6-2 建議
1. 本研究所探討的是使用相同水灰比的混凝土所造成之冷縫交界 面可行性檢測，但因工程業界所使用的混凝土水灰比會隨著環境 的影響或人為誤差而產生變化，因此設計利用不同水灰比之混凝 土去澆置冷縫，可以更符合工程施工時之情況，更有利於檢測及 確保結構物之安全，也可作為日後之參考與研究。
2. 在使用透地雷達及超音波非破壞檢測時，可以經由其物理特性之 數學公式及平時檢測時之經驗，加以判斷圖形及數據上冷縫之位 置與強度，但若要去確認是否跟原先判斷上無誤，就須使用現場 鑽心試驗及拉拔試驗，並加以比對及計算其誤差，相信得到之結 果對日後之研究必有一定的幫助。
3. 在檢測的過程中，得知透地雷達對於界面的改變有相當的敏感 度，而在與施測面同側的混凝土塊間之隙縫，也可明確的從雷達 剖面圖中定位出；因此相信在日後之研究中如對與施側面同側之 冷縫進行更深入探討，必定可找出同側之冷縫，且對透地雷達之 檢測會更有成效。
參考文獻
1. 馮恩信，”電磁場與波”，西安交通大學出版社，p110~113，2001。
2. 黃天福、梁昇，”應用透地雷達技術偵測地中埋設管線”，中華水 土保持學報，24(2)pp.15~21(1993) 。
3. 葛文忠、李國榮、俞旗文，”透地雷達探勘技術之工程應用”，中 興工程第四十三期，p114~125，1994。
4. Shin,S. F. et. al. ，”Ground-penetrating radar for salt-affected soil assessment”，Journal of Irrigation and Drainage Engineering，
Vol.120,No.2,pp. 322-333，1994。
5. 鄧文中，”透地雷達應用於管線偵檢模擬與應用研究”，中央大學 地球物理學系碩士論文，1994。
6. Carlsten,S. et. al, “Radar techniques for indicating internal erosion in embankment dams”，Journal of Applied Geophysics， Vol.33，
pp.143~156，1995。
7. James A.Doolittle、Mary E.Collins ，”Use of soil information to determine application of ground penetrating radar” ，Journal of Applied Geophysics 33(1995)pp.101~108.
8. Derald G.Smith、Harry M.Jol ，”Ground penetrating radar：antenna frequencies and maximum probable depths of penetration in
Quaternary sediments”，Journal of Applied Geophysics 33(1995)pp.93~100.
9. Herman Herman、Sanjiv Singh ，”First results in autonomous retrieval of buried objects” ，Automation in Construction 4(1995)pp.111~123。
10. Tetsuma Toshioka、Tsuneo Tsuchida、Katsuo Sasahara，”Application of GPR to detecting and mapping cracks in rock slopes”，Journal of Applied Geophysics 33(1995)pp.119~124.
11. 洪翊翔，”透地雷達及地電法於淺層構造調查之研究”，中央大學 應用地質研究所碩士論文，1994。
12. 李國榮、葛文忠，”透地雷達技術之應用”，中興工程第五十期，
pp.75~86，1996。
13. 陳兆年，”應用透地雷達技術於土木工程結構物之非破壞性檢 測”，中央大學應用地質研究所碩士論文，1997。
14. 潘國樑、邱均豪等，”應用透地雷達探測地下埋設物及地層構造之 研究”，成功大學土木工程研究所碩士論文，1997。
15. 張光甫，”透地雷達於基礎土壤之應用，建築物防災檢測與補強技 術研討會”，1998，pp.291~305。
16. 邱義弘，”透地雷達於管線調查之應用”，中央大學地球物理研究 所碩士論文，1998。
17. David A. Noon、Glen F.Stickley、Dennis Longstaff ，”A frequency- independent charcterisation of GPR penetration and resolution
performance”， Journal of Applied Geophysics 40(1998)pp127~137.
