材料耐久耐候性試驗

壹、鹽霧複合耐候試驗機

由於我國除有屬於海島型海域環境腐蝕問題、梅雨季或東北季風所帶來的潮 濕環境、都市的酸雨環境，因此為可模擬各種對建材（如塑橡膠、塗料、鋼材、

石材、與陶瓷等）具腐蝕的氣候環境，本實驗室購置鹽霧複合腐蝕試驗機以作為 建材加速劣化之裝置。

鹽霧複合腐蝕試驗機之鹽霧噴霧設施採噴霧塔型式，鹽霧噴出方向與噴出量 均可自由調整，且鹽霧粒子和鹽霧於試片表面分佈均需一致。且具備下列試驗功 能：鹽水噴霧功能、乾燥功能、濕潤功能、浸漬功能、與外氣導入功能。而各種 試驗功能均可用電腦系統設定或觸控式螢幕任意順序排列整合而自動循環運轉。

本試驗機之控制溫度範圍為室溫+10℃～70℃，調節精度±1℃以內。在 50℃

時程式控制濕度範圍為 0﹪～95﹪、調節精度±5﹪RH 以內。而試驗槽內部以不 銹鋼板片接合，內部淨尺寸為長900×寬 500×深 800 mm，可供放置尺寸為斷面積 75×150 mm 之試片 90 枚。並具長 250×寬 250mm 以上之透明耐化學侵蝕觀察窗。

試驗時間設定範圍最大為 99 小時 59 分，試驗溫度設定範圍為 0～100℃。試驗 濕度設定範圍為0～95﹪RH。

與本試驗機有關之標準如下：

ASTM B117－Standard Practice for Operating Salt Spray Apparatus ASTM G85－Standard Practice for Modified Salt Spray Testing.

ASTM B368－CopperAccelerated Acetic Acid-Salt Spray Test

ASTM D4585－ Standard Practice for Testing Water Resistance of Coatings Using Controlled Condensation.

ASTM D2247－Standard Practice for Testing Water Resistance of Coatings in 100%

Relative Humidity

ISO 9227－Corrosion tests in artificial atmospheres －Salt spray tests

CNS 8855－鹽水噴霧試驗法

貳、壓汞式孔隙儀

本試驗機主要用於建材加速劣化前後差異性的分析工作。可分析建材（如石 材、陶瓷材、塑橡膠）於加速劣化前後內部孔隙結構的改變驗或測試。可進行建 築材料內平均孔隙尺寸、孔隙率、孔隙體積、材料比重、孔洞深度、孔隙橈曲性 試驗。

儀器具有六個以上樣品分析埠，含四個低壓埠，二個高壓埠，此六分析埠可 同時進行分析，量測最大壓力可達60000 psia，並至少可量測 0.003 μm~350μm 孔徑範圍。該壓力（Pressure）功能之解析度（Resolution）可達 0.01 psia，精度

（Accuracy）0.1% of full scale，遲滯現象（Hysteresis）0.05% of full scale。

穿注（Intrusion）功能解析度（Resolution）可達小於 0.1 µL，精度（Accuracy）

0.1% of full scale 穿注體積。平衡方法（Equilibration techniques）可選擇時間基 礎（Time-based）、穿注速率（Intrusion-rate）、與掃描（scan）模式，選擇時間基 礎為0 至 10000 秒，選擇穿注速率：0 至 1000,000 μL/g sec。

分析報告 可 在試 驗 資 料和 關 係圖 方 面包 括 ： 累計穿注 （Cumulative intrusion）與壓出體積（Extrusion volume）關係圖、對數微分穿注（Log differential intrusion）與壓出體積（Extrusion volume）關係圖、增量穿注（Incremental intrusion）

與壓出體積（Extrusion volume）關係圖、差異穿注體積（Differential intrusion volume），累計孔隙表面積（Cumulative pore surface area）、增量孔隙表面積

（Incremental pore surface area）、與堆疊圖（Plot overlays）。

在試驗資料計算方面包括：總穿注體積（Total intrusion volume）、總孔隙面 積（Total pore area）、孔徑中間值（Median pore diameters）、平均孔徑（Average pore diameter）、孔徑尺寸分布（Pore Size distribution）、鬆比重（Bulk density）、真比 重（Apperent density）、孔隙率（Porosity）。

在資料整合功能方面包括：Mayer-Stowe 顆粒尺寸、孔隙橈曲度（Pore

第四章 材料力學與耐久耐候性試驗

tortuosity）、材料壓縮性（Material compressibility）、孔隙數目分布（Pore number fraction ）、 孔 徑 深 度 比 （ Pore-throat Ratio ）、 碎 形 孔 隙 尺 度 （ Pore fractal dimensions）、滲透率（Permeability）。

與本試驗機有關之標準如下：

ASTM D4404－Pore Volume and Pore Volume Distribution of Soil and Rock by Mercury Intrusion Porosimetry.

