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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:楊炫智
研究生(外文):Hsuan-Chih Yang
論文名稱:非破壞檢測方法應用於高溫作用後混凝土結構之損害評估
論文名稱(外文):Using the Nondestructive Test Methods for Damage Evaluation of Concrete Structures after Exposure to High Temperatures
指導教授:林宜清林宜清引用關係
學位類別:博士
校院名稱:國立中興大學
系所名稱:土木工程學系所
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:2008
畢業學年度:96
語文別:中文
論文頁數:97
中文關鍵詞:高溫作用非破壞檢測火害混凝土
外文關鍵詞:High temperatureNondestructive testFire damageConcrete
相關次數:
  • 被引用被引用:4
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  混凝土是公認為較能抵抗火災高溫侵襲之材料,但是在不同高溫溫度作用下,混凝土仍然會產生強度折減、裂縫或剝離的情況發生,此現象將會影響混凝土結構體的安全與耐久性,因此,運用非破壞檢測方法進行診斷混凝土遭受高溫作用後之殘餘性質,提供判斷該建築物存廢與否將是很重要的課題。本研究主要是以研究混凝土結構體經過高溫作用後之強度折損與損害深度為主題,以非破壞檢測方法中之波速檢測法量測高溫作用後混凝土之殘餘波速,藉此評估混凝土之殘餘抗壓強度。
  由試驗結果發現,在已知混凝土配比的情況下高溫作用後混凝土之殘餘波速與殘餘抗壓強度具有相當良好之關係性,但當配比未知時若以混凝土殘餘波速預估該混凝土殘餘抗壓強度將會產生較大之誤差,但若以高溫作用後之殘餘波速比進行預估混凝土殘餘抗壓強度比,可以減少因為混凝土配比所造成強度上之差異,且經由驗證試驗中發現,以殘餘波速比進行評估混凝土經過高溫作用後之殘餘抗壓強度比,可以忽略混凝土配比、高溫作用的溫度、高溫延時、甚或是養護天數等多項影響混凝土殘餘抗壓強度之因素,同時對殘餘抗壓強度比具有相當良好之預估性。
  了解混凝土殘餘波速比與殘餘抗壓強度比間之良好關係性後,藉由數值模擬之方式先確立運用應力波法檢測混凝土經高溫作用後損害深度之可行性後,發現藉由應力波法檢測出之混凝土損害深度所對應之火害溫度約介於400∼500 ℃,其對應之殘餘波速比與殘餘抗壓強度比約介於0.66~0.81之間。本論文採用之應力波檢測法可以測得版之火害深度位於輕度及中度損傷層。
Concrete is recognized as a fire-resistant material in construction industry. However, concrete undergoes severe changes in its chemical composition and physical properties when exposed to elevated temperatures. In this dissertation, a series of studies were performed to examine the changes in pulse velocity and strength of concrete subjected to elevated temperatures. The use of ultrasonic pulse velocity (UPV) for assessment of concrete residual strength is one of the most interesting subjects in the field of nondestructive testing of concrete after exposure to high temperatures. The objectives of this dissertation are to find the relationship between the residual strength ratio and UPV ratio of fire-damaged concrete and to develop a stress wave technique for evaluating the damage depth of concrete structures after fire.
Experimental results show that change in mixture proportion of concrete does not have a significant effect on the residual strength and UPV ratios of concrete subjected to elevated temperatures. This important finding considerably enhances the feasibility of using UPV for quantitative evaluation of the residual strength of fire-damaged concrete structures. The relationship between the residual strength ratios and the residual UPV ratios were developed for fire-damaged concrete having different curing conditions. Two general equations were proposed to estimate the residual strength of concrete with and without water curing, respectively. This dissertation verifies the suitability of the proposed equations for predicting the residual strength ratios of different concrete specimens with the measured residual UPV ratios.
Base on the well-correlated relationship between the residual UPV ratios and strength ratios of fire-damaged concrete, the numerical analysis was performed to simulate the temperature distribution and the stress wave propagation in the concrete plate. A test method based on stress waves was proposed to assess the damage depth of a concrete plate after fire. A comparison between the results of numerical analysis and experiment shows that the damage depth of the concrete plate identified by the proposed test method is at the layer subjected to temperatures approximately between 400~500 0C in the concrete plate. The residual UPV and strength ratios of the detected fire-damaged layer are between 0.66~0.81. It is concluded that the stress wave test method proposed in this dissertation can determine the damage depth of a concrete plate at the layer between light damage and medium damage.
