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研究生:林金輝
研究生(外文):Chinhui Lin
論文名稱:以敲擊回音法檢測水工構造物混凝土厚度之可行性研究
論文名稱(外文):Feasibility of Measuring the Thickness of Concrete Structures in Water Resource Engineering Using Impact-Echo Method
指導教授:鄭家齊鄭家齊引用關係
學位類別:碩士
校院名稱:朝陽科技大學
系所名稱:營建工程系碩士班
學門:工程學門
學類:土木工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2002
畢業學年度:90
語文別:中文
論文頁數:115
中文關鍵詞:水資源工程敲擊回音法
外文關鍵詞:Impact-echo methodWater resource engineering
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本研究以敲擊回音法檢測現場水工混凝土版狀構造物厚度,評估取代現行採用破壞性之鑽心試驗作為工程品質驗收及爾後安全檢查之可行性研究。研究結果顯示底部為原工址土壤或舊有混凝土版之新建混凝土版厚度檢測方面,頗具可行性。惟由本次檢測結果,顯示現場混凝土有高度非均質之特性,在同一區塊不同測點之波速可能會有大小不同之差異,例如混凝土澆置後遭高速水流沖蝕及河川砂石撞擊,可能於混凝土表面形成微裂縫;或混凝土澆置時可能造成骨材沉澱或有泌水現象發生時,會使混凝土表面形成弱層,致混凝土表面P波波速比混凝土內部P波波速偏低,在此情形下當混凝土版厚度愈深P波走的路徑愈長時,以表面P波波速代表內部P波波速,則檢測結果將有明顯之誤差。有必要進一步研究及改良檢測方法以縮小厚度量測之容頂~差範圍。
The study is aimed to evaluate the feasibility of using the impact-echo method to replace the conventional destructive core test for estimating the thickness of the plate-like structure in water resource engineering. Promising results were shown for plates, such as the bottom of water channels constructed above the soil-ground or old channel site. However, errors may be produced using the P-wave measured on the surface to calculate the thickness of the thick-hydraulic plate structure because of the large variances of the surface condition. The micro-cracking damages of the surface may produce by hydraulic scouring occurring in the flooding season and lead to lower surface P-wave speed. For the newly constructed structure, variance in P-wave speed may occur due to surface breeding or the sink of the coarse aggregate. More serious error can be produce for detecting the thicker plate. Thus, more researches for improving the test method have to be proceeded.
中文摘要 Ⅰ
英文摘要 Ⅱ
誌謝 Ⅲ
本文目錄 Ⅳ
表目錄 Ⅶ
圖目錄 Ⅸ
照片目錄 XI
附錄 XII

本 文 目 錄

第一章 緒論 1
1-1 前言 1
1-2 研究動機及目的 2
第二章檢測原理及文獻回顧 4
2-1 應力波動基本行為之介紹 4
2-2混凝土版狀結構厚度之檢測技術 6
第三章 檢測混凝土構造物介紹及施工程序 12
3-1 進水口排砂道 12
3-2 枋寮導水暗渠加高 13
第四章 現場之檢測驗證 16
4-1 現場測點配置 16
4-2 儀器設備 17
4-3 敲擊回音檢測程序 18
4-4 鑽心驗證程序 20
第五章 現場檢測結果分析與討論 24
5-1進水口排砂道底版檢測結果及討論 24
5-2枋寮導水暗渠加高檢測結果及討論 26
5-3鑽心與敲擊厚度比對結果及討論 30
5-4現場與圓柱試體波速之比較及討論 32
第六章 結論與建議 34
6-1結論 34
6-2建議 37
參考文獻 40

表目錄

表5-1 進水口排砂道底版編號A之波速檢測表 45
表5-2 進水口排砂道底版編號B之波速檢測表 46
表5-3 進水口排砂道底版編號C之波速檢測表 47
表5-4 進水口排砂道底版編號A之厚度檢測表 48
表5-5 進水口排砂道底版編號B之厚度檢測表 50
表5-6 進水口排砂道底版編號C之厚度檢測表 52
表5-7 枋寮導水暗渠加高堰頂(編號t0~t10)之波速檢測表 54
表5-8 枋寮導水暗渠加高堰頂(編號t11~t20)之波速檢測表 55
表5-9 枋寮導水暗渠加高堰頂(編號t21~t30)之波速檢測表 56
表5-10 枋寮導水暗渠加高堰頂(編號t31~t40)之波速檢測表 57
表5-11 枋寮導水暗渠加高堰頂(編號t41~t50)之波速檢測表 58
表5-12 枋寮導水暗渠加高堰頂(編號t51~t60)之波速檢測表 59
表5-13 枋寮導水暗渠加高堰頂(編號t0~t10)之厚度檢測表 60
表5-14 枋寮導水暗渠加高堰頂(編號t11~t20)之厚度檢測表 61
表5-15 枋寮導水暗渠加高堰頂(編號t21~t30)之厚度檢測表 62
表5-16 枋寮導水暗渠加高堰頂(編號t31~t40)之厚度檢測表 63
表5-17 枋寮導水暗渠加高堰頂(編號t41~t50)之厚度檢測表 64
表5-18 枋寮導水暗渠加高堰頂(編號t51~t60)之厚度檢測表 65
表5-19 消能池底版(編號b1~b10)之波速檢測表 66
表5-20 消能池底版(編號b11~b20)之波速檢測表 67
表5-21 消能池底版(編號b21~b30)之波速檢測表 68
表5-22 消能池底版(編號b31~b40)之波速檢測表 69
表5-23 消能池底版(編號b41~b50)之波速檢測表 70
表5-24 消能池底版(編號b51~b60)之波速檢測表 71
表5-25 消能池底版(編號b1~b10)之厚度檢測表 72
表5-26 消能池底版(編號b11~b20)之厚度檢測表 73
表5-27 消能池底版(編號b21~b30)之厚度檢測表 74
表5-28 消能池底版(編號b31~b40)之厚度檢測表 75
表5-29 消能池底版(編號b41~b50)之厚度檢測表 76
表5-30 消能池底版(編號b51~b60)之厚度檢測表 77
表5-31 枋寮導水暗渠加高堰頂消能池底版厚度比對結果 78
表5-32 420kg/cm2混凝土實驗室圓柱試體波速檢測表 79

