輕質竹材水泥板於營建工程應用之研究(第二年)

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(1)輕質竹材水泥板於營建工程應用之研究(第二年). 內政部建築研究所委託研究報告中華民國 96 年 12 月.

(2) (國科會 GRB 編號). PG9603-0430. 輕質竹材水泥板於營建工程應用之研究(第二年). 受委託者：. 國立嘉義大學. 研究主持人：劉玉雯協同主持人：黃金城研. 究. 員：詹穎雯. 研究助理：石嘉玉. 內政部建築研究所委託研究報告中華民國 96 年 12 月.

(3) 目次. 目次目次. I. 表次. III. 圗次. V. 摘要. IX. 第一章. 第二章. 緒論. …………………………………………….... 第一節研究緣起與背景. 1. 第二節研究方法. 4. 蒐集之資料與文獻分析. ……………………….... 第一節纖維水泥板. 第三章. 第四章. 1. 7 7. 第二節有機纖維材料水泥板之發展與製作. 14. 第三節有機纖維水泥板之性質. 27. 第四節木絲水泥板. 32. 竹絲水泥板之預備試驗. ……………………….... 39. 第一節竹絲之浸泡處理. 39. 第二節竹絲水泥漿之凝結時間與抗壓強度. 42. 第三節竹絲水泥板表面之平整性與抗彎強度. 48. 第四節竹絲水泥板之單位重. 55. 竹絲水泥板之製作. 61. …………………………….... 第一節材料. 61. 第二節配比設計. 66 I.

(4) 輕質竹材水泥板於營建工程應用之研究(第二年). 第五章. 第六章. 第三節竹絲水泥板之製作. 68. 第四節試驗設備與方法. 69. 竹絲水泥板之性質. 79. …………………………….... 第一節竹絲水泥板之物理性質. 79. 第二節竹絲水泥板之力學性質. 86. 第三節竹絲水泥板之抗衝擊能力. 96. 第四節竹絲水泥板之隔熱性. 104. 第五節竹絲水泥板之耐燃性. 107. 第六節竹絲水泥板與木絲水泥板之性質比較. 115. 第七節竹絲水泥板之經濟性分析. 116. 第八節竹絲水泥板之品質管理. 118. 結論與建議. ……………………………………... 121. 第一節結論. 121. 第二節建議. 123. 附錄參考文獻. II. 125 …………………………………………………... 131.

(5) 表次. 表次表 2-1. 輕隔間牆與磚牆、RC 牆特性比較分析. 10. 表 2-2. CNS 3802 纖維水泥板之性能規定. 11. 表 2-3. 防火建材隔間板材特性. 11. 表 2-4. 0.8 板及 1.0 板材料配比(質量比). 20. 表 2-5. 德國 Simepelkamp 公司的典型水泥纖維板原料配. 20. 表 2-6. 加鋪木絲層對粒間孔隙式稻殻水泥板抗彎強. 29. 度之影響表 2-7. 加強型稻殼水泥板之抗彎強度. 29. 表 2-8. CNS 9456 木絲水泥板之性質. 35. 表 2-9. 市售木絲水泥板之機械性質. 35. 表 2-10 琉球松粒片與水泥混合後之凝結時間. 36. 表 2-11 琉球松粒片水泥板之理學及力學性質. 36. 表 3-1. 竹絲水泥漿之配比. 44. 表 3-2. 竹絲水泥漿之凝結時間. 44. 表 3-3. 竹絲水泥漿之抗壓試驗結果. 45. 表 3-4. 各組竹絲水泥板之配比. 50. 表 3-5. 各組竹絲水泥板之抗彎強度. 50. 表 3-6. 各組試驗添加乳膠及發泡劑竹絲水泥板之配比. 57. 表 3-7. 竹絲水泥板之試驗結果. 57. 表 4-1. 竹絲篩分析試驗結果. 62. 表 4-2. 發泡劑(正己烷)之性質. 62. 表 4-3. 有機鈦之性質. 63 III.

(6) 輕質竹材水泥板於營建工程應用之研究(第二年). 表 4-4. 竹絲水泥板之配比設計. 67. 表 4-5. 建築物室內裝修材料之耐燃試驗標準值(耐燃二級). 74. 表 5-1. 各組竹絲水泥板之容積比重與含水率. 81. 表 5-2. 各組竹絲水泥板之吸水長度變化率. 81. 表 5-3. 竹絲水泥板之抗壓強度. 88. 表 5-4. 竹絲水泥板之彎曲破壞載重. 88. 表 5-5. 竹絲水泥板之衝擊試驗結果. 98. 表 5-6. 竹絲水泥板之熱傳導試驗結果. 105. 表 5-7. 各組竹絲水泥板之耐燃試驗結果. 108. 表 5-8. 竹絲水泥板與木絲水泥板之比較. 115. 表 5-9. 竹絲水泥板之材料價格與用量. 117. 表 5-10 木絲水泥板之市場價格與竹絲水泥板成本. 117. 表 5-11 竹絲水泥板品質自主查核表. 119. IV.

(7) 圗次. 圖次 5. 圖 1-1. 研究步驟流程圖. 圖 2-1. 纖維水泥板應用於壁板. 12. 圖 2-2. 水泥纖維板應用於建築物外牆板的情景. 12. 圖 2-3. 水泥纖維板應用於室內的隔間施工. 13. 圖 2-4. 典型的水泥纖維板廠型製作流程. 21. 圖 2-5. 竹片分絲機結構示意圖. 22. 圖 2-6. 廠型堆疊成型板材之設備器. 23. 圖 2-7. 廠型的 Hatschek 機. 23. 圖 2-8. 廠型板胚的脫模處理情景. 24. 圖 2-9. 廠型板胚自動高壓蒸氣養護裝置. 25. 圖 2-10 高溫的飽合水蒸汽與壓力之關係. 25. 圖 2-11 木絲纖維水泥板成品. 26. 圖 2-12 水泥漿含量與孔隙式稻殻式水泥板抗彎強度. 30. 及單位重之關係圖 2-13 水泥漿含量與緻密式稻殻式水泥板抗彎強度及. 30. 圖 2-14 稻殻水泥板一貫作業自動化生產流程圖. 31. 圖 2-15 木絲水泥板應用於天花板. 37. 圖 2-16 木絲水泥板應用於壁板. 37. 圖 2-17 木絲水泥板應用於地板. 38. 圗 3-1. 經水浸泡後烘乾之竹絲. 40. 圗 3-2. 經水與 Na 2 CO 3 溶液浸泡後烘乾之竹絲. 40. 圗 3-3. 經水與有機鈦溶液浸泡後烘乾之竹絲. 41 V.

(8) 輕質竹材水泥板於營建工程應用之研究(第二年). 圖 3-4. 吉爾摩氏針凝結時間測定之裝置. 46. 圖 3-5. 恆溫恆濕箱之裝置. 46. 圖 3-6. 竹絲水泥漿之抗壓強度. 47. 圖 3-7. 未添加乳膠與發泡劑竹絲水泥板之情形. 51. 圖 3-8. 水泥板抗彎強度試驗示意圖. 51. 圖 3-9. 同配比水泥漿抹平於板材表面情形. 52. 圖 3-10 竹絲水泥板製作表面平整. 52. 圖 3-11 使用竹胚製成竹絲水泥板之情形. 53. 圖 3-12 竹絲水泥板放置厚木材之情形. 53. 圖 3-13 製作過程板材經加壓後之情形. 54. 圖 3-14 竹絲水泥板添加乳膠之情形. 54. 圖 3-15 添加發泡劑與乳膠之竹絲水泥板單位重. 58. 圖 3-16 添加發泡劑與乳膠之竹絲水泥板抗壓強度. 58. 圖 3-17 添加發泡劑與乳膠之竹絲水泥板抗彎強度. 59. 圖 3-18 添加發泡劑之竹絲水泥板. 59. 圖 4-1. 竹塊粉碎試驗機. 64. 圖 4-2. 長 4cm 竹塊碎化後未分篩之竹絲. 64. 圖 4-3. 停留#4 之竹絲(約 1.3cm). 65. 圖 4-4. 通過#4 且停留#8 之竹絲(約 1.5cm). 65. 圖 4-5. 停留#50 之竹絲(約 0.5cm~1.5cm). 65. 圖 4-6. 試體之尺寸量測位置. 75. 圖 4-7. 吸水長度變化率試驗之試片標線間距離. 75. 圖 4-8. 萬能試驗機照片. 76. VI.

(9) 圗次. 圖 4-9. 砂上全面支承. 76. 圗 4-10 耐衝擊試驗裝置. 77. 圖 4-11 隔熱材料導熱係數之測定裝置. 78. 圖 4-12 建築材料表面耐燃性試驗裝置. 78. 圗 5-1. 竹絲水泥板之外觀. 82. 圗 5-2. 竹絲水泥板裁切之情形. 83. 圗 5-3. 裁切後之竹絲水泥板. 83. 圗 5-4. 竹絲含量與板材單位重之關係. 84. 圗 5-5. 竹絲含量與板材含水率之關係. 84. 圗 5-6. 各組竹絲水泥板之吸水長度變化率. 84. 圗 5-7. 竹絲水泥板不同發泡劑添加量之抗壓強度. 89. 圗 5-8. 竹絲水泥板竹絲含量與抗壓強度之關係. 89. 圗 5-9. 竹絲水泥板不同發泡劑添加量之彎曲破壞載. 90. 圗 5-10 竹絲水泥板竹絲含量與彎曲破壞載重之關係. 90. 圗 5-11 B6 抗彎試驗破壞斷面之情形. 91. 圗 5-12 B6H10 抗彎試驗破壞斷面之情形. 92. 圗 5-13 B8H10 抗彎試驗破壞斷面之情形. 93. 圗 5-14 B10H10 抗彎試驗破壞斷面之情形. 94. 圗 5-15 B8H5 抗彎試驗破壞斷面之情形. 95. 圗 5-16 B6H10 衝擊試驗後之情形. 98. 圗 5-17 B8H10 衝擊試驗後之情形. 100. 圗 5-18 B10H10 衝擊試驗後之情形. 101. 圗 5-19 B6 衝擊試驗後之情形. 102. 圗 5-20 B8H5 衝擊試驗後之情形. 103 VII.

