紅外線熱影像法於外牆磁磚表面溫度檢測特性之實驗研究

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紅外線熱影像法於外牆磁磚表面溫度檢測

特性之實驗研究

內政部建築研究所自

內政部建築研究所自行

行

行研究報告

研究報告

中華民國

中華民國 100

100

100 100 年

年

年 11

11

11 11 月

月

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100301070000G1040

紅外線熱影像法於外牆磁磚表面溫度檢測

特性之實驗研究

研究人員：林谷陶研究員

內政部建築研究所自

內政部建築研究所自行

行

行研究報告

研究報告

中華民國

中華民國 100

100

100 100 年

年

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11

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MINISTRY OF THE INTERIOR

RESEARCH PROJECT REPORT

A study of characters for

A study of characters for measuring surface

measuring surface

temperature of exterior tile wall system

using infraded thermoghaphy

BY

KU

KU-

-

-TAO LIN

TAO LIN

November

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目

次

表表表表次次次次……… ⅢⅢⅢⅢ 圖圖圖圖次次次次……… ⅤⅤⅤⅤ 摘摘摘摘要要要要……… ⅨⅨⅨⅨ 第一章第一章第一章第一章緒緒緒緒論論………論論……… ……… 1111 第一節第一節第一節第一節研究緣起與背景研究緣起與背景研究緣起與背景………研究緣起與背景……… 1111 第二節第二節第二節第二節研究目的研究目的研究目的………研究目的……… 2222 第三節第三節第三節第三節研究內容與方法研究內容與方法研究內容與方法………研究內容與方法……… 3333 第二章第二章第二章第二章文獻文獻文獻探討文獻探討探討探討……… 9999 第一節第一節第一節第一節國內外文獻探討國內外文獻探討國內外文獻探討………國內外文獻探討……… 9999 第二節第二節第二節第二節國內外現況探討國內外現況探討國內外現況探討………國內外現況探討……… 33330000 第三節第三節第三節第三節紅外線熱影像紅外線熱影像紅外線熱影像法紅外線熱影像法法法……… 38383838 第四節第四節第四節

第四節實驗設計法實驗設計法實驗設計法與實驗設計法與與與 MINITABMINITABMINITABMINITAB……… 44443333 第第第第五五五五節節節節綜合案例研究綜合案例研究綜合案例研究………綜合案例研究……… 55555555 第第第第六六六節六節節節小小小小結結………結結……… 66661111 第三章第三章第三章第三章實驗設計規劃實驗設計規劃實驗設計規劃………實驗設計規劃……… ……… 66663333 第一節第一節第一節第一節實驗設計因子及水準篩選實驗設計因子及水準篩選實驗設計因子及水準篩選………實驗設計因子及水準篩選……… 66663333 第二節第二節第二節第二節實驗設計實驗設計實驗設計規劃實驗設計規劃規劃規劃及及及及配置配置………配置配置……… 68686868 第三節第三節第三節第三節實驗試體材料與製作實驗試體材料與製作實驗試體材料與製作………實驗試體材料與製作……… 74747474 第第第第四四四四節節節節實驗設備實驗設備實驗設備配置實驗設備配置配置配置及及步驟及及步驟步驟步驟……… 79797979 第五節第五節第五節第五節演算演算演算法規劃演算法規劃法規劃法規劃……… 87878787 第四章第四章第四章第四章實驗結果與分析實驗結果與分析實驗結果與分析………實驗結果與分析……… 89898989 第一節第一節第一節第一節外牆磁磚系統表面溫度檢外牆磁磚系統表面溫度檢外牆磁磚系統表面溫度檢測紀錄外牆磁磚系統表面溫度檢測紀錄測紀錄測紀錄……… 92929292 第二節第二節第二節第二節外牆磁磚系統表面溫度特性分析外牆磁磚系統表面溫度特性分析外牆磁磚系統表面溫度特性分析………外牆磁磚系統表面溫度特性分析……… 95959595 第三節第三節第三節第三節實驗數據實驗數據實驗數據比對實驗數據比對比對比對分析分析………分析分析……… 112112112112 第五章第五章第五章第五章結論與建議結論與建議結論與建議………結論與建議……… 129129129129 第一節第一節第一節第一節結結結結論論………論論……… ……… 129129129129 第二節第二節第二節第二節建建建建議議………議議……… ……… 133133133133 參考文獻參考文獻參考文獻參考文獻 ……… ……… 111313335555 附錄附錄附錄附錄 A A A A 磁磚掉落媒體報導案例彙整磁磚掉落媒體報導案例彙整磁磚掉落媒體報導案例彙整……磁磚掉落媒體報導案例彙整……… ……… 111414441111 附錄附錄附錄附錄 B B B B 公共工程施工綱要公共工程施工綱要公共工程施工綱要規範公共工程施工綱要規範規範規範第第第 09310第093100931009310 章章章章瓷磚瓷磚瓷磚………瓷磚……… 114114445555

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附錄附錄附錄附錄 D D D 紅外線熱影像擷取溫度記錄D 紅外線熱影像擷取溫度記錄紅外線熱影像擷取溫度記錄………紅外線熱影像擷取溫度記錄……… 157157157157 附錄附錄附錄附錄 E E E 缺陷點上升溫度與三點平均溫度比較表E 缺陷點上升溫度與三點平均溫度比較表缺陷點上升溫度與三點平均溫度比較表………缺陷點上升溫度與三點平均溫度比較表……… 171171171171 附錄附錄附錄附錄 F F F F 期中審查會議紀錄期中審查會議紀錄期中審查會議紀錄………期中審查會議紀錄……… 175175175175

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表

次

表表表表 2222----1 1 1 國內文獻回顧摘要彙整表1 國內文獻回顧摘要彙整表國內文獻回顧摘要彙整表國內文獻回顧摘要彙整表……… 9 9 9 9 表表表表 2222----2 2 2 本所歷年報告2 本所歷年報告本所歷年報告本所歷年報告摘要摘要彙整表摘要摘要彙整表彙整表彙整表………1………1161666 表表表表 2222----3 3 3 國外期刊回顧摘要彙整表3 國外期刊回顧摘要彙整表……國外期刊回顧摘要彙整表國外期刊回顧摘要彙整表………22202000 表表表表 2222----4 4 4 外牆磁磚施工步驟4 外牆磁磚施工步驟………外牆磁磚施工步驟外牆磁磚施工步驟………33333333 表表表表 2222----5 5 5 外牆磁磚剝落原因與防止對策5 外牆磁磚剝落原因與防止對策………外牆磁磚剝落原因與防止對策外牆磁磚剝落原因與防止對策………33343444 表表表表 2222----666 6 牆面磁磚診斷方法的適用限度牆面磁磚診斷方法的適用限度牆面磁磚診斷方法的適用限度牆面磁磚診斷方法的適用限度………33363666 表表表表 2222----7 7 7 實驗設計整體步驟7 實驗設計整體步驟………實驗設計整體步驟實驗設計整體步驟………44454555 表表表表 222-2---8 8 8 8 實驗設計方法之比較實驗設計方法之比較………實驗設計方法之比較實驗設計方法之比較………55535333 表表表表 2222----9 9 9 9 實驗案例的磁磚尺寸實驗案例的磁磚尺寸實驗案例的磁磚尺寸實驗案例的磁磚尺寸………565656 56 表表表表 2222----10 10 實驗案例用的磁磚性能10 10 實驗案例用的磁磚性能實驗案例用的磁磚性能實驗案例用的磁磚性能………565656 56 表表表表 2222----11 11 11 實驗案11 實驗案例用的水泥系黏結劑特性實驗案實驗案例用的水泥系黏結劑特性例用的水泥系黏結劑特性例用的水泥系黏結劑特性………575757 57 表表表表 2222----12 12 實驗案例加速老化完整的循環步驟12 12 實驗案例加速老化完整的循環步驟實驗案例加速老化完整的循環步驟實驗案例加速老化完整的循環步驟………585858 58 表表表表 333-3---1 1 1 1 陶質壁磚用接著劑規定養養護及其處理條件陶質壁磚用接著劑規定養養護及其處理條件………陶質壁磚用接著劑規定養養護及其處理條件陶質壁磚用接著劑規定養養護及其處理條件………6………6656555 表表表表 3333----2 2 2 2 陶質壁磚用接著劑判定標準陶質壁磚用接著劑判定標準陶質壁磚用接著劑判定標準陶質壁磚用接著劑判定標準………666666 66 表表表表 333-3---3 3 3 3 建議未來建議未來加速老化實驗因子及水準建議未來建議未來加速老化實驗因子及水準加速老化實驗因子及水準加速老化實驗因子及水準………676767 67 表表表表 333-3---4 4 4 4 全因子實驗設計試體規劃表全因子實驗設計試體規劃表………全因子實驗設計試體規劃表全因子實驗設計試體規劃表………77707000 表表表表 3333----555 5 混凝土基板配比及強度混凝土基板配比及強度混凝土基板配比及強度混凝土基板配比及強度………747474 74 表表表表 3333----666 6 CNSCNSCNSCNS 97429742 瓷質壁磚規定與本研究選用材質比較表97429742瓷質壁磚規定與本研究選用材質比較表瓷質壁磚規定與本研究選用材質比較表瓷質壁磚規定與本研究選用材質比較表………74747474 表表表表 3333----777 7 紅外線熱像儀紅外線熱像儀紅外線熱像儀紅外線熱像儀 B660B660B660 B660 建議參數值建議參數值建議參數值建議參數值………838383 83 表表表表 4444----1 1 1 1 健全部位健全部位 54健全部位健全部位545454 溫度點三段擬合方程式特徵值溫度點三段擬合方程式特徵值溫度點三段擬合方程式特徵值………溫度點三段擬合方程式特徵值………110110110110 表表表表 4444----2 2 2 全因子實驗設計試體2 全因子實驗設計試體規劃及反應值彙整表全因子實驗設計試體全因子實驗設計試體規劃及反應值彙整表規劃及反應值彙整表規劃及反應值彙整表 ………112112112112 表表表表 444-4---3 3 3 最高溫因子變異數分析3 最高溫因子變異數分析最高溫因子變異數分析最高溫因子變異數分析 ………114114114114 表表表表 4444----4 4 4 4 m1 因子變異數分析m1m1m1因子變異數分析因子變異數分析因子變異數分析………114………114114 114 表表表表 4444----5 5 5 5 m2 因子變異數分析m2m2m2因子變異數分析因子變異數分析因子變異數分析………115………115115 115 表表表表 444-4---666 6 mm3mm33 因子變異數分析3因子變異數分析因子變異數分析因子變異數分析………115………115115 115 表表表表 4444----7 7 7 7 實驗因子實驗因子各水準反應值之最小平方均值實驗因子實驗因子各水準反應值之最小平方均值各水準反應值之最小平方均值各水準反應值之最小平方均值 ………111111116666

