一、試驗目的
本次灰作材料性質之試驗研究目的,重點著重在探討白灰原料來源 不同其對應的性質之差異;另外,有關傳統灰作重要的操作項目如潑 灰、養灰等,亦透過實際操作,來觀察瞭解其要領與材料特性。
二、試驗材料
(一) 大理石潑灰
先計算本試驗的用量,向宜蘭縣冬山鄉頂興實業股份有限公司訂購 生石灰塊,其礦石來源為花蓮縣和平鄉的結晶石灰石(俗稱大理石),
經過該公司的煅燒生產出生石灰塊,該公司係臺灣地區少數尚能購得生 石灰原料的廠商;購得之生石灰塊,依傳統的潑灰程序,得到初步的石 灰粉末,再過粗細兩種篩網後之石灰粉末,才為本試驗所使用的大理石 潑灰。其顏色極白,雜質甚少。
(二) 關仔嶺特白灰
關仔嶺特白灰為市面上最常見的石灰,屬於消石灰的一種。先計算 本試驗的用量,向台南縣白河鎮的珙榮石灰廠訂購,據訪談了解該公司 的生石灰原料購自於宜蘭冬山鄉,亦為大理石石灰,而非當地關仔嶺枕 頭山之礦石,再由該公司加工生產為消石灰。購得之石灰,亦經過過篩 程序後,再進行養灰。其顏色極白,雜質甚少。
(三) 硓古石灰
硓古石灰為澎湖所獨有的白灰,目前僅有澎湖湖西鄉的許石柳先生 有生產,依本試驗所需之用量向許先生訂購,所購得之白灰屬消石灰,
其顏色灰白色、呈粉末狀,為已消化過之消石灰,內含雜質頗多,高達 25.32%,雜質主要為未煆燒的砱仔顆粒。經過粗細兩種篩網後所得之白 灰,再進行養灰。
(四) 蠣殼灰
臺灣地區的蠣殼灰現僅金門地區仍有生產,依本試驗所需之用量向 金門之蠣殼灰加工廠訂購,其顏色白色、呈粉末狀,為已消化過之消石 灰,內含雜質頗多,高達 22.34%,雜質主要為未煆燒的牡蠣殼碎片。
經過粗細兩種篩網後所得之白灰,再進行養灰。
(五) 麻絨
本試驗所使用之麻絨為建材行市售之麻絨,所購得之麻絨有粗細兩 種,一種為長度約3~4 公分之麻絨,另者為 1~2 公分。
圖 3-1.1 粗麻絨 圖3-1.2 細麻絨
(六) 砂
本研究所使用砂,購自中壢復山建材行,品質符合 CNS13515 之要 求,材料呈黃灰色。
三、試驗配比
本 次 研 究 實 驗 的 主 要 重 點 為 不 同 白 灰 原 料 來 源 性 質 差 異 的 基 礎 研 究 , 所 以 在 配 比 設 計 上 , 以 變 數 最 少 為 原 則 。
(一) 純灰
純灰的試驗不添加白灰以外的材料,取用時為養灰槽中沈澱部分的 白灰泥,以探討單一白灰的性質差異。
(二) 砂灰
以砂與白灰體積比 2:1 的配比混合,白灰為養灰槽中沈澱部分的 白灰泥,以探討白灰泥加砂後的性質差異。
(三) 麻絨灰
白灰膠泥為提高其施工的穩定性與防止龜裂,通常會添加麻絨等纖 維物,此類灰稱為麻絨灰或麻刀灰。依用途不同可再分為大麻絨灰及小 麻絨灰。
大麻絨灰:長度約3~5 公分,與灰的調和比例 100:5,用於面層灰的 打底找平。小麻絨灰:長度不大於1.5 公分,與灰的調和比例 100:3~4,
用於面層抹灰。
本研究以白灰與麻絨重量比 100;5 的配比養灰,白灰為過篩後之 白灰,以探討麻絨添加的養灰過程與麻絨灰的材料性質。
四、試體製作
(一) 試體製作設備 1. 塑鋼養灰槽
2. 篩網 3. 灰耙 4. 水桶 5. 拌合桶 6. 虹吸管 7. 攪拌器 8. 磅秤 9. 刮刀 10. WD40 11. 海綿
12. 墁刀、杓子、漏斗、海綿 13. 壓克力試體模
參照鋼模具之比例大小由 2 公分厚壓克力板設計組合,每組六 顆共六十組。
(二) 試體製作步驟
試體製作依下列步驟執行,茲分述如下:
1. 試體模組裝。
2. 將養灰槽內的水分以虹吸管與海綿吸乾。
3. 再將養灰槽內的白灰泥取出放入水桶中。
4. 以 WD40 噴塗於試體模內部,以作為試體的脫模劑。
5. 以漏斗輔助將灰泥倒入試體模中,最後再以壓克力板刮平。
圖3-1.3 試體製作設備
7. 10 天後拆模。
五、試驗項目與方法
(一) 潑灰試驗
將 生 石 灰 塊 置 入 水 桶 中,使 其 開 吸 收 水 分 始 與 水 反 應,反 應 趨 緩 後 , 將 其 移 出 水 中 , 置 放 於 塑 鋼 桶 中 , 生 石 灰 塊 開 始 大 量 放 熱 、 體 積 膨 脹 , 生 石 灰 塊 開 始 崩 裂 , 最 後 逐 漸 變 成 粉 末 狀 消 石 灰 , 靜 置 12 小 時 , 使 生 石 灰 塊 充 分 分 解 , 最 後 再 通 過 篩 孔 1.0mm 之 篩 網( 相 當 於 ASTM18 號 篩 ), 除 去 未 消 化 生 石 灰 及 其 他 雜 質 , 即 可 得 粉 末 狀 之 消 石 灰 。
圖3-1.4 生石灰消化過程—
未潑㈬之生石灰塊
