教育部補助技專校院發展學校重點特色計畫

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教育部補助技專校院發展學校重點特色計畫

97 年度計畫成果報告

發展工程與工業品質檢測技術特色計畫

Distinguished Project for Building up Assessment Technology in Engineering and Industrial Quality Assessment

台技(一)字第０９７００５９６２８ａ號

全程計畫：自民國 96 年 8 月至民國 99 年 7 月止本年度計畫：自民國 97 年 4 月至民國 97 年 12 月止

朝陽科技大學

中華民國九十七年十二月十一日

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表目錄

表6.4.1 學程課程設計 ...25

表6.4.2 近兩年執行之國科會檢測監測相關計畫 ...28

表6.4.3 土木非破壞檢測與監測專家講座 ...31

表6.6.1 乾點式超音波陣列式及導波檢測儀規格及規範 ...51

表6.6.2 光、電、磁學相關基本實驗設備規格及規範 ...53

表6.6.3 震波震測數據擷取系統需求規格表 ...57

表6.6.4 受波器(速度計)需求規格表...59

表6.6.5 多頻道震測儀需求規格表 ...60

表6.6.6 動態線性掃描系統-需求規格表...62

表6.6.7 顯微檢測系統之輔助鏡頭組設備需求規格表 ...64

表6.6.8 教學多媒體系統-需求規格表...64

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圖目錄

圖6.4.1 MTS 與試體位置示意圖 ...20

圖6.4.2 試體架設情況...20

圖6.4.3 改良構架系統示意圖...21

圖6.4.4 改良構架系統示意圖（俯視圖）...21

圖6.4.5 MTS 改良構架系統 ...22

圖6.6.1 MTS 數位控制器儀器照片(型號 MTS Flex Test SE 控制器)...50

圖6.6.2 改良 MTS 反力構架系統儀器照片 ...50

圖6.6.3 檢測場設置前現場狀況...55

圖6.6.4 檢測場施工狀況...55

圖6.6.5 基樁埋設情形...56

圖6.6.6 檢測場完工後情形...56

圖6.6.7 震波震測數據擷取系統...57

圖6.6.8 受波器(速度計)...58

圖6.6.9 多頻道震測儀...60

圖6.6.10 ^{聲音檢測系統：}PXI-4 槽機箱（左）與動態訊號擷取單卡 2in,2out（右）61 圖6.6.11 檢測分析專家系統： PXI-8106 控制器...61

圖6.6.12 ^{光學元件檢測系統}1：Sakai LED 全彩 RGB 背光板（左）與電源供應器（右）.62 圖6.6.13 光學元件檢測系統 2： LED 長條聚光形藍光 ...62

圖6.6.14 動態線性掃描系統 1： Halcon8.0(學校版)...63

圖6.6.15 動態線性掃描系統 2：光纖線性燈源 ...63

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（一）計畫基本資料表

計畫型態校內整合型 □校際合作型 計畫歸屬 □新申請案 延續案

計畫領域 □政策型：（）特色型：（永續發展之檢測技術）

總計畫名稱發展工程與工業品質檢測技術特色計畫

執行單位

校內：營建工程系、工業工程與管理系

□校際：

主辦學校：

夥伴學校：

姓名潘吉齡姓名徐松圻

電話 04-23323000 轉 3011 電話 04-23742324 傳真 04-23742325 傳真 04-23742325 計

畫總主持

人 E-mail clpan@cyut.edu.tw

計畫聯絡

人 E -ma i l schsu@cyut.edu.tw 執行

年度經常門資本門小計

（補助經費）學校配合款

合計

（補助經費＋

配合款）

96 0 3,996,000 3,996,000 1,000,000 4,996,000 97 0 5,000,000 5,000,000 1,250,000 6,250,000

98 - - - - -

計畫

核定經費

（新申請案僅需填第1 年核定經費）

合計 0 8,996,000 8,996,000 2,250,000 11,246,000

計畫序號計畫名稱主持人職稱服務單位

總計畫 0 發展工程與工業品質檢測技術特

色計畫潘吉齡教授兼

主任秘書

朝陽科技大學營建系

分項計畫 1 結構材料檢測技術研究李明君副教授朝陽科技大學

營建系分項計畫 2 公共工程非破壞檢測技術研究鄭家齊副教授朝陽科技大學

營建系分項計畫 3 大地工程非破壞檢測技術研究徐松圻教授

兼系主任

朝陽科技大學營建系

分項計畫 4 工業品質檢測技術研究林宏達教授朝陽科技大學

工管系

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（二）整體計畫中文摘要

（請於1 千字內就本計畫要點作一概述，並依本計畫性質自訂關鍵詞。）

本計畫主要目的即在發展符合永續發展及綠色科技之土木營建及工業產品使用的非破壞檢測技術，運用此計畫所購置之儀器來研發新技術，並用來發展一系列非破壞檢測課程與教材，及透過訓練班或說明會來宣導。

對於國內每年有多達數千多億元的營建材料產值，若能設計出符合節能、環保及安全內涵的建築結構，便是朝永續發展方向邁進的具體作為。加上材料使用一段年限或遭遇外力後，如何確保其材質強度能符合原先設計標準及要求，最好之方法即透過非破壞檢測來得知，而不建議全用破壞性試驗及全面拆除與重置，以減少相關廢棄物產生。然而不論是新式永續材料研發或是改良傳統建材，皆有賴輔以實用之結構材料檢測技術，此將為本計畫之主要發展技術之一。

非破壞檢測技術由於其非破壞的特性，遂成為施工期間的品質管制以及長期反覆使用後之安全評估的重要工具。非破壞檢測有著經濟、快速與便利的優點，因此，無論於醫學、造船、鋼鐵及航太工程上，非破壞檢測的應用已行之有年，反觀於營建相關產業上確鮮少被使用，主要由於土建結構多為非均質材料，但近年來，拜檢測技術與儀器的長足進步，應用適當方法已能用於檢測基樁完整性、混凝土缺陷、地下管線位置..等土建相關項目，並且獲得相當的成效，此為本計畫之主要發展技術之二。

台灣地形起伏大且位處地質不穩定地帶上，加上降雨量豐沛而集中，每逢颱風、豪雨來臨，常形成嚴重的邊坡滑動災害，造成鉅大經濟損失及傷亡。

自 921 地震後，更因劇烈地動造成台灣地區地質更加不穩定，原本震前穩定之山坡地，許多區域於震後成為潛在發生崩塌之警戒區，因此，除應做好例行水土保持工作外，地層及性質調查、坡地探勘與監測也是不容忽視的工作。大地震測之非破壞檢測技術為快速有效之地球物理探勘方法，此為本計畫之主要發展技術之三。

子計畫四則以「工業品質檢測技術研究」為主軸，進行教學與研究能量提升之相關作為，其主要目標為；培育新一代具e-QC 電子化品質管理理論與

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實務兼俱的人才，使其能應用現代化資訊科技，有效管理與改善「工業品質檢測」與「品質管理資訊」兩大系統；配合國內外業界與國家整體發展的需求，

提供與培養能兼顧理論基礎與實務發展的專業人才，並藉由此過程建立自身的高附加價值與特有風格；建立「工業品質檢測」之精密檢測實務課程，落實產學合作，以培養兼具學理基礎及操作技術之人才，發揮技職教育應具備之「即時就業」的精神。

關鍵詞：工程品質檢測、永續材料、非破壞檢測、工業品質檢測、電子化品質 管理

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（三）整體計畫英文摘要

The objectives of this Distinguished Project is to incorporate various efforts regarding assessment aspects in both Construction Engineering and Industrial Enginnering fields to build up a distinguished project so as to enhance corresponding research and teaching potentials of the two related departments, namely Construction Engineering and Industrial Enginnering and Management, at Chaoyang University of Technology. The project emphasizes the development of assessment techniques in accordance with the needs requested by the Civil Engineering professions. While, the embedding of efficient management strategies into the processes of quality assessment is an equally important and need-to-be spreading concept in a developed society.

