臺灣博碩士論文加值系統

本研究係以敲擊回音法量測動態彈性模數，並與改良式超音波法及ASTM C215-97基本頻率試驗之量測值作比較，基本頻率法因激發振動頻率方式的不同，可分為敲擊共振法與驅動共振法，而此二法又各分為橫向基本頻率和縱向基本頻率之量測值。試驗時，敲擊回音法對228 kg/cm2~360 kg/cm2六種不同強度混凝土試體施作表面量測，求得試體之P波和R波波速，再以雷利方程式及材料性質與應力波速之關係，求得混凝土試體之動態彈性模數Ed和動態柏松比νd，最後以迴歸分析探討Ed與fc或ρ之關係。
試驗結果顯示，敲擊回音法與改良式超音波法所得Ed之相當接近，差距範圍約在±1.5%以內。敲擊回音法及改良式超音波法所量測之Ed值與基本頻率法之Ed值相當接近，差距皆在±8%以內。敲擊共振法與驅動共振法量測之Ed相當接近，最大差距僅為±5%以內，證明了這兩種方式所量測得之基本頻率來計算Ed有不錯的準確性。在動態柏松比vd的部份，敲擊回音法與改良式超音波法所得vd之相當接近，差距範圍約在±4%以內，敲擊回音法對基本頻率法之的差距範圍在±21%以內。探討 Ed與ρ1.5fc0.5之關係，其最佳的迴歸式為Ed=1.869×10-5ρ1.5fc0.5，其R2=0.9465。

The thesis studies the accuracy of the dynamic moduli of elasticity of concrete measured by the impact-echo method which are then were compared to those measured by the ultrasonic pulse-wave method, and by the fundamental resonant frequency of ASTM and C215-97 standards. The later one includes the impact resonance method and the force resonance method due to different way of driving, and each method also includes the measured values from the transverse and longitudinal frequencies. In the test, the impact-echo method measures the P-wave and R-wave velocities on six concrete specimens of different compressive strength fc ranging from 228 kg/cm2 to 360 kg/cm2. The Rayleigh equation and the relationships between material properties and stress wave velocities are then used to calculate the dynamic modulus of elasticity Ed and the dynamic Poisson ratio νd for each concrete specimen. Finally, the relationship between Ed and fc or concrete density ρ is also discussed using regression analysis.
The test results show that, the Ed values measured by the impact-echo method are very close to those by the ultrasonic pulse-wave method with differences within ±1.5%. The Ed values measured by the impact-echo method or by the ultrasonic pulse-wave method are still very close to those by the fundamental frequency method with differences within ±8%. All the Ed values measured by the fundamental resonant frequency are very close with differences less than ±5%. The results show the accuracy of Ed values by fundamental frequency method even by different driving method or by measuring different direction of fundamental frequency. For the vd values, the impact-echo method is very close to the ultrasonic pulse-wave method with differences within ±4%, but the largest difference is about 21% when compared to those by the fundamental frequency method. The results are not as good as those of Ed. The best regression relationship between Ed and fc or concrete density ρ would be Ed ＝1.869×10-5 ρ1.5 fc0.5wi, with R2＝0.9465.

摘要.................................................I
Abstract............................................III
誌謝 ...............................................V
目錄 ...............................................VII
表目錄 ..............................................XI
圖目錄 .............................................XIII
第1章 緒論 .........................................1
1.1前言 ............................................1
1.2動態彈性模數之文獻回顧 ..........................2
1.3研究動機與目的....................................4
第2章 檢測原理.....................................7
2.1波動原理與波傳形式.................................7
2.2應力波傳遞特性....................................9
2.3超音波的產生與接收.................................11
2.4耦合劑...........................................12
2.5改良式超音波法及敲擊回音法量測混凝土波速..............13
2.5.1傳統超音波法量測混凝土波速........................13
2.5.2改良式超音波法及敲擊回音法量測混凝土波速............14
2.5.3混凝土應力波和表面波波速到達時間之判讀..............15
2.5.4波速與材料性質...................................15
2.6數位式示波器之基本原理...................................................17
2.7基本頻率試驗法之檢測原理.............................18
2.8混凝土基本頻率量測..................................21
第3章 量測設備與試驗規劃..............................27
3.1儀器設備系統.......................................27
3.2試驗前之準備工作....................................30
3.3敲擊回音法表面量測P波波速之適合配置範圍試驗............33
3.3.1加速規1之適合配置範圍試驗..................34
3.3.2加速規2之適合配置範圍試驗..................35
3.4敲擊回音法之彈性模數量測試驗規劃......................36
3.5基本頻率試驗法之彈性模數量測規劃.......................42
第4章 試驗結果與結論..................................49
4.1試驗結果............................................49
4.1.1混凝土試體抗壓試驗之結果.........................49
4.1.2敲擊回音法及改良式超音波法混凝土波速結果..............49
4.1.3基本頻率試驗量測試體基本頻率之結果...................50
4.2敲擊回音法、改良式超音波法與基本頻率法之Ed與νd計算結果...52
4.3 Ed及vd之結果比較....................................63
4.4 Ed對fc關係之探討....................................64
第5章 結論與建議........................................81
參考文獻................................................83
附錄A 加速規1之適合配置範圍試驗各量測點之時域波形圖.........87
附錄B 加速規2之適合配置範圍試驗各量測點之時域波形圖........161
附錄C　敲擊回音法量測混凝土試體縱波及表面波波前到達時域波形圖..185
附錄D 改良式超音波法量測混凝土試體縱波及表面波波前到達時域波形圖..203
附錄E 混凝土試體敲擊共振法之頻率域波形圖.......................221
附錄F 混凝土試體驅動共振法之頻率域波形圖........................227
作者簡介......................................................233

