實驗材料

CFRP 彎矩補強受損（模擬蟲蛀腐朽）木梁構件試驗材料包含杉木

（Cunninghamia lancelata）、碳纖維強化高分子複合材料，材料之特性以及 規格如下所述：

一、杉木

本研究使用常用之材種杉木（Cunninghamia lancelata）來進行實驗測 試，含水率為15~17%。

二、碳纖維強化高分子複合材料

碳纖維強化高分子複合材料（CFRP，見圖 3-1）有三個基本成份：碳纖 維（Carbon Fiber）與基材（Matrix）以及纖維－基材之界面（Interface）等。

碳纖維為強化材料，使CFRP 材料具有很高的強度和彈性係數，且使 CFRP 材料承受應力時不致於彎曲或破壞；碳纖維強化材料是決定CFRP 材料機械 性能的主要因素，碳纖維強化材料於CFRP 材料中之功能綜合歸納成下列五 點：（a）承受主要負載；（b）限制微裂紋延伸；（c）提高材料強度與剛性；

（d）改善材料抗疲勞以及抗潛變性能；與（e）提高材料使用壽命與可靠性。

CFRP 材料必須證實其製造過程是經過嚴謹的品質控制，製造商需通過 ISO 9000 系列認證或是同等級之認證標準，以確保補強材料符合規範需求，

本研究CFRP 所採用的規格如表 3-1 所示。基材（Matrix）最主要的功能是傳 送應力或分散應力到每根纖維中，且使纖維固定在所需要的排列方向，基材 亦可以保護纖維免受到摩擦或侵蝕，同時基材也可結合纖維，使複合材料受 應力時不致於破壞或變形。基材的性質是決定纖維複合材料最高使用溫度、

電氣特性、化學性質之主要因素，大部份的高分子化合物，熱固性樹脂、室 溫硬化樹脂或熱塑性塑膠，均可加入纖維強化材料使其性能增加，最常用之 熱固性樹脂為不飽和聚酯（Unsaturated Polyester Resin）和環氧樹脂（Epoxy Resin）。纖維－基材的界面是決定複合材料使用壽命之重要因素，在界面處具 有很高的局部應力，纖維複合材料可能從界面處先破壞，故纖維－基材界面 必須具有良好的物理和化學性質，以便使負荷能夠很順利的由基材傳送到纖 維。

在木材表面塗佈底漆的目的主要在於浸透木材表層，以提升木材表面與 CFRP 間之接合性。本研究採用國內財團法人工業技術研究院所研發生產之 MRL-A2 型底漆主劑及 MRL-B2 型環氧樹脂硬化劑，底漆之調配比例為主劑：

硬化劑＝100：35，其測試規範及規格值如表 3-2 所示。

積層樹脂是用以膠結碳纖維貼片於木材表面，並固定碳纖維貼片在木材 表面的位置，本研究係採用國內財團法人工業技術研究院所研發生產之 MRL-A3 型基層樹脂主劑及 MRL-B2 型環氧樹脂硬化劑，積層樹脂之調配比 例為主劑：硬化劑＝100：35，其測試規範及規格值如表 3-3 所示。

圖 3-1 碳纖維複合材料-碳纖維

表 3-1 碳纖維貼片測試項目規範及規格值

品 名 FAW-200 測試規範

單位面積重量 （g/m²） 200 CNS13062 抗張強度 （kgf/cm.ply） 460 CNS13555 抗張係數 （kgf/cm.ply） 25,800 以上 CNS13555

設計抗張強度 （kgf/cm²） 490 － 設計抗張係數 （kgf/cm²） 2.35×10⁶ － 設計厚度 （mm/ply） 0.11 －

伸長率 （%） 1.8 CNS13555 貼片幅寬 （cm） 50 －

表 3-2 底漆測試項目規範及規格值

項 目 測試規範 規格值

材質 － 室溫硬化型環氧樹脂

混合後初黏度 （25℃） CNS13065 600-1,300 cps 可操作時間 （25℃） 溫度上升法 60-120 min.

接著強度（乾燥表面） CNS11053 >20 kgf/cm² （混凝土破壞）

表 3-3 積層樹脂測試項目規範及規格值

項 目 測試規範 規格值

可操作時間 （25℃） 溫度上升法 60-120 min.

混合後初黏度 （25℃） CNS13065 900-3,000 cps 抗張強度25℃、R.H.65%硬化 7 天 CNS4396 >400 kgf/cm² 抗張係數25℃、R.H.65%硬化 7 天 CNS4396 >30,000 kgf/cm² 抗彎強度25℃、R.H.65%硬化 7 天 CNS4392 >800 kgf/cm² 剪切強度25℃、R.H.65%硬化 7 天 CNS5606 >100 kgf/cm²