The scope of the proposed Distinguished Project is divided into four sub projects. The first one is intended to carry out studies of assessment technology in structural material aspects. The second is firming up for the assessment technologies related to the evaluation of infrastructural integrity, which consists of several upgrading programs devoted to build up and to enhance the technology level of the Center of NDT of the Univeristy. A series of course reform for the related curricula is also under way and can be expected to strengthen the research potential and teaching outcomes as well.

The third sub project plays as a parallel role of the second one as laying stress on the geotechnical aspects of issues. Finally, the fourth topic investigates the required adjustment of industrial characters to adopt the rapid development of information techniques and the wide popularity of network applications. The sub project aims to develop students as skilled professionals in the field of quality control and automated metrology/inspection. To meet the requirements of e-QC, the fourth sub

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project proposes and implements e-inspection and e-measurement functions of a quality information system. Through “learning by doing,” students are equipped with the ability of applying engineering techniques such as performing testing skills, programming, instrumentation, data collection, and data analysis. It is also intented for all four sub projects to provide professional consultation, technical supporting services, seminars and training courses for local industries to enhance industry-university cooperation.

Keywords：Assessment Technology, Sustainable Material, Non-Destructive Testing, Industrial quality inspection, e-quality management

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（四）年度計畫執行成果中文摘要

本計畫為第二年之計畫，配合本校營建工程系(簡稱營建系)以及工業工程與管理系(簡稱工管系)兩系之中長程系務發展計畫；一方面依據國內相關土木工程基礎建設之需求，提出具永續性、科技性、實務性之工程品質檢測研究議題；另一方面考量國內產業結構升級後，工業品質管理者所需的新思維，規劃出符合品質管理新趨勢的檢測技術研發推廣議題。藉由本計畫之實施，增強兩系所在個別檢測工程相關議題之研究及教學能量，充實多項重要硬體與軟體設備，發展並強化兩系所於工程與工業品質檢測相關專長領域之特色。本計畫所包含四大提案議題分別發展成四個子計畫；子計畫一：結構材料檢測技術研究，子計畫二：公共工程非破壞檢測技術研究，子計畫三：大地工程非破壞檢測技術研究，以及子計畫四：工業品質檢測技術研究。整體計畫目標及內容及正執行的第一年教育部所補助之發展學校重點特色專案計畫成果，來規劃及進行第二年之計畫內容如下：

子計畫一：本子計畫第二年執行成果內容包括：(1) 完成 MTS 側向反力構架系統及MTS 數位控制器採購，(2) 新開設相關課程─企業學程專題(一)與 (三)以訓練參與學生，師徒制配合學長制為傳承方式，(3) 新材料測試企業學程試辦，(4) 參與新材料新技術相關研究計畫，(5) 技術研發成果發表會。本子計畫藉由開設「新材料測試企業學程」，來提升同學專業能力與組織與培育同學企業化新材料或新產品開發人才；並提升相關教學與研究。

子計畫二：本子計畫第一年度之計畫目標為；(1) 發展橋樑及軌道結構系統之非破壞檢測及監測技術，(2)發展預力及鋼筋混凝土公共工程設施老劣化檢測技術，(3)發展「公共工程非破壞檢測」實務課程藉由「做中學」之實際操作方式以提昇學生之實作能力，(4) 推動非破壞檢測訓練班或說明會，以推廣技術及培養訓練人才。在計畫成果方面由於獲核定經費與原規劃額度有相當落差，目前優先購置乾點式超音波檢測儀以及基本光、電、磁實驗所需之實驗儀器組，尚缺雷達干涉系統將調整規劃於下一年度優先採購。在「公共工程非

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破壞檢測」學程的建構方面，目前已完成「結構振動監測」新增課程的開設以及「鋼結構檢測」課程之詳細規劃，並順利完成全國「第十四屆非破壞檢測技術研討會」之舉辦，由營建工程系與中興大學土木系共同主辦。此外，計畫執行期間於非破壞檢、監測相關論文方面已發表期刊論文 8 篇、研討會論文 16 篇。

子計畫三：本子計畫第二年著重在表面波震測方面，運用表面波頻譜法 (SASW 法)來探測土壤性質，主要是由一個震源和兩個受波器所組成，利用鐵錘或震動機器敲擊地表面，產生不同頻率之震波，由受波器接收震源所發出之表面波訊號，再針對單一頻率之震波，推求兩受波器間之相位差，求得表面波相位速度對頻率(或波長)之關係。最後再經由反算分析，計算地下土層之剪力波速，進而推估地下土層之剖面。另外與子計畫二配合，建立可進行透地雷達、

應力波震測、地表與地下結構物非破壞檢測之現地試驗場(全國唯一)，以提供學生安全之實習環境。另一重點為希望能藉由一系列的現場試驗及非破壞檢驗，整理出不同條件下，地錨潛變荷重與極限錨碇力之關係，進而彙整成一套簡單之設計圖表，以提供大地工程師設計卵礫石層與砂頁岩互層中地錨尺寸時參考。將營建系目前所開授與地錨施工或檢驗等相關課程，透過學校推廣教育，開放給業界選修。另外，在透地雷達技術發展方面，配合子計畫二建立完整的透地雷達儀器設備，以檢測不同深度或厚度的地層或材料，將來與表面波震測結果相比對。

子計畫四：本子計畫第二年內容分為兩部份，一為工業應用之視覺和聽覺檢測技術與系統之發展，特別是光學與光電製造業常見的瑕疵檢測，例如光學與光電元件、發光二極體(LED)、LED 透鏡、光學透鏡等產業；另一部份為檢測數據分析與檢測系統整合，搭配電腦網路之應用將可建立整體品質資訊系統。此資訊系統包含自動化資料擷取、可攜式檢驗、遠端監控、精密量測與檢驗、與品質資訊管理等功能。它可透過網際網路提供產業應用所需的品質管制與自動化檢測的諮詢服務。

關鍵詞：工程品質檢測、MTS 數位控制器、非破壞檢測、新材料測試企業學程、工業品質檢測、視覺檢測、聲音檢測

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（五）年度計畫執行成果英文摘要

Subproject 1: The main results included in this first year projects are: (1) finish MIP (Mercury Intrusion Porosimeter) purchase procedure; (2) new open course: Enterprise Program Topics Ι; (3) trial for Enterprise Program in new materials testing; (4) project of Ministry of Transportation and Communications: application of pervious concrete on transportation engineering (2/2); (5) hold a educational training course in pervious concrete.

The enterprise Program in new materials testing will facilitate student to professional ability, organize and train students in enterprise associated with creating new materials or new product, and enhance teach and research ability.

Subproject 2: The objectives of the subproject are as follows; Developing new monitoring/assessment methodologies for Bridge and Track systems;

Purchasing the required instruments for the non-destructive monitoring/assessment of the deterioration of prestressed or/and reinforced concrete structures; Developing the curriculum for the program of assessing infrastructures using the non-destructive testing techniques; Helding Conferences and training camps for educating enginnerers with non-destructive testing technologies. Regarding the project outcomes, two out of the three requested instruments were purchased in this subproject and had been well equipped on duty. The curricula for two courses, “Structural Vibration and Monitoring” and “Nondestructive Testing Evaluation of Steel Structures”, have been developed. One key conference for NDT society has been held, namely the “Fourteenth ANDT Conference on Non-destructive Testing Techniques”. There are 8 journal papers and 16 conference papers relating to this subproject published in the past two years.

Subproject 3: In this sub-project, it is aimed to study NDT assessment

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technologies related to geological survey and landsliding investigations. The developing testing technologies include 3 dimensional Laser Scanning methods, multi-channel SASW analysing strategy, applications using GPR detecting technology, and assessment methods of integrity assessment for ground anchors. All above mentioned studies have been related to continuing research topics carried out by related faculty members of this subproject, and the corresponding outcomes would be interpreted into current related courses.

Subproject 4: The first year of this project has been focusing on two areas.

One is to develop machine vision methodologies and systems for industrial applications, especially the defect inspection in electronic manufacturing industries such as electronic passive components, PCBs (Printed-Circuit Boards) and LCDs (Liquid Crystal Displays). The other is to implement a professional network based quality control technical supporting center by integrating various sources of quality information. This system includes automated data acquisition, mobile inspection, remote control and monitor, precision metrology and inspection, and quality information management functions. It provides consultation of quality control and automated metrology/inspection for industrial applications through internet.

