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本研究主要探討以應力波檢測鋼筋混凝土時,鋼筋存在對混凝土內應力波波 傳遞之影響,並討論含不同之鋼筋狀態所造成應力波檢測之差異性,由本研究結 果中可得以下之結論與建議:

5.1 結論

1. 水平位移探頭及垂直位移探頭在純混凝土上,依不同之混凝土版塊尺寸及依 不同位置之檢測結果皆差異性不大,且整體上而言,與圓柱試體破壞試驗結 果趨勢一致,可見應力波檢測混凝土性質具高度的可靠性。另外,垂直位移 探頭直接量測之P波波速會略小於敲擊回音法所測得之P波波速約7 ﹪,此 乃因混凝土澆置時,粗骨材較重易沈於版塊底下,而導致一般版塊上層波速 較慢,版塊下層波速較快之現象,且擬當兩測值愈接近時,應可判定澆置混 凝土時較無骨材析離情況發生。

2. 由檢測純混凝土而得之P波及R波波速反算材料常數,可得一較可靠之檢測 結果,但如檢測次數過少,R 波波速之檢測誤差對反算ν值會造成較大之變 異性,為實驗中應反覆求證。

3. 敲擊回音法對混凝土含單根鋼筋在時間域上之檢測結果約略相同,並無法顯 著判別出是否含有鋼筋。在頻率域上則可由成群出現之尖峰值預測其內部含 有鋼筋,缺點為成群之尖峰頻率不易判別出正確的支配頻率。

4. 在直接波速量測法中,利用逐漸增加敲擊源至接收探頭距離,可得一鋼筋存 在之波速變化特徵,經由此波速變化特徵可概略判別一些鋼筋特性。而在鋼 筋埋設深度大於等於7cm時,在實驗中原先所設定垂直位移兩接收探頭距離 30cm的情況下,由於波傳播距離過遠,而導致檢測結果不穩定;在之後採用 兩接收探頭距離20cm再進行試驗,則可得一理想之檢測結果。

5. 在直接波速量測法中,設定垂直位移兩接收探頭距離30cm,當鋼筋斷面尺寸 為1.5cm×1.5cm,敲擊源至第一接收探頭拉長至約25cm,波速有下降現象;

而在鋼筋斷面尺寸為2.5cm×2.5cm,則無此波速下降特徵。

6. 當鋼筋握裹情況出現瑕疵時,以敲擊回音法檢測,可發現原先握裹良好之厚

已知鋼筋深度,由實驗所得之尖峰頻率與理論應得之頻率發生了平移減小的 現象,那麼可以假設在鋼筋周圍已經產生了相當的微小裂縫。當鋼筋握裹情 況出現瑕疵時,且為一相當長之裂縫,在時間域的波形圖一開始的地方,會 明顯出現週期較短的振動模式,為裂縫上方至混凝土表面薄層之特殊撓曲振 動模式,此振動模式是一個判斷鋼筋是否已經完全失去握裹力很好的特徵。

最後,在鋼筋完全失去握裹力時與將鋼筋抽出在敲擊回音法上之頻譜圖的檢 測結果可視為相同。

7. 當鋼筋握裹情況出現瑕疵時,以直接波速法檢測,由於經許多微裂縫之繞射、

折射及反射,且當裂縫嚴重時,擬存在特殊振動模式,受形狀因子影響,亦 會造成波速改變。在以上種種因子影響下,在直接波速量測法下判斷鋼筋握 裹情況變得相當複雜。目前提出一個可能可行的粗略判別方式為:在敲擊回 音法中,由波形出現較短週期之波,配合頻譜圖分析,預測其內部含有一距 混凝土表面 10cm 以內之裂縫,如其中含有鋼筋,則可進一步預測為鋼筋與 混凝土的介面出現了問題,最後由直接量測波速方法進行檢測,當拉長 H1