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圖

次

圖圖圖圖 111-1---1 1 1 研究流程圖1 研究流程圖………研究流程圖研究流程圖……… 4444 圖圖圖圖 2222----1 1 1 脫層1 脫層部位與健全部位間的溫度差異機制脫層脫層部位與健全部位間的溫度差異機制部位與健全部位間的溫度差異機制部位與健全部位間的溫度差異機制………44414111 圖圖圖圖 2222----2 2 2 某建築物的外牆紅外線熱影像檢測對照圖2 某建築物的外牆紅外線熱影像檢測對照圖………某建築物的外牆紅外線熱影像檢測對照圖某建築物的外牆紅外線熱影像檢測對照圖………4………4424222 圖圖圖圖 2222----3 3 3 製程或系統的一般模型3 製程或系統的一般模型………製程或系統的一般模型製程或系統的一般模型………44444444 圖圖圖圖 2222----4 4 漏斗模型4 4 漏斗模型漏斗模型漏斗模型………464646 46 圖圖圖圖 2222----555 5 特性要因圖特性要因圖特性要因圖特性要因圖………55505000 圖圖圖圖 2222----666 6 系統圖系統圖………系統圖系統圖………55515111 圖圖圖圖 2222----777 7 外牆磁磚剝落現象外牆磁磚剝落現象外牆磁磚剝落現象外牆磁磚剝落現象………55555555 圖圖圖圖 2222----888 8 實驗案例用試體配置實驗案例用試體配置實驗案例用試體配置實驗案例用試體配置………575757 57 圖圖圖圖 2222----9 9 9 9 實驗案例加速老化之黏結強度變化實驗案例加速老化之黏結強度變化實驗案例加速老化之黏結強度變化實驗案例加速老化之黏結強度變化………595959 59 圖圖圖圖 2222----101010 10 實驗案例加速老化之黏結強度變化實驗案例加速老化之黏結強度變化實驗案例加速老化之黏結強度變化實驗案例加速老化之黏結強度變化………595959 59 圖圖圖圖 2222----11 11 11 外牆磁磚系統11 外牆磁磚系統………外牆磁磚系統外牆磁磚系統………66616111 圖圖圖圖 333-3---1 1 1 1 外牆磁磚剝落特性要因圖外牆磁磚剝落特性要因圖………外牆磁磚剝落特性要因圖外牆磁磚剝落特性要因圖………66636333 圖圖圖圖 333-3---2 2 2 2 磁磚黏結強度系統圖磁磚黏結強度系統圖………磁磚黏結強度系統圖磁磚黏結強度系統圖………66646444 圖圖圖

圖 3333----333 3 MIMINITABMIMINITABNITABNITAB 操作步驟操作步驟操作步驟操作步驟………686868 68 圖

圖圖

圖 3333----4 4 4 4 啟動啟動 MINITAB啟動啟動MINITABMINITABMINITAB 實驗及因子設計功能實驗及因子設計功能實驗及因子設計功能實驗及因子設計功能………69………6969 69 圖圖圖圖 3333----5 5 5 5 設定全因子實驗設計及設定設定全因子實驗設計及設定 3設定全因子實驗設計及設定設定全因子實驗設計及設定33 因子數3因子數因子數因子數………696969 69 圖圖圖圖 333-3---6 6 6 6 設定因子名設定因子名設定因子名設定因子名稱稱稱稱及水準數及水準數、及水準數及水準數、、、重複重複重複重複數數………數數………77707000 圖圖圖圖 3333----7 7 7 7 設定因子水準值及設定因子水準值及屬設定因子水準值及設定因子水準值及屬屬屬性性性性………707070 70 圖圖圖圖 3333----888 8 試體磁磚黏試體磁磚黏試體磁磚黏試體磁磚黏貼貼計貼貼計計計畫畫畫畫圖圖圖圖………737373 73 圖圖圖圖 3333----999 9 實驗用外牆實驗用外牆實驗用外牆實驗用外牆貼貼面小貼貼面小面小面小口口口口磁磚磁磚磁磚磁磚………747474 74 圖圖圖圖 33-33---11101000 海菜粉泡海菜粉泡海菜粉泡海菜粉泡水水拌勻靜水水拌勻靜拌勻靜拌勻靜置置置置………757575 75 圖圖圖圖 3333----11111111 水泥水泥水泥水泥砂漿拌勻海菜粉砂漿拌勻海菜粉砂漿拌勻海菜粉砂漿拌勻海菜粉………757575 75 圖圖圖圖 33-33---11121222 樹脂益膠樹脂益膠樹脂益膠樹脂益膠泥及泥及拌泥及泥及拌拌拌合合合合情形情形情形情形………757575 75 圖圖圖圖 33-33---11131333 混凝土基板混凝土基板混凝土基板混凝土基板清潔濕潤清潔濕潤及清潔濕潤清潔濕潤及及及靜靜靜靜置置置置………767676 76 圖圖圖圖 3333----111414 144 1 1: 1:::2222 水泥水泥砂漿塗佈水泥水泥砂漿塗佈砂漿塗佈砂漿塗佈及上及上及上及上下下下下二部黏二部黏貼二部黏二部黏貼貼貼………767676 76 圖圖圖圖 333-3---11151555 1 1: 1 1:::2222 水泥水泥水泥水泥砂漿添砂漿添加砂漿添砂漿添加加加海菜粉塗佈海菜粉塗佈海菜粉塗佈海菜粉塗佈及上及上及上及上下下二部黏下下二部黏二部黏二部黏貼貼貼…………貼………777777 77 圖圖圖圖 33-33---111616 66 益膠益膠益膠益膠泥泥泥泥塗佈塗佈及上塗佈塗佈及上及上及上下下下下二部黏二部黏貼二部黏二部黏貼貼貼………777777 77 圖圖圖圖 3333----11171777 抹縫抹縫及抹縫抹縫及及及靜靜靜靜置養護置養護………置養護置養護………777777 77