Keywords: Assessment Technology, MTS digital controller, NDT, studio for new materials testing, Industrial quality inspection, visual inspection, sound inspection

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（六）年度計畫執行內容及成果說明：

6.1 計畫(總計畫、分項計畫)目標

子計畫1：結構材料檢測技術

結構材料檢測技術研究的整體發展項目，在於強化營建系的實作教學，

在教學與研究的相關設計，擬推動「新材料新技術」或「結構材料」等相關課程與研究，以建立新建材、新技術或規範、結構材料檢測與微觀技術專題等新的特色項目。本計畫發展重點是超高強度混凝土研發與檢測方法，特著重於超高強度混凝土(UHPC)水溝蓋研發，計畫將利用開設「新材料測試工作室」企業學程之教學與實習以及相對重點儀器設備之擴充，以進行綠建材、節能營建材料、結構材料檢測應用與材料內部結構微觀技術專題相關教學與產學長期研究，此計畫方案將更落實特色發展教學課程(企業學程)改善計畫，使本系在土木營建工程教育及產學研究上，能掌控企業需求及合乎世界科技潮流。期望能完成下列目標：

目標執行方法與影響

培育結構材料檢測研究與檢測人員

1. 藉充分的硬體設備與研究人才的優勢，協助政府並參與結構材料檢測研究計畫。

2. 利用工程儀器、設備，讓學生進行實作訓練，以增進學生對新材料、新技術之了解。

3. 為新材料新產品研發奠定良好的科技基礎，並培育結構材料檢測研究與檢測人員。

提昇本校在國內、

外之學術地位

1. 提昇參與教師之研究水準，增加學術論文發表的產量。

2. 參與國內外相關研討會與發明展，以期與其他學者進行成果交流。

積極參與配合政府目前綠建材的政策之推展

1. 協助政府進行綠建材、廢棄物再生利用規範研究計畫。

2. 推動「綠建築」或「綠營建」等相關課程。

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推動與業界之合作，以強化營建系的實作教學

1. 研擬符合實務界需要之研發內容，使得所訓練出之人才能立即為業界所用。

2. 發展各種量測技術提供業界使用，促進產業升級。

3. 接受業界委託執行人員訓練與檢測業務。

子計畫2：公共工程非破壞檢測技術研究

本子計畫整體發展項目乃以提昇公共工程設施檢測技術以及建立「公共工程非破壞檢測」實務課程為重點。將期望能完成下列目標：

提昇本系「非破壞檢測中心」成為台灣土木營建工程非破壞檢測方面的重鎮。

1. 完備公共工程設施老劣化檢測設備，以發展預力及鋼筋混凝土公共工程設施老劣化檢測技術。

2. 完備橋樑軌道系統監測設備，以發展橋樑及軌道結構系統之非破壞檢測及監測技術。

3. 改善各參與教師之研究水準，增加學術論文發表的產量。

4. 主辦或協辦國內外相關研討會，以提昇本中心能見度。

5. 主辦或協辦非破壞檢測訓練班，以提昇國家公共工程之檢測水準。

推動與業界合作，

檢測新建公共工程品質以及老舊公共工程之安全性。

1. 接受委託檢測案，積極進行產學合作。

3. 舉辦檢測技術訓練班，將研發之各種檢測技術深耕至產業界，以訓練公共工程檢測人才。

建立「公共工程非破壞檢測」之工程檢測實務課程，培養兼具學理基礎及操作技術之人才。

1. 成立「公共工程非破壞檢測」學程，使得所訓練出之人才能立即為業界所用。

2. 發展實務課程並添購相關之檢測設備，透過實際設備操作和系統發展，使學生瞭解並活用相關設備及應用技術。

3. 編撰實務課程內容，配合多媒體教材、實驗及成果展示使學生容易融會貫通，引發其學習之興趣，

4. 建立非破壞檢測現地試驗場(全國唯一)，以提供學生安全之實習環境。

5. 安排學生在「非破壞檢測中心」承接之檢測案件中實習，接受職前訓練、幫助其提前與業界接軌。發展「公共工程非破壞檢測」學程。

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子計畫3：大地工程非破壞檢測技術

本子計畫整體發展項目乃以多頻道表面波頻譜檢測技術之改良與研究、透地雷達檢測技術之應用與推廣、地錨錨碇檢測技術之研究、建立具特色之現地檢測試驗場，以提供學生安全之實習環境並可成為中部地區檢測課程訓練場地、三維雷射掃描技術之研發與應用為重點項目。將期望能完成下列目標：

應力波震測技術之改良與研究

1. 利用工程儀器、設備，讓學生進行實作訓練，以增進學生對新技術、新工法之了解。

大地非破壞技術之應用與推廣

1. 改善各參與教師之研究水準，增加學術論文發表的產量。

2. 參與國內外相關研討會，以期與其他學者進行成果交流。

3. 接受業界委託執行人員訓練與檢測業務。

具特色的現地檢測試驗場之建立

2. 在相關課程上開授結合非破壞檢測與防災科技之課程。

潛在崩坍山坡地大規模地形資料建立的技術研發與應用

1. 藉充分的硬體設備與研究人才的優勢，協助政府並參與防災研究計畫。

2. 保障國人生命財產安全，降低災害發生時國家所支出的社會成本。

3. 為防災科技奠定良好的科技基礎，並培育高級防災科技研究與規劃人員。

子計畫4：工業品質檢測技術

本子計畫整體發展項目乃以透過視覺檢測技術、聽覺檢測技術、接觸式量測技術、品質資訊系統技術等為重點。將期望能完成下列目標：

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培育高級電子化工業品質檢測研究與規劃人員

1. 在相關課程上開授結合自動化檢測與品質管理之課程。

2. 利用檢測儀器、設備，讓學生進行實作訓練，以增進學生對新技術、新方法之了解。

3. 為工業檢測科技奠定良好的學理與實務基礎，並培育高級工業檢測科技之研究與規劃人員。

提昇本校在國內、

外之學術與實務研究之地位

1. 參與國內外相關學術與實務之研討會，以期與其他學者進行成果交流。

2. 改善各參與教師之研究水準，增加學術與實務論文發表的產量。

積極參與政府機構之相關研究計畫

1. 藉充實的軟硬體設備與研究人才的優勢，積極爭取並參與政府機構之研究計畫。

2. 透過研究計畫之執行不僅達到人員的訓練，且可提昇研究水準。

推動產學之合作

3. 接受業界委託執行人員訓練與代客檢測業務。

6.2 總計畫與分項計畫，各分項計畫間的整合架構與互動關係說明子計畫與其他子計畫之關聯性、人力或設備之整合方式

6.2.1 與其他子計畫之關聯性

各子計畫皆以非破壞檢測技術之開發與應用為主軸，規劃出特定領域之科技應用主題。個別相關特性尚包括；子計畫一與二研究之檢測對象皆為營建結構體；子計畫二與三研究使用之檢測理論皆建構於業界常用之非破壞技術範疇；子計畫二與四中之檢測流程研究目的，皆為有效提升相關工程或工業產出之製程的效能等。

6.2.2 研究人力互相支援情形

子計畫二的研究團隊過去對非破壞檢測技術方面有很多研究成果，因此在子計畫三的多頻道表面波頻譜技術、透地雷達檢測技術與地錨錨碇檢

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測技術研究方面也需要他們提供建議與經驗。所以，在子計畫三的執行中將針對以下研發方向，尋求其他研究團隊的支援，使技術研發得以順利完成。

表面波頻譜技術：(1)訊號處理技術之改善、(2)震源能量之改進、(3) 低頻震源之研發。

透地雷達檢測技術：(1)斷層位置之辨識技術、(2)資料判別、(3)處理技術。

地錨錨碇檢測技術：(1)地錨施工品質檢測、(2) 錨定段或自由段長度。

6.2.3 儀器設備互相支援情形

因為多頻道表面波頻譜技術與敲擊回音的檢測技術所用的儀器設備相近，因此在此方面之研究將整合營建系非破壞檢測中心現有硬體及軟體設施以及相關的研究人力與成果，提昇營建系對應力波檢測應用之廣度。本年度採購之「多頻道震測儀」、「受波器(速度計)12 個」設備可同時運用於子計畫二之相關研究及教學。過去本校營建工程系在透地雷達檢測技術之發展上已有不錯的表現，不論是混凝土裂縫檢測、機場跑道品質檢視、