(10) 輕質竹材水泥板於營建工程應用之研究(第二年). 圗 5-21 竹絲水泥板含水率與熱傳導係數之關係. 106. 圗 5-22 竹絲水泥板密度與熱傳導係數之關係. 106. 圗 5-23 B6H10 耐燃試驗後之情形. 109. 圗 5-24 B8H10 耐燃試驗後之情形. 110. 圗 5-25 B10H10 耐燃試驗後之情形. 111. 圗 5-26 B6 耐燃試驗後之情形. 112. 圗 5-27 B8H5 耐燃試驗後之情形. 113. 圗 5-28 試驗後之標準板. 114. VIII.

(11) 摘要. 摘要關鍵詞：水泥板，熱傳導係數，衝擊性，耐燃性. 一、研究緣起因應高層結構及空間機能的多變性，以及室內彈性隔間的需求，隔間材料多要求輕質化，且施工時須講究快速與單純化。由於國內室內空間之裝修強度普遍過高，又常加以施用大量膠合劑之工法，造成建材甲醛持續溢散而污染室內空氣。而目前裝修與隔間常應用之木質(木絲)水泥板，大致可滿足良好之耐候性、尺寸安定性、隔音性與耐火性，並有防蟲性與防腐性等之良好性質；且在高溫潮濕之環境下，較不易受生物性或化學性作用而劣化。然而木材需種植多年始能利用，且在國土資源、森林保育之政策下，台灣地區之木材產量已逐漸減少。因此，本計畫之主要目的為以莿竹材料取代木質材料製作竹質水泥板，以應用於建築隔間材料上，研究成果更可提供營建業之應用參考。二、研究方法及過程本研究以三種竹絲含量(6%、8%與 10%)，以及二種發泡劑添加量(5%與 10%)，分別製作竹絲水泥板以供板材各項性能測試用。測試項目主要為(1) 建立輕質竹材水泥板之配比設計與製造技術；(2) 探討輕質竹材水泥板之各項性能，包括含水率、容積比重、吸水長度變化率、耐衝擊性、耐燃性與隔熱性；(3) 分析比較輕質竹材水泥板與木質(絲)水泥板、纖維水泥板等之各項性能。三、重要發現試驗結果顯示，竹絲水泥板之含水率約為 10.1-13.2%，容積比重約為. IX.

(12) 輕質竹材水泥板於營建工程應用之研究(第二年) 1030-1230 kg/m3，已可達到工程應用上質輕之需求。各組竹絲水泥板之吸水長度變化率約為 0.04%-0.13%之間；彎曲破壞載重約為 61-82 kgf；熱傳導係數約為 0.177-0.272 kcal/m℃hr；衝擊作用後未出現龜裂、剝離、貫穿孔及裂開之情形，且凹陷直徑均在 20mm 以下。此外，由耐燃試驗顯示，各組竹絲水泥板均已達到耐燃 2 級之標準。因此，由以上之試驗結果可知，本研究製作之竹絲水泥板之各項性能均符合 CNS 3802 纖維水泥板之要求。四、主要建議事項 1.立即可行建議主辦機關：內政部建築研究所協辦機關：行政院農委會制定獎勵措施，協助廠商研發新產品，以解決台灣地區竹材產量豐富，但因工資昂貴，竹材加工業外移情形嚴重之問題。 2.中長期建議主辦機關：內政部建築研究所協辦機關：行政院農委會竹絲水泥板外觀之結構(如顏色、圖樣)，及其他附加功能(如除臭、淨化空氣)，可進一步研發。以因應國人生活品質提升，居住環境逐漸重視美觀與健康之需求。. X.

(13) 摘要. ABSTRACT Keywords: cement boards, thermal conductivity, impact, incombustibility. In order to adapt to the variety of high structure and the functions of space and the need of indoor flex compartment, the materials to separate space are commanded to be light, and the work to be fast and simple.. The exaggerate. modifications of indoor space and the crafty of using huge amounts of glue in Taiwan result in the spread of formaldehyde of structure materials and pollute the indoor air. The wood-based (wood-silk) cement board used in modification and compartment now can mostly satisfy the climate adaptive ability, size stability, soundproof and fire-resistant ability, and also has the good qualities of anti-bugs and anticorrosive abilities.. Moreover, it’s hardly affected by biological or. chemical factors and turns bad when it’s in the hot and humid environment. However, it takes a long time to grow trees for use.. And under the policies of. national resources and forest protection, the wood supply in Taiwan is decreasing. So the main goal of the project is to use the chaste tree and bamboo materials to substitute the wooden materials to make bamboo-based cement board and uses it as the material in compartment, and the results of the research can be used as a reference for building industry. This research uses 3 kinds of bamboo containment (6%, 8% and 10%) and 2 kinds of bulb production containment (5% and 10%) to make separate bamboo cement boards to be used in the tests of every functions.. The test goals are (1) to. make light bamboo material cement board’s component design and making skills; (2) to discuss each function of bamboo material, including water-containing rate, containment rate, variety rate of sulking water, impact endurance, fireproof ability XI.

(14) 輕質竹材水泥板於營建工程應用之研究(第二年) and hot-resistant ability; (3) to analyze and compare each function of light bamboo material cement board and wooden (silk) and fiber ones. The result shows that the water containment of bamboo cement board is about 1030-1230kg/m3, which can meet the light standard of engineering usage. The changeability of length of water sulking in each group of bamboo is at the range of 0.04%-0.13%; the bend ruined weight is about 61-82kgf; the thermal conductivity is about 0.177-0.272kcal/m·Chr. After the impact, there is no cracks, detachment, pinholes and split, and the low diameter are all below 20mm. Besides, the result of heat-resistant shows that each group of bamboo cement board has already reached the second standard. Therefore, we can conclude from the above research can satisfy the demand of the CNS 3802 fiber cement board in every function.. XII.

(15) 第一章. 第一章緒. 緒. 論. 論. 第一節研究緣起與背景創新營建材料的研發為當前國內建築研究發展不可忽略之課題。現今的建築工程必須融入節約能源、資源再生利用、降低環境負荷、與風土環境親和共生的，以及永續發展等理念。建築物的規劃設計、施工過程、使用管理以及最後的拆除重建時都能在最節省能源、最有效利用資源與最低環境負荷的前提下，達到人、建築與環境的共生共榮與永續發展[1]。而綠建築的努力可從結構系統、建築材料等方面進行，如盡量採取輕質隔間牆與隔熱性能良好的外牆，並運用乾式施工法等，即可大量節省能源。傳統的隔間材料－磚牆，雖然其建造成本低，但具有許多無法克服的問題，例如龜裂、防霉、防潮、白華（壁癌）等，且重量大，不利於耐震。而在因應高層結構及空間機能的多變性，以及室內彈性隔間的需求，隔間材料多要求輕質化，且施工時須講究快速與單純化。同時在消防安檢的時代之環境下，防火建材的搭配使用已是趨勢。因此，輕隔間與輕鋼架等施工方法已廣泛被使用於隔間材料。輕質隔間牆普遍具有良好的防火、防潮、防污染、耐撞擊力、耐震性、隔音效果佳、不龜裂、不變形、不腐爛等特性，隔間變更時，可拆卸、重複使用，減少廢棄物。在目前建造業日新月異，勞工短缺，而地震、天災頻繁之際，實為理想的隔間方式。而常見的輕隔間牆如石膏板、水泥板、氧化鎂板、碳酸鎂板、矽酸鈣板、輕質混凝土板等[2-3]。就現代人之「時間-地點」分佈來說，每人每天在不同之建築室內空間活動的時間超過 90%，可見室內環境品質之重要性。而室內環境評估指標所佔權重最高之空氣環境，其評定要項包含數項因子，諸如甲醛、揮發性有機物質等多項污染物均來自建材。而室內裝修建材或其製作與施工中使 1.

(16) 輕質竹材水泥板於營建工程應用之研究(第二年) 用之材料，如膠合劑、發泡膠與隔熱層等，均是室內甲醛的主要釋放源之ㄧ[3]。然而，由於國內室內空間之裝修強度普遍過高，又常加以施用大量膠合劑之工法，造成建材甲醛持續溢散而污染室內空氣。而目前普遍用於室內建築結構與裝潢用之粒片板或纖維板，未能十分理想地減少甲醛釋出。因此土木建築界仍然積極尋覓具有良好之耐候性、尺寸安定性、隔音性與耐火性，並有防蟲性與防腐性等良好性質之板材；同時又要有適當之強度、加工容易與易於人體健康之能力。而歷史悠久之木質(木絲)水泥板大致可滿足上述之需求性，尤其在高溫潮濕之環境下，較不易受生物性或化學性作用而劣化。然而木材需種植多年始能利用，且在國土資源、森林保育之政策下，台灣地區之木材產量已逐漸減少。因此，尋求替代木質材料，以作為建築室內隔間板材之材料，應為一高實務性與經濟性之研究課題。台灣竹林面積分佈甚廣，自本地以迄海拔 1,500 公尺左右之山地，或為純林，或為混生，合計面積約 175,000 公頃[4]。且因其生長快速、更新快，成林後約三、四年即可採伐利用。而健康的竹林具有防風避震、淨化空氣、消減噪音、水土保持、改善農村環境等功能；若未妥善管理而任其荒廢之竹林，反易導致地下莖系敗壞、病蟲危害、枯死、甚或引起災害。故砍伐老竹利用，既可促進國土保安，且可改善竹農生計。同時對天然資源漸趨匱乏之今日，竹材實為頗具發展潛力之加工原料。近年來政府為提升整體竹產業的經濟產能及競爭力，積極推動「竹產業轉型及振興計畫」；而目前國內竹產業的發展以竹炭為重點執行工作[5]。竹炭則主要以孟宗竹與桂竹為主要材料，其他如莿竹等竹材之應用則較少。而莿竹常於沿海地區植之，以防風定砂，或應用為泥岩地區坡腳淤泥之植栽材料，山坡野溪之邊植護坡，水源涵養，及植生木樁等[4]。莿竹稈肉堅厚，表皮厚而粗糙，強度高且強韌耐磨，可供建築及編織材料。早期先民之"竹管厝 "之房屋建材，最喜愛用莿竹，因其強度大，耐久性亦佳。此外，竹材纖維強韌，並具有較木材材料較高比強度(強度與比重之比質) 之特性[6]。因此，本. 2.

