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研究生:陳皓涵
研究生(外文):Hau-Han Chen
論文名稱:鋼纖維混凝土之鋼纖維含量與均勻性檢測評估
論文名稱(外文):Evaluation of the content and homogeneity of steel fibers in steel fiber concrete
指導教授:林宜清林宜清引用關係
口試委員:余志鵬蕭家孟鄭家齊
口試日期:2015-07-20
學位類別:碩士
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:2015
畢業學年度:103
語文別:中文
論文頁數:144
中文關鍵詞:鋼纖維混凝土非破壞檢測
外文關鍵詞:Steel Fiber ConcreteNDT
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本研究主要目的為利用非破壞檢測方法檢測評估鋼纖維混凝土中鋼纖維之含量與均勻性。本研究共使用四種不同方法以檢測鋼纖維混凝土,分別為超音波波速量測(Ultrasonic Pulse Velocity Method)、敲擊回音法(Impact-Echo Method)、渦電流原理之鋼筋探測儀(Covermeters)以及電磁波阻抗量測(Electromagnetic Wave Impedance )。
超音波波速量測與敲擊回音法之量測皆以波速作為指標,試驗結果顯示波速隨鋼纖維含量增加而有降低之趨勢,其關係近於線性,且隨鋼纖維混凝土齡期愈短,鋼纖維含量與波速改變量關係愈明確,由此可知,若以應力波法進行鋼纖維檢測時於較早的齡期實施將有助於鋼纖維含量判定。鋼筋掃描儀本身則非設計使用於鋼纖維混凝土上,本研究欲使用鋼筋掃描儀判斷鋼纖維混凝土之鋼纖維含量,其精度及量測範圍皆不如預期。
本研究認為電磁波阻抗為檢測鋼纖維含量之最佳量測方式,鋼纖維含量多寡會直影響電磁波訊號之強弱,同時不受齡期影響,為一可信度較佳之方式。後續研究建議可以建立不同鋼纖維含量且分布均勻之標準試體作為利用電磁波阻抗法之率定用。
The objective of this thesis is to explore the possibility of using nondestructive test techniques for evaluation of the content and homogeneity of steel fibers in steel fiber concrete. The rearch tried four different methods including Ultrasonic Pulse Velocity Method, Impact-Echo Method, Covermeters, Electromagnetic Wave Impedance to test their applicability..
Ultrasonic Pulse Velocity Method and Impact-Echo Method are based on the stress wave propagation and they use the wave velocity as an indicator to evaluate the content of steel fibers. Experimental results show that the stress wave velocity is reduced by increasing the steel fiber content. The relationship between the wave velocity and steel fiber content is almost linear and more notable at early age of concrete. The results presented in the thesis show that one day after pouring concrete is the best moment to use the techniques based on stress wave velocity for evaluation of the steel fiber content. Covermeters were originally designed to measure the cover thinkness of reinforcing bars in concrete. Thus, the measurement result of Covermeters was not good enough for this application. It is adviced that the We adviced if we want to use the the designing theory of Covermeters on defining content of steel fibers, the instrument should be designed more accurate.
The method based on electromagnetic wave impedance is the best method among the four methiods adopted in the study for evalustion of the content of steel fibers. The amount of steel fibers directly influence the intensity of received electromagnetic wave. Furthermore, the electromagnetic wave is not sensitive to the ingredient and the age of concrete. Further study can be performed on the specimens containing various steel fiber contents and uniform fiber distribution to calibrate the electromagnetic wave impedance.
