利用所灌製的混凝土塊內含 #6鋼筋，以直流電源供應器進行加速腐蝕 通電 24小時並斷電24小時做去極化的動作，將實驗組(加速腐蝕試體)與對 照組(無腐蝕試體)，針對不同的四個保護層(4cm、6cm、7cm、9cm)，分別 進行透地雷達的實驗，將實驗所得到的鋼筋反射訊號進行數位影像編碼運 算。
5-1 鋼筋反射訊號 鋼筋反射訊號 鋼筋反射訊號－ 鋼筋反射訊號 － － －最大編碼值比較 最大編碼值比較 最大編碼值比較 最大編碼值比較
利用數位影像編碼運算，擷取混凝土至鋼筋最短距離，其能量經混凝土 衰減最少之編碼值，如圖 5-1所示，依腐蝕時間增加做一整理分析。圖5-2 為各保護層深度最大編碼值的變化，隨著加速腐蝕時間的增加，編碼值也 跟隨著逐漸增加，整合四個保護層深度最大編碼值如圖5-3所示，為加速腐 蝕 408小時後不同保護層深度最大編碼值的變化：
圖5-1 擷取鋼筋中心最大反射訊號
最大編碼值
６６
保護層4cm最大編碼值
0 5000 10000 15000 20000 25000 30000 35000 40000
0hr 24hr 48hr 72hr 96hr 120hr 144hr 168hr 192hr 216hr 240hr 264hr 288hr 312hr 360hr 408hr
(時間)
編碼值
編碼值
圖5-2(a) 保護層厚度4cm 最大編碼值的變化
保護層6cm最大編碼值
0 5000 10000 15000 20000 25000 30000 35000 40000
0hr 24hr 48hr 72hr 96hr 120hr 144hr 168hr 192hr 216hr 240hr 264hr 288hr 312hr 360hr 408hr
(時間)
(編碼值)
編碼值
圖 5-2(b) 保護層厚度6cm 最大編碼值的變化
６７
保護層7cm最大編碼值
0 5000 10000 15000 20000 25000 30000
0hr 24hr 48hr 72hr 96hr 120hr 144hr 168hr 192hr 216hr 240hr 264hr 288hr 312hr 360hr 408hr
(時間)
(編碼值)
編碼值
圖5-2(c) 保護層厚度7cm 最大編碼值的變化
保護層9cm最大編碼值
0 2000 4000 6000 8000 10000 12000 14000 16000 18000 20000
0hr 24hr 48hr 72hr 96hr 120hr 144hr 168hr 192hr 216hr 240hr 264hr 288hr 312hr 360hr 408hr
(時間)
(編碼值)
編碼值
圖 5-2(d) 保護層厚度9cm 最大編碼值的變化
６８
0 5000 10000 15000 20000 25000 30000 35000 40000
0hr 24hr 48hr 72hr 96hr 120hr 144hr 168hr 192hr 216hr 240hr 264hr 288hr 312hr 360hr 408hr
(時間)
(編碼值)
保護層4cm 保護層6cm 保護層7cm 保護層9cm
圖5-3整合不同保護層深度之透地雷達量測鋼筋最大編碼值圖
保護層厚度 4cm 在腐蝕與未腐蝕最大編碼值之變化量為 23%；保護層厚 度 6cm 之變化量為 27%；再保護層厚度 7cm 之變化量為 45%；再保護層厚度 9cm 之變化量為 33%，四個保護層深度之最大編碼值皆隨著加速腐蝕時間的 增加而增加，保護層厚度 7cm 之變化量最為明顯。
６９
5-2 訊號電壓值與反射系數比較 訊號電壓值與反射系數比較 訊號電壓值與反射系數比較 訊號電壓值與反射系數比較
將所擷取的最大編碼值減掉最小編碼值求得鋼筋反射訊號振幅圖 5-4， 經過換算得到 4cm、6cm、7cm、9cm 的電壓值如圖 5-5，在經過加速腐蝕 408 小時後電壓值皆有隨時間變大的趨勢，而四個保護層深度在加速腐蝕 72 小時之後電壓有明顯增大的趨勢。
保護層深度 4cm 在加速腐蝕 408 小時相對於 0 小時電壓變化量為 114mV、變化量為 23.70%；保護層深度 6cm 在加速腐蝕 408 小時相對於 0 小時電壓變化為 150mV、變化量為 38.75%；保護層深度 7cm 在加速腐蝕 408 小時相對於 0 小時電壓變化為 206mV、變化量為 83.92%；保護層深度 9cm 在加速腐蝕 408 小時相對於 0 小時電壓變化為 97mV、變化量為 20.75%，由於 7cm 為加速腐蝕之泡水面所以腐蝕情形相對比較嚴重，在電 壓值變化都較其他面明顯。
最大編碼值 最小編碼值
Δ
７０
圖5-4 擷取鋼筋訊號振幅值
GPR(4cm)
-50 0 50 100 150