土層調查方面都有成熟的發展，也訓練了多位研究人員。因此，透地雷達檢測技術將整合目前已發展的技術，使透地雷達之應用層面能更為寬廣。

具特色的現地檢測試驗場之建立，可與子計畫二透過推廣教育舉辦檢測技術訓練班，擴大檢測人才之訓練平台，並將研發之各種檢測技術深耕至產業界，不僅可訓練公共工程檢測人才，對檢測研究亦有極大的助益。在地錨錨碇檢測技術所需的地錨施拉設備或計讀系統將與其他技術研究或營建系實驗室已有儀器相互支援。

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6.3 計畫管理（參與學校間合作方式與整合推動之機制）

6.3.1 跨校整合型計畫(國科會、其他單位補助)

(1)「水庫淤泥輕質骨材之產製及輕質骨材混凝土之產業化應用」跨校整合型計畫(國科會補助 92/08-95/07)

2003 年由中興大學顏聰教授推動與國科會結合產學合作，為期三年共分九個子題進行，研究計劃「水庫淤泥輕質骨材之產製及輕質骨材混凝土之產業化應用」，本系有干裕成老師為計畫共同主持人，研究子題為「水庫淤泥輕質骨材之產製及輕質骨材混凝土之產業化應用 - 鋼筋輕質骨材混凝土版構件之結構行為與結構設計」。

(2)「從輕質骨材之大吸水性與比重特質探討輕質混凝土之工程性質與施工技術」跨校整合型計畫(97 年國科會)

2007 年由本系顏聰教授推動與國科會結合產學合作，為期三年共分七個子題進行，本系參與老師包括李明君和干裕成，各研究子題老師、學校、研究名稱與金額如下表所示：

計畫項目主持人服務機構/系所職稱計畫名稱

總計畫顏聰朝陽科技大學

營建工程系教授

從輕質骨材之大吸水性與顆粒強度特質探討輕質混凝土之工程性質與施工技術子計畫一顏聰朝陽科技大學

營建工程系教授

輕質骨材吸水性對其界面過渡區微結構與握裹強度之影響

子計畫二黃中和大漢技術學院土木系

助理教授

輕質骨材吸水性對輕質骨材混凝土收縮與潛變性質之影響

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(3)「含重金屬灰渣及污泥資源化關鍵技術開發與推廣三年計畫」參與跨校整合型經濟部學界科專專案計畫

本計畫執行單位為國立成功大學資源再生及管理研究中心與國立台灣大學環境污染預防及控制科技研究中心，執行時間為 95.06.01 至

98.05.31 止，97 年起由本系李明君老師協助參與並共同主持研究，參與子題名稱為「有害重金屬污泥資源化工程材料之環境性質評估」，該分項主持人為國立台灣大學環境工程系楊萬發教授與駱尚廉教授。

6.3.2 跨校合辦研討會

營建系於 96 學年度舉辦學術研討會與講習班共七場次，包括第 12 屆大地工程研討會、輕質骨材混凝土產業成果研討會、修定建築物冷軋型鋼構造施工規範說明會暨設計實務初階研習會、透水混凝土應用於交通工程之研究教育訓練課程、建築物實施耐震能力評估及補強講習會、第三屆全國輕質骨材混凝土研討會、2008 先進混凝土技術與應用研討會等，其中，

大部分研討會是跨校合辦，如今年五月28 日舉辦 2008 先進混凝土技術與應用研討會是本系主辦，協辦包含中興大學土木系、中華輕質骨材混凝土協會與台灣區預拌混凝土工業同業工會。

子計畫三干裕成朝陽科技大學

營建工程系副教授

輕質骨材吸水性及顆粒強度對輕質骨材混凝土剪力韌性之影響

子計畫四湯兆緯正修科技大學

土木系副教授

輕質骨材之吸水特性及其對輕質骨材混凝土高溫熱學與力學性質之影響

子計畫五李明君朝陽科技大學

營建工程系副教授

輕質骨材吸水性與顆粒強度對輕質骨材混凝土之耐久性影響

子計畫六潘坤勝正修科技大學

土木系副教授

輕質骨材吸水性及比重對輕質骨材混凝土產製與澆置之影響

(21)

6.3.3 交換師生實施情形

96 學年下學期本系指派伍勝民教師前往大陸姐妹校寧波大學土木系參訪與講學二週，獲得該校熱烈回應；於95 學年下學期大陸姐妹校寧波大學土木系系主任王新堂教授親自參訪與講學二週，並與本系簽署研究合作備忘錄，以達到學術研究交流的目標。於97 年五月間邀請美國美國德州州政府交通局鋪面總工程師陳達豪博士蒞臨指導，協助系上舉辦多場道路工程演講及2008 先進混凝土技術與應用研討會，如此多方與國外學校專家學者之互動，將國際化之觀念與做法帶入教學的領域當中。

6.4 計畫（總計畫及分項計畫）實施方式或教學方法 6.4.1 實施方式(依查核點分項敘述)

(1)儀器採購與對本計畫之用途 子計畫1：

營建系材料實驗室現有光學顯微鏡一台，顯微鏡僅能放大倍數達500 倍，很多材料內部微觀結構無法觀測，利用本年度計畫補助經費已購置一量測材料內部粒徑分佈─壓汞(MIP)試驗儀，並於 96 年 12 月底儀器安置於營建操作實驗室二樓獨立空間內，未來舉凡金屬、陶瓷、土木、營建等材料，皆能應用本儀器量測孔隙分佈大小與孔隙率分析，屆時將可提昇本系在材料科學微觀結構的教學與研究能力。本年度儀器採購有 MTS 數位控制器與 MTS 反力構架系統，說明如下：

營建系結構實驗室現有MTS 力學試驗系統，已使用十餘年，油壓系統部分可供二套油壓缸使用；唯近年來，控制器介面卡因試驗室環境較潮濕，陸續損壞及更替，所費不貲，每更換一介面卡，動輒一、二十萬

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元，極為困擾；經評估，斧底抽薪之計，將舊有系統做更新；利用本年度計畫補助經費已購置新型控制器MTS Flex Test SE，除強化原來系統之供能外，控制器設計為可攜帶型，較為輕便。使用後可收放於溫濕度控制環境，減低控制器介面卡受潮損毀之情形。除此，搭配已購置之油壓歧管，本系結構試驗室可同時提供二座力學試驗系統進行試驗。相關新購置之設備使用管理，將納入本系材料與結構實驗室管理規定中執行。壓汞(MIP)儀與 MTS 力學試驗系統，可用於教學與研究，在教學方面，可加強基本觀念建立、基礎課程與實驗課程等，在研究方面，壓汞(MIP) 試驗是近年來最常用於求得材料(如混凝土等)微細孔隙分佈的方法，其量測精度較佳；MTS 力學試驗系統廣泛用於各行各業，從尖端的研究單位

到一般消費性產品的品管單位，都可看到MTS 的試驗系統在進行各種試驗，應用領域在材料方面有：金屬、生醫材料、土木材料、陶瓷、高分子材料、彈性體、複合材料等，在試驗方面有：拉伸、壓縮、彎曲(3 點

及4 點)撕裂、剝離、往復、定負荷、應變等。

歐美、日本、澳洲等先進國家在低層建築的建築結構型態的應用上，

已漸漸地使用冷軋型鋼結構(cold-formed steel structure)來取代過去的木構造及鋼筋混凝土構造，有別於傳統建築結構的梁柱構架系統，冷軋型鋼結構建築特殊的牆板結構是一種相當經濟有效的承載與耐震構件，

因此如何準確的預測與計算冷軋型鋼牆體的結構強度與剛度，是目前各國皆極力探討與研究的一項主題。基本上，輕鋼構建築牆體是以冷軋型鋼構材為骨架，表面覆以各式面板，如定向粒料板、水泥纖維板、石膏板與矽酸鈣板等，甚至以鋼板為其外覆材以抵抗垂直載重與橫向剪力。