總目錄
中文摘要 I
英文摘要 II
目錄 III
表目錄 VIII
圖目錄 XII
照片目錄 XIX
目錄
第一章 緒論 1
第二章 文獻回顧與研究動機 2
2.1 高溫對混凝土性質影響之研究 2
2.1.1 混凝土之組成材料受熱後之性質變化 2
2.1.1.1 水泥漿體受高溫後之性質變化 2
2.1.1.2 矽質骨材受高溫後之性質變化 3
2.1.2 混凝土化學與熱學性質經高溫後之變化 3
2.1.2.1 混凝土化學性質隨高溫溫度之變化 3
2.1.2.2 混凝土熱學性質變化 4
2.1.3 混凝土經高溫後物理性質變化 5
2.1.3.1 混凝土經高溫作用後之外觀變化 5
2.1.3.2 高溫對混凝土彈性模數與抗壓強度之影響 7
2.1.4 高溫對混凝土殘餘性質之影響 9
2.2 混凝土內部瑕疵之非破壞檢測技術 10
2.2.1 超音波法 10
2.2.2 敲擊回音法 11
2.2.3 彎裂試驗法 12
2.3 高溫作用後混凝土之安全評估方法 13
2.4 研究動機 15
第三章 非破壞檢測原理與研究方法 16
3.1 應力波動基本行為之介紹 16
3.2超音波法 17
3.2.1 超音波原理 17
3.2.2 超音波波速量測 18
3.3 敲擊回音法 19
3.3.1 時間領域分析(Time-domain) 19
3.3.2 頻譜領域分析(Frequency-domain) 19
3.3.3 敲擊回音法-應力波折射之應用 22
3.4 小徑試體彎裂試驗法 24
第四章 試驗規劃製作與儀器設備 26
4.1 混凝土經高溫作用後應力波波速與抗壓強度關係 26
4.1.1 試驗參數 26
4.1.2 試體規劃與製作 27
4.2 混凝土版試體經高溫作用後損害深度評估 28
4.2.1 試驗參數 28
4.2.2 試體規劃與製作 28
4.3 混凝土材料性質 29
4.4 混凝土試體製作過程 29
4.4.1 混凝土圓柱試體 29
4.4.2 混凝土版試體 29
4.5 儀器設備介紹 30
4.6 試驗流程 31
4.6.1混凝土經高溫作用後應力波波速與抗壓強度關係 32
4.6.2混凝土版試體經高溫作用損害深度評估 32
第五章 混凝土圓柱試體試驗結果分析與討論 34
5.1 高溫作用經空氣養護後混凝土圓柱試體之殘餘性質探討 34
5.1.1 經高溫作用後對混凝土殘餘抗壓強度之影響 34
5.1.1.1 固定粗骨材含量不同水灰比對混凝土殘餘抗壓強度之影響 35
5.1.1.2 固定水灰比變化粗骨材含量對混凝土殘餘抗壓強度之影響 35
5.1.1.3 以複回歸分析建立經高溫作用後混凝土殘餘抗壓強度與各試驗參數間之關係 36
5.1.2 經高溫作用後對混凝土殘餘超音波波速之影響 37
5.1.2.1 固定粗骨材含量不同水灰比對混凝土殘餘波速之影響 37
5.1.2.2 固定水灰比變化粗骨材含量對混凝土殘餘波速之影響 38
5.1.2.3 以複回歸分析建立經高溫作用後混凝土殘餘波速與各試驗參數間之關係 38
5.1.3 建立混凝土經高溫後殘餘抗壓強度與殘餘超音波波速之關係 38
5.1.3.1 固定粗骨材含量不同水灰比之混凝土 39
5.1.3.2 固定水灰比變化粗骨材含量之混凝土 42
5.2 經高溫作用空氣養護後對混凝土殘餘抗壓強度比與殘餘波速比之關係 43
5.2.1 高溫作用經空氣養護之混凝土殘餘抗壓強度比 43
5.2.1.1 固定粗骨材含量不同水灰比之混凝土殘餘抗壓強度比 43
5.2.1.2 固定水灰比變化粗骨材含量之混凝土殘餘抗壓強度比 44
5.2.1.3 高溫作用後養護齡期對混凝土殘餘抗壓強度比之影響 45
5.2.2 混凝土經高溫作用空氣養護後之殘餘超音波波速比 45
5.2.2.1 固定粗骨材含量不同水灰比之混凝土殘餘超音波波速比 46
5.2.2.2 固定水灰比變化粗骨材含量之混凝土殘餘超音波波速比 46
5.2.2.3 高溫作用後養護齡期對混凝土殘餘超音波波速比之影響 47
5.2.3 建立經高溫後混凝土殘餘抗壓強度比與殘餘超音波波速比之關係 48
5.2.3.1 固定粗骨材含量不同水灰比之混凝土 48
5.2.3.2 固定水灰比變化粗骨材含量之混凝土 50
5.2.3.3 建立未知配比之混凝土經高溫作用空氣養護後之預估公式
51
5.3 高溫作用後經水中養護之混凝土圓柱試體殘餘性質探討 52