18. 羅經書，”透地雷達應用於管線與地層調查之研究”，成功大學土 木工程學系碩士論文，1998。
19. 董倫道，”透地雷達探測技術”，第一屆公共工程非破壞檢測技術 研討會，pp. 125~165，1999。
20. 謝智正、白耀東 ，”透地雷達檢測技術在土木工程上之應用”，核 研季刊第三十五期，pp.20~26，2000。
21. G.Grandjean、J.C.Gourry、A.Bitri ，”Evaluation of GPR techniques for civil engineering applications：study on a test site”，Journal of Applied Geophysics 45(2000)pp.141~156.
22. 段偉宗，”併合二維三維地電阻影像法及透地雷達法應用於管線及 估計電石渣總量上之研究”，中央大學地球物理研究所碩士論文，
2000。
23. 曾俊智，”步進式地質雷達應用於孔洞偵測之分析與研究”雲林科 技大學營建工程系碩士論文，2001。
24. 黃一峰，”探討包覆式地下管線透地雷達檢測與其結構強度評估之 研究”，中華大學土木工程學系研究所碩士論文，2002。
25. Mehta,P.K. ,and PauloMonteiro, J.M.，”Concrete
Structure ,Properties ,and Material”,2nd.ed.，Prentice-Hall，New Jersey，1993。
26. 廖映瑟， “非破壞性檢測混凝土強度” ，淡江大學土木工程研究 所碩士論文，1994。
27. 江啟明， “超音波方法非破壞性診斷鋼筋混凝土腐蝕損傷” ，台 灣海洋大學河海工程研究所碩士論文，1994。
28. 洪宗傑， ”應用非破壞試驗法探討/量測新鮮混凝土行為與波速之 可行性研究” ，中華大學土木工程研究所碩士論文，1996。
29. 林武忠， “利用超音波振幅衰減及電化學方法評估混凝土中鋼筋 腐蝕程度之研究” ，台灣海洋大學河海工程研究所碩士論文，
1998。
30. W. Yeih and R. Huang，”Detection of The Corrosion Damage In Reinforced Concrete Members By Ultrasonic Testing”，Cement and Concrete Research，Vol.28，No7，pp.1071-1083，1998.
31. 陳威憲， “超音波檢測技術與定量計算模式於損傷鋼筋混凝土殘 餘握裹強度之研究探討” ，中華大學土木工程研究所碩士論文，
2001。
32. 劉祐權， “預力鋼鍵與剛棒之超音波波傳模式分析” ，朝楊科技 大學營建工程研究所碩士論文，2001。
33. 唐競? ， “混凝土握裹力之非破壞評估－聲波法的應用” ，朝楊 科技大學營建工程研究所碩士論文，1998。
34. 黃靖婷， “高溫作用後混凝土握裹強度與脈波波速之關聯性分 析” ，檢測科技，第十八卷第三期，pp.93-98，2000。
35. Jeslie,J.R. ,and Cheesman,W.J.，”An Ultrasonic Method of Studying Deterioration and Cracking in Concrete Structures:，ACI.Proc.,，
1949.
36. Jones,R. ，”The Application of Ultrasonics to the Test of Concrete”，Research，London，English，pp.383，1948.
37. 黃啟真，”超音波檢測法（應用部分）”，中華民國非破檢測測協 會，pp. 11~22，1982。
38. 黃啟真，”超音波檢測法（應用部分）”，中華民國非破檢測測協 會，pp. 68~69，1982。
39. 葉坤原，”應用超音波檢測技術與 Tepfers’模式進行鋼筋混凝土對 腐蝕損傷之握裹強度研究” ，中華大學土木工程研究所碩士論 文，2002。
40. 豬寬軍，”結構完整性及其力學性能的超聲反演及圖像重建方法研 究”，東南大學碩士學位論文，2000。
41. Jeffery S.Volz, Carlton A. Olson, Ralph G. Oesterle, and Steven H.
Gebler ，”Are They Pour Lines or Cold Joints?”，concrete cinstruction，pp.370~374，1997.
42. Etsuzo Ohdaira, Nobuyoshi Masuzawa ，”Presuming the Strength of
Concrete Cold Joint By Ultrasound”，IEEE Ultrasonics Symposium，pp.755~760，2001.
43. 中國土木水利工程學會，”混凝土工程設計規範與解說”，科技出 版社，pp.6-1~6-6，2000.
44. 中國土木水利工程學會，”混凝土工程施工規範與解說” ，科技出 版社，pp.13-13，2000.
