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系統識別號 U0026-0812200914342330
論文名稱(中文) 非破壞檢測技術於建築物缺陷檢測之應用研究
論文名稱(英文) Applying Non-Destructive Testing to Inspecting the Building Defects
校院名稱 成功大學
系所名稱(中) 土木工程學系碩博士班
系所名稱(英) Department of Civil Engineering
學年度 96
學期 2
出版年 97
研究生(中文) 連韋慶
研究生(英文) Wei-Ching Lien
學號 n6695422
學位類別 碩士
語文別 中文
論文頁數 169頁
口試委員 口試委員-古志生
口試委員-田永銘
口試委員-黃安斌
口試委員-田坤國
口試委員-龔東慶
指導教授-李德河
口試委員-林銘郎
中文關鍵字 紅外線熱影像  外飾面磚空鼓範圍  非破壞檢測  缺陷 
英文關鍵字 defects  non-destructive testing  infrared(IR) thermography  the exterior of the brick hollowing 
學科別分類
中文摘要 台灣地狹人稠,為容納大量的人民居住及活動,因此都會區內樓房密布,建築物常彼鄰而建,然台灣地處亞熱帶,其為溫度及濕度均高之環境,加上建築物之施工品質、使用材料及地震災害等因素影響下,均易造成建築物其建材劣化,出現表面龜裂、界面剝離甚至外飾面磚脫落等缺陷,進而對建築物之耐久性及外觀造成影響,甚至危及公共安全。然而若要將出現缺陷的建物敲除重建,除須付出一定的成本外,對於鄰近建物的安全性亦會造成影響,故如何獲得建築物缺陷的分佈及破壞的程度,以利後續進行修復便成為工程師一重要的課題。因此本研究擬針對建築物之表面裂縫、內部裂縫、外飾面磚空鼓等現象以非破壞檢測技術檢測之,比較透地雷達、紅外線熱影像儀及超音波檢測儀三種檢測方式對於檢測不同缺陷的適用性及可行性。
本研究之研究成果如下:
1. 利用透地雷達對表面細微裂縫進行探測時,可得知裂縫位置,由紅外線熱影像儀及超音波檢測儀檢測結果,可以本研究所得之關係式來預測裂縫深度。
2. 以透地雷達進行建築物外部缺陷探測時,以高頻率之天線可探測得外飾面磚空鼓及磚牆破壞範圍,利用紅外線熱影像儀檢測時,可運用影像處理技術獲得外飾面磚空鼓及磚牆破壞範圍,但須注意檢測環境之日曬條件,而超音波檢測儀則因待測物之表面粗糙度而影響其可行性。
3. 本研究將紅外線熱影像技術應用於成功大學博物館北向立面進行大面積之檢測,並將紅外線熱影像檢測結果與敲擊法結果相互比對,其外飾面磚空鼓範圍結果相近。
英文摘要 Taiwan is crowded, for the large capacity of living and activities buildings are built densely in the metropolitan area. Taiwan is located at subtropical area, with high temperature and humidity. Under the construction quality, using of materials and earthquake disaster and so on, lots of factors will cause some defects such as the deterioration of buildings and cracks in the surface even make the exterior brick falling, and then making the influences of durability and the appearance of the buildings even endangered the public safety. However, if we want to knockout and rebuilding, we should pay for some fixed costs but cause the safety of neighbor buildings. One of the most important for engineer is how to acquire the destruction degree and the distribution of the defects for the building to beneficial the follow-up rehabilitation. This study is aimed to the phenomena of external cracks, internal cracks, and exterior brick hollowed via the non-destructive testing. Comparing the ground penetrating radar, infrared(IR) thermography and ultrasonic detector to testing the applicability and feasibility of differ defects tests.
The results are as follows,
1. When using the ground penetrating radar to testing the tiny cracks of the surface, can test the place of the cracks; The formula of this study could predict the depth of cracks when using the IR- thermography and ultrasonic test.
2. Using the ground penetrating radar to carry out the tests of the external defects of the buildings, we can test the range of the exterior brick hollowed and the destructive brick wall; when using the IR thermography technology, we can manipulate the skill of image processing technologies to get the range of exterior brick hollowed and the destructive brick wall, but we have to take the notice of the insolation condition of the environment. Due to the surface roughness of defects that impacts the feasibility of the ultrasonic test.
