研發群組 成果展

  早年因為水泥尚未廣泛應用甚至未被開發時,建築物之膠結材多採用石灰,因此現今之古蹟修復工程中多須以石灰作為膠結材進行修復。由於灰作可使用於諸多位置,如屋頂、梁柱、牆面等,依所使用位置不同,其材料之配比與施工方式也有所不同。更因早年匠師所製灰作材料工項複雜、混用材料成份難以掌握,因此在修復古蹟時若處理不當,小則造成外觀不整,大則使古蹟毀損,影響修復工程之品質。而造成灰作處理不當的原因,除因現代的匠師之工藝技術外,主要是其所用灰作材料純度問題。

  古蹟修復工程所用之灰作的主要成份為石灰,石灰有膠結作用使灰作產生強度,亦具有防水、美觀等功能。石灰是由石灰岩及貝殼類以高溫(900℃)燒製而成,其主要成份為氧化鈣(CaO),氧化鈣遇水後會逐漸放熱並生成氫氧化鈣(Ca(OH)2),再將氫氧化鈣加水養治並依不同需求添加不同材料,即可做為修復古蹟用之材料,施工完畢之氫氧化鈣隨時間吸收空氣中二氧化碳,經碳化作用後硬化,形成碳酸鈣(CaCO3),使強度提高,藉以保護古蹟。

  因此古蹟修復工程所用之灰作成份是工程品質的關鍵,石灰中氧化鈣的含量越高,所拌出的灰漿品質越好,但石灰放置時間過久或保存環境不良,使部份產生水化與碳化現象,形成碳酸鈣(死灰),若以含有多量死灰的石灰材料進行修復工程,會造成灰作強度不足,導致修復成效不如預期。

  在上年度「修復用石灰的純度檢測方法之研究」當中,主要目的是為求出修復用石灰中所含之氧化鈣(CaO)含量,所採用方法為放熱溫度檢測法及體積回帳檢測法,取得的特徵值有最大溫度變化溫度變化經過時間曲線所包含面積 最大回脹率及回脹率經過時間的斜率,其中以最大溫度變化及最大回脹率來分析CaO含量之研究結果較具參考性,初步取得檢測氧化鈣含量之簡易方法。

  是一般的氧化鈣(CaO)由於生產時間不同、保存環境不同等諸多因素,其部份會水化為氫氧化鈣(Ca(OH)2),以致氧化鈣的比例降低,但對修復用石灰而言,氧化鈣與氫氧化鈣皆可做為工程的材料,只有當氫氧化鈣碳化後變成碳酸鈣(CaCO3),才無法做為修復材料之用,所以除了檢測修復用石灰的氧化鈣含量,亦應檢測修復用石灰的碳酸鈣含量,以徹底研判修復用石灰的可用性。

  由於要精準研判修復用石灰中所含碳酸鈣(CaCO3)含量,可使用熱重分析(TGA)(孫逸民等,2000)X光繞射分析(XRD)進行石灰中各化合物的定性或定量分析,但上述方法除了儀器相當昂貴且精密以外,操作時需要專業人員協助進行,且無法隨時、隨地進行分析,所以在修復工程現場,當購入石灰並將開始使用之時再進行上述試驗檢測是非常不方便,若能在工程現場可概略評估石灰中所含碳酸鈣的含量,將有助於修復工程進行,並且確保灰作的品質。

  因此本計畫擬開發一種可在工地現場對石灰中的碳酸鈣(CaCO3)含量進行初步分析的檢測方法。

撰寫單位:國立成功大學 公共工程研究中心


將試樣過篩

倒入5ml鹽酸

將儀器置入試驗箱

量2g試樣

鹽酸倒入試樣中反應

攪拌使鹽酸與試樣充分混合

循環風扇使二氧化碳均勻分佈

反應後靜置待二氧化碳數值穩定

秤反應後產物之重量

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