簡易檢索 / 詳目顯示

回結果列表
研究生： 彭聖賜
Sheng-szu Peng
論文名稱： 應用影像分析技術探討透水混凝土性能與綠能植生之效益
A Study of the Performance and Plantation of Pervious Concrete by Image Analyzer Technology
指導教授： 黃兆龍
Chao-Lung Hwang
口試委員: 顏聰
none
林志棟
none
林凱隆
none
王和源
none
鄭皆達
none
沈得縣
none
學位類別： 博士
Doctor
系所名稱： 工程學院 - 營建工程系
Department of Civil and Construction Engineering
論文出版年： 2010
畢業學年度： 98
語文別： 中文
論文頁數： 228
中文關鍵詞： 影像分析 、透水混凝土 、綠化指標
外文關鍵詞： Image analysis, Pervious concrete, Plantation
相關次數： 點閱：141  下載：2 
分享至:
查詢本校圖書館目錄 查詢臺灣博碩士論文知識加值系統 勘誤回報

    • 為了解析透水混凝土漿體包裹粒料之孔隙面積分布，本研究以影像分析技術(IA)分析透水混凝土漿體接合點的[大孔最大化與小孔緻密化]，先透過電子顯微鏡(SEM)與壓汞孔隙試驗(MIP)等設備進行微觀孔隙分析，甚至可觀察到奈米等級之尺度，觀察其孔隙之分布狀態、尺寸間距、大小比例等要素，再經由影像分析法，快速量化材料之孔隙結構，包含孔隙率、孔隙分佈、強度及透水量等綠化指標之量化分析。材料內部之孔隙面積與孔隙結構，斷面顆粒接合點間之孔隙與透水植生環境有直接的幫助，因此本研究針對適用透水環境之透水材料，採用不同配比拌合透水砂漿與混凝土，經過影像分析量化混凝土內部孔隙率，量測巨觀性質包含強度、綠能植生、透水效能、孔隙結構與耐久特性等。由拓模快篩法快速量化孔隙，在極短時間內快速篩檢工地材料之孔隙，建立檢驗現場鋪面樣本孔隙結構與透水效率之資訊。此外，透過三維影像堆疊法，可透視孔隙分布與孔隙深度。

    This study uses the Image Analysis Technology (IA) to evaluate the porosity of pervious concrete. The distribution of porosity in micro scale and the spacing factor of the specimen is obtained from Scanning Electronic Microscopy (SEM) and Mercury Intrusion Porosimetry (MIP), which allows to measure to a nano scale porosity. In addition, the relationship of porosity and the material strength is also analyzed by using the image analysis method. It is noted that the amount of large void and porosity are directly benefit for the vegetation and plantation. In this study, various qulity mortar and concrete mixtures were tested to determine the micro and macro structural behavior of pervious concrete. The chromatographic analysis method used in this study demonstrated that it can be effectively used to evaluate the quantity of void and the water penetration rate of the concrete, which shorten the analyzed time at the field inspection case. The distribution of porosity and the width of void in the concrete are also viewed by using the 3-D image reconstruction by stacking 2-D images.

