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目前透地雷達應用在鋼筋混凝土構件檢測已是十分的普遍，但是透地雷達對於構件中鋼筋腐蝕的檢測卻少有學者深入探討；一般對於構件中鋼筋的腐蝕大都以電化學的方式進行檢測，而本研究將不同保護層深度的鋼筋實施加速腐蝕，然後利用透地雷達檢測技術進行試驗。藉由透地雷達掃描得到的透地雷達剖面圖進行數位化影像編碼運算，探討混凝土中內含不同腐蝕程度於不同保護層深度之鋼筋編碼值的差異及不同電性參數之電磁波波傳物理反射行為，期望能夠以透地雷達檢測技術來進行鋼筋腐蝕程度的定性評估，在不破壞結構物本體的情況下，增加一種非破壞性檢測於現地鋼筋腐蝕行為的判定參考及評估方式。

目錄
誌謝 Ⅰ
摘要 Ⅱ
目錄 Ⅲ
表目錄 Ⅶ
圖目錄 Ⅶ
第一章 緒論 1
1-1 前言 1
1-2 研究動機與目的 2
1-3 研究內容 3
1-4 研究流程 4
第二章 文獻回顧 5
2-1 前言 5
2-2 透地雷達發展歷史 5
2-3 透地雷達文獻回顧與探討 7
2-3-1 鋼筋混凝土方面 7
2-3-2 地下管線與孔洞方面 11
2-3-3 訊號及後處理方面 14
2-2-4 電性參數應用方面 16
第三章 透地雷達基本理論 19
3-1 前言 19
3-2 電磁波基本原理 19
3-2-1 Maxwell方程式 20
3-2-2 透地雷達法中電磁波的波動性 22
3-2-3 理想介質中的平面波 24
3-2-4 透地雷達中電磁波之傳播特性 25
3-2-5 電磁波解析能力與穿透能力 26
3-3 介質之電性參數 28
3-3-1 導電度(Conductivity) 28
3-3-2 衰減度(attenuation) 29
3-3-3 相對介電常數(Relative Dielectric Constant) 31
3-3-4 相對導磁率(Relative Permeability Constant) 32
3-3-5 穿透係數與反射係數 33
3-3-6 反射訊號電壓分析原理 35
3-4 透地雷達探測方法 35
3-4-1 透地雷達剖面圖像產生方式 35
3-4-2施測時之參數設定 37
3-5 雷達波數位化處理方式 41
3-5-1 訊號之數位化(Digitize) 41
3-5-2 雷達波訊號與數位編碼值 42
3-5-3 數位編碼處理方法 43
3-6 腐蝕之基本理論 44
3-6-1 腐蝕之基本定義 44
3-6-2 腐蝕之電化學反應 44
3-6-3 鋼筋混凝土腐蝕裂化之原因 46
3-6-4 鋼筋的加速腐蝕 48
3-6-5 半電池電位法 49
第四章 實驗內容與訊號擷取方法 51
4-1 實驗計劃 51
4-2 實驗材料 51
4-3 實驗儀器 52
4-4 試體製作 54
4-4-1 試體之材料級配與拌合程序 55
4-4-2 試體澆置 56
4-5 試驗方法 57
4-5-1 鋼筋加速腐蝕試驗 57
4-5-2 透地雷達於鋼筋腐蝕試驗 58
4-5-3半電池電位儀於鋼筋腐蝕試驗 59
4-6 實驗數據分析方法 60
4-7 介質電性參數之計算 61
4-7-1 介電常數之計算與分析 61
4-7-2 反射訊號電壓計算與分析 63
第五章 實驗結果與討論 64
5-1 混凝土內含不同腐蝕程度鋼筋於不同保護層深度之探討 64
5-1-1 鋼筋反射訊號－最大編碼值比較 64
5-1-2 鋼筋反射訊號－振幅值比較 70
5-2 反射係數與反射電壓之探討 76
5-2-1 鋼筋反射係數之比較 76
5-2-2 鋼筋反射電壓之比較 80
5-3 腐蝕之電化學量測值之比較 83
第六章 結論與建議 87
6-1結論 87
6-2建議 88
參考文獻 89

表目錄
表3-1 天線頻率100MHz和1GHz材料衰減係數 31
表3-2 電磁波於一般常見介質中之電性參數 32
表3-3常見之相對介質反射係數 34
表3-4 RAMAC/GPR系統 天線頻率之選擇建議表 38
表3-5 RAMAC/GPR系統 參數設定建議表 38
表3-6 評估鋼筋腐蝕機率參考標準 50
表4-1 每1公斤/立方公尺之混凝土所需用量 55
表4-2 單顆模型體積實際澆製需求量 55
表4-3 實驗參數設定值 59
表5-1 材料電性參數 65

