第一章 緒論
第三節 研究方法與步驟
本研究主要分為兩大類試體，包括裸露鋼筋與內埋鋼筋試體，再分別就不同 變數進行超音波檢測及加速鋼筋腐蝕試驗，後者主要透過加速腐蝕方式來製作符 合預定試驗參數之試體，再以超音波檢測之。
壹、超音波試驗
本研究以 1 公尺長的 8 號竹節鋼筋為主要研究對象，並佐以光面鋼棒模擬超 音波於鋼筋內除去竹節部分干擾後之波形探討。試驗變數包含刻痕距離、刻痕長 度以及刻痕深度。其中刻痕距離設計為 300 mm、600 mm 與 900 mm 三種類型，
刻痕長度為 5 mm、10 mm、30 mm、50 mm 以及 100 mm，刻痕深度則設計為 8 號竹節鋼筋之直徑的 10%、20% 與 40%，模擬腐蝕的型態包括透過法拉第定律 之電化學法計算之實際腐蝕(如前一節所述)與機械加工廠的車床型態兩種，在機 械車床之刻痕方面則包括方形與圓弧兩種外觀。
本研究能從實地所量得之波形中快速計算出腐蝕的位置、瞭解腐蝕寬度與深 度，並建立超音波波速、振幅衰減值、頻譜變化與鋼筋腐蝕量、腐蝕位置間關的 係。本研究亦探討上述關係之影響因子，包括保護層厚度、含水量及強度等，進 而建立超音波應用於含腐蝕鋼筋混凝土之頻譜分析法，研提現地利用超音波進行 鋼筋腐蝕量測之試驗方法或標準，以做為建築物延壽手段之先期工作步驟之一。
貳、鋼筋加速腐蝕試驗
本研究中，裸露鋼筋的試體依變數製作，後續再製作砂漿以及混凝土內埋鋼 筋試體，接著由單邊導入超音波後分析反射波的波傳行為，因此除可探討在內埋 條件下超音波波傳與腐蝕性質間的關係外，亦可探討超音波波傳與保護層性質間 的關係。有別於裸露鋼筋，砂漿試體可藉用脈衝電流法監測腐蝕電流的變化，來 評估鋼筋腐蝕狀況，每通電 1 天，即量測腐蝕電流，再比對超音波頻譜的變化。
根據文獻，腐蝕量的推估可藉由腐蝕速率對時間的積分再乘以一係數估算。因此，
可嘗試建立腐蝕變化與超音波頻譜間的關係，有利於現地長期監測。此外，為了 解釋腐蝕造成的波傳性質變化，嘗試針對腐蝕進行微觀分析，包括斷面形狀、成 分、密度等。
1. 裸露鋼筋
本研究參考目前常用之鋼筋混凝土構件設計及考量超音波探頭之尺寸後，採 用#8 鋼筋，長度預定為 1 m，視研究成果再增加部份試體的長度為 2 m。此外，
鋼筋表面將予以刻痕，以模擬腐蝕情況。由於超音波遇到不同介面時發生反射，
故預期該反射波的波傳行為應與刻痕/腐蝕性質相關。然而，超音波的反射並非
僅在刻痕/腐蝕介面，而是沿著鋼筋表面與空氣的介面皆可發生，尤其當內埋時，
反射波的頻譜更為複雜。但另一方面，如前述，藉由電化學方法可判別出嚴重腐 蝕區域，故可據此結果限定腐蝕位置。換言之，若已知刻痕或腐蝕位置，則可簡 化頻譜分析，進而推估超音波傳導行為與刻痕或腐蝕深度間的關係。
2. 砂漿內埋鋼筋
如同前述，本研究採用#8 鋼筋，長度為 1 m，再澆注砂漿。根據裸露鋼筋 的試驗成果，選定其中幾組試體預先製作刻痕/腐蝕鋼筋後，再澆注砂漿。由於 此時鋼筋與砂漿握裹處形成另一介面，故反射波行為較裸露鋼筋複雜。然而，基 於裸露鋼筋的試驗成果，再加以刻痕/腐蝕位置已知，故仍可藉由頻譜分析判斷 出刻痕/深度。
3. 混凝土內埋鋼筋
如同砂漿內埋鋼筋試體，本研究採用#8 鋼筋，長度為 1 m，再澆注混凝土。
依照砂漿內埋試體的試驗結果選定試驗參數後，預先製作刻痕/腐蝕鋼筋後，再 澆注混凝土。由於保護層含粗粒料，故反射波行為更較砂漿內埋鋼筋複雜。另外，
由於現地施工搗實震動，加上鋼筋間距小，很可能造成保護層析離，實際粒料分 布與配比不同，故本研究除了以砂漿內埋試驗為主外，並改變粗細粒料比例，探 討波傳性質。