    總目錄 頁碼 中文摘要 Ⅰ 英文摘要 Ⅱ 誌謝 Ⅲ 總目錄 .Ⅴ 表目錄 .XⅠ 圖目錄 XⅢ 符號及代號說明 .XXⅠ 第一章 緒論 .1 1-1 研究動機與目的 .1 1-2 研究架構 .3 1-3 研究方法與流程 .4 第二章 文獻回顧 .6 2-1 綠建築評估指標 .6 2-2 排水與透水理念 12 2-3 透水混凝土組成架構 .17 2-3-1 透水混凝土之優點 .19 2-3-2 透水混凝土之應用 .20 2-4 影像品質 .21 2-4-1 解析度 .21 2-4-2 影像輸出 .24 2-5 影像擷取技術 25 2-5-1 影像分析法 .25 2-5-2 影像分析法量化技術 .31 2-5-3 螢光法影像分析技術 .34 2-5-4 影像分析裂縫量測 .34 2-5-5 影像分析與孔隙深度量測 .36 2-5-6 影像分析與牆效應 .36 2-5-7 影像分析量測水灰比 .37 2-5-8 壓汞孔隙結構與影像分析 .38 2-6 影像分析與光學顯微鏡 39 2-6-1 微孔之影響 .39 2-6-2 三維孔隙結構量化技術 40 2-6-3 新拌混凝土含氣量 45 2-6-4 硬固混凝土孔隙結構 45 2-6-5 透水混凝土孔隙結構 46 2-7 混凝土孔隙 47 2-7-1 孔隙種類 47 2-7-2 強度與孔隙 48 2-7-3 孔隙與透水成效 49 2-8 綠能植生 51 2-8-1 孔隙與綠能植生 51 2-8-2 耐久性係數 53 第三章 研究計劃與試驗方法 55 3-1 研究流程 55 3-2 研究計畫 55 3-3 影像倍率 58 3-4 影像搜尋 61 3-5 影像色階 63 3-6 驗證材料 63 3-6-1 透水材料試驗計畫 64 3-6-2 顆粒分析 65 3-6-3 透水材料配比 67 3-6-4 水灰比、水膠比 68 3-6-5 新拌混凝土含氣量測定 68 3-7 透水混凝土試驗計畫 70 3-8 植生計畫 70 3-8-1 植生材料 70 3-8-2 生長測試 71 3-9 試驗材料拌合 71 3-9-1 水泥 71 3-9-2 卜作嵐材料 72 3-9-3 粒料 72 3-9-4 強塑劑 73 3-9-5 拌合水 73 3-9-6 材料配比與物理性質 73 3-10 透水混凝土試體製作 74 3-10-1 拌合料 74 3-10-2 試體製作 75 3-10-3 透水試驗 79 3-11 微觀分析 80 3-11-1 SEM/EDS準備流程 80 3-11-2 除濕 81 3-11-3 鑲埋 81 3-11-4 研磨處理 82 3-11-5 酸蝕 82 3-11-6 鍍白金 83 3-11-7 SEM/EDS 觀測 83 3-12 壓汞孔隙試驗 83 3-13 影像分析準備工作 84 3-13-1 光學顯微鏡影像 84 3-13-2 補光效果 84 3-13-3 數位相機影像擷取 85 3-13-4 數位相機影像分析 86 3-13-5 砂漿之三維影像分析程序 86 3-13-6 微觀影像分析與方法 87 3-13-7光學顯微鏡設備校正 88 3-14 影像分析系統架構 90 3-14-1 系統設備 90 3-14-2 影像分析軟體功能 91 3-14-3 影像分析參數 92 3-14-4 研磨拋光步驟 95 3-14-5 影像分析之標準作業程序 96 3-15 檢驗分析 101 3-15-1 分析檢測範例一 102 3-15-2 分析檢測範例二 103 3-15-3 分析檢測範例三 104 第四章 結果與討論 107 4-1 新拌透水砂漿 107 4-1-1 新拌透水砂漿含氣量 107 4-1-2 新拌混凝土含氣量 108 4-1-3 新拌透水混凝土含氣量 109 4-2 硬固透水混凝土孔隙影像分析 110 4-3 影像品質 111 4-3-1 影像參數設定 111 4-3-2 粒料影像 111 4-4 微觀影像 111 4-4-1 硬固砂漿影像 111 4-4-2 鑲埋研磨法 112 4-4-3 透水砂漿孔隙影像分析 114 4-4-4 拓模材料 120 4-4-5 拓模法 121 4-4-6 刷墨法影像分析結果 123 4-4-7 三維模擬砂漿氣孔分布 124 4-4-8 影像分析綜合評析 125 4-5 硬固混凝土巨觀性質 126 4-5-1 硬固透水砂漿物理性質 126 4-5-2 硬固透水砂漿強度 127 4-5-3 硬固透水混凝土巨觀性質 127 4-5-4 卜作嵐材料取代部份水泥之透水混凝土強度 128 4-6 透水試驗 131 4-6-1 砂漿透水試驗結果 132 4-6-2 混凝土透水試驗測量結果 133 4-7 植生試驗 136 4-7-1 選種仔 136 4-7-2 長高度測量結果 137 4-7-3 植生試驗結果 137 4-8 耐久性試驗 138 4-8-1 同步酸蝕試驗結果 138 4-8-2 卜作嵐材料之影響 142 4-8-3 酸蝕影像分析 143 4-9 壓汞孔隙測量結果 147 4-10 孔隙率之綜合比較 148 4-10-1透水砂漿孔隙率 148 4-10-2 透水混凝土孔隙率 149 第五章 結論與建議 151 5-1 結論 151 5-2 建議 154 參考文獻 ...156 附錄一 ...164 附錄二 ...179 附錄三 ...193 附錄四 ...195 附錄五 ...198

