試體1 試體2 試體3
70℃之試體，依水泥基材 及塗裝後未劣化、已劣化 以自然降溫逐批檢測拍攝
250cm
紅外線熱像儀B660，使 用近焦鏡頭，每5分鐘進 行紅外線熱影像偵測及攝 影。
數位相機拍攝實驗過程
試體固定架以隔熱材絕緣
A. 注意事項：
a. 為了獲得非常精確的結果，依據 FLIRB660 設被原廠建議在 啟動熱像儀之後，在開始測量溫度之前，應先等待 5 分鐘。
b. 偵測前注意：為電池充電、安裝電池、插入 SD 記憶卡、模 式設定、參數輸入、影像儲存位置，及是否要與電腦連線。
c. 量測設定：要測量單個像素的溫度，應使用點溫測量功能。
為了獲得正確的溫度，點溫內部的區域必須被目標物體所覆 蓋。
d. 參數輸入：熱像儀可使用這些物件參數：
● 放射率(或輻射率)，即與同一溫度下理論參考物體 (稱為
「黑體」) 的輻射量相比，某物體所放射的輻射量。與放射 率相對的是反射率。放射率決定物體與其反射量相比所產生 的輻射量。
● 反射溫度：用於補償由試體反射進熱像儀的環境輻射。這 種物體屬性稱為反射率。
● 試體距離：即熱像儀與試體之間的距離。
● 大氣溫度：即熱像儀與試體之間(即所在環境)空氣的溫度。
● 相對濕度：即熱像儀與試體之間(即所在環境)空氣的相對濕 度。
● 外部光學溫度：即在熱像儀與試體之間所設定之保護窗等 類裝置的溫度。如果沒有使用保護窗或保護盾，該值與其他 內容無關。
● 外部光學穿透率：即在熱像儀與試體之間所設定之保護窗 等類裝置的光學穿透率。
e. 建議值輸入：如果對輸入參數值不確定，則建議使用以下值：
a. 水泥基材試體：加熱至 50℃，取出後自然降溫，每隔約 1 分 鐘進行紅外線熱影像偵測及攝影。
b. 水泥基材塗裝環氧樹脂漆(未經加速劣化試驗者)：加熱至 50
℃，取出後自然降溫，每隔約 1 分鐘進行紅外線熱影像偵測 及攝影。
c. 水泥基材塗裝環氧樹脂漆(已經加速劣化試驗者)：加熱至 50
℃，取出後自然降溫，每隔約 1 分鐘進行紅外線熱影像偵測 及攝影。
3. 其他
A.溫度計、濕度計、皮尺、照相機、試體固定座
B.耗材：隔熱保麗龍、鋁箔紙(量測試體表面反射溫度) 4. 一般注意事項：
A. 記錄日期、氣候狀況(如天氣、風力、氣溫、日照等情況)。
B. 選擇適當位置安放儀器，並使儀器處於正常工作狀態。
C. 設置正常部位基準點，下列部位應設置基準點。
a. 試體塗裝材料變質或顏色不同的部位。
b. 試體應不受室內光線、或陽光照射、陰影影響。
c. 檢測環境、試體距離、方位等的影響。
D. 拍攝紅外圖像並保存，拍攝時應符合下列要求：
a. 拍攝距離宜控制在 10~50m 範圍內，在 50~200m 距離內拍攝 時可使用長焦鏡頭，在 5~l0m 距離內拍攝時宜使用廣角鏡頭。
b. 拍攝的仰角應控制在 45°以內，水平傾角宜控制在 30°以內。
c. 在保證上述條件的情況下，對建築物各立面均應分區域進行 拍攝，上、下或左、右相鄰圖像之間應有重合部分。
E. 使用紅外熱像儀拍攝時應同時對被檢測部位拍攝可視照片。
F. 記錄紅外照片和可視照片的編號。
第四節 第四節第四節
第四節 試試試試體體體體設計與設計與設計與設計與製作製作製作製作
本研究以水泥砂漿所製作之試體做為實驗對象，試體除了水 泥砂漿基材製作外，亦包含塗裝保護材料設計。相關試體設計如 下：
一、水泥基材
本計畫使用外牆常用的水泥砂漿，所使用的所使用之細骨材 為符合 ASTM C144 圬工用砂級配要求的「川砂」，相關級配分析如 圖 4.1 所示，圖中實線段為本研究使用川砂級配，虛線為規範級 配限制，細度磨數（fineness modulus, FM）則為 1.83，面乾內 飽和比重為 2.55。所使用水泥亦為常用的波特蘭一型水泥，且以 市面上常用之砂漿設計為主，相關配比如表 4.4.1 所示。
圖 4.4.1 細骨材粒徑分佈圖
資料來源：內政部建築研究所 98 年協同研究案「塗裝材料對水泥質 基材耐候性能改善之試驗研究」期末報告
表 4.4.1 水泥砂漿配比表(Kg/m3)