時,視存在鋼筋之波速增加特性存在的程度,而概略預測鋼筋與混凝土介面 之裂縫之嚴重程度。

8. 於非鋼筋正上方進行應力波檢測,敲擊回音法檢測之波形圖及頻譜圖,在頻 譜圖上可視為純混凝土所得之頻譜反應約略相同,並不受鋼筋影響。而直接 波速量測法,擬因受鋼筋邊角之影響,離鋼筋某種距離量測時,不易出現標 準波形圖,而無法測得波速。又當敲擊源距接收探頭距離過遠,也將造成波 形紊亂,無法測得波速。實驗結果大致而言,在敲擊源距接收探頭距離拉長 至 30cm 以上,即會出現波形紊亂,無法測得波速之情況;在小試體之鋼筋 及埋設深度7cm之鋼筋則皆在敲擊源距接收探頭15cm時即無法測得P波波 速。

5.2 建議

1. 作圓柱試體破壞試驗,求其應力應變曲線時,應確定圓柱試體置於試驗儀器 之正中央,可增加計算之E及ν值的準確性。

2. R波波速之檢測誤差對反算ν值會造成較大之差異性,於實驗中對檢測R波 波速之正確性應加以把握確定。於本研究中,並未對R波波速檢測結果進行 深入檢討,建議在往後的試驗中可納入作一比較,並研討鋼筋存在對R波所 造成之影響。

3. 於實驗中,製造握裹不佳之鋼筋 E2 時,雖於初凝時將其抽動過,但正在發 展之混凝土仍會繼續成長,黏回脫拔過之鋼筋,因此在作鋼筋握裹力分析,

對於初凝時,抽出鋼筋之時機與次數應嚴加控制,或採取更定量的控制方法。

4. 對於非鋼筋正上方之直接波速檢測,擬因受方形鋼筋邊角之影響,離鋼筋某 種距離量測時,不易出現標準波形圖,很難測得波速。如改用圓形鋼筋,將 可改善此不易量測的問題。

5. 在本研究中,皆採用6mm之敲擊源,建議於之後的研究中,採用直徑更小的 敲擊源進行試驗作一比較。

參考文獻

1. Sansalone, M. and N. J. Carino, “Impact-Echo:A New Method for Inspecting Construction Materials,” Proceeding of Nondestructive Testing and Evaluation of Materials for Construction , University of Illinois, August. (1988)

2. Sansalone, M. and N. J. Carino, “Pulse-Echo Method for Flaw Detection in Concrete,” Technical Note 1199, National Bureau of Standards, July (1984) 3. Sansalone, M. and N. J. Carino, “Detecting Delaminations in Reinforced

Concrete Slabs with and without Asphalt Concrete Overlays Using the Impact-Echo Method,” Materials Journal of the American Concrete Institute, Vol. 86, No. 2, pp. 175-184. (1989)

4. Sansalone, M. and N. J. Carino, “Detecting Honeycombing, the Deth of Surface-Opening Cracks, and Ungrouted Ducts Using the Impact-Echo Method,“ Concrete International, April, pp. 38-46. (1988)

5. Sansalone, M. and N. J. Carino, “Detecting Voids in Metal Tendon Ducts Using the Impact-Echo Method,“ Materials Journal of the American Concrete Institute, Vol. 89, No. 3, pp.296-303. May-Jun, (1992)

6. Jaeger, B., Sansalone, M. and R. Poston, “Detecting Voids in Grouted Tendon Ducts of Post-Tensioned Structures Using the Impact-Echo Method,” Structural Engineering Journal of the American Concrete Institute, Vol. 93, No. 4, July-August, pp. 462-473. (1996)

7. Jaeger, B., Sansalone, M. and R. Poston, “Detecting Voids in the Grouted Tendon Ducts of Post-Tensioned Bridge,” Concrete International, Vol. 19, No. 2.

(1997)

8. Sansalone, M. and N. J. Carino, “Impact-Echo:A Method for Flaw Detection in Concrete Using Transient Stress Waves,” NBSIR 86-3452, National Bureau of Standards, Gaithersburg, Maryland, Sept., pp. 222 (1986)

9. Sansalone, M. and N. J. Carino, “Detecting Honeycombing, the Deth of Surface-Opening Cracks, and Ungrouted Ducts Using the Impact-Echo Method,“ Concrete International, April, pp. 38-46. (1988)

10. Sansalone, M. and N. J. Carino, “Laboratory and Field Study of the Impact-Echo Method for Flaw Detection in Concrete,” in Nondestructive Testing of Concrete, Special Publication of the American Concrete Institute, pp. 1-20. (1988)

11. Lin, Y. and Sansalone, M., “Detecting Flaws in Concrete Beams and Columns Using the Impact-Echo Method,” Materials Journal of the American Institute, July-August, pp. 394-405. (1992)

12. Lin, Y. , Sansalone, M. and N. J. Carino, “Impact-Echo Response of Concrete Shafts,” ASTM Geotechnical Testing Journal, Vol. 14, No. 2, pp.121-137.