國外對於冷軋型鋼牆體雖已有不少研究，但其研究結果對於強度計算與

(23)

位移預測仍有適用性的問題，另外國外在建築材料的選擇習慣上有別於國內，同時大部分的實驗乃針對某種特殊之尺寸與材料進行相關研究，

對於尺寸不同、外覆材不同、框架設計不同的牆體是否仍有效，是值得探討的一項課題，唯有透過全尺寸試驗的進行，才能正確明瞭冷軋型鋼牆體之結構行為，因此如何有效計冷軋型鋼牆體的對於橫向載重的強度與剛度變化，實為急需探討的必要性。

本特色計畫在計畫子計畫一的部分，乃針對現有的MTS 反力構架系統進行改良工作，原有用於輕型鋼構建築牆體在橫向加載的反力構架可見於圖 6.4.1（構架示意圖）與圖 6.4.2（構架照片），在原有的反力構架系統下，僅能從事較簡易的牆體單剪加載行為研究，但對於勁度較高的試體或需進行循環載重的牆體行為研究，原先的反力構架則無法達成。也因此本子計畫的目標即是進行反力構架系統的改良工作，圖6.4.3

與圖6.4.4 顯示了本計畫推動的改良反力構架示意圖，圖 6.4.5 則是此構架系統完成時之照片。透過本子計畫的推動，相關『輕鋼構建築牆體』

的研究範圍則可擴大，相關的研究課題如 1.含不同外覆材之牆體的冷軋

型鋼牆體系統；2.具 X 斜撐的冷軋型鋼牆體系統；3.具開口的冷軋型鋼牆體系統，皆可透過本計畫的完成進行循環橫向施力分析與試驗，進而完整的研究冷軋型鋼牆體在抗剪上的結構強度與行為，亦可獲取此類牆體在設計時所需的相關參數，如延性比(ductility ratio) 、超強因子 (over-strength factor)、力量修正因子(force modification factor)、延性修正因子(ductility modification factor)等，同時可以嘗試利用 ETABS 或 SAP2000 等分析軟體，探討與模擬牆體受橫向力時各階段之結構行為，

(24)

藉比較試驗與電腦分析之結果，進而提供國內制定相關規範及業者在設計時之參考。

圖6.4.1 MTS 與試體位置示意圖

圖6.4.2 試體架設情況

(25)

圖6.4.3 改良構架系統示意圖

圖6.4.4 改良構架系統示意圖（俯視圖）

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圖6.4.5 MTS 改良構架系統 子計畫2：

目前有關新式檢測儀器之增購，已完成發展預力及鋼筋混凝土公共工程設施老劣化檢測技術所需購置的高頻透地雷達天線以及鋼筋腐蝕電位檢測儀，以及乾點式超音波陣列式檢測儀及導波檢測儀。這些儀器均會應用於相關研究計畫、檢測案件、「營建工程常用檢測方法」以及「非破壞評估在營建工程之應用」課程。研發橋樑及重要結構監測技術所需之雷射干涉儀，原計畫提案規劃為第二年度便予以增購，雖因前兩年度獲核定經費額度限制無機會採購，現重新調整規劃為第三年度之採購重點。在教學儀器方面本計畫第二年度則購買基本電磁學相關實驗設備共五種：(a) 電子電磁學模組實驗箱(可進行 69 種實驗)；(b) 惠斯登電橋實驗；(c) 熱輻射測定實驗；(d)波動(繩共振)實驗；及(e) 基礎光學試驗，

將於九十八年度起於物理(二)課程中增設之實驗主題中使用。

子計畫3：

本年度所採購之儀器包括震波震測數據擷取系統、受波器(速度

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計)12 個與多頻道震測儀，對本子計畫的推動相當重要，因為受波器於同一測線上，以接收震源所發出之震波訊號。多頻道震測儀則用於一次接收多組訊號，並具初步訊號處理功能。對本子計畫後續所要發展之多頻道表面波頻譜法(MASW 法)有相當大的影響。由分析多頻道震測資料，以求得訊號品質優良之頻散關係曲線，最後經過反算分析得到地層之剪力波速剖面。

子計畫4：

本年度所採購之儀器聲音檢測、檢測分析專家系統和細微檢測系統之輔助設備，對本子計畫的推動相當重要，它分別可收集、分析各種不同聲音之訊號和拍攝與量測相當微小之物件，對本子計畫後續所要發展之工業聲音檢測和光學元件可視瑕疵之檢測有相當大的影響。

(2)開設相關課程以訓練參與學生 子計畫1：

企業學程專題(一)與企業學程專題(三)是九十六學年度第二學期新開課程，主要以訓練參與學生，屬於「新材料測試」學程之課程：專題指導老師為營建工程系李明君老師與工業工程管理系鄭宗明老師；學程目標：(a) 組織與培育同學企業化新材料或新產品開發人才。(b) 累積同學專業能力，提供發展領導統御與企業化之機會。課程內容：設置一位指導老師，學生成員將依照專長暫時分為材料規劃與設計、材料模具製作、新材料或產品開發製作與測試、材料分析與評估技術等任務類別，

依照主題內容由各類別人員組成專案小組進行專案內容開發或製作。每位學生成員將依專業需求，選修本校相關科系之指定課程以應用所學指派任務，最後一起完成專題。課程特色：培養材料科學、材料試驗、材料力學、營建材料、奈米材料、混凝土品管、實驗方法設計、混凝土試驗與綠建築生態材料等之專長人才。尋求業界公司除支援專業軟硬體技術外，並將不定期舉辦教育訓練與實習實作，且預計提供專案補助費用，

(28)

並期望由此計畫之執行促進未來更進一步之產學聯盟。預計培訓成員人數：每學年10 ~ 20 名。

材料科學是九十七學年度第一學期課程，課程內容有更新，藉此訓練參與學生，課程內容是將金文森老師於國科會專題健康建材融入營建工程教育之研究計畫共三年期研究成果納入，新增內容包含新能源材料、綠建材和再生材料。此課程為選修二學分之專業課程，為土木營建工程之選修課程。課程重點在於讓學生藉由解說與小組專題報告，瞭解材料科學與工程之重要，主要內容包括材料科學與工程緒論、金屬材料、

非金屬材料、高分子材料、複合材料、新能源材料、綠建材和健康材料等，並包含奈米材料與科技。開課老師為本系金文森老師；教科書以綠色建材概論為主，作者為金文森與郭智豪，五南圖書出版社發行；藉由專題健康建材融入營建工程教育之研究將健康的營建材料融入材料科學課程中，其實施目的茲謹條列簡介如下各點：1. 將各式各樣危害健康之建材與設備等項目融入營建工程教育。2. 將各項危害健康之建材與設備的國內外管理法规、衛生標準、安全限制等融入營建工程教育。3. 將各項危害健康之建材與設備的檢驗方法融入營建工程教育。4. 將各項已存在危害健康之建材與設備之有效改善污染方法融入營建工程教育。5. 尚待研發之各項維護健康建材與設備融入營建工程教育，並鼓勵引導學生投入研究。課程教學最後進行教學前後問卷分析，在學生經過問卷調查之後，所反映的結果可達到預期的教育成效，而日間部學生與夜間部學生們在經過教學後瞭解到爲何要修習本課程，且一致認為本教材內容符合本課程所需。這點很重要，因為我們不希望教育是一種洗腦的方式，

因此唯有學生瞭解修習本課程的意義，才能讓學生對於教材的課程內容達到良好的吸收效果，在教材內容方面，學生在閱讀後更了解大部分教材所要闡述的內容，再加上讓學生實際操作教材所提到的儀器，學生的學習成效又更為精進。畢竟如果以我用大學生的角度來看這項課程，我會非常希望教材所看到的，是我能親眼看見的憑據。因為，當說得太多都是僅止於紙上談兵，沒有實務的經驗。因此一個課程能不能吸引學生，

