實驗條件與實驗儀器

本研究的實驗試體位在高雄市楠梓區國立高雄大學校園內，如圖 3-1 地圖上標示黑 點的位置。劣化案例調查中得知二丁掛外牆磁磚隆起現象以西向最多，因此將試體磁磚 面朝西向。試體完成後靜置兩周，於靜置時間完畢進行磁磚剪力及拉拔試驗。試體牆鋪 貼磁磚的時間從 2020 年 4 月 10 日至 12 日共三天。2020 年 4 月 27 日至 6 月 16 日，每 周兩次，早上 9:30-11:30 進行剪力與拉拔實驗。有雨天時不進行實驗。合計共 51 天。

實驗條件設定

本研究的試驗牆體符合一般工程建築物外牆標準。外牆磁磚鋪貼中所使用的材料比 例、設計強度將參考各家廠商及現場調查的結果。打底層的水泥使用東南牌水泥，水灰 比為 0.3（水：水泥砂漿），設計抗壓強度為 175kgf/cm²(資料來源：東南水泥股份有限 公司)；防水層使用貓王牌彈性水泥，水：彈性水泥配比為 0.2：1，強度部分廠商並無相

圖3-1 試體位置(上為北方) 黑點為試體位置，黑色框線是學校範圍

(地圖資料來源：Google map)

圖3-2 實驗試體

(拍攝日期：2020 年 4 月)

磁磚黏著劑配比為 0.3：1，7 天抗拉設計強度可大於 10kgf/cm²(資料來源：建鴻興業股 份有限公司)。上述說明材料配比、預期強度、化學成分彙整於表 3-1。

實驗材料配比、成分及強度

依據文獻回顧與現場調查歸納出重點後提出兩點實驗變因。第一點實驗變因為「施 作打底層前混凝土灑水與否」，第二點實驗變因為「黏著層空鼓率設定」。固定因子為

「混凝土結構體」、「防水層」及「二丁掛磁磚」。本研究根據文獻回顧及工地現場調 查後，設計實驗試體並進行正式實驗。

圖3-3 實驗流程圖

項目 比例 預期強度 化學成份

打底層 1:1:3

(水:水泥:砂)

28 天齡期抗壓強度 175kgf/cm²(2500psi)

石灰(CaO)、氧化矽(SiO2)、氧化 鋁(Al2O3)、氧化鐵(Fe2O3)、氧化 鎂(MgO)、三氧化硫(SO3)。

防水層 0.2:1

(水:彈性水泥) 無 水泥、石英砂(SiO2)、高分子乙烯

樹脂:(丙烯酸 C3H4O2)、細骨材。

黏著層 0.3:1

(水:磁磚黏著劑)

7 天拉拔強度大於 10 kgf/cm²

水泥、石英砂(SiO2)、高分子聚酯 樹脂(乙烯-醋酸乙烯共聚物 CH3COOCH=CH2)、細骨材。

實驗規劃

磁磚計畫

實驗試體施工

實驗結果分析

拉拔試驗 剪力試驗

實驗儀器介紹

此節介紹實驗過程中所使用的儀器設備，包含各項儀器規格及用途等。實驗中會使 用的儀器有磁磚拉拔機、剪力試驗機、數據紀錄器，測量混凝土結構體表面濕度使用混 凝土水分計，先行實驗之工具如磁磚切割機、手持圓鉅機，如圖 3-4、3-5。

1. 磁磚剪力試驗機

此台機器為廖硃岑老師研究室與典瑞企業有限公司共同開發的磁磚剪力試驗機如 圖 3-6 所示。儀器為手搖式試驗機，最大判讀刻度 1000kgf、拉拔速度為 5sec/圈、機器 拉拔數值為(kgf)，試驗結果須經由 S-Type Universal Load Cells 拉力荷重元件讀取數據 並記錄，如圖 3-7。儀器為鋁合金材質，最大拉拔力 1000kgf，額定輸出 2.0±10%。拉力 荷重元件起始拉力為-0.5 公斤，實驗數值會再加回 0.5 公斤。國內相關的拉拔數值均以 (kgf/cm²)表示，本研究之試驗數據經由計算後以(kgf/cm²)表示。儀器使用原理圖如 3-8 所示。

圖3-6 磁磚剪力試驗機 圖3-7 拉力荷重元件 圖3-4 磁磚切割器 圖3-5 磁磚切割機

圖3-8 剪力試驗機使用原理 2. 磁磚拉拔機(R-30000ND)

使用サンコーテクン株式会社生產的拉拔器/簡易型引張儀(R-30000ND)。儀器為手 搖式試驗機，最大拉拔力 30KN、最小判讀刻度 0.1N、拉拔速度為 3sec/圈、機器拉拔數 值為(N/mm²)。國內相關的拉拔數值均以(kgf/cm²)表示，本研究後續試驗之數據經由計 算後以(kgf/cm²)表示。儀器使用原理圖如 3-9 所示。

