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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:張簡介齊
研究生(外文):Chieh-chi Chang-chien
論文名稱:傳統建築灰泥壁畫受潮檢測與防治方法之研究
論文名稱(外文):Moisture Damp Detection and Water Proof for the Mortar Wall-Painting in Historical Buildings
指導教授:李德河李德河引用關係
指導教授(外文):Der-her Lee
學位類別:碩士
校院名稱:國立成功大學
系所名稱:土木工程學系碩博士班
學門:工程學門
學類:土木工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2009
畢業學年度:97
語文別:中文
論文頁數:197
中文關鍵詞:壁畫紅外線熱影像傳統建築滲水上升潮氣
外文關鍵詞:rising dampwall-paintingleakageinfrared(IR) thermographyhistorical buildings
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傳統建築物的磚牆多利用灰縫灰漿做為黏結材砌疊而成,同時牆面亦常墁以抹灰以維持牆面之美觀與平整,部分牆面更以彩畫進一步美化牆面(壁畫),達到傳達思想理念、增進生活空間美觀性之複合功能。彩畫使傳統建築兼具了時間、歷史、科學技術、教育及美學等方面的價值。但壁面之灰漿以及繪於壁面之彩畫(以下統稱壁畫)易受上升潮氣與滲水造成損壞,因此如何進行壁畫壁體的水份檢測,了解受潮狀況,並進一步施作防潮措施,實乃保護傳統建築壁畫需考慮的方針。
本研究首先蒐集文獻所提之傳統建築所用的材料與配比,於室內以磚材及灰漿砌築一表面覆有抹灰及壁畫灰泥基層之壁體,模擬受上升潮氣情況。利用紅外線熱影像搭配手持式水分計檢測壁體受上升潮氣情況下,灰作表面溫度與含水量之關係,並嘗試將室內試驗結果進行現地傳統建築壁畫受上升潮氣評估檢測。並砌築壁畫灰泥基層模擬壁體受滲水情況,利用紅外線熱影像檢測壁體受滲水影響下,壁畫灰泥基層表面溫度變化之情況。最後利用防潮材料-高效能矽酮防水粉添加至灰縫與抹灰中成為防潮灰漿,在施做於模擬壁體上利用紅外線熱影像探究其抗潮效果。以利爾後古蹟維護保存參考之用。
本研究之研究成果如下:
1.防潮材料─高效能矽酮防水粉成效較佳,當添加量為1%時,即可擁有較仿古灰漿更良好的抗壓強度、低吸水率及防潮效果;添加超過3%時,灰縫與抹灰試體雖有優異之防潮效果,但初期強度與晚期強度均會低於仿古灰縫與抹灰試體。
2.利用紅外線熱影像檢測壁體滲水情況時,可知滲水範圍之溫度在滲水點最低並以輻射狀向外漸增;且當利用增溫器增溫時,當增溫時間夠久(即提供較多之熱能),則可隱約看出壁畫後方磚塊間的灰縫。
3.利用紅外線熱影像檢測壁體受上升潮氣影響時,本研究測得含水量(Y)與表面輻射溫差(X)之關係式如下:
a.仿古壁畫灰泥基層:Y=-10.728X+1.1834(R2=0.906)
b.仿古抹灰層:Y=-13.161X+3.816(R2=0.87)
c.防潮抹灰層:Y=-0.6037X+0.7473(R2=0.037)
4.利用紅外線熱影像檢測現地傳統建築壁體受上升潮氣區域時,可利用升溫時段判定壁畫受潮區域。若欲求得現地傳統建築壁畫之含水量,則應採用溫度穩定之黃昏至夜晚時段較佳,避免受天候影響造成結果誤判。
5.本研究利用防潮灰縫與抹灰試驗結果,將防潮灰漿(灰縫與抹灰)施做於模擬試體上,並在10天後進行受上升潮氣影響模擬試驗,得知當受潮影響30天後,水分仍無法穿透防潮灰漿(灰縫與抹灰)層,因此可知其抗潮效果優越。
The joint mortar has been used on the walls of historical buildings, which ensures adhesive brickwork, bed and cross joints applied with a spreader of rending mortar to maintain smooth and splendid constructed, with some of its wall of painting to further convey the compound functions of theme and improve to enhance the artistic space. Painting ensured the value of time, history, technology, education and aesthetics. But the mortar on the wall and the painting on the wall (mural) have been easily damaged by rising damp and leakage. The guiding principle to protect historical buildings is how the water tester is going as well as realize the affection with damp and to take effective measure of being damp.