(17) 第一章. 緒. 論. 計畫之主要目的為以莿竹材料取代木質材料製作竹質水泥板，以應用於建築隔間材料上，研究成果更可提供營建業之應用參考。. 3.

(18) 輕質竹材水泥板於營建工程應用之研究(第二年). 第二節研究方法本計畫以研發質輕、隔熱與耐燃性佳之多功能輕質竹材水泥複合板為主要目的。研究方法主要分成三大部分：(1) 建立輕質竹絲水泥板之配比設計與製造技術；(2) 探討輕質竹絲水泥板之各項性能，包括含水率、容積比重、吸水長度變化率、耐衝擊性、耐燃性與隔熱性；(3) 分析比較輕質竹絲水泥板與木質(絲)水泥板、纖維水泥板等之各項性能。研究執行流程如圖 1-1 所示。. 4.

(19) 第一章. 緒. 論. 蒐集資料整理與分析. 竹材備料配比設計 No 輕質竹材水泥板試拌 Yes. 隔熱性試驗. 耐燃性試驗. 含水率、容積比重、吸水長度變化率試驗. 耐衝擊性試驗. 抗彎破壞載重試驗. 試驗結果分析與討論. 與市場上各種纖維水泥材性能與經濟性之分析比較. 結論與建議 *資料來源：本研究整理圖 1-1 研究步驟流程圖. 5.

(20) 輕質竹材水泥板於營建工程應用之研究(第二年). 6.

(21) 第二章蒐集之資料、文獻分析. 第二章資料蒐集與文獻分析第一節. 纖維水泥板. 壹、纖維水泥板之特性在台灣地狹人稠，建築物皆往高層伸展之環境下，建築物實在禁不起重壓型建材的使用(如 RC、磚塊等)。而業界亦早已引進輕隔間牆體工法(木板、石膏板)，但由於台灣位於亞熱帶，又濕又熱的環境，使得早期的木板受蟲蛀、石膏板容易受潮而影響品質。近代的隔間材料，從 1/2 B 磚牆及木構造隔間，到現在纖維水泥板則提供一般傳統式牆或輕質水泥牆的優點，並且可避免濕式工程不方便的問題。此外，不同於傳統磚牆或水泥牆的固定性，纖維水泥板防火及乾牆系統提供方便及可隨意搬移的彈性；輕隔間牆與磚牆、RC 牆特性比較分析如表 2-1 所示[7]。ㄧ般而言，纖維水泥板具有不怕長久水浸，不會腐蝕或發霉，不受白蟻侵蛀，也不受陽光及蒸氣影響，以及壽命長，且不須作特殊踢腳處理。由於纖維水泥板不怕水之特性，使其適用於潮濕地區貼磁磚或大理石的理想襯板。而其板材凹邊與平滑抗磨損板面設計，使板面可作無縫式平頭接合。同時其平滑抗磨損之表面便利於各式油漆及磁磚飾材。此外，纖維水泥板於水電配管施做容易，且施工快速，對室內隔間工程著實提供了非常大的便利性。纖維水泥板主要由水泥、有機纖維以及石棉以外無機纖維等混合材料抄造成形。根據中國國家標準 CNS 3802 纖維水泥板之規定，有機纖維水泥板依容積比重分為兩種，0.8 板纖維水泥板及 1.0 板纖維水泥板，其性能規定如表 2-2 所示[8]。. 7.

(22) 輕質竹材水泥板於營建工程應用之研究(第二年) 貳、纖維水泥板產業概況基於建築隔間材料防火性能之需求，各種水泥板之防火性均優於木質板材（如合板、美耐板等）。目前市場上與水泥纖維板類似的防火隔間板材，包括纖維石膏板、矽酸鈣板、石膏板、木絲水泥板等。表 2-3 為各項隔間板材之特性比較[9]。ㄧ般而言，板材之密度將影響其耐撞擊性、吸水性、隔音性、防火性與吊掛性等。當密度越高時，以上之特性則越佳。此外，水泥板之吸水率亦為其應用推廣之要點。台灣地處於亞熱帶區，氣候較為溫暖潮濕，尤其在季節交替時，板面很容易因反潮而導致發霉，並影響其強度與變形。而矽酸鈣板與石膏板的吸水率明顯偏高，分別為 80%與 75%(表 2-3)，此情形成為石膏板在台灣推展困難之主因[10-12]。因此，就整體特性而言，水泥纖維板與石膏纖維板是國內未來防火建材最適合開發的項目。然而產製石膏纖維板的石膏原料必需仰賴進口。而屬於本土自主原料生產的水泥纖維板，將成為最具有發展性的防火建材產品。水泥纖維板主要應用產品包括隔間板、裝飾壁板、外牆板、天花板、鋪面板、襯板、灌漿模板等用途。圖 2-1、圖 2-2、圖 2-3 [13-15]分別為水泥纖維板產品應用於室內和室外建材的實例情景，這些產品相較於國外進口之隔間防火建材，在價格上較為便宜，因此在國內具有龐大的市場遠景。叁、原料及製造製造纖維水泥板所使用原料之規定如下[8]： (1) 水泥：水泥為 CNS 61 (卜特蘭水泥)所規定之第 I 型水泥或 CNS 3654(卜特蘭高爐水泥)所規定之第 1 種水泥。 (2) 有機纖維：主要為木質纖維。 (3) 無機質纖維材料：無機質纖維材料應為對纖維水泥板之品質無害者。 (4) 珍珠岩：珍珠岩為 CNS 6992 (珍珠石粉)所規定之珍珠石粉。 (5) 無機質混合材料：為爐石灰、飛灰、蛇紋石粉、矽石粉等無機質材料並應對製品之品質無害者。. 8.

(23) 第二章蒐集之資料、文獻分析. 肆、無機纖維水泥板 1.石膏板由於石膏板之隔音效果較木板好，因此早期常被使用為隔間材料。石膏板為石膏心材外覆紙料所製成，主要應用於一般的隔間。ㄧ般而言，石膏板具有以下之性質： (1)防火：石膏板受火燃燒時，因其結晶水的釋放達到防火之效果。 (2)隔音：石膏板具有良好的隔音性，廣泛使用於要求安靜之建物之中。 (3)防震：石膏板隔間牆有效減輕結構物之靜載重，配合其為柔性設計，能達到建物防震設計之要求。 (4)經濟方便：石膏板牆施工快速，工地易維持清潔，管線配置容易，造價合理。 (5)易碎、怕潮濕：潮濕空間的隔間牆如浴室，防火需求較高的空間如廚房，或是容易造成碰撞的空間較不適合。. 2. 矽酸鈣板矽酸鈣板為以矽酸、石灰為主要成分之無機質水泥板建材，其在 1000℃ 的高溫之下，仍具有極佳之耐火性能。基本上矽酸鈣板具有：(1)防火性、隔音性、隔熱性佳；(2)具抗火耐燃、抗壓耐撞、抗潮耐候等強效功能；(3)重量輕、耐震度極佳，適合於超高建築等牆體；(4)可切鋸、可擊釘吊掛、不會蛀蟲腐蝕可久使用；(5)可表面塗漆、貼壁紙、及吊掛廚具衛浴設備等； (6)饒度大不易斷裂可作造型變化，以及較大之彎折而不易破裂；以及(7)搬運方便等特性。因此矽酸鈣板逐漸被廣泛應用為隔間材料。. 9.

(24) 輕質竹材水泥板於營建工程應用之研究(第二年). 表 2-1 輕隔間牆與磚牆、RC 牆特性比較分析[7] 特性/項目. 隔間輕鋼架系統. 1/2B 磚牆或 RC 牆. 重量. 35 kg/m2. 220~260 kg/m2. 節省空間. 牆體厚度 10cm. 牆體厚度 12cm 以上. 防火時效. 一小時熱導係數 0.38kcal/㎡ h. 一小時熱導係數 1.38~2.57kcal/㎡ h. 管路埋設. 配管容易，骨架安裝後即可施工，不影響結構安全. 埋管困難，磚牆須事後挖鑿，如施工不良會影響結構體安全，且易龜裂. 環境評估. 快速、乾淨、減少廢棄物. 施工現場髒亂、易積水. 地震影響. 質輕，裂縫只在接縫處產生. 高重量，地震時裂縫不規則產生，尤其門、窗框處. 施工速度. 快速，15~18. m2/人日. 緩慢，4~6. m2/人日. 隔音. 48dB. 40~52dB. 防潮性. 石膏板不耐潮，需以水泥纖維板替代或配合防水處理之設計. 尚可，但因吸水性強，易長霉、白華. 平整度. 牆面平整度佳. 人工修飾，牆面平整度不易控制. 敲擊感. 不紮實，耐撞性差，需另經加裝吸音玻璃棉捲，或硬質板材補強. 佳. 內牆改修. 快速、容易、乾淨. 緩慢、笨重、雜亂. 吊掛能力. 配合膨脹螺絲，可作輕型懸掛(36kg 下)，重型懸掛另需橫向補強作業(80kg 以上).. 可吊掛重物. 10.

(25) 第二章蒐集之資料、文獻分析. 表 2-2 CNS 3802 纖維水泥板之性能規定[8]. 種類. 0.8 纖維水泥板. 1.0 纖維水泥板. 厚度. 容積比重. 彎曲破壞載重. mm. N/｛kgf｝. 6. 120｛12｝ 0.6 以上. 8 10. 330｛33｝. 6. 200｛20｝. 0.9 以上. 8. 550｛55｝. 10. 度變化. 不得有龜裂、剝離、貫穿孔及裂開，且凹陷應在 20mm 以下。. 350｛35｝. 1.2 未滿. 耐衝擊性. 耐燃性. 率(%). 210｛33｝. 0.9 未滿. 吸水長. 0.25. 耐燃 1 級. 以下. 或2級. 表 2-3 防火建材隔間板材特性[9] 矽酸鈣板. 石膏板. 水泥纖維板纖維石膏板木絲水泥板. 750~775 ㎏ 1300~1400 ㎏ 1180±50 ㎏ 1100~1300 ㎏ /m3 /m3 /m3 /m3. 密度. 800~950 ㎏/m3. 膨脹係數. 0.1~0.15%. 0.08~0.1%. 0.15~0.2%. 0.04%. < 2%. 吸水率. 75%. 80%. 30~40%. 16.6%. 21.7%. 0.13 kcal/mhr℃. 0.4 kcal/mhr℃. 0.27 kcal/mhr℃. 0.108 kcal/mhr℃. 7. 9. 7. 12. 熱率傳導 0.17 率 kcal/mhr℃ pH 值. 9. 11.

