第 一 節 研 究 緣 起 與 背 景
近年來建築材料的發展，除了融入大量高科技元素與健康概念以強調其 功能性，亦在永續設計與綠色環保趨勢下，已逐漸將耐久性視為建築材料設 計選擇的要素之ㄧ。對屬於海島型氣候的我國而言，建築材料更處於高侵蝕 性的劣化環境中，由此國內大部份建築物毀壞主因並不是因為結構設計不 當，而是建築材料選擇不當或未妥善維護，導致無法達到設計服務年限便面 臨拆除，例如海砂屋、沿海橋樑腐蝕改建、管路洩漏等均為材料因素所造成。
所以結構性建築材料的耐久性便是建築物服務年限估算中最大的評估要素。
對建築材料耐久性評估而言，目前許多規範與文獻均有相關的試驗方 式，一般多以加速劣化的方式進行，主要將待測建築材料放置於比一般氣候 更嚴劣的環境條件中，藉由劣化前後各種性質差異性的分析以確認建築材料 的耐久性。被廣泛採用的原因在於可快速評估，比較符合工程上的需求。但 加速劣化的評估結果往往無法很真確的反應到一般氣候環境下的劣化情形。
導致加速劣化試驗結果僅可能用於不同建築材料於特定環境下耐久性的比 較，若要進行材料生命週期分析或建築物服務年限評估時則無法完全採用。
而戶外曝曬試驗主要用來以長期資料建立實驗數據的公正與準確性。由 於目前國內相關國家標準均參考國外規範改寫而成，因此並無適用本國氣候 條件之耐久耐候之相關規範與法規。故戶外曝曬實驗室的規劃雖對建築材料 耐久耐候相關品管較無關係。但可對未來我國耐久耐候規範與法規本土化發 展有一定助益。自然曝曬雖然耗時甚久，劣化過程往往超過 1 年以上，但因 為建築材料係實際於大氣環境下劣化，因此可真實反應建築材料用於當地環 境下的生命週期。對建材使用環境而言，由於台灣在緯度上由於有北回歸線
經過，因此在氣候上可區分成南部的熱帶型氣候與北部的溫帶型氣候，且在 冬季時由於北部有東北季風吹襲因此相對於南部偏向濕冷的氣候形態。在地 形上，台灣有三分之二面積為高山林地，且四面環海，因此沿海平原地區與 高山地區在氣候上便迥然不同。因此以固定溫濕條件的加速劣化過程評估建 築物服務年限可能會有偏頗之虞。且若就使用性質上，建築材料於鄉下、都 市、工業區等各種使用環境下差異更大，相關文獻亦指出在惡劣空氣品質與 相對濕度高環境下，建築材料劣化速率會加劇。當建築物是重要產業或交通 設施時（如電廠設施等），因材料耐久性問題導致重建，所造成的費用往往還 須承擔多於土建成本數倍的經濟損失費用。例如根據文獻，美國於 2002 年的 評估發現每年因金屬腐蝕所耗掉的經濟成本高達國民生產毛額的 3.17% 1， 由此更可說明建築材料耐久性要求的重要性。
然而在建築材料自然曝曬劣化試驗，過去僅有部分學術單位進行，如台 大森林系曾於南投溪頭進行塗裝木材長期曝曬試驗觀察，並與日光加速劣化 之結果進行比較 2。清大施漢章教授針對電信材料與鋼材進行長期曝曬試驗 觀察 3。本研究團隊亦於海洋大學材料所頂樓設置開放型曝曬架，進行長期 建築材料大氣腐蝕觀察。然而上述曝曬設施均較簡易，並無永久曝曬場設計。
但在國外方面，與我國同屬海島型氣候的日本與英國均有相關完善設施可供 規劃參考，如日本建築省建築研究所、英國建築研究所等。國外著名建築材 料耐久性研究機構 Atlas 公司在全世界數個國家建置長期曝曬場，如鄰近的 中國大陸、日本、南韓、新加坡均有其實驗設施，其規劃方式亦可供參考 4。
1蔡 文 達 ，「 生 活 環 境 中 的 腐 蝕 」， 行 政 院 國 家 科 學 委 員 會 科 普 知 識 資 料 庫 ， http://www.nsc.gov.tw/_newfiles/popular_science.asp?add_year=2006&popsc_aid=121，2006。
2蕭亞方，「塗裝木材人工加速與自然劣化相關性之探討」，國立台灣大學森林學研究所碩士 論文，指導教授：張上鎮教授，1996。
3洪耀宗，「電信材料之大氣腐蝕及其防治研究」，國立清華大學材料工程研究所博士論文，
指導教授：施漢章教授，2003。
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環。建研所材料實驗群建築設施即將於今年竣工使用，並已於材料試驗群耐 久耐候實驗室入續建置各種設備，如鹽霧複合耐候試驗機、壓汞孔隙儀、與 離子層析儀等，已可初步對建築材料加速劣化進行試驗分析。後續亦擬增購 日光模擬加速劣化設備與其他分析設備，可對建築材料在各種環境條件下進 行加速劣化或是可靠度分析研究。由於自然曝曬屬於長期劣化的過程，因此 應開始著手曝曬場建置規劃，並初步建立基礎設施，供所內人員進行相關試 驗訓練，並對耐久耐候實驗室各項設備之配合有所認識並熟練操作，對後續 營運有相當之助益。且相關之研究資料可作為國內制定耐久耐候國家規範之 參考，並加以運用於耐久性設計中，對於身處海島型環境的我國有其必要性。
第 二 節 研 究 目 的
本研究的主要目的在於耐久耐候實驗室之曝曬試驗設施建置規劃與劣化 試驗研究，研究內容主要分成兩部份，即曝曬場建置規劃工作，與相關曝曬 劣化試驗前處理至劣化後分析工作的標準程序建立。其中進行曝曬場建置規 劃工作前須進行文獻蒐集。文獻部份主要針對建築材料自然曝曬試驗相關規 範與文獻進行整理，並就國外目前現有之曝曬試驗設施進行說明。曝曬場建 置方面則擬先於建研所台南與台北實驗室和基隆海洋大學建立曝曬場基礎設 施－開放式曝曬架，並進行鋼材與混凝土自然曝曬，由試驗進行，製作符合 後續運作之標準作業流程，並將相關實驗分析技術移轉至所內參與計畫人 員。經由此部分研究檢討，預期未來可就耐久耐候實驗室成立永久曝曬場設 施建置進行規劃建議，並提出相關配合分析設備之規格與架構。相關研究內 容如下所述；研究流程如圖 1-1 所示。
1. 建築材料自然曝曬試驗相關規範與文獻整理。
2. 開放式曝曬架設置於相關人員組裝訓練。
3. 耐久耐候實驗室永久曝曬場曝曬架與相關分析設備規劃。
4. 金屬建材劣化前後性質分析試驗方法蒐集與分析程序建立。
5. 混凝土建材劣化前後性質分析試驗方法蒐集與分析程序建立。
圖 1-1 本計畫研究流程
（資料來源：本研究整理）
自然曝曬劣化資料蒐集與彙整
影響建築材料劣化因 素文獻蒐集與整理
曝曬實驗相關規範 文獻蒐集與整理
鋼板與混凝土建材自然劣化研究
統合資料與檢討試驗過程
撰寫鋼鐵建材自然曝曬劣化試驗操作程序
一年期自然劣化與鹽霧 加速劣化之關聯性建立
規劃未來曝曬場建置相關配合設施