| 姓名 |
李惟誠(LEE,WEI-CHENG)
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畢業系所 |
土木工程學系 |
| 論文名稱 |
以數位影像法量測鹼-骨材反應引致之應變場與裂縫發展之關係
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| 檔案 |
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| 摘要(中) |
傳統量測鹼-骨材反應引致之膨脹量的方式，是採用測微計進行量測，所獲得的數據僅為兩端點之間的長度變化量，而數位影像法為一非接觸式量測，可以提供高精度表面全場應變分佈，裂縫發展與局部應變息息相關，嘗試以數位影像法取得全域式應變場用以觀察裂縫發展。
本文以東部安山岩、花蓮溪及和平溪粒料做為骨材，依規範ASTM C1260、ASTM C1293製作試體，將試體分別置於ASTM C1293規範之養護環境、ASTM C1260規範之養護環境及室溫三種不同養護環境後於特定時間掃描影像且描繪裂縫。以數位影像法得到各時段之應變場後與裂縫相互比對，觀察其關係。
本文結果顯示，試體當中由置於室溫之試體及置於ASTM C1293規範之養護環境之試體觀察到明顯裂縫產生，應變場分別以第一應變不變量及第二偏量應變不變量表示，可從第一應變不變量場觀察到裂縫出現在極大應變區域；第二應變偏量不變量場觀察到裂縫同樣出現在極大應變區域，兩者皆可從早期之應變場預測裂縫生成位置。
關鍵字 : 鹼質粒料反應、數位影像法、不變量、裂縫 |
| 摘要(英) |
The expansion cause by Alkali-Aggregate Reaction is measured by dial gauge. The result can only show the change in length.
In this thesis, ASTM C1260 and ASTM C1293 are used as standard test method and andesite as an aggregate to make the specimen. Specimens will be storage in the normal temperature environment and the environment recommended by ASTM C1260 and ASTM C1293. Scan the specimens and depict the crack at the specific time to get the image for analysis, and then processed by DIC to get the strain field. Compare the strain field and the location of the crack to find the relation.
Results show that the crack developed of the specimen which stored in the environment recommended by ASTM C1293 and the normal temperature environment are related to the extreme value showed in the strain fields which are represented by first strain invariant and second deviatoric strain invariant. We also can predict where the crack show up by the strain field.
Key word: Alkali-Aggregate Reaction、digital image correlation、strain invariant、
crack |
| 關鍵字(中) |
★ 鹼質粒料反應
★ 數位影像法
★ 不變量
★ 裂縫 |
關鍵字(英) |
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| 論文目次 |
目錄
致謝 i
摘要 ii
Abstract iii
圖目錄 iv
表目錄 xix
第一章 緒論 1
1-1 研究動機與目的 1
1-2 研究方法 2
1-3 論文內容及架構 2
第二章 文獻回顧 4
2-1 鹼質粒料反應(Alkali-Aggregate Reaction) 4
2-1-1 鹼質粒料反應定義 4
2-1-2 鹼-氧化矽反應(Alkali-Silica Reaction, ASR)發生機制 5
2-2 數位影像相關法(Digital Image Correlation ) 7
2-2-1 數位影像 7
2-2-2 數位影像相關法原理 10
第三章 研究方法 15
3-1 實驗規劃 15
3-2 實驗材料 16
3-2-1 水泥 16
3-2-2 粒料 17
3-2-3 NaOH溶液 17
3-3 實驗儀器及用具 18
3-3-1 模具 18
3-3-2 顎碎機 19
3-3-3 篩網 19
3-3-4 搖篩機 20
3-3-5 小型振動台 21
3-3-6 蒸氣養護室 21
3-3-7 養治箱 22
3-3-8 多點式應變規 24
3-3-9 掃描機 25
3-3-10 電腦與DIC分析軟體 26
3-4 試驗方法 27
3-4-1 試體製作 27
3-4-2 測微計量測 35
3-4-3 掃描試體表面影像 39
3-4-4 描繪裂縫 39
3-4-5 程式使用 40
第四章 程式撰寫及驗證 42
4-1 程式撰寫 42
4-1-1 形狀函數計算應變場 42
4-1-2 應變不變量 46
4-2 程式驗證 46
4-2-1 子區之影響 46
4-2-2 網格之影響 53
4-2-3 剛體位移 57
4-2-4 亮度改變之影響 60
4-2-5 灰階與彩色圖檔之影響 65
4-2-6 不同分析歷時之影響 69
4-2-7 等向應變拉伸 70
第五章 試驗結果與討論 82
5-1 第一次試驗結果 82
5-1-1 ASTM C1260養護環境試體DIC與測微計比對結果 82
5-1-2 ASTM C1293養護環境試體DIC與測微計比對結果 86
5-2 第二次試驗結果 89
5-2-1 ASTM C1260養護環境試體DIC與測微計比對結果 90
5-2-2 ASTM C1293養護環境試體DIC與測微計比對結果 91
5-2-3 室溫養護環境試體DIC與測微計比對結果 92
5-2-4 ASTM C1293養護環境安山岩試體裂縫與應變場關係 93
5-2-5 室溫養護環境安山岩試體裂縫與應變場關係 123
5-2-6 ASTM C1293養護環境安山岩試體裂縫與區域應變場關係 151
5-2-7 室溫養護環境安山岩試體裂縫與區域應變場關係 180
第六章 結論與建議 209
參考文獻 211
附錄 213 |
| 參考文獻 |
參考文獻
1. 田永銘等，「台灣東部公路橋梁混凝土鹼?粒料反應傷害之研究」，交通部公路總局材料試驗所研究報告，中壢(2016)。
2. 白紹邦，「應用數位影像相關法檢測量損傷之研究」，碩士論文，國立成功大學土木工程學系，台南(2012)。
3. 江偉傑，「數位影像法於變形量測」，國立雲林科技大學機械工程學系，碩士論文，雲林(2004)。
4. 施明祥等，「數位影像相關係數法於非均質材料應變分析及裂縫觀測之應
用」，中華民國第八屆結構工程研討會，台灣(2006)。
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6. 張庭華，「海岸山脈安山岩之鹼-骨材反應特性及抑制方法」，碩士論文，國立中央大學土木工程學系，中壢(2000)。
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(2008).
10. ASTM, “Standard Test Method for Potential Alkali Reactivity of Aggregates (Mortar-Bar Method),” ASTM, C1260 – 14, United States (2014).
11. Pan,et al., “Study on subset size selection in digital image correlation for speckle patterns” Journal of the Optic Express Vol. 16, Issue 10 , pp. 7037-7048(2008).
12. Zhao Jian and Zhao Dong*, “Investigation of Strain Measurements using Digital Image Correlation with a Finite Element Method,” Journal of the Optical Society of Korea Vol. 17, No. 5, October 2013, pp. 399-404.
13. Zhang,Kai., “Digital Image Correlation Analysis Of Alkali Silica Reaction In Concrete With Recycled Glass Aggregate,”University of Illnois,Urbana(2014). |
| 指導教授 |
田永銘
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審核日期 |
2018-8-3 |
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