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建築塗裝劣化調查與改善對策之探討­

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Academic year: 2022

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(1)

中 華 大 學

碩 士 論 文

建築塗裝劣化調查與改善對策之探討­

以中華大學學生餐廳為例

An Investigation of Building Coating Deterioration and Discussion on the Improvement Measures

- A Case Study of CHU Student Cafeteria

系 所 別:土木工程學系碩士班 學號姓名:E09804012 高 啟 倫 指導教授:劉 俊 杰 博 士

中華民國 101 年 8 月

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i

摘要

塗料仍是目前簡易且最常用的內牆修飾材料,但也容易發生塗料劣化損及美觀 之情形。本研究透過既成建築物的塗料劣化調查,整理出各種劣化現象與劣化程 度,以作為劣化分析的基礎,進而瞭解既成建築物的劣化狀況,以供對策研擬之參 考。本研究透過劣化因子的歸納,發現用於塗料的劣化檢核中,劣化因子具有其重 要性,可判斷出劣化程度,進而做進一步的維護與管理。內牆劣化原因可分為自然 環境因素與人為環境因素等二部分,但以人為環境因素所影響的原因較自然環境因 素來的直接明顯。本研究以中華大學學生餐廳為例,主要分析常見的劣化情形,如 氣泡、白華、剝落、裂縫與滲出,經由本研究之案例調查與分析,彙整出劣化位置 與原因後,發現導致內牆劣化調查以:(1)設計因素、(2)使用維護因素與(3)使用 環境因素三大因素所產生的劣化較為顯著;而改善對策可透過選擇適當之塗料工 法、加強塗料材料性能的檢視、加強導水及滴水的細部設計、適當的規劃伸縮縫與 收縮縫、編列足夠之修繕預算、減少室內金屬附加物、建立定期目視檢查、與訂定 塗料維護計畫等改善方法,來防止塗裝產生劣化。

關鍵字:塗料、劣化、內牆、自然環境、使用維護

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ii

ABSTRACT

Currently, the coating material is still the most common interior wall decoration material for its convenience to use. However, the coating deterioration that affects the beautiful appearance is also prone to occur. Through the investigation of the coating deterioration of existing buildings, this study has organized a variety of the deterioration phenomena and the degree of deterioration to be used as the basis of deterioration analysis in order to understand the deterioration situations of existing buildings and to be served as the reference for solution development. Through the summary of deterioration factors, this study has found that deterioration factors play an important role in the coating deterioration check and can be used to determine the level of degradation for further maintenance and management. The reasons for interior wall coating deterioration can be divided into two parts: natural environmental factors and human environmental factors. However, the impact of human environmental factors is more direct and obvious than natural environmental factors. In this study, the student cafeteria of Chung Hua University is taken as an example to analyze the major common deterioration circumstances, such as blistering, efflorescence, flaking, cracking and leaking. Based on the case investigation and analysis, this study has compiled a number of the areas and reasons for coating deterioration and found that the deterioration caused from the following three major factors is more significant than others: (1) design factors; (2) maintenance factors; (3) environmental factors. The improvement measures for preventing coating deterioration include: select appropriate coating methods, enhance the inspection process of coating material performance, improve the detailed design of water guiding and water dripping, properly plan the expansion joints and contraction joints, provide adequate repair budgets, reduce the use of indoor metal appendages, establish a regular visual inspection, and create a good maintenance plan.

Keywords: Coating material, Deterioration, Interior walls, Natural environment, Use and maintenance

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iii

誌 謝

在學期間啟蒙恩師 劉教授俊杰細心教導、授業解惑,先後蒙惠,今得以順利 完成本文,獲益良多,感謝之情無以言喻,永銘在心。文稿初成之際,承蒙指正或 意見等不吝斧正,提供寶貴之意見,引導新的思維方向,更加充實完備,特此表達 最深的敬意與由衷地感謝。

研究期間,曾參拜訪了解塗料廠商之塗料性能,在此真誠的向他們致上崇高的 敬意與謝意,於研究期間感謝提供寶貴之研究經驗,特此致謝,內容亦有參考諸多 相關文獻與書籍,於資料處理上之協助照應,慷慨幫忙,使得本文能如時完稿編撰 過程,亦在此向其著者致謝,感恩在心,謹此一併致謝。

最後,由衷的感謝,謹將本文獻給雙親及所有鼓勵我、關心我的人,給予支持 與鼓勵,完成學業,都是他們賜予給我的,致上最深的謝意。

高啟倫

謹誌於中華大學土木工程學系 中華民國 101 年 7 月 19 日

(5)

iv

目錄

摘 要……….……….… i

英文摘要……….……….… ii

誌 謝……….……….…. iii

目 錄……….……….…. iv

表 目 錄……….……….….vii

圖 目 錄……….………. viii

第一章 緒論……….…...………....1

1.1 研究背景……….………....….1

1.2 研究動機與目的……….….1

1.3 研究範圍……….……….…2

1.4 研究方法與流……….……….……….3

第二章 塗料分類與劣化形式……….…...5

2.1 塗料與塗裝定義……….…………...5

2.1.1 結合材的定義 ……….………...5

2.1.2 顏料的種類……….………....5

2.1.3 添加劑的功用與種類……….…....6

2.1.4 溶劑的功用與種類……….….…...6

2.1.5 其他溶劑……….……….…...7

2.1.6 塗料的分類……….………….………...7

2.1.7 塗料的性能……….………….………...9

2.2 塗裝施工劣化原因……….………..…9

2.2.1 劣化因素……….………...9

2.2.2 常見劣化的原因……….………….………...12

2.2.3 劣化的預防方法……….………...19

2.2.3.1 白華之防治對策與防治工法………..……….…...…....19

2.2.3.2 滲水劣化 - 防水工法………....……….…………20

2.2.3.3 裂縫的防治工法 – 混凝土裂縫修復作業………...……….………...23

(6)

v

2.3 塗料的物理性質….. ………...…24

2.4 塗料的施工……….….…...….27

2.4.1 刷塗…….………..…….…...28

2.4.2 滾塗…….………..…...28

2.4.3 噴塗…….……….…….29

2.4.4 補土與批土…….……….………..31

2.4.5 粉刷……….……...31

2.5 混凝土的材料性質與開裂行為………...………...34

2.5.1 混凝土的材料概述………....34

2.5.2 混凝土的開裂行為………37

2.5.3 混凝土龜裂之原理………....37

2.6 其他劣化文獻………41

第三章 塗裝材料案例之劣化調查………....43

3.1 前言……….………43

3.2 調查計劃……….………43

3.2.1 調查案例選取……….………...43

3.2.2 調查方法……….…………...49

3.3 調查結果……….………51

3.4 塗料的單價分析……….………….………....61

第四章 調查結果分析與討論……….………...63

4.1 前言……….………63

4.2 綜合探討……….………....63

4.2.1 劣化原因探討……….………….63

4.2.2 原因探討分析….……….………...65

4.3 塗裝劣化的改善對策…….………..….…….………....66

4.3.1 設計面….…….………..….…….………....66

4.3.2 使用維護面….…….………..….…….………....67

4.3.3 使用環境面….………..….…….………....68

4.3.4 人為管理面….………..….…….………....68

(7)

vi

第五章 結論與建議……….……….…..69

5.1 結論……….……….….69

5.2 建議……….……….69

參考文獻……….………..…………...72

(8)

vii

表目錄

表 1.1 研究方法……….…..3

表 2.1 代表性的溶劑種類………...….7

表 2.2 塗料的分類與主要成分………...…...7

表 2.2 塗料的性能………...………...… 9

表 2.3 塗料劣化的形式與原因………...12

表 2.4 混凝土龜裂發生原因與防治對策……….….15

表 2.5 塗料龜裂發生原因與防治對策……….…….16

表 2.6 各種防水工法使用材料及適用處……….….21

表 2.7 歐美日各國對於結構體裂縫所訂定的修復標準………..23

表 2.8 塗裝方法與種類………..31

表 2.9 水性塗料與油性塗料之比較………..32

表 3.1 劣化發生位置與情形(以中華大學校園內為例)………...49

表 3.2 目視觀察的要點……….………....….49

表 3.3 既成建築物劣化調查表表格………...……..…….50

表 3.4 既成建築物劣化調查表一……….54

表 3.5 既成建築物劣化調查表二……….54

表 3.6 既成建築物劣化調查表三……….55

表 3.7 既成建築物劣化調查表四……….55

表 3.8 既成建築物劣化調查表一……….57

表 3.9 既成建築物劣化調查表一……….58

表 3.9 既成建築物劣化調查表一……….59

表 3.10 劣化原因與對策對照表..……….60

表 4.1 劣化現象相關性原因分析表……….64

表 4.2 中華大學第二餐廳內牆……….66

表 4.3 中華大學第一餐廳內牆……….………...…….67

(9)

viii

圖目錄

圖 1.1 研究範圍 – 構造類型部份………..…2

圖 1.2 研究範圍 – 劣化類型部份……….….3

圖 2.1 裂縫的形狀、大小分類……….…...14

圖 2.2 混凝土之成分(體積比)……….34

圖 2.3 龜裂發生三過程………...38

圖 2.4 水泥顆粒放大示意圖……..……….38

圖 2.5 因乾縮及溫度變化而引起之整體構架變形狀況…………..……….39

圖 3.1 本章架構………..….43

圖 3.1 中華大學第一餐廳建築平面圖……….…..45

圖 3-2 中華大學第一餐調查位置圖………...…..46

圖 3.3 中華大學第二餐廳建築平面圖………...47

圖 3-4 中華大學第二餐廳調查位置圖………...48

圖 3.3(a)、(b)劣化範圍圖、劣化範圍細分面積…….………..51

圖 4.1 調查結果分析比較流程圖………..……….63

(10)