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完全取決於是否有適當的課程內容(教材、實驗器材等)與適當的授課時間等，而學生填寫問卷後所分析的結果有達到預期的教育成效，同時學生們也建議本課程與教材(認識與實際操作儀器)有必要推廣至社會大眾，讓大家知道除了有這本教材之外，使用偵測儀器可以發現有害建材的相關問題；藉此將健康的營建材料、綠建材、節能營建材料與新材料研發技術專題納入相關課程。

子計畫2：

本子計畫將建構「公共工程非破壞檢測」學程，其課程規劃內容如表6.4.1 所示，目前已完成「物理(一)」、「營建工程常用檢測方法」、

「結構振動監測」以及「非破壞評估在營建工程之應用」課程之詳細規劃並已實施教學，96 學年度第二學期分別在大學部三及四年級開設新課程「營建工程常用檢測方法」約有 100 名學生修習，於 97 學年度第一學期在大學部三年級開設新課程「結構震動監測」，共有 35 名學生修習。重新規劃後之「物理(二)」課程則將於 98 學年度第一學期起實施。

表6.4.1 學程課程設計

公共工程非破壞檢測學程營建工程系

基礎學理課程

物理(一) 融入基本力學試驗

物理(二) 融入光學、電磁學實驗及基本電子學試驗

應用實務課程

營建工程常用檢測方法結構震動監測

非破壞評估在營建工程之應用鋼結構檢測

結構修護與補強

學課程

程

(30)

子計畫3：

所採購之儀器震波震測數據擷取系統、受波器(速度計)12 個與多頻道震測儀之設備，均已編入四技大學部三年級的「工址調查」課程與碩士班「土壤動力學」的課程之授課內容中，其中四技大學部三年級的「工址調查」課程中第五章地球物理探查中，介紹利用表面波求取土層之動力性質常用的有兩種方法，即穩態振動技術法和表面波譜分析法，以及如何應用透地雷達進行地層之剖析。另外，對於訊號之處理以及如何從 FFT 所得的頻域訊號求出受波器間之相位角，再進一步得到頻散曲線，

以及如何在得到各土層之剪力波速，都有詳細對學生來說明，本子計畫完成現地檢測試驗場的設置，內埋設內徑10cmPVC 管、內徑 15cmPVC 管、內徑10cm 鐵管、內徑 15cm 鐵管以及內徑 30cmPC 管、內徑 45cmPC 管，並分別埋設在瀝青路面與混凝土路面下，因此可讓學生以實作方式演練表面波譜法與透地雷達對管線偵測之操作程序。碩士班「土壤動力學」的課程將加強有關多頻道表面波譜法之操作與分析方法之說明以及子計畫所研究之成果。在現地檢測試驗場中也埋設三支基樁，內含不同瑕疵，將於課程授課時讓學生以不同方法來進行檢測。

另外，由於子計畫三與子計畫二所用的應力波或電磁波之波傳原理及訊號處理相似，為節省教學資源，本計畫擬與子計畫二共同開授課程或參與本子計畫的研究生可選子計畫二所開授課程為原則。

子計畫4：

子計畫 4 所採購之儀器聲音檢測和細微檢測系統之輔助設備，均已編入品質管制實習課程的操作單元，另外 97 年第二學期開始之大學部專題，將有兩組專題生負責此儀器的教材編撰。未來會進一步納入電腦視覺系統和自動化檢測等研究所課程中。

(31)

(3)產學合作、技術研發及試驗 子計畫1：

相關老師進行96 與 97 年國科會研究計畫之外，並進行產學合作與技術研發，例如有參與 97 年經濟部學界科專專案計畫名稱：有害重金屬污泥資源化工程材料之環境性質評估，由李明君老師負責；華夏技術學院委託產學研究計畫名稱：健康建築環境訊號偵測與分析(97/6 ~ 98/1)，由金文森老師負責；佳生企業股份有限公司委託產學研究計畫名稱：透水混凝土應用於公路工程之初步研究(97/4 ~ 97/12)，由李明君老師負責；黎明工程顧問公司委託產學研究計畫名稱：卓蘭發電廠士林攔河堰第1 次整體安全評估(97/5 ~ 97/6)等，由干裕成老師負責，其他小型試驗不勝枚舉。

子計畫2：

在產學合作服務方面，本子計畫兩年內已完成 8 件檢測相關案例，

包括跑道鋪面厚度、道路下方空洞、攔河堰、溢洪道及結構體的檢測，

金額約135 萬，這些檢測案不僅可服務公民營建相關單位，經由不同標的物之檢測、資料分析及報告撰寫的過程，能達到訓練學生之目的。

在技術研發方面，本系鄭家齊與江支弘教授於 94-96 年度與中興大學林宜清教授、台灣科大張大鵬教授等共同執行國科會建築結構火害後強度與修補品質之非破壞檢測評估整合型計劃，已發表多篇期刊及研討會論文；王淑娟教授於96-97 年度與中興大學林其璋教授、成功大學朱世禹教授、國家地震中心鍾立來研究員、高雄大學陳振華教授等執行大地與結構監測資料之分析模擬及其在設計規範之應用整合型計劃，從事實際建築物之系統識別及相關規範之技術研究；另外本系余志鵬、鄭家齊、王淑娟、江支弘及賴俊仁等教授均在執行檢測相關之國科會研究案，

詳見表6.4.2。

(32)

表6.4.2 近兩年執行之國科會檢測監測相關計畫

年度教師姓名研究計畫名稱

97 余志鵬

非破壞檢測技術應用於混凝土層狀結構性質與應力波傳訊號關聯性之基礎研究

97 鄭家齊以多種應力波法檢測鋼板補強結構老劣化問題

97 王淑娟

大地與結構監測資料之分析模擬及其在設計規範之應用－子計畫:利用改良型基因演算法於實際建築物之系統識別及相關規範之回饋研究(II)

96 江支弘

建築結構火害後強度與修補品質之非破壞檢測評估(III)－子計畫三：火害後混凝土非破壞評估的資料庫解析與實地應用

96 鄭家齊

建築結構火害後強度與修補品質之非破壞檢測評估 (III)－子計畫四：火害後鋼筋握裹力檢測評估

96 賴俊仁擋土牆非破壞檢測系統之開發

96 王淑娟

大地與結構監測資料之分析模擬及其在設計規範之應用－子計畫:利用改良型基因演算法於實際建築物之系統識別及相關規範之回饋研究(I)

子計畫3：

在產學合作之代客量測服務方面，本子計畫目前已完成 4 件代客量測案例，包括3 件以透地雷達幫助工程業者偵測管線與污水管下方之地下孔洞以及1 件以表面波譜法偵測地盤灌漿範圍之工作，透過儀器操作之量測過程不僅能達到訓練學生之目的，而且可服務中部地區之中小企業。

(33)

子計畫4：

子計畫 4 在產學合作之代客量測服務方面，本子計畫目前已完成 8 件代客量測案例，透過儀器操作之量測過程不僅能達到訓練學生之目的，而且可服務中部地區之中小企業。此外與本子計畫搭配發展之技術研發，除著重在光學與光電元件之瑕疵檢測外，另外還包括鏡面玻璃之可視瑕疵檢測，此技術研究案是與位於彰化縣之車用玻璃大廠所配合，

在新儀器購入後對此技術研究案相當有幫助。

(4)舉辦相關研討會、說明會與訓練班

本計畫在 97 學年第一學期舉辦成果說明會，除各子計畫之成果展示與說明外，另也辦理了三場研討會與訓練班。在開設研討會及訓練班方面：

營建系於民國97 年 11 月 6 日至民國 97 年 11 月 7 日舉辦第十四屆非破壞檢測技術研討會，地點為南投日月潭，參與人數為223 人。研討會中鼓勵本系非破壞檢測相關之研究生發表論文，有十餘人次學生得到發表論文之機會，藉此訓練學生之論文撰寫及口頭發表能力。

於97 年 5 月 22 日舉辦 2008 先進混凝土技術與應用研討會係邀請國內外學者專家，就混凝土最新檢測技術、輕質骨材混凝土配比及拌製技術、輕質骨材混凝土之耐久性、透水混凝土配比產製及施工技術、