5.3.1 自然冷卻後經水中養護3天之混凝土殘餘抗壓強度比 52
5.3.2 自然冷卻後經水中養護3天對混凝土殘餘波速比之影響 52
5.3.3 建立高溫後水中養護三天之混凝土殘餘抗壓強度比與殘餘超音波波速比之關係 53
5.4 不同養護方式對高溫作用後混凝土性質之影響 54
5.4.1 高溫混凝土經空氣養護與水中養護3天之差異 54
5.4.1.1 高溫混凝土經空氣養護或水中養護之殘餘抗壓強度比差異 55
5.4.1.2 高溫混凝土經空氣養護或水中養護之殘餘超音波波速差異 56
5.4.2 探討不同養護條件相互間之關係 58
5.4.2.1 經不同養護方式之高溫作用後混凝土圓柱試體之外觀差異 58
5.4.2.2 烘乾對經水中養護方式之高溫作用後混凝土之殘餘性質影響 58
5.4.3 以高溫作用混凝土之殘餘超音波波速比評估殘餘抗壓強度比之探討 60
5.4.4 高溫作用後混凝土強度評估公式之驗證 60
5.5 小結 61
第六章 數值模擬 63
6.1 混凝土受高溫作用後溫度漸層分佈 63
6.1.1 熱傳導數值模擬基本假設條件及參數設定 63
6.1.2 混凝土熱傳分析數值模擬結果 64
6.1.2.1 混凝土圓柱試體 64
6.1.2.2 混凝土版試體 65
6.2 混凝土受高溫侵害後之損害深度檢測 67
6.2.1損害深度數值模擬基本假設條件及參數設定 67
6.2.2 受熱後混凝土溫度分布參數分析 68
6.2.3 混凝土受熱後損害深度數值模擬結果 70
6.3 簡化數值模擬分析過程與結果 71
6.4 小結 72
第七章 混凝土版試體試驗結果與討論 74
7.1 混凝土版試體經高溫作用後損害深度評估方法 74
7.1.1 以混凝土整體波速法檢測高溫作用混凝土損害深度(方法一) 74
7.1.2 以混凝土波速折減預估法檢測高溫混凝土損害深度(方法二) 75
7.2 經電熱式高溫爐加溫之混凝土版試體 76
7.2.1 以混凝土整體波速評估法檢測高溫混凝土版損害深度(方法一) 76
7.2.2 以混凝土波速折減預估法檢測高溫混凝土版損害深度(方法二) 77
7.2.3 小徑彎裂試驗 78
7.3 經燃油方式加溫之混凝土版試體 79
7.3.1 燃油式高溫爐加溫之混凝土版內部溫度分布與顏色外觀 80
7.3.2 以混凝土整體波速評估法檢測高溫混凝土版損害深度(方法一) 81
7.3.2.1 經過600℃高溫作用後之混凝土版試體 81
7.3.2.2 經過800℃高溫作用後之混凝土版試體 82
7.3.2.3 不同強度之混凝土版試體之火害損害厚度比較 83
7.3.3 以混凝土波速折減預估法檢測高溫混凝土版損害深度(方法二) 83
7.3.3.1 經過600℃高溫作用後之混凝土版試體 83
7.3.3.2 經過800℃高溫作用後之混凝土版試體 84
7.3.4 經過600℃高溫作用後之混凝土版試體圓柱鑽心試體 85
7.4 高溫作用後混凝土波速與檢測損害深度之關係 85
7.5 小結 86
第八章 結論與建議 89
8.1 結論 89
8.1.1 混凝土殘餘抗壓強度 90
8.1.2 混凝土損害深度評估 90
8.2 建議 90
參考文獻 92

表目錄
表2-1 水泥漿體隨著溫度變化之關係 98
表4-1 高溫作用後混凝土經空氣養護作用之配比表 99
表4-2 高溫作用後混凝土經水中養護作用之配比表 99
表4-3 粗骨材篩分析結果表 100
表4-4 粗骨材材料性質試驗結果表 100
表4-5 細骨材篩分析結果表 101
表4-6 使用之骨材材料基本性質表 101
表5-1 粗骨材含量30%之混凝土殘餘抗壓強度與波速表 102
表5-2 粗骨材含量35%之混凝土殘餘抗壓強度與波速表 103
表5-3 粗骨材含量40%之混凝土殘餘抗壓強度與波速表 104
表5-4 粗骨材含量45%之混凝土殘餘抗壓強度與波速表 105
表5-5 以高溫作用後混凝土抗壓強度為依變數之複迴歸分析結果 106
表5-6 以高溫作用後混凝土殘餘波速為依變數之複迴歸分析結果 107
表5-7 粗骨材含量30%之混凝土殘餘抗壓強度比與波速比表 108
表5-8 粗骨材含量35%之混凝土殘餘抗壓強度比與波速比表 109
表5-9 粗骨材含量40%之混凝土殘餘抗壓強度比與波速比表 110