(26) 輕質竹材水泥板於營建工程應用之研究(第二年). 圖 2-1 纖維水泥板應用於壁板[9]. 圖 2-2 水泥纖維板應用於建築物外牆板的情景[9]. 12.

(27) 第二章蒐集之資料、文獻分析. 圖 2-3 水泥纖維板應用於室內的隔間施工[9]. 13.

(28) 輕質竹材水泥板於營建工程應用之研究(第二年). 第二節有機纖維水泥板之發展與製作壹、有機纖維材料應用於水泥板之發展早在 20 世紀初，已有學者以無機膠合劑與木材粒片製成商品，當時稱為石木板。但此石木板重量較重，在施工上較為不便。於是 1928 年時較輕質之木絲水泥板因應而生，此類商品迄今仍在被使用[16]。近年來所開發之植物纖維水泥複合板的性能，已可達到甚至超過木質水泥刨花板和水泥木屑板；且具有質輕，可釘、可螺釘，防火、防水、防蟲、防菌、耐濕、抗凍融性好、隔熱、保溫、導熱係數低，板面光滑平整，裝飾性良好，以及在生產和使用中無環境污染等特點。此類水泥板用途廣泛，其中以建築應用最有前途，其可與其他輕質材料配合製成內牆體、外牆體和坡屋面等建築構件，亦可製成永久性模板、門框及室內固定式家具等。近年來研發之天然纖維水泥板，其構造與種類多樣化，此類板材之優點包括[17-21]： 1. 原材料的來源廣，可就地取材，減少了對環境有益的木材消耗，也減少對農田破壞，同時將影響環境質量的廢物轉變成優良的環境材料。 2. 主要物理力學性能高，既具有混凝土的優點，又具有木材的優良的性能。 3. 具有防蟲、防菌、耐燃。 4. 機械加工性能優良，可釘、可鋸、可做榫、能栓木螺絲。 5. 隔音、隔熱、保溫和化學穩定性等均好，使用中無有害揮發性有機化合物 (Volatile organic compounds，VOCs)揮發。 6. 建房採用裝配式，建房勞動力消耗少，和磚混結構比，房屋的使用面積加大，抗震性能良好。 7. 板材的製造工程簡單，運輸中破損率低，建房的技術逐漸成熟，費用低、板材的銷售價低。. 14.

(29) 第二章蒐集之資料、文獻分析但另一方面，天然纖維水泥板亦有下列缺點包括： 1. 耐紫外線的性能較差，作外牆和屋面時要進行表面處理 2. 板材具有吸脫溼現象，故乾燥收縮，吸潮膨脹，所以做內牆時，板縫要給予特殊處理。. 貳、有機纖維水泥板之製作ㄧ般而言，典型水泥纖維板之製作流程，如圖 2-4 所示[22]。分別詳述如下： 1. 原料製備依製板形式有所不同，若要製作纖維水泥板將必需先解纖。若要做木或竹絲則需先裁切、碎化再篩選。本研究之竹絲，則先裁切成 4cm，再以竹片分絲機進行碎化，分篩後使用。目前已有竹片分絲機，其結構示意圖如圖 2-5 所示，使得竹絲在量產方面的問題將得以克服。而此機械之運作原理為在機殼內壁中固定齒板，使物料與齒板及錘片摩擦擠壓，物料進入分絲室後，利用輸入的動力提高輪子的轉動，使物料在分絲室中不規則的翻滾，產生相互碰撞和摩擦作用，進而得到分散均勻的竹。依據中國國家標準 CNS 3802 對纖維水泥板所使用之原料混合材料比之標準比例(質量比)(表 2-4)，而纖維水泥板的製作原料之主要規範如下[23]： 1. 水泥：水泥為 CNS 61(卜特蘭水泥)所規定之第 I 型水泥或 CNS 3654(卜特蘭高爐水泥)所規定之第 1 種水泥。 2. 有機纖維：主要為木質纖維。 3. 無機質纖維材料：無機質纖維材料應為對纖維水泥板之品質無害者。 4. 珍珠岩：珍珠岩為 CNS 6992［珍珠石粉］所規定之珍珠石粉。 5. 無機質混合材料：為爐石粉、飛灰、蛇紋石粉、矽石粉等無機質材料，並應對製品之品質無害者。 6. 裝飾材料：纖維水泥板表面裝飾用之材料，應對品質無害者。. 15.

(30) 輕質竹材水泥板於營建工程應用之研究(第二年). 2.漿體混合依不同的原料特性，以不同配比混合製漿，使含纖維水泥砂漿，能夠獲得良好工作性以及較佳的物性檢測。製作麥稈水泥板主要混合參數為：稈灰比 1：6，水灰比 0.4：1，CaCl 為 7％[24]。德國 Siempelkamp 公司的典型水泥纖維板原料配比組成，可參考表 2-5 所提供的主要原料配比組成。孟宗竹粒片與水泥混合，以水灰比為 0.4-0.8 與水泥漿量為 5.0-6.5 較適宜 [25]。 3.水泥板抄造抄造成板技術對水泥纖維板的廠型製作而言，亦是重要的關鍵之一，目前水泥纖維板的廠型抄造製作均採用 Hatschek 機器，如圖 2-6 所示[25]，以減壓式抄造輪配合循環抄造毯的設備運作。由於國內先前的石棉板亦採用此類型製作方式，且在國內的產製運作已有數十年的時間。因此，國內相關板材業者在抄造成板的技術與經驗均已相當的成熟，許多現有的國內防火板材業者亦均由石棉板製造廠轉型而成[26-27]。依據德國 Siempelkamp 公司提供的典型水泥纖維板原料抄造成板的漿體操作濃度值為 4%，國內大部分業者的抄造成板的漿體操作濃度值約為 5%，主要的考量是抄造成板的厚度需求與設備抄造的速度等因素。抄造成板過程亦必需考慮配比原料的漿體黏度、附著性、壓濾性等，並確認板的平整性等因素。 4、高壓成型經過廠型抄造成型的板胚，再進一步的作高壓成型處理的技術，對水泥纖維板的廠型製作而言，可以說是最重要的關鍵。目前國內許多現有由石棉板製造廠轉型而成的防火板材業者，由於忽略了此關鍵技術，或是因高壓成型設備投資較高，而意圖省略此項處理。最後均導致水泥纖維板的產品物性不佳，或進而關廠。探究其原因，主要是先前石棉板業者使用的. 16.

(31) 第二章蒐集之資料、文獻分析石棉原料，其與水泥的結合非常良好，在石棉板廠中並不需要高壓成型的處理，即可以使石棉板產品達到非常良好的強度，以致忽略了此關鍵技術。因為水泥纖維板的產製是以木纖維取代已經漸被禁用的石棉，木纖維是有機物性質，其與無機質水泥的界面結合性不若石棉良好。而必須藉由高壓成型機的加壓來使水泥漿體滲入木纖維中，達成複合補強的功能。目前水泥纖維板的廠型製作使用的高壓成型處理，主要是以堆疊式的高壓型設備(stacking press)(圖 2-7)。此項設備亦是德國 Siempelkamp 公司提供的關鍵水泥纖維板處理設備，其在世界的市場佔有率達到八成。堆疊式的高壓成型處理是藉由漸進式的加壓成型條件控制，亦即在加壓過程中不可過於急速，以免破壞板胚的結構，或引起水泥與纖維的移位，造成板內部的組成不均勻，因此加壓過程是採取漸進的增壓，直到板胚中的原料達到最佳的結合強度與緻密性。依據德國 Siempelkamp 公司提供的典型水泥纖維板高壓成型處理條件，終壓操作值的範圍約為 50-200kg/cm2。主要的差異考量為終壓操作值的壓力愈高，水泥纖維板產物的緻密性亦會愈高，相對板材產品的吸水性與強度亦會愈高，但是板材的可加工性亦會降低，因此較適用於室外板的應用需求，其範圍約為 100-200kg/cm2。而對於較需要考量可加工性的室內用防火隔間板材，則必需使用較低的終壓操作值，其範圍約為 50-100kg/cm2。就抄板而言，初成型的板胚合水率約 60%，經壓濾脫水後，含水率約 45%。 5.初凝與脫模當水泥纖維板的板胚，在經過前述的廠型堆疊式高壓成型處理後，板胚的水合作用，已開始由初凝階段漸漸進入終凝階段。亦即當水泥與水混合形成糊狀物時，水泥中的各種化合物即開始與水起化學作用，產生膠質體及互相黏結而成極堅硬的固體，若能保持潮濕狀態，則化學作用可保持數年之久。當水泥與水混合形成糊狀物，在短時間內保持可塑性，隨後漸漸因化學作用. 17.

(32) 輕質竹材水泥板於營建工程應用之研究(第二年) 而失去可塑性，此謂初凝(Initial set )，當混合物完全失去可塑性時，此謂終凝(Final set )，當終凝時若攪動混合物，將會嚴重損害強度。由於堆疊式高壓成型處理是以平面鋼板作為模具，在完成高壓成型處理後，必須進一步將鋼板移除脫模，如圖 2-8 所示。此時板胚的初期強度若太弱時，脫模作業將會導致板胚的破損。因此，如何縮短板胚由初凝階段進入終凝階段的處理時間，變成生產線瓶頸與否的關鍵，尤其是在緯度較高的寒帶國家。通常水泥纖維板廠對初凝成型板胚的養護處理，是在可儲放台車作業的初凝養護室中，以 60℃蒸汽進行養護處理，蒸汽養護處理的時間約 4-6 小時。 6.蒸氣養護當廠型水泥纖維板的板胚，在經過前述的堆疊式高壓成型與初凝養護室處理作業後，必須再利用高溫與高壓的蒸汽釜進行飽和水蒸汽養護，如圖 2-9 所示，以促進纖維板產物的水合反應作用完成。水泥纖維板的板胚在高溫蒸汽斧進行養護與常溫養護的主要差別如下： 1. 含水量會因高溫處理而降低。 2. 抗風化性能會提升。 3. 抗硫性能亦會提升。 4. 漿體的乾縮量會降低。 5. 高溫養護的時問通常低於 4-6 小時，其抗壓強度亦相當於常溫養護的 28 日的靜置處理。通常蒸汽養護(Steam Curing)操作溫度約 120℃-180℃，為高溫的飽和水蒸汽與壓力之關係，如圖 2-10 所示。依據德國 Siempelkamp 公司提供的典型水泥纖維板高壓蒸汽斧養護的處理條件為 180℃(蒸汽壓約 10kg/cm2)操作時間約 6 小時。由側面了解國內業者亦均採用相似的條件。 7.裁切砂光. 18.