1

第一章 緒論

1.1 研究背景

塗裝材料為大部份建築物所採用的牆面裝飾材料,它除了可替結構體增加美感之外 , 實為保護各單元之建材。而台灣天氣環境氣候惡劣且塗料常未依規定設計施工,因此時常發 生塗料劣化的情形,而當塗裝材料出現劣化的徵象時,即代表其保護基材效果喪失,更進一 步使基材結構發生劣化。由此可知天氣氣候的改變為塗料產生劣化的重要因素之一,故台灣 的氣候對於建築物的塗裝的劣化現象來說,具有相當的影響。

1.2 研究動機與目的

台灣地區大量使用塗裝材料當作保護建築物基材的角色,且本身又具有美觀的功能,但 是目前國內各廠型錄所提供的塗料性能,並無一公認的評估標準,也因此缺乏公正的第三者 加以驗証,使得塗料檢驗流於形式。長久以來對於塗裝材料的評估中,也仍未有一較具理論 的評估方式,因此本文依所蒐集的文獻歸納整理後,建立一套評估塗裝劣化及其影響因子的 方法,以供相關產業及技術人士參考運用之。

(11)

2

1.3 研究範圍

本研究的範圍可從下面流程圖加以界定:

建築物種類:以鋼筋混凝土構造為主(依營造材料分類)

建築物型式

磚造構造 木材構造 鋼筋混凝土 構造(RC)

預力混凝土 構造(PC)

鋼構造(SS)

本研究之研究 範圍

圖 1-1 研究範圍 – 構造類型部份

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3

劣化現象部分:針對物理性劣化為探討主題。

劣化模式

物理性劣化 非物理性劣化

本研究之研究 範圍 自然環境因素 人為環境因素

圖 1-2 研究範圍 – 劣化類型部份

1.4 研究方法與流程

本研究首先藉由相關文獻的整理,瞭解內牆塗裝的基本性質、施工方式、劣化的現象及 診斷的方法,進而研擬出調查作業計劃,再透過案例的現況調查與分析,來探討劣化的現象 與原因,最後研擬出各種缺失的因應對策。

表 1-1 研究方法

流程 內容 方法 目的

第 一 階 段

主題定著 第一章

研究動機與研究目的釐清 相關文獻回顧 研究方法與研究流程建立

現象觀察 文獻整理

本階段主要目的係針對塗裝 使用的現象觀察、文獻資料 的初步整理,研擬本研究的

主題。

(13)

4

第 二 階 段

相關文獻資 料整理 第二章

塗裝材料的認識 塗裝材料劣化的認識

既有相關文獻 搜集與整理

本階段係針對塗裝材料的相 關文獻整理,以為本研究後

續參考之依據。

第 三 階 段

調查執行與 彙整分析

第三章

調查計畫研擬 既成案例調查 調查資料彙整

案例資料搜集 現場調查

訪談 統計與分析

透過建築物內牆塗裝材料的 劣化與施工調查與分析,瞭 解塗裝使用的現況與缺失。

第 四 階 段

綜合探討與 對策研擬

第四章

劣化現象問題探討 相關對策研擬

課題探討 對策研擬

透過調查結果的綜合探討,

同時配合第二階段的文獻整 理成果,研擬相關因子的對 策,以作為未來應用之參

考。

第 五 階 段

結論與建議 第五章

結論 建議 後續研究建議

歸納分析

將研究的成果做總合性的結 語,同時提出本研究之未盡 理想之處以做後續研究之建

劣化調查對象部分:本研究劣化調查對象為考量基本資料與原始設計風貌保存的完整 性,故針對中華大學單一校園內的學校建築為劣化調查之對象。

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第二章 文獻回顧

2.1 塗料和塗裝的定義

塗料是指用來覆蓋於物質表面並提供保護效果的材料,同時強化其物品之美觀,通常是 會因乾燥或化學反應而產生硬化而形成表膜的材質。目前世界上的塗料種類可謂多如繁星。

從主要成分來看,隨著結合材、顏料、添加劑、溶劑等的調和比例以及塗裝材質的不同,使 用塗料已不再純粹為了美觀,還能夠賦予物質本身各種機能,進而影響基材的性質;因此可 知塗料是由結合材、顏料、添加劑、溶劑等之物質所組成的材料,以下將再一一說明各材料 的性質【安田一美、陳立斌 2004】。

塗裝係以液體狀態塗佈於物體之表面上,俟硬固後即形成一層堅硬連續之薄膜,其功用 如下:

1. 延長物體使用年限。

2. 清洗容易,可保持清潔。

3. 增加外表美觀及室內亮度。

2.1.1 結合材的定義

結合材為塗料中的凝結材,也是構成塗膜功能所不可或缺的成分,又稱為凡立水或亮光 漆。結合材的種類可決定塗料的耐候性與柔軟性。

結合材的成分為樹脂。而目前用於塗料的結合材多為以石油為原料所製成的合成樹脂,

如:合成壓克力樹脂、合成聚氨酯樹脂、合成壓克力矽樹脂、合成氟樹脂、合成環氧樹脂等 均為代表性【杉本賢司、河野孝治 2008】。

2.1.2 顏料的種類

將顏料塗佈於物體表面,則具有各種不同之顏色,可增進外表美觀,並使硬化後之薄膜 具有抵抗風化作用,及反射紫外線之功能,增進其耐久性,耐熱性及耐磨性,顏料為不溶於 媒液之堅實細粒,其種類甚多。

顏料即為塗料中的著色物質,用來塗抹於物質上使其顯現色彩,藉此達到美觀的效果。

如果將塗料中的顏料成分完全去除的話,大部分的塗料都會呈現無色的狀態。而顏料又可分 為無機顏料與有機顏料,兩者之間差異很大,如下說明:

(1) 無機顏料

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6

為礦物與金屬為主體所組成的無機物,在一般塗佈面上能夠發揮相當優秀的遮蔽力,且 對於阻抗光與熱均有良好的表現。缺點則是明亮度較差。在顏料中包括黃鉛、氧化鉻、群 青、鈷藍、白鈦、柄、朱紅、綠青、鉛丹、氧化亞鉛等都屬於無機顏料。

(2) 有機顏料

有機顏料的明亮度則較無機顏料來得顯眼,且多數有機顏料對光的抗性極差,且價格偏 高為其難以克服的缺點。此外,某些顏料雖然本身不帶著色力,但仍可在其他顏料需要增量 或稀釋時交互使用,這些顏料多為白色系的體質顏料。

(3) 其他顏色顏料

a. 骨幹顏料(白色顏料):鉛白﹝2PbCO3 . Pb(OH)2﹞防生銹(鉛丹)(紅丹)PbO 比重大,有毒。

因其覆蓋力、延展性,及附著力很優越。

b. 鋅白(ZnO):比重大有毒,其覆蓋力、附著力也很優越。由於其形成之薄膜硬而脆,不足 以適應室外氣溫的冷熱變化。因此,作為外用塗料時,常與鉛白混合,以克服脆裂的傾向。

c. 鈦白(TiO2) :具有極佳之覆蓋力,延展性也良好,鈦白為中性,不與油起作用。是比鋅 白優越之白色顏料。

d. 鋅鋇白(ZnS. BaSO4) :純白度不及鋅白,具有很強的覆蓋力,價錢低廉,大量使用於塗 料製造中。

e. 填充顏料:為降低塗料成本且不損或有助於其性質,如防止顏料沉澱,增加明度而加入 塗料內使用之物質,白色粉末狀,常用者有:硫酸鋇(BaSO4)、矽酸鎂(MgSiO2)、滑石粉、