表 3-1、100MHz 頻率之電磁波在各種物質中的電性（摘自文 獻【22】）
名稱 電阻率 ?(O-m) 相對介電常數(er) 波速(m/ns) 乾沙 103~107 3~6 0.1~0.122 飽和含水沙 102~104 20~30 0.067~0.055
粉沙 102~103 5~30 0.134~0.055
頁岩 10~103 5~15 0.134~0.077
飽和含水黏土 1~10 5~40 0.134~0.047
溼土 50~100 30 0.055
墾殖土 200 15 0.077
岩質土 1000 7 0.113
乾砂質土 7100 3 0.183
濕沙質土 150 25 0.06
乾壤質土 9100 3 0.173
濕壤質土 500 19 0.069
乾黏土質土 3700 2 0.021
濕黏土質土 20 15 0.077
溼砂岩 25 6 0.122
乾石灰岩 109 7 0.113
濕石灰岩 40 4~8 0.15~0.106
濕玄武岩 100 8 0.106
花崗岩 103~105 4~6 0.15~0.122
淡水 30~104 81 0.033
冰凍層 102~105 4~8 0.15~0.106
乾雪 105~106 1 0.3
冰 103~105 3~4 0.173~0.15
水泥混凝土 0.1~1 6~11 0.09~0.12
空氣 無限大 1 0.3
表 4-1 水泥之化學成分表(台灣水泥公司提供)
第一型水泥(TYPE Ⅰ) 中國國家標準
CNS61-R2001
試驗值 (Test Results)
二氧化矽(SiO2) - 20.7
氧化鋁(Al2O3) - 5.4
氧化鐵(Fe2O3) - 3.2
氧化鈣(CaO) - 63.9
氧化鎂(MgO) Max. 6.0 2.0
三氧化硫(SO3) Max. 3.5 2.4
燒失量(L.O.I) Max. 3.0 1.0
不溶殘渣(Ins.Res) Max. 0.75 0.1
矽酸三鈣(C3S) - 51.0
矽酸二鈣(C2S) - 21.0
鋁酸三鈣(C3A) - 8.9
鋁鐵酸四鈣(C4AF) - 9.8
表 4-2 水泥之物理性質表(台灣水泥公司提供)
中國國家標準 CNS61-R2001
試驗值 (Test Results)
墁料空氣含量(%) Max. 12.0 7.2
細度(cm/g) Min. 2800 3310
健度(%) Max. 0.80% 0.05%
抗壓強度 Kgf/cm(psi)
3 天 Min. 126(1800) 210(3000) 7 天 Min. 197(2800) 282(4020) 28 天 Min. 281(4000) 384(5480)
凝結時間
初凝(hr:min) Min. 0:45 2:30
終凝(hr:min) Min. 8:00 3:50
標 準 與 試 驗 值 項
目
標 準 與 試 驗 項 目
表 5-1、超音波直接傳遞法之數據
澆置時間差 波速 m/s
1 小時 a. 3640.78 3605.77 3554.50 3658.54 3740.65 3658.54 3676.47 1 小時 b. 3562.95 3554.50 3554.50 3571.43 3631.96 3750.00 3712.87 8 小時 a. 3712.87 3640.78 3731.34 3826.53 3750.00 3676.47 3640.78 8 小時 b. 3731.34 3676.47 3658.54 3694.58 3694.58 3667.48 3605.77 1 天 a. 3750.00 3676.47 3712.87 3631.96 3605.77 3676.47 3562.95 1 天 b. 3768.84 3712.87 3658.54 3640.78 3712.87 3712.87 3731.34 3 天 a. 3787.88 3947.37 3865.98 3926.70 3865.98 3826.53 3926.70 3 天 b. 3865.98 3826.53 3886.01 3926.70 3926.70 3826.53 3906.25 5 天 a. 3138.08 3896.10 3703.70 3768.84 3731.34 3712.87 3722.08 5 天 b. 3239.74 3759.40 3740.65 3694.58 3712.87 3816.79 3826.53 7 天 a. 3886.01 3906.25 3906.25 3926.70 3768.84 3658.54 3731.34 7 天 b. 3826.53 3906.25 3807.11 3797.47 3787.88 3694.58 3712.87 9 天 a. 4098.36 3703.70 3807.11 3826.53 3787.88 3906.25 3906.25 9 天 b. 3703.70 3759.40 3759.40 3768.84 3865.98 3865.98 3768.84 14 天 a. 3750.00 3787.88 3846.15 3886.01 3807.11 3846.15 3787.88 14 天 b. 3658.54 3694.58 3712.87 3826.53 3886.01 3846.15 3886.01 3 天(蜂窩) a. 3440.37 3424.66 3318.58 3571.43 3456.22 3363.23 3191.49 3 天(蜂窩) b. 3488.37 3205.13 3440.37 3440.37 3472.22 3440.37 3260.87
