防腐防蟲蟻處理對木材物理與力學性質之影響

能試驗，以1.25%CCA 及 2%的 ACQ、TCY、CuAz 等處理杉木與柳杉，對三 種褐腐菌(Fomitopsis pinicola, Laetiporus sulphureus, Gloeophyllum trabeum)進 行耐腐性試驗，重量損失率均小於 2%；同樣以 1.25%CCA 及 2%的 ACQ、

TCY、CuAz 等處理楓香，對白腐菌(Trametes versicolor) 進行耐腐性試驗，重 量損失率均小於 2 %，ACQ、TCY、CuAz 等較具環保性之防腐劑可以達到 CCA 之效果。

林美臣(1981)針對常見之防腐劑鉻化砷酸銅（CCA）、五氯苯酚，施用於 高比重樹種之集成材，如:杜仔、校力、白雞油、相思樹，對於木材之剪斷強 度，有顯著的影響。王松永(1997)曾針對集成材經鉻化砷酸銅（CCA）防腐劑 處理後強度與膠合性質之影響做過研究，探討經 CCA 處理過之五種木材之 PF 及 PU 集成材，在動彈性模數（Ed）、抗彎彈性模數（MOE）、破壞模數（MOR）

及 膠 合 剪 力 （τ）等性質之改變，實驗使用的木料為柳杉（Cryptomeria japonica）、杉木（Cunninghamia lanceolata）、落羽松（Taxodium distichum）、

油仔（Dipterocarpus grandiflorus）及紅柳桉（Shorea negrosensis）等，防腐劑 為氧化物型之保力定 K33－CCA 木材防腐劑；膠合物為酚膠（Phenolic formaldehyde resin）及聚酯膠（Polyurethane adhesives)。主要結果有下列五 點：

1. 五種木材之 PF 及 PU 集成材，不論經過 CCA 處理或未處理，其 MOE、MOR 以及 τ 值可達 JAS 之集成材的闊葉樹 A 級，針葉樹 A 級或B 級標準。

2. CCA 處理對集成材之 Ed 及 MOE 值之影響較不顯著，但對於 MOR 值及τ 值之影響較顯著。如 MOR 值之減低效應；PF 集成材為 5.2％

～18.1％；PU 集成材為 11.9％～18.5％。τ 值之減低效應；PF 集成 材為4.5％～23.2％，PU 集成材為 28.1％～50.5％，PU 集成材受 CCA 處理影響明顯較PF 集成材為大。

3. Ed 值會較 MOR 值約高 35%。

4. 各種試材之 Ed、MOR 值與氣乾比重（γu）間有直線關係存在。

試材經防火防腐綜合處理後，可能需要於木構造設計應用時宜加強考慮 應變量、潛變，以及對變形敏感之處，並配合其他耐震吸能構造，經處理之 福州杉、放射松及柳桉木，大致上處理材強度折減大約 20%，彈性模數折減 大於10%，即剛性與韌性降低，主要結果有下列七點：(巫佳芸，2005)

1. 縱向抗壓強度提升 7.0~14.4%，但柳桉木降低 10.6%。

2. 縱向抗拉強度降低 23.0~24.6%，但福州杉降低達 41.3%。

3. 抗彎破壞模數降低 1.8~14.5%，且因纖維方向而異，但福州杉、柳桉 木之徑切面載重增加4.3~9.8%。

4. 抗剪強度降低 2.8~8.2%，但柳桉木弦切面抗剪強度降低達 14.0%，

而放射松弦切面與柳桉木徑切面抗剪強度提升12.5%、17.4%。

5. 橫向抗壓彈性模數降低 9.9~11.4%，但福州杉徑向載重者增加 13.7%。

6. 部分抗壓強度提升 20.7~30.3%，但福州杉與柳桉木徑向部份抗壓強 度提昇達70.0%、88.4%，放射松弦向部份抗壓強度降低 1.6%。

7. 釘著力提昇 6.9~19.9%，但福州杉與放射松徑切面釘著力提昇達 48.9%、90.1%。

而在國外，此方面之研究較多，Yildiz et al.（2004）以不同濃度之 CCA (0.85%, 1.5% and 2%)、ACQ-1900 (2%, 3% and 7%)、ACQ-2200 (1%, 2%)、

Tanalith E 3491 (2%, 2.8%)以及 Wolmanit CX-8 (2%, 2.8%)處裡黃松(Pinus sylvestris L.)，以評估其破壞模數（MOR）及抗彎彈性模數（MOE）之影響。

結果顯示濃度為2%的 Tanalith E 3491 及 2.8%的 Wolmanit CX-8 會提高處理材 之 MOE，其餘藥劑種類與濃度之處理材則為不影響或會降低試材 MOE；此 外，在使用濃度為 2.8% Wolmanit CX-8 及 7% ACQ-1900 會提高處理材之 MOR，除此之外，使用其餘藥劑種類與濃度之處理材則為不影響或會降低試 材MOR。

Winandy and Lebow（1997）評估 CC(Ammoniacal copper citrate)處理結構 用材，對於機械性質的影響，與 CCA 及其他銅銨基防腐藥劑有著相似的結 果，當試材吸收 CC 藥劑達 6.4kg/m³，MOR 會減損 5%，最大載重能力減少 7%～18%，但是對於 MOE 則無影響。

