建築物外牆診斷技術探討

由於目前國內對於建築物外牆公共安全或公共景觀相關研究著墨較少，本研究 彙整國內有關於建築物外牆磁磚之公共安全、公共景觀等的相關研究進行分析與比 較，並提出國內建築物外牆磁磚完整的診斷評估架構，另外，也將進一步蒐集國外 的研究成果與相關設計準則作為本研究之參考。由於本研究試圖突破缺乏建築物外 牆劣化評估準則與標準之問題，因此需針對跟我國民情與習慣較接近之國家執行過 的相關研究進行彙整、分析與比較，分析出的量化數據作為訂定我國建築物磁磚之 劣化標準依據參考，改善因檢測者評估標準不一，造成判斷劣化程度認之上之落差 的問題。

壹、 目視診斷評估方法

本研究回顧了數種目視診斷方式，發現「臺灣地區橋梁管理系統」所採用之 D.E.R

＆U 評估法是目前較完整之評估方法，且橋樑與建築物外牆雖受力行為、設計條件、

結構行為、外在環境條件、結構破壞模式皆不大相同，但兩者同為鋼筋混凝土之構 造，同時，國內已有相關研究成功轉化 DER&U 評估法應用至其它結構體檢查（包 括水利建造物、防洪牆、板樁式碼頭等構件）。除此之外，DER&U 評估法本身僅以 目視方式對破壞部位進行評估，屬於比較快速、全面性之檢查方式，因此理論上應 不至於相差太遠，因此本研究假設 DER&U 評估法應可類比建築物外牆公共安全評 估法。參照國內有關於硬體設施目視評估之方法，期望透過轉化的手法，設計一套 建築物外牆目視評估診斷模式。本研究選擇以目視做為建築物外牆診斷方式，主要 原因有三：

一、 透過簡易及快速的檢查方式，有效率的判斷該建築物外牆安全性與否。

二、目視診斷可定期檢測，依量化數據持續維護追蹤，決定修繕優先序位。

三、目視診斷評估僅針對劣化者進行評估，簡化診斷流程與評估表。

因此，本研究透過轉化國內橋樑 D.E.R＆U 目視評估檢測法，彙整相關文獻後得 出的評估因子，設計建築物外牆目視診斷評估檢核表以及其評估模式、流程。經過 實證演練的過程當中，修正初期模式之不足處，並針對建築物外牆整建更新工程提 出建議。

D.E.R＆U 評估法對每一個檢測項目依「劣化程度（Degree）」、「劣化範圍（Extent）」 以及對橋梁安全性與服務性的「重要性（Relevancy）」，分別給予 0 ～4 之評分，再 針對該劣化構件需維修之「急迫性（Urgency）」加以評定，其評估值為 1－4，如果 評估值為 0，則有其特別代表之意義；程度為 0 時，表示「無此項目」；範圍為 0 時，

表示「無法檢測」；重要性為 0 時，表示「無法判斷」。

在診斷方法的部分，檢測人員依據檢查的部位、內容，診斷每一項構件的劣化 狀況，診斷的原則包括劣化的嚴重程度(Degree)、劣化範圍(Extent)以該構件部位對於 自 身 結 構 安 全 性 與 服 務 性 的 影 響 (Relevancy) 三 部 份 ， 並 判 斷 其 維 修 之 急 迫 性 (Urgency)。其評分意義如表 2-6：

表 2-6 D.E.R＆U 評估原則

頻率越低，聲音就越低沈，聲音與頻率關係如圖 2-1 所示。而聲音的強弱，由聲波的 振動幅度（振幅）來決定，振幅越大，表示聲波的能量越高，因此聲音也就越大聲。

如圖 2-2 所示，一般聲音的響度以分貝（dB）來表示。而音色決定於聲波的波形，

如圖 2-3 所示，從圖 2-8 的波型來看，可發現兩者有明顯的差別。

圖 2-1 聲音高低頻率示意圖

資料來源：戴佩宜，2007

圖 2-2 聲音大小振幅示意圖

圖 2-3 音色差異之波型示意圖

資料來源：戴佩宜，2007

打音診斷法係由技術熟練者利用測試鎚進行打音診斷，由異常狀況檢查出浮起 發生的方法。依據目的不同分進行部份打音診斷及全面打音診斷。若由技術熟練者 來進行，是現階段判斷磁磚劣化情形精度最高的方法。打音診斷法一般在實施操作 時會區分為部份打音診斷及全面打音診斷方法，以不同目的配合其他方法確立磁磚 品質。