圖目錄

圖2-1 應力波動行為示意圖 81
圖2-2 Snell’s Law示意圖 82
圖2-3 敲擊回音試驗示意圖 83
圖2-4 應力波反射示意圖(a) Z2>Z1 (b) Z2<Z1 84
圖2-5 敲擊回音法於混凝土版試驗示意圖 84
(a) 敲擊回音試驗示意圖
(b) 壓力波及張力波之示意圖
(c) 表面位移之示意圖
圖2-6 ASTM C1383 P波波速及版厚量測法 85
(a) P波波速量測示意圖及位移波形圖
(b) 敲擊回音法示意圖及頻譜圖
圖3-1 進水口平面圖暨排砂道底版區塊編號 86
圖3-2 枋寮導水暗渠加高平面圖 87
圖3-3 進水口排砂道底版分層澆置圖 88
圖3-4 進水口排砂道底版應力波反射途徑 89
(a) A界面反射
(b) B界面反射
(c) C界面反射
圖3-5 枋寮導水暗渠加高斷面圖 90
圖3-6 枋寮導水暗渠加高堰頂應力波反射途徑 91
(a) A界面反射
(b) B界面反射
(c) C界面反射
圖3-7 消能池底版應力波反射途徑 92
(a) A界面反射
(b) B界面反射
圖4-1枋寮導水暗渠加高檢測位置及編號 93
圖4-2實驗儀器 94
圖4-3檢測混凝土版表面P-波波速之示意圖 95
(a) 儀器配置示意圖
(b) 第一接收器位移波形
(c) 第二接收器位移波形
圖4-4 消能池底版混凝土版敲擊回音試驗 96
(a) 示意圖
(b) 接收器所得位移波形
(c) FFT所得頻譜圖
圖4-5 消能池底版測點b6-1 97
(a) 表面縱波波速量測波形圖
(b) 頻譜圖
圖5-1 進水口排砂道底版厚度檢測圖 98
圖5-2 枋寮導水暗渠加高堰頂厚度檢測圖 99
圖5-3 消能池底版厚度檢測圖 100
圖5-4 枋寮導水暗渠加高堰頂檢測頻譜圖 101
(a) 測點t2-1
(b) 測點t8-1
圖5-5 消能池底版檢測頻譜圖 102
(a) 測點b26-1
(b) 測點b27-2
圖5-6 消能池底版測點b12-1 103
(a) 表面縱波波速量測波形圖
(b) 頻譜圖
圖5-7 消能池底版測點b26-1 104
(a) 表面縱波波速量測波形圖
(b) 頻譜圖
圖5-8 消能池底版測點b38-2 105
(a) 表面縱波波速量測波形圖
(b) 頻譜圖
圖5-9 消能池底版測點b45-2 106
(a) 表面縱波波速量測波形圖
(c) 頻譜圖
圖5-10 消能池底版測點b52-1 107
(a) 表面縱波波速量測波形圖
(b) 頻譜圖
圖5-11 消能池底版測點b58-2 108
(a) 表面縱波波速量測波形圖
(b) 頻譜圖