綜合言之，文獻回顧發現一般經過防腐處理的木料，它的力學性質會改 變，防腐處理後木料力學性質會有以下情況：

第二章 文獻回顧

1. MOE 通常不會受影響。

2. 最大抗壓強度從不受影響到稍微增加都有。

3. MOR 值視再乾燥溫度的控制，減少範圍在 0％～20％。

4. 能量相關性質減少範圍在 10％～50％。

5. 載重期間長短會影響木料的抗彎破壞模數。未經處理的木料在衝擊 載重下，抵抗強度較長期載重時為高，但是經ＣＣＡ處理的木料則 未見明顯增加，而且原本強度即不高之ＣＣＡ處理木料則無升高。

第三章 防腐防蟲蟻處理對木材物理與力學性質之影響

第三章 防腐防蟲蟻處理對木材物理與力學性質之影響

本研究以新型防腐藥劑ACQ 針對台灣杉、柳杉以及杉木(福州杉)進行抽 真空加壓灌注法處理，並探究不同 ACQ 藥劑吸收量（對照組、CNS3000 中 K2 級、K3 級、K4 級條件下之藥劑吸收量）對木料物理與力學性質之影響，

後續建立基本資料庫以供古蹟修復設計施工參考之依據。

危害分級 K2 級、K3 級、K4 級條件(如表 3-1)是國內古蹟與歷史建築木 構件最常見之所處環境與危害條件。國內古蹟建築之構造與種類很多，很難 逐一舉例解說其受使用環境危害之分級，茲以建築之屋頂、屋身、台基與其 他概分析如次：(1) 屋頂木構件：屋頂木構件主要包括椽條（桷仔）、望板（椽 條上方若鋪木板）、封檐板等。椽條位於屋頂的底層，一般為支承屋面重量的 扁平構材，望板則位於椽條上方，在具有固定與防漏作用的座灰下方，根據 台灣地區氣象狀況，木構材有受蟲蟻與真菌危害之可能，危害級數為” K3”；

但出檐椽與封檐板等有直接天候劣化之虞，除可能受蟲蟻與真菌危害外，也 會有吸水吸濕劣化，危害級數為”K4”。(2) 屋身木構件：屋身木構件包括柱、

通（樑）、枋（壽樑）、楣、檁子（楹）、燈樑、穿、天花、藻井、楹引、斗拱、

挑、垂花（吊筒）、雀替、瓜筒（童柱）、束、通隨、束隨（看隨）等。根據 表4-1.2 之區分，屋身木構件一般是處於危害級數” K3”，有受蟲蟻與真菌危 害之可能；但根據不同構件的分佈位置，如有些靠建築物外側的檐柱、壽樑、

四點金柱、雀替、出檐作法的構件如檐廊廊柱、步通、員光、挑檐檁、副拱、

正拱、垂花、豎材、撐拱、斗拱、挑等等都有直接天候劣化之虞，危害級數 為” K4”。另外，若柱構件底端直接接水與（或）接地，除可能受蟲蟻、真菌 與吸水吸濕危害外，尚有遭受軟腐菌攻擊的可能，危害級數為”K5”。(3)台基 木構件：台基指地面之上、柱牆之下的基座，其功能之一為防止室內遭到雨 水漫淹、潮濕，所以其構件包括門檻與地板等若使用木材，可能有直接天候 劣化之虞，或持續之接水與（或）接地之可能，危害級數為” K4”或”K5”。(4) 其他木構件：由於國內古蹟建築之種類與式樣極為複雜，其使用木構件之分 佈位置亦難僅用屋頂、屋身與台基就能含括，其他亦可能使用木材，如常用 於檐廊、遊廊、樓井及樓閣挑台邊緣的木欄杆等，這些木構件雖是工匠之喜 愛，但工匠亦知木材怕潮濕，所以木欄杆之欄板多懸空，以隔絕地面水氣，

裝修構件，或牌樓面構件如格扇、板門、檻窗、支摘窗、（透雕）板壁等構件，

則要視其分佈之位置而定，極可能位於室內，無直接天候劣化之虞，危害級 數為” K3”，也可能有直接天候劣化之虞，危害級數為” K4”，屬於危害級數為”

K5”有持續之接水與（或）接地之可能的構件極少。

表 3-1 木材使用環境與危害分級

不同使用環境木材遭危害之可能種類 危害

分級 使用環境

蟲蟻 真菌 吸水吸濕 軟腐

K1 木材處於室內，且無蟲蟻危害之

虞，或室內溫濕度可加以控制。 無 無 無 無

K2 木材處於室內，室內相對濕度均

佈，且≦70 %。 有 無 無 無

K3

1.木材處於室內，室內相對濕度 均佈，且＞70 %。

2.木材處於室內潮濕範圍，木材 有防水處理。

3.木材處於室外，但無直接受天 候劣化。

有 有 無 無

K4

1.木材處於室外，並直接受天候 劣化，但無持續接觸水與（或）

地。

2.木材處於室內潮濕處。

有 有 有 無

K5 木材處於室外，無保護，且長期

間暴露於濕潤環境或接觸土壤。 有 有 有 有

資料來源：CNS3000 木材之加壓注入防腐處理方法，2001。

而針對不同藥劑與不同木材使用環境與危害分級，CNS3000 中亦有相關 藥劑吸收量建議(表 3-2），如使用 ACQ 抽真空加壓灌注法處理後，吸收量主 要分為1.3 kg/m³以上（K2 級）、2.6 kg/m³以上（K3 級）、5.2 kg/m³以上（K4 級），本研究即根據CNS3000 進行木料之 ACQ 抽真空加壓灌注，供後續之試 驗。

第三章 防腐防蟲蟻處理對木材物理與力學性質之影響