一、部份打音診斷法

主要針對具有剝落危險之部位進行打音診斷的方法。包含實施伸手可及之部位

者，亦有利用鷹架或吊籃增加接觸面積來實施的方式，如圖 2-4 及圖 2-5 所示。採用 部份打音診斷法時費用較便宜，但只能由部份壁面來推測整體狀況，所以精度較差。

二、全面打音診斷法

利用吊藍或鷹架，對外牆整體進行打音診斷的方法。

圖2-4 打音診斷法施行情況 圖2-5 部份打音診斷法之診斷結果

資料來源：中島和幸，2007。

本研究使用打音診斷法（Tap Tone Method）檢測之儀器如圖 2-6 所示，主要構成器材 有敲擊槌、聲音接收麥克風、資料擷取器、工業手提式電腦。資料擷取器主要目的為擷 取麥克風之類比訊號，將擷取之聲音訊號傳至工業手提式電腦利用 ADxP 之軟體儲存其 擷取之數筆資料，其設定擷取速率為 1 秒擷取 44100 筆資料，一次存取 13300 筆資料，

然後將擷取之資料儲存至電腦利用 scilab-4.1.1 之軟體撰寫轉換程式，將資料做快速傅立 葉（Fast Fourier Transform, FFT）轉換可得其振幅達高峰期之頻率。

圖 2-6 打音診斷法使用之儀器

資料來源：戴佩宜，2007

參、 磁磚接著力測定

接著力試驗是以客觀的數字方式來顯示磁磚附著狀態的方式。試驗內容是在壁 面上採用磁磚拉拔試驗機，或政府機關單位認定的油壓式簡易拉拔試驗機等設備，

把鐵片用環氧樹脂（epoxy）接著劑黏在磁磚上，然後測定拉拔的強度。根據國交省 的建築工事共同仕樣書、日本建築學會標準仕樣書 JAS 陶瓷器質磁磚貼附工程之規 定，需有 0.4 N/mm2 以上強度才算合格。美國 ASTM 國際組織則因為不斷的發生建 築物外牆附置物或磁磚掉落而砸傷、砸死人的事件，因而推出的標準 E 2270：「對建 築物外牆不安全狀況的定期檢查」，規範內容包涵建築物外牆檢查人員資格、檢查中 對建築物造成的潛在破壞，以及建築物外牆的潛在老化項目，而國內（CNS）雖然 因建築物外牆附置物或磁磚索引發之事故意外頻傳，但僅針對添加劑（黏著劑）做 為磁磚貼著之材料，其拉拔試驗證明其黏著力須高於 6 kgf/cm2 此一規範，且此規範 與日本 JAS 規定仍有一段差距，且本研究範圍著眼於老舊既存建物，回顧相關文獻 後並未發現有針對磁磚劣化之分級與劣化標準訂定原則，因此本研究欲透過磁磚拉 拔器應用於既有建築物外牆上，透過實驗方式測試建築物在不同方位別、不同位置 別等不同條件下，磁磚的劣化程度為何，並常試著定義其劣化標準，以供作為未來 訂定建築物外牆磁磚劣化判斷之依據。

本研究外牆磁磚附著度測試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）如圖 2-7 所示，本儀器最大拉拔力 30 KN、最小判讀刻度 0.1N，

規格如表 2-7 所示。本實驗先以磁磚切割器，如圖 2-8 所示於牆面磁磚表面切割磁磚 拉拔區塊，再以拉拔器進行拉拔強度實驗，檢測磁磚的黏著強度。

圖 2-7 磁磚拉拔器示意圖 圖 2-8 磁磚切割器示意圖

資料來源：戴佩宜，2007

表 2-7 拉拔器/簡易型引張儀（R－30000ND）規格

型式 R-30000ND

最大荷重 30000N

荷重測定範圍 0-30000N

儀器重量 4.9kg

儀器大小 420*255*325

荷重精度 非直線性: ±3%F.S±1digit

傾斜補正範圍 ±2.5^o

測定部

顯示器 液晶顯示器

外部出力 RS-232C

電源 乾電池*4

連續使用時間 約 20 小時

機構部 負荷方式 油壓+手動回轉式油壓 壓力範圍 0-5.0Mpa

資料來源：戴佩宜，2007

肆、 診斷方法的適用性探討與分析

除上述國內外關於建築物外牆診斷相關研究外，還包括打音診斷法、紅外線裝 置法、超音波法及接著強度試驗等其他方法（表 2-8）。但因各方式有其適用限度，

實際上多以部份打音診斷法與其他診斷法並用，或依據經驗法則判斷配合接著強度 併用，診斷結果為決定修補時間與方法的重要依據。

表 2-8 各種診斷方法的適用性