    參考文獻

    1. 內政部建築研究所，「綠建築標章」，1999。
    2. 內政部建築研究所，「綠建築解說與評估手冊」，2009。
    3. 林志棟、張岸礕、杜逸全、高潓璇，「公共工程全命週期營運維護階段品質管理之探討」，鋪面工程，第八卷，第一期，pp.61-76，2010。
    4. 沈得縣，「高等混凝土技術講義」，國立臺灣科技大學營建工程系，台北，2003。
    5. 劉紹臣、劉振榮、林傳堯、許乾忠和林文澤，「台灣西部平原熱島效應」，看守台灣，Vol.5, pp.14-21, Winter, 2003。
    6. 陳瑞文，結構性空調導水鋪面對陸生圈生態環境之貢獻，JW生態工法研究中心，2001。
    7. Japan Concrete Institute, “Construction and Recent Applications of Porous Concrete”, Proceedings of the JCI Symposium Design on Porous Concrete, 2004.
    8. 張道光、李明君與顏聰等，「高性能混凝土應用於交通工程之研究」，交通部運輸研究所財團法人臺灣營建研究院透水混凝土服務建議書，97-58-7343,2008。
    9. 潘昌林，鄭瑞濱，「透水混凝土與工程應用介紹」，台灣營建研究院研發資訊，2001。
    10. C. L. Hwang, S.S. Peng, E. Wang, S. H. Lin, S.L. Huang, “A Quantitative Measurement of Concrete Air Content Using Image Analyses”, Computer and Concrete, Vol. 7, pp.239-247, 2010.
    11. J. Yang and G. Jiang “Experimental study on properties of pervious concrete pavement materials”, Cement and Concrete Research, Vol.33, pp. 381–386, 2003.
    12. G. Ye, “Experimental study and numerical simulation on the formation of microstructure in cementitious materials at early age”, Cement and Concrete Research, Vol.33, pp.233-239, 2003.
    13. 中國土木網，「透水混凝土概述」，http://Chinaconcrete@com.tw
    14. 孟宏睿、徐建國、陳麗紅、尚建麗,「無砂透水混凝土的試驗研究」, 混凝土與水泥製品，第2期，2004。
    15. 財團法人台灣建築中心，「綠建築標章」，http://www.cabc.org.tw
    16. 潘昌林、丘惠生，「可滲透式人行鋪面材料（無細粒料混凝土）及施工方法研究」，內政部建築研究所，2000。
    17. Molhotra, V. M, “No-fines Concrete – Its Properties and Application”, ACI Journal, Vol.73, 1976.
    18. 杰克網，電腦繪圖教室，「Graphic Skill」，http://www.ctk.com.tw/ jackweb。
    19. 維基百科，自由的百科全書，http://zh.wikipedia.org/zh-tw/%E5%
    20. P. Soroushian, M. Elzafraney, A. Nossoni “Specimen preparation and image processing and analysis techniques for automated quantification of concrete microcracks and voids”, Cement and Concrete Research, Vol.33, pp.1949–1962, 2003.