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圖圖圖圖 3333----191919 19 實驗步驟實驗步驟實驗步驟實驗步驟………797979 79 圖圖圖圖 3333----22202000 紅外線熱影像儀紅外線熱影像儀紅外線熱影像儀紅外線熱影像儀………88808000 圖圖圖圖 3333----22212111 紅外線加熱紅外線加熱紅外線加熱紅外線加熱燈組燈組燈組燈組………848484 84 圖圖圖圖 333-3---22222222 均均均均勻勻加熱勻勻加熱加熱加熱自走車自走車自走車自走車圖圖………圖圖………868686 86 圖圖圖圖 444-4---1 1 試體1 1 試體試體試體鎖鎖鎖鎖置置於重置置於重於重於重型試驗型試驗型試驗型試驗架架架架………898989 89 圖圖圖圖 444-4---2 2 2 2 自走車左右行自走車左右行自走車左右行自走車左右行程操作程操作調程操作程操作調調調整整整整………909090 90 圖圖圖圖 44-44---333 3 圖圖圖 4圖444----33 自走車33自走車自走車自走車速度操作速度操作速度操作速度操作調調整調調整整整………909090 90 圖圖圖圖 44-44---444 4 圖圖 4圖圖444----444 自走車4自走車循環次數及自走車自走車循環次數及循環次數及循環次數及左右暫停左右暫停左右暫停左右暫停間間間間隔隔設定隔隔設定設定設定………91………9191 91 圖圖圖圖 4444----5 5 5 5 紅外線熱影像參數紅外線熱影像參數調紅外線熱影像參數紅外線熱影像參數調調調整整整整………919191 91 圖圖圖圖 44-44---6 6 6 6 第第第第 1111 次循環加熱次循環加熱後次循環加熱次循環加熱後後後之紅外線熱影像圖之紅外線熱影像圖之紅外線熱影像圖之紅外線熱影像圖………99929222 圖圖圖圖 4444----7 7 7 7 第第第第 100100 次循環加熱100100次循環加熱次循環加熱次循環加熱後後後後之紅外線熱影像圖之紅外線熱影像圖………之紅外線熱影像圖之紅外線熱影像圖………939393 93 圖圖圖圖 4444----8 8 8 8 溫度溫度溫度溫度下降階下降階段最下降階下降階段最段最段最後後後後擷取溫度點之紅外線熱影像圖擷取溫度點之紅外線熱影像圖………擷取溫度點之紅外線熱影像圖擷取溫度點之紅外線熱影像圖………949494 94 圖圖圖圖 4444----9 9 9 9 溫度上升溫度上升階溫度上升溫度上升階階階段紅外線熱影像之缺陷位置圖段紅外線熱影像之缺陷位置圖段紅外線熱影像之缺陷位置圖段紅外線熱影像之缺陷位置圖………94………9494 94 圖圖圖圖 44-44---10 T0110 T0110 T01~10 T01~06~~0606 全程溫度分06全程溫度分全程溫度分全程溫度分佈佈佈及溫度佈及溫度衰減及溫度及溫度衰減衰減 3衰減333 段擬合圖段擬合圖段擬合圖段擬合圖 ………96………969696 圖圖圖圖 44-44--1-1111111 T0 T07 T0 T077~7~~~12121212 全程溫度分全程溫度分全程溫度分全程溫度分佈佈及溫度佈佈及溫度及溫度衰及溫度衰衰減衰減減 3減333 段擬合圖段擬合圖段擬合圖段擬合圖 ………96………969696 圖圖圖圖 4444----111212 T22 T T13 T1313~13~~~18181818 全程溫度分全程溫度分佈全程溫度分全程溫度分佈佈及溫度佈及溫度及溫度衰減及溫度衰減衰減 3衰減333 段擬合圖段擬合圖段擬合圖段擬合圖 ………97………979797 圖圖圖圖 4444----111313 T33 T T19 T1919~19~~~24242424 全程溫度分全程溫度分佈全程溫度分全程溫度分佈佈及溫度佈及溫度及溫度衰減及溫度衰減衰減 3衰減333 段擬合圖段擬合圖段擬合圖段擬合圖 ………97………979797 圖圖圖圖 4444----111414 T44 T T25 T2525~25~~~30303030 全程溫度分全程溫度分佈全程溫度分全程溫度分佈佈及溫度佈及溫度及溫度衰減及溫度衰減衰減 3衰減333 段擬合圖段擬合圖段擬合圖段擬合圖 ………98………989898 圖圖圖圖 4444----111515 T55 T T31 T3131~31~~~36363636 全程溫度分全程溫度分佈全程溫度分全程溫度分佈佈及溫度佈及溫度及溫度衰減及溫度衰減衰減 3衰減333 段擬合圖段擬合圖段擬合圖段擬合圖 ………98………989898 圖圖圖圖 4444----111616 T66 T T37 T3737~37~~~42424242 全程溫度分全程溫度分佈全程溫度分全程溫度分佈佈及溫度佈及溫度及溫度衰減及溫度衰減衰減 3衰減333 段擬合圖段擬合圖段擬合圖段擬合圖 ………99………999999 圖圖圖圖 4444----111717 T77 T T43 T4343~43~~~48484848 全程溫度分全程溫度分佈全程溫度分全程溫度分佈佈及溫度佈及溫度及溫度衰減及溫度衰減衰減 3衰減333 段擬合圖段擬合圖段擬合圖段擬合圖 ………99………999999 圖圖圖圖 4444----111818 T88 T T49 T4949~49~~~54545454 全程溫度分全程溫度分佈全程溫度分全程溫度分佈佈及佈及及溫度及溫度溫度衰減溫度衰減衰減 3衰減3 段擬合圖33段擬合圖段擬合圖段擬合圖 ………100………100100100 圖圖圖圖 444-4---11191999 A1 A1 試體脫層溫度與平均溫度比較圖 A1 A1試體脫層溫度與平均溫度比較圖試體脫層溫度與平均溫度比較圖試體脫層溫度與平均溫度比較圖 ………100………100100100 圖圖圖圖 4444----202020 20 B1B1 試體脫層溫度與平均溫度比較圖B1B1試體脫層溫度與平均溫度比較圖試體脫層溫度與平均溫度比較圖試體脫層溫度與平均溫度比較圖 ………101………101101101 圖圖圖圖 444-4---22212111 C1C1 試體脫層溫度與平均溫度比較圖C1C1試體脫層溫度與平均溫度比較圖試體脫層溫度與平均溫度比較圖試體脫層溫度與平均溫度比較圖 ………102………102102102 圖圖圖圖 444-4---22222222 A2A2 試體脫層溫度與平均溫度比較圖A2A2試體脫層溫度與平均溫度比較圖試體脫層溫度與平均溫度比較圖試體脫層溫度與平均溫度比較圖 ………102………102102102 圖圖圖圖 444-4---22232333 B2B2 試體脫層溫度與平均溫度比較圖B2B2試體脫層溫度與平均溫度比較圖試體脫層溫度與平均溫度比較圖試體脫層溫度與平均溫度比較圖 ………103………103103103 圖圖圖圖 444-4---22242444 C2C2 試體脫層溫度與平均溫度比較圖C2C2試體脫層溫度與平均溫度比較圖試體脫層溫度與平均溫度比較圖試體脫層溫度與平均溫度比較圖 ………103………103103103 圖圖圖圖 4444----22252555 A3A3 試體脫層溫度與平均溫度比較圖A3A3試體脫層溫度與平均溫度比較圖試體脫層溫度與平均溫度比較圖試體脫層溫度與平均溫度比較圖 ………104………104104104 圖圖圖圖 444-4---22262666 B3B3 試體脫層溫度與平均溫度比較圖B3B3試體脫層溫度與平均溫度比較圖試體脫層溫度與平均溫度比較圖試體脫層溫度與平均溫度比較圖 ………104………104104104 圖圖圖圖 444-4---22272777 C3C3 試體脫層溫度與平均溫度比較圖C3C3試體脫層溫度與平均溫度比較圖試體脫層溫度與平均溫度比較圖試體脫層溫度與平均溫度比較圖 ………105………105105105

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圖圖圖圖 44-44---222828 88 混合混合混合混合邊界邊界邊界邊界條件條件示意條件條件示意示意示意圖圖圖圖 ………107107107 107 圖圖圖圖 44-44---22292999 反應值最高溫反應值最高溫反應值最高溫反應值最高溫殘殘差分析圖殘殘差分析圖差分析圖差分析圖 ………117117117 117 圖圖圖圖 4444----303030 30 反應值反應值反應值反應值 m1m1 殘m1m1殘殘差分析圖殘差分析圖差分析圖差分析圖 ………118118118 118 圖圖圖圖 4444----33133111 反應值反應值反應值反應值 mm2mm222 殘殘殘差分析圖殘差分析圖差分析圖差分析圖 ………118118118 118 圖圖圖圖 4444----33233222 反應值反應值反應值反應值 mm3mm333 殘殘殘差分析圖殘差分析圖差分析圖差分析圖 ………119119119 119 圖圖圖圖 44-44---33333333 反應值最高溫反應值最高溫反應值最高溫反應值最高溫主效主效應分析圖主效主效應分析圖應分析圖應分析圖 ………121121121 121 圖圖圖圖 44-44---33343444 反應值反應值反應值反應值 m1m1 主效m1m1主效主效應分析圖主效應分析圖應分析圖應分析圖 ………122122122 122 圖圖圖圖 4444----33533555 反應值反應值反應值反應值 mm2mm222 主效主效主效應分析圖主效應分析圖應分析圖應分析圖 ………122122122 122 圖圖圖圖 4444----33633666 反應值反應值反應值反應值 mm3mm333 主效主效主效應分析圖主效應分析圖應分析圖應分析圖 ………123123123 123 圖圖圖圖 44-44---33373777 反應值最高溫反應值最高溫反應值最高溫反應值最高溫交互交互作用分析圖交互交互作用分析圖作用分析圖作用分析圖 ………124124124 124 圖圖圖圖 44-44---33383888 反應值反應值反應值反應值 m1m1 交互m1m1交互交互作用分析圖交互作用分析圖作用分析圖作用分析圖 ………125125125 125 圖圖圖圖 4444----33933999 反應值反應值反應值反應值 mm2mm222 交互交互交互作用分析圖交互作用分析圖作用分析圖作用分析圖 ………126126126 126 圖圖圖圖 4444----4040 4040 反應值反應值反應值反應值 mmmm33 交互33交互交互作用交互作用作用分析圖作用分析圖分析圖分析圖 ………127127127 127