ASTM D4284－Standard Test Method for Determining Pore Volume Distribution of Catalysts by Mercury Intrusion Porosimetry.

ASTM D2873－Standard Test Method for Interior Porosity of Poly Vinylchloride

（PVC）Resins by Mercury Intrusion Porosimetry .

BS7591－Porosity and Pore Size Distribution of Materials, Part 1:Method of Evaluation by Mercury Porosimetry.

叁、離子層析儀

本試驗機主要於建材加速劣化前後差異性的分析工作，可分析塗料或防水等 液體建材於加速劣化前後對作用物表面孔隙與液相本身化學成分的改變，並可校 準、調配、與分析建材加速劣化使用之試驗溶液。本試驗機能進行液相材料陰陽 離子分析，亦可同時分析陰、陽離子無須更換管柱及流洗液。

在試驗機之各項性能，雙電導度偵測器為雙管電極式，可由電腦控制電導度 範圍可達0.05~10,000μs/㎝，分段選擇範圍分別為100、500、1000、5000、10,000μs/

㎝，電導度於試驗溫度 25℃時測定值之精確度小於 5﹪，遷移速率小於 0.0015

﹪at hour/℃，雜訊小於 0.0005﹪。偵測器樣品容量小於 1.0μl，可調式電導常數 (cell constant)範圍為 15.0~20.0 cm-1。恆溫裝置為可調式，可由 25℃~40℃分段調 整，其溫度穩定性可達0.01℃。在分離箱方面可同時裝置二組分析管柱，並同時 分析陰陽離子。雙樣品迴路注射系統為15~20 μl。在化學抑制系統抑制器具有三 組高容量陽離子交換樹脂可自動抑制、再生、清洗循環系統，且可承受 1.5MPa

以上之逆壓力。在雙分析幫浦方面使用雙活塞往復式幫浦，流速範圍可達 0.10~5.00 ml/min，流速之不變性需小於 0.5﹪，流速之再現性為±0.1﹪，壓力範 圍可達0~30 Mpa，壓力精確度小於 5﹪。在流洗液除氣器方面，有機溶劑承受範 圍0-100％，流速範圍為 0-5mL/min。在自動採樣器方面，至少可放 125 支樣品。

肆、能量分散式X 射線螢光光譜分析儀（EDXRF）

由於建材組成物質含跨金屬、陶瓷、高分子等材料，為充分了解各種材料成 分組成、因應各種環保標準要求之檢測，因此本實驗群購置能量分散式 X 射線 螢光光譜分析儀以利分析塊狀、粉狀、與液態材料之組成元素與特定元素之定量 分析。本實驗室之EDXRF 為桌上型，測定原理為特徵二次 X 射線螢光分析法，

除具備可對塊狀、粉狀、與液態材料的組成元素進行分析（至少可在大氣中分析 原子序Na 至 U 之元素），亦考量相關材料未來所面臨的環保檢測要求，可提供 特定元素之快速定量檢測要求（如Cd/Pb/Hg/Cr/Br 分析）。

本試驗機之性能在 X 射線管與產生器方面，最大額定輸出功率可達 50W，

電壓調整為 5~ 50KV，最小設定刻度煡 1KV，電流調整可包含 0~1 mA 範圍，

在外電變化 10﹪以內，系統電壓及電流供應之穩定可達 0.01﹪以內，靶材為銠 金屬靶（Rh Target），X 射線背景第一道濾光片至少 4 片，並可自動選擇切換，

測量點尺寸為1.0、2.0、3.0、4.0、6.0、8.0mm 直徑圓孔。在 X 射線偵測器方面，

為高純度矽偵測器，解析度可達小於145 eV（MnKα線測量計數率），可檢出元 素範圍逼Na 至 U。在定量分析最低濃度方面，針對 Cd、Pb、Hg、Br、Cr 等五 種元素建立檢量線後，可分析固體（如塑料）最低濃度為小於 5ppm，針對 Cl 與As 兩種元素建立檢量線後，可分析液體最低濃度 Cl≦100ppm，As≦10ppm。

試樣室尺寸可放置 150mm 直徑×150mm 高度之試樣，並可支援自動樣品旋轉分 析器，可為大氣及真空分析環境，並具備40 倍變焦攝像機（140 萬畫素 CCD），