    21. A. M. Werner1 and D. A. Lange,2 P.E., “Quantitative Image Analysis of Masonry Microstructure”, Computing in civil engineering, Vol.13, pp.110-115, 1999.
    22. A.S. Dequiedt, M. Coster, L. Chermant, J.L. Chermant, “Distances between air-voids in concrete by automatic methods”, Cement & concrete composites, Vol.23 , pp.247-254, 2001.
    23. S. Diamond, “Mercury porosimetry An inappropriate method for the measurement of pore size distributions in cement-based materials”, Cement and Concrete Research, Vol.30, pp.1517-1525, 2000.
    24. J. Hu , P. Stroeven, “Depercolation threshold of porosity in model cement :approach by morphological evolution during hydration” Cement Concrete & Composites, Vol.27, pp.19-25, 2005.
    25. S. Diamond, Niels Thaulow, “The patch Microstructure in Concrete: Evidence that it exists and is not a backscatter SEM artifact”, Cement & Concrete Composites, pp.xxx-xxx, 2001.
    26. J.M.R. Fernlund, “Image analysis method for determining 3-D shape of coarse aggregate”, Cement and Concrete Research, Vol.35, pp.1629-1637, 2005.
    27. 吳春富，王驥魁，「遙測科技應用於河川生態環境調查與監測」，中國土木水利工程學會，第三十五卷，第四期，2008。
    28. G. Mertens, J. Elsen, “Use of computer assisted image analysis for the determination of the grain-size distribution of sands used in mortars”, Cement and Concrete Research, Vol.36, pp.1453-1459, 2006.
    29. H.S., Wong, N.R. Buenfeld, M.K. Head, “Estimating Transport properties of mortars using image analysis on backscattered electron image”, Cement and Concrete Research, xx, pp.xxx-xxx, 2006.
    30. H.S. Wong, M.K. Head, N.R. Buenfeld, “Pore segmentation of Cement-based materials from backscattered electron image”, Cement and Concrete Research, Vol.36, pp.1083-1090, 2006.
    31. P. Soroushian, M. Elzafraney, “Morphological operations, planar mathematical formulations, and stereological interpretations for automated image analysis of concrete microstructure”, Cement & concrete composites, Vol.27 , pp.823-833, 2005.
    32. J.L. Chermant, “Why automatic Image Analysis? An introduction in this issue”, Cement Concrete & Composites, Vol.23, pp.121-131, 2001.
    33. S. Diamound, J. Huang, “The ITZ in concrete-A different view based on image analysis and SEM observation”, Cement Concrete & Composites, Vol.23, pp.179-188, 2001.
    34. L. Basheer, P.A.M. Basheer, A.E. Long, “Influence of coarse aggregate on the permeation, durability and the microstructure characteristics of ordinary Portland cement concrete”, Construction and Building Materials, Vol.19, pp.682-690, 2005.
    35. S. Sahu, S. Badger, N. Thaulow, R.J. Lee, “Determination of water-cement ratio of hardened concrete by scanning electron microscopy ”, Cement Concrete & Composites, Vol.26, pp.987-992, 2004.
    36. Y.N. Chan, X. Lou, W. Sun, “Compressive strength and pore structure of high-performance concrete after exposure to high temperature up to 800℃”, Cement and Concrete Research, Vol.30, pp.247-251, 2000.
    37. P. Navi , C. Pignat, “Three-dimensional characterization pore structure of simulated cement paste”, Journal of the Cement and Concrete Research, Vol.29, pp.507-514, 1999.
