混凝土打擊試驗裝置 Concrete Test & Surveyor CTS-02V4

混凝土打擊試驗裝置Concrete Test & Surveyor CTS-02V4 三聯科技鄭印呈

大綱 • 非破壞檢測基本概念 • 何謂反彈錘 (Schmidt Hammer) • CTS之概要 • 應用範圍 • 結語

非破壞性檢測之基本概念 非破壞性檢測(Nondestructive Testing, NDT)顧名思義是以不會破壞結構體之方式來檢測結構物內部之劣化現象及程度之一種檢測方式，其原理是藉著某種媒介物(Medium)，例如聲、光、電、磁等媒介進行間接之檢測，較其他一般直接檢測方式，例如機械量規、敲擊探傷等更具靈敏與快速的特性。

近年來非破壞性檢測技術的發展已趨成熟，且廣泛應用在醫療及工業檢驗方面，例如超音波檢驗、X光檢查、斷層掃描等都是非破壞性檢測技術的應用。近年來非破壞性檢測技術的發展已趨成熟，且廣泛應用在醫療及工業檢驗方面，例如超音波檢驗、X光檢查、斷層掃描等都是非破壞性檢測技術的應用。基樁完整性檢測非破壞性檢測之基本概念

當山坡地社區經目視檢查發現其擋土設施或坡面有開裂、變形等異常情形發生時，居民的第一個反應常是：「我的房子安不安全？有沒有立即的危險？需不需要立即處理？」；即便沒有異常現象，基於『居安思危』的心態，我們也會想到：「這些擋土設施有沒有老化?還能夠撐多久?」當山坡地社區經目視檢查發現其擋土設施或坡面有開裂、變形等異常情形發生時，居民的第一個反應常是：「我的房子安不安全？有沒有立即的危險？需不需要立即處理？」；即便沒有異常現象，基於『居安思危』的心態，我們也會想到：「這些擋土設施有沒有老化?還能夠撐多久?」監測？檢測？

一、擋土牆及基地土層調查--透地雷達 利用透地雷達掃描，可以測出擋土牆厚度、鋼筋位置及數量，研判擋土牆裂縫深度及牆背後是否有空洞等狀況。二、裂縫深度測量--敲擊回音法所謂敲擊回音法顧名思義即是利用「聲波」當作介質，來偵測混凝土裂縫深度及內部瑕疵的一種檢驗方式。三、混凝土強度檢測--反彈錘試驗法反彈錘(施密特錘)試驗的概念主要是利用混凝土表面的硬度來推測混凝土的抗壓強度。四、鋼筋腐蝕檢測利用鋼筋腐蝕偵測儀來確定鋼筋銹蝕範圍，其量測原理是利用電位差來評估鋼筋鏽蝕擋土牆非破壞性檢測方法

儀器檢測項目－混凝土

衝錘法(Rebound Hammer Method)又稱為反彈錘法，此法係由瑞士工程師Schmidt於1948年所研發出來的，為目前較常用於測定混凝土強度的表面硬度法，且此法已被列入CNS國家標準中。如圖所示，反彈錘的構造主要有四部份：（1）外殼（2）衝擊桿（3）鎚塊（4）彈簧混凝土檢測－反彈錘外殼彈簧衝擊桿錘塊

原理：利用反彈錘撞擊混凝土表面的反彈數(ReboundNumber)來求得混凝土表面的硬度，並來推測其抗壓強度原理：利用反彈錘撞擊混凝土表面的反彈數(ReboundNumber)來求得混凝土表面的硬度，並來推測其抗壓強度混凝土檢測－反彈錘強度檢測

混凝土檢測－反彈錘強度檢測 • 施作方式：每一處待測表面至少撞擊10次以上，撞擊點之間須至少間隔2.5cm，每一處取平均作為該處檢測值。 • 異常數據之排除：過大或過小之數據(超過平均值20%以上)應排除或補作。

優點： 1. 試驗快速、簡便，試驗費用便宜。 2. 不會對試體造成很大的破壞。 3. 由於衝錘的重量很輕，因此衝錘法同時適合在試驗室及工地上的試驗之用。缺點： 1.試驗表面光滑度或老化程度。 2.混凝土溼度對衝錘的測試結果有影響。 3. 老舊結構物由於受週遭環境之影響。 4. 衝錘與試體表面間之夾角會導致估算混凝土強度時的誤差。反彈錘之優缺點

混凝土檢測－ CTS 裝置之概要混凝土測定器(Concrete Test and Surveyor Type2 Version 4)是混凝土之壓縮強度推定用之非破壞檢查裝置。本裝置是混凝土構造物之壓縮強度推定和表面附近之劣化、剝離等健全性之檢查使用。

基本規格

各部之名稱(主體)

各部之名稱(鎚)