(33) 第二章蒐集之資料、文獻分析. 8.成品製作完成之纖維水泥板如圖 2-11 所示。. 19.

(34) 輕質竹材水泥板於營建工程應用之研究(第二年). 表 2-4 0.8 板及 1.0 板材料配比(質量比) [25] 分類. 水泥. 有機纖維 (烘乾值). 無機質纖維材料(氣乾值). 0.8 板 1.0 板. 30~50. 8~13. 珍珠岩 (氣乾值). 無機質混合材料 (氣乾值). 10~20. 20~30. 0. 30~50. 4~8. 表 2-5 德國 Simepelkamp 公司的典型水泥纖維板原料配比組成[25]. 20. 原料名稱. 紙纖維. 矽砂. 水泥. 高嶺土. 配比率. 9%. 52 %. 33 %. 6%.

(35) 第二章蒐集之資料、文獻分析. 無機質原料. 纖維補強原料. 水泥與添加劑. 原料解纖預處理粉磨再循環利用. 補充用水漿體混伴處理漿體循環處理板材抄造處理. 粉碎處理堆疊高壓成型處理. 初凝與脫模處理. 高溫蒸氣養護處理. 板材裁切砂光處理製程廢料產品物性測試. 水泥纖維板產品. 圖 2-4 典型的水泥纖維板廠型製作流程[25]. 21.

(36) 輕質竹材水泥板於營建工程應用之研究(第二年). 1、電動機 2、進料口 3 齒板 4、錘片 5、出料口 6 轉輪 7、調速電動機 8、分絲室 9、軸承座 10 主軸帶輪圖 2-5 竹片分絲機結構示意圖[25]. 22.

(37) 第二章蒐集之資料、文獻分析. 圖 2-6 廠型堆疊成型板材之設備 [25]. 圖 2-7(1) 廠型的 Hatschek 機器 [25]. 23.

(38) 輕質竹材水泥板於營建工程應用之研究(第二年). 圖 2-7(2) 廠型的 Hatschek 機器 [25]. 圖 2-8 廠型板胚的脫模處理情景 [25]. 24.

(39) 第二章蒐集之資料、文獻分析. 圖 2-9 廠型板胚自動高壓蒸氣養護裝置 [25]. 壓力 kg/cm2. 圖 2-10 高溫的飽合水蒸汽與壓力之關係[27]. 25.

(40) 輕質竹材水泥板於營建工程應用之研究(第二年). 圖 2-11 木絲纖維水泥板成品[27]. 26.

(41) 第二章蒐集之資料、文獻分析. 第三節有機纖維水泥板之性質. 壹、稻殻水泥板利用稻殻製造水泥板時，由於稻殼在承擔外力上無法扮演任何角色，充其量只以填充材料方式存在。因此，稻穀水泥板先天上無法承受較大之荷重，使其應用時，只適合載重較小之建築結構，例如不受外力之為牆或隔牆等。但由於含有較大的孔隙率，將使得其隔熱性大增。適用於防止散熱或防火的建築物[28]。製作孔隙式稻殻水泥板時，乃以顆粒較粗之稻殼代替砂部份與水泥拌合而成，提高夯實靜壓力或增加水泥含量，均會改善水泥板之抗彎強度，其中又以增加水泥量較為明顯。另一方面須注意的是，在提高強度的同時，其單位重也相對增加，如圖 2-12 所示[29]，意味著隔熱性會隨之變差。上述兩種造成強度上升的因子，而引起的單位重增加率相近。另外，製作孔隙式稻殻水泥板時，上下兩面加鋪木絲層，可有效地提高其抗彎強度，如表 2-6 所示 [29]。緻密式稻殻水泥板，乃以顆粒較細之稻殼代替砂部份與水泥拌合而成，再以外表面震動器夯實。其強度比傳統水泥砂漿者差些，但相較於孔隙式稻殻水泥板強度高出甚多。而影響緻密式稻殻水泥板之單位重、抗彎強度及抗壓強度之最有大因素乃為水泥含量，如圖 2-13 所示。然而，無論是孔隙式稻殻水泥板或緻密式稻殻水泥板，變化水灰比對兩者之強度改善幅度皆較小。稻殻水泥板抗彎強度之加強，有兩種改善之方法：一為在稻殻水泥板上下表層加鋪木絲水泥層；另一為摻用木絲於稻殻水泥漿中。此兩者皆能獲得強度加強的效果，其合宜條件的改善程度比較如表 2-7。加鋪木絲層者雖比摻用木絲者高出約 15%的增加率，但若從製造過程加以比較，可發現前者作業較為繁難且界面的結合不易，因而在工廠生產上使成本增加，故基本上摻. 27.

(42) 輕質竹材水泥板於營建工程應用之研究(第二年) 用木絲的加強性比較合乎經濟原則[29]。在實際生產作業上，稻殻水泥板可類似於其他水泥板採用自動是一貫作業方式，其生產程序基本上可按圖 2-14 所示流程圖設計之。水泥板之養生若採用壓實後靜置室內晾乾方式，因強度成長較慢且晾乾時間較長，所需晾乾場地甚大。較快速的養生方法為採用高溫蒸氣保養法，可在一天之內使水泥板的強度提升到普通保養法 28 天的強度，此種方法保養室佔地較小，設備及維護費用較高，但已普遍為先進國家水泥製品廠所採用。. 貳、竹粒片水泥板利用孟宗竹加工廢料製造之竹粒片水泥板，其板材性質受到下列因素之影響[30-33]： 1. 孟宗竹加工廢料可被利用作為竹材粒片水泥板，唯原料須經前處理，方能成功，最適宜的前處理為冷水浸漬工夫。 2. 水分的添加量會影響板之彎曲強度，而適宜的水量則隨水泥板比重之增加而減少。 3. 粒片大小是影響水泥板彎曲強度之重要因素，選擇較大的粒片製板將有助於彎曲強度的增加。 4. 板材之彎曲強度隨比重增加而增加，且與水泥／竹質比成比例相關。 5. 水泥板硬化時間愈長，板材的彎曲強度愈大，但四週後的強度增加趨勢會逐漸緩和。 6. 水泥／竹質比較大者（R＝2.5）吸音性質較好。 7. 熱傳導率和比重成正比，而水泥／竹質比愈高者，其隔熱效果也愈好。 8. 水泥板之吸水率及厚度膨脹與比重關係不顯著，但與水泥／竹質比成線性相關。. 28.

(43) 第二章蒐集之資料、文獻分析. 表 2-6 加鋪木絲層對粒間孔隙式稻殻水泥板抗彎強度之影響[29] 木絲層(重量比) 木絲/ 稻殻. 木絲/ 水泥水灰比漿. 1：19 1：44 －. 稻殻水泥板. －. 0.37. 稻殼/ 水泥漿. 水灰比. 1： 4.5 1：. －. 4.5. 夯實靜壓力. 單位重-氣乾狀增減率 3. (kg/cm2). 28 天抗彎強度. 態(kg/cm ). (%). (kg/cm2). 增減率 (%). 0.50. 1.0. 972. 1.097. +9.7. 8.67. +50. 0.50. 1.0. 886. 1. 0. 5.78. 0. 表 2-7 加強型稻殼水泥板之抗彎強度[29]. 水泥板條件普通稻殼水泥板：稻殼/水泥漿=1/4.5. 抗彎強度 kg/cm2 (N/mm2). 增減率(%). 5.78(0.566). 0. 8.49(0.832). +46.9. 7.52(0.737). +30.1. 稻殼水泥板加鋪木絲層：木絲層：木絲/稻殻=1/21 木絲/水泥漿=1/50. 稻殼水泥板中摻用木絲：稻殼/水泥漿=1/4.5 木絲/稻. 殻=1/7. 木絲/水泥漿=1/10 木絲長度=8cm. 29.

(44) 輕質竹材水泥板於營建工程應用之研究(第二年). 圗 2-12 水泥漿含量與孔隙式稻殻式水泥板抗彎強度及單位重之關係[29]. 圖 2-13 水泥漿含量與緻密式稻殻式水泥板抗彎強度及單位重之關係[29]. 30.

(45) 第二章蒐集之資料、文獻分析. 圖 2-14 稻殻水泥板一貫作業自動化生產流程圖[29]. 31.