White Topping – State of Practice、超高性能混凝土介紹與應用等六個子題，作一深入淺出之探討，此研討會之成果可提供業界在各種先進混凝土技術與應用之參考及混凝土永續經營與發展。如下表所示：

(34)

日期時間講題主講人主持人 08:30-09:00 報到

09:00-09:10開幕式-貴賓致詞柯志忠理事長蔡院長 09:10-10:00混凝土最新檢測技術鄭教授家齊徐主任松圻 10:00-10:20 休息/茶敘

10:20-11:10輕質骨材混凝土配比及

拌製技術陳主任豪吉徐主任松圻

11:10-12:00透水混凝土配比產製及

施工技術包課長春華徐主任松圻

12:00-13:20 午餐/休息 13:20-14:30White Topping – State of

Practice

(先進水泥混凝土鋪面探討)

Dr. Dar-Hao Chen(陳達豪博士)

14:30-15:20輕質骨材混凝土之耐久

性顏前校長聰

高處長邦基

15:20-15:40休息/茶敘

15:40-16:30超高性能混凝土介紹與

應用李教授明君高處長邦基

九十七年五月二十二日星期二

16:30-17:00綜合座談全體與會人士顏前校長聰

舉辦「工業品質檢測技術」產學座談會，邀請業界專家針對設定之議題提出意見與建議。另一方面，因本年度所採購之聲音檢測和細微檢測系統之輔助設備，在 97 學年第一學期之後半段才安裝完畢，因此預計在 97 學年第二學期舉辦相關研討會、與訓練課程。

(35)

(5)邀請專家進行專業實務講座

目前每學期均配合課程需要，持續邀請學者專家進行專業實務講座。本計畫於執行兩年間邀請日本及台灣學有專精之學者做理論與實務的專題研講，詳見表6.4.3。

表6.4.3 土木非破壞檢測與監測專家講座

演講日期演講人任職演講主題

2007/1/30

Takahide SAKAGAMI(阪

上隆英教授)

大阪大學土木系教授

Fundamental of Infrared

Thermography and Inspection of Civil Structures 紅外線熱影像法的原理與土木結構檢測

2007/5/1 羅俊雄台大土木系教授

Application of Smart Sensing

System to Structural Control &

Health Monitoring 以智慧型監測系統做結構控制與健康診斷

2008/3/20 林其璋中興大學土木系教授

Tuned Mass Dampers for Vibration Control: Theory and Practice 調控式質量阻尼在震動控制的理論與應用

(6)開設與產業結合之企業學程

本校理工學院院為培養具有跨領域實務經驗的企業人才，乃師法本校姐妹校美國密西根科技大學的經驗創設本學程。藉由招收不同領域背景的學生共同組成類似企業的組織，與民間企業合作，於學程的訓練當

(36)

中讓參與學生學習解決實務問題。

企業學程修課規定：每一個「企業學程」依其性質應給予適當名稱，

本院目前試辦兩項企業學程，分別是「融入式媒體工作室」與「新材料測試工作室」。每一學程都將安排 24 學分的課程內容。課程內容包含商業類課程6 至 9 學分，企業學程專題計畫 6 學分，與該學程相關之專業選修約 9 至 12 學分。選修學生在學程指導老師的輔導下，每學期選修若干課，及選修1 學分的企業學程專題計畫。開設與產業結合之「新材料測試工作室」企業學程預計企業合作夥伴有：榮際實業股份有限公司、長生預拌混凝土股份有限公司與興威股份有限公司。今年要求企業學程專題(一)與(三)課程修課同學踴躍組隊參加第一屆台灣混凝土學會創意混凝土競賽，本次學生組隊名單有童文志(隊長)、吳書維、謝耀東、

何政翰、陳靖宇、林岱瑋等人，學生成員將依照專長分為材料規劃與設計、材料模具製作、新材料或產品開發製作與測試等任務三類別，指導老師為李明君，創意混凝土競賽作品名稱為『環保UHPC 水溝蓋』，作品創意說明包括：壹、創意巧思性(造型、用途與材料上的創新) -- 環保超高性能混凝土(UHPC)水溝蓋^研發之目的在於大幅改善傳統水泥製水溝蓋嚴重缺失,包括防腐蝕性差、載重性差、表面材質特性易風化、產品撞擊時易碎裂、施工時程慢等，藉由超高性能混凝土新材料與新技術應用於水溝蓋,其優點如下(1) 綠色環保資源再生利用，(2) 大幅延長水溝蓋生命週期(壽命增加數倍)，(3) 降低鑄鐵^水溝蓋失竊率，(4) 降低水溝蓋維護費用，(5) 減少^{行人與行車安全}的問題，(6) 增進施工方便性。貳、環保概念性(環保面) --超高性能混凝土(UHPC)其強度極高，抗彎強度可高達 45MPa 之極佳韌性，其強度、韌性及耐久性遠超過高性能混凝土，

因此，UHPC 水溝蓋將可取代傳統水泥質或鑄鐵水溝蓋，此產品並以垃

(37)

圾焚化灰渣取代UHPC 之部份石英粉，藉此降低成本並推動綠色營建與綠色資源再生利用，以達成國家重要的政策－焚化灰渣的資源化利用，

為一綠色建材產品。參、生活美學性(造型上的美感、文化上的認同感) -- 在環保 UHPC 水溝蓋其載重強度可達到 10 公噸要求，由重金屬溶出 (TCLP)結果顯示 UHPC 可以藉著材料的強度與緻密性，有效抑止重金屬溶出，其中錳、鎘、鋅效果較為明顯。其設計厚度可約與一般鑄鐵水溝蓋有相同之厚度，可取代並降低鑄鐵水溝蓋失竊率，為綠色環保建材產品。肆、實用功能性(功能性、耐用性與經濟性) --環保超高性能混凝土水溝蓋研發中，其原理是取消粗骨材以提高混凝土之均勻性，以矽砂代替細骨材，加上高含量的矽灰與石英粉及強塑劑來增加水泥漿體的緻密性，為了降低材料成本與綠色資源再生利用，以垃圾焚化灰渣取代 UHPC 之部份石英粉，最後加入兩層鋼絲網增加水溝蓋混凝土本身的抗彎及韌性，提升水溝蓋的抗載重和抗彎的能力。為了製作水溝蓋，本研發以一般最常見的60 ㎝×35 ㎝×4 ㎝為尺寸，製做一水溝蓋模型。本作品(環保 UHPC 水溝蓋)，經評審一致認定本作品為創意優秀作品，得到銅牌獎，將於2008 年 12 月 12 日台灣混凝土學會年會大會中頒發獎金與獎狀以茲鼓勵。

本計畫將建構「公共工程非破壞檢測」學程，預計於下年度計畫中開設完成。待教務處通過此次專長學程後，將先以日間部四技在校生為招收對象，若推動成效不錯，後續會開設與產業結合之企業學程。

本計畫目前已初步完成規劃「工業品質檢測技術」學程，待教務處通過此次專長學程後，將先以日間部四技在校生為招收對象，若推動成效不錯，後續會開設與產業結合之企業學程。

6.4.2 教學方法

(1)與本計畫相關之課程的課程簡介、教學方式與課程目標分述如下：

(38)

系所別

課程

名稱課程簡介教學方

式課程目標

營建系

物理 (一)：

內含物理實驗操作

本課程介紹物理學中之基本古典力學並偏重與土木工程相關之一般動靜力學概念。

課程重點除基本向量計算之複習外，包括質點運動、力量、功與能、碰撞、圓周運動、平衡概念、基本靜力學、

基本彈性力學、波動、聲音等主題。本課程透過有系列的物理原理介紹，選擇性主題之示範與實做演練來增進學生對基本古典力學觀念的了解，並做為後續相關課程之基礎。後續課程包括；講授電、磁、光與熱效應之物理(二)、工程動力學、營建工程常用檢測方法與結構動力學等。

