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一、 何謂非破壞檢測（NDT, Non-Destructive Testing）

　　非破壞檢測（NDT）顧名思義就是以不會

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。它是一門工業基礎工程，更是一門

應用科學，在應用上已非常廣泛。

　　本篇將介紹由日本日東建設（株）應用非

破壞檢測技術而開發出的混凝土測試儀器（以

下簡稱CTS-02V4）。

二、CTS-02V4開發背景　　日東建設（株）的主要業務是土木工程、

道路建設和積雪清除等項目。不過，自90年代

末公共工程項目蕭條，該公司思考在其他領域

上發展。

　　1999年某天，電視新聞報導「一個200公

斤重的混凝土塊從隧道壁掉落到通行中的山陽

新幹線列車」，引發了該公司社長思考「混凝

土歷經約50多年後會開始破裂，也許日本的RC

結構已開始達到它們的極限，考量到全國各地

有很多RC構造物都是在高度成長期建立的，可

能很快就需要重建或加強，屆時就需要一個簡

單易用、便利攜帶、準確和廉價之RC構造物的

測試設備」。

　　久保社長為滿足這個挑戰，請求在母校東

海大學土木工程系研究非破壞性混凝土測試法

的教授們指導，集中在敲打彈性波法並欲開發

出一種以數值來顯示的儀器，歷經多次試驗和

修改終於在2005年開發第一部CTS-02，後來為

了提高其性能及增加用途，遂開發了最新型之

多用途的CTS-02V4。

三聯科技股份有限公司／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－CTS-02V4檢測儀（Concrete Tester & Surveyor-02V4）

非破壞檢測技術在RC構造物

缺陷檢測上之應用

非破壞檢測技術在RC構造物

缺陷檢測上之應用

CTS-02V4檢測儀（Concrete Tester & Surveyor-02V4）

SAN LIEN TECHNOLOGY新知報導

44 非破壞檢測技術在RC構造物缺陷檢測上之應用－CTS-02V4檢測儀（Concrete Tester & Surveyor-02V4）

三、CTS-02V4產品簡介　　CTS-02V4是由測定器主體及鎚單元兩部分

組成，如右圖。

　　CTS-02V4是以非破壞式測量RC構造物之壓

縮強度推定和表面附近之浮出、剝離等健全性

檢查之裝置。以鎚打擊混凝土時之打擊力波形

來測量機械阻抗，進而推斷混凝土之壓縮強度

等，詳如下

・　 混凝土之壓縮強度推定（普通混凝土、高

強度混凝土）

・　 混凝土表面的劣化（塑性化）程度之檢測

・　 混凝土表面近傍之剝離、浮出等之檢測

・　 混凝土表面之骨材剝離等檢測

CTS-02V4之規格

・　 本體：108mmX169mmX42mm（不包括突

起部分）

・　 鎚：380g.

・　 波形測試：採樣速度約0.5μ秒（微秒）、

測試時間長2毫秒。

・　 電源：需使用3號電池4顆（連續測試時間

12小時）

・　 PC連接：PC與USB連接

・　 測試數據：可儲存約50萬筆

・　 附件：鎚（含cable）/USB/皮帶/專用收納

箱

四、CTS測定原理　　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。

鎚推壓混凝土的時間

VA

TA TR

TC

Fmax

VR

加速度

混凝土使鎚推回時間

時間

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　　實際敲打混凝土時，打擊力要達最大的時

間是鎚推壓混凝土面產生彈性變形的處理程序

（主動端），最大值後的時間是反向混凝土表

面的彈性變形回復（即從最大位移回原點）後

將鎚推回的處理程序（反應端）。

　　CTS-02V4將重點放在反應端的機械阻抗值

（ZR）的計算，ZR 是由發生力的最大值（Fmax）

除以反應端速度（VR）而得，如右式

　　此外，透過主動端速度VA和反應端之速度

VR的比，可求出混凝土表面劣化的程度。

五、CTS-02V4主要特點

(一) 複數之測量項目功能

　　針對RC構造物壓縮強度的推定，CTS-02V4

提供3種測量模式選擇

1. Strength（Area Mode）

2. Strength（Point Mode）

3. Reactive Side Impedance（反應端阻抗）

　　壓縮強度欲以N/mm2 讀取時請選擇上述前

2種模式，若欲以機械阻抗值（ZR）讀取時，

選擇第3種。

(二) 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

　　是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，如下圖。此外，強度推定時STAT值發

生的數據無法計算出正確的指標值。

局部峰值

時間

局部峰值

加速度

六、強度判定基準

6.1　 強度判定（新設RC構造物及狀態較佳舊有RC構造物）

(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) 彈簧係數度法

測量之STR值來直接推定其壓縮強度。

(3) IDX值0.9∼1.25之範圍內的STR值用為壓

縮強度推定。

(4) IDX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

其壓縮強度為盼。

(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，

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其表面之骨材剝離之可能性，Data要從

計算除去。

6.2　 強度推定（不良狀態之舊有RC構造物）

1. 不做表面研磨時

(1) 在於現階段，依IDX值之系統的界限值

不設。

(2) 後半部波形之STAT值為0時之STR值用為

壓縮強度之推定。

　　上記(1)(2)實行後可能作強度過小的評估，

要留意。

2. 表面研磨處理時

遵循6.1

表1　有關強度推定各指標值使用

INDX 評價

IDX < 0.90 ╳

0.90 ≤ IDX ≦ 1.30 ◎

1.30 < IDX ≦ 1.50 ○

1.50 < IDX < 2.00 △

2.00 ≦ IDX ╳

STAT值評價

主動端 反應端

○ ○ ◎

1以上 ○ △

○ 1以上 ╳

1以上 1以上 ╳

◎：非常適用　 　○：適用　 　╳：不適用

△：不太適用（視場合也有可能適用）

非破壞檢測技術在RC構造物缺陷檢測上之應用－CTS-02V4檢測儀（Concrete Tester & Surveyor-02V4）

CTS-02V4可廣泛應用在RC構造物之缺陷檢測

CTS-02V4可運用於

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6.3　表面劣化程度之推定

(1) I DX值（VA / VR）在0.9∼1.30時，判斷為

表面無劣化。

(2) I DX值（VA / VR）在1.31∼1.49時，判斷為

有表面劣化之可能性。

(3) I DX值（VA / VR）在1.5以上時，判斷為表

面有劣化。

6.4　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。

(3) 打擊力前半部波形之STAT值為2以上

時，判斷為Cement Paste（水泥漿）溶

解等引起表面骨材剝離之可能性。

(4) 打擊力後半部波形之STAT值在2以上

時，可判斷為有凍結溶解等引起骨材剝

離、浮出之可能性。

七、結論

　　CTS-02V4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。

　　應用方面，可在施工現場及公共工程上對

RC構造物的品質及定期保養做管理維護，以確

保設施能正常運作及發揮應有之功能。

　　目前也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。

（詳細操作說明手冊、測試範例另報導之）

產業專業術語英文教室

concrete disintegration 混凝土崩解

混凝土膠結性不佳產生剝離脫落的現象。

Transducer Piezometer 電子感應式水壓計

用於量測水壓之電子儀器。

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