(46) 輕質竹材水泥板於營建工程應用之研究(第二年). 第四節木絲水泥板木絲水泥板之製造方式為以木材粒片混合水泥，加壓製作成型板材，最早於 1937 年瑞士所研發。隨後在東德及蘇俄利用木材廢料與水泥製成板材 [14]，至今木絲水泥板之相關商品仍被普遍使用。根據中國國家標準 CNS 9456 木絲水泥板之規定，可分為隔熱木絲水泥板與耐燃木絲水泥板，其性質如表 2-8 所示。而木絲水泥板表面之木絲應均勻配列及分布，且其四偶應成直角，不得有翹曲、破損及貫穿之孔。木絲水泥板在符合上述條件下，依 CNS 2465 竹絲水泥板檢驗法之規定試驗，其須符合如表 2-8 所示之各項性質。其中耐燃水絲水泥板須符合 CNS 6532 建築物室內裝修材料之耐燃性試驗法中耐燃 2 級之規定[34]。目前市售之木絲水泥板多為利用木材的邊皮材、端頭、蕊木(core)刨成木絲和水泥拌合成型、壓製、乾燥而成。此種水泥板具有質輕、耐衝擊性、隔熱性能佳、施工方便、防火、防潮、防霉及防蟻等特性，最適用於潮濕或乾燥地區的建材。木絲水泥板大多應用於天花板、壁板、地板等室內用途，如圖 2-15、圖 2-16 與圖 2-17 所示。此外，木絲水泥板面亦可安裝陶磚、大理石、石板、柏磚、木材或任何其他材料，於安裝後仍可具有表面以下一致性的堅固及持久性能。目前市場上木絲水泥板之機械性質如表 2-9[35-36]。. 壹、木材粒片水泥板之性質由台灣產材用於木材粒片水泥板製造之研究報告中，水泥板物理及力學性質之相關研究指出，以台灣泡桐；針葉樹材分別為台灣杉、柳杉和杉木；闊葉樹材為麻六甲合歡、柚木、楓香和山黃麻等八種台灣產木材製造木材粒片，目標密度設為 1.1g/cm2，水泥用量與木材粒片絕乾重量之比例為 3：1，水灰比為 0.35，氯化鈣用量為水泥用量的 3%。由試驗結果顯示，氯化鈣具. 32.

(47) 第二章蒐集之資料、文獻分析有改善木材粒片水泥尺寸安定性的作用，浸水 24hr 後，未添加氯化鈣者，其厚度膨脹率為 0.36~1.31%；而添加氯化鈣者，其厚度膨脹率為 0.38~0.71%。此外，針葉樹之木材粒片水泥板較闊葉樹才容易成板，針葉材中未添加氯化鈣者之抗彎強度，以台灣杉 50kgf/cm2 最大，其次杉木 45 kgf/cm2 ，柳杉 17kgf/cm2 最小[37]。杉木及柳杉粒片抽出物去除處理對木材粒片水泥板性質之影響研究指出，未處理之杉木與柳杉粒片水泥板之抗彎強度分別為 69.8 kgf/cm2 與 72.1 kgf/cm2。經採用不同前處理(冷水、熱水、經氧化鈉浸漬處理)，其中以杉木粒片經熱水處理 hr，抗彎強度提高為 80.5 kgf/cm2 及柳杉粒片經熱水處理 0.5hr，其抗彎強度亦提高為 84.5 kgf/cm2[38]。此外，由琉球松製成之粒片水泥板研究指出，琉球松木材粒片水泥板之吸水率與厚度膨脹率均較未處理及添加氯化鈣之杉木者低，如表 2-10 所示。由此可知，琉球松木材粒片水泥板具有良好的尺寸安定性。且其非破壞性彈性係數、破壞係數與螺絲釘保持力均較杉木者略小。但輕微線蟲病害之琉球松木材粒片在未處理時，並不適合用於製造木材粒片水泥板。並須添加氯化鈣當助凝劑後，始可提高其與水泥之凝結性質，並得到較高的強度。另輕微線蟲病害之琉球松木材粒片與水泥混合所需之終凝時間，為杉木的 1.4 倍，如表 2-11 所示。由此可知線蟲病害之琉球松木對水泥凝結具相當的抑制性，並不適合直接用於木材粒片水泥板之製造。若將粒片經熱水萃取亦或添加水泥助凝劑氯化鈣皆可縮短凝結時間，其中又以添加氯化鈣較適合工廠中的大量製造。此類木材粒片水泥板適用於非承重結構物用。另一方面，由速生樹種木材製造建築用粒片板之適用性研究指出，以楓香，泡桐、柳杉邊材、楓香、木柚桐及台灣杉等速生樹種木材為原料，製作並進行水泥板之性能探討。研究成果指出，以泡桐、柳杉邊材及木柚桐為原料之水泥板較易抄板成型，且外觀較佳。而心材及邊皮材之差異不明顯。水泥板之抗彎強度約為 8.7~53.6 kgf/cm2 ；螺絲釘保持力實測值約為 8.42~37.40kgf/cm2，其中又以柳杉邊材粒片水泥板之螺絲釘保持力最大。而. 33.

(48) 輕質竹材水泥板於營建工程應用之研究(第二年) 含樹皮以及添加 NaSiO3 者，對螺絲釘保持力具有不利之影響。浸水 2hr 之厚度膨脹率及吸水率分別為 0.63~7.83%及 24.71~55.94%；浸水 24hr 之厚度膨脹率及吸水率分別為 0.7~9.62%及 27.87~63.67%[40-41]。. 34.

(49) 第二章蒐集之資料、文獻分析. 表 2-8 CNS 9456 木絲水泥板之性質[33] 厚度 mm 15 20 25 30 40 50. 質量 kg/m2. 尺度許可差 mm 厚度 +1 -2 +1 -2 +1 -2 0 -3 0 -3 0 -3. 容積比重. 長度、. 耐燃木絲. 隔熱木絲. 耐燃木絲. 隔熱木絲. 寬度 0 -3. 水泥板. 水泥板. 水泥板. 水泥板. 9.0 以上. 9.0 未滿. 0.60 以上. 0.60 未滿. 11.0 以上. 11.0 未滿. 0.55 以上. 0.55 未滿. 12.0 以上. 12.0 未滿. 0.50 以上. 0.50 未滿. 15.0 以上. 15.0 未滿. 20.0 以上. 20.0 未滿. 25.0 以上. 25.0 未滿. 表 2-9 市售木絲水泥板之機械性質[35] 密度. 1100-1300 kg/m3. 彈性係數. 3000 N/mm2. 耐衝擊性. 無龜裂, 剝離, 貫穿及裂開. 含水率. 12.4%. 抗彎強度. 9.0-12.0 N/mm2. 抗彎破壞載重. 87.0 kgf. 熱傳導率(K 值). 0.108 kcal/mhr°C. 35.

(50) 輕質竹材水泥板於營建工程應用之研究(第二年) 表 2-10 琉球松粒片與水泥混合後之凝結時間[41] 樹種. 琉球松. 處理. 初凝時間(分). 終凝時間(分). 無. 655. 985. 熱水萃取. 432. 740. +CaCl2. 301. 535. 無. 300. 700. 杉木. 表 2-11 琉球松粒片水泥板之理學及力學性質[41] 樹種. 琉球松. 處理. +CaCl2. 無. +CaCl2. 密度(g/cm3). 1.38. 1.38. 1.38. 含水率(%). 17.53. 19.71. 17.28. 2hr. 10.50. 8.79. 10.75. 24hr. 11.91. 16.33. 14.72. 厚度膨脹率. 2hr. 0.17. 0.18. 0.29. (%). 24hr. 0.23. 0.38. 0.71. MOEn×103 (kgf/cm2). 28.53. 30.11. 30.89. MOR (kgf/cm2). 34.43. 45.28. 52.95. 螺絲釘保持力(kg/cm2). 35.51. 43.84. 50.26. 吸水率(%). 註：MOEn：非破壞性方法測得之彈性係數. 36. 杉木.

(51) 第二章蒐集之資料、文獻分析. 圖 2-15 木絲水泥板應用於天花板 [35]. 圖 2-16 木絲水泥板應用於壁板[35]. 37.

(52) 輕質竹材水泥板於營建工程應用之研究(第二年). 圖 2-17 木絲水泥板應用於地板[35]. 38.

(53) 第三章竹絲水泥板之預備試驗. 第三章. 竹絲水泥板之預備試驗. 本研究採用自台南玉井鄉種植之莿竹，裁切成竹塊後，經粉碎試驗機碎化成竹絲纖維以作為竹絲水泥板之材料。由於竹絲纖維含有醣類和木質素以及抽出物等成份，當其與水泥結合時，將會造成水泥硬化速度延遲之現象。因此，本研究在製作竹絲水泥板前，預先對竹絲做浸泡處理，並分別測試其凝結情形與抗壓強度。. 第一節. 竹絲之浸泡處理. 為改善竹絲水泥漿水化遲緩之問題，莿竹原材料製成竹絲後，分別以下列 3 種方式進行浸泡處理，分述如下： 1. 以清水浸泡竹絲 16 小時後，將其烘乾備用，如圖 3-1 所示。 2. 竹絲泡水 16 小時後烘乾，再以 1%之碳酸鈉 (Na 2 CO 3 )溶液浸泡 40 分鐘，如圖 3-2 所示。 3. 竹絲泡水 16 小時後烘乾，再以 1%之有機鈦溶液浸泡 40 分鐘。經浸泡處理後之竹絲，再於溫度 85℃ 之烘箱中放置 24 小時，以進行乾燥作用，最後儲存於通風乾燥處備用。圖 3-3 為經浸泡處理並烘乾後之竹絲。. 39.

(54) 輕質竹材水泥板於營建工程應用之研究(第二年). *資料來源：本研究整理圗 3-1 以清水浸泡後烘乾之竹絲. *資料來源：本研究整理圗 3-2 以清水與 Na 2 CO 3 溶液浸泡後烘乾之竹絲. 40.

(55) 第三章竹絲水泥板之預備試驗. *資料來源：本研究整理圗 3-3 以清水與有機鈦溶液浸泡後烘乾之竹絲. 41.