課堂教學與操作：

48@50 分鐘期中考：

1@100 分鐘

期末考：

1@100 分鐘

a.了解古典力學中之基本動靜力學概念。

b.具有基本質點運動學之計算能力。

c.理解剛體動力學中之基本功能定理與守恆定律及其應用。

d.熟悉簡諧運動之現象。

e.針對常見應力波動自然現象，可正確使用適當物理模型加以解釋。

f.建立流體力學與空氣動力學之基本知識。

g.可正確以工程計算方式表達出依據物理學分析出之結果。

營建系

營建工程常用檢測方法

將營建工程中舉凡建築、橋樑及材料各方面常用的檢測方法作以統整性的介紹，其中材料性質檢測方法包括鑽心取樣、混凝土強度及彈性模數檢測、氯離子檢測、鋼筋性質檢測、輻射鋼筋檢測、及現地強度檢測等;橋樑及一般結構目視檢測法，常見非破壞檢測方法簡介，及其他檢測方法。本課程除教室授課外，亦會展示重要檢測儀器之操作方式，為學生在進階課程「非破壞評估在營建工程之應用」中親手操作儀器設備作準備。

課堂教學： 34@50 分鐘期中、期末測驗： 2@90 分鐘

使學生能夠了解

a.材料性質檢測方法。

b.橋樑及一般結構目視檢測方式。

c.常見非破壞檢測方法簡介。

d.其他檢測方法。

(39)

營建系

結構振動監測

本課程除將常用於非破壞評估之結構振動技術與監測原理及應用進行基本原理介紹外，並透過分組親自操作儀器的方式使學生熟練波動訊號之擷取與操作分析繪圖之常用方法，課程內容包括振動原理及頻譜分析法介紹、應力波為基礎之波動法的運用、振動模態之特性等。

課堂教學： 24@50 分鐘實習教學 : 8@50 分鐘學科測驗： 1@90 分鐘

為使學生瞭解並熟悉在工業生產作業中，與品質有關的各種分析計劃與管制的方法。對於各種品管方法充份了解，

並靈活應用。對於品質管制的制度及觀念有全盤認識。

營建系

結構修護補強工法概論

課程重點在於使同學了解混凝土行為(包括一般、高性能及特殊混凝土等材料複雜特性、鋼筋腐蝕、劣化機理、不當人為疏失、水氣、熱、載重影響等);

了解有關混凝土的問題分析與評估、裂縫修補技術及混凝土補強原理;以及橋樑及建築物之維修及補強加固之方法介紹。並以學科測驗之方式來驗收學生的學習成效。

課堂教學： 48@50 分鐘期中、期末測驗： 2@90 分鐘

使學生能夠

a.了解混凝土行為(包括一般、高性能及特殊混凝土等材料複雜特性、

鋼筋腐蝕、劣化機理、

不當人為疏失、水氣、

熱、載重影響等)。

b.了解有關混凝土的問題分析與評估、裂縫修補技術及混凝土補強原理。

c.概述橋樑劣化的維修與補強方法。

d.概述建築物補強與加固方法。

營建系

鋼結構檢測

此課程為二學分之結構相關應用課程，亦是國內「財團法人台灣非破壞檢測協會」

部分訓練課程，目前「財團法人台灣非破壞檢測協會」

為國內非破壞檢測證照唯一政府認可之授證單位。本課程將鋼結構工程中常用的檢測方法作完整性的介紹，課程包括非破壞檢測應用範圍、鋼結構目視檢測法、鋼結構液滲檢測法、鋼結構超音波檢測法及鋼結構放射線檢測法等。

課堂教學：

24@50 分鐘期中、

期末測驗：

2@90 分鐘

使學生能夠了解 a.非破壞檢測方法及

應用範圍。

b.鋼結構目視檢測法。

c.鋼結構液滲檢測法。

d.鋼結構超音波檢測法。

e.鋼結構放射線檢測法。

(40)

營建系

非破壞評估在營建工程之應用

非破壞檢測近年來蓬勃發展，廣泛應用於航太、醫療、

材料、電子及機械工業，各種技術推陳出新，在營建工程上亦廣受重視，本課程除將非破壞評估的原理及應用作概略介紹外，並對有關的檢測標準透過儀器的操作加以說明，主題包括混凝土強度評估、混凝土性質測定、

鋼結構檢測、鋼筋混凝土結構缺陷檢測、橋樑檢測等。

課堂教學：

36@50 分鐘實習教學：

12@50 分鐘學科測驗：

2@90 分鐘

使學生能夠

a.了解常用非破壞檢測法波傳理論。

b.了解常用非破壞檢測法之應用及適用性。

c.熟習常用非破壞檢測儀器操作及試驗結果分析方法。

d.了解現地檢測須注意事項。

營建系

工址調查

1.緒論

2.室內作業與現地踏勘 3.鑽探

4.取樣

5.地球物理調查 6.現地試驗 7.監測

8.工程建設之工址調查

48@50 分鐘期中考： 1@100 分鐘期末考： 1@100 分鐘

本課程教導學生在工址調查的方法與應用場合。主要的內容包括：

1. 工址調查之規則、準則、規範、現地踏勘。

2. 鑽探、取樣與現地試驗。3. 地球物理探測。

4. 監測系統。本課程使學生能夠 a. 了解蒐集工址資料。b. 了解工址調查方法。c. 了解公共工程工址調查項目與重點。

營建系

邊坡工程

主要為山坡地護坡工程設計：含坡地災害種類與案例、邊坡穩定分析、監測系統、邊坡整治工程設計。

48@50 分鐘期中考： 1@100 分鐘期末考：

1@100 分鐘

本課程之目的乃在使學生了解邊坡工程之穩定分析與施工方法，其主要內容包括坡地災害種類與案例、邊坡穩定分析、監測系統、邊坡整治工程設計等。使學生能夠 a. 了解邊坡破壞模式。b. 對邊坡進行穩定分析。c. 使用邊坡穩定分析數值軟體。d. 了解邊坡工程所需使用之監測系統。e. 對邊坡進行初步整治設計。

(41)

營建系

工程地質

地殼形成;礦物及岩石形成與種類(標本辨識);岩體中之弱面、地質構造(節理、褶皺)與地質年代;立體投影圖介紹、應用工程地質圖的判讀、應用; 板塊運動、台灣地質;工程地質之計量化及其應用(岩體分類法介紹)邊坡破壞類型與監測工程地質在邊坡上之應用。

48@50 分鐘期中考： 1@100 分鐘期末考： 1@100 分鐘

認識礦物及岩石的種類和形成過程、地質年代、構造地質、台灣地質特性介紹、工程地質中的環境因素、工程地質在邊坡、水庫、壩工和隧道工程的應用及台灣案例介紹、工程地質圖的判讀繪製。

營建系

地震工程概論

一、地震成因及後果

二、地震對上部結構及基礎之影響

三、大地地震工程四、結構物耐震設計五、地震災害評估與防治

1@100 分鐘

提供營建工程領域之高年級學生瞭解地震的成因及其對建築物及土工結構物損害後果，並從設計規範上探討耐震設計的基本原理，以作為營建工程專業上之應用以及區域地震防災救災之依據。使學生能夠瞭解 a. 地震成因及後果。b. 地震對上部結構及基礎之影響。c. 大地地震工程。d. 結構物耐震設計。e. 地震防災評估與防治。

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營建系

地理資訊系統與遙感探測概論

明白空間資訊系統，空間資料結構與衛星影像分析。

1@100 分鐘

本課主要內容在介紹地理資訊系統與遙感探測概論。首先認識網格式與向量式資料之差異與優劣點，再者學習處理衛星影像(如分類，邊界增揚，變化偵測等)，以現代遙感探測技術配合地理資訊系統應用在地球環境改變觀察上。此外，及全球衛星定位系統及其他相關數位技術也將簡單地介紹。

營建系

水土保持工程

1.整地開發工程與水土保持 2.流量分析及排水計畫 3.滯洪與沉砂設施 4.土石流之成因、形態與防治方法 5.防砂壩之目的、種類與規劃設計 6.生態工法概論

1. 期中考與期末考 2. 課後

習題與出席情形 3. 分組

野外踏勘與期末報告（上台與書面報告）

本課程在於使學生瞭解水土保持工程之意義，

並探討有關坡地災害、

土砂災害與洪水災害原理，提供有效之工程防治對策。

教育部補助技專校院發展學校重點特色計畫