The study of this research is to collect the mix proportion and material, using bricks and mortar to apply and spread on the wall, which are with rending mortar and mortar wall-painting, simulating the condition of rising damp, using infrared thermography with water measurement tools, the condition of the surface temperature and water content, attempting to evaluate the effect of indoor trial and error to be applied with historical building, simulating the leakage condition of brick. Mortar wall-painting, using infrared thermography to test the influence of leaking of infrared thermography, and the varying condition of the surface of mortar wall-painting, the final course is using moistureproofing material–high effect silicone powder into the joint mortar and rending mortar to achieve an “antidamp mortar”. To gain the result of anti-damp, using “IR” on the simulating wall. The benefit of this study is for reference to maintain historic sites reservation in the future.
The result of this study:
1.For moistureproofing material–Using high effected silicone powder was a better result. When the grain size of the waterproofing additives was 1 %, the samples were compared with mortar, and with a better homogeneity of depression, low absorption of water and better anti-damp effect. When added more than 3%, the joint mortar and rending mortar specimens had excellent moistureproof result but their initial and final strength were lower compared to imitated ancient joint mortar and rending mortar specimens.
2.As infrared thermography was used to detection the leaking condition of the wall, the lowest temperature was at the leaking point and the temperature increased in divergence direction within the leaking area. When the wall was heated by a heater for a long time (more thermal energy was provided), the joint mortar behind the wall-painting can be observed indistinctly.
3.When infrared thermography was used to evaluate the rising damp effect on the wall, the relation between water content (Y) and surface radiation temperature difference (X) obtained in this study are:
a.Imitated ancient wall-painting mortar base layer:
Y=-10.728X+1.1834(R2=0.906)
b.Imitated ancient rending mortar layer:
Y=-13.161X+3.816(R2=0.87)
c.Moistureproof rending mortar layer:
Y=-0.6037X+0.7473(R2=0.037)
4.As infrared thermography was used to detection on-the-spot historical buildings wall-painting affected by rising damp, the affected area can be decided during heating period. The water content of the on-the-spot historical buildings wall-painting should be measured during dusk to night avoiding weather affection for more stable temperature.
5.This research used the experimental results of moistureproof joint mortar and rending mortar ash, applied moistureproof mortar (joint mortar and rending mortar) to simulating specimens. After 10 days, the experiments were performed to simulate the condition affected by rising damp. The result showed the moisture did not go through moistureproof mortar (joint mortar and rending mortar) after 30 days, which proved its excellent moistureproof results.