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摘

要

關鍵詞：外牆磁磚黏結性能、紅外線熱影像、實驗設計一一一一、、、、研究緣起研究緣起研究緣起研究緣起紅外線熱像分析檢測技術之試驗研究於歐美、日本地區，除了於電力設備方面為成熟之檢測應用外，建築領域相關研究亦進行多年，大都應用於結構、節能等等之非接觸、非破壞性之檢測應用。近年來建築物也大量應用紅外線熱影像技術於建築缺陷，如漏水、建築外殼空調洩漏及外牆磁磚黏結脫層的檢測分析。尤其外牆磁磚部分，磁磚掉落涉及人身公共安全，更受到國內外普遍重視，已有相當多學者投入相關檢測方法的研究。而日本在紅外線熱影像技術於外牆磁磚剝落之檢測，更是具體形成制度與產業規模。二二二二、、、、研究方法及研究方法及研究方法及研究方法及過過過過程程程程由於一般外牆磁磚應用紅外線熱影像之非破壞性檢測技術，主要是檢測面層磁磚、黏結層與底層混凝土間之脫層現象。因為脫層現象產生之空氣層，使外牆正常與缺陷區域在日曬後產生溫度差異，其差異即可由紅外線熱影像即時顯示判斷。本研究在於運用實驗設計方法，規劃外牆磁磚使用不同黏結材料，在不同黏置時間及不同位置條件下，應用具有遠距、非接觸及一次全面檢測優勢之紅外線熱影像非破壞性技術，探討磁磚黏結系統脫層、及未脫層現象之檢測特徵分析。結合本所既有紅外線熱影像儀並設計主動式往復均勻加熱器及重型可調試驗架，模擬成外牆磁磚系統，於受熱條件一致下進行紅外線熱影像檢測。

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三三三三、、、、重重重重要要要要發發發發現現現現研究發現外牆磁磚系統，實驗室中以紅外線加熱燈箱加熱 2 分鐘後，於紅外線熱影像圖中即可觀察出預埋之脫層缺陷點位置，加熱 37~69 分鐘之間的紅外線熱影像圖中，可觀察出顏色對比最大(即與健全部位有最大溫度差)預埋之脫層缺陷點位置。溫度最高點附近及之後的溫度衰減階段則無法觀察出脫層缺陷點位置。溫度衰減階段每一溫度擷取點之歷時溫度分佈，分三段擬合之方程式都可獲得三個特徵 m 值。將三個特徵 m 值做為實驗設計之反應值，再藉由迴歸分析及變異數分析，發現最適合做為代表外牆磁磚系統試體特徵值者為衰減階段初始 5 分鐘之擬合方程式特徵值，最具識別黏結材料、黏置時間及試體位置的規則性。以上發現代表著，未來實際進行建築物外牆磁磚系統之非破壞性檢測時，若欲偵測脫層缺陷，最好選擇建築物早上受太陽照射之溫度上升階段；而若要鑑別不同黏結材料、不同黏置時間等外牆磁磚系統的表面溫度特徵，可以溫度衰減階段初始 5 分鐘之擬合方程式特徵值 m 為比較依據。四四四四、、、、主主主主要建議要建議要建議要建議事項事項事項事項建議一建議一建議一建議一延續本年度實驗設計規劃構想及方法，進行紅外線熱影像檢測外牆磁磚系統老化之實驗研究：立即可行建議主辦機關：內政部建築研究所協辦機關：無本年度針對紅外線熱影像檢測建築物外牆磁磚系統表面溫度特性，所進行的實驗及檢測研究分析，發現經由數值擬合方程式特徵值，及實驗設計的統計驗證，已經說明紅外線熱影像技術已經具有

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檢測外牆磁磚系統不同黏結材料之可行性，因此建議應用此一技術及實驗方法，繼續探討檢測外牆磁磚系統黏結材料受環境老化能力之可行性探討。此一技術若開發成熟，不僅具有進步的學術價值，同時也能提供建築物外牆磁磚老劣化安全、簡便現場檢測技術，為公共安全及建築物延長使用壽命所需管理維護做出貢獻。建議二建議二建議二建議二未來於檢測外牆磁磚系統黏結材料受環境老化能力之可行性探討完成後，尚必須建立台灣地區紅外線熱影像檢測外牆磁磚系統老化之最佳檢測時間及應注意事項：中長期建議主辦機關：內政部建築研究所協辦機關：無建築物形狀、高度、座向，以及磁磚表面 (如顏色、染污)，表面氣流等狀態，都會影響到太陽照射時建築物牆面加熱升溫，及降溫效果，這對紅外線熱影像遠距檢測的影響程度如何，必須有累積一定實際建築物檢測資料進行統計、比對分析，才能進一步將這些變數簡化或納入計算其影響程度。建議三建議三建議三建議三結合紅外線熱影像非破壞性檢測技術進行大型結構力學實驗之微裂縫或受力情形之遠距、全面之檢測實驗研究：中長期建議主辦機關：內政部建築研究所協辦機關：無結合本所力學實驗室所有 3000 噸萬能試驗機及反力牆等大型力學實驗設備，探討紅外線熱影像技術檢測實尺寸結構構件受力分佈產生微裂縫情形，嘗試開發遠距、全面之非破壞性檢測結構物，

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如橋梁、高層建築物等不容易接近檢測之結構物，以提升維護管理效能，增進使用安全及結構物使用年限。

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A A A

A studystudystudy study ofofof of characterscharacters characterscharacters forforforfor m m measuring measuring easuringeasuring surfacesurfacesurfacesurface tetetetemmperaturemmperatureperatureperature ofofofof exterior

exterior exterior

exterior tiletiletiletile wallwallwall wall systesystesystesystem m m m usingusing usingusing infraredinfraredinfraredinfrared thertherthermthermmographymographyographyography S

S S

Suuuummmmmmmmaryaryaryary

Keywords: Exterior tile wall adhesive, infrared thermography, design of experiments.

The experiments involved infrared thermography analysis and inspection technique for electrical apparatus are common in US, Europe, and Japan. Infrared thermography is also adopted for researches of buildings for many years, such as noncontacting, nondestructive testing for structures of

energy conservation purposes. Recently, infrared

thermography is also used to detect defects of buildings, such as water leakage, air conditioner system leakage of building exterior walls and peeling of tiles from exterior walls.

Since peeling of tiles from exterior walls involves public safety concerns, it is paid highly attention both in Taiwan and worldwide. Many researchers have already devoted to relevant detection methods. In Japan, the detection of peeling exterior wall tile using infrared thermography became an industry and a system was build for the industry.

The nondestructive testing method of infrared thermography applied to exterior tile wall was mainly used to detect delamination between tile surface, adhesive layer and base concrete layer. The air layer caused by delamination produced temperature difference between the normal and defect area after exposed to the sun. The difference can be shown

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This research applied design of experiments method as using different adhesive materials for tiles of exterior walls. The nondestructive testing technique of infrared thermography was used to discuss the characters for detecting delaminated tile adhesive system with different adhesive durations and locations. Infrared thermography method has the advantages as remote, noncontact and one-time inspection

A simulated exterior tile wall system was established using the existing infrared camera in our institute with active heater design and a heavy, adjustable experimental frame. Therefore, the infrared thermography inspection can be conducted under the same heating condition.

The research results showed that after heating the exterior tile wall system using an infrared lamp in the laboratory for 2 minutes, locations of buried delamination defects can be observed in infrared thermography images. The infrared thermography images that heated between 37~69 minutes showed the location of buried delamination defect with most color contrast (i.e. with the most temperature difference with the perfect bonding location). The locations of defects cannot be observed when the temperature near the peak and at the following cooling stage.