圖3-9 磁磚拉拔試驗機

圖3-10 拉拔試驗機使用原理

拉拔試驗機/簡易型引張儀（R－30000ND）規格 型號 R—30000ND

最大荷重 30000N(約 3000kgf) 荷重測定範圍 0 至 30,000N

儀器重量 4.9kg

儀器大小 420 × 255 × 325 mm 荷重精度 非直線: ±3%F.S±1digit 傾斜校正範圍 ±2.5 度

電源 乾電池 4 個 連續使用時間 約 20 小時

負荷方式 油壓＋手動回轉式油壓 壓力範圍 0 至 5.0MPa

3. MS-7003 水分計

本研究探討結構體灑水是否對水泥砂漿和混凝土牆的黏合以及強度造成影響。因此 需要量測混凝土牆表面水份，故使用混凝土表面水分計，如圖 3-10。用途為測量表面含 水率，詳細儀器規格如表 3-3 所示。

圖3-11 MS-7003 水分計

MS-7003 水分計規格

應用 量測混凝土的表面含水量

檢測範圍 0 至 100％RH

顯示

紅色 LED 和液晶數字顯示 液晶屏尺寸：52 × 37 mm 數字尺寸：16mm（0.62“）

探測 2 針(可外接獨立探針)

儲存 最大記錄及最小讀數值

採樣時間 約 0.8 秒

環境溫度 0 至 50°C

環境濕度 小於 80％RH 下

電源 鹼性 006P，MN1604（PP3）DC 9V 電池

實驗步驟

此小節說明剪力試驗及拉拔試驗的流程。會先敘述試驗前準備的前置作業，後續說 明剪力試驗步驟及拉拔試驗。

1. 拉拔墊片前置作業

圖3-12 繪製大小 4.5×9.5cm (1) 外牆磁磚切割：

磁磚表面須繪製墊片大小以利切割，大小為 4.5cm×9.5cm。使用手持圓鋸機將磁磚 與勾縫交接處進行切割，目的一是為了避免受測磁磚周邊呈現不規則破壞導致數值準確 性降低，目的二為防止勾縫對磁磚拉拔強度的影響。磁磚進行切割時其切割深度須大於 水泥砂漿打底層。

使用手持圓鋸機切割磁磚試體時，避免讓鋸片及切割面過度摩擦導致過熱產生火花，

且注意鋸片的磨損度。進行切割磁磚試體時也須注意固定鋸片的螺栓是否鬆脫，若聽到 機器運轉聲音不對時，就要立即停止並使用工具將螺栓拴緊。

磁磚試體切割時需注意磁磚細屑，必須配戴口罩及護目鏡。

圖3-13 磁磚切割 圖3-14 確認磁磚切割位置

(2) 磁磚墊片黏貼：

進行試驗前把拉拔墊片黏至磁磚上，在拉拔墊片上均勻塗抹環氧樹酯（AB 膠），

對準磁磚位置加壓貼合並等待 5 至 10 分鐘，再將拉拔墊片的四周以絕緣膠帶黏貼固定 墊片，並防止水氣及外界因素滲入切割縫中，墊片靜置一天達最高強度完全硬化後進行 拉拔試驗。

使用環氧樹脂塗抹拉拔墊片貼於磁磚表面時，須手持墊片壓貼 5 至 10 分鐘，確保 黏膠表面初凝時不會滑落。

圖3-15 拌合環氧樹脂(AB 膠) 圖3-16 將 AB 膠塗抹於墊片上

圖3-17 黏貼墊片並靜置 4 分鐘 圖3-18 絕緣膠帶黏貼並固定墊片 2. 實驗設備定平

(1)剪力試驗機定平：

為了避免剪力試驗時鋼索與試體形成偏心影響試驗數據讀數。故先進行剪力試驗機 垂直及水平校正。校正完成即可實驗。此試驗 5 秒/圈等速施加荷重直至磁磚掉落。

圖3-19 鋼索與磁磚水平垂直 圖3-20 5 秒/圈等速施加荷重 (2) 拉拔試驗機定平：

為了避免拉拔試驗時儀器位置沒有固定影響試驗數據讀數。故先進行拉拔試驗機的 水平校正。校正完成即可實驗。拉拔試驗 3 秒/圈等速施加荷重直至磁磚掉落。

圖3-21 水平校正 圖3-22 3 秒/圈等速施加荷重

設計試體時需考慮兩者試驗儀器高度的限制。剪力試驗機本身高度為 1000mm，因 考量剪力試驗機高度限制，故試體設計之上半部磁磚計畫規劃是剪力試驗。

拉拔試驗機機身高度為 420mm，此機器為手持式儀器，並無高度及移動的限制，

故試體設計之下半部磁磚計畫規劃為拉拔試驗。以下為兩者儀器的關係示意圖。

圖3-23 剪力試驗機與試體關係示意圖(左圖) 圖3-24 拉拔試驗機與試體關係示意圖(右圖)