(1991)

13. Lin, Y. and Sansalone, M., “Transient Response of Thick Circular and Square Bars Subjected to Transverse Elastic Impact,” Journal of the Acoustical society of America, Vol. 91, No. 2, February, pp.885-893. (1992)

14. Lin, J. M. and Sansalone, M., “Impact-Echo Response of Hollow Cylindrical Concrete Structures Surrounded by Soil or Rock, Part I – Numerical Studies,”

ASTM Geotechnical Testing Journal, Vol. 17, No. 2, June, pp. 207-219. (1994) 15. Lin, J. M., and Sansalone, M., “Impact-Echo Response of Hollow Cylindrical

Concrete Structures Surrounded by Soil or Rock, Part II – Numerical Studies,”

ASTM Geotechnical Testing Journal, Vol. 17, No. 2, June, pp. 220-226. (1994) 16. 林宜清,陳真芳,”敲擊回音法在隧道混凝土襯砌結構非破壞試驗之應用”,

中國土木水利工程學刊,第八卷,第二期,pp.173-183.(1996)

17. Kino, G. S., ”Acoustic Waves:Device, Imaging, and Analog Signal Processing,”

J. Acoust. Soc. Am., 71, No.5, pp. 1163-1168. (1982)

18. Sansalone, M. and W. B., Streett, ”Impact-Echo Nondestructive Evaluation of Concrete and Masonry,” ITHACA, N. Y., Bullbrier Press. (1997)

19. Sansalone, M. and G. D. Pratt, “Theory and Operation Manual for the Impact-Echo Field System,” Vol. I. (1992)

20. Sansalone, M. and G.D. Pratt, “Theory and Operation Manual for the Impact-Echo Field System,” Vol. III. (1992)

21. Lin, J., and Sansalone, M., “Impact-Echo Studies of Interfacial Bond Quality in Concrete:Effects of Unbonded Fraction of Area,” Materials Journal of the American Concrete Institute, Vol. 93, No. 3. pp. 223-232.(1996)

23. Lin, Y., Liou T. and C. Hsiao, “Influence of Reinforcing Bars on Crack Depth Measurement by Stress Waves,” Materials Journal of the American Concrete Institute, Vol. 95, No. 4. July-August. (1998)

24. 蕭家孟, ”以應力波檢測混凝土內部鋼筋保護層厚度之研究,” 國立中興大學 土木工程研究所,1999.(指導教授 林宜清 博士)

25. Lin, Y. and W. C. Su, “The Use of stress Waves for Determing Depth of Surface-Opening Cracks in Concrete Structures,” Materials Journal of the American Concrete Institute, Vol. 93, No. 5. pp. 494-505. (1996)

26. 林宜清,”混凝土內部鋼筋對裂縫深度檢測之影響”,行政院國科會專題研究 計畫成果報告 NSC 86-2621-P-005-007. (1997)

27. Wu, T. T. and J. S., Fang, ”A New Method for Measuring In Situ Concrete Elastic Constants Using Horizontally Polarized Conical Transducers,” The journal of the Acoustical Society of America. Vol. 101, No. 1, pp. 330-336.

(1997)

28. T. T. Wu, J. S. Fang, G. Y. Liu, and M. K. Kuo, “Determination of elastic constants of a concrete specimen using transient elastic waves,” J. Acoust Sec. Am. 71, pp. 1163-1168.(1995)

29. 劉明鑫, “非破壞檢測混凝土工程性質之研究” ,國立台灣科技大學營建工程 系碩士學位論文,2000.(指導教授 張大鵬 博士)

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