第 一 節 混 凝 土 非 破 壞 檢 測 常 用 技 術 的 分 類 和 特 色
混 凝 土 非 破 壞 檢 測 技 術 是 指 在 不 破 壞 混 凝 土 結 構 構 件 的 條 件 下，在 混 凝 土 結 構 構 件 的 位 置 上，對 構 件 的 強 度 和 缺 陷 進 行 直 接 定 量 檢 測 的 技 術 。 一 般 工 程 中 ， 常 以 28 天齡期依標準流程製作之混凝土 圓 柱 試 體 ， 進 行 抗 壓 試 驗 以 獲 得 之 強 度 作 為 依 據 。 不 過 於 實 際 工 程 ， 結 構 體 並 無 法 處 於 規 範 中 所 述 之 理 想 養 護 環 境，因 此 便 需 透 過 一 些 非 破 壞 之 技 術，以 了 解 結 構 體 之 真 實 狀 況，作 為 後 續 驗 收、使 用 或 修 補 維 護 時 之 參 考 依 據 。
依 據 非 破 壞 檢 測 技 術 的 檢 測 目 的，通 常 可 將 非 破 壞 檢 測 方 法 分 為 五 大 類 ：
1、檢測結構構件混凝土強度值；
2、 檢 測 結 構 構 件 混 凝 土 內 部 缺 陷 ， 如 混 凝 土 裂 縫 、 不 密 實 區 和 孔 洞 、 混 凝 土 接 合 面 品 質 、 混 凝 土 破 壞 厚 度 等 ；
3、 檢 測 幾 何 尺 寸 ， 如 鋼 筋 位 置 、 鋼 筋 保 護 層 厚 度 、 版 、 走 道 、 牆 面 厚 度 等 ；
4、結構工程混凝土強度品質的勻質性檢測和控制；
5、建築隔熱、隔音、防水等物理特性的檢測。
而 從 目 前 的 非 破 壞 檢 測 技 術 水 準 與 實 際 應 用 情 況 來 看，為 達 到 同 一 檢 測 目 的，可 以 選 用 多 種 具 有 不 同 檢 測 原 理 的 檢 測 方 法，例 如 結 構 構 件 混 凝 土 強 度 的 非 破 壞 檢 測，便 可 以 利 用 反 彈 法、超 音 波 一 反 彈 綜 合 法、超 音 波 脈 沖 法、拔 出 法、鑽 心 法、探 針 法 等。因 此 可 提 供 非 破 壞 檢 測 工 作 者 多 種 可 能 之 選 擇，令 其 依 現 場 之 條 件 擇 一 進 行，以 獲 得 較 為 合 理 之 測 試 數 值 。
以 下 將 依 檢 測 目 的、非 破 壞 檢 測 原 理、檢 測 方 法 等 綜 合 分 類 表 列
表 2- 2 按檢測方法綜合分類(2)
此 外，對 於 長 齡 期 混 凝 土，即 對 舊 建 築 的 混 凝 土 還 應 考 慮 齡 期 的 影 響 因 素 。
二 、 超 音 波 法 檢 測 混 凝 土 強 度
利 用 超 音 波 法 檢 測 研 究 發 現，超 音 波 在 混 凝 土 中 傳 播 的 音 速 與 混 凝 土 強 度 值 有 密 切 的 相 關 關 係 ， 於 是 利 用 超 音 波 法 檢 測 混 凝 土 缺 陷 ， 擴 展 到 檢 測 混 凝 土 強 度，其 原 理 就 是 音 速 與 混 凝 土 的 彈 性 性 質 有 相 對 的 關 係，而 混 凝 土 彈 性 性 質 在 相 當 程 度 上 可 以 反 映 出 強 度 之 大 小。從 上 述 分 析，可 以 通 過 試 驗 建 立 混 凝 土 由 超 音 波 速 與 混 凝 土 強 度 的 相 對 關 係，它 是 一 種 經 驗 公 式，與 混 凝 土 強 度 等 級、混 凝 土 成 分、試 驗 數 量 等 因 素 有 關；通 常 混 凝 土 中 超 音 波 速 與 混 凝 土 強 度 之 間 呈 非 線 性 關 係 ， 但 在 一 定 強 度 範 圍 內 也 可 採 用 線 性 關 係 。
