第二章 文獻回顧
第五節 新型混凝土單軸壓縮試驗
彈性模數(elastic modulus, E)以及柏松比(poisson ratio, ν)。
第一項 單軸壓縮試驗完整加載歷程
59 (yield point)。
(5) 整體破壞或微裂縫連結(DE)階段
通常定義 D 點為材料尖峰強度(peak load)，且於此階段中，許多 為裂縫匯集而形成巨觀裂縫。
(6) 巨大裂縫滑動(E-End)階段
沿破裂面滑移，並由破裂面二端之摩擦力提供試體殘餘強度。
(a)
(b)
圖 2- 40 (a) 軸向與側向應變-應變加載曲線 (b) 體積應變與軸向應變 之關係 (資料來源：Goodman, 1989)
於單軸壓縮試驗中，可能會出現兩種不同的破壞模式：
(1) 大致平行於最大主應力方向之局部張力裂縫(tensile fracture) (2) 巨觀局部剪裂縫(shear fracture)
上述二種破壞模式主要由試體之強度、異向性、脆性、粒徑大小 因素所主導。
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當單軸壓縮試驗之應力應變曲線到達圖 2- 40 (a)中之D點，即宣 告試體已破壞；如採用剛性壓縮試驗機(stiff loading system)4
圖 2- 40 於解壓過中可維持試驗系統穩定，使試驗持續進行(Brady and Brown, 1993)；並採用環狀變形量作為試驗控制模式，甚或可使 應力與應變同時降低，可獲致材料真實之峰後行為。因此定義尖峰強 度前之應力-應變曲線為峰前行為(pre-peak behavior)，之後為峰後行 為(post-peak behavior)，並以 D 點作為分水嶺。而峰後行為評估材料 穩定性之重要參考依據，將於下小項進行回顧。
(a) 剛性壓縮機：儀器勁度小於岩石勁度：儀器釋放之能量DWm超過試體所能吸收之能量 Ws
D ，系統不穩定。
(b) 柔性壓縮機：儀器勁度大於岩石勁度：儀器釋放之能量DWm小於試體所能吸收之能量
Ws
D ，儀器尚可提供額外之能量，系統穩定。
試驗
(資料來源：改繪：G. W. Housner and P. C. Jennings, Earthquake Design Criteria, EERI Monograph Series, Berkeley, California, 1982 )
第二項 加載歷程之峰後曲線類型
63 之 Class Ⅰ破壞(snap through)與失穩之 Class Ⅱ破壞(snap back)模式，
如圖 2- 43 所示。對於 Class Ⅰ行為而言，破壞(fracture)的發展是趨
Brady and Brown (1993)曾提及，Elliott 於 1982 年針對鮞狀石灰岩 (oolitic limestone) 圓 柱 試 體 進 行 單軸 壓 縮 試驗 ， 並以 試體 之 環 向
Force
DisplacementTime
uncontrolled failure
(a)
Displacement
ForceTime
controlled failure
(b)
圖 2- 42傳統試驗加載控制模式 (a) 力量控制 (b) 位移控制 (資料來源：改繪自G. W. Housner and P. C. Jennings, Earthquake Design
Criteria, EERI Monograph Series, Berkeley, California, 1982 )
Class Ⅱ
Class Ⅰ
strain
A x ia l st re ss
圖 2- 43岩石單軸壓縮試驗典型二類破壞行為之應力-應變曲線 (資料來源：本研究整理)
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(b) 立方柱試體
在中國大陸、新家波、英國等歐亞地區，採用立方柱試體作為標準 抗壓試驗試體，要求以 150 mm 之立方體模型灌鑄；執行抗壓試驗，
以加載速率 0.25 kgf/cm2/s至破壞。
立方體與圓柱體強度之比，隨著混凝土強度增加而減小，通常假 定立方試體強度為圓柱試體之 1.25 倍。
(2) 尺寸效應
當試體尺寸增大時，混凝土之變異性隨之減小，通常我們假定混 凝土強度由弱之單元所控制，試體尺寸愈大，則在固定荷重下破壞的 單元產生可能性愈大。
(3) 長徑比的影響
長徑比受到端版效應的影響，長徑比愈低，則受到端版之效應的 影響愈大，則束制力越高，強度愈高。在試體長徑比小 2.0 之情況下，
根據 CNS 2138 提出修正係數，如下表 2- 4 所示。
表 2- 4長徑比修正係數
長度/直徑 1.75 1.50 1.25 1.10 1.00 強度修正因數 0.98 0.96 0.93 0.90 0.87
(資料來源：CNS 2138)
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第四項 加載速率之影響
加載速率越高，其材料表現之強度越高，反之；原因為較慢的加 載速率，臨界裂縫生長機率提升，導致形成較大的裂縫，使其強度降 低；另一原因為較慢之加載速率使材料發生潛變，使其易達到應變之 極限值，降低其材料強度，如圖 2- 45。
圖 2- 45應力速率與應變速率對抗壓強度之影響 (資料來源：黃兆龍, 1999)