA 為 1%之藥劑濃度。
(二)試驗方法
1.設置戶外暴露試驗場
於本校大礁溪實驗林場適當地點設置野外暴露試驗場。暴露 試驗架設於開闊處且為 45o 面向南向以充分反應陽光可能對木材 造成之劣化效應,共設置 12 座暴露試驗架供本研究用。相同樹種 置於同一排的四座暴露架上,每一座暴露架上有 12 支防腐木橫擔,
由上而下依序為經處理的 CA、MCQ、ACQ 及 CCA 防腐木橫擔,
以此循環放置。
圖 1 防腐處理材之暴露試驗架
Fig. 1 The exposure stand for preservative-treated wood specimens.
2.防腐處理材動彈性模數經時變化試驗
防腐處理木橫擔開始暴露試驗後每隔 15 天進行含水率與動彈 性模數之測定,其後延長時間觀察上一次試驗後隔 2 個月和隔 3 個月進行試驗,共 6 次。取樣後之試材立即量測含水率及動彈性 模數;含水率測定採用 Kett 公司製電容型含水率測定木橫擔含水 率,每支木橫擔測定兩端及中央處,共 3 處含水率;動彈性模數 的測定則是將樣本由暴露架取下至某一定點後進行彎曲振動試驗,
並由動彈性模數變化情形,評估防腐木橫擔之經時彈性模數減低 率。
3.防腐木橫擔接合金屬腐蝕狀況評估
防腐木橫擔接合金屬腐蝕狀況評估所頇裝置構件採用台電公 司材料標準 Y087(91-04)邊長 52 mm 鍍鋅方形墊圈與 E011(91-05) 直徑 18 mm 之方頭螺栓及螺帽。墊圈安裝於木橫擔中央及離中心 左右 467 mm 的鑽孔處的上下側,即每支防腐木橫擔安裝 6 個方形 墊圈與 3 個方頭螺栓及螺帽於 3 個鑽孔處,共 144 支防腐處理材。
開始暴露試驗後每隔 15 天取樣 1 次,其後延長為隔 2 個月和 3 個 月取樣 1 次,共取 6 次。每次拆解下之鍍鋅方形墊圈立即拍照記 錄並依目測檢查評估腐蝕狀況。目視評估準則依 ASTM D610 (1995)中腐蝕面積率區分腐蝕程度,腐蝕程度以分級數字表示,如 表 8 所示。
表 8 腐蝕面積率與分級數字的關係
Table 8 Category indices in relate to the erosion area ratio.
腐蝕面積率 A (%) 分級數字
A≦00.1 10
0.01<A≦0.03 9
0.03<A≦0.10 8
0.10<A≦0.30 7
0.30<A≦1.00 6
1<A≦3 5
3<A≦10 4
10<A≦17 3
17<A≦33 2
33<A≦50 1
A>50 0