The historical temperature distribution for each temperature picked at cooling stage was fitted into an equation of 3 sections with 3 characteristic value m, which was treated as the response value of experimental design. The results of analysis of regression and variance showed and most representative characteristic value m for the exterior tile

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wall system was the m value of the fitted equation during the initial 5 minutes at the cooling stage, which can identify adhensive material, adhensive duration and specimen location most.

The discussion above showed the best time to conduct non-destructive testing on exterior tile wall system of real buildings for delaimnation defects is in the morning when the building is heated by the sun. As to identify surface temperature characters of the exterior tile wall system, such as adhensive material and adhensive duration, the characteristic value m of fitted equation for initial 5 minutes at cooling stage can be used for comparison.

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第一章

緒

論

第一節第一節第一節第一節研究緣起與背景研究緣起與背景研究緣起與背景研究緣起與背景國內既有鋼筋混凝土構造建築物，內外牆面習慣上仍以水泥砂漿粉光及貼飾磁磚為主，但因台灣地區屬亞熱帶海島型氣候，加上施工材料、施工方式、施工工具等[7]可能產生許多劣化情形，涉及的外牆磁磚掉落事件仍時有所聞[23]。因為建築結構的混凝土與界面層在高溫高濕氣候循環下產生空洞缺陷，並進一步讓外部水氣、鹽分、空氣中等有害物質侵入，造成黏結層與底層局部剝落，繼之滲透銹蝕鋼筋從而引起混凝土開裂與剝離。此外，還有硫酸鹽侵蝕及鹼骨材反應也會引起混凝土內部膨脹開裂[24]；這些問題事實上都是因為缺陷發生初始，通常無法以肉眼觀察和發現，等到表層大片剝落時，才會引起人們注意及開始進行檢查及維護[46]。目前利用非破壞性檢測方式進行耐久性檢測者，概為超音波及反彈錘技術量測既有結構體強度，比對原設計值強度，據以判斷其老劣化程度[48]。但事實上高層建築物外牆很難利用此類接觸式檢測方法進行全面快速的檢測，並且所謂的劣化問題的開始並不是發生在結構體本身，而是前述的結構體外牆或屋頂表面的黏結層或打底的砂漿出了問題[46]。外牆磁磚的缺陷的非破壞性檢測，國內外已許多學術單位進行紅外線熱影像非破壞性、非接觸式的遠距檢測的試驗研究，惟大多以外部加熱後直接偵測整體輻射熱影像性質，比對出缺陷孔洞位置 [50]；而以往缺乏對最大可能來源是打底或黏結砂漿耐久性或老化程度的問題進行探討，直到近幾年方有少數幾個國外建築外牆習用磁磚當飾面材料的國家，注意到外牆磁磚黏結材料老化的問題，並開始相關加速老化實驗及進行剪力或拉拔試驗強度之比對研究 [36]。惟依所參考文獻分析，目前尚未有應用紅外線熱影像技術進

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第二節第二節第二節第二節研究目的研究目的研究目的研究目的以建築物外牆而言包含了結構體、整平或打底粉刷層、黏結層、面層磁磚等，形成一複合的外牆磁磚系統。其中黏結層國內習用之磁磚黏結材料有水泥砂漿、水泥砂漿拌合海菜粉及專用磁磚黏著劑等本身即為複合材料，尤其後二者具有部分高分子材料性質[25]，均為容易受到溫濕環境的老化影響[26]的材料成分。此外，水泥砂漿部分在長期在環境影響之下的劣化包括表面損壞、開裂及化學反應之內應力、孔隙增加等等[13]導致強度降低、變形或崩離剝落現象。而實驗室中以不同配比加速老化後，進行紅外線熱影像降溫檢測結果比對未老化試體，二者之溫度特徵值也有差異[46]。因此，本研究的目的，在於探討外牆磁磚黏結層不同材料、不同黏置時間，及檢測位置的影響，所呈現在外牆磁磚表面之受熱及降溫過程，由所得紅外線熱影像擷取之溫度特徵值差異，以驗證紅外線熱影像技術在未來實際檢測外牆磁磚系統應用可行性，及應注意事項。特別是紅外線熱影像檢測技術具有全面性、非破壞性、遠距非接觸式的檢測特性，若能結合數值分析技術，對外牆磁磚與結構體中間黏結層材料的材料耐久性能，進行探討，將能提供高層建築物外牆磁磚性能程度評估，及進一步檢測維護的依據。

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第三節第三節第三節第三節研究內容與方法研究內容與方法研究內容與方法研究內容與方法考量本研究實驗重點為紅外線熱影像非破壞性檢測外牆磁磚表面溫度特性，應用於磁磚黏結性能變化之關聯研究，乃透過模擬製作之外牆磁磚系統試體予以不同黏結材料、黏置時間及牆面高度位置後，以紅外線熱影像檢測技術印證檢測技術非接觸式的檢測材料性能變化的可行性。由於實驗研究本身受限於實驗時間、設備資源及試體製作成本限制，必須思考可能進行實驗研究分析的試體數量。為求嚴謹及可信度起見，本研究導入具品質及統計原理之實驗設計方法[53]，進行整體實驗設計規劃：在外牆磁磚黏結性能原因分析方面，篩選出關鍵因子－黏結材料、施工黏置時間(Open Time)及檢測位置為關鍵因子進行實驗設計。實驗設計方法則採取保守的全因子實驗設計法。本研究整體研究流程如圖 1-1 所示：首先確立研究目的，再透過文獻回顧瞭解相關材料、設備、方法等國內外研究內容及成果，以擷取實驗研究經驗，提供本研究實驗設計規劃參考；實驗設計部分參考相關文獻及現況，歸納出符合研究目的的相關影響因子，並藉由實驗設計方法規劃出實驗試體數量及交互作用配置方式。實驗試體完成後，將一次接受主動式紅外線加熱器之模擬太陽均勻加熱，加熱同時以紅外線熱影像儀進行磁磚表面溫度檢測。經由紅外線熱影像所擷取升溫及降溫過程之溫度數據，所獲得溫度差或迴歸擬合方程式中之特徵值，進行實驗統計分析找出複合系統中最具特徵值數據，並驗證出紅外線熱影像檢測技術具有一次全面非破壞性、遠距非接觸式檢測外牆磁磚黏結性能的可行性。

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研究目的

文獻回顧

實驗設計

整理分析

結論建議

既有成果期刊論文標準規範試體

現況問題

材料工法老劣化方法流程設備圖 1-1 研究流程圖資料來源：本研究繪製一一一一、、、、研究目的研究目的研究目的研究目的外牆磁磚系統在長期環境的日曬雨淋，甚至空氣水分中污染物質的影響下，尚未產生脫層或孔隙現象，但黏結強度性能已降低的老化現象時，已產生磁磚剝落造成傷害人員財產之潛在危險。

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目前國內研究概以不同配比或工法進行外牆磁磚黏結性能之檢測研究[7][11]，而國外已有少數學者注意到此一領域的老化研究課題[36][37]，但仍以傳統之剪力或拉拔試驗為主，缺乏針對大樓外牆磁磚系統之非破壞性全面、非接觸式遠距的檢測技術。因此，本研究延續本所歷年有關紅外線熱影像檢測不同水泥砂漿配比加速老化後，所得溫度特徵值具有代表材料老化可能趨勢之研究成果[46]。將進一步以磁磚黏結材料為驗證對象，並製作實際外牆磁磚系統的模擬試體，進行實驗室特徵檢測實驗。以發展未來紅外線熱影像技術於建築材料之耐久性研究的可行性，本年度乃針對紅外線熱影像檢測建築物外牆磁磚系統表面溫度特性，進行檢測研究。二二二二、、、、文獻回顧文獻回顧文獻回顧文獻回顧本研究的文獻回顧，除了持續關注紅外線熱影像檢測技術、相關數值分析及試體加熱方式外，重點在於收集本年度研究相關之國內外外牆磁磚劣化現象相關材料、施工、環境影響、標準規範等文獻，進行探討分析，並特別收集國外介紹有關黏結材料加速老化實驗、強度試驗方法、檢測制度之文獻；此外，因為導入實驗設計方法除基本教材外，還針對相關整合應用實例進行分析。相關文獻包括： 1. 探討了建築物外牆磁磚系統相關材料、工法、缺陷，及環境中耐久性能之影響因素，及相關加速老化實驗方法。 2. 紅外線熱影像及拉拔試驗檢測技術及相關實驗研究方法。 3. 實驗設計及數值分析原理方法及整合案例。三三三三、、、、實驗設計實驗設計實驗設計實驗設計從研究對像、目的的確認，並以實驗設計方法篩選影響因子之