0hr 24hr 48hr 72hr 96hr 120hr 144hr 168hr 192hr 216hr 240hr 264hr 288hr 312hr 360hr 408hr
(時間)
GPR電壓值(mV)
圖 5-5 (a) 保護層4cm電壓值變化
GPR(6cm)
-50 0 50 100 150 200
0hr 24hr 48hr 72hr 96hr 120hr 144hr 168hr 192hr 216hr 240hr 264hr 288hr 312hr 360hr 408hr
(時間)
GPR電壓值(mV)
圖5-5(b) 保護層6cm電壓值變化
７１
GPR(7cm)
0 50 100 150 200 250
0hr 24hr 48hr 72hr 96hr 120hr 144hr 168hr 192hr 216hr 240hr 264hr 288hr 312hr 360hr 408hr
(時間)
GPR電壓值(mV)
圖5-5 (c) 保護層7cm電壓值變化
GPR(9cm)
-20 0 20 40 60 80 100 120
0hr 24hr 48hr 72hr 96hr 120hr 144hr 168hr 192hr 216hr 240hr 264hr 288hr 312hr 360hr 408hr
(時間)
GPR電壓值(mV)
圖5-5(d) 保護層9cm電壓值變化
７２
介質間之反射係數為影響電磁波反射電壓之主要因素之一，因此本試驗 針對鋼筋不同腐蝕程度，反射係數之變化做一比較討論。圖 5-6為不同保護 層深度在不同加速腐蝕時間下之反射系數，圖 5-7為整合不同保護層深度反 射系數的變化。
反射係數(4cm)
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2
0hr 48hr 96hr 144hr 192hr 240hr 288hr 360hr
(時間)
(反射係數)
反射係數
圖 5-6(a)保護層厚度 4cm反射系數變化
７３ 反射係數(6cm)
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1
0hr 24hr
48hr 72hr
96hr 120hr
144hr 168hr
192hr 216hr
240hr 264hr
288hr 312hr
360hr 408hr
(時間)
(反射係數)
反射係數
圖 5-6(b)保護層厚度6cm反射系數變化
反射係數(7cm)
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7
0hr 24hr
48hr 72hr
96hr 120hr
144hr 168hr
192hr 216hr
240hr 264hr
288hr 312hr
360hr 408hr
(時間)
反射係數
圖5-6(c)保護層厚度 7cm反射系數變化
７４
保護層厚度9cm
0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4
0hr 24hr
48hr 72hr
96hr 120hr
144hr 168hr
192hr 216hr
240hr 264hr (時間)
(反射係數)
反射係數
圖 5-6(d)保護層厚度9cm反射系數變化
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2
0hr 48hr 96hr 144hr 192hr 240hr 288hr 360hr
(時間)
(反射係數) 4cm
6cm 7cm 9cm
圖5-7不同保護層深度反射係數比較圖
７５
由實驗所求得的反射係數中可以發現在保護層 4cm 在未腐蝕之反射係 數為 0.71，在加速腐蝕 408 小時候反射係數為 0.988；保護層 6cm 未腐蝕 反射係數為 0.5，在加速腐蝕 408 小時候反射係數為 0.895；保護層 7cm 未 腐蝕反射係數為 0.27，在加速腐蝕 408 小時後反射係數為 0.606；保護層 9cm 未腐蝕反射係數為 0.205，在加速腐蝕 408 小時候反射係數為 0.340，
四個保護層深度所計算之反射係數，隨著加速腐蝕時間的增加都有變大的 趨勢。在理想的健康鋼筋它的反射係數是 1，造成反射係數隨著深度變深而 下降的原因，是因為雷達波在混凝土介質中行進造成衰減所反映出的現象。
鋼筋在澆置完成後並非與混凝土完全密合，在鋼筋與混凝土間還是會存 在小孔隙 圖 5-8，隨著加速腐蝕時間的增加腐蝕生成物漸漸填滿了鋼筋周 圍的孔隙，所以鋼筋腐蝕後電磁波打到的不再是鋼筋而是包覆著一層腐蝕 生成物的鋼筋，隨著鋼筋與混凝土界面之介質特性的改變所得訊號之電壓 值及反射係數逐漸變大，這是影響的主要原因，藉此可說明當訊號電壓值 與反射係數在變化的同時鋼筋也逐漸的在腐蝕。