圖目錄
圖1-1 研究流程圖 4
圖3-1電磁波傳播方式示意圖 19
圖3-2 雷達探測之電磁波傳播方式 25
圖3-3 第一菲涅耳波帶示意圖 27
圖3-4 衰減常數和頻率關係圖 30
圖3-5 雷達剖面圖像產生方式示意圖 36
圖3-6 透地雷達剖面圖(混凝土內含#10鋼筋) 36
圖3-7 透地雷達於多層介面反射之訊號合成圖 37
圖3-8 相位碼與幅度碼之對應關係 42
圖3-9 數位影像編碼處理程序圖 43
圖3-10 鋼筋的腐蝕過程示意圖 47
圖3-11 鋼筋腐蝕體積變化示意圖 48
圖3-12 GANIN半電池電位法量測示意圖 50
圖4-1 竹北廠粗細骨材 51
圖4-2 骨材粒徑的分類 51
圖4-3 透地雷達系統與電腦 52
圖4-4 半電池電位儀 52
圖4-5 數位式直流電源供應器 53
圖4-6 陰極材料－鈦網 53
圖4-7 鼓式拌和機 53
圖4-8 鋼筋裁切機 53
圖4-9 木製模具底板 54
圖4-10 矩形混凝土試體模具 54
圖4-11 混凝土試體內含鋼筋示意圖 54
圖4-12 實際模組配置圖 56
圖4-13 設計試體與抗壓試體模具 56
圖4-14 澆置完成試體 57
圖4-15 完成的設計試體尺寸 57
圖4-16 鋼筋加速腐蝕試驗配置圖 57
圖4-17 腐蝕試體不同厚度保護層實驗模型斷面示意圖 58
圖4-18 半電池電位儀量測示意圖 59
圖4-19 電磁波於介質中示意圖 62
圖5-1(a) #10鋼筋保護層3cm透地雷達剖面圖與波形圖 66
圖5-1(b) #10鋼筋保護層4cm透地雷達剖面圖與波形圖 67
圖5-2(a) 保護層3cm之透地雷達量測鋼筋最大編碼值圖 68
圖5-2(b) 保護層4cm之透地雷達量測鋼筋最大編碼值圖 68
圖5-2(c) 保護層7.5cm之透地雷達量測鋼筋最大編碼值圖 69
圖5-2(d) 保護層8.5cm之透地雷達量測鋼筋最大編碼值圖 69
圖5-3 鋼筋訊號振幅示意圖 70
圖5-4(a) 保護層3cm之透地雷達量測鋼筋振幅圖 71
圖5-4(b) 保護層4cm之透地雷達量測鋼筋振幅圖 71
圖5-4(c) 保護層7.5cm之透地雷達量測鋼筋振幅圖 72
圖5-4(d) 保護層8.5cm之透地雷達量測鋼筋振幅圖 72
圖5-5 改變泡水面示意圖 73
圖5-6(a) 試體初期開裂情形（加速腐蝕300小時－側視圖） 74
圖5-6(b) 試體初期開裂情形（加速腐蝕300小時－俯視圖） 74
圖5-7(a) 試體後期開裂情形（加速腐蝕900小時－俯視圖） 74
圖5-7(b) 試體後期開裂情形（加速腐蝕900小時－俯視圖） 74
圖5-8(a) 試體剖開後示意圖 75
圖5-8(b) 試體剖開後示意圖 75
圖5-9(a) 鋼筋上緣腐蝕示意圖 75
圖5-9(b) 鋼筋下緣腐蝕示意圖 75
圖5-10(a) 鋼筋上緣腐蝕示意圖 75
圖5-10(b) 鋼筋下緣腐蝕示意圖 75
圖5-11(a) 無腐蝕與加速腐蝕900小時保護層3cm鋼筋振幅比較圖 76
圖5-11(b) 無腐蝕與加速腐蝕900小時保護層4cm鋼筋振幅比較圖 76
圖5-11(c) 無腐蝕與加速腐蝕900小時保護層7.5cm鋼筋振幅比較圖 77
圖5-11(d) 無腐蝕與加速腐蝕900小時保護層8.5cm鋼筋振幅比較圖 77
圖5-12 無腐蝕鋼筋不同保護層深度反射係數比較圖 77
圖5-13(a) 保護層3cm之鋼筋反射係數關係圖 78
圖5-13(b) 保護層4cm之鋼筋反射係數關係圖 78
圖5-13(c) 保護層7.5cm之鋼筋反射係數關係圖 79
圖5-13(d) 保護層8.5cm之鋼筋反射係數關係圖 79
圖5-14(a) 保護層3cm之鋼筋反射電壓關係圖 81
圖5-14(b) 保護層4cm之鋼筋反射電壓關係圖 81
圖5-14(c) 保護層7.5cm之鋼筋反射電壓關係圖 82
圖5-14(d) 保護層8.5cm之鋼筋反射電壓關係圖 82
圖5-15 極化作用的腐蝕電位變化圖 83
圖5-16 試體未經去極化的電化學量測値 84
圖5-17 試體去極化後的電化學量測値 84
圖5-18(a) 銅/硫酸銅腐蝕電位量測相對應加速腐蝕時間關係圖 85
圖5-18(b) 加速腐蝕時間相對應GPR反射電壓關係圖 85

參考文獻

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