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正確性。經由系統化整理，篩選出施工階段明顯影響黏結劑黏結強度的因子、可操作黏結性能變化之環境因子及習用粘結劑材料因子，做為本研究之實驗變數。因為上述實驗變數(因子)具有數值及類別二種不同性質，並各具不同水準數，因此實驗設計採用全因子實驗設計方法進行規劃，相關規劃試體數量、配置請詳第三章實驗設計。實驗養護完成後，均須模擬外牆表面受到太陽照射的均勻加熱，同時以紅外線熱影像儀進行非接觸及全面的溫度影像檢測。因為模擬均勻加熱的要求，本研究乃規劃設計可彈性組合之重型可調整曝曬實驗架，及紅外線加熱燈組等設備。四四四四、、、、試體製作試體製作試體製作試體製作本研究試體之製作係綜合參考相關文獻及標準，決定以製作結構用之混凝土塊 30×30×10cm，養護超過 28 天後清潔溼潤，並依工地現場習慣作業方式鋪貼，黏結材料使用 1:2 水泥砂漿拌合海菜粉及磁磚專用粘結劑，另為與傳統 1:2 水泥砂漿進行比對，因此共三種黏結材料。此外，磁磚選用選用市售 30×30cm 包含 36 塊磁磚 4.7×4,7cm 小口磚，因此不必在磁磚面上切割，導致震動造成黏結強度損失的疑慮。黏置時間部分混凝土於塗滿黏結劑後，分為上下二部不同黏置時間結接頭，相關配置設計，請詳第三章。五五五五、、、、實驗實驗實驗實驗數據數據數據數據擷取與擷取與擷取與整理擷取與整理整理整理各試體係垂直佈置於重型可調試驗架上，接受紅外線加熱燈組模擬太陽光線均勻照射加熱，同時以紅外線熱像儀量測規劃試體上磁磚表面升溫及降溫情形。溫度量測以一定 2 或 5 分鐘間隔時間拍攝後，擷取實驗設計規劃階段所選定位置之升降溫之分布情形進行

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分析；降溫部分將以分段自然對數積分方式取得擬合，以獲得外牆磁磚系統模擬試體之老化後降溫方程式特徵值資料。實驗設計規劃階段選定位置最終須進行不同黏結劑、不同黏置時間、不同試體位置之實驗數據進行統計分析，以了解可應用之最佳特徵值。六六六六、、、、分析比較分析比較分析比較分析比較經實驗程序各步驟所獲得不同黏結劑、不同黏置時間、不同位置，將進行相關統計及交互作用分析，並與紅外線熱影所擷取溫度所得特徵值比對。建立彼此關聯，以驗證本研究之紅外線熱影像法遠距非接觸非破壞性檢測技術，是否適用於建築外牆磁磚黏結性能變化程度之檢測應用。七七七七、、、、結論與建議結論與建議結論與建議結論與建議 1. 本研究各項步驟之檢討，以及實驗試體、設備及操作過程之檢討建議。 2. 有關外牆磁磚黏結性能受材料、黏置時間、位置影響之推論分析。 3. 紅外線熱影像法遠距非接觸非破壞性檢測技術，是否適用於建築外牆磁磚黏結性能變化檢測應用之推論分析。小小小小結結結結本章主要綜述研究之緣起目的、及研究方法與流程，研究各步驟之內容規劃，包含試體製作與養護、實驗數據整理、分析比較、可能結論與建議之構思說明等。

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第二章

文獻

文獻回顧

回顧

磁磚為建築飾面工程常用的建材之一，良好品質的磁磚為一種堅硬且耐久、耐火的材料，舖貼於混凝土或其它材料之結構體上，可兼具美化與保護的功能。由於磁磚之易清洗、價格低廉、本地生產供應充足、及施工簡易等特性，一直為國內最重要的非結構性建材[12]。雖然近幾年來 CNS3299 標準經過重整及公共工程磁磚施工規範[24]的建立，但國內外建築外牆磁磚剝落現象，仍時有所聞 [15][23]。本研究文獻回顧，主要探討國內外現況、外牆磁磚系統材料、施工方法、缺陷、相關檢測方法、加速老化實驗、實驗設計法等相關期刊論文、基本教材、綜合實驗研究案例的分析外，綜整分述如下各節。第第第第一一一一節節節節國內外文獻探討國內外文獻探討國內外文獻探討國內外文獻探討一一一一、、、、國內國內國內國內期刊期刊期刊期刊論論論文論文文文在外牆磁磚相關議題上，國內學術界其實相當關注，也投入不少研究心力，也反應出外牆磁磚長久以來的剝落問題。但以往關注的是工法技術、粘著材料等施工方面，近年來則開始關注探討檢測維護方面議題。表 2-1 國內文獻回顧摘要彙整表題目瓷磚黏貼材料黏著強度研究[1] 作者黃秀隆出版單位淡江大學建築(工程)研究所日期及學位 1984 碩士學位論文 1 研究內容美國 1967 年起，即陸續訂定了四類瓷磚黏貼材料之標準，並有各材料專用之標準施工方式。而國內常用者為添加海菜粉的水泥漿以硬底方式施作，但迄無黏著強度的規定或研究。

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基礎材料，添加海菜粉、壓克力樹脂乳液、SBR 乳液和 EVA 粉等四種高分子合物，調配出 39 組黏貼材料，分別測試其可工作稠度時之水灰比、凝結時間、黏貼時效、調整時效、吸水率與抗壓強度等基本性質。

再挑選三種不同吸水率的市售瓷磚，測試上述材料之抗剪 (Bond Strength in Shear) 抗拉 (Bond Strenght in Tens ion)、高溫加速老化與微觀結構等黏著性質。研究發現實驗得出純水泥砂漿的施工黏性隨砂的比例增加而減少，各高分子合成材料對水泥均有緩凝作用，其中以海菜粉效果最大，EVA 粉最小；灰漿吸水率大者抗壓強度小，但與黏著強度之關係不明顯；對吸水率較之瓷磚黏著強度較大；高溫加速老化顯示，水泥漿系比砂漿系差，壓克力樹脂灰漿耐高溫性最優良。高分子添加物之水泥灰漿，可減少水泥用量而減少溫度變化影響長期黏著強度。題目磁磚工程剝落及析晶現象之研究[2] －利用實驗計劃法實施外牆磁磚黏著力拉力實驗－作者廖國裕出版單位國立臺灣工業技術學院工程技術研究所日期及學位 1985 碩士學位論文研究內容針對國內外牆磁磚剝落現象，探討磁磚與接著材料之間界面。利用田口式實驗設計法中之 L27直交表，規劃出磁磚黏著力實驗數量及配置。實驗以「接著材料」、「黏貼方法」及「塗置時間」等三個因素對粘著強度的影響；以磁磚拉拔器獲得各種實驗配置的黏著強度後，進行統計分析，以便決定最佳施工條件。 2 研究發現實驗結果所得結論為「接著材料」以水泥漿拌合海菜粉之強度為最高，益膠泥次之，1:2 水泥砂漿拌合海菜粉最低；「黏貼方法」以改良壓著貼法之強度最高、密著黏貼次之，而壓著黏貼強度最低；「塗置時間 (Open time)」以 0~15 分之強度為最高、15~30 分次之，而以 30~45 分強度最低。

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題目建築物外牆面磚劣化原因與對策之研究 -以大學學校建築為例-[3] 作者高蔡義出版單位國立成功大學建築學系碩博士班日期及學位 2000 碩士學位論文研究內容透過相關文獻整理，瞭解外牆面磚的基本性質、施工方式、劣化原因、劣化現象及診斷方法，進而研擬出劣化調查作業計劃，再透過案例的現況調查與分析，來探討劣化發生的現象與原因，最後研擬出各種缺失的因應對策。 3 研究發現本研究成果歸納如下：一、研究發現導致外牆面磚劣化以(1)設計因素、(2) 施工因素及(3)使用管理因素等三大人為的環境所產生的劣化較為顯著。二、建築物外牆面磚劣化位置調查分析發現：建築物污損劣化部份，以窗台下方污損(佔 42％) 所佔的比例最高，而金屬附加物銹水污損(佔 24％)次之，再其次為排水污損(佔 18％)；白華劣化部分，以屋頂女兒牆下方白華(佔 23％)所佔的比例最高，而樓版交界處白華(佔 21％)次之，再其次為排水孔下方白華(佔 18％)；建築物龜裂劣化部分，以大面積未開口牆面龜裂(佔 35％)及開口部周邊龜裂(佔 35％)所佔的比例最高；就建築物鼓脹而言，以樓版交界處鼓脹(佔 45％)所佔比例最高，而開口部周邊(佔 33％)次之。另外，建築物剝落劣化而言，以樓版交界處(佔 35％)所佔比例最高，而開口角落部(佔 30％)次之。三、劣化原因與對策部分：建築物外牆面磚劣化以人為環境因素所影響的層面較自然環境因素來的直接，乃針對設計面、施工面及使用管理維護面等三個人為環境層次研擬改善對策。題目磁磚鋪貼施工效能分析之研究[4] 4