1.吳志興，2001，結構非破壞檢測實習，九十會計年度大學校院「土木工程防災」教育改進計畫，屏東，60-65頁。
2.江嘉慶，2001，以超音波檢測混凝土內部鋼筋保護層厚度，國立屏東科技大學土木工程系碩士論文，屏東縣，1-3頁。
3.楊紹興，2003，敲擊回音量測連續璧及孔洞之研究，國立屏東科技大學土木工程系碩士論文，屏東縣，1-2頁。
4.侯寶隆、蔣之峰，1992，混凝土非破損檢測，地震出版社，大陸，1-3頁。
5.黃純夫，1991，非破壞檢測概論，財團法人中華民國非破壞檢測協會出版社，台北，1-4頁。
6.林宜清、陳真芳、蔡聖德，1994，混凝土構件幾何形狀對波速之影響，國立中興大學工程學報，5，22-39頁。
7.王立邦，2001，超音波法量測混凝彈性常數， 國立屏東科技大學土木工程研究所碩士論文，屏東縣，25-26頁。
8.陸景文、詹穎雯、陳振川，2002，台灣地區混凝土抗壓強度與彈性模數特性研究，中國土木水利工程學刊第十四卷，3，371-379頁。
9.ASTM Standard C215-97, 1999, Standard Test Method for Fundamental Transverse, Longitudinal and Torsional Resonant Frequencies of Concrete Specimens.
10.中國國家標準局CNS 1230-A3052，1988，混凝土試體橫向、縱向及扭曲之基本頻率試驗法。
11.Fang, J.S., Kuo M.K., Liu G.Y. and Wu T.T., 1995, Determination of Elastic Constants of a Concrete Specimen Using Transient Elastic Waves, Acoustical Society of America, 98, pp. 2142-2148.
12.陳勇智，2004，基本頻率試驗法及超音波量測混凝土動態彈性模數之比較，國立屏東科技大學土工程系碩士班碩士學位論文，屏東縣，64頁。
13.何宜峰，2005，超音波法量測混凝土動態彈性模數與抗壓強度關係之探討，國立屏東科技大學土工程系碩士班碩士學位論文，屏東縣，66頁。
14.ASTM Standard C 1383,1998,Standard Test Method for Measuring the P-Wave Speed and the Thickness of Concrete Plates Using the Impact-Echo Method.
15.黃兆龍，2001，混凝土材料品質控制試驗，詹氏書局，台北，105-173頁。
16.王俊元，2000，超音波量測混凝土表面裂縫之波動傳遞行為研究，國立屏東科技大學土木工程研究所碩士論文，屏東縣，3-4頁。
17.黃智偉，2002，超音波量測混凝土表面斜向裂縫之波動傳遞行為研究， 國立屏東科技大學土木工程研究所碩士論文，屏東縣，4-5頁。
18.張秀珍，1997，以不同檢測方法測定混凝土動彈性模數，國立交通大學土木工程研究所碩士論文，新竹市，6頁。
19.黃兆龍，1997，混凝土性質與行為，詹氏書局，台北，417-418頁。
20.Fang, P., Pan J.K. and Wong W.G., 2003, Dynamic Properties Impact Toughness and Abrasiveness of Polymer-Modified Pastes by Using Nondestructive Tests, Cement and Concrete Research, 33, pp. 1371-1374.
21.Su, W.C. and Lin Y.C., 1999, Use of Stress Waves for Determining the Depth of Surface-Opening Cracks in Concrete Structures, ACI Materials Journal, 93, pp. 494-505.
22.莊志展，1997，超音波法量測混凝土結構物表面裂縫開裂深度之應用， 國立屏東科技大學土木工程研究所碩士論文，屏東縣，11-12頁。
23.張朝順、潘坤勝、顏聰，1999，硬固混凝土強度非破壞檢測技術，135頁，土木工程非破壞檢測技術研討會，高雄。
24.黃茂坤，1996，工業用超音波檢測實務彙編，中船公司高雄總廠訓練中心，高雄，24-27頁。
25.劉明鑫，2000，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研究所碩士論文，台北市，13-14頁。
26.賴朝鵬、顏聰、林宜清，1999，混凝土材料組成與波傳速度之關係，82-83頁，土木工程非破壞檢測技術研討會，高雄。
27.Sansalone, M. J. and Streett, W. B., 1997, Impact-Echo Nondestructive Evaluation of Concrete and Masonry, Cayuga Press, N.Y, pp. 61-66, U.S.A.
28.ACI Committee 318, 1997, Use of Concrete in Buildings-Design, Specifications, and Related Topics.