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研究生: 郭金昇
Kuo, Chin-Sheng
論文名稱: 碳纖維複合材與磚造砌體之黏著強度研究
The Bond Strength between Carbon Fiber Reinforced Polymer (CFRP) Composites and Brick Masonry
指導教授: 黃斌
Huang, Bin
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 規劃與設計學院 - 建築學系
Department of Architecture
論文出版年: 2003
畢業學年度: 91
語文別: 中文
論文頁數: 113
中文關鍵詞: 碳纖維複合材磚造砌體黏著強度
外文關鍵詞: CFRP, brick masonry, bond strength
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  • 台灣地區具有歷史性及紀念性的建築物之中有許多是屬於磚造建築物,這些建築物因為本身的韌性不佳,在長期的環境變化及外力作用,加上材料本身的劣化,若未能注意其耐震方面的能力,很容易就造成災害。因此這類歷史性建築在修復及再利用的時候,針對建築物結構體的補強是一必要的工作。在碳纖維複合材的修復補強工法方面,由於它具有重量輕、強度高、施工便捷及不破壞原結構體的特點,因此已成為歷史建築補強材的新起之秀,而碳纖維與磚造砌體之黏著強度是攸關複合材的補強效能是否能正常發揮的重要關鍵。

    本論文藉由2種磚材,5種砂漿及8種磚牆,透過(Ⅰ)複合材與單一底材之黏著強度,(Ⅱ)複合材與磚牆之黏著強度,(Ⅲ)複合材與單一底材經加速老化試驗後之黏著強度等三項實驗,以施工後的局部破壞性檢測方式-拉拔試驗,來探討碳纖維複合材與磚造砌體的黏著強度,企圖找出複合材的黏著強度值及黏著強度的耐久性能。

    研究結論,在實驗(Ⅰ)中:影響複合材與磚造砌體黏著強度之主要因子為「磚材種類」、「砂漿種類」及「有無塗佈底漆」,其結果為新磚的光滑面不利於複合材之黏結,複合材與砂漿之黏著強度與砂漿之膠結材中水泥的含量成正相關,塗佈底漆將有助於複合材與底材之黏著強度的提昇。
    在實驗(Ⅱ)中:主要因子之影響程度排序為(1)磚材種類,(2)有無塗佈底漆,(3)砂漿種類,而且在新磚牆中,拉拔強度因砂漿的不同而與紅磚面積呈現不同的相關趨勢;但在舊磚牆中拉拔強度則與紅磚面積成正相關。整體而言,複合材與舊磚牆面的黏著強度大於新磚牆面。
    在實驗(Ⅲ)中:在短期的耐候及反覆乾濕等加速老化試驗後,複合材與紅磚及砂漿之黏著強度均有少量提昇的趨勢,而且有塗佈底漆的試體其黏著強度之變化較無底漆者為緩和。

    In Taiwan, most historical buildings are laid with bricks. These brick masonry may cause damage easily as result of weak ductility, environmental changes, and degradation of construction materials. Therefore, when historical buildings are repaired and reused, it is necessary to strengthen their structure. The CFRP has called attention to repairing historical buildings, due to its lightweight, high tensile strength and easy working. More important, the bond strength between the CFRP and brick masonry is the key of effects.
    In this study two kinds of bricks, five kinds of mortar and eight kinds of brick walls will be tested through three experiments, including:(Ⅰ) the bond strength between the CFRP and a single substrate, (Ⅱ) the bond strength between the CFRP and brick walls, and (Ⅲ) the bond strength between the CFRP and a single substrate after accelerated aging test.
    The conclusion, Experiment (Ⅰ) appears that the main affecting factors are types of bricks and mortar and with or without primers. Smooth surfaces of new bricks are disadvantaged to bonding with the CFRP and bricks. The bond strength of mortar directly relates with contents of cement. Plus, using primer can generally enhance the bond strength.
    Experiment (Ⅱ) shows that the bond strength between the CFRP and old brick walls would be greater than new brick walls. The order of affecting factors is listed as follows: (1) the kinds of bricks, (2) with or without primers, (3) the kinds of mortar.
    Experiment (Ⅲ) occurs that the bond strength between the CFRP and old bricks and the bond strength between the CFRP and mortar would not decrease significantly under short-term ultraviolet and moisture.

