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4-1 實驗計畫

本研究主要是探討透地雷達非破壞檢測技術及超音波非破壞檢 測技術對有冷縫存在之混凝土長樑冷縫試體進行測量試驗並加以討 論分析。首先應用透地雷達非破壞檢測技術對含冷縫混凝土試體進行 內部掃描,並對透地雷達圖進行研判,進而使用濾波進行處理,加強 對圖形之效果再進行判讀。另外也使用超音波非破壞檢測技術針對試 體進行直接傳遞法、表面傳遞法之試驗,利用所得之音波傳遞時間 值,繪製時間與距離之 X-Y 分佈圖,藉由混凝土上下層不同時間之 澆置界面,來反應出有冷縫存在之混凝土的波速時間值差異性,並對 相隔一定時間差所澆置製作之冷縫或澆置線進行比較分析,根據此兩 種結果做綜合比較與分析。

4-2 試驗材料

1. 水泥:本研究採用台灣水泥公司市售之袋裝第一型波特蘭水泥,

其主要之化學成分與物理性質;如表 4-1、4-2 所示。

2. 粗骨材:本研究採用新竹頭前溪流域之碎石級配,將骨材洗淨以 烘盤置於烘箱中烘置 24 小時後,再以篩網逐一進行粒徑分類,

3. 細骨材:本研究採用新竹頭前溪流域之天然河砂,將骨材洗淨以 烘盤置於烘箱中烘置 24 小時後,於室內待細骨材降至室溫,直 接進行拌合。

4-3 試驗設備

本實驗所使用之實驗設備如下:

1. 透地雷達系統

本研究所採用的透地雷達系統為瑞典製之 RAMAC/GPR 系統,

其特點是將發射天線與接收天線之位置固定,並放置於遮罩式的保護 盒內,是為遮罩式天線盒,其主要的優點是將發射天線與接收天線之 頻率皆由天線盒之底部進行,以減少或隔離外界環境所影響之雜訊;

如圖 4-1 所示。

2. 數位超音波檢測儀

本 研 究 採 用 法 國 CEBTP 所 生 產 之 超 音 波 檢 測 儀 -AU2000 Ultrasonic Tester;如圖 4-2 所示。儀器設計採發射端與接收端探 頭各自獨立形式,其發射頻率為 60kHz。

3. 鼓式拌合機

本研究所使用之拌合器為圓錐形拌合鼓;如圖 4-3 所示。每次拌合時 間不得低於 1~1.5 分鐘,轉速不得低於每分鐘 15 轉,且於拌合過程 中,需適度的運用人工攪和,使骨材與砂漿能充分拌合。

4. 矩形混凝土梁試體模具

本研究依據超音波所需量測之距離,採用15cm×15cm×75cm之矩形 鋼材模具;如圖 4-4 所示。

4-4 含冷縫混凝土長樑試體澆置

本研究主要試體為矩形鋼筋混凝土樑冷縫試體,澆置完之後再放 置飽和石灰水中養護 28 天。並進行作透地雷達試驗、超音波量測試 驗及混凝土抗壓強度試驗。

4-4-1 試體之材料級配與拌合程序

本研究中混凝土配比設計之水灰比皆為 0.5。在進行拌合的過程 中,必須先將拌合機具以及拌合工具潤濕,以防止因水分之吸附而造 成水灰比誤差;過程中依順序(粗骨材à細骨材à水泥)分別放置拌 合機中分次拌合均勻,當三種材料充分混合後,將水分三次加入,直 到充分拌合,再將混凝土取出進行澆置。