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出版單位朝陽科技大學營建工程研究所日期及學位 2003 碩士學位論文研究內容本研究搜集磁磚鋪貼工法資料，藉由層級分析法 (AHP)，將專家學者協助建立之磁磚鋪貼施工效能評估指標。給予加權計算求出各指標之重要性。研究發現研究發現與前人研究大致近似，即「磁磚材質優劣」、「黏貼材料」、「外牆壁體底層」對施工效能之影響三項指標中，黏貼材料即黏著劑之選用權種最高，亦即專家學者認為黏貼材料與施工性能相關性較高。題目建築物外飾材施工品質之非破壞檢測[5] 作者林宏義出版單位朝陽科技大學營建工程研究所日期及學位 2004 碩士學位論文研究內容台灣地區建築物外牆裝修及以磁磚為主要材料，但早晚溫度與濕度之變化可能導致磁磚與牆面或地面之黏著層界面破壞，再加上施工品質良窳不齊，更易造成磁磚剝落或產生潛在缺陷之情形發生，進而對建築物耐久性及外觀造成影響，甚至危及公共安全。本研究以紅外線熱影像法（ InfraredThermography, IRT）、敲擊回音（Impact-Echo Method ）及打診法（HammerTapping）等三種檢測方法進行磁磚黏貼品質檢測，並比較三者之間的檢測結果，期望提昇以非破壞技術評估磁磚施工品質的可靠性與實用性。 5 研究發現檢測結果分析顯示三種方法中以紅外線熱影像法較可快速及大範圍檢測磁磚缺陷；而敲擊回音法雖可檢測出磁磚缺陷，但須有正確之參數才能準確預估缺陷範圍；打診法雖不能估計磁磚缺陷範圍，但本法使用之器具較為簡便，可用錢幣及鐵鎚等即可做檢測。題目應用紅外線攝溫影像術檢測磁磚黏貼完整性[6] 作者陳俊菁 6 出版單位朝陽科技大學營建工程研究所

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日期及學位 2004 碩士學位論文

研究內容

相對於目前常用檢測磁磚黏貼完整性的打診法 (Hammer Tapping)為主的憑藉檢測人員個人的經驗與技能的主觀判斷缺點。究應用紅外線熱影像法 (Infrared Thermography, IRT) 檢測磁磚黏貼完整性，即使用紅外線熱影像儀(Infrared camera)非接觸非破壞性的拍攝出磁磚表面溫度熱影像圖(Infrared images)，觀察溫度分佈差異處而找出黏貼不完整的範圍及位置，其判斷結果準確且快速，且可現場檢測較大範圍之磁磚。研究發現研究結果發現紅外線熱影像圖，可以清楚且具體呈現大範圍及小範圍之黏貼不完整處的範圍及位置，外牆磁磚檢測人員易於判讀，並提供判斷之準則及論證，準確性優於打診法。題目面磚工程粘著材料之試驗與研究[7] 作者李文田出版單位國立臺北科技大學土木與防災研究所日期及學位 2005 碩士學位論文研究內容台灣地區屬於海島型氣候，一般房屋建築多採用鋼筋混凝土，而外牆亦大多採用面磚作為裝修材料。一旦建築物的外牆發生剝落，除直接影響美觀外，亦可能危及他人生命財產。有關面磚剝落的原因，可能涉及施工材料、施工方式、施工工具等方面。雖然目前已有許多新開發的粘著材料，但使用水泥砂漿的施工者仍為大多數。研究以磁磚傳統黏著材料之水泥砂漿，尤其針對工地現場拌合之水泥、砂、水及摻料中之砂為對象，探討一般市面上販售的建材砂，的級配或清潔度，是否能滿足 CNS 規範的有關規定，及其對粘著強度的影響。 7 研究發現試驗結果顯示，砂的清潔度對於粘著強度有相當大的影響，而級配狀況則影響不大。使用清潔砂的水

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表面存有潑水劑或模板剝離劑時，粘著強度將減少。題目以打音法從事建築外牆瓷磚非破壞檢測之研究[8] 作者戴佩宜出版單位國立高雄大學都市發展與建築研究所日期及學位 2008 碩士學位論文研究內容建立足尺之 RC 牆構造，以不同黏貼方式設置不同之外牆瓷磚，再應用打音法進行磁磚黏著情況檢測，把打音法所測得出之聲音透過快速傅立葉轉換將聲音頻率數值化與圖像化後進行分析，最後再與磁磚拉拔實驗比較其聲音頻率值(Hz)與黏著強度(N/mm2)之間的關係。 8 研究發現實驗結果可得知磁磚黏貼缺陷處之空洞聲音頻率較高，而黏貼完整處之聲音頻率較低(厚實聲)；磁磚黏貼缺陷處之黏著強度較小，而黏貼完整處之黏著強度較大。由此可知，打音法所檢測出之頻率值越低，其黏著強度越大。此外，不同黏貼缺陷造成之打音結果及黏著強度亦有不同之關聯性。題目既有 R.C.建築磁磚外牆劣化及改修工法調查研究 -以高雄市透天厝為例[9] 作者黃克翊出版單位國立成功大學建築學系碩博士班日期及學位 2009 碩士學位論文研究內容為了延長建築物的使用壽命，高雄地區整建修建的案件也慢慢增加了，在可預見的未來，外牆改修是會被受到重視的。研究藉由瞭解磁磚的發展歷程和主要年代，彙整出外牆磁磚所產生的主要劣化狀況，並進行案例調查。因為台灣地區透天厝的建築模式在數量上佔較多數的比例。研究乃藉由與房仲業者合作，提供銷售中的透天厝案例資料以進行外牆劣化調查。 9 研究發現經案例調查分析比較，瞭解高雄市透天厝住宅各年代的磁磚流行品整體劣化狀況如下： 1. 馬賽克磁

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磚的劣化行為以龜裂、污損銹斑、剝落為主。 2. 方塊磚的劣化行為以污損銹斑、龜裂、白華為主。 3. 二丁掛的劣化行為以污損銹斑、龜裂、白華為主。最後進行專家訪談，整理出目前台灣地區常用的改修工法有五種：1.同種磁磚重貼工法 2.另種磁磚重貼工法 3. 雙重壁工法 4.塗料塗怖工法 5.外牆洗淨工法；最後依透天厝住宅建築物既有不同外牆磁磚材料提出之改修建議：1.馬賽克磁磚的外牆，建議採用另種磁磚工法。 2.方塊磚的外牆，建議採用特殊塗料塗刷法。 3.二丁掛的外牆，建議採用外牆洗淨工法。題目建築物外牆磁磚與木構件內部缺陷檢測之研究[10] 作者許家豪出版單位國立成功大學土木工程學系碩博士班日期及學位 2010 碩士學位論文研究內容針對台灣地處亞熱帶，為溫度及濕度均高之環境，加上建築物之施工品質、使用材料及其他不可抗拒之災害等因素影響下，建築物之外牆磁磚空鼓及木質構件內部空洞等現象，以超音波、打診法及紅外線熱影像法等非破壞檢測技術檢測，依其結果比對討論各檢測方式對於不同缺陷的適用性及可行性。 10 研究發現利用紅外線熱影像檢測技術、超音波檢測法及打診法對建築物外牆磁磚空鼓範圍檢測之結果比對後，其檢測方法所得之空鼓磁磚位置與空鼓程度皆一致，超音波法與打診法所對應之空鼓有較高估之情形。題目面磚工程施工中影響混凝土與水泥砂漿黏著強度因子之研究[11] 作者顏主恩出版單位國立高雄第一科技大學營建工程研究所日期及學位 2010 碩士學位論文 11 藉由工地現況之訪查及文獻之回顧，探討現場施