因 此 可 見，混 凝 土 內 超 音 波 傳 播 速 度 受 許 多 因 素 影 響，如 受 混 凝 土 內 鋼 筋 配 置 方 向 影 響、不 同 骨 料 及 粒 徑 影 響、混 凝 土 水 灰 比、齡 期 及 養 護 條 件 影 響，以 及 混 凝 土 強 度 等 級，這 些 影 響 因 素 如 不 經 修 正 都 會 影 響 檢 測 誤 差 大 小 的 問 題，因 此 在 建 立 超 音 波 檢 測 混 凝 土 強 度 曲 線 時 ， 應 加 以 綜 合 考 慮 影 響 因 素 的 修 正 。
三 、 超 音 波 反 彈 錘 綜 合 法 檢 測 混 凝 土 強 度
綜 合 法 檢 測 混 凝 土 強 度 是 指 應 用 兩 種 或 兩 種 以 上，單 一 非 破 壞 檢 測 方 法（ 力 學 的、物 理 的 ），以 獲 取 多 種 參 數，並 建 立 強 度 與 多 項 參 數 的 綜 合 相 對 關 係 ， 以 便 從 不 同 角 度 綜 合 評 估 混 凝 土 的 強 度 。
超 音 波 反 彈 錘 綜 合 法 是 綜 合 法 中 經 驗 證 檢 測 的 一 種 成 熟 可 行 的 方 法。顧 名 思 義，該 法 是 同 時 利 用 超 音 波 法 和 反 彈 法 對 混 凝 土 同 一 測 區 進 行 檢 測 的 方 法。它 可 以 補 強 單 一 方 法 既 有 的 缺 點，做 到 互 補 之 成 效。例 如 反 彈 法 中 的 反 彈 值 主 要 受 表 面 硬 度 影 響，但 當 混 凝 土 強 度 較 低 時，由 於 塑 性 變 形 增 大，使 得 表 面 硬 度 反 應 不 敏 感，又 如 當 構 件 尺 寸 較 大 時，內 外 反 應 有 所 差 異 時，表 面 硬 度 和 反 彈 值 難 以 反 應 構 件 實 際 強 度。反 之，超 音 波 法 的 音 速 值 是 取 決 於 整 個 斷 面 的 動 彈 性，主 要 以 其 密 實 性 來 反 映 混 凝 土 強 度，這 種 方 法 可 以 較 敏 感 的 反 映 出 混 凝 土
的 密 實 性、混 凝 土 內 骨 材 組 成 以 及 骨 材 種 類。此 外，超 音 波 法 檢 測 強 度 較 高 的 混 凝 土 時 ， 音 速 隨 強 度 變 化 而 不 敏 感 ， 由 此 概 略 剖 析 可 知 ， 超 音 波 反 彈 綜 合 法 可 以 利 用 超 音 波 速 與 反 彈 值 兩 個 參 數 檢 測 混 凝 土 強 度，彌 補 了 單 一 方 法 在 較 高 強 度 區 或 在 較 低 強 度 區 各 自 的 不 足。通 過 這 試 驗 建 立 超 音 波 脈 沖 速 度—反彈值—強度相對關係。
這 種 綜 合 法 最 大 優 點 就 是 提 高 了 混 凝 土 強 度 檢 測 的 精 度 和 可 靠 性。許 多 學 者 認 為 綜 合 法 是 混 凝 土 強 度 非 破 壞 檢 測 技 術 的 一 個 重 要 發 展 方 向。目 前 除 上 述 超 音 波 反 彈 綜 合 法 已 廣 泛 應 用 外，已 被 採 用 的 還 有 超 音 波 鑽 心 綜 合 法 、 反 彈 鑽 心 綜 合 法 、 音 速 衰 減 綜 合 法 等 。
四 、 鑽 心 法
利 用 鑽 心 機、鑽 頭、切 割 機 等 配 套 機 具，在 結 構 構 件 上 鑽 心 取 樣，
藉 由 此 鑽 心 試 體 之 抗 壓 強 度 直 接 推 測 結 構 構 件 之 強 度 或 缺 陷，無 需 利 用 原 混 凝 土 圓 柱 試 體 或 其 他 參 數。它 的 優 點 是 直 接、準 確、代 表 性 強，