摘要.....................................................Ⅰ
英文摘要................................................III
致謝......................................................V
目錄.....................................................VI
表目錄....................................................X
圖目錄..................................................XII
照片目錄..............................................XVIII
第ㄧ章 緒論...............................................1
1-1 研究動機...........................................1
1-2研究目的............................................1
1-3研究方法............................................2
1-3-1 灰泥壁畫受潮檢測...............................2
1-3-2 防潮方法之研究.................................3
1-3-3 研究流程圖.....................................3
第二章 文獻回顧...........................................5
2-1 傳統建築灰漿材料...................................5
2-1-1 傳統建築灰漿材料種類與演變.....................5
2-1-2 傳統建築灰漿之配比文獻.........................7
2-2 傳統建築壁畫種類與劣化介紹........................15
2-2-1 壁畫基礎結構..................................15
2-2-2 壁畫灰作材料與配比............................17
2-2-3 壁畫劣化變質的現象與原因......................18
2-3 壁體潮氣相關文獻..................................24
2-3-1潮氣對牆體之影響...............................24
2-3-2潮氣的種類.....................................25
2-4 紅外線熱影像應用之相關研究........................27
2-4-1 紅外線熱影像技術於土木工程之應用..............27
2-4-2紅外線熱影像技術於古蹟結構檢測之應用...........32
2-5 增溫設備相關研究..................................38
2-5-1 增溫設備之相關研究............................40
2-6 防潮方法介紹......................................44
2-6-1 國內防潮方法..................................44
2-5-2 國外防潮方法..................................44
第三章 熱影像基本原理與儀器介紹..........................51
3-1 紅外線熱影像基本原理..............................51
3-1-1 熱傳遞原理....................................51
3-1-2 黑體理論......................................52
3-1-3 實體物體的輻射................................53
3-1-4 相關重要因素..................................55
3-2 紅外線熱影像儀器介紹..............................58
第四章 研究內容與方法....................................63
4-1 試驗材料介紹......................................63
4-2 灰泥壁畫配比介紹..................................67
4-3模擬壁畫試體製作...................................69
4-3-1 滲水模擬壁畫試體製作..........................69
4-3-2 上升潮氣模擬壁畫試體製作......................71
4-3-3 室內滲水與上升潮氣試驗方法....................74
4-4 傳統與防潮灰漿試體之配比、製作與養護..............79
4-4-1 材料之拌合用水量..............................81
4-4-2 試體製作與養護................................81
4-5 現地壁畫受潮檢測..................................82
4-5-1 台南市國定古蹟大天后宮........................83
4-5-2 嘉義縣國定古蹟水仙宮..........................84
4-6 其它試驗項目、儀器................................86
4-6-1 抗壓試驗......................................86
4-6-2 中性化試驗....................................87
4-6-3 吸水率試驗....................................88
4-6-4 流度試驗......................................88
4-6-5 超音波檢測試驗................................90
4-6-6 毛細吸水試驗..................................90
4-6-7 水分計校正試驗................................91
4-6-8 鹵素燈增溫器增溫均勻度試驗....................92
第五章 試驗結果與討論....................................96
5-1 非破壞性含水量校正試驗............................96
5-2增溫器增溫均勻度試驗結果..........................100
5-3 灰漿試體試驗結果.................................104
5-3-1 物理性質試驗結果.............................104
5-3-2 中性化試驗結果...............................111
5-3-3力學性質試驗結果..............................113
5-3-4 綜合討論.....................................116
5-4 室內潮氣模擬試驗.................................116
5-4-1 滲水模擬試驗.................................116
5-4-2 上升潮氣模擬試驗.............................127
5-4-3 受上升潮氣後溫差與含水量之關係...............142
5-4-4 表面輻射溫度差與含水量關係式之套用...........147
5-4-5 防潮灰縫與抹灰於現地傳統建築之應用...........149
5-4-6 各非破壞性檢測儀器之優缺點...................151
5-4-7 室內壁畫壁體受潮檢測流程.....................152
5-5 現地檢測試驗.....................................154
5-5-1壁畫受潮後含水量推估..........................154
5-5-2 壁畫受潮範圍評估.............................163
5-5-3 現地受潮檢測與含水量判釋驗證比較.............168
5-5-4 現地壁畫受潮檢測流程.........................171
5-6 未來應用之壁畫受潮檢測規劃流程...................173
第六章 結論與建議.......................................174
6-1 結論.............................................174
6-1-1 灰漿試驗結論...............................174
6-1-2 非破壞性檢測試驗結論.......................174
6-2 建議.............................................176
參考文獻................................................177
附錄....................................................183
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