CTS測量原理 CTS-02V4之鎚頭內藏有加速度計，依此加速度計可測量打擊力波形，如下圖是表示實際打擊RC構造物時得到打擊力波形。

假設混凝土為完全彈性體，思考質量M之鎚以任意速度V予彈簧係數K之混凝土表面作衝撞，如(圖3-1)。混凝土之彈性變形是由鎚之能量所造成鎚之衝撞而產生的混凝土之變異為x時，根據能量守恆定律假設混凝土為完全彈性體，思考質量M之鎚以任意速度V予彈簧係數K之混凝土表面作衝撞，如(圖3-1)。混凝土之彈性變形是由鎚之能量所造成鎚之衝撞而產生的混凝土之變異為x時，根據能量守恆定律基本原理

根據能量守恆定律 可得到上式(3.1)表示。此外，F代表力量，由Hook法則綜合上述二式，可將式(3.2)對x max 做解析代入式(3.1)整理後可得上式，在此　　　　　為機械阻抗值。是由發生力的最大值除以鎚速度之最大值(衝撞時之初速度)而得知。彈簧係數K是相當於混凝土表面的彈性係數指標，故得知彈性係數和壓縮強度間有相關關係 CTS-02V4即是利用此作壓縮強度的推定。基本原理

CTS-02V4主要特點 一、同時量測出3指標值 CTS-02V4是從打擊力波形計算下列3個指標值後於螢幕顯示，做為判斷RC構造物好壞的依據。 1.STR（Strength）值=強度指標值計算時，使用機械阻抗值和彈簧係數2種方法換算。 2.INDX（Index）值=表面劣化指標值鎚敲擊混凝土時的初速度和反彈時初速度的速度比。 3.STAT （Status）值=剝離指標值混凝土表面附近有骨材剝離存在時，會發生數次局部高峰值的測量之打擊力波形

（1）機械阻抗法 測量之STR值依散發之換算表，推算其壓縮強度。（2）彈簧係數法測量之STR值來直接推定其壓縮強度。（3）INDX值0.9∼1.25之範圍內的STR值用為壓縮強度推定。（4）INDX 值＞1.25（舊有RC構造物為多）時，將表面研磨處理實施後之STR值來推定（5）前半部波形及後半部波形之STAT值為0時之STR值用為壓縮強度之推定。如前半部波形及後半部波形之STAT值為1以上時，其表面之骨材剝離之可能性。強度判定基準

強度判定基準

一、表面劣化程度之推定 （1） INDX值在0.9∼1.30時，判斷為表面無劣化。（2） INDX值在1.31∼1.49時，判斷為有表面劣化之可能性。（3） INDX值在1.5以上時，判斷為表面有劣化。二、表面剝離程度之推定（1） STAT值為0時，可判斷為表面無剝離。（2） STAT值為1時，可判斷為有表面剝離之可能性。表面劣化與剝離程度之推定

1.從普通混凝土至高強度混凝土之壓縮強度之推斷。1.從普通混凝土至高強度混凝土之壓縮強度之推斷。 2.混凝土表面劣化程度之檢測。 3.混凝土表面近傍之剝離、粗糙不密、空洞之檢測。 4.混凝土表面之狀態檢測。 5.測量20次後之平均值和±20％界限作自動計算，若超出此範圍之Data會自動削除。 6.混凝土表面之研磨作業可免。 7.不傷及混凝土表面之下，施行檢測。 8.測量Data可直接轉送至PC。 CTS之優點

檢測影片

應用範圍

（1）非破壞檢測是藉著某種介質進行的間接檢測方式，較其他一般方式直接，由於非破壞檢測所獲得之資料，不能預測構件所能承受之負荷及其將來使用之壽命，只能將目前之品質狀況提供出來，作為改良原始設計、材料選擇及製造技術參考之用。檢測資料誤差範圍尚無法縮減至如一般結構工程水準，實需作進一步之探討研究，訂出標準作業流程。（2）CTS有別於傳統作法需依賴測試人員的經驗做主觀判斷的檢測，致力於測試精準度及數據處理方面等技術上的突破，不僅能即時檢測及定位缺陷，也可將測試的數據記錄下來做客觀的判斷，有效提升量測的精準度。（3）未來與學術單位產學合作，進行實務檢測，期能提高市場公信力及國內檢測技術水準，若技術能夠通過CNS、ASTM技術規範，未來或許可列入公共工程施工規範品質要求項目之一。結語

張奇偉，非破壞性檢測技術於土木工程之應用 廖瑞堂（2001），山坡地護坡工程設計李怡先，非破壞性檢測技術於山坡地安全體檢之應用橋梁檢測及維護管理概論張玉德　卓琤芸編譯，非破壞檢測技術在RC構造物缺陷檢測上之應用混凝土結構設計規範參考資料

混凝土打擊試驗裝置 Concrete Test & Surveyor CTS-02V4