第三章 實驗計劃
第一節 試驗規劃
本研究旨在探討自充填混凝土在加熱至不同目標溫度後，在不同的 冷卻方式，對混凝土殘餘抗壓強度、火害後應力應變關係及殘餘劈裂強 度影響。實驗變數主要有加熱溫度及冷卻方式，加熱溫度200℃、400℃、
600℃、800℃四種溫度，800℃以上溫度，因混凝土幾已無殘留強度因 此並不加以討論，冷卻方式為模擬火災時火場中有遭受消防隊噴水及未 受到水噴灑之兩種受不同降溫方式的混凝土，試驗中加溫後之冷卻方式 分成自然冷卻及強制冷卻。
第二節 試體製作
本研究採用尺寸為ψ15cm×30cm 的標準圓柱試體進行高溫後混凝 土材料之力學性能試驗，使用的粗骨材係為台灣常見之矽質骨材，水泥 為台灣水泥公司生產之波特蘭水泥第I型，強塑劑使用佑聲企業股份有 限公司之SUPERPLAST 3000HS，主要成份為羧酸（polycarboxylic acid）
高分子化合物，試體常溫設計抗壓強度為280kgf/cm2，其詳細配比內容，
如表3.1所示。為確定試體內部溫度已達到預定之試驗溫度，部分試體製 作時於中心處埋置一個k 型熱偶線，如圖3.1所示。另製作試體時之自充 填混凝土之自充填性能，如CNS14840「自充填混凝土障礙通過性試驗 法」【2】、CNS14841「自充填混凝土流下性試驗法」【3】與CNS14842
「高流動性混凝土坍流度試驗法」【4】等試驗結果，如表3.2所示，試
驗照片如圖3.2至圖3.4。
表3.1 自充填混凝土配比表（fc’=280kgf/cm ） 2 各成分的含量（kg/m3） 水膠比
W/（C+P） 水 水泥 爐石 飛灰 細粒料 粗粒料 化學添加物 0.34 167 253 91 162 798 822 5.04（強塑劑）
表3.2 自充填混凝土之自充填性能試驗
坍流度
（㎜）
500 ㎜坍流度到達時間
（sec）
V 型試驗
（sec）
箱形充填容器之充填高度
（㎜）
600×555 4 9 333
C
L
圖3.1 圓柱試體熱電耦線埋設位置
圖3.2 SCC 混凝土坍流度試驗
圖3.3 SCC 混凝土障礙通過性試驗(箱形法)
圖 3.4 SCC 圓柱試體
第三節 試驗設備
本研究加熱設備使用本所防火實驗中心之箱型電熱高溫爐（大新儀 器有限公司生產），如圖3.5所示，爐內淨空間為70cm×40cm×40cm(高)，
最高溫度為1200°C，最大升溫速率為10°C /分，加熱中可隨時調整電爐 功率，以控制爐內或試體表面之升溫速率。加載設備使用100噸
SHIMADZU試驗機進行抗壓及抗張強度試驗，如圖3.6所示。
圖 3.5 箱型電熱高溫爐
圖 3.6 100 噸 SHIMADZU 試驗機
第四節 試驗方法
在自充填混凝土試體澆置完成後，為模擬實際建築物於使用一段時 間後遭遇火災的情況，先置於室內無養護條件下約46個月後進行加熱，
以避免試體在加熱中因內部水氣過高而產生爆裂。每次加熱，都同時在 爐內置入2 個試體，增加試體受熱條件之一致性，並以5 /℃ 分進行加 熱，當試體內部中心處達到預定之試驗溫度時，持溫1小時後即停止加 熱，本研究定義試體自加溫完成起24小時為冷卻期間，試體在加熱時間 到達後之處理，依冷卻方式可分為自然冷卻和強制冷卻，自然冷卻：在 加熱時間到達時高溫爐停止加熱，然後將爐門打開讓試體和高溫爐一起 降溫。強制冷卻：在加熱時間到達時將試體取出並立即置入常溫冷水槽 中降溫2小時，而後取出置於通風良好之室內。由於試驗溫度最高達 800℃，故試體取出時需用鐵製托盤將之取出。冷卻期間到達後之養護 方式為空氣中養護，即在試體冷卻期間到達後就將其置放於通風良好之 室內，一直到靜置時間到達。
混凝土材料在高溫冷卻後，會吸收空氣中的水汽而重新起水化作 用。當氧化鈣重新水化生成氫氧化鈣時體積會膨脹，造成原有裂縫繼續 擴張、損傷加重。但另一方面，亦因水化作用而增加試體緊密性、水泥 漿體粘結力。故混凝土在高溫冷卻後，抗壓強度會先繼續下降，而後則 又會恢復部分強度。一般在高溫冷卻後30至45天時，殘餘抗壓強度會降 至最低【30】。由圖2.11可看出：在低於500°C加熱、冷卻後30至45天，
殘餘抗壓強度為最低，而在一年後強度則回復至原有未加熱強度之90%
以上。本研究試體皆在加熱後約40天，才進行高溫後之材料試驗。