(56) 輕質竹材水泥板於營建工程應用之研究(第二年). 第二節. 竹絲水泥漿之凝結時間與抗壓強度. 壹、凝結時間經前節所述之三種浸泡分法處理後之竹絲，以及未浸泡處理之竹絲，分別以相同之配比製作竹絲水泥漿試體，並進行水泥漿凝結時間試驗。以了解各種浸泡處理方法對竹絲水泥漿水化凝結時間之影響，並與不添加竹絲之對照組比較。各組配比均以 40%爐石取代部份水泥作為膠結材料。各組試驗配比如表 3-1 所示。其中試體編號方式為： B 表竹絲用量重量百分比，N 表浸泡 Na 2 CO 3 溶液，T 表浸泡有機鈦溶液，W 表浸水。例如竹絲用量為 6%重量比，浸水 16 小時，經烘乾後浸泡有機鈦溶液，則試體編號為 B6W16T。水泥漿之凝結時間測試，乃依據 CNS 786「水硬性水泥凝結時間檢驗法 (吉爾摩氏針法 )」試驗法；試驗儀器如圖 3-4a 所示。而為確保吉爾摩氏針能準確下落至水泥漿軆而非竹絲纖維表面，每組配比經充分拌合 10 分鐘後，將竹絲水泥漿過濾出漿軆部分，再製作成底徑 76mm 厚 12.7mm 之平頂錐型狀 (圖 3-4b)，再置入溫度為 23℃ 、溼度為 90%RH 之恆濕室中 (圖 3-5)；直至測定凝結時間時方始取出測定。當以初凝試針接觸水泥試塊時，其能抵抗初凝試針而無明顯凹痕時，即認定水泥塊已達初凝時間。而終凝時間測定則以終凝試針。竹絲水泥漿之凝結時間試驗結果，如表 3-2 所示。由結果顯示，未添加竹絲之水泥漿之對照組，凝結時間為 8-9 小時，終凝為 10-11 小時。而未經浸泡處理過之竹絲水泥漿之凝結時間最長，初凝時間為 17-18 小時，終凝時間為 25-26 小時。此外，經過清水浸泡 16 小時，再分別浸泡碳酸鈉 (Na 2 CO 3 )或有機鈦溶液之竹絲水泥漿，初凝時間約為 8.5 小時，終凝時間為 11 小時。而僅浸泡清水者之初終凝時間約較 42.

(57) 第三章竹絲水泥板之預備試驗前二者晚 0.5-1 小時。由此可知，竹絲在與水泥拌合前，可以清水與碳酸鈉 (Na 2 CO 3 )或有機鈦溶液浸泡之方式，改善竹絲中因醣份與木質素所引起之緩凝問題。. 貳、抗壓強度竹絲水泥漿之抗壓試驗結果如表 3-3 與圖 3-6 所示。由圖顯示，若竹絲未經任何處理，其與水泥拌合後之竹絲水泥漿七天齡期的抗壓強度僅為對照組之 3%。而經清水、清水加碳酸鈉 (Na 2 CO 3 )、與清水加有機鈦溶液浸泡者，竹絲水泥漿之抗壓強度分別為對照組之 57%、 64%、與 91%。由此可知，以清水加上有機鈦溶液浸泡處理後之竹絲再與水泥拌合，已可有效改善竹絲成份中對水泥水畫不利之影響，並達到與對照組相當之早期強度。因此，本研究後續竹絲水泥板之製作均採用經清水以及有機鈦溶液浸泡處理後之竹絲。. 43.

(58) 輕質竹材水泥板於營建工程應用之研究(第二年). 表 3-1 竹絲水泥漿試體之配比浸水 Na 2 CO 3 有機鈦 (W%) (kg/m 3 ) (kg/m 3 ) (kg/m 3 ) (小時 ) (1%) (1%) 竹絲. 試體編號水膠比. 水. 水泥. 爐石. B6W16 B6W16N B6W16T. 6. 0.5. 360. 432. B6 B0. 0. 288. 16. －. －. 16. ◎. －. 16. －. ◎. －. －. －. －. －. －. *資料來源：本研究整理. 表 3-2 竹絲水泥漿試體之凝結時間試體編號. 初凝 (小時 ). 終凝 (小時 ). B6W16N. 8:30. 11:10. B6W16T. 8:30. 11:00. B6W16. 9:00. 11:45. B6. 17:45. 25:15. B0. 8:10. 10:25. *資料來源：本研究整理. 44.

(59) 第三章竹絲水泥板之預備試驗. 表 3-3 、竹絲水泥漿試體之抗壓試驗結果試體編號. 7 天抗壓強度 (kgf/cm 2 ). B6W16N. 88.4. B6W16T. 125.6. B6W16. 79.2. B6. 4.7. B0. 138.0. *資料來源：本研究整理. 45.

(60) 輕質竹材水泥板於營建工程應用之研究(第二年). (a) 吉爾摩氏針. (b) 試樣尺寸. *資料來源：本研究整理圖 3-4 吉爾摩氏針凝結時間測定裝置. *資料來源：本研究整理圖 3-5 恆溫恆濕箱之裝置. 46.

(61) 抗壓強度 (kgf/cm2). 第三章竹絲水泥板之預備試驗. 160 140 120 100 80 60 40 20 0 B6W16N B6W16T. B6W16. B6. B0. *資料來源：本研究整理圖 3-6 竹絲水泥漿試體之抗壓強度. 47.

(62) 輕質竹材水泥板於營建工程應用之研究(第二年). 第三節竹絲水泥板表面之平整性與抗彎強度. 依據 CNS 3804 纖維水泥板外觀缺點之種類和判定標準，距離纖維水泥板 60cm 以目視觀察，不得有非裝飾目的之凹凸、污染、刮傷等顯著情形發生。製作竹絲水泥板時，當竹絲含量大於竹絲水泥板重量 7%以上時，竹絲纖維因比例過高，其漿量過少，導致竹絲上浮於板材表面，漿體容易沉於板材底部而無法完全包覆竹絲纖維，形成板材表面不平整之情形發生，如圖 3-7 所示。因此本研就嘗試用以下之四種方法加以改善，各種竹絲水泥板之配比設計如表 3-4 所示，其表面平整性與抗彎強度分述如下：(抗彎強度試驗之示意圖如圖 3-8 所示 ) 1. 使用同性質水泥漿抹平於竹絲水泥板表面，試體編號為 MR。試驗結果如圖 3-9.a 所示。由圖顯示，此方法對於竹絲上浮不明顯，或者使用竹絲篩號較小之板材表面，具有些許改善效果。但若非為以上之兩種情形，則效果不佳，如圖圖 3-9.b 所示。另由水泥板之抗彎強度試驗結果 (表 3-5)可知，使用此方法處理之竹絲水泥板，其抗彎強度約較對照組增加 2.5%。 2. 先製作竹絲板胚，再製作水泥漿灌置入木模與抹平，如圖 3-10 所示，試體編號為 NR。此方法主要希望能改善水泥板表面不平整之情形外，亦可改善竹絲用量過大，造成不易成板之缺點。由試驗結果顯示，此方法可使竹絲水泥板表面平整，如圖 3-11 所示。但由於水泥漿體具有黏稠性，當水泥漿體澆置入竹胚時，漿體無法順利通過竹胚達至底部，使得板胚底部部分竹絲無法完全被漿體包覆 (圖 3-11)。另一方面，此方法之竹絲纖維與漿體兩者未經過拌合作用，造成竹絲纖維表面和水泥漿體間界面的黏結與握裹能力 48.

(63) 第三章竹絲水泥板之預備試驗降低之情形，使得水泥板之抗彎強度下降，其抗彎強度為各組中最低者，僅為對照組之 39%。 3. 將灌製完成的竹絲水泥板置於室內約 1 小時後，平行放入相同尺寸之厚木材後倒置 (圖 3-12)，並於其上方平均施加約 30g/cm 2 壓力，試體編號為 CR。試驗結果顯示，竹絲水泥板材之表面可達平整狀態，如圖 3-13 所示。而此竹絲水泥板之抗彎強度較對照組約增加 12%。 4. 添加 AE-103H 和 AE-5020 兩種類型乳膠，試體編號為 AE1 與 AE2。製作水膠比為 0.5，竹絲含量 6%，爐石取代水泥量為 40%，並分別添加兩種不同類型之乳膠，乳膠添加量為乳膠 /膠結料 0.2，各組配比如表 3-4 所示。由於乳膠具有黏性，可增加水泥漿體的稠度，以及竹絲和水泥漿體之間的黏結性，使得竹絲不易上浮，並能均勻分佈於板材中。此外，乳膠均勻分散於水泥板中，可具有填充孔隙之作用，進而提升水泥板之強度。試驗結果顯示，竹絲水泥板添加乳膠後，工作性和竹絲上浮情形均有效獲得改善，而兩種乳膠脂效果相差不大，如圖 3-14 所示。添加 AE-103H 型乳膠之竹絲水泥板 (AE1)，其七天抗彎強度約為對照組之 102%。而 AE-5020 型乳膠者 (AE2)則為對照組之 100%。由以上四種處理方法之試驗結果可得，以第三種倒置加壓法處理之水泥板，可獲得較佳之表面平整性與抗彎強度。因此本研究後續之水泥板製作決定採用此種方法。. 49.

(64) 輕質竹材水泥板於營建工程應用之研究(第二年). 表 3-4 各組竹絲水泥板試體之配比試體編號. 用水量. 竹絲. 水泥. 爐石. (kg/m 3 ). (w%). (kg/m 3 ). (kg/m 3 ). R AE1. －. 360. 6. 432. 288. AE2. AE-103H AE-5020. *資料來源：本研究整理. 表 3-5 各組竹絲水泥板試體之抗彎強度試體編號. 抗彎強度 (kgf/cm 2 ) (齡期 7 天 ). MR. 36.7. NR. 13.9. CR. 40.0. AE1. 36.6. AE2. 35.7. R(對照組 ). 35.8. *資料來源：本研究整理. 50. 乳膠類型.

(65) 第三章竹絲水泥板之預備試驗. *資料來源：本研究整理圖 3-7 未添加乳膠與發泡劑竹絲水泥板之情形. 加載裝置 5cm 25cm 1 cm. 水泥板 20cm. 4cm 1cm 1cm. 底座. 2cm. *資料來源：本研究整理圖 3-8 水泥板抗彎強度試驗示意圖 51.

(66) 輕質竹材水泥板於營建工程應用之研究(第二年). (a) #16 篩竹絲之水泥板. (b). #8 篩竹絲之水泥板. *資料來源：本研究整理圖 3-9 同配比水泥漿抹平於板材表面情形. 製作竹胚. 澆置水泥漿 *資料來源：本研究整理. 板材表面鏝平 52. 圖 3-10 竹絲水泥板製作表面平整過程.

(67) 第三章竹絲水泥板之預備試驗. 板材表面. 板材背面. *資料來源：本研究整理圖 3-11 使用竹胚製成竹絲水泥板之情形. *資料來源：本研究整理圖 3-12 竹絲水泥板放置厚木材之情形. 53.

(68) 輕質竹材水泥板於營建工程應用之研究(第二年). *資料來源：本研究整理圖 3-13 製作過程板材經加壓後之情形. *資料來源：本研究整理圖 3-14 竹絲水泥板添加乳膠之情形. 54.