資料來源：內政部建築研究所 98 年協同研究案「塗裝材料對水泥質 基材耐候性能改善之試驗研究」期末報告
二、塗裝材料
前述協同研究案中，塗裝設計以市面上常見的室外塗料為 主。分別為目前常用的有機塗料，以及符合健康與環保需求的綠 建材塗料進行。其中有機塗料採用以常見的壓克力樹脂漆與環氧
樹脂漆、綠建材塗料方面則採用無機塗料、矽素與壓克力樹脂混 合型的晴雨漆。因此協同研究案中共使用 4 種類型塗料。
本研究因進行初步紅外線熱影像之降溫過程特徵比對，先只 採常用環氧樹脂漆為試驗的塗裝材料。
三、試體取樣及編號
本案實驗試體取自年度協同研究製作之試體，計四種共 11 片 試片，包含：
1. 水泥基材未塗裝素面未劣化者共 3 片，(圖 4.4.2 中試片記號
×)，其中 1 片未加溫，做為降溫控制片(附錄 E，編號 M.控制 片(未劣化之 CA45)，測溫點 SP12)，另 2 片經恆溫恆濕櫃加熱 至 50℃為降溫實驗測試片(附錄 E，編號 B.C.控制片(未劣化之 CA45)測溫點 SP1、SP2)。
2. 水泥基材未塗裝素面共 3 片(圖 4.4.2 中試片記號△)，經恆溫 恆濕櫃加熱至 50℃為降溫實驗測試片(附錄 E，編號 D.E.F.控 制片(已劣化之 CA45)測溫點 SP3、SP4、SP5)。
四、試體加熱方式
本案研究因受時間及預算限制，尚未及採購遠距加熱裝置，
因此先以本所實驗室既有恆溫恆溼櫃為加熱裝置，加熱時初始設 定預訂加熱 1 小時至 50℃，惟因無法實際測量櫃中試體加熱狀 況，並不確定取出恆溫恆濕櫃時，是否各試片均已達設定溫度 50
℃。
五、測溫實驗操作
本實驗於恆溫恆濕試驗櫃中加熱之試體計 10 片，加熱 1 小時 後取出依序放置於試驗架時，雖已戴有手套隔熱絕緣，然溫度較 高時降溫較快，與實際按下紅外線熱儀像開關進行量測時已有實 際落差，因此勉強開始操作實驗，雖然各試片均於相對公平條件 測試溫度，但量測應有之初始溫度因此無法確定，只能取拍攝量 測時之溫度做為基準溫度(因受密閉加熱箱之影響，也未能測量其 加熱之升溫過程，因此操作過程強烈覺得，未來實驗應將試體致 於試驗架上，以外部加熱器加熱，較為妥適。除了可以監控量測 升溫狀態，並可避免操作失誤)。
本案實驗之紅外線熱像儀之量測環境，為避免環境溫度升降 偏差，及太陽、實驗室燈光光線影響，並實際以紅外線熱像儀尋
找實驗室不受干擾之最佳位置後，乃於夜間 10 時許進行，如圖 4.4.3。
圖 4.4.3 實驗室夜間較佳位置
23:46:21 如 pic70 計 20 張影像紀錄明顯有問題(後續將再檢討實 驗操作程序問題)，因此，製作資料匯整表(附錄 D)，即先予踢除。
一、試體資料彙整平均
此一彙整資料中有 4 種加熱試體資料必須加以計算分析：
1. 附錄 D 中編號 N.列之未劣化之 CA45(SP1,SP2 平均)紀錄 0~62 計 63 筆，初始平均溫度為 40.7℃，至 7080 秒後最終平均溫度 為 25.5℃。
2. 附錄 D 中編號 O.列劣化後之 CA45(SP3,SP4,SP5 平均)紀錄 0~62 計 63 筆，初始平均溫度為 37.63℃，至 7080 秒後最終平 均溫度為 25.5℃。
3. 附錄 D 中編號 P.列未劣化之 EA45(SP6,SP7 平均)紀錄 0~62 計 63 筆，初始平均溫度為 45.40℃，至 7080 秒後最終平均溫 度為 25.55℃。
4. 附錄 D 中編號 Q.列劣化後之 EA45(SP8,SP9,SP10 平均)紀錄 0~62 計 63 筆，初始平均溫度為 42.57℃，至 7080 秒後最終平 均溫度為 25.47℃。
觀察上述各試體初始資料可知於恆溫恆濕櫃加熱至一定溫度 後，再取出置於試驗架上測溫，有時間上的落差，尤其較高溫度 時，降溫較快，此為密閉加熱器無法監控試體本身受熱溫度，為 一設備重要限制缺陷。
a
(
T-R)
dt k dT =
( ) t Ae R
T =
kt+
圖 5.1.2 N 列後 38 筆資料分佈及配適擬合 2 次曲線圖