表 5-2、超音波表面傳遞法 A 之數據
距離（cm）
澆置時間差
7 14 21 28 35 42
1 小時 a. 25.4 55.7 80.6 109.0 134.4 161.6 1 小時 b. 25.8 55.1 81.6 107.2 133.1 159.3 8 小時 a. 26.9 57.1 81.2 108.7 136.1 161.7 8 小時 b. 28.0 53.7 83.9 108.0 134.3 162.1 1 天 a. 22.6 52.3 75.5 101.4 128.2 158.5 1 天 b. 24.2 53.2 77.6 102.9 128.7 157.2 3 天 a. 26.3 51.9 79.1 103.3 126.6 152.4 3 天 b. 26.4 53.0 78.4 102.5 128.5 151.6 5 天 a. 23.4 49.1 76.8 101.1 126.4 151.2 5 天 b. 23.3 47.1 75.8 101.6 126.2 152.2 7 天 a. 23.6 50.6 72.3 98.2 121.1 147.4 7 天 b. 24.7 48.0 73.6 99.6 124.0 148.8 9 天 a. 24.6 48.4 75.0 98.9 124.8 148.5 9 天 b. 25.5 53.0 73.6 99.2 123.8 150.1 14 天 a. 23.6 49.5 73.6 99.2 124.0 147.2 14 天 b. 24.6 50.8 76.1 101.2 126.0 151.4 3 天(蜂窩) a. 25.9 53.4 75.8 99.6 125.5 151.3 3 天(蜂窩) b. 22.8 51.7 72.0 97.2 123.9 149.3
表 5-3、超音波表面傳遞法 B 之數據
距離(cm) 澆置時間差
7 14 21 28 35 42 49 56 63 1 小時 15 39.9 58.4 73.6 94 111.3 129 150.2 164.7 8 小時 16.3 39.1 57.2 74.4 92.7 112.1 129.8 148.5 166.2 1 天 18.3 39.2 54.9 75.7 91 111.6 129 145 163
3天(蜂窩) 15 34.6 61.6 95 123.6 154.7 180.1
3 天 19.8 39 58.9 76.4 92.7 107 125.4 146 162.4 5 天 19 40.2 56.6 71.7 91.2 110.5 128.5 147.5 166.1 7 天 18.3 34.9 52.2 67.6 88.5 104.7 122.5 142.2 157.2 9 天 16.5 37.1 52.5 69.5 86.9 103.4 123.4 139.8 156 14 天 20.3 37.8 52.2 70.3 89.8 108.6 126.1 145.6 161.5
案例比較與探討 事前準備與試體製作
進行透地雷達檢測
進行GPR與超音波資料分析
探討GPR及超音波 與冷縫之關係
進行超音波檢測 資料收集與文獻回顧
透地雷達資料處理 超音波資料整理
圖 1-1 研究流程圖
條件 1 R1 很大
條件 2 R1、R2 適中
（近 1/2）
條件 3 R1、R2 都很 小
條件 4 R1 小，R2 大
介質 1
介質 2
介質 3
反射係數 R1
反射係數 R2
圖 3-1、電磁波通過不同介質材料時之反射示意圖
激發端天線 接收端天線
天線間距
介質 1
介質 2 雷達波(在空氣中傳遞)
雷達波(在介質表面傳遞) 入射雷達波
反射雷達波
折射雷達波
雷達波(經過介質後反射)
圖 3-2、非遮罩式之透地雷達波場特性
圖 3-4、透地雷達檢測系統 供電系統
激發接收探頭(1GHz) 控制主機
筆記型電腦
測距輪
介質 1
介質 2 入射雷達波
反射雷達波
折射雷達波
雷達波(經過介質後反射)
圖 3-3、遮罩式之透地雷達波場特性 遮罩式透地雷達
金屬殼
圖 3-5、遮罩式與非遮罩式探頭
資料傳輸
傳送訊號
接收訊號
待測物
(ex.鋼筋、管線，當待測物介電常數及導電度 與介質相差越大，雷達剖面圖波形越明顯) 筆記型電腦
(用以控制雷 達波之參數)
控制主機(做 為電腦及探 頭間之連結)
遮罩式 GPR 探頭
圖 3-6、透地雷達系統操作示意圖
（以等速前進）
介質
（如遇到空氣、孔洞 呈模糊現象）
遮罩式探頭（1GHz） 遮罩式探頭（800MHz）
遮罩式探頭（500MHz） 非遮罩式探頭（200MHz）
波長
粒子震動方向 波傳方向
圖 3-8、縱向波示意圖 波峰
波谷
振幅大小
圖 3-7、應力波傳遞示意圖 波長 ?
