運用數位影像法及羅吉斯迴歸探討鹼-骨材反應引致之裂縫行為

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李忠祐(Chung-Yu Li) 查詢紙本館藏

畢業系所

土木工程學系

論文名稱

運用數位影像法及羅吉斯迴歸探討鹼-骨材反應引致之裂縫行為

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摘要(中)

鹼-骨材反應(AAR)是一種對混凝土建築物有害的化學反應，反應會形成膠體並膨脹造成混凝土的開裂，因此在量測膨脹量是一個重要的工作。傳統的AAR之膨脹量量測只能得知兩測點間的平均應變，但混凝土建築內含有骨材、水泥砂漿以及孔隙，並非均質材料且由AAR引致之應變亦非均勻，而應變與裂縫發生之機制也有待建立。
本文透過製作兩組試體將其放入ASTM C1293養護環境以及室溫中，利用掃描器掃描影像改善了以傳統相機拍攝造成的問題，並透過數位影像法量測分析試體內部全域應變場及應變不變量，以探討AAR引致應變與裂縫發生之機制。探討的主題包括：(1)AAR引致裂縫之發展過程、(2)裂縫延伸方向與主應變方向之關係、(3)以最大概似法建立羅吉斯迴歸曲線探討裂縫發生之機率與應變大小之關係以及(4)利用ROC曲線找出最佳分界點探討由早期應變預測裂縫發生之可行性。結果顯示由早期的應變建立之裂縫預測圖與晚期實際裂縫圖做比對兩者吻合度頗高。

摘要(英)

AAR is one of dangerous chemical reaction in concrete building. The reaction will form the basoid which will expand and make the crack. So it is important to measure the expansion. In the past, the tranditional method of measurement in AAR only can get the average expansion between two observed points. But the concrete building contain aggregate, mortar and pore. It is nonhomogeneous material and the strain which is induced by AAR is not uniform. The mechanism is not established between strain and crack.
In this study, we made two concrete sample and placed into curing of environment with specification and room temperature. The images was scanned by scanner to improve the image which is taken by trainditional camera. We can get the strain filed by digital image correlation and take this to explore the mechanism which is induced by AAR between strain and crack. The discussion of topic include: (1) the crack development process which is induced by AAR; (2) the relationship between the direction of ceack and the direction of maximum major strain; (3) establish the logistic regression cureve with maximum likelihood estimation method to explore the relationship between the probability of crack occurrence and the magnitude of strain; (4) getting the best breakpoint by ROC curve to explore the feasibility of predicting the occurrence of crack from early strain. The result show that the comparison between the crack prediction established by the early strain and the actual crack in the late stage is quite high.

關鍵字(中)

★ 鹼-骨材反應
★ 數位影像法
★ 最大概似法
★ 羅吉斯迴歸
★ ROC曲線

關鍵字(英)

論文目次

摘要 i
Abstract ii
致謝 iii
目錄 v
圖目錄 viii
表目錄 xiv
第一章緒論 1
1.1 研究動機與目的 1
1.2 研究方法 1
1.3 論文內容及架構 2
第二章文獻回顧 3
2.1 混凝土裂縫種類 3
2.1.1 物理反應產生之裂縫 4
2.1.2 化學反應產生之裂縫 5
2.2鹼-骨材反應(alkali-aggregate reaction, AAR) 5
2.2.1鹼–氧化矽反應(alkali-silica reaction, ASR)發生機制 6
2.2.2鹼-骨材反應症狀 7
2.2.3鹼-骨材反應試驗方法 8
2.3數位影像相關法(Digital Image Correlation Method) 9
2.3.1數位影像 10
2.3.2數位影像相關法之原理 15
2.3.3 數位影像法之相關係數 16
2.3.4子區大小 17
2.4 最大概似法與羅吉斯迴歸 19
2.5 接受者操作特徵曲線 22
第三章研究方法 25
3.1實驗規劃 25
3.2試驗材料 26
3.2.1 水泥 26
3.2.2 試驗粒料 27
3.2.3 氫氧化鈉(NaOH)溶液 28
3.3 試驗器材 29
3.3.1模具 29
3.3.2 顎式粉碎機 30
3.3.3 篩網 31
3.3.4搖篩機 32
3.3.5 振動台 33
3.3.6 蒸氣養護室 33
3.3.7 養治室 34
3.3.8 多點式應變規 35
3.3.9 掃描機及架設鐵架 36
3.3.10 電腦與DIC軟體 38
3.4 試驗方法 39
3.4.1 ASTM C1293試驗方式 40
3.4.2 室溫環境之試驗方式 43
3.5 物理量測 44
3.5.1應變規量測 44
3.5.2試體表面掃描 45
3.5.3裂縫描繪 46
3.5.4取樣面積內是否有裂縫發生(Pc) 47
3.6 數位影像法之分析 48
3.6.1子區大小之選擇 48
3.6.2位移場 48
3.6.3應變場 50
3.7應變不變量 50
3.8 裂縫長度之計算 52
3.9 主應變和主應變角度分析 53
3.10 最大主應變方向與裂縫方向之夾角 54
3.11 裂縫類型 56
3.12 裂縫發生位置之預測 57
3.13 羅吉斯迴歸曲線 59
第四章成果與討論 61
4.1 程式驗證 61
4.1.1 主應變角度 61
4.1.2 最大主應變方向與裂縫方向之夾角 64
4.1.3 裂縫線段長(△L)之選擇 67
4.2 AAR引致之裂縫特性與發展過程 70
4.2.1 裂縫類型 70
4.2.2 裂縫發展 86
4.2.3 裂縫密度(P21)與應變不變量之關係 152
4.3 裂縫延伸方向與主應變方向之關係 153
4.4 裂縫發生之機率與應變大小之關係 165
4.5 由早期應變預測裂縫發生之可行性 171
4.5.1 裂縫發生之預測 171
4.5.2 應變不變量與裂縫之關係 182
4.5.3 裂縫寬度對ROC曲線之影響 184
第五章結論 186
參考文獻 188
附錄 191

參考文獻

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2.李惟誠，「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」，碩士論文，國立中央大學土木工程學系，中壢 (2018)。
3.林奕佐，「台灣反應性粒料之反應行為及抑制研究」，碩士論文，國立中央大學土木工程學系，中壢 (2017)。
4.陳彥安，「數位影像相關係數法應用於衛星影像崩塌地判釋之研究」，碩士論文，國立高雄大學土木與環境工程學系，高雄 (2011)。
5.郭蔚楓，「邏輯斯迴歸與ROC曲線整合應用於探討道路鋪面破壞影響因素—以台26線為例」，碩士論文，國立屏東科技大學土木工程學系，屏東 (2018)。
6.張弼超，「運用羅吉斯迴歸法進行山崩潛感分析—以台灣中部國姓地區為例」，碩士論文，國立中央大學應用地質研究所，中壢 (2015)。
7.曾舜隆，「數位影像相關性於大變形量測之應用」，國立中興大學，碩士論文，台中 (2014)。
8.葉柏村、張光宗，「山崩淺感模型的逐步建構與決策分析—以陳有蘭集水區為例」，中華水土保持學報，第50卷，第2期，第49-62頁 (2019)。
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指導教授

田永銘

審核日期

2020-1-22

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