高嶺土(瓷土)。

f. 防蝕顏料:有紅丹、鋅鉻黃或思鉻黃、鉛酸鈣、鋅粉與鋁粉。

2.1.3 添加劑的功用與種類:

塗料中大多都含有添加劑,添加劑可提高顏料與結合材的相容性、使顏料均勻分散、調 整塗料黏度與稠度,以及消除氣泡使完成塗膜更加美觀。在使用水性塗料時,則需要防腐劑 與防止凝固的安定劑、乾燥劑整劑等添加劑,以維護塗佈後的品質。

2.1.4 溶劑的功用與種類:

溶劑是用來做為使樹脂、油脂溶解並賦予其流動性的物質,有時也被當成塗料的稀釋劑 來使用。除了水性塗料外,絕大多數的合成樹脂塗料所使用的溶劑大致區分為酒精、乙醚、

酮類、脂肪族碳化氫、芳香族碳化氫及酯類等。一般是根據塗料種類的不同來區別。而水性 塗料則是以水為主要溶劑,表 2-1 為各代表性溶劑之成份。

(16)

7

表 2-1 代表性的溶劑種類

溶劑種類 溶劑成分

酒精類溶劑 乙醇、丁醇、異丙醇等成分

脂肪族碳化氫溶劑 礦油精成分

芳香族碳化氫溶劑 二甲苯、甲苯、石臘油等成分 乙醚系溶劑 乙二醇單乙醚、乙醚萃取物等成分

酯系溶劑 乙酸乙酯、乙酸丁酯、醋酸胺等成分

酮類溶劑 丙酮、丁酮、甲基異丁酮等成分

2.1.5 其他溶劑

(1) 催乾劑

催乾劑之主要作用係促進塗料之氧化作用,主要之常用催乾劑為鈷、鎂、鉛鹽、碳酸鋅、碳 酸錳等。其中以鈷鹽之乾燥作用最強。

(2) 稀薄劑

其作用係用以稀釋塗料成分之濃稠度,降低其粘性,便於塗刷,又易被物體吸收而粘於物 體,通常使用之稀薄劑有松香水、松結油、酒精、石腦油,其中以松香水最常用。

2.1.6 塗料的分類

由於塗料常被用於多種不同的情形,故種類也相當繁多,在分類上就有多種不同的方 法,而依據塗料主要成分作為分類的方法是目前分類上的主流,塗料的分類與主要成分如表 2-2 所示。

表 2-2 塗料的分類與主要成分:

分類 塗料名稱 主成分

油性塗料

調合漆 防銹漆

燃油、顏料、乾性油、重合油、防銹 顏料

鋁漆 油性亮光漆、鋁粉

硝化纖維塗料 拉卡漆

高固型拉卡漆

硝化棉、合成樹脂、可塑劑、顏料 合成樹脂、硝化棉、可塑劑、顏料 合

溶 劑

醇酸樹脂塗 料

亮光漆、搪瓷樹脂塗

料、調合漆 醇酸樹脂、顏料

(17)

8

樹 脂 塗 料

系 塗 料

防銹漆 長油性醇酸樹脂、防銹顏料

酸硬化氨基醇酸樹脂塗料 醇酸樹脂、氨基樹脂、硬化劑、顏料 聚酯樹脂塗料

環氧樹酯塗料 蝕刻底漆

不飽和聚酯樹脂塗料、硬化劑、觸媒 環氧樹脂、硬化劑、顏料;聚乙烯醇 縮丁醛樹脂、磷酸、防銹顏料

氯化乙烯樹脂塗料 氯化橡膠塗料

氯化乙烯樹脂塗料、可塑劑、顏料 氯化橡膠、可塑劑、顏料

聚氨酯樹脂塗料 聚酯多元醇、聚胺基甲酸乙酯、顏料 矽壓克力樹脂塗料 矽壓克力樹脂、顏料

常乾型氟樹脂塗料 氟樹脂、聚胺基甲酸乙酯、顏料

水 性 塗 料

醋酸系乳化塗料 壓克力系乳化塗料

壓克力氨基鉀酸酯系乳化塗料 矽壓克力系乳化塗料

氟樹脂系乳化塗料 水溶性樹脂塗料 水性亮光漆

醋酸乙烯基樹脂、可塑劑、乳化劑、

顏 料 ; 壓 克 力 樹 脂 、 可 塑 劑 、 乳 化 劑、顏料;壓克力氨基鉀酸酯、可塑 劑、乳化劑、顏料;矽壓克力樹脂、

可塑劑、乳化劑、顏料;氟樹脂、可 塑劑、乳化劑、顏料;各種水溶性樹 脂、中和劑;壓克力樹脂、可塑劑、

乳化劑 無溶劑系塗

料 粉體塗料 環氧樹酯系、壓克力樹脂系、聚酯樹

脂塗料等多種

其 他 腰果樹脂塗料〈腰果漆〉 天然酚、油溶性酚樹脂、乾性油

在日常生活當中,無論是一般消費者,或是專業設計工作者,通常將「塗裝」講成「油 漆」,因「油」及「漆」在原料分類上,完全不同,所以讓本業工作者在學習上產生極大的 困境。「定義」當中,即將塗裝歸類於「裝飾」一行,但塗裝仍為裝修設計不可分割的一部 分,所以;應該將部分「常識」做介紹。裝飾行為本來就是一門獨立的專門行業,並不是一 小部分所能說明清楚。以下所用的「名詞」為台灣裝修工程慣用語,油與漆是不同的兩種物 料,但因「油漆」的習慣用語,而讓多數人無法清楚它的分別。在塗裝上;「油」指的是「桐 油」,是古代中國用在建築的塗料,現代的用法是指所有乳化樹脂、石化樹脂、礦物樹脂 等,應用於建築物及家具的塗裝材料。

「漆」的狹義定義,指的是「漆樹的汁液」,也就是由漆樹所採集的原料。漆的收集是 一項煩複的工作,並且產量是固定的。漆液需經過沉澱、蒸發的過程,而取得半透漆、透漆 等「漆」的原料。原物料漆有毒性,但用漆所完成的器物,不具毒性,所以;早期的食器均 以「漆」做的塗裝。漆在今日的裝修塗裝當中,很少再應用到,所以;裝修所見的塗裝材料 均為「油」而非漆。油的應用,與「桐油」應用於建築有其一定關係,但除特定目的外,以 桐油等之植物性漆料使用於裝修塗裝已不多見。桐油是由「油桐子」所提煉,提煉技術為各

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9

家之密,但最基本的是,它一定是能成為一種可保護建築構件及美化構件的敷面材。提煉過 的「桐油」其作用與「透明漆」類似,但桐油很少以「透明漆」的型式出現,多數的情形是,

它加入部分的氧化物或礦物原料,成為披覆性的塗料。

2.1.7 塗料的性能:

正常的塗料在貯存狀態下,多半會出現沉澱現象,使用前須先搖晃、混合均勻,才能維 持其黏著性和附著力,即維持塗料應有的性能,一般來說,塗料的性能除了注重潤飾和防護 性,也需要留意其整體的穩定性、持久性和遮蓋力等細節(表 2-2) 【杉本賢司、河野孝治 2008】。

表 2 –2 塗料的性能

項目 功能

遮蓋力 經過正常的塗刷次數後,能夠完全遮掩基材瑕疵

環境抗性 具有抗日光紫外線、抗化學性藥品、抗磨損作用、

抗水鹼、抗黴菌藻類等作用 持久性 具有保持光性、保護顏色的性質

2.2 塗裝材料劣化原因與缺陷

就建築物的劣化而言,建築物隨著使用時間的增長,其安全性、機能性與經濟性等價值 會逐漸降低,而價值降低的因素,可分為物理性劣化與時代性劣化。物理性劣化是指各種構 造物與非構造材料、建築設備經長久使用後,因自然外力、振動、磨損、故障等因素所造成 的劣化,如混凝土的中性化等。時代性劣化則是因技術革新、社會要求水準提高等,造成建 築物的陳舊,而降低其利用價值。可再將物理性劣化因子做進一步的介紹。

2.2.1 劣化因素

影響建築物內牆塗裝劣化的因子非常多,通常引起劣化現象絕非單一因素所造成;一般 造成劣化現象主要可約略分為(一)自然環境因素與(二)人為環境因素,本節擬就各環境主要 因可參考文獻【高蔡義 2000】介紹如下;