由上二圖觀察配適擬合曲線較符合後段資料之分佈，然而也 突顯前 25 筆資料曲線與資料分佈偏差過大，除應檢討資料紀錄操 作是否正確外，並透露出不適用進一步資料迴歸分析之用。
第二節 第二節 第二節
第二節 降降降溫微分方程式分析降溫微分方程式分析溫微分方程式分析及繪圖溫微分方程式分析及繪圖及繪圖及繪圖
由於本案實驗所得溫度資料與時間相關，因此由微分方程式 可得：
R:試體最終溫度(理論上應降為常溫) k:為試體降溫常數
經同時積分及常數化後得 ln(T-R)=k∙t+C →
A、k : 視試體不同代入最初、中間、最終溫度可求得，可視
3 10× 3 4 10× 3 5 10× 3 6 10× 3 7 10× 3
25
T1n x,
為不同試體之特徵常數。
一、N.列資料之降溫方程式(水泥基材未塗裝素面未劣化者)及圖形 取出時間為 0 之初始溫度 40.70℃、中間 527 秒溫度 35.55
℃、最終 7080 秒溫度 25.50℃，代入得：
圖 5.2.1 水泥基材未塗裝素面未劣化之降溫曲線
二、O.列資料之降溫方程式(水泥基材未塗裝素面劣化者)及圖形 取出時間為 0 之初始溫度 37.63℃、中間 527 秒溫度 33.03
℃、最終 7080 秒溫度 25.43℃，代入得：
Nf t( ) := 15.2 e⋅ Nk t⋅ + 25.5
0 1.2 10× 3 2.4 10× 3 3.6 10× 3 4.8 10× 3 6 10× 3 7.2 10× 3
25 27.1 29.2 31.3 33.4 35.5 37.6 39.7 41.8 43.9 46
N Nf t( )
T t,
Of t ( ) := 12.2 e ⋅
Ok t⋅+ 25.43
Pf t ( ) := 19.85 e ⋅
Pk t⋅+ 25.55
0 1.2 10× 3 2.4 10× 3 3.6 10× 3 4.8 10× 3 6 10× 3 7.2 10× 3
25 27.1 29.2 31.3 33.4 35.5 37.6 39.7 41.8 43.9 46
P Pf t( )
T t,
圖5.2.2 水泥基材未塗裝素面已經劣化試片之降溫曲線
三、P.列資料之降溫方程式(水泥基材環氧樹脂塗裝未劣化者)及圖 形
取出時間為 0 之初始溫度 45.40℃、中間 527 秒溫度 39.55
℃、最終 7080 秒溫度 25.55℃，代入得：
圖5.2.3 水泥基材塗裝環氧樹脂未經劣化試片之降溫曲線
同樣也呈現曲線外之水平溫度分佈異常情形。
四、Q.列資料之降溫方程式(水泥基材環氧樹脂塗裝已劣化者)及圖
圖 5.3.1 四種試片降溫曲線
其中 Nf(t)曲線為水泥基材未塗裝素面未劣化試片之降溫曲 線，Of(t)曲線為水泥基材未塗裝素面已劣化試片之降溫曲線，
Pf(t)曲線為水泥基材塗裝環氧樹脂漆未劣化試片之降溫曲線，
Qf(t)曲線為水泥基材塗裝環氧樹脂漆已劣化試片之降溫曲線，可 看出有塗裝之試體(Pf(t) 、Qf(t)，代表附錄 D 中 P、Q 列資料函 數)較無塗裝試體(Nf(t) 、Of(t)，代表附錄 D 中 N、O 列資料函 數)保溫能力較強，降溫較緩。
又可看出同質材料試體未經劣化者，較已劣化試體有較佳保 溫能力，降溫曲線較緩，如上圖未塗裝試體未劣化之 Nf(t)曲線 較已劣化之 Of(t)曲線，降溫較慢、塗裝試體未劣化之 Pf(t)曲線 較已劣化之 Qf(t)曲線，降溫較慢。
一、熟悉本所新購置之設備充分運用，獲取相關經驗，對耐候耐久、
非破壞性檢測實驗室建置與營運有充分之助益。
二、收集各國紅外線熱影像技術方展及應用現況，並探討分析國內 在非破壞性檢測領域可能之應用研究方向。
三、獲得水泥基材素面、環氧樹脂塗料之加速劣化試驗之紅外線熱 影像溫度資料，比對分析水泥基材塗裝材料間之降溫溫度關 係，如第五章第四、五節之比較分析。
四、初步與本年度協同研究案比對，獲得材料劣化後各項性能均有
四、初步與本年度協同研究案比對，獲得材料劣化後各項性能均有