    38. U. Rattanasak, K. Kendall, “Pore structure of cement/pozzolan composites by X-ray microtomography”, Cement and Concrete Research, Vol.35, pp.637-640, 2005.
    39. K. Kurumisawa, K. Tanaka, “Three-dimensional visualization of pore structure in hardened cement paste by the gallium intrusion technique”, Cement and Concrete Research, Vol.36, pp.330-336, 2006.
    40. A. B. Nichols, David A. Lange, “3D Surface image analysis for fracture modeling of Cement-based materials”, Journal of the Cement and Concrete Research, Vol.36, pp.1098-1107, 2006.
    41. ASTM Standards C127-04, “Density, Relative Density (specific Gravity)”, and Absorption of Coarse Aggregate, manual of concrete testing, the annual book of ASTM standard.
    42. ASTM Standards C136-06, “Sieve Analysis of Fine and Coarse Aggregate”, manual of concrete testing, the annual book of ASTM standard.
    43. ASTM Standards C213-04, “Air content of Freshly Mixed Concrete by the Pressure”, manual of aggregate and concrete testing, the annual book of ASTM standard, Vol. 04.02.
    44. K.K. Aligizaki, P.D. Cady, “Air content and size distribution of air voids in hardened cement pastes using the section-analysis method”, Cement and Concrete Research, Vol.29, pp.273-280, 1999.
    45. D.Jana, “A round robin test on measurements of various automated image analyses and ASTM C457 methods”, proceedings of the twenty-ninth conferencr on cement microscopy Quebec city. PQ, Canada, May, pp.20-24, 2007.
    46. S. Mindess, J. F. Young, D. Darwin, “Concrete”, second edition, person edition, Upper Saddle River, NJ 07458.
    47. Ali Ugue Ozturk, Bulent Baradan, “A comparison study of porosity and compressive strength mathematical models with image analysis”, COMPUTATIONAL MATERIALS SCIENCE, pp.xxx-xxx, 2008.
    48. ASTM Standards D2434-06, “Standard test for method for permeability of granular soils (constant head)”, jurisdiction of ASTM Committee D18 on soil and rock testing, the annual book of ASTM standard.
    49. R. Zhang,T. Nakazawa, F. Imai and N. Shinnishi, “Permeability of no-fines concrete”, コソクート工學年次論文報告集, Vol.20, 1998.
    50. 黃兆龍，「高性能混凝土理論與實務」，詹氏書局，台北市，2003。
    51. 黃兆龍，「混凝土性質與行為」，詹氏書局，台北市，2005。
    52. 黃兆龍，「混凝土材料品質控制試驗」，詹氏書局，台北市，2006。
    53. 黃兆龍，「混凝土品質保證-檢驗與制度」，詹氏書局，台北市，1999。
    54. 蘇南，「21世紀TAICON台灣混凝土之配比設計」，高性能混凝土配比設計實作研討會論文集，台北市，1998。
    55. ASTM Standards C457-06, “Standard test method for microscopical determination of parameters of the air-void system in hardened concrete, the annual book of ASTM standard.
    56. C. L. Hwang, S.S. Peng, S. H. Lin, E. Wang, S.L. Huang, “The Experimental Investigation of General Properties for Pervious Concrete”, Advances in Interaction & Multiscale Mechanics 1st conference(AIMM10), Korea, pp.361-369, 2010.
    57. 侯建良，「製造系統與自動化講義」，清華大學，2010。
    58. 董建偉，「隨機多孔型綠化混凝土主要特性的實驗與研究」，第八屆海峽兩岸水利科技交流研討會，pp.490–499,2004。
    59. 胡勇有等，「植生混凝土的透水性能」，水利水電技術，第37卷，第9期，2006。
    60. 中國國家標準CNS10896規範，「卜特蘭水泥混凝土用飛灰及天然卜作嵐攙和物檢驗法」，經濟部中央標準局。
    61. 邱英嘉、謝素蘭，「混凝土品質控制試驗」，新文京開發出版有限公司，台北，2000。
    62. 沈永年、王和源、林仁益、郭文田，「混凝土技術」，全華科技圖書股份有限公司，台北，2002。
    63. J.K. Gilbert, and Clausen J.C., “Stormwater runoff quality and quantity from asphalt, paver, and crushed stone driveways in Connecticut”, WATER RESEARCH, Vol.40, pp.826-832, 2006.