(1)自然環境因素

(a) 溫度因子

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高溫會加速建材之劣化,也會引發蒸發。柏油、塑膠、樹脂及外裝材等具有高揮發性 者,可能引起乾縮和脆化等劣化現象。日光照射在塗料上的露水,會使建材的表面溫度急速 上升。而混凝土中之水分蒸發,則會導致龜裂及混凝土強度降低。此外,降雨落在受太陽光 加熱之塗料表面上,會造成嚴重的溫度差,而使脆性塗料及不相同材料間之接觸面損壞。若 黑色塗料表面之背後使用絕緣材,則其溫度之變異性加大。

溫度變化對塗料耐久性具有相當程度的影響。可能造成體積變化、變形或破裂等劣化現 象。尤其是在不同材料的介面上,由於熱膨脹係數的差異,容易造成介面的剝離。塗料在白 天受太陽光合作用而變熱,然而日落時由於受波長較長之太陽光之輻射而變冷。這種日夜溫 差變化性對黑色塗料(如柏油屋頂)之影響相當明顯。塗料日夜溫差的變化,可視為其發生應 力作用引起之劣化指標。

(b) 相對溼度因子

混凝土若長期間處於低濕之情況,會造成失水而引起龜裂現象。反之相對溼度高則會助 長黴菌之生長,造成有機物附著而導致塗料腐爛。相對溼度的改變易導致塗料變形、龜裂或 破裂。

(c) 日照因子

塗料對太陽光之吸收能力,依其表面之顏色和本性而定。一般來說,黑色非金屬者具有 較高之日射吸收能力;某些有機塗料如油漆、矽膠或是蓋屋頂的材料中如膠帶、膠布和柏油 等,可能會受到太陽光中的紫外線作用而發生劣化現象。

(d) 風因子

根據外在環境的不同,風速對腐蝕速率有加成或減少之效應:強勁風速對塗料表面具有 使其乾燥之效果;然而風速加強亦可增高對 SO2、NOX和 Cr 等污染物之供應率,而使腐蝕速 率增加。此外風亦可使塗料外光發生改變,尤其在風沙大的環境中,容易有沖蝕現象。因此 風速與風向會影響大氣微粒及污染物沈積在塗料上面之數量及擴散方向和距離,或者對金屬 表面造成磨耗與腐蝕,對曝露之塗料或內裝材之劣化程度有相當大的影響。

(e) 水因子

水是金屬腐蝕和有機類塗料發生水解之主因;在塗料中含有穩定劑或強塑劑等親水性的 高分子材料易溶於水。

(f) 降雨

降雨量之多寡對塗料之影響可能是正面或負面:在降雨量小而延時短之情況而言,降雨 可潤濕塗料表面而促使腐蝕反應加速進行;反之在降雨量大且延時長的情況,則因為雨水會

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沖洗塗料表面之污染物,而使金屬之腐蝕有某些程度之降低。然而降雨量太大及太強,也可 能沖掉防腐材面導致腐蝕速率加快。降雨加上強風可沖蝕軟性塗料。此外降雨會使多孔性建 材如混凝土長期濕潤,容易造成剝落和分裂現象。

(g)酸雨

酸雨一般界定為雨水酸鹼度(PH 值)小於 5.6,有些學者認為 5.0 較適合。酸雨會造成保護 層之分離而促進材料之腐蝕,亦會造成二氧化碳侵入混凝土中,與其中的氫氧化鈣作用產生 溶解性高的碳酸鈣,使混凝土鹼性降低而無法保護鋼筋,致使鋼筋混凝土容易發生腐蝕破 壞。

(g) 地下水

地下水可藉著毛細管作用滲透到多孔性建材如混凝土內部,造成鹽分沈積在建材之孔隙 中或表面上。沈積之確實位置依孔隙結構和乾燥速率而定。若地下水中含有硫酸鹽,則會在 混凝土表面出現白華和剝離現象。酸性之地下水與混凝土結構接觸則會造成侵蝕和強度喪 失。

(h) 濕度

當空氣中濕氣結露或露水乾燥,會在建材表面上生成一層水膜。空氣中之氧氣與水結合 將造成電解侵蝕,對玻璃造成蝕刻,並使建材發生罅隙腐蝕等之劣化現象。

(2)人為環境因素

(a) 設計因子

設計理念偏差或資料引用錯誤,如選材失誤、安全係數估計偏低、 構法選用錯誤等,

極易造成劣化現象增加。

(b) 施工因子

施工法與施工程序是否正確,技術管理是否合理與施工品質是否嚴謹等均會影響內牆的 構造性,應力求施工之流程及管理技術之提昇以減少其劣化現象。

(c) 使用者因子

使用者之生活習慣、生活品質、生活需求等,對內牆原有風貌與內牆完整性的保持,有 著相當重要的關係。

(d) 管理維護因子

管理制度是否健全,維修的技術是否正確、經費是否充足、保養清洗的方式是否正確 等,各種條件足以影響內牆劣化現象的產生與防止。

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2.2.2 常見劣化的原因

前一小節主要探討劣化發生的原因,接下來可以依這些劣化產生的因素,來介紹劣化的 原因,表 2-3 為一般的劣化情形與發生原因,而本研究以建築物內牆較常見的劣化情形做為 調查分析的標的,如:氣泡、滲出、白華、剝落及滲出(滲水)來做進一步的介紹。

表 2-3 塗料劣化的形式與原因【林明成 2006】

劣化形式 劣化原因。

1. 刷痕

塗裝時黏度過高所產生。

2. 橘皮

3. 塌凹 塗面產生凹塗或孔穴。

4. 垂流 為噴塗量太多或黏度太低所產生。

5. 氣泡

混入塗料中的空氣留在漆膜內形成小泡原因塗料黏度過高外攪拌 過程所致。

6. 滲出

底層漆之顏色被上層塗膜溶化而滲出,底層漆乾燥不充分便在上 塗裝。

7. 乾燥不良

過分厚塗裝、硬化劑配量不足、施工時氣溫太低濕度過高等情 形。

8. 顏色分離

混有多種色彩顏料,發生顏色分離或不規則斑點現象,主要成因 為稀釋劑用量過多或攪拌不均。

9. 白華 水泥中的碳酸鈣被水析出堆積在塗料表面之白色固體。

10. 剝落 牆面牆壁剝落或塗料硬化龜裂,所產生脫離母材的現象。

11.不平

批土之灰料,因粘著力不足而造成不平現象。研磨時粘著力差磨 損較快,粘著力強較不易磨損,致使牆面凹凸不平現象,應重新 批土研磨。

12.皺皮

漆面乾燥時太快內縮,室內溫度過高及漆膜過後,造成外表與內 部未乾之現象,致使表面產生皺紋表皮,應以高沸點溶劑重新塗 刷。

13.白化

因塗料急速揮發,而將空氣中之濕氣凝結混入塗膜表面所致,故 作業時避免在溫度過低或濕度太高之場所,應以高沸點溶劑重新 塗刷。

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(1) 氣泡:

(a)現象

塗裝後,塗膜內部或表面氣泡。一般是塗裝時,塗料內形成的氣泡沒能消去。

(b)分類

i. 流動性不良或表面張力高的塗料比較容易發生氣泡現象。 硬化劑和塗料混合後還沒有足 夠反應的時候就塗裝也會引起塗膜有氣泡現象。

ii. 塗料在使用的時候如果攪拌過劇而立刻塗裝,或在利用毛刷進行塗裝的場合,毛刷運行 過急,在噴塗的場合,塗料的粘度過高等,這些不良塗裝法即是引起此缺陷發生的原 因。

例如在滾塗機塗裝的時候,因為滾塗布機的滾筒和被塗物的接著面積較大,還有塗料是 被壓著塗布,所以逆滾塗布機就比自然滾塗布機少發生氣泡現象。

iii. 在殘留有水分的被塗物(金屬表面有水殘或木器不夠乾燥的時候)或殘留有發泡塑料或氣 泡的鑄造品上進行塗裝也非常容易發生塗膜氣泡缺陷。

(2) 剝落 (a)現象

塗膜的有些部分脹起,有時是部分塗膜呈粒狀或紅黑色從底材上剝離,以上可能是底材 為金屬時,生鏽前經常發生的現象。

(b)分類

在高溫多濕的環境下放置的塗膜會因吸水而發生膨脹,一般當膨脹力比粘著力大時,粘 著力弱的地方即會發生此問題。

發生結構:

膨脹理論—塗膜吸水而失去粘著性,使塗膜脹起。

浸透壓力理論—因塗膜內部的可溶性鹽而產生浸透壓力,使水分浸入塗膜內部。若塗料是塗 在金屬材料時,因塗膜下面的底材容易生鏽,當底材生鏽時,塗膜的外觀即會膨脹,在嚴重 生鏽的場合塗膜即會剝落。

塗料剝落:

1.線狀膨脹。塗膜表面的膨脹呈線狀向各方向伸延。因太陽的揮發成分引起的此類缺陷,英 文叫 Sun Blister。

2.在含有水、溶劑等揮發性物質的被塗面上塗裝上塗膜後,這些揮發性物質會生成一些氣體

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或蒸氣把塗膜隆起。

(3) 裂縫:

(a)現象

塗膜上有裂縫、龜裂缺陷,一般塗膜在老化 時也會發生此問題。

(b)分類

根據裂縫的形狀、大小分類如下:

i. 開裂;爆裂:裂縫直達底部(如圖 2-1 (a))。

ii. 淺裂:裂縫不達底部(如圖 2-1 (b))。

iii. 裂痕:塗膜表面出現交錯淺小的裂痕(如 圖 2-1 (c))。

圖 2-1 裂縫的形狀、大小分類

【安田一美、陳立斌 2004】

(c)混凝土裂縫之發生原因及種類:

混凝土結構物裂縫發生後,會降低本身之剛性、剪力強度、拉力強度、抗彎強度等,並 可能使結構行為發生應力重分配,造成破壞的連續及進展,致降低結構物之安全性及耐久 性。裂縫對結構物耐久性之影響,最主要的是因滲漏造成室內塗層發霉與混凝土析晶,導致 保護層剝落。

引起裂縫的原因有很多面向,例如外加荷載的作用、濕度、溫度的差異、基礎不均勻沉 陷之變形、混凝土的收縮徐變,構件的配筋不合理以及施工方法不當等等,都有可能引起混 凝土構件的開裂。工程中比較常見混凝土結構裂縫的發生原因如下述:

(1)溫度變化

混凝土具有熱脹冷縮的性質,當環境溫度發生變化時就會產生溫度變形,由此產生額外 應力,當這種應力超過混凝土的開裂強度時就會產生裂縫發生破壞。

(2)外加荷載作用

構件承受不同性質的荷載作用,其裂縫形狀也不同,通常裂縫方向大致是與主拉應力的 方向正交。

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(3) 基礎不均勻沉陷

當結構的基礎沉陷不均勻時,結構構件受到強迫性的變形,導致結構物中構件與構件之 間產生斜拉和剪切作用,從而使得結構構件開裂。

(4)混凝土乾縮

在混凝土硬化過程中,產生內部乾縮而引起體積變化,當此等體積變化受到其他混凝土 拘束時,就很可能產生乾縮裂縫。

(5)塑性收縮

塑性裂縫時常出現在結構表面上,長短不一且形狀不規則,這種裂縫大多發生在混凝土 澆築初期。

(6)粉刷過度

因過度墁刀之粉刷,將水泥細骨材擠至表面形成濕及糊狀表層,其表面強度降低及收縮 性高,致形成狀如龜甲或陶瓷表面之網狀龜裂。

(4) 龜裂

混凝土結構體的龜裂,以負荷過重、 地震、 不均勻沉陷等的構造原因為首,隨著混凝 土的乾燥收縮,水和熱、溫度變化等有應力的原因的情況下,因施工上的原因、中性化。凍 結融解作用,加上鋼筋的腐蝕膨脹與膨脹或因火災、爆炸等突發事故的情形等各種的原因。

若發生龜裂的話,不僅是對塗料的耐久性有不好的影響,雨水的侵入導致財產的減失、工作 效率降低的同時,有損美觀並且造成週邊環境的惡化。

表 2-4 混凝土龜裂發生原因與防治對策

發生原因 防治對策

1. 混凝土結構體負荷過重。

2. 混凝土受地震力作用。

3. 混凝土結構物受不均勻沉陷。

1. 設計荷重需仔細估算。

2. 於結構物表層排置表層鋼筋,控制裂 縫。

3. 土層需事前施作相關地質改良,以防止 結構物不均勻沉陷。

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表 2-5 塗料龜裂發生原因與防治對策

發生原因 防治對策

4. 施作數量計算錯誤造成塗膜過厚。

5. 施工環境溫度下降過快。

6. 上、下層漆性質不合。

7. 下層漆未乾就塗上層漆。

4. 改善施工技術、避免過分塗厚。

5. 氣溫變化時應立即停工。

6. 避免不同廠牌性質之漆類疊層塗裝。

7. 須待下層漆完全乾燥後再塗上層漆。

(5) 白華

白華現象俗稱白花、 吐鹼、 吐灰、 吐羹更有人稱它為壁癌。它經常發生在如清水混 凝土橋樑或建築物、飾面之空心磚、砌磚牆之灰縫或預鑄混凝土材料製品、內牆之勾縫或貼 石片之接縫、龜裂之水泥砂漿粉刷內牆裂縫處…等等,只要是採用混凝土或水泥砂漿材料的 工程幾乎無法避免白華現象之發生【施育榮 2010】。

由於水泥本身的色澤十分美觀,少許之濃淡差異幾乎不大被注意到,事實上乃由於其表面蒙 上了一層薄薄的白華而造成此濃淡差異,淡淡的白華現象或均勻的全面性白華現象在不影響 美觀時是不會被注意到的,可是在採用有色混凝土(掺加著色劑)之結構物或混凝土製品的情 況下,填縫即使小小的一點『白華現象』都可能抹殺了其美觀上的價值,而處理上也十分的 困難。

白華的定義:

有關在水泥製品中形成之『白華』可作如下的定義:『白華乃係在水泥中的水可溶解成 份,遇到水份溶解之後,溶液隨著硬化體表面乾燥作用,經由水泥毛細孔同時進行水份蒸發 而析出於硬化體表面的白色物質,此種溶解成份或物質再與空氣中的二氧化碳(CO2)反應而 沉著於硬化體表面的物質稱之』。

(6) 滲水(滲出) (1)發生原因:

建築物柱、樑、版、牆等內部潮濕或滲漏現象,主要的原因是濕氣的滲入與水份的滲 透,結構體無防水或防水失去功效,在無水壓的情況下,水可由毛細作用自然滲流進入結構 體,致使建築物內部潮濕,進而產生發霉現象,當建築物處在有水壓作用狀況時,例如鄰近 高地下水位的地下室,屋頂混凝土水塔等,水份即由水壓產生推進的外力,若建築物之混凝 土、粉刷層因施工不良,養護不當,風力,地震等外力作用,進而產生裂縫,水份則因水壓

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可經龜裂路徑滲入結構體內部,使結構發生滲漏。

結構體內部水份的來源如下:

1. 排水管路失敗:

排水管路包括雨水排水、污水排水、廢水排水等,其中雨水排水管路,係指將雨水從屋頂或 陽台排除到屋外的系統:污水排水管路為馬桶污水排除屋外的系統,上述各排水管路常因落 水頭裝設不良,塑膠管續接部份未上結合膠,管路破損等造成滲水現象。

2. 給水管路失敗:

自來水管路皆為塑膠 PVC 管埋設於柱、地板或牆內,常因施工時未上結合膠,使用較 薄 PVC 管、材料老化或地震作用加上給水管壓作用等,而造成接頭鬆脫管路破損等之現 象;熱水給水管路使用金屬管,因常有熱水於管內流動,使金屬腐蝕加速,最後造成管路破 裂,水即在粉光打底層竄流。

3. 雨水滲透:

雨水可經由結構體混凝土裂縫、粉刷層裂縫、間隙、施工縫、窗台、伸縮縫等部份滲入 結構體,當雨季期間持續下雨,則房屋滲水問題即顯露出來,此雨水滲漏常在結構體顯現明 顯痕跡,水透過粉刷層由內牆或混凝土進入屋內,往往在屋內牆面產生白色粉狀、絲狀之結 晶粒,此即為析晶現象,造成房屋感觀上的缺陷,在屋內無論如何粉刷,析晶還是持續產 生,解決之道唯有阻絕屋內水之滲入,且確實阻斷滲水源後,幾年內也會有析晶現象。

4.防水層之滲漏水:

發生滲漏水是否為設計不良,可向原施作廠商查核設計圖中防水層之設計是否合宜;若 在完工短期即發生滲水,應可歸於施工時的品質不良;中長期才發生滲水時,大致可歸咎於 材料劣化所致。建物防水層常見之滲漏水位置,大都由伸縮縫或施工縫處理不當以及塞縫不 實等所引起;換言之,大部份建物產生滲漏水的劣化,應該都能在施工時加以克服完成【施 育榮 2010】。

