以光纖量測技術探討活性粉混凝土板受衝擊力下之材料應變特性

Abstract

一般試驗的架設多在試體外貼上應變計去作量測，少有內埋感測器於試體內作應變的直接量測，而光纖的誕生卻改善了內埋感測器的可行性。光纖感測器也因為擁有光纖的優點，可以輕易埋入結構體中，去量測出各種物理量的測定。比如結構物使用過程中之應變、溫度、震動等等，都具有相當良好的表現，相當適合用於土木結構物的監測。利用DEMINSYS 高速量測系統取代擷取頻率較低的SI-425 系統，希望在衝擊試驗中可以擷取利於分析的數據。本研究嘗試使用布拉格光纖光柵作為感測器，應用其高精密度量測RPC 板受衝擊力作用下內部應變的變化情況。 由試驗結果得知，使用光纖量測其敏感度可以達到0.1mm 以下的精度，且光纖光柵對於拉應變有較為精準的量測值。在應變率與應變的關係上，呈正斜率的趨勢發展。其應變率越大，極限應變也會較大，但相對於靜態試驗時的破壞應變值卻非常小。因為衝擊試驗是高應變率的試驗，應力會瞬間達到極限值，則應變值便會來得小。活性粉混凝土板在裂縫密度介於0.3~0.6 之間能吸收較大的能量。而裂縫密度小於0.3 的試體，則較趨於脆性的材料，其消能效果較小。應變對時間曲線的走勢多為先受壓後受拉。因為試體受撞擊的一瞬間，光纖在極短時間內會先受微壓縮量，當試體出現變形後，光纖會由受壓轉變為受拉直到破壞。FBG 具有直接量測的效果，基本上由FBG 的波長飄移量就可知道其應變的變化趨勢。