    第一章 緒 論 1-1 研究動機1 1-2 研究目的2 1-3 研究對象與範圍3 1-4 研究方法與流程4 第二章 碳纖維複合材與磚造砌體修復之基本認識 2-1 前言7 2-2 碳纖維複合材的定義及原理8 2-3 碳纖維複合材之組成9 2-4 磚造砌體之修復15 2-4-1 磚造砌體之構造及力學特性15 2-4-2 磚造砌體常見之劣化現象17 2-4-3 磚牆之修復方式18 2-4-4 碳纖維修復補強磚牆之方式21 2-5碳纖維複合材施工及檢測方式23 2-5-1 底材表面處理階段23 2-5-2 碳纖維貼附階段26 2-5-3 補強面養護及復原階段27 2-5-4 施工後之檢測方式28 2-5-5 施工後常見問題與缺失30 2-6 小結32 第三章 複合材黏著強度實驗計劃 3-1 前言33 3-2 實驗項目選取34 3-3相關規範概述35 3-4 實驗設計36 3-4-1 實驗方法36 3-4-2 實驗材料選取37 3-4-3 試體製作與編碼38 3-4-4 試體取樣方式43 3-4-5 實驗設備45 3-4-6 實驗操作流程48 3-5 實驗流程51 3-5-1 預備試驗52 3-5-1 正式實驗57 3-6 實驗結果整理71 3-6-1 試體黏著強度紀錄方式71 3-6-2 數據分析方式75 第四章 黏著強度實驗結果分析 4-1 前言77 4-2 實驗結果分析78 4-2-1單一底材實驗結果分析78 4-2-2磚牆實驗結果分析84 4-2-3單一底材經加速老化試驗結果分析99 4-3 實驗討論104 4-4 小結107 第五章 結論與建議 5-1 結論109 5-2 建議111 參考文獻 附錄 附錄一 預備試驗結果彙整 附-1 附錄二 正式實驗結果彙整 附-3 附錄三 砂漿試體抗壓強度試驗結果 附-26 附錄四 實驗材料測試報告 附-27 個人簡歷

    一、中文文獻
    C-01 王貞富,《日治時期磚造歷史建築物修復補強設計研究》,國立文化資產保存研究中心籌備處,台南,2001.8,p.4-1
    C-02 李有豐,《FRP複合材料補強橋墩設計準則之研究》,財團法人台灣營建研究社,台北,1999.10
    C-03 馬振基,《高分子複合材料》,正中書局,台北,1995.9
    C-04 張嘉祥,《歷史建築震損及維護方式之研究(二)砌體構造》,行政院文化建設委員會,台北,2001.4
    C-05 洪純仁譯,《不飽和聚脂樹脂-FRP用樹脂合成及應用》,復漢出版社,台南,1986.4
    C-06 蘇品書、賴耿陽編著,《複合材料科學》,復漢出版社,台南,1988.6
    C-07 許明發、郭文雄,《複合材料》,高立圖書有限公司,台北,2000.3
    C-08 黃斌,《由台南師院紅樓修復案例論歷史建築物清水磚牆劣化補修技術》,台南,2000.10,p.4~9,p.14~22
    C-09 楊宣勤,《原台南州廳修復與再利用工程施工紀錄〈第五年〉》,國立文化資產保存研究中心籌備處,台南,2002.12
    C-10 栗原福次,《高分子材料使用法》,徐氏基金會,台北,1990
    C-11 丁關海,《簡易圬工設計及建築》,徐氏基金會出版部,台北,1968.9
    C-12 陳章鵬,《磚工》,人文出版社印行,台南,1956,p.31~38
    C-13 《CFRP相關施工相片》,明安國際股份有限公司,高雄,2002
    C-14 周志明,《台灣傳統砌體建築「灰縫」之基礎研究》,雲林科技大學文化資產維護研究所,雲林,2002.7,p.23
    C-15 陳宗禔,《纖維強化複合材料結構損傷修補後之超音波特性研究》,國防大學兵器系統工程研究所,桃園,2000.4
    C-16 鄭文隆、向嘉必,《環氧樹脂之性質與在工程上之應用》,營建工程技術第六期,台北,1983.4,p.345
    C-17 陳俊宏、林秀美、朱國棟、施志哲,《複合材料補強施工之品質管理與檢測》,工業材料142期,台北,1998.10,p.120

    二、日文文獻
    J-01 村橋久弘等,《連續纖維による補修、補強》,理工圖書,日本

    三、英文文獻
    E-01 J.M.Gilstrap & C.W.Dolan, “Out-of-plane Bending of FRP-Reinforced Masonry Walls,” Composites Science and Technology 58,1998, pp.1277-1284
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    E-03 John & Nicola Ashurst, “Practical Building Conservation” , Volume Ⅱ, Gower Technical Press1998, p.49-51
    E-04 D.-H. Kim, “Composite Structures for Civil and Architectural Engineering” , E & FN SPON,1995, p.8-9
    E-05 J.G.Teng;J.F.Chen;S.T.Smith & L.Lam , “FRP Strengthened RC Structures ” , John Willey & Sons Ltd,2002, p.4
    E-06 Antonio Nanni, “Fiber-Reinforced-Plastic (FRP) Reinforcement for Concrete Structures ” , The Pennsylvania State University,1993, p.30~36

    下載圖示 校內:立即公開
    校外:2003-08-13公開
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