5.非防水層之滲漏水:

國內建築之配管型態往往基於美觀等要求,習慣於將各種管線配置在結構體中,一旦 給、排水管龜裂、破損、堵塞等等之損害,即使是非防水層,但滲漏水現象也層出不窮,故 諸多的滲漏水原因是發生於水電管線配置的問題,而非直接因防水層施作不當所引起。因 此,部分歐美等先進國家,為了防止此類問題的發生,幾乎立法防止給、排水配管埋入結構 體,而採用其他掩飾方式處理。

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本研究以較常見的劣化情形做為調查分析的標的,如:氣泡、滲出、白華、剝落及滲出 (滲水)來做進一步的介紹與說明,如表所示。

表 1、為一般的劣化情形與發生原因【安田一美、陳立斌 2004】

劣化形式 照片圖說 劣化原因

1.氣泡

混入塗料中的空氣留在漆膜內形成小泡原因 塗料黏度過高外攪拌過程所致。

2.裂縫(龜裂)

注意因隨著結構體的移動、底層水泥砂漿的 移動等龜裂發生內牆隙縫分開的情形。

3.滲水

水分子沿裂縫而滲出。

4.白華

水泥中的碳酸鈣被水析出堆積在塗料表面之 白色固體。

5.剝落

牆面牆壁剝落或塗料硬化龜裂,所產生脫離 母材的現象。

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2.2.3 劣化的預防方法

有鑒於白華、滲水與裂縫劣化的情形較嚴重,故下列整理幾點防止劣化的策略與方法,

以供塗料產生白華或滲水劣化後的補強與防治【施育榮 2010】:

2.2.3.1 白華之防治對策與防治工法

1.白華的防止對策:

(1)減少骨材中的含泥量(細砂或沉泥)。

(2)可以形成較粗糙及多孔性的水泥硬化體表面,有益於使碳酸鈣在表面底下形成,而不致 在表面形成。

(3)掺加防水劑材料或促進緻密性的附加劑。

(4)可以減低滲透性使碳酸鈣不易析出於表面。

(5)降低水灰比。

(6)可以增加緻密性,減低滲透性及防止碳酸鈣的移動,使不易析出於表面。

(7)加強水泥硬化體之養護作業並予妥善控制。

(8)以不同表面處理方式,減低灰花的形成。

(9)避免促成灰花形成的條件。

(10)白華的表面處理的方式如下:

(11)以聚合尿素樹脂 polymer 系列或壓克力酸 acrylic 系列塗料,塗刷水泥製品的表面處理。

(12)表面處理塗料之施工以噴塗(spray)比塗刷(brush)較為有效。

(13)利用化學塗料塗布於水泥製品表面,使其具有 OH-離子,產生表面撥水效果,使水無法 沾。

(14)附或滲透於水泥製品表面。

(15)下述為避免促成白華形成條件之作法:

(16)現場搗灌混凝土,在拆模後數天內,盡力防止雨水或露水的侵入。

(17)在堆放預鑄混凝土之前,注意其平滑表面,以免積存雨水於其間;且用來分隔構件的材 料最好不具吸水性。

(18)如果急須去除灰花,則可使用稀釋酸溶液洗刷;但是應在最不得宜的情況下進行,因為 對建築物混凝土的傷害大。

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2.白華的防治工法 - 塗膜工法

當壁體因自體產生的裂縫或微裂縫而產生局部(或較輕微)之滲水或白華時,可採塗膜工 法加以修飾塗佈,主要的施作步驟:

1.確認裂縫位置,並將壁體表面之油漆或裝飾材料加以清除。

2.裂縫位置左右各 20cm 範圍內之壁體表面以高壓水噴除清理並濕潤牆面。

3.主劑(濃縮劑)與水分依規定配比調勻後,進行第一層塗刷。

4.待第一層主劑初凝後且在凝固前(48hrs 內),噴水濕潤並進行主劑第二層塗刷,兩層主劑之 用量和不得低於 1.5kg/m2

5.最後等第二層主劑初凝後且在凝固前(48hrs 內),噴水濕潤,並進行附劑(增效劑)塗刷。

俟附劑初凝後,以水霧連續養護三天以上。

2.2.3.2 滲水劣化 - 防水工法:

滲水劣化防治主要是透過防水工法的落實已達阻絕水的滲流,以下整理五種防水工法如 下(亦有各種防水工法的介紹如表 2.5)。

1.混凝土整體防水工法

混凝土的防水一則提高混凝土水密性,再則當混凝土吸水後水分並未浸透至構材使,其 仍能達到防水目的。拌合混凝土時盡量降低水灰比及減少單位水量,除可減低混凝土的透 水,也能減低混凝土乾燥收縮。

2.水泥砂漿防水工法

水泥砂漿攪拌時,會因多餘水分散去,容易產生龜裂、剝離現象而引起空隙,使水泥砂 漿發生吸水、透水現象。

3.瀝青油毛氈防水工法

係利用具防水性能的瀝青以接著劑的方式與纖維質的油毛氈併用而形成連續的防水層,

以達到防水效果的工法。

4.塗膜防水工法

乃是把高分子化合物為主體的乳狀液狀材料塗佈於防水面上,使形成一層強韌膜狀隔離 層,阻絕水份進入結構體,達成防水目的。

5.接縫防水法

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係指施作於建築構材接縫部位之填縫或塞縫防水措施,填縫對象為在設計時即預留下來 的變位接縫,塞縫對象為施工上不得已產生的縫隙;填縫與塞縫防水材料皆須具水密、氣密 及防震效果。

表 2.6 各種防水工法使用材料及適用處【陳財佑 2009】

常用之防水工法 使用材料 適用處

混凝土整體防水工法 飛灰、爐石、矽灰、其卜 作嵐材料、防水劑、減水 劑、輸氣劑、緩凝劑、矽 膠、強塑劑、矽酸鋁、矽 藻土

地下結構物等受外在因素影響大的場所 或巨積混凝土為減少水化熱,增加水密 性者。

水泥砂漿防水工法 水泥砂漿 一般建築物牆面粉刷、圬工處理或修 補。

瀝青油毛氈防水工法 瀝青、油毛氈、柏油、乳 化瀝青

屋頂或表面平坦處,成本預算不高或防 水標準要求不高處。

薄片防水工法 高分子材料、PVC 材 料、橡膠瀝青、彈體材 料、粘土、皂土、

HDPE、PE

一般結構寬廣平坦,須全面止水,要求 底層乾燥且防水要求高者,或地下結構 物之內外側防水。

塗膜防水工法 水泥系材料、PU 材料、

亞克力、乳化瀝青

施工面複雜或受嚴重侵蝕處,亦適於表 面潮溼、不平整的場所。

接縫防水工法 止水帶、水封、環氧樹 脂、瀝青類填縫材

施工縫、伸縮縫、工程之各種控制縫。

阻截防水工法 金屬鐵板、板樁 地質鬆軟、止水要求高之地下開挖。

雙牆防水工法 磚牆(混凝土牆)+塗膜防 水材料,磚牆(混凝土 牆)+薄片防水材料

一般結構物地下室、隧道工程、或各種 地下管道水量大、單層無法組隔或空間 足夠時。

疏導方式防水法 不織布、排水導管、集水 溝

隧道工程、山坡地開挖或配合防水工程 之排水方法。

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多重防水工法 各種材料相互配合 防水性、耐久性、安全性要求高,水量 大,環境惡劣時適用。

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2.2.3.3 裂縫的防治工法 - 混凝土裂縫修復作業

表 2.7 為歐美日各國對於結構體裂縫所訂的修復標準;關於裂縫的防治方法有兩種方 法,如下所示。

1.結構補強加固法

用錨定桿、鋼板或鋼筋混凝土等材料對結構進行補強加勁,抵抗裂縫進一步發展;錨定 桿常用水泥砂漿或樹脂灌注,錨定桿與接縫弱面所夾之角越大越好;鋼板補強則是鋼板用粘 合劑粘貼在混凝土表面上,再用錨定桿安裝固結;鋼筋混凝土補強是在原結構表面澆築一層 鋼筋混凝土作為披覆,用以封閉裂縫之用。

2.表面修補法

適用於表面裂縫生成在對承載力沒有影響的位置,亦適用於大面積細微裂縫的防滲、防 漏之處理,如表面塗抹水泥砂漿、油漆或瀝青、環氧膠泥等。

表 2.7 歐美日各國對於結構體裂縫所訂定的修復標準【楊逸詠、江永清、吳金龍 1985】

國名 提案者 容許最大裂縫(mm)