4-4-2 混凝土冷縫試體澆置過程

1. 含冷縫矩形混凝土長樑試體

a. 進行拌合混凝土時所須之材料;如圖 4-5 所示。

b. 進行澆置之前先將模具內部雜物清除,並在表面塗上一層礦 物油,以防止脫模不易損壞試體。

c. 澆置時先將矩形混凝土樑模具畫出斜線條,可分出上下層,

先澆置下層;如圖 4-6 所示。再依設計中之相隔時間進行上層 之澆置;如圖 4-7 所示。

d. 澆置時分三層澆置,每層須用直徑為 16mm 之搗棒搗實 100 次,在澆置完成時,分別在模具之兩側利用軟槌敲擊各五次;

但在上下層之交界面不以鏝刀抹平,並在澆置上層時先加以 潤濕以接近符合實際之冷縫發生情形。

e. 在上層完成澆置時,以鏝刀將表面抹平,並以保鮮膜覆蓋試 體表面,以防止水分散失;如圖 4-8 所示。

f. 24 小時後將試體進行拆模,並將試體放置飽和石灰水中養護。

g.

完成試體;如圖 4-9、如圖 4-10a、4-10b、4-10c、4-10d、4-10e、

4-10f、4-10g、4-10h 所示。

4-5 透地雷達與超音波資料擷取過程 4-5-1 透地雷達掃描試驗

在試體澆置完成養護一天後,進行透地雷達檢測。首先以澆置 時間差為 1 天之混凝土冷縫長樑試體進行(I)、(II)、(III)三種測線

施測;施測(I)、(II)測線時,先將混凝土冷縫長樑試體放置於中間;

如圖 4-11 所示。再將兩塊純混凝土放置於兩旁,將冷縫面以傾斜施 側面之方式放置;如圖 4-12 所示。使用頻率為 1GHz 之透地雷達探 頭進行施測;如圖 4-13 所示。施測(III)測線時,先將混凝土冷縫 長樑試體放置於中間,再將兩塊純混凝土放置於兩旁,將冷縫面與施 側面相垂直之方式放置;如圖 4-14 所示。再使用 1GHz 之透地雷達 探頭進行施測,再以相同之施測方式,對 8 小時、1 天、3 天、5 天、

7 天、9 天、14 天之混凝土冷縫長樑試體進行施測,並將所施測之圖 形紀錄於電腦內,作為以後判讀之依據。養護期間,對九組冷縫試體 上連續紀錄 10 天,共施測 270 條測線,量測出來之剖面圖,再進行 影像處理,並研判、分析其結果。

4-5-2 超音波試驗

在混凝土到達 28 天強度時,進行三種超音波非破壞檢測試驗;

如圖 4-15 所示。第一為超音波非破壞檢測表面傳遞法 A,先以每 7 公分為一施測點,在混凝土冷縫試體上標示位置,在同一面上放樣二 條測線共 14 點,再以凡士林作為耦合劑,塗抹在 1 小時混凝土冷縫 長樑試體,使得超音波探頭及混凝土界面間充分密合,避免超音波因 空氣阻隔無法傳送到混凝土內,之後進行超音波表面傳遞法 A;如圖 4-16 所示。並紀錄每筆數據作為判別混凝土冷縫是否有影響之參考。

第二為超音波非破壞檢測表面傳遞法 B,先將測線之位置放樣在和冷 縫面相垂直的混凝土面上,每七公分一施測點,再同一面上放樣一 條,共 7 點,之後進行超音波表面傳遞法 B;如圖 4-17 所示。並紀 錄每筆數據作為判別混凝土冷縫之影響。第三為超音波非破壞檢測直 接傳遞法,在混凝土冷縫長樑試體相對的兩個面上放樣,以每 7 公分 為一點,共兩條;如圖 4-18 所示。之後再以相同之方式,對 8 小時、

1 天、3 天、5 天、7 天、9 天、14 天之混凝土冷縫長樑試體進行施測,

並紀錄每筆數據作為判別混凝土均勻性之參考。紀錄波傳時間之結 果,以 X 軸為波傳時間,Y 軸為探頭間距,計算混凝土之波速,並 繪製成圖形,分析研判冷縫對混凝土內超音波速之影響。

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