(69) 第三章竹絲水泥板之預備試驗. 第四節竹絲水泥板之單位重. 輕格間使用之水泥板必須符合質輕之要求。而由前節之試驗結果可知，添加乳膠可改善竹絲水泥板表面之平整性，且具有降低板材整體容積比重之效果。另ㄧ方面，增加水泥板材內之空氣含量，除可降低板材之單位重外，同時對於板材之隔熱效果亦有提升作用使用。因此本研究嘗試同時添加發泡劑與乳膠來製作竹絲水泥板，以探討其強度與單位種之性質。試驗規劃分為發泡劑用量 5%與 10%兩種；乳膠用量則有 5%， 10%與 20%三種。各組配比如表 3-6 所示。各組配比竹絲水泥板之物理性質與力學性質試驗結果如表 3-7 所示。由試驗結果圖 3-15 可知，竹絲水泥板添加發泡劑具有降低板材單位重之功能，各組添加發泡劑與乳膠之竹絲水泥板含水率約為 10.2-13.0%，單位重介於 930-1170 kg/m 3 之間。而發泡劑或乳膠之用量對竹絲水泥板單位重之影響並不明顯。由 CNS 3802 之規定，纖維水泥板中厚度為 10mm 之板材，其容積比重必須介於 0.9 g/cm 3 ~1.2 g/cm 3 間。而市售之木絲纖維水泥板密度約介於 1.1~1.3g/cm 3 之間。因此，添加發泡劑與乳膠之竹絲水泥板已可達到質輕並符合 CNS 之要求。此外，在強度方面，當竹絲水泥板中僅添加發泡劑時，其抗壓強度與抗彎強度均已發泡劑為 10%者較高，如圖 3-16 與圖 3-17 所示。而除發泡劑外，再添加乳膠之竹絲水泥板，其抗壓強度與抗彎強度均因乳膠用量增加而減小。當發泡劑為 5%，乳膠含量分別為 10%與 20% 時，竹絲水泥板之抗壓強度僅為未含乳膠者之 60%與 30%，抗彎強度則為 83%與 52%。由此可知，竹絲水泥板中添加乳膠，對其強度將有不利之影響。此結果與前ㄧ節之試驗結果相符。且在試驗過程中發 55.

(70) 輕質竹材水泥板於營建工程應用之研究(第二年) 現，添加發泡劑亦可改善板材製造過程中竹絲上浮之問題，如圖 3-18 所示。因此，本研究後續之試驗規劃，添加劑方面補採用乳膠，僅探討發泡劑之影響。. 56.

(71) 第三章竹絲水泥板之預備試驗. 表 3-6 各組試驗添加乳膠及發泡劑竹絲水泥板之配比竹絲 (%). 試體編號. 水 (kg/m 3 ). 水泥 (kg/m 3 ). 爐石 (kg/m 3 ). 發泡劑 (%). 乳膠 (%). B9. 432. －. －. B9H5. 432. 5. －. B9H5AE10. 360. 5. 10. 5. 20. B9H5AE20. 9. 360. 288. 288. B9H10. 432. 10. －. B9H5AE5. 396. 10. 5. B9H10AE10. 360. 10. 10. *資料來源：本研究整理. 表 3-7 竹絲水泥板之試驗結果 ( 齡期 7 天 ) 抗壓強度. 抗彎強度. 容積比重. 含水率. (kgf/cm 2 ). (kgf/cm 2 ). (kg/m 3 ). (%). B9. 106. 48. 1326. 10.1. B9H5. 96. 42. 1070. 10.2. B9H5AE10. 58. 35. 1170. 12.0. B9H5AE20. 29. 22. 930. 12.6. B9H10. 105. 53. 1170. 11.0. B9H5AE5. 87. 50. 1030. 13.0. B9H10AE10. 62. 41. 1115. 12.9. 試驗編號. *資料來源：本研究整理. 57.

(72) 輕質竹材水泥板於營建工程應用之研究(第二年). 1600 發泡劑5% 發泡劑10%. 1400. 單位重(kg/cm3). 1200 1000 800 600 400 200 0 0. 10. 20. 乳膠含量(%) *資料來源：本研究整理圖 3-15 添加發泡劑與乳膠之竹絲水泥板單位重. 抗壓強度(kgf/cm2). 120 發泡劑5% 發泡劑10%. 100 80 60 40 20 0 0. 5. 10. 15. 20. 25. 乳膠含量(%) *資料來源：本研究整理圖 3-16 添加發泡劑與乳膠之竹絲水泥板抗壓強度 58.

(73) 第三章竹絲水泥板之預備試驗. 抗彎強度(kgf/cm2). 60 發泡劑5% 發泡劑10%. 50 40 30 20 10 0 0. 5. 10. 15. 20. 25. 乳膠含量(%) *資料來源：本研究整理圖 3-17 添加發泡劑與乳膠之竹絲水泥板抗彎強度. *資料來源：本研究整理圖 3-18 添加發泡劑之竹絲水泥板. 59.

(74) 輕質竹材水泥板於營建工程應用之研究(第二年). 60.

(75) 第四章竹絲水泥板製作. 第四章. 竹絲水泥板之製作第一節材料. 本研究竹絲水泥板製作之材料包括水泥、水、爐石、竹絲、發泡劑與有機鈦等，各項材料性質如下： 1. 水泥：使用台灣水泥公司製造之普通波特蘭 Type I 水泥，其性質符合 CNS 61 第 I 型波特蘭水泥之要求。 2. 水：一般使用之自來水，符合 CNS 拌合水之要求。 3. 爐石：中聯爐石處理資源公司所提供之水淬爐石粉，比重為 2.89。 4. 竹絲：莿竹之乾燥之密度為 0.85 g/cm 3，常態下 (含水率約 10-12%) 之密度為 0.93 g/cm 3 ， 48 小時之吸水率為 66 %。試驗前先將莿竹裁切成約 4cm 長之片塊，再將放入粉碎試驗機 (圖 4-1)中製成竹絲 (圖 4-2)，取通過 #4 停留 #50 篩上竹絲備用 (圖 4-3~圖 4-5) ，竹絲篩分析結果如表 4-1 所示。 5. 發泡劑 (n-Hexane)：由島久藥品株式會社提供，其性質如表 4-2。 6. 有機鈦：型號為 TYZOR ® TE，其性質如表 4-3。. 61.

(76) 輕質竹材水泥板於營建工程應用之研究(第二年). 表 4-1 竹絲篩分析試驗結果篩號. 留篩量(g). 留篩率(%). 累積率(%). 3/8”. 0. 0. 0. #4. 6.0. 6.0. 6.0. #8. 31.1. 31.1. 37.1. #16. 33.9. 33.9. 71.0. #30. 18.0. 18.0. 89.0. #50. 8.8. 8.8. 97.8. 底盤. 2.2. 2.2. 100.0. 總計. 100. －. －. *資料來源：本研究整理. 表 4-2 發泡劑(正己烷)之性質顏色/性狀. 無色液體. 分子量. 88.16 g/mol. 密度. 0.6603 g/cm3 (20℃/4℃).. 沸點. 68.95℃ (760 mm-Hg). 折射率. 1.37226 (25℃). 黏稠度. 0.294 cp (25℃). 註：島久藥品株式會社製造，型號 n-Hexane；豐常實業有限公司代理. 62.

(77) 第四章竹絲水泥板製作. 表 4-3 有機鈦之性質顏色. 黃色. 分子量. 462 g/mol. TiO2 含量. 14.0 %. 密度(20℃). 1.07 g/cm3. 黏稠度(20℃). 350 mPa＊s. 折射率(20℃). 1.487. 流動點. -47℃. 閃點. 20℃. 註：世純企業有限公司提供，型號 TYZOR®TE。. 63.

(78) 輕質竹材水泥板於營建工程應用之研究(第二年). *資料來源：本研究整理圖 4-1 竹塊粉碎試驗機. *資料來源：本研究整理圖 4-2 長 4cm 竹塊碎化後未分篩之竹絲. 64.

(79) 第四章竹絲水泥板製作. *資料來源：本研究整理圖 4-3 停留#4 之竹絲(約 1.3cm). *資料來源：本研究整理圖 4-4 通過#4 且停留#8 之竹絲(約 1.5cm). *資料來源：本研究整理圖 4-5 停留#50 之竹絲(約 0.5cm~1.5cm) 65.

(80) 輕質竹材水泥板於營建工程應用之研究(第二年). 第二節配比設計. 壹、試驗參數根據前ㄧ章之預備試驗結果，本研究之試驗參數定為竹絲含量與發泡劑用量，各種含量說明如下： 1. 竹絲含量(W%)： 6%、8%、 10%。 2. 發泡劑(W%)：0%、5%、10%。. 貳、竹絲水泥板之配比設計由於水泥係材料中添加竹絲纖維，將影響水泥水化速度產生緩凝之現象。因此根據第三章之預備試驗結果，先將竹絲浸泡清水後烘乾，再以 1%有機鈦溶液/竹絲重量比 20:1 浸泡 40 分鐘，浸泡後之竹絲取出烘乾備用。並分別添加用水量重量比 5%及 10%之發泡劑，以測試發泡劑添加多寡對竹絲水泥板性質之影響。試驗配比採用水膠比(w/b)為 0.5。為減少水泥用量，各組配比均以取代率為 40%之爐石取代水泥作為膠結材料。各組試驗之配比如表 4-4 所示；其中試體編號方式為：B 表竹絲重量比，H 表發泡劑添加量。例如竹絲重量比為 10%，發泡劑添加 10%，則試體編號為 B10H10。. 66.

(81) 第四章竹絲水泥板製作. 表 4-4 竹絲水泥板配比空氣. 竹絲. 水. 水泥. 爐石. 發泡劑. (%). (kg/m3). (kg/m3). (kg/m3). (kg/m3). B6. 6. 360. 432. 288. －. 10. B8H5. 8. 360. 432. 288. 18. 10. 6. 360. 432. 288. 36. 10. B8H10. 8. 360. 432. 288. 36. 10. B10H10. 10. 360. 432. 288. 36. 10. 編號. B6H10. 水膠比. 0.5. 含量 (%). *資料來源：本研究整理. 67.