3. The result of this study indicates the range of the exterior brick hollowing will be very closer by comparing the tests between the IR thermography technology and the percussion test which using the IR thermography technology to the National Cheng Kung University Museum of the North elevation to the area of detection.
論文目次 摘要 I
Abstract II
誌謝 IV
目錄 V
表目錄 IX
圖目錄 XI
第一章 緒論 1
1-1研究動機 1
1-2研究目的與方法 2
1-3研究流程 3
第二章 文獻回顧 4
2-1透地雷達之相關研究 4
2-1-1掏空或空洞探測 5
2-1-2地下水位深度及含水量變化探測 7
2-1-3鋼筋混凝土裂縫檢測 8
2-2紅外線熱影像之相關研究 9
2-2-1機場跑道鋪面檢測 9
2-2-3建築物缺陷檢測 10
2-3 透地雷達與紅外線熱影像相互驗證之相關研究 14
2-3-1堤防掏空檢測 14
2-3-2噴漿護坡檢測 15
2-3-3混凝土背填土掏空檢測 17
2-3-4混凝土孔洞檢測 17
2-4超音波之相關研究 20
2-4-1混凝土表面裂縫檢測 20
2-4-2混凝土冷縫檢測 20
2-4-3評估混凝土抗壓強度 20
第三章 基本理論及儀器介紹 22
3-1透地雷達基本原理 22
3-2透地雷達儀器介紹 23
3-3透地雷達應用上問題之探討 24
3-3-1雷達波探測深度 24
3-3-2雷達波波速求法 26
3-3-3解析度 27
3-4介質之影響參數 28
3-4-1導電度 28
3-4-2相對介電常數 29
3-5透地雷達試驗步驟 30
3-6 紅外線熱影像之基本原理 33
3-6-1黑體理論 33
3-6-2熱傳遞理論 34
3-6-3實際物體的輻射 35
3-6-4相關重要因素 37
3-7 紅外線熱影像儀器介紹 41
3-8 超音波檢測法之基本原理 45
3-8-1 超音波產生原理 45
3-8-2 超音波種類及特性 45
3-8-3 超音波之檢測技術 48
3-8-4超音波之表面垂直裂縫深度量測方法 49
3-9 超音波儀器介紹 54
第四章 研究方法與內容 56
4-1室內混凝土缺陷模擬試驗 56
4-1-1試驗設計 56
4-1-2試體製作 58
4-1-3設計檢核 61
4-1-4混凝土缺陷模擬試體檢測方法 62
4-1-5紅外線熱影像拍攝時間 67
4-2室外建築物缺陷檢測 69
4-2-1建築物面磚空鼓範圍檢測方法 70
4-2-2磚造建築物外牆破壞範圍檢測方法 73
4-2-3紅外線熱影像拍攝角度與距離之影響 76
第五章 研究結果與討論 78
5-1室內混凝土缺陷模擬試驗結果 78
5-1-1混凝土表面垂直裂縫試驗結果 78
5-1-2混凝土表面剝離試驗結果 95
5-1-3混凝土表層剝離並延伸至表面裂縫試驗結果 100
5-1-4不同表面裂縫深度之紅外線熱影像試驗結果探討 107
5-1-5不同表面裂縫深度之超音波試驗結果探討 109
5-1-6各檢測方法之適用性 110
5-1-7室內表面裂縫檢測流程 111
5-2室外建築物缺陷檢測結果 113
5-2-1建築物外飾面磚空鼓範圍檢測結果 113
5-2-2紅外線熱影像技術之面磚空鼓範圍分析 130
5-2-2磚造建築物外牆破壞範圍檢測結果 137
5-2-3 綜合比較 142
5-2-4建築物外飾面磚/磚造外牆檢測流程 145
5-3成功大學博物館北向立面空鼓面磚範圍檢測 147
5-3-1試驗規劃 148
5-3-2檢測結果 149
第六章 結論與建議 156
6-1結論 156
6-2建議 158
參考文獻 159
附錄 163
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