第一章 緒論 1
1.1. 前言 1
1.2. 研究動機 2
1.3. 研究目的 2
第二章 文獻回顧 3
2.1. 鋼纖維混凝土的組成 3
2.2. 鋼纖維混凝土的力學性質 4
2.3. 鋼纖維混凝土的應用 8
2.4. 混凝土中鋼纖維對於波速的影響 9
2.5. 混凝土中鋼纖維對於鋼筋探測儀的影響 15
2.6. 混凝土中鋼纖維對於電磁波的影響 16
第三章 試驗規劃與方法 18
3.1. 研究流程 18
3.2. 試體規劃 19
3.3. 試驗方法 20
3.3.1. 應力波法 20
3.3.1.1. 超音波法 22
3.3.1.2. 敲擊回音法 25
3.3.2. 磁電法 28
3.3.2.1. 鋼筋探測儀 28
3.3.3. 電磁波法 33
3.3.3.1. 電磁波阻抗 35
第四章 實驗結果分析 41
4.1. 應力波試驗 41
4.1.1. 試驗結果 42
4.1.2. 試驗數據分析 47
4.1.3. 波速量測變異性分析 48
4.2. 磁電法試驗 52
4.2.1. 試驗結果 53
4.2.2. 信號值量測變異性分析 55
4.2.3. 鋼纖維方向性及距離對信號值量測的影響 57
4.3. 電磁波法試驗 63
4.3.1. 試驗結果 64
4.3.2. 試驗結果分析 65
4.3.3. LQI值量測變異性分析 68
4.3.4. 鋼纖維面積疊合對LQI值量測的影響 69
4.3.5. 試體含水量對LQI量測的影響 73
4.4. 綜合比較 74
第五章 試驗方法實測 75
5.1. 試體規劃 75
5.2. 試驗配置與量測結果 76
5.2.1. 均質鋼纖維混凝土圓桶容器試驗 77
5.2.2. 分層鋼纖維混凝土圓桶容器試驗 87
5.3. 實測結論 92
第六章 結論與建議 93
參考文獻 95
附表 97
【1】ACI 544 .3R ,"Guide for Specifying,Proportioning, Mixing, Placing,and Finishing Steel Fiber Reinforced Concrete",鋼纖維混凝土配比、拌合、澆築及飾面規範說明。
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【3】湯家智,"鋼纖維添加量對高強度混凝土工程性質之影響","陸軍軍官學校土木系"(2000)。
【4】林淑蘭,"活性粉混凝土補強混凝土構件對火害與凍融之初步研究", " 朝陽科技大學營建工程所碩士",指導教授: 李明君(2005)。
【5】張吉佐、劉弘祥,"台灣鋼纖維噴(混)凝土之應用案例及與成效","中興工程顧問公司"。
【6】凃啟仁,"纖維材料對提昇混凝土工程性質與成本效益之研究","中興大學土木工程學系所博士",指導教授: 謝孟勳(2008)。
【7】郭世芳,"探討超音波速度與混凝土抗壓強度之關係與其應用","中興大學土木工程學系所博士",指導教授: 林宜清(2007)。
【8】Belayhun Tesfaye Gebretsadik,"Ultrasonic Pulse Velocity Investigation of SteelFiber Reinforced Self-Compacted Concrete" , "University of Nevada, Las Vegas. "
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【10】莊敬,"鋼纖維混凝土內部鋼筋之探測","建國科技大學土木工程系暨土木與防災研究所碩士",指導教授: 林喻峰(2011)。
【11】ASTM D4748, "Standard Test Method for Determining the Thickness of Bound Pavement Layers Using Short-Pulse Radar."
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【14】ASTM C597, "Standard Test Method for Pulse Velocity Through Concrete."
【15】Mary J.Sansalone, "Impact-Echo, Nondestructive Evaluation of Concrete and Masonry," Professor of Engineering Cornell University.
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【18】"Profometer5__OI_C " ,Profometer5鋼筋掃描儀之使用說明書(2012.05)
【19】張英旻,"利用透地雷達及電磁波影像處理技術於道路管線探測之研究","國立中央大學土木工程研究所碩士",指導教授: 林志棟(2007)。
【20】鄧偉華,"ZigBee 無線傳輸模組安裝及測試文件","國家高速網路與計算中心軟體技術組 "
【21】鍾昇達,"嵌入式系統應用於棒球遊戲之設計與實作","國立勤益科技大學電子工程系碩士",指導教授: 陳文淵(2013)。
【22】王尊信、洪連輝,"科技部高瞻自然科學教學資源平台","臺中縣縣立中港高級中學物理科教師/國立彰化師範大學物理系教授"
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