表5-10 粗骨材含量45%之混凝土殘餘抗壓強度比與波速比表 111
表5-11 混凝土固定粗骨材情況下不同水灰比殘餘抗壓強度回復表 112
表5-12 混凝土固定粗骨材情況下不同水灰比殘餘超音波波速回復表 114
表5-13 不同配比之混凝土殘餘抗壓強度與超音波波速回歸公式表 116
表5-14 不同配比之混凝土殘餘抗壓強度比與波速比回歸公式表 117
表5-15 不同水灰比之混凝土經水中養護後殘餘抗壓強度與波速表 118
表5-16 混凝土經不同養護方式之殘餘抗壓強度與波速表 119
表5-17 混凝土經過不同養護條件下之殘餘性質表 121
表5-18 高溫作用後混凝土強度評估公式之驗證試驗參數 121
表5-19 空氣養護之高溫作用混凝土殘餘抗壓強度與波速比(驗證) 122
表5-20 水中養護之高溫作用混凝土殘餘抗壓強度與波速比(驗證) 124
表5-21 驗證案例1之殘餘抗壓強度比與超音波波速比 125
表5-22 驗證案例2之殘餘抗壓強度比與超音波波速比 126
表6-1 ANSYS數值模擬熱傳分析之混凝土材料性質 127
表6-2 LS-DYNA數值模擬厚度分析(1cm)之混凝土材料性質 127
表6-3 LS-DYNA混凝土1cm厚度分析波傳時間表 128
表6-4 LS-DYNA數值模擬簡化厚度分析之混凝土材料性質 129
表6-5 LS-DYNA混凝土簡化厚度分析波傳時間表 130
表6-6 LS-DYNA數值模擬簡化厚度分析之結果分析 131
表6-7 LS-DYNA數值模擬分析之混凝土材料性質(W/C=0.43) 131
表6-8 LS-DYNA數值模擬分析之混凝土材料性質(W/C=0.53) 132
表6-9 LS-DYNA數值模擬分析之混凝土材料性質(W/C=0.58) 132
表6-10 LS-DYNA數值模擬分析之混凝土材料性質(W/C=0.63) 133
表6-11 LS-DYNA混凝土損害深度分析波傳時間表(W/C=0.43) 134
表6-12 LS-DYNA混凝土損害深度分析波傳時間表(W/C=0.53) 135
表6-13 LS-DYNA混凝土損害深度分析波傳時間表(W/C=0.58) 136
表6-14 LS-DYNA混凝土損害深度分析波傳時間表(W/C=0.63) 137
表6-15 LS-DYNA不同水灰比之混凝土經過600℃之數值模擬結果 137
表6-16 LS-DYNA不同水灰比之混凝土經過800℃之數值模擬結果 138
表6-17 驗證混凝土經過800℃之數值模擬結果所使用之材料性質 138
表6-18 驗證混凝土損害深度分析波傳時間表 (W/C=0.43、0.53) 139
表6-19 驗證混凝土損害深度分析波傳時間表 (W/C=0.58、0.63) 140
表6-20 不同水灰比之混凝土經過800℃之數值模擬結果(驗證) 140
表6-21 混凝土經全折射最短波傳路徑波到時間理論計算與數值分析結果比較 141
表7-1 混凝土版試預計火害面不同距離下之表面波速結果 142
表7-2 混凝土版試體火害面不同距離下之波傳時間差 143
表7-3 混凝土版試體火害面不同距離下之損害深度計算 143
表7-4 混凝土版試體小徑彎裂試驗結果(火害前) 144
表7-5 混凝土版試體小徑彎裂試驗結果(火害後) 145
表7-6 混凝土之熱傳導係數溫度變化表 146
表7-7 經600℃高溫作用下混凝土版試體火害面之波傳時間差 (fc’=412kgf/cm2) 146
表7-8 經600℃高溫作用下混凝土版試體火害面之波傳時間 (fc’=326kgf/cm2) 147
表7-9 經600℃高溫作用下混凝土版試體火害面之波傳時間差 (fc’=245kgf/cm2) 147
表7-10 不同抗壓強度之混凝土版試體經過600℃之損害深度結果 148
表7-11 經800℃高溫作用下混凝土版試體火害面之波傳時間差(fc’=412kgf/cm2) 148
表7-12 經800℃高溫作用下混凝土版試體火害面之波傳時間差(fc’=326kgf/cm2) 149
表7-13 經800℃高溫作用下混凝土版試體火害面之波傳時間差(fc’=245kgf/cm2) 149
表7-14 不同抗壓強度之混凝土版試體經過800℃之損害深度結果 150
