APPLICATIONS – BUILDING MATERIALS
建築材料應用|建材之熱分析與熱物性量測
從水泥、石膏、砂漿,到高性能保溫材料與道路瀝青,建築材料必須同時滿足安全、耐久與節能要求。 透過熱分析與熱物性量測,可在研發與品質控管階段,精準掌握建材在加熱、冷卻與長期環境暴露下的行為, 降低結構風險並優化建築節能設計。
建材為何需要熱分析與熱物性量測?
建築材料在實際使用過程中,會經歷日夜溫差、季節變化與可能的火災高溫環境。 透過熱分析與熱物性量測,可在設計與選材階段就預先評估材料在不同條件下的穩定性與可靠度。
- 法規與標準符合性:驗證建材是否符合耐火、耐熱與保溫等相關規範。
- 結構與安全評估:觀察高溫分解、質量損失與相變化,預測火災或熱衝擊情境下的表現。
- 耐候與壽命預估:模擬熱循環、日夜溫差與長期老化行為,評估材料壽命。
- 節能與保溫設計:透過熱導率與 U-value 量測,優化牆體、屋頂與保溫系統。
- 製程與配方優化:比較不同配方、含水率與填料比例對最終材質性能的影響。
應用案例一:石膏建材的脫水與相變化分析(STA / TG-DSC)
石膏(硫酸鈣二水合物)常用於石膏板、粉光層與隔間系統。透過同步熱分析(熱重 TGA 搭配熱流訊號), 可完整觀察其脫水過程與晶型轉變,並評估不同來源與配方之間的差異。
典型熱行為:
- 約 100–300 °C:由二水合物逐步脫水成半水合物,再轉為無水硫酸鈣。
- 約 340 °C:出現放熱峰,對應無水硫酸鈣晶型轉變。
- 約 1200 °C 以上:進一步分解並產生新的氧化物相。
這些資訊可用於建立石膏建材的「熱穩定性指紋」,協助品質驗證、配方調整與耐火等級評估。
應用案例二:牆面石膏粉光層裂縫的失效分析(TGA)
某些建築物在經歷夏季與冬季溫度循環後,粉光層可能出現裂縫或局部剝落。透過熱重分析, 可比較「未受損區域」與「發生裂縫區域」的樣品,評估材料配比與原料差異是否為主因。
量測與解析重點:
- 中溫區質量損失:對應有機物與結構水含量,可反映施工用添加劑與含水狀況。
- 高溫區質量損失(約 800–900 °C):對應碳酸鹽含量,若差異明顯,可能代表原料或配比不一致。
此方法常用於建材失效鑑定,可作為施工爭議與品質稽核的重要客觀依據。
應用案例三:道路瀝青與防水材料的玻璃轉移溫度(DSC)
道路瀝青與相關防水材料在低溫時可能變脆,在高溫時則可能軟化變形。 差示掃描量熱(DSC)可量測玻璃轉移溫度 (Tg) 及熔融相關熱效應,用於評估材料在不同氣候條件下的適用性。
可支援的評估方向:
- 寒帶/熱帶氣候下道路鋪面的配方選擇與比較。
- 高分子改質瀝青與一般瀝青在 Tg 與熱穩定性上的差異。
- 防水卷材與屋頂塗佈材料之低溫脆裂風險評估。
建築材料常用熱分析與熱物性量測技術一覽
- 同步熱分析(TGA + DSC):水泥、石膏、砂漿與複合建材的脫水、分解與相變化分析。
- 熱重分析(TGA):配方中有機物、填料、碳酸鹽等含量估算與失效鑑定。
- 差示掃描量熱(DSC):玻璃轉移溫度、熔融行為與結晶度評估。
本公司可依實際建材應用情境,協助規劃適合的量測方法與測試條件,並提供試測與技術說明服務。
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郭文龍|FST International|Email: Allen.kuo@fstintl.com.tw