圖3-1.5 生石灰消化過程—
潑㈬後放熱體積膨脹
圖 3-1.6 生石灰消化過程—
最後分解為粉末
圖3-1.7 未潑㈬之生石灰塊 圖3-1.8 潑㈬後消化分解之石灰
圖3-1.9 消化分解後之石灰過粗篩 圖3-1.10 消化分解後之石灰過細篩
圖3-1.11 過篩後之潑灰成品 圖3-1.12 未通過細篩網之雜質
(二) 白灰原料過篩試驗
所 有 白灰原料過篩前先行秤重,先 過 篩 孔 1.0mm 之 篩 網 ( 相 當 於 ASTM18 號 篩 ),再 過 0.85mm 篩 網( 相 當 於 ASTM20 號 篩 ), 將 篩 除 之 雜 質 秤 重 , 計 算 其 雜 質 比 例 , 並 對 雜 質 檢 視 分 析 。
(三) 養灰試驗 1. 未加麻絨者
將 過 篩 後 的 白 灰 原 料 1/3 先 倒 入 養 灰 槽 , 加 適 量 水 於 養 灰 槽 中 , 水 量 以 易 於 推 散 為 原 則 , 接 著 以 灰 耙 將 白 灰 粉 末 充 分 推 散 , 使 其 變 為 液 態 的 白 灰 乳 狀 , 皆 下 來 重 複 前 述 流 程 , 直 至 白 灰 粉 全 部 置 入 , 操 作 時 應 避 免 白 灰 粉 末 堆 積 於 養 灰 槽
之 角 落 。 靜 置 一 段 時 間 後 , 檢 查 浮 出 白 灰 泥 面 的 水 分 是 否 大 於 10 公 分 , 以 作 為 阻 絕 層 , 避 免 白 灰 泥 與 空 氣 作 用 , 且 可 保 持 白 灰 泥 保 持 濕 潤 , 最 上 方 再 以 木 板 將 養 灰 槽 遮 蔽 , 以 防 止 雜 物 的 掉 入 。 定 期 檢 查 養 灰 槽 內 的 水 分 含 量 , 應 確 保 其 水 分 層 高 度 大 於 10 公 分 , 待 養 灰 時 間 超 過 14 天 後 , 方 可 使 用 。
2. 添加麻絨者
將 設 計 的 麻 絨 配 比 100: 5( 白 灰 : 麻 絨 ) 所 需 的 白 灰 與 麻 絨 分 別 量 秤 , 將 過 篩 後 的 白 灰 原 料 1/3 先 倒 入 養 灰 槽 , 加 適 量 水 於 養 灰 槽 中 , 接 著 以 灰 耙 將 白 灰 粉 末 推 散 , 同 時 並 將 麻 絨 拉 鬆 為 小 糰 丟 入 養 灰 槽 中 , 操 作 灰 耙 時 , 應 多 推 動 水 面 使 其 產 生 水 波 , 利 用 水 波 的 力 量 將 麻 絨 推 散 , 使 白 灰 乳 中 佈 滿 麻 絨,皆 下 來 重 複 前 述 流 程,直 至 白 灰 粉 與 麻 絨 全 部 置 入 , 操 作 時 應 避 免 白 灰 粉 末 堆 積 於 養 灰 槽 之 角 落 , 以 及 麻 絨 糾 結 成 糰 不 均 勻 分 佈 。 皆 下 來 養 護 的 過 程 與 時 間 , 與 未 加 麻 絨 者 相 同 。
圖3-1.13 白灰過粗篩 圖3-1.14 白灰過細篩
圖3-1.15 過篩完後之白灰 圖3-1.16 白灰加㈬並以灰杷拌合
圖3-1.17 加入麻絨拌合 圖3-1.18 養護靜置 14 ㆝以㆖
(四) 粉刷層裂縫試驗
將白灰膠泥以墁刀塗抹於 10X10cm 的面磚背面上,厚度約為 0.8 公 分,逐日觀察其行為變化。
(五) 抗壓強度試驗 1. 試驗設備
(1) 彎曲試驗機
為中原大學土木系材料實驗 室所擁有,為國準公司出品之 手動油壓彎曲試驗機,最大輸 力為1000kg。
(2) 銼刀
(3) 游標尺
(4) 水平氣泡儀
(5) 毛刷 2. 試驗步驟
(1) 將試體取出進行試體編號。
(2) 試體放置於工作台上檢視其外觀並記錄之。
(3) 用銼刀將試體突出部分予以銼平。
(4) 以游標尺測量試體尺寸並記錄之,準確單位至 mm。
(5) 啟動彎曲試驗機電源,放鬆油壓千斤頂之控制螺絲,將機台 面下降至適當高度,鎖緊制螺絲。
(6) 以水平氣泡儀調整機台面,使之呈現水平。
(7) 開始手動加壓施力,隨著載重增加持續觀察試體變形與破壞 情形。
(8) 當試體達最大破壞時,記錄其最大抗壓載重。
圖 3-1.19 彎曲試驗機
(9) 拍攝試體破壞形狀照片。
(10) 記錄試體破壞後尺寸。
(11) 資料整理。
(12) 結束作業。
圖 3-1.20 除去養灰槽之隔離㈬ 圖 3-1.21 除㈬後之白灰膠泥
圖 3-1.22 試體製作工具準備 圖 3-1.23 試體灌㊟
圖 3-1.24 試體養護 圖 3-1.25 試體拆模
圖 3-1.26 試驗前之試體外觀 圖3-1.27 將試體置放於工作台
圖3-1.28 抗壓試驗操作 圖3-1.29 試驗後破壞之試體