缺 點 則 是 對 結 構 構 件 有 局 部 之 破 損，因 此 鑽 心 數 量 不 可 過 多，而 且 價 格 也 比 較 昂 貴。鑽 心 法 在 國 外 的 使 用 已 有 幾 十 年 歷 史，一 般 來 說 各 國 均 有 制 定 鑽 心 檢 測 混 凝 土 強 度 的 相 關 規 範，另 外 ISO 國際標準化組織 也 公 布 了《 硬固混凝土鑽心試體的鑽心及抗壓試驗 》 （ ISO / DIS 7034 ）國際標準草案。
鑽 心 法 除 用 以 檢 測 混 凝 土 強 度 外，還 可 通 過 鑽 心 取 樣 方 法 檢 測 結 構 混 凝 土 受 凍、火 災 損 傷 深 度、裂 縫 深 度 以 及 混 凝 土 接 縫、分 層、析 離 、 孔 洞 等 缺 陷 。
鑽 心 法 在 現 址 上 檢 測 混 凝 土 強 度 與 缺 陷，是 其 他 非 破 壞 檢 測 方 法 不 可 取 代 的 一 種 有 效 方 法。因 此，國 內 外 都 主 張 把 鑽 心 法 與 其 他 非 破 壞 檢 測 方 法 結 合 使 用，一 方 面 利 用 非 破 壞 檢 測 方 法 檢 測 混 凝 土 之 均 勻 性，以 減 少 鑽 心 數 量，另 一 方 面 又 利 用 鑽 心 法 來 校 正 其 他 方 法 的 檢 測 結 果 ， 以 提 高 檢 測 的 可 靠 性 。
五 、 拉 拔 法 檢 測 混 凝 土 強 度
拉 拔 法 是 指 將 安 裝 在 混 凝 土 中 的 錨 定 元 件 拔 出，以 測 出 其 極 限 拉 拔 力，利 用 事 先 建 立 的 極 限 拉 拔 力 和 混 凝 土 強 度 間 的 相 對 關 係，評 估 被 測 混 凝 土 結 構 構 件 混 凝 土 強 度 的 方 法。這 種 方 法 在 國 際 上 已 有 五 十 餘 年 歷 史 之 久，方 法 較 為 成 熟。拉 拔 法 分 為 預 埋（ 或 先 裝 ）拉 拔 法 和 後 置 拉 拔 法 兩 種。顧 名 思 義，預 埋 拉 拔 法 是 指 預 先 將 錨 定 元 件 埋 入 混 凝 土 中 的 拉 拔 法，它 適 用 於 成 批 的、連 續 生 產 的 混 凝 土 結 構 構 件，按 施 工 程 序 要 求 及 預 定 檢 測 目 的，預 先 將 測 試 元 件 預 埋 於 混 凝 土 中。例 如 確 定 現 場 澆 置 混 凝 土 結 構 拆 模 時 的 混 凝 土 強 度；確 定 預 力 混 凝 土 結 構 預 力 施 加 時 的 混 凝 土 強 度 ； 預 鑄 構 件 運 輸 、 安 裝 時 的 混 凝 土 強 度 ； 冬 季 施 工 時 混 凝 上 養 護 過 程 中 的 混 凝 土 強 度 等。後 置 拉 拔 法 指 混 凝 土 硬 化 後，在 現 場 混 凝 土 結 構 上 後 裝 錨 定 元 件，此 法 可 按 不 同 目 的，檢 測 現 場 混 凝 土 結 構 構 件 的 混 凝 土 強 度 。
儘 管 極 限 拉 拔 力 與 混 凝 土 拉 拔 出 之 破 壞 機 理 尚 看 法 不 一 致，但 試 驗 證 明，在 常 用 強 度 之 混 凝 土 範 圍 內，拉 拔 力 與 混 凝 土 強 度 有 良 好 的 相 對 關 係 ， 檢 測 結 果 與 圓 柱 試 體 強 度 的 離 散 性 較 小 ， 結 果 令 人 滿 意 。
拉 拔 法 在 北 歐 、 北 美 國 家 得 到 廣 泛 應 用 ， 被 認 為 是 現 場 應 用 方 便 、 檢 測 費 用 低 廉 ， 尤 其 適 合 用 於 現 場 品 質 之 控 制 。
國 際 上 不 少 國 家 和 國 際 組 織 發 表 了 拉 拔 法 檢 測 規 範 文 件，例 如 美 國 著 名 的 組 織 ASTM 發 表 的 《 硬 固 混 凝 土 拉 拔 強 度 標 準 試 驗 方 法 》 (ASTM C-900-99)，國際標準化組織（ISO）亦公布《硬固混凝土拉拔 強 度 的 檢 測 法 》 （ISO/DIS 8046)。