    64. B. Derek et al, “Long-term stormwater quantity and quality performance of permeable pavement systems”, Water Research, Vol.37, pp.4369–4376, 2003.
    65. R. Yang, N.R. Buenfeld, “Binary segmentation of aggregate in SEM image analysis of concrete”, Cement and Concrete Research, Vol.31, pp.437-441, 2001.
    66. A.M.Neville, “Properties of concrete”, Fourth and final edition standard updated to 2002.
    67. Media Cybernetics, Inc., “Image-Pro Plus Version 5.1 for Windows Start-Up Guide The proven solution for image analysis”, 8484 Georgia Avenue Silver Spring, MD 20910, MAN SU 41N5100 20040830.
    68. 王華弘，林新華，彭聖賜，「新生代橋梁建設的思維與發展方向」，中國土木水利工程學會,第36卷，第五期，pp.103-107, 98年10月。
    69. 彭聖賜、曾雍俊、鄭長生、廖文棋、黃聖翔、劉朝雅，「透水混凝土生態植生與巨觀性質研究」，水庫泥砂及環資資源管理研討會，新竹，pp.121-126, 98年11月。
    70. 彭聖賜，「水泥造型科技之無限創意與無限商機」，工程科技論壇，新竹，97年11月。
    71. E.H. Wang, Shin-Hua Lin, Sheng-Szu Peng, “Decision-Making Support for the Improvement of Erosion Mitigation of Highway Bridges in Taiwan”, The Second International Symposium on Life-Cycle Civil Engineering (IALCCE 2010) Conference, The National Taiwan University of Science and Technology, pp.27-30, 2010.10.
    72. 中國國家標準 CNS 14995(2006)，「透水性混凝土地磚規範」，2006。
    73. 內政部營建署，「綠建築設計技術規範與計算實例專輯之一，綠化，基地保水，雨中水，綠構造，綠建材」，營建雜誌社，2005。
    74. 許海龍，「生態構法」，詹氏書局，94年3月。
    75. 林憲德，「我愛綠建築」，高雄市政府環境保護局、新自然主義股份有限公司共同出版，94年11月。
    76. 汪軍，「綠色技術」，凡異出版社，89年6月。
    77. 金文森，郭智豪，「綠色建材概論」，五南圖書，2008。
    78. 張力揚，「綠色的邀請」，曠野叢書，84年7月。
    79. 古蒙仁，「溫室中的島嶼」，三民，2008。
    80. 郭彥銘，「生態設計學-讓地球永續的創意法則」，馬可孛羅文化，2009。
    81. 陳偉，石濤，「環境與生態」，新文京開發，94年9月。
    82. 內政部建築研究所，「綠建築在台灣」，內政部建築研究所，2007。
    83. 陽明，「生態工法」，文笙，2005。
    84. 蘇茂豐，李婉諦，陳立，王義基，陳炯立，「多元性廢棄物資源化於透水性混凝土地磚及標準規範制定之研究」，台灣綠色生產基金會，94年4月。
    85. 台灣營建研究院，「多元性營建資源再利用於透水性組合設計之研究期末報告」，行政院公共工程委員會，2003年11月。
    86. 林信輝，「水土保持植生工程」，高立圖書，90年2月。
    87. 內政部建築研究所，「有綠建築真好-綠建築政策說帖」，內政部建築研究所，2007。
    88. 吳佳銘，「多孔隙混凝土應用於道路面層之工程性質」，碩士論文，淡江大學，台北， 2002

    QR CODE