照片目錄

照片1 進水口排砂道(向下游攝) 109
照片2 進水口排砂道(向上游攝) 109
照片3 枋寮導水暗渠加高(向左岸攝) 110
照片4 枋寮導水暗渠加高(向右岸攝) 110
照片5 表面P波速度之量測 111
照片6 混凝土厚度之量測 111
照片7 消能池混凝土版編號b6-1(sta.110)測點鑽心試體長度 112
照片8 消能池混凝土版編號b12-1(sta.220)測點鑽心試體長度 112
照片9 消能池混凝土版編號b26-1(sta.410)測點鑽心試體長度 113
照片10 消能池混凝土版編號b38-2(sta.600)測點鑽心試體長度 113
照片11 消能池混凝土版編號b45-2(sta.700)測點鑽心試體長度 114
照片12 消能池混凝土版編號b52-1(sta.800)測點鑽心試體長度 114
照片13 消能池混凝土版編號b58-2(sta.900)測點鑽心試體長度 115
照片14 消能池混凝土版編號b58-2(sta.900)測點鑽心試體施工瑕疵 115
1.Carino, N.J. and Sansalone, M., "Pulse-Echo Method for Flaw Detection in Concrete," Technical Note 1199, National Bureau of Standards, July (1984)
2.Sansalone, M., and Carino, N.J., "Impact-Echo: A Method for Flaw Detection in Concrete Using Transient Stress Waves," NBSIR 86-3452, National Bureau of Standards, Gaithersburg, Maryland, Sept., 222 pp. (1986)
3.Carino, N.J., Sansalone, M., and Hsu, N.N., "Flaw Detection in Concrete by Frequency Spectrum Analysis of Impact-Echo Waveforms," International Advances in Nondestructive Testing, 12th Edition, W.J. McGonnagle, Ed., Gordon & Breach Science Publishers, New York, pp. 117-146. (1986)
4.ASTM C1383, "Standard Test Method for Measuring the P-Wave Speed and the Thickness of Concrete Plates Using the Impact-Echo Method," Annual Book of ASTM Standards, Vol. 04.02. (1998)
5.Leslie, J.R., and Cheesman, W.J., "An Ultrasonic Method of Studying Deterioration and Cracking in Concrete Structures," ACI J. Proc., 46(1), 17, (1949)
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7.Knab, L.J., Blessing, G.V., and Clifton, J.R., "Laboratory Evaluation of Ultrasonics for Crack Detection in Concrete," ACI J., 80, 17, (1983)
8.Naik, T.R., and Malhotra, V.M., "The Ultrasonic Pulse Velocity Method," Chapter 7 in Handbook on Nondestructive Testing of Concrete, V.M. Malhotra and N.J. Carino, Eds., CRC Press, Boca Raton, FL, pp. 169-188. (1991)
9.Sansalone, M., and Carino, N.J., "Impact-Echo: A Method for Flaw Detection in Concrete Using Transient Stress Waves," NBSIR 86-3452, National Bureau of Standards, Gaithersburg, Maryland, Sept., 1986, 222 pp. (1986)
10.Sansalone, M., and Carino, N.J., "Laboratory and Field Study of the Impact-Echo Method for Flaw Detection in Conerete," in Nondestructive Testing of Concrete, Special Publication of thee American Concrete Institute, pp. 1-20. (1988)
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19.Lin, J., and Sansalone, M., "Impact-Echo Response of Hollow Cylindrical Concrete Structures Surrounded by Rock, Part II-Experimental Studies", ASTM Geotechnical Testing Journal, Vol. 17, No. 2, June, pp. 220-226. (1994)
20.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)
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)
22.林宜清,蔡利恩,〝以應力波動技術檢測混凝土介面之粘結品質〞,中國土木水利工程學刊,第九卷,第二期,pp. 335-341. (1997)
23.Cheng, C. and Sansalone, M., "Determining the Minimum Crack Width That Can Be Detected Using the Impact-Echo Method- Part I: Experimental Study," RILEM: Material and Structures, Vol. 28, pp. 74-82, (1995)
24.Cheng, C. and Sansalone, M., "Determining the Minimum Crack Width That Can Be Detected Using the Impact-Echo Method- Part I: Experimental Study," RILEM: Material and Structures, Vol. 28, pp. 74-82, (1995)
25.Lin, Y., Yen, J.Y.R., and Chen, C.F., "Tracing Initiation and Propagation of Cracks in Composite Slabs," Journal of Structural Engineering, ASCE, Vol. 122, No. 7, pp. 756-761. (1996)
26.Lin, Y., and Su, W.C., "The Use of Stress Waves for Determining the Depth of Surface-Opening Cracks in Concrete Structures,"
27.林宜清、陳真芳、蔡聖德,混凝土構件幾何形狀對波速之影響,興大工程學報,第五期,pp. 27-39. (1994)
28.經濟部水利處中區水資源局,「集集共同引水計畫-斗六大圳進水口更新改善工程(土木部份) 」設計圖,89年11月
29.經濟部水利處中區水資源局,「集集共同引水計畫-斗六大圳進水口更新改善工程」基本設計報告,89年11月
30.經濟部水利處中區水資源局,「集集共同引水計畫-斗六大圳進水口更新改善工程(土木部份)」施工補充說明書,89年11月
31.朝陽科技大學營建工程附屬專業服務中心,「集集共同引水計畫-斗六大圳進水口更新改善工程」以敲擊回音法檢測混凝土構造物厚度與強度檢測報告,90年7月
32.Proctor, T ., 〝Some Details of the NBS Conical Transducer.〞Journal of Acoustic emission, Vol. 1.,NO.3,pp.173-178(1982).
33.陳麗貞,混凝土結構厚度之時間領域檢測法,89年6月
34.蕭進裕,水利工程混凝土構造物厚度之非破壞性檢測,90年7月
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