~~最佳CAE顧問-洸碩科技有限公司/CAE-SO Technology~~
cae振動分析 cae-mode cae-ndt CAE-Vibratory Midas NFX CAE模態分析 電場CAE分析 cae-femap
  • 電腦輔助工程(CAE) · CAE分析軟體 · CAE分析顧問 · 結構分析 · 掉落測試分析 · 振動分析·
  • 計算流體動力學CFD · 熱流分析 · 熱傳分析 · 電子散熱 ·
  • 設計最佳化 · 結構輕量最佳化 · CAE最佳化 ·
  • 非破壞檢測NDT · 敲擊回音法 · 裂縫檢測 · 振動量測 · 振動問題診斷與防治 ·
  • 衝錘試驗法

    衝錘法(Rebound-Hammer-Method)又稱為反彈錘法,利用司密特衝錘(Schmidt-Hammer, or, Swiss-Hammer)撞擊混泥土表面後,以其反彈數(Rebound-Number)來求得混凝土表面的硬度,並來推測其混凝土抗壓強度。利用反彈錘回彈之程度來評估測試點的混泥土抗壓強度,是一種以表層混泥土(1~3mm)的質量推斷整體質量的表面硬度法,為目前較常用於測定混泥土強度的表面硬度法,且此法已被列入CNS國家標準中,方法亦列於ASTM C805中。

    衝錘本身主要是由圓形外管、活栓、衝錘、衝擊棒、主彈簧與反彈指示器等六部份所組成。其原理是一質量以定速率敲擊混凝土之表面,由此質量回彈之高度決定混凝土表面附近之硬度,進而推測其整體強度與均勻性。進行試驗前應以類似材料及不同強度之混凝土試體先進 7-4 第七章 非破壞性檢測與評估 行試驗校正,建立反彈數與強度之關係作為參考依據,通常儀器會附有反彈值與強度之對照表。注意需考慮齡期效應,衝錘試驗之結果要乘以齡期係數,才能反應混凝土於28天之強度。

    衝錘法具有試驗快速、簡便、試驗費用便宜及不會對試體造成破壞等優點。由於衝錘的重量很輕(約2kg以內),因此衝錘法同時適合在實驗室及工地上的試驗之用。

    但衝錘法也常受下列因素影響而影響其準確度:

    1. 試驗表面光滑度或老化程度,對試驗結果的正確性有很大的影響,當在粗糙的表面進行試驗時,衝擊棒端會對混凝土表面產生過多的擊碎作用,導致反彈係數變小,正確的做法是利用金鋼砂將粗糙的表面磨成光滑後,再進行測試。用鋼模澆置出之混凝土的反彈值會比使用木模澆置之混凝土的反彈值高出5~25%左右。
    2. 試體的大小、形狀及剛度也會對試驗出來的反彈係數有所影響,假使測試的樣品太小,例如薄樑、薄版、牆及圓柱試體等,只要在測試時,由於衝擊而使試驗樣品有所移動,都將使反彈係數降低,改善之道為將試體用其他重物支撐並夾緊以減少其移動量。
    3. 試體之齡期對測試結果也有影響,混凝土在澆置後的7天內,其表面硬度會快速成長,7天以後表面硬度幾乎沒有增加,即使增加也非常有限,但是混凝土如果妥善的養護,其強度仍然會有顯著的增加,因而7天齡期的混凝土反彈值有時會比28天齡期之反彈值來的大。對於強度小於7 MPa及早期之低強度混凝土,因為反彈係數太低不容易準確讀取,同時會損害混凝土表面,不建議使用本方法。
    4. 混凝土溼度對衝錘的測試結果有相當大的影響,一個泡在水裡的試體用衝錘法測試,可以比用乾燥試體測試得到的結果反彈值低5個單位,如果將泡水試體置於常溫下氣乾3天,可以恢復3個單位,置放7天可以恢復5個單位,一個3年乾燥混凝土之反彈值可以比一個潮濕混凝土之反彈值高出10~12個單位,也就是相當於14 MPa左右。因此建議在溼度情況不明的舊結構物施測時,先濕潤表面數小時才施測,施測結果再與乾燥試體進行 7-5 第七章 非破壞性檢測與評估 校正。
    5. 使用粗骨材之種類也會對試驗結果產生影響,即使是使用相同的卵石,不同的來源也會有所不同,使用輕質混凝土當然也與一般混凝土不同。
    6. 水泥之種類對測試結果有嚴重之影響,如果使用普通波特蘭水泥之反彈值估算強度,相同反彈係數的高含鋁水泥混凝土會有兩倍的測試強度,同樣的反彈值,含硫量高水泥之混凝土卻會有低50%的強度。
    7. 使用不會吸水之金屬模具澆置的混凝土,所測得的反彈值,會比使用會吸水的木板模具所澆置之混凝土低。其原因可能是木模吸取表面水,而降低表面混凝土之水灰比。而衝錘法又僅能測試表面硬度,因此不同的模板澆置之混凝土會產生不同的結果。
    8. 老舊結構物由於受週遭環境之影響,其表面常有碳化(中性化)的情況發生,由於衝錘法為表面測試方法,自然會受到影響,一般受碳化之混凝土會有較高之反彈值。
    9. 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,正確的試驗方法是衝錘與試體表面應為垂直,但實際執行時,或多或少會有點偏差,而導致誤差。

    有鑑於上述之缺點,ASTM標準則建議此法不宜直接取代傳統的部份破壞性混凝土強度測定法,此法僅可用於判斷現場結構混凝土的一致程度,描繪出結構的品質低劣區域,指出混凝土特性因時間產生的變異而可作為拆模時間判斷之參考。為取得較好之結果,試驗人員應先以從受測結構物取得的鑽心試體,來建立受測混凝土的抗壓強度與衝錘反彈值間之關係,然後再利用此關係,來估算結構物之混凝土強度。檢測結果僅可作為相對強度的均勻性參考,是大面積混凝土結構物快速初步判斷其品質之好方法。為求得衝錘正確的反彈值(R值),因此在操作的過程中必須注意以下要點:

    1. 衝錘和打擊面要保持垂直。
    2. 檢測面要平滑,混凝土表面的灰漿、加工層或塗物應塗去。
    3. 檢測面上的凹凸部份,要用金鋼砂磨石把表面磨平,如有硬塊、空洞、不良灌漿位置,不宜當作測試點。
    4. 混凝土構造之檢測部位厚度應有10 cm以上(厚度不足衝擊會使能量逸散)。
    5. 檢測混凝土構造物時,要避免樑柱的角落。取柱的柱頭、柱腳和中央位置,樑的頂端部和中央的兩側面,壁的靠近柱樑、地面部位。
    6. 記錄打擊角度,以廠商所附角度校正值對照表來校正混凝土強度值。
    7. 正確打擊點選擇,各組標準打擊點是20點,各打擊點間格為3 cm,畫出5條直線與4條橫線,打擊在相交的20點上。
    8. 依實驗證明,同一試樣之多點打擊,正常現象其R值之相差值必定在20%以內,故測試反彈值(R值),與各該組R值之平均中間值相差在20%以上(通常反彈值差±5個單位)時為異常現象,必須捨棄不用。