日本 運輸者 日本工業規格

港灣構造物

離心力鋼筋混凝土管設計荷重時 0.25 設計彎距作用時 0.05

美國 ACI 建築規準

屋內構材 0.38 屋外構材 0.38

歐洲 歐洲混凝土委員

受有相當侵蝕作用的構造之構材 0.1 無防護措施的普通構造之構材 0.2 有防護措施的普通構造之構材 0.3 蘇聯 鋼筋混凝土規準 0.2

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2.3 塗料的物理性性質

一、 耐磨耗性

一般而言,面漆塗膜需要耐磨耗性,一方面補平漆及油灰需具良好的研磨性,耐磨耗性 和研磨性是相反的性質。用於新方面的塗料,如新幹線列車、航空機、飛彈、人造衛星、太 空船等高速移動物體的保護塗膜或道路用塗料,磁帶、電腦記憶盤用塗料都需耐磨耗性。同 時,為達成塗裝工程的合理化,底漆的研磨性須良好俾便提高研磨效率,這些都是新近引人 注目的課題,同樣的內牆塗料經常遭到人為碰觸,長期下來也會形成磨損【許永綏 2004】。

然而,磨耗問題在塗膜以外,在金屬、塑膠方面也早就被提起了。至於其本質卻仍隱藏 著許多不明點。比方說,我們以為金屬愈硬,其耐磨耗性也愈好,但是事實上高彈性物用做 地板或鞋跟的卻比硬材料更為耐磨。此外橡膠的密度即加硫程度愈大則耐磨耗性愈低。但在 塗膜卻相反,密度愈大則耐磨性愈好。這些事例在在表示耐摩耗性機構的複雜性。使得耐磨 耗性的研究困難的另一原因是摩耗或附著這些破壞現象的測定結果變動很大。不過,對於塗 膜來說,從經驗上已有幾點明白的地方:

(1) 耐磨耗性因形成塗膜主成分聚合物的種類而差別很大。一般而言尿烷樹脂、環氧樹 酯的耐磨耗性較優,不飽和聚酯樹脂則較差。

(2) 硬而有韌性的,則應力應變曲線下面績大的塗膜的耐磨耗性良好。

(3) 顏料濃度愈大則耐磨耗性也增大,但過量的顏料卻降低耐磨耗性。這增大、降低的 程度視媒體的種類而定。

(4) 為提升塗膜的耐磨耗性添加潤滑劑如微晶蠟、矽利康系等在實用上頗為有效。可是 關於這些添加劑的作用機構、種類選擇、添加量的資料卻幾乎沒有報告可參考。

(5) 浸水結構物塗料塗膜的改進

由於霜、霧或強冷的情況下,表面引起嚴重凝結的物體,或塗敷於浸水結構物上的塗 料,甚至有時物體表面殘留一些水跡,則一般懼水的塗料就無法附著於被塗物上。這種情形 已研究出在塗料中加入添加劑而改進【杜振西 2003】。

在所有的添加劑中,用以防止塗敷濕潤表面而失敗的有銨鹽或有機碱與長鏈有機酸形成之 鹽,或聚丙烯酸的鈉鹽或銨鹽。

在製造塗料時,有一種新的產品可加入於油漆中,它是改良型的 phos-phoaminolpoids 與 人造樹脂的混合使用。這種塗料可塗刷於含水跡的濕潤表面上,其後其皮膜也不會脫落。添 加 2~3%此種藥劑會減低塗料之粘度,而能吸附濕份,並且針入物體內面,在物體表面上形

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成 Oleophilic 膜,增進塗膜之耐水性。

混凝土表面若含有任何污染物皆能影響塗料之附著力。一種優良的水泥粉必須在混凝土 工場中利用真空清潔器或酸腐刻法將污染物去除。

二、附著性

為達成塗裝本來的目的保護與美觀,塗膜須緊密附著於素材上。附著強度與防蝕性能的 相關性未必很清楚,但是一般相信附著性好的塗料,其防蝕性也必然卓越。儘管有許多理論 可用來說明附著性,但是由於這種表面破壞現象的支配因素實在太複雜,不容易做學術上研 究的對象,因此未說明部分仍然很多。

三、不黏著性

把塗裝成品重疊或包裝後放於高溫高濕環境時,偶而由於塗面與塗面或塗面與包裝材料 黏著成為退貨的原因。這樣的黏著原因有時是多種原因重複發生的。

因應方法是盡量避免容易發生熱軟化(熱變形)或吸濕變形的塗膜成分而致力於增加架橋反 應。由於高溫乾燥或高溫焙烤會增加架橋密度而且提高玻璃轉移溫度(Tg),硬化溫度宜升 高。

另外,由於殘留溶劑的作用恰如可塑劑由此導致塗膜感溫性升高,親水性溶劑殘留的話將增 加水感受性。這些問題也需要細心注意。溶劑愈好則殘留於塗膜的機會愈大。因此使用過量 的良好溶劑不但浪費,對於塗膜的性能也有負面影響,這些都應銘記於心內。

四、耐髒性

防髒一詞,和防止船底附著貝類的防治以及防止放射線的防污染混淆,但用於流理台、

冰箱等廚房器具的塗膜不容易受油類、色素、垃圾而變髒的情形,就是防髒。

髒的本質可分為對塗膜侵入和吸著二種情形,它所關聯的因素是塗膜成分(聚合物種類)、硬 度、架橋密度等。在同種塗料,充分進行架橋的則方耐髒性較好。不過,以廚房用具的焙烤 塗膜對於洋芥末之耐髒性來說,丙烯酸樹脂比胺醇酸塗膜好得多,因此聚合物成分或分子量 的影響更大。

五、耐洗滌性

這是主要在乳劑型染料發生的性質,係指壁面的污染對於用肥皂或清潔劑洗滌時的抵抗性,

是以聚化物種類,乳化劑、安定劑、增黏劑為主要因素。一般而論,丙烯酸共聚物則優於醋 酸乙烯聚合物則優於醋酸乙烯聚合物,配置時宜儘量要減少乳化劑及其他塗料添加物的添加 量。

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塗料的品質及其保證機能

不論是塗料,或是塗膜都需要經常接觸,因此需要保證。關於塗料的保證及塗膜的保 證,大體上來解說的話,可例如,素材→前處理→塗膜的有機關連物品時,塗料的品質極具 客觀因素的條件。關於這方面有很多很多的書報嚐試著去解說,因此才有今天的知識累積。

又,塗料技術 1972 年 7 月臨時增刊號上,從不同的角度來闡述這一問題,極具有意義。

塗料存製品、半製品的情形,到底何者才算是製品呢?並沒有明確的定義。製造的物品在決 定適當價格之時,必須具備優良的品質。而此處所謂的品質是表現於技術、生產、販賣的水 準上的整理。

若問及完成品或未完成品的情形時,兩者都很難下定論。從塗料的使用者來說,物體塗 裝所形成塗膜的品質(性能),才是最終目標,而塗料本身只是認為材料而已,因此當成未完 成品。另一方面,由製造者而言,使用者最終目標的塗膜,只是適當表示塗料品質(性能)的 商品而已,塗料的形態才是完成品。

因此所謂的“塗料”是指完成品、或未完成品呢?因立足點的不同,看法也不同-而具有雙重 的性格,但是塗料仍有其真正的姿態的。

良好的塗料為「塗料須很接近新鮮的食品」或者「塗料的技術不是製造的技術,而是一 種組合的技術及塗裝的技術」等,上述的解釋相當清晰易懂,因此可以認為是塗料品質的最 佳表示法。所以在要求度和供給度保持平衡之時,存在著有環境、條件、價格,或更進一步 的經驗等諸因素,若一眛地強調立足觀的不同,則很容易產生關於塗膜保證問題的 trouble 及 claim。

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2.4 塗料的工法

進行一個工程時,首先應明確施工的正確工序:底材處理;上底漆;塗刷面漆。依照正 確的工序施工是一個工程成功的首要保證。外牆塗裝上漆順序要先上後下,從屋頂、簷槽、

柱頂、橫梁和椽子到牆壁、門窗和底板。其中每一部分必須自上而下依次塗刷。在塗刷每一 部位時,中途不能停頓,如果不得不停下來,也要選擇房子結構上原有的連接部位,如牆面 與窗框銜接處,這樣就能避免產生不雅觀的接縫。內牆塗裝常用的塗刷順序是從頂部開始往 下刷。實際施工是由天花板開始, 然後是牆壁、門窗,最後刷踢腳板、窗椽等。在塗刷簷 板時要分下述兩步,先刷簷板的底部,爾後刷向陽部位。同時刷幾塊簷板時,移動梯子,順 著牆依次進行,塗刷過程中動作要快,並不時地在已乾和未乾的接合部位來回刷幾下,以避 免留下層疊或接縫【杉本賢司、河野孝治 2008】。

