放射線應用於鋼筋混凝土結構物之檢測

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彭朋畿(Peng-Chi Peng) 查詢紙本館藏

畢業系所

土木工程學系

論文名稱

放射線應用於鋼筋混凝土結構物之檢測
(Inspection of Reinforce Concrete Structures by Radioactive Rays)

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摘要(中)

鋼筋混凝土為一種鋼筋、水泥、砂、骨材、水、附加劑所組合而成之高度非均勻複合材料，所以在檢測鋼筋、缺陷尺寸及位置上仍有許多困難。本論文目的在提供鋼筋混凝土結構物之非破壞檢測技術，其使用伽瑪射線之穿透性發展兩種方法，包括比較球體法及投影幾何法。其中比較球體法是利用伽瑪射線將鋼筋混凝土結構物內部之鋼筋、裂縫、孔洞及結構物外之球狀物體同時投影在底片上，進而藉投影在底片上之球狀物體的放大率來評估鋼筋及缺陷尺寸的大小。而為提高檢測之準確度本論文另再發展投影幾何法，藉物件投影在底片上之幾何關係來評估鋼筋、缺陷尺寸及保護層厚度。
執行本論文方法檢測時，現場放射線施照所需之時間將是本方法成功與否的重要關鍵，因此為得知施照之曝光時間，本論文提出一鋼筋混凝土之伽瑪射線曝光曲線，其可明確建立射源強度、混凝土厚度與曝光時間之關係。經試驗與現場施作證明，本研究確實可有效提高檢測鋼筋及缺陷尺寸之準確度，並將作為結構安全評估之參考。

摘要(英)

Reinforced Concrete (RC) is a highly non-uniformed complex material composed of cement, sand, aggregate, water, and admixtures. Due to the nature of RC, it is still very difficult to achieve expected accuracy in determining the size of steel bars and locating concrete defects in RC members. This thesis provides several non-destructive testing methods using penetrating γ-rays to project images of steel bars, cracks and holes in RC members on a film. These images are compared to the image of an iron ball whose size is known and hence the size of steel bars and concrete defects can be determined. To further increase the accuracy of inspection, the geometry of the projected images is developed to examine sizes and locations of steel bars, defects and cover depth.
It is known that the key factor of obtaining successful result in (RT) method is the exposure time Radioactive Testing. Therefore, an exposure curve of γrays is generated from testing data and by which the relationship of radioactivity strength, thickness of the reinforced concrete, and exposure time can be precisely established. Through laboratory tests and on-site applications, these methods are proved to effectively increase the accuracy in locating and determining the size of steel bars and defects in RC structures, and the result of inspection can be used in evaluating the safety of construction structures.

關鍵字(中)

★ 放射綫
★ 非破壞檢測
★ 缺陷

關鍵字(英)

★ defect
★ nondestructive
★ Radioactive Rays

論文目次

摘要 i
Abstract ii
誌謝 iii
目錄 iv
表目錄 vii
圖目錄 viii
第一章緒論 1
1-1 研究動機與目的 1
1-2 研究方法 6
1-3 論文內容與組織 7
第二章文獻回顧 8
2-1 電磁感應法 8
2-2 應力波法 9
2-2-1 超音波檢測法 9
2-2-2 斷層掃描檢測法 9
2-2-3 敲擊回音檢測法 10
2-3 電磁波法 11
2-4 放射線檢測法 12
2-4-1 X-Ray法 12
2-4-2 中子射線法 12
第三章放射線檢測法基本原理 14
3-1 放射線檢測法之原理 15
3-2 放射線檢測法之成像 16
3-3 放射線檢測法之種類 17
3-4 放射線檢測法之強度、距離及時間 18
3-5 放射線與物質之作用 20
3-5-1 光電效應 20
3-5-2 康普頓效應 20
3-5-3 成對發生效應 20
3-6 幾何原理成像 21
3-7 底片黑度 21
3-8 幾何模糊度 22
3-9 底片品質 24
3-10 伽瑪射線之衰變 24
第四章比較球體法 25
4-1 試驗設備 25
4-2 試體製作及球狀物體之放置 27
4-2-1 試體A 27
4-2-2 試體B 27
4-2-3 試體C 28
4-2-4 試體D 29
4-2-5 試體E 30
4-2-6 試體F 31
4-2-7 試體G 32
4-3 放射線檢測之參數選擇 33
4-4 射源之位置 33
4-5 試驗流程 37
4-6 底片沖洗及要求 38
4-6-1 沖片前的準備 38
4-6-2 沖片程序 39
4-7 試驗結果 40
4-7-1 底片品質 40
4-7-2 放大率計算 42
4-7-3 鋼筋尺寸之評估方法及流程 43
4-7-4 裂縫、孔洞、缺陷與鋼筋分佈之底片成像 46
4-7-5 實驗誤差率計算 49
4-8 實際應用之建議 50
第五章投影幾何法 52
5-1 投影公式之計算 52
5-2 試驗設備 57
5-3 試體製作 58
5-3-1 試驗(一) 58
5-3-2 試驗(二) 60
5-3-2 試驗(三) 61
5-4 施做流程 62
5-4-1 試驗(一)之施做流程 62
5-4-2 試驗(二)及(三)之施做流程 64
5-5 試驗結果 65
5-5-1 建立伽瑪射線之曝光曲線 65
5-5-2 計算照射時間 70
5-5-3 鋼筋與缺陷之底片成像 70
5-5-4 檢測結果之誤差計算 75
5-6 檢測評估流程 76
5-7 現場實際檢測 77
5-7-1現場施作流程 78
5-7-2 檢測結果 80
5-7-2 驗證結果 84
第六章結論與建議 85
6-1 結論 85
6-2 建議 86
參考文獻 87
附錄A 執行土木放射線檢測之輻射防護 93
1-1 輻射簡介 93
1-1-1 游離輻射 93
1-1-2 非游離輻射 93
1-2 放射線檢測之人員資格 94
1-2-1 人員資格及文件 94
1-2-2 輻射防護人員 95
1-2-3 輻射工作人員 96
1-2-4 輻射工作人員之劑量規定 96
1-3 輻射防護 97
1-3-1 輻射生物效應 97
1-3-2 輻防三要素 97
1-4 輻射防護之執行 98
1-4-1 作業前 98
1-4-2 作業中 98
1-4-3 作業後 99
1-5 輻射源管制 99
1-5-1 基本要求 99
1-5-2 貯存管制 99
1-5-3 放射性物質運送 100
1-6 意外事故處理程序 100
1-6-1 輻射工作人員劑量超限之處理程序 101
1-6-2 射源被竊或遺失之處理程序 101
1-6-3 射源儲存場所火警之處理程序 101
1-6-4 射源洩漏之處理程序 101
1-6-5 射源脫落之處理程序 102
1-6-6 射源卡住之處理程序 102
作者簡介 104

參考文獻

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指導教授

王仲宇(Chung-Yue Wang)

審核日期

2008-5-6

推文