表7-15 火害混凝土版試體距火害面不同深度之混凝土波速 150
表7-16 經火害後混凝土版試體波速折減法參數表 151
表7-17 經600℃火害後混凝土版試體火害面不同距離之損害深度計算(fc’=412kgf/cm2) 151
表7-18 經600℃火害後混凝土版試體火害面不同距離之損害深度計算(fc’=326kgf/cm2) 152
表7-19 經600℃火害後混凝土版試體害面不同距離之損害深度計算(fc’=245kgf/cm2) 152
表7-20 經600℃火害後混凝土版試體火害面不同測線之損害深度計算(fc’=412kgf/cm2) 153
表7-21 經600℃火害後混凝土版試體火害面不同測線之損害深度計算(fc’=326kgf/cm2) 153
表7-22 經600℃火害後混凝土版試體火害面不同測線之損害深度計算(fc’=245kgf/cm2) 154
表7-23 經800℃火害後混凝土版試體火害面不同距離之損害深度計算(fc’=412kgf/cm2) 154
表7-24 經800℃火害後混凝土版試體火害面不同距離之損害深度計算(fc’=326kgf/cm2) 155
表7-25 經800℃火害後混凝土版試體火害面不同距離之損害深度計算(fc’=245kgf/cm2) 155
表7-26 各火害混凝土版試體之損害深度評估結果 156
表7-27 經800℃火害後混凝土版試體火害面不同測線之損害深度計算(fc’=412kgf/cm2) 156
表7-28 經800℃火害後混凝土版試體火害面不同測線之損害深度計算(fc’=326kgf/cm2) 157
表7-29 經800℃火害後混凝土版試體火害面不同測線之損害深度計算(fc’=245kgf/cm2) 157
表7-30 混凝土損害深度檢測之最深深度計算 158

圖目錄
圖2-1 水泥漿體隨不同高溫溫度之水分喪失圖 159
圖2-2 水泥漿體隨溫度改變重量損失圖 159
圖2-3 C-S-H膠體隨溫度改變重量損失圖 160
圖2-4 水泥漿體溫度變化與長度變形量關係圖 160
圖2-5 矽質骨材(石英)之溫度與體積變化圖 161
圖2-6 石英之波速與彈性模數隨溫度變化關係圖 161
圖2-7 水泥漿體、砂漿與混凝土溫度與熱傳導之關係 162
圖2-8 混凝土熱傳導率與含水率及單位體積重之關係 162
圖2-9 使用矽質骨材之混凝土溫度與熱傳導之關係 163
圖2-10 不同種類混凝土與比熱間之關係 163
圖2-11 高溫下不同種類骨材、水泥漿體與混凝土之變形 164
圖2-12 高溫下不同配比之水泥漿體與混凝土之熱擴散 164
圖2-13 混凝土顏色隨著不同高溫溫度之變化 165
圖2-14 混凝土經高溫後顏色變化與損害程度變化 165
圖2-15 混凝土角隅剝落示意圖 166
圖2-15 混凝土受高溫後孔隙水壓示意圖 166
圖2-17 混凝土受高溫後內部裂縫示意圖 167
圖2-18 不同骨材之混凝土受高溫後應變與溫度關係圖 167
圖2-19 混凝土受溫後彈性模數與溫度關係圖 168
圖2-20 混凝土受溫後不同冷卻方式對殘餘強度之影響 168
圖2-21 混凝土孔隙率與抗壓強度間之關係 169
圖2-22 混凝土抗壓強度與溫度間之關係 169
圖2-23 高溫作用後混凝土抗壓強度與溫度間之關係 170
圖2-24 高溫作用後混凝土各殘餘性質比與溫度間之關係 171
圖2-25 高溫作用後混凝土強度與反彈錘數、波速間之關係 172
圖2-26 不同養護方式對高溫作用後混凝土殘餘抗壓之影響 173
圖2-27 水淬對高溫作用後混凝土殘餘波速與彈性模數之影響 173
圖3-1 應力波動行為示意圖 174
圖3-2 Snell''s Law示意圖 175
圖3-3 波傳動反射以及折射示意圖 175
圖3-4 連續波與脈動波 176
圖3-5 超音波法操作原理示意圖 176
圖3-6 敲擊器內裝設感應原件配合接收器之儀器配置 177
圖3-7 敲擊回音法時間領域示意圖 178
圖3-8 敲擊回音頻譜領域試驗示意圖 178
圖3-9 應力波反射式意圖 179
圖3-10 混凝土後接聲組係數大之介質(Z2>Z1) 180
圖3-11 混凝土後接聲組係數小之介質(Z2<Z1) 181
圖3-12 應力波在混凝土內部傳遞時遭遇鋼筋時之傳遞示意圖 182