室內及室外塗刷成功的關鍵步驟,會因表面處理及底材不同而異,但目的是提供乾燥及 穩定的底材。首先要確認底材(塗裝表面)是否具備最基本的要求——乾燥、牢固、清潔,牆 面濕度大可能造成漆膜起泡、起皮、剝落以及牆面滲堿、漆膜失光甚至長黴;底材鬆動有汙 物粘附會影響漆膜附著力,導致起皮剝落等現象發生;如有黴菌滋生,更會造成漆膜長黴。

在表面處理步驟花費充足的時間和精力,將會使您的工作達到事半功倍,獲得一個持久的塗 裝效果。相反,底材不符合要求將嚴重影響漆膜性能,如果缺乏充分的表面處理,將是導致 漆病的一個最主要的原因。通常,表面處理包括三個基本步驟:1.清潔 2.修補(補土) 3.打底 (批土)

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2.4.1 刷塗

毛刷、滾筒與噴塗器具等均為進行塗裝時的代表性工具。隨著塗裝面的寬度、周遭環境 及塗裝目的之不同、使用的工具也會隨之改變。

塗面會呈現平滑、橙皮狀或凹凸狀等均會隨塗裝用具而變。如在家中較狹小的面積進行塗裝 時,應採用刷塗或滾塗等方式,如果在大型建物等面積較廣的場所則應選用噴塗方式。

毛刷為歷史悠久的塗裝用具,許多塗料黏度及塗裝技術均是配合毛刷塗裝所開發。時至今 日,許多大型塗裝器具無法深入塗裝的細微部分及較小的塗面等仍須仰賴毛刷。

毛刷所使用的毛由於講求硬度與毛中所含的塗料狀態,因此比起合成纖維更常採用豬、馬、

羊、山羊、人類等動物性毛髮作為原料。另外,也會依據塗裝面、塗料種類來區分,光是改 變毛刷材質便能製造出多種形狀的塗裝用毛刷。

刷塗在裝修塗裝工作上,有一句術語叫「掃」,它的意思是:「用大的刷漆工具,以最 快速的方法工作」,這是指將塗料稀釋到很薄,或簡單的完成「一次」刷塗裝的工作。

刷塗是不用借助人工之外動力的塗裝作業方式之一,也因如此;被簡單的完成「一次」刷塗 裝的工作。

刷塗是不用借助人工之外動力的塗裝作業方式之一,也因如此;被誤會其塗裝成本低 廉。在裝備價值上,毛刷無法與氣動噴槍及其動力相比,但不能用「工具」認定塗裝的價值。

長期以來;刷塗方式給人「簡單」的塗刷印象,這是錯誤的。因漆劑型、溶濟型的不同,並 不是每種塗料都適合以噴塗裝施工,但因「刷塗」技術的長期「粗略」,讓人有著重「它」

比噴塗便宜的印象。

室內裝修塗裝作業中,三種常用之毛刷型式及其適用場合【韓玉青 2009】:

曲柄毛刷:曲柄刷用於轉角或縫隙。

直柄毛刷:長柄刷、排筆,用於大面積塗刷,如一般牆面、板面。

滾筒刷:用於塗料黏稠度高的塗裝作業,如 PU 不垂流塗料。

油畫毛刷、毛筆;細部修補,如門片補色。

2.4.2 滾塗

滾筒是由滾筒本體與操縱桿組合而成。屋頂、地板、天花板及牆壁等寬廣平面適合以滾 塗方式進行塗裝作業,而不須動用大型機具。滾筒的毛則多使用化學纖維製成。選用滾筒時

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也必須考慮毛的長度與粗度。由於滾塗方式比刷塗更容易產生泡沫,因此多會選用含泡量少 的滾筒。

另外,有種稱為 Pattern Roller 的滾筒可使塗裝面呈現連續而立體的感覺,與噴塗方式比 起來較不容易造成材料的飛散,較適於換塗裝作業時使用。

滾塗裡發生缺陷的要因大致如下:

(1) 對滾塗的操作不慣

(2) 使用的塗料或塗料的調整不良 (3) 被塗物的狀態不良

有滾筒痕跡

塗膜表面呈滾筒痕跡,此問題特別較易發生在自然滾筒塗裝上。

1. 原因

(1)塗膜厚的場合 (2)塗裝粘度高的場合 (3)塗裝壓力不良的場合 2. 防止對策

(1)減低塗裝粘度和調整塗膜厚度(60 秒~65 秒/1F.C/20) (2)加強塗裝壓力【安田一美、陳立斌 2004】

2.4.3 噴塗

噴塗時必須有噴槍、塗料容器、空氣管、氣壓調節器、壓縮機方能使作業順利進行。塗 裝時首先會將壓縮機裡的壓縮空氣送往噴槍,接著將塗料化為微小顆粒後,吹噴於塗裝面 上。若以噴口較小的噴槍進行噴塗,則會完成塗面平滑的塗裝成品。

塗裝作業中常使用之三種不同形式噴槍【韓玉青 2009】:

一、重力式噴槍:塗料灌在噴槍上方,利用重力將塗料送至噴嘴。

二、壓力式噴槍:塗料置於塗料桶內,利用塗料桶內之壓力,透過軟管將塗料送至噴嘴。

三、吸取式噴槍:塗料灌在噴槍下方,使空氣高速通過時利用真空吸力將塗料吸引至噴嘴。

噴塗是通過把塗料霧化進行塗裝的塗裝方法。霧化方法有多種多樣,它們有壓縮空氣、

高液壓、遠心霧化、靜電霧化或以上其中幾種方法並用等。噴塗是現在最多使用的塗裝方 法。在噴塗工程的霧化過程中,最常見的問題是霧化時需要的動力所引起。因為噴塗工程需 要把塗料霧化,所以(1)塗裝環境容易受到污染(2)噴出量難以控制(3)必須利用稀釋劑降低塗

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料粘度而引起大氣污染。以上這幾點都是引起缺陷的基本原因。

現在,對於塗裝凹凸的被塗物,噴塗是最實用的塗裝方法。此噴塗方法經常和靜電或遠心霧 化方法並用。以下以噴塗方法為主體,對霧化塗裝方法的基本問題、實用事例、塗裝機器、

設備等進行分析【杉本賢司、河野孝治 2008】。

※噴塗機器引起缺陷的原因

因為空氣噴塗是利用壓縮空氣形成的噴射力把塗料霧化,然後把此霧化塗料粘到被塗物 上的塗裝方法。當被塗物的表面被噴來大小不等的塗料粒子重疊復蓋,這些塗料粒子融洽流 展即形成塗膜。還有,噴到被塗物表面的塗液,它們必須擁有適度的流展粘度把卷來的氣泡 脫去,而且塗液不可過份流動而引起流挂缺陷。

還有一點是塗料粒子必須在被塗物表面均一分布。如果以上這些條件不能滿足,塗膜即 會發生種種缺陷。以下是以噴塗機器別分析引起缺陷的原因:

(1) 噴槍

空氣噴槍有內部混合式和外部混合式兩種。這裡敘述日本工業規格(JIS)上規定的外部混合式 噴槍。壓縮空氣的通路也是塗料通路,壓縮空氣在通路內把塗料霧化的同時,塗料即形成適 合於塗裝的椭圖形輻度(噴束圖形)噴塗到被塗物表面。使用這種噴槍時的注意點如下。

(a)選擇噴槍:

選擇最有效率,適合於被塗物的噴槍。關於這一點的第一步是首先選擇適合於被塗物大小的 噴槍,然後齊著自己對塗膜幼細度的要求而選擇霧化粒子、霧化塗料分布、噴出量適合的噴 槍。

(b)噴槍的調整:

必須調整噴槍的噴塗空氣壓力、塗料噴出量、噴束圖形等適合於被塗物。如果以上條件不適 合的話,塗膜缺陷即較易發生。例如,塗料噴出量過多的場合,霧化塗料即會變得過粗,因 此,柚子皮,流挂等缺陷即很容易發生。在噴塗空氣壓力過高的場合,塗料噴出量即較難控 制,塗料光澤會較容易失去。

(c)噴槍的操作:

如果被塗物表面的霧化塗料分布不均,塗膜即會不均一。因此,噴槍必須與被塗物成直角移 動,噴出的撱圓形噴束圖形的重疊必須適正,塗裝間隔和噴塗距離必須保持適正不變。

參考文獻

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