實驗設備

(1) 敲擊源

因固定頻率之超音波震源之頻寬較窄、能量較弱，震波經過混凝土保護層後，

能量消散至相當微弱。一般來說，敲擊震源之產生方式有兩種，分別為衝擊式 (Impact Type) 與可控制激發式 (Controlled Excitation Type)。本研究採用 主動式聲射，採用敲擊鋼珠錘以產生較大頻寬之衝擊式震源 (50-150 kHz)，衝 擊式震源之頻寬段與為震源及敲擊物之接觸時間有關，而本研究以直徑 7 mm 之 敲擊鋼珠錘為之，其敲擊之接觸時間大小，主要受控於敲擊器之尺寸、質量、受 測物質量與受測物之表面狀況。其所擊發產生之接觸時間大約為 22~29 μs，如 圖3-20 所示。

圖 3-20 敲擊鋼珠錘(採用直徑 7 mm)

(資料來源：本研究整理)

(2) 接收器

一般應力波檢測應用於土層探測或道路鋪面檢測，其接收器之型式為低頻加 速度計(規)，其頻寬一般約小於1 kHz以下。而應用於鋼筋混凝土上，因鋼筋混 凝土結構之波速較快，其中混凝土適用之接收頻寬一般介於10 ~ 200 kHz左右，

接收器型式為加速度計、寬頻位移計或其他偏高頻聲射接收器等。本試驗之接收 器採用由Physical Acoustics Corporation 公司生產，型號WD FO79，頻寬為100

~ 900 kHz 之寬頻接收器，如圖3-21，接收器型錄如圖3-23；而接受器與試體之

耦合材料採用由PCB 公司所製型號為080A24之蜜蠟，使接收器與試體表面緊密接 觸，如圖3-22所示。

圖 3-21 WD Sensor

(資料來源：本研究整理)

圖 3-22 蜜蠟(型號：080A24)

(資料來源：本研究整理)

圖 3-23 接收器型錄說明

(資料來源：本研究整理)

(3) 訊號擷取系統

訊號擷取系統採用，PXI NI-6115 資料擷取介面卡同步作接收觸發之類比訊 號 (如圖 3-24(a))，其同步化數據擷取係利用 RISI bus cables 將所有資料擷 取介面卡並聯，以達到時脈 (Timing) 和訊號 (Signals) 同步

(Synchronization)的量測。並即時轉換為一般電腦所能接受的數位訊號，以做 為資料傳遞之用，達到量測效果。且同時透過型號為 1220 C 之前置放大器

(Preamplifier)，如圖 3-24(b)，篩選並放大高於門檻值且頻率介於 100 ~ 1200 kHz 之訊號，將微小電壓變化紀錄於二進位元 (Binary) 之資料檔案中，於 LabVIEW 轉換為易於處理之字元(ASCII) 資料格式，其設定之接收訊號頻率最高 可達每秒一千萬次，導波量測以欲探目標頻率 (50~150 Hz) 作擷取頻率設定為 每秒二百萬次。

(a) 擷取介面器 (b) 前置放大器

圖 3-24 擷取介面器與前置放大器

(資料來源：本研究整理)

貳、超音波脈衝量測

對於量測鑽心混凝土試體從受熱面往內部隨熱損所造成的波速變化，則利用超音 波脈衝量測儀來進行；採用由 ACS 公司所製造之 A1220M 乾點式超音波脈衝量測 儀，其附屬之探頭分別為 50 kHz 之剪力波探頭與 100 kHz 之壓力波探頭，如圖 3-25 所示，量測方式為乾點式，不需塗抹耦合劑即可於不平整表面量測，並可 藉由其主機功能，將量測之原始數據取出，進行後續之資料分析(圖 3-26)。

壓力波探頭 脈衝頻率 100 kHz

剪力波探頭 脈衝頻率 50 kHz

圖 3-25 超音波脈衝主機及其探頭

(資料來源：本研究整理)

圖 3-26 波形圖與波傳資料擷取

(資料來：本研究整理)

參、反彈錘法量測

反彈錘法係由瑞士工程師 Schmidt 於 1948 年所研發出來的，為目前常用於 測定混凝土強度的表面硬度法，且此法已被列入 CNS 國家標準中。反彈錘的構造 主要有四部份：（1）外殼（2）衝擊桿（3）鎚塊（4）彈簧，本案所用的施密特 錘為義大利 CONTROLS 生產的 45-D0561 測試錘(如圖 3-27)，符合 ASTM D5873 標準。

傳統火害後混凝土抗壓強度的折減，多以鑽心取樣後的圓柱試體進行抗壓試

驗，因試體同時包括了靠近受火面與未受火面的部位，因此法所得為該鑽心圓柱 試體的整體強度，無法了解混凝土各斷面深度的強度劣化。本研究為了解各深度 的強度變化，規畫將鑽心圓柱試體從受火面進行切片，然後利用反彈錘法對各切 片進行表面硬度量測後獲得反彈數(Rebound Number)，再依據反彈數與抗壓強度 圖表(如圖 3-28)轉換推測其抗壓強度值。

圖 3-27 施密特錘

(資料來：本研究整理)

圖 3-28 反彈數與抗壓強度關係圖

(資料來：CONTROLS 45-D0561 原廠手冊資料)