圖3-13 應力波由敲擊源至訊號接收器兩種可能路徑示意圖 183
圖3-14 小徑彎裂試體彎裂試驗示意圖 183
圖4-1 研究流程與架構 184
圖4-2 電熱式高溫爐升溫曲線與延時示意圖 185
圖4-3 標準升溫曲線示意圖 185
圖4-4 混凝土版試體內部熱偶線埋設示意圖意圖 186
圖5-1 經高溫600℃頻譜領域空氣養護與常溫混凝土之差異 187
圖5-2 混凝土試體內部與高溫爐內溫度差異圖 187
圖5-3 不同水灰比對混凝土經高溫作用後第7天之殘餘強度影響 188
圖5-4 不同水灰比對混凝土經高溫作用後第30天之殘餘強度影響 189
圖5-5 不同水灰比對混凝土經高溫作用後第90天之殘餘強度影響 190
圖5-6 不同粗骨材含量對混凝土經高溫作用後第7天之殘餘強度影響 191
圖5-7 不同粗骨材含量對混凝土經高溫作用後第30天之殘餘強度影響 192
圖5-8 不同粗骨材含量對混凝土經高溫作用後第90天之殘餘強度影響 193
圖5-9 不同水灰比對混凝土經高溫作用後第7天之殘餘波速影響 194
圖5-10 不同水灰比對混凝土經高溫作用後第30天之殘餘波速影響 195
圖5-11 不同水灰比對混凝土經高溫作用後第90天之殘餘強度影響 196
圖5-12 不同粗骨材含量對混凝土經高溫作用後第7天之殘餘波速影響 197
圖5-13 不同粗骨材含量對混凝土經高溫作用後30天之殘餘波速影響 198
圖5-14 不同粗骨材含量對混凝土經高溫作用後90天之殘餘波速影響 199
圖5-15 粗骨材含量30%之高溫混凝土殘餘強度與殘餘波速間之關係 200
圖5-16 粗骨材含量35%之高溫混凝土殘餘強度與殘餘波速間之關係 200
圖5-17 粗骨材含量40%之高溫混凝土殘餘強度與殘餘波速間之關係 201
圖5-18 粗骨材含量45%之高溫混凝土殘餘強度與殘餘波速間之關係 201
圖5-19 水灰比0.43之高溫混凝土殘餘強度與殘餘波速間之關係 202
圖5-20 水灰比0.53之高溫混凝土殘餘強度與殘餘波速間之關係 202
圖5-21 水灰比0.58之高溫混凝土殘餘強度與殘餘波速間之關係 203
圖5-22 水灰比0.63之高溫混凝土殘餘強度與殘餘波速間之關係 203
圖5-23 養護齡期第7天下不同水灰比對混凝土殘餘強度比之影響 204
圖5-24 養護齡期第30天下不同水灰比對混凝土殘餘強度比之影響 205
圖5-25 養護齡期第90天下不同水灰比對混凝土殘餘強度比之影響 206
圖5-26 養護齡期第7天下粗骨材含量對混凝土殘餘強度比之影響 207
圖5-27 養護齡期第30天下粗骨材含量對混凝土殘餘強度比之影響 208
圖5-28 養護齡期第90天下粗骨材含量對混凝土殘餘強度比之影響 209
圖5-29 粗骨材含量30%下不同水灰比之高溫混凝土殘餘抗壓強度比隨
養護齡期回復圖 210
圖5-30 粗骨材含量35%下不同水灰比之高溫混凝土殘餘強度比隨養護
齡期回復圖 211
圖5-31 粗骨材含量40%下不同水灰比之高溫混凝土殘餘強度比隨養護
齡期回復圖 212
圖5-32 粗骨材含量45%下不同水灰比之高溫混凝土殘餘強度比隨養護
齡期回復圖 213
圖5-33 養護齡期第7天下不同水灰比對混凝土殘餘波速比之影響 214
圖5-34 養護齡期第30天下不同水灰比對混凝土殘餘波速比之影響 215
圖5-35 養護齡期第90天下不同水灰比對混凝土殘餘波速比之影響 216
圖5-36 養護齡期第7天下變化粗骨材含量對混凝土殘餘波速比之影響 217
圖5-37 養護齡期30天下變化粗骨材含量對混凝土殘餘波速比之影響 218
圖5-38 養護齡期90天下變化粗骨材含量對混凝土殘餘波速比之影響 219
圖5-39 粗骨材含量30%下不同水灰比之混凝土殘餘波速比隨養護齡期回復圖 220
圖5-40 粗骨材含量35%下不同水灰比之混凝土殘餘波速比隨養護齡期回復圖 221
圖5-41 粗骨材含量40%下不同水灰比之混凝土殘餘波速比隨養護齡期回復圖 222
圖5-42 粗骨材含量45%下不同水灰比之混凝土殘餘波速比隨養護齡期回復圖 223
圖5-43 粗骨材含量30%不同水灰比之混凝土殘餘強度比與殘餘波速比間之關係 224
圖5-44 粗骨材含量35%不同水灰比之混凝土殘餘強度比與殘餘波速比間之關係 224
