音射與電阻抗法檢測鋼筋混凝土高溫後之殘餘握裹

Abstract

混凝土的電阻率(resistivity)可反應材料內部的物理與化學狀態，該參數除了受到材料組成影響之外，孔隙分布、含水率及應力應變狀態等因素亦會對電阻率造成顯著的影響，其力電(electromechanical)關係具規律性、可量測且有跡可循。音射法(acoustic emission AE)係利用極靈敏感測器偵測物體受載過程所釋放的彈性波，將物體表面振動轉換為電子訊號(又稱AE事件)，藉由分析AE事件之歷時或頻譜，從中擷取可反應混凝土材料物理狀態的音射參數，以辨別或評估混凝土試體破壞特徵及損傷程度。本研究之目的為探討以電阻抗及音射法檢測混凝土材料在高溫後之力學行為，包括抗壓強度、鋼筋握裹力與自癒合能力等。試驗設計為對混凝土試體施以不同程度的熱負載(thermal loads)，包含目標溫度與延燒時間等變數，配比則比較未添加與添加一定比例之防水緩凝劑的混凝土。試體於水中養護28天後(一次養護)施加熱負載，隨後再重新將試體放入養護池中七天(二次養護)，再由抗壓試驗及拉拔試驗觀察試體受到熱負載所造成之損傷及其癒合狀況。力學試驗中並輔以音射法檢測不同熱負載作用後的試體於加載過程中所釋放出的音射訊號，以及利用電阻抗法觀察混凝土試體的電阻率變化，以探討混凝土經高溫後其力學、阻抗與音射參數間之關係。 研究結果顯示，隨著目標溫度提升，試體之裂縫平均寬度越大，試體的損傷程度逐漸累積，導致抗壓強度下降，此與預期相符。二次養護讓試體之抗壓強度明顯恢復，甚至可超越未受高溫作用(室溫狀態)且相同齡期之試體。以面乾內飽和(saturated surface dry SSD)為阻抗量測基準，當熱負載對試體造成的損傷達到一定程度，外界液態水分能夠有效入滲，使得一次養護後的電阻率下降，與預期結果吻合，然透過自癒合機制，二次養護卻使試體之電阻率明顯上升。力學試驗亦顯示，當目標溫度到達125℃時，拉拔試體之鋼筋握裹強度不減反增，因為熱負載尚未造成明顯損傷，且試體之水分飽和度降低，有助於抗壓強度增強，導致鋼筋握裹強度提升。當加熱至600℃，握裹強度才出現較明顯之損失，整體上握裹強度隨著熱負載作用而變動的幅度並不如抗壓強度明顯，且二次養護亦無法觀察出握裹強度再提升的現象。隨著目標溫度逐漸提升、延燒時間逐漸拉長，透過「撞擊訊號」與最大剪力訊號的「頻域峰值」消長情形可以觀察出混凝土試體損傷程度的變化，另外，透過「開裂模式分布圖」，亦能夠看出混凝土對鋼筋的握裹能力逐漸下滑。而經過二次養護後的試體，音射訊號皆有恢復至室溫狀態(未受高溫影響)之趨勢，顯示音射檢測之結果不僅能夠表現試體的損傷程度與破壞模式，亦能檢測試體癒合與否。

Date of Award	2016 Aug 23
Original language	Chinese
Supervisor	Tsung-Chin Hou (Supervisor)