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使用情況等四項；實驗計畫方面係使用田口式實驗設計法之直交表(orthogonal design)設計實驗，配置影響水泥砂漿黏著強度之材料因子 (factor) 、水準 (level)及因子間的交互作用(correlation) ，以規劃分析實驗結果。研究發現實驗結果分析發現主效果因子對黏著強度影響大小，在 7 天齡期時：水泥砂漿厚度>砂之含泥量>混凝土含水狀況>脫模劑使用狀況；14 天齡期時：混凝土含水狀況>砂之含泥量>水泥砂漿厚度>脫模劑之使用情況；28 天齡期時：混凝土含水狀況>砂之含泥量>脫模劑之使用情況>水泥砂漿厚度。在各齡期黏著強度與 CNS 12611 規範強度比較結果：1.混凝土底材施工前灑水時可得較高之黏結強度，2.當砂含泥量為 0%可得較高之黏著強度，3.水泥砂漿以厚度為 1cm 可得較高之黏著強度表現，4.脫模劑清洗後進行黏貼可得高強度表現。此外，實驗結果最重要的發現是，7 天齡期時黏著強度均未達 CNS12611 規範黏著強度要求之 6 kgf/cm2，水化作用 14 天齡期時有多組可達規範強度，而 28 天齡期時除混凝土含水狀況為氣乾之試驗組外，其它各黏著強度均可達規範之要求。本所歷年來也有梁若暉、盧珽瑞等人的自行研究，吳毓勳、石正義等人為本所主持的研究報告摘要如下：表 2-2 本所歷年報告摘要彙整表題目磁磚工程現況及發展課題之研究作者梁若暉、林谷陶出版單位內政部建築研究所日期及學位 1999 自行研究 1 研究內容國內對磁磚工程較不重視，長期缺乏完備之標準及規範之下，業者因無所遵循而容易造成疏忽，施工細節常任憑工人處置，完工驗收亦僅由目視判定外觀合格，影響工程品質甚鉅。

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研究從蒐集分析磁磚之檢驗方法、性能標準與施工規範資料著手，藉由參考比較先進國家最新相關資料，嘗試釐清磁磚工品質不良之問題根源，探討後續應發展研究的相關重要課題。本研究亦先予翻譯 ANSI 規範及 TCA 手冊，可做為爾後規範編修或提供後續研究之參考。研究成果 1.近年因歐盟成立，EN、BS 及 DIN 等歐洲標準已逐漸放棄原來各自為政之磁磚相關標準，全面參採較詳盡嚴謹之 ISO 磁磚標準，整合後之歐盟 EN/BS/DIN/ISO 系統，已與美國的 ANSI/ASTM 及日本之 JIS 成為目前國際上三大磁磚標準系統。 2.現行 CNS 之磁磚檢驗方法與基準主要引用日本 JIS 標準，但並未針對本土之材料特性與施工習慣予以修正，也未引入日本 JASS 施工規範或其它配套之施工技術指引，使磁磚材料與施工技術無法有效配合，影響整體工程品質。 3.國內缺乏完備之磁磚施工或鋪貼規範。行政院工程會公告之磁磚相關綱要規範僅為簡要之規範架構；民間之廠商、設計或營造單位所提供之施工規範少則只有數行，多則不超過數頁，其嚴謹度與完整性重不足。 4.本計畫以翻譯之方式，引介美國 ASTM 及 TCA 之磁磚鋪貼範與技術手冊，以為後續應用及研究參考。題目建材耐久性規範調查與檢測研究規劃作者魏衍、陳振川、莊東漢出版單位內政部建築研究所日期及學位 2000 委託研究 1 研究內容 1.國內外耐久性研究現況了解：了解美國、日本、歐洲建材耐久性性研究的主要課題、研究成果、業界的需求、規範的制定、相關檢測技術與設備，以及國內目前的研究現況。 2.國內外耐久性相關規範蒐集：蒐集資料包括國內外耐久性規範與標準相關資料：如美國的 ACI、ASTM；日本的日本工業規格 JIS、日本工業標準仕樣書

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指針；紐西蘭混凝土結構規範；歐洲的 CEP-FIP、 Eurocode；國際標準組織 ISO；中華民國 CNS、建築技術規則。 3.耐久性實驗室規劃：收集美國、加拿大、歐洲、日本耐久性實驗室資料並配合本土發展與需求，提出國家級耐久性實驗室架構與儀器設備建議，並提出試驗規劃重點與未來耐久性研究發展方向。研究成果 1.耐久性研究涉及本土性，且台灣劣化因子較外國環境複雜劇烈，所以國外的耐久性量測方法不見得適用於台灣，常造成國內耐久性研究停滯不前或減低研究成果參考價值。因此為提昇國內耐久性研究效能，必須先針對台灣環境，開發本土耐久性研究量測技術，並設法量化建材劣化程度。 2.國內耐久性研究資源未經整合與系統規劃，且無成立實驗群組進行長期耐久性研究，致使無法有效利用研究資源蒐集足夠相關資料。 3.建立資料庫提供學術研究與建物設計作參考，如建材於台灣各類環境下劣化行為、速率與使用年限，因此無法知悉哪些研究仍須深入發展，哪些研究已完備，進而導致研究重複，資源浪費。 4.國內沒有建立耐久性規範，一方面使得建材劣化程度難以標準化，建材與劣化關係難以釐清，另一方面建物設計無標準可以依循，難以確保與提昇建物耐久性。 5.日本、歐洲及美國耐久性研究大致已完成環境與建材劣化關係資料庫的建立及耐久性預測模式，現在除了朝完備資料庫與提高預測模式精確度方向努力外，正積極著手制訂耐久性規範，使安全設計與耐久性設計能相結合。 6.建材可分成結構性建材與非結構性建材，兩者維持使用性能方針的取向不同。結構性建材左右建物耐久性且難以更換，因此設計上必須針對建物環境詳加考量，提高建材耐久性能，並定期檢測與評估；非結構建材無關結構安全，但影響生活品質，在設計上，以容易掌握維護時機與施工容易的建材為主，在建材喪失使用功能前，及時更換。

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磁磚工程設計與施工規範解說作者何明錦、吳毓勳、石正義出版單位內政部建築研究所日期及學位 2001 協同研究研究內容本報告屬內外牆飾材技術規範研究計畫之一，因此主要目標同樣是在防止磁磚飾材剝落，增加居住環境的安全。因此研究內容如下所述： 1.業界意見諮詢：針對磁磚以及其相關建材（如接著材、填縫材等）廠商，就其材質與施工程中相互之間的關係與問題加以統合，以做為釐定規範的參考。 2.陶、磁磚及其相關建材材質（含底地素材）等材質與問題點的探討。 3.陶、磁磚的張貼工法及其問題點的探討。 4.陶、磁磚剝落現象及其檢查與維修等事宜之探討。 5.磁磚飾材技術規範之釐定。 6.查核重點之擬定。研究成果本報告之規範與解說彙整內容： 1.配磚計畫：配磚計畫之原則；室內磁磚的配磚計畫原則；外牆配磚計劃與瑕疵關係之檢討。 2.磁磚施工法（手貼、預貼工法）：適用範圍與原則；磁磚的施工；工程管理。 3.外牆磁飾材的檢查與維護：外牆磁磚的耐震診斷；外牆磁磚的檢查時機與目視判斷依據。 4.外牆磁磚的修補與改修：外牆磁磚修補與改修的目標；外牆磁磚的診斷與判定；診斷的判定；牆面磁磚補修、改修工法的種類。題目高層集合住宅外牆磁磚剝落原因與解決對策探討（一）作者盧珽瑞出版單位內政部建築研究所日期及學位 2010 自行研究 3 蒐集文獻，彙整出台灣地區外牆磁磚的損壞，可分為因地震等非常時期所發生的損壞及平常期間所發

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有材料或黏著層發生劣化所造成的破壞。外牆磁磚的損壞的種類可分為污損、白華、龜裂、剝離、鼓脹、剝落等數種。研究成果研究調查顯示：國內 15 層以上高層集合住宅外牆使用磁磚裝修相當普遍（占 89﹪）；其中使用 10 年以上有磁磚剝落、剝離或破裂者 1 棟，占總數 12.5﹪；使用 20 年以上有磁磚剝落、剝離或破裂者 8 棟，占總數 67﹪；使用 30 年以上有磁磚剝落、剝離或破裂者 3 棟，占總數 75﹪。以專家訪談方式獲得外牆磁磚最主要剝落的原因包括下列幾項：1.磁磚有無燕尾背溝，2.粘著劑品質， 3.張貼工法及黏結層厚度有無配合磁磚種類設計，4. 工地之施工品質。此外有少數專書[16][17][20]或專書部分[18][19]介紹磁磚相關知識、技術等、在國內期刊方面國內業者於期刊雜誌上，歷年也有不少相關技術報告產出[21][22]。二二二二、、、、國外期刊國外期刊國外期刊國外期刊在外牆磁磚相關議題上，國外學術界以往除日本因為外牆磁磚使用普遍外，世界各國及地區均有學者投入相關高分子補強及黏結材料之加速老化研究，其中在外牆磁磚粘著材料加速老化方面，也進行了不少實驗。表 2-3 國外期刊回顧摘要彙整表

題目 Properties of Epoxy-Cement Mortar Systems[25] 環氧樹脂水泥砂漿系統的性能

作者

PORE-FENG SUN*, J.A. SAUER and E.G. NAWY (Rutgers University, New Brunswick, N.J.

(U.S.A.))

出版單位 Materials Science and Engineering, 18 (1975) 1