波長
粒子震動方向
波傳方向
圖 3-9、縱向波示意圖
波長(λ) 波傳方向
粒子振動方向
圖 3-10、表面波示意圖
R wave
S wave
P wave
圖 3-11、應力波傳遞順序示意圖
接收端探頭
接收端探頭
接收端探頭
激發端探頭 激發端探頭
激發端探頭
半直接傳遞法 直接傳遞法 間接傳遞法
圖 3-13、超音波施測方法示意圖
介質1 介質2
a a
ß
V1 V1
圖 3-12、音波反射與折射示意圖
圖4-3、鼓式拌合機照片 圖4-2、超音波非破壞檢測系統照片 圖4-1、透地雷達非破壞檢測系統照片
圖 4-4、矩形混凝土梁試體模具
圖4-5、拌合前材料之準備
圖4-6、下層混凝土澆置
圖4-9、完成之含冷縫混凝土長樑試體
先澆置下層
依設計時間1小時,8小時,1天,3天,5天,7天, 9天,14天進行進行上層混凝土澆置
混凝土
冷縫位置
圖4-7、冷縫試體澆置示意圖
圖4-8、完成上層混凝土澆置
圖4-10c、澆置時間差1天 之混凝土冷縫試體
圖4-10d、澆置時間差3天 之混凝土冷縫試體 圖4-10a、澆置時間差1小時
之混凝土冷縫試體
圖4-10b、澆置時間差8小時 之混凝土冷縫試體
圖4-10g、澆置時間差9天 之混凝土冷縫試體
圖4-10h、澆置時間差14天 之混凝土冷縫試體 圖4-10f、澆置時間差7天
之混凝土冷縫試體 圖4-10e、澆置時間差5天
之混凝土冷縫試體
圖 4-13、 1G 透地雷達探頭施測照片 圖4-11、冷縫試體放置側面照片
純混凝土塊 混凝土長樑冷縫試體 純混凝土塊
1G Hz 測線（I）
測線（II）
0.75m
0.75m 0.5m
圖4-12、1GHz施測線路側面示意圖；測線(I)、測線(II) 冷縫線
1G Hz 測線（III）
0.75m
0.75m 0.5m
圖4-14、1GHz施測線路側面示意圖；測線(III) 冷縫線
圖4-15、超音波儀器及試驗照片
圖4-16、表面傳遞法A示意圖 0.75m
假設波傳路徑 澆置線界面
：檢測點
0.75m 假設波傳路徑
澆置線界面
圖4-17、表面傳遞法B示意圖
0.75m 假設波傳路徑
a b
澆置線界面
圖4-18、直接傳遞法示意圖
圖 5-1、8 小時第一次施測 GPR 圖(測線 I（左）與測線 II（右）)
圖 5-2、1 天第一次施測 GPR 圖(測線 I（左）與測線 II（右）)
圖 5-3、3 天第一次施測 GPR 圖(測線 I（左）與測線 II（右）)
冷縫位置 冷縫位置
冷縫位置 冷縫位置 冷縫位置冷縫位置