圖5-45 粗骨材含量40%不同水灰比之混凝土殘餘強度比與殘餘波速比間之關係 225
圖5-46 粗骨材含量45%不同水灰比之混凝土殘餘強度比與殘餘波速比間之關係 225
圖5-47 水灰比0.43不同粗骨材含量之混凝土殘餘強度比與殘餘波速比間之關係 226
圖5-48 水灰比0.53不同粗骨材含量之混凝土殘餘強度比與殘餘波速比間之關係 226
圖5-49 水灰比0.58不同粗骨材含量之混凝土殘餘強度比與殘餘波速比間之關係 227
圖5-50 水灰比0.63不同粗骨材含量之混凝土殘餘強度比與殘餘波速比間之關係 227
圖5-51 高溫作用混凝土以殘餘強度與殘餘波速間之關係 228
圖5-52 水灰比0.58與0.68之混凝土經過高溫作用水中養護3天之殘餘抗壓強度比與殘餘超音波波速比 228
圖5-53 水灰比0.58與0.68之混凝土經過高溫作用水中養護3天之殘餘抗壓強度比與殘餘超音波波速比之關係 229
圖5-54 混凝土經過高溫作用不同養護條件之殘餘抗壓強度比與殘餘超音波波速比之關係 229
圖5-55 混凝土經過不同高溫與不同養護方式下殘餘抗壓強度比與養護齡期間之關係 230
圖5-56 混凝土經過不同高溫與不同養護方式下殘餘超音波波速比與養護齡期間之關係 231
圖5-57 高溫作用混凝土歷經水中養護後烘乾與未烘乾之殘餘抗壓強度比以及殘餘超音波波速比與高溫溫度之關係圖 232
圖5-58 高溫作用混凝土歷經不同高溫與養護條件下殘餘抗壓強度比與殘餘超音波波速比之關係圖(W/C=0.63) 233
圖5-59 高溫作用混凝土歷經不同高溫與養護條件下殘餘抗壓強度比與殘餘超音波波速比之關係圖(W/C=0.43) 234
圖5-60 高溫作用混凝土之殘餘抗壓強度比與殘餘超音波波速比關係圖之定義 235
圖5-61 預估與實際之高溫混凝土殘餘抗壓強度比關係圖 235
圖6-1 ANSYS PLANE55 元素 236
圖6-2 混凝土圓柱數值模擬模型示意圖 236
圖6-3 ANSYS熱傳分析電熱式高溫爐升溫曲線 237
圖6-4 ANSYS熱傳分析圓柱試體2D溫度加載示意圖 238
圖6-5 模擬圓柱試體經400℃加溫30秒試體溫度分布示意圖 238
圖6-6 模擬圓柱試體經400℃加溫5400秒試體溫度分布示意圖 239
圖6-7 模擬圓柱試體經400℃加溫10800秒試體溫度分布示意圖 239
圖6-8 模擬圓柱試體經400℃加溫18000秒試體溫度分布示意圖 240
圖6-9 圓柱試體熱傳分析400℃水平溫度-時間關係圖(H) 240
圖6-10 圓柱試體熱傳分析400℃水平溫度-時間關係圖(V) 241
圖6-11 圓柱試體熱傳分析600℃水平溫度-時間關係圖(H) 241
圖6-12 圓柱試體熱傳分析600℃垂直溫度-時間關係圖(V) 242
圖6-13 圓柱試體熱傳分析800℃水平溫度-時間關係圖(H) 242
圖6-14 圓柱試體熱傳分析800℃試體垂直溫度-時間關係圖(V) 243
圖6-15 混凝土圓柱試體經400℃之實際與熱傳分析溫度比較 243
圖6-16 ANSYS熱傳分析600℃、800℃燃油式高溫爐升溫曲線 244
圖6-17 電熱式混凝土版試體數值模擬模型示意圖 244
圖6-18 燃油式混凝土版試體數值模擬模型示意圖 245
圖6-19 ANSYS熱傳分析版試體2D溫度加載示意圖 245
圖6-20 模擬版試體經600℃電熱加溫30秒試體溫度分布示意圖 246
圖6-21 模擬版試體經600℃電熱加溫9000秒試體溫度分布示意圖 246
圖6-22 模擬版試體經600℃電熱加溫18000秒試體溫度分布示意圖 247
圖6-23 模擬版試體經600℃電熱加溫25200秒試體溫度分布示意圖 247
圖6-24 混凝土版試體電熱熱傳分析600℃溫度-時間關係圖 248
圖6-25 模擬版試體經800℃電熱加溫30秒試體溫度分布示意圖 248
圖6-26 模擬版試體經800℃電熱加溫10800秒試體溫度分布示意圖 249
圖6-27 模擬版試體經800℃電熱加溫21600秒試體溫度分布示意圖 249
圖6-28 模擬版試體經800℃電熱加溫28800秒試體溫度分布示意圖 250
圖6-29 混凝土版試體電熱熱傳分析800℃溫度-時間關係圖 250