可精確對準放大待測樣品。在控制與分析軟體方面，除可控制EDXRF 與擷取數 據外，可由CCD 傳輸 X 射線分析位置之樣品表面影像。並可控制與監視 EDXRF

第四章 材料力學與耐久耐候性試驗

各部功能。在定性分析方面，可以掃描圖譜自動元素鑑定（Na 至 U）。並具重疊 譜比較、波峰標記、濾波本底扣除等功能。在定量分析方面，具有檢量線法、基 本參數定性半定量法（FP）、多層膜基本參數定性半定量法。

與本試驗機有關之標準如下：

CNS 10500－鐵及鋼之螢光 X 射線分析法通則 CNS 10501－不銹鋼之螢光 X 射線分析法

CNS 10502－生鐵、鑄鐵、碳鋼及低合金鋼之螢光 X 射線分析法 CNS 11072－鐵及鋼之螢光 X 射線分析法

CNS 11576－鐵合金之螢光 X 射線分析法 CNS 11619－螢光 X 射線分析法總則

CNS 11942-23－銅及銅合金之螢光 X 射線分析

CNS 12788－耐火磚及耐火墁料螢光 X 射線光譜分析法 CNS 14472－石油產品鄉硫含量測定法（X 射線螢光光譜法）

伍、電化學與腐蝕分析設施

此設備係量測金屬建築材料之腐蝕行為，並可對腐蝕溶液或鹽份進行定量分 析工作，除此之外亦可進行相關奈米建材電化學性質研究。設備共包含四項儀 器，分別為腐蝕分析設施、電位滴定儀、恆溫恆濕櫃、與烘箱

一、腐蝕分析設施

腐蝕分析設施包含主機、電極探頭、水平雷射儀、與相關資料處理設施。此 設備可進行大型鋼筋混凝土構件腐蝕量測與戶外現地量測。除可由各種電極探頭 組量測腐蝕電位（corrosion potential）與混凝土電阻率（concrete resisivity）功能 外，亦須具備量測腐蝕電流密度功能（current density），可由Stem and Geary Law 計算腐蝕速率（corrosion rate）。設施具備水平雷射儀，以正確標示大型構件腐蝕 量測位置。

本設備包含2 個常電流輸出來源 0±1 mA，解析度（resolution）為 12 bits，

恆電位分析裝置（potentiostat），供給電壓範圍為± 2000 mV，偵測電壓尺度包含 300, 600, 1200 mV 為解析度（resolution）至少為 16 bits，並具備 LCD 螢幕可供 現場量測數據判讀，可由Stem and Geary Law 計算腐蝕速率，無需與電腦連接。

電極探頭組具備銅/硫酸銅參考電極（或為銀/氯化銀）、銅/硫酸銅電極探頭（或 為銀/氯化銀）、不銹鋼輔助電極（counter electrode），具備量測腐蝕電位（corrosion potential）、腐蝕速率（corrosion rate）、與混凝土電阻率（concrete resisivity）功 能。並具有可量測浸入水中結構體之腐蝕速率（corrosion rate）功能。本設備並 具有可連接主機與電極探頭之 50 公尺訊號線。水平雷射儀為可調光點焦距之可 見光雷射，光點焦距最短對焦距離在0.8 公尺。在 20 公尺處其光點半徑為 1 mm，

具10 倍光學瞄準鏡頭，具精度 40”/2 mm之水準氣泡，傾斜微調範圍為±15’。 二、電位滴定儀

電位滴定儀包含主機、滴定管、與相關資料處理設施。此設備可進行鹽份溶 液分析工作。電位測量範圍為 0±2000mV，解析度為±0.1mV，pH 測量範圍為 0~14.0，解析度為±0.001，本設備具動態滴定(DET)、等量滴定(MET)、預設終點 滴定(SET)、測量功能(Pot., pH., MV., Temp., Ion Conc.)、 校正及離子濃度直接測 定、交叉點滴定(Breaking Point.)、光度滴定(Photo.)等功能。並具溫度補償，其 型式為PT-1000 或 NT，解析度 0.1℃。

在主機部分，具觸控式彩色顯示器，可顯現滴定曲線,並可記憶滴定方法、

結果、與使用歷史資料。具攪拌器數位化控制，可選擇磁石攪拌器或螺旋漿式攪 拌，速度可由滴定方法自動設定。在滴定管部分滴定管為下壓式並可擴充至 10 組以上，滴定管容量2、5、10、20 或 50mL，解析度需為滴定量之 1/10000，精 度為0.3﹪。

三、恆溫恆濕櫃

恆溫恆濕櫃為試樣儲存使用。構成設備主要部分，為括溫濕度調節設施、試

恆溫恆濕櫃為試樣儲存使用。構成設備主要部分，為括溫濕度調節設施、試