從 以 上 分 析 可 見 ， 拉 拔 法 雖 是 一 種 微 破 壞 檢 測 混 凝 土 強 度 方 法 ， 但 具 有 進 一 步 推 廣 與 發 展 的 前 景 。
六 、 超 音 波 法 檢 測 混 凝 土 缺 陷
超 音 波 法 檢 測 混 凝 土 缺 陷 的 基 本 概 念 是，利 用 具 波 形 顯 示 功 能 的 超 音 波 檢 測 儀 和 頻 率 為 20~25kHz 的音波轉換器，測量與分析超音脈 沖 波 在 混 凝 土 中 傳 播 之 速 度（ 波 速 ）、首 波 振 幅（ 波 幅 ）、接 受 信 號
主 頻 率（ 主 頻 ）等 音 波 參 數，並 根 據 這 些 參 數 及 其 相 對 變 化，以 判 定 混 凝 土 中 的 缺 陷 情 況 。
混 凝 土 結 構，因 施 工 過 程 中 管 理 不 善 或 者 因 自 然 災 害 影 響，致 使 在 混 凝 土 結 構 內 部 產 生 不 同 種 類 的 缺 陷 。 按 其 對 結 構 構 件 承 力 性 能 、 耐 久 性 能、安 裝 使 用 性 能 的 影 響 程 度，混 凝 土 內 部 缺 陷 可 區 分 為 有 決 定 性 影 響 的 嚴 重 缺 陷 和 無 決 定 性 影 響 的 一 般 缺 陷。鑑 於 混 凝 土 材 料 是 一 種 非 均 質、彈 塑 性、異 向 性 的 材 料，要 求 絕 無 缺 陷 產 生 的 情 況 是 不 可 能 的，但 對 於 嚴 重 之 缺 陷 則 不 應 存 在，而 如 有 嚴 重 缺 陷 則 應 及 時 處 理 補 強。超 音 波 法 檢 測 混 凝 土 缺 陷 的 目 的 不 是 在 於 發 現 有 無 缺 陷，而 是 在 於 檢 測 出 有 無 嚴 重 缺 陷，要 求 通 過 檢 測 判 別 出 各 種 缺 陷 種 類 和 判 別 出 缺 陷 之 程 度，這 就 要 對 缺 陷 進 行 量 化 分 析。通 常 如 有 嚴 重 缺 陷 產 生 ， 則 指 混 凝 土 內 有 明 顯 的 不 密 實 區 或 空 洞 ， 有 大 于 0.05mm 寬度的 裂 縫；表 面 或 內 部 有 損 傷 層 或 明 顯 的 蜂 窩 麻 面 區 等。以 上 缺 陷 是 容 易 發 生 的 品 質 問 題，常 常 引 起 甲 乙 雙 方 爭 執 的 問 題，故 超 音 波 法 檢 測 混 凝 土 缺 陷 受 到 了 廣 大 檢 測 人 員 的 關 注 使 用 。
50 年前，加拿大的萊斯利（ Leslied ）、契斯曼（ Cheesman ） 和 英 國 的 瓊 斯（ Jons ）、加特弗爾德（Gatfield）率先把超音波脈沖 檢 測 技 術 用 於 混 凝 土 檢 測，開 創 了 混 凝 土 超 音 波 檢 測 這 一 新 領 域。由 於 技 術 進 步 ， 超 音 波 已 由 20 世 紀 50~60 年 代 笨 重 的 電 子 管 單 示 波 顯 示 型 發 展 到 目 前 半 導 體 集 成 化、數 位 化、智 能 化 的 輕 巧 儀 器，而 且
50 年前，加拿大的萊斯利（ Leslied ）、契斯曼（ Cheesman ） 和 英 國 的 瓊 斯（ Jons ）、加特弗爾德（Gatfield）率先把超音波脈沖 檢 測 技 術 用 於 混 凝 土 檢 測，開 創 了 混 凝 土 超 音 波 檢 測 這 一 新 領 域。由 於 技 術 進 步 ， 超 音 波 已 由 20 世 紀 50~60 年 代 笨 重 的 電 子 管 單 示 波 顯 示 型 發 展 到 目 前 半 導 體 集 成 化、數 位 化、智 能 化 的 輕 巧 儀 器，而 且