圖6-30 模擬版試體經600℃燃油加溫420秒試體溫度分布示意圖 251
圖6-31 模擬版試體經600℃燃油加溫3600秒試體溫度分布示意圖 251
圖6-32 模擬版試體經600℃燃油加溫7200秒試體溫度分布示意圖 252
圖6-33混凝土版試體燃油熱傳分析600℃溫度-時間關係圖 252
圖6-34 模擬版試體經800℃燃油加溫1560秒試體溫度分布示意圖 253
圖6-35 模擬版試體經800℃燃油加溫3600秒試體溫度分布示意圖 253
圖6-36 模擬版試體經800℃燃油加溫7200秒試體溫度分布示意圖 254
圖6-37 混凝土版試體燃油熱傳分析800℃溫度-時間關係圖 254
圖6-38 混凝土版試體以1公分間距分層後之數值模型示意圖 255
圖6-39 600℃混凝土版試體1cm分層不同接收器與敲擊點距離(r)之位移波形圖 256
圖6-40 混凝土敲擊源與接收器間波傳時間差與距離之關係(1cm) 258
圖6-41 混凝土版試體以2cm分層方式之數值模型示意圖 258
圖6-42 混凝土敲擊源與接收器間波傳時間差與距離之關係 259
圖6-43 混凝土敲擊源與接收器間波傳時間差與距離之關係(600℃) 260
圖6-44 混凝土敲擊源與接收器間波傳時間差與距離之關係(800℃) 261
圖6-45 混凝土版試體以上下雙層分層方式之數值模型示意圖(驗證) 262
圖6-46 混凝土敲擊源與接收器間波傳時間差與距離之關係(驗證) 263
圖7-1 混凝土版試體未火害面之表面波速量測-時間位移波形圖 264
圖7-2 混凝土版試體之敲擊回音頻譜試驗 264
圖7-3 於混凝土版試體受火害面進行之敲擊回音試驗示意圖 265
圖7-4 混凝土版試體受火害面敲擊回音試驗位移波形圖 266
圖7-5 混凝土版試體受火害面距離與波傳時間差關係圖(方法一) 269
圖7-6 混凝土版試體從未受火害面鑽孔深度示意圖 269
圖7-7 混凝土版試體小徑彎裂彎矩值與深度之關係圖(自未火害面) 270
圖7-8 不同強度之混凝土版經600℃後內部溫度與時間關係圖 271
圖7-9 不同強度之混凝土版經800℃後內部溫度與時間關係圖 272
圖7-10 412kgf/cm2之混凝土版數值模擬與實際量測之內部溫度分布圖 273
圖7-11 412kgf/cm2之混凝土版試體受火害面距離與波傳時間差關係圖 273
圖7-12 326kgf/cm2之混凝土版試體受火害面距離與波傳時間差關係圖 274
圖7-13 245kgf/cm2之混凝土版試體受火害面距離與波傳時間差關係圖 274
圖7-14 412kgf/cm2之混凝土版試體受火害面距離與波傳時間差關係圖 275
圖7-15 326kgf/cm2之混凝土版試體受火害面距離與波傳時間差關係圖 275
圖7-16 245kgf/cm2之混凝土版試體受火害面距離與波傳時間差關係圖 276
圖7-17 混凝土波速與損害深度檢測之關係 276

照片目錄
照片4-1 小型電熱式高溫爐 277
照片4-2 大型電熱式高溫爐 277
照片4-3 大型燃油式高溫爐 278
照片4-4 敲擊回音法試驗儀器 278
照片4-5 超音波試驗儀器 279
照片4-6 混凝土鑽心設備 279
照片4-7 小徑彎裂試驗儀 280
照片4-8 200噸抗壓試驗機 280
照片4-9 混凝土圓柱試體爆裂情形 281
照片4-10 混凝土加溫過程 281
照片4-11 敲擊回音試驗(頻譜領域) 282
照片4-12 敲擊回音試驗(時間領域) 282
照片4-13 超音波試驗 283
照片4-14 大型電熱式高溫爐試驗示意圖 283
照片4-15 大型燃油式高溫爐試驗示意圖 284
照片5-1 混凝土經過不同高溫後第30天之試體外觀(空氣養護) 285
照片5-2 混凝土經過不同高溫後第30天之試體外觀(水中養護3天) 285
照片5-3 混凝土經過不同高溫後第30天之試體外觀(水中養護-烘乾) 286
照片7-1 不同配比混凝土版試體經過高溫600℃之側面圖 287
照片7-2 不同配比混凝土版試體經過高溫800℃之側面圖 287
照片7-3 不同配比混凝土版試體經過高溫800℃之試體表面圖 288
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