混凝土含水率影響

混凝土由水、水泥、骨材及其它摻料或膠結材所組成，會因溫度影響使其於 高溫中產生開裂或爆裂現象，導致結構承載能力下降；造成混凝土開裂或爆裂現 象主要原因為熱應力或孔隙壓力大於混凝土張力強度，而試體內部產生熱應力及 孔隙壓力之因素為試體加溫速率和時間、混凝土形狀和尺寸、混凝土配比和含水 率及加載等。雖然混凝土內部含水將隨齡期增加而逐漸減少，但鋼管混凝土因鋼 骨包覆延緩內部混凝土水份消散，使混凝土於高溫中將可能會發生爆裂現象；混 凝土內部含水之影響，如Debicki 等人(2012)、Khoury 與 Anderberg (2000)及李榮 濤(2012)等研究文獻所述。

Debicki 等人(2012)研究有、無添加聚合纖維之高性能混凝土於高溫下，以試 體溫度、尺寸、重量損失及壓力，探討混凝土於高溫發生爆裂現象。研究成果顯 示，混凝土因高溫發生爆裂現象乃因熱-力學效應及熱-含水效應；前者為溫度梯 度造成試體變形而產生熱應力，後者為水份遷移使試體飽和區之孔隙水壓力增 加。另外，試體尺寸、加溫速率及混凝土有、無添加聚合纖維皆會影響混凝土發 生爆裂的機率。

Khoury 與 Anderberg (2000)為蒐集和彙整各國對於高溫下混凝土之研究，並

張焱與徐志勝(2010)以耐火性能及結構變形，論述含溼量對混凝土結構於高 溫下之影響。混凝土於加溫過程中，高溫傳遞至試體內部，使試體斷面溫度呈梯 度分佈。試體內部自由水受溫度影響，水汽產生遷移現象，使試體斷面濕度也呈 梯度分佈；濕度差會產生蒸氣壓力，若蒸氣壓力聚集於試體某處，則容易引起混 凝土產生爆裂現象(蒸氣壓力大於混凝土拉力強度)，直接影響結構力學性能；因 此，混凝土內部水汽產生遷移作用為受試體內部壓力、濕度及溫度梯度影響。另 外，以軟體分析考慮混凝土含濕量之作法為假設混凝土為乾燥，或修正混凝土熱 性質，以補償混凝土內部含水率所造成之影響。

李榮濤(2012)為彙整及探討各國混凝土結構於高溫下之爆裂之原因及形 式，並藉由影響混凝土發生爆裂之因素，建立混凝土結構高溫爆裂評估方式。混 凝土受高溫產生爆裂現象，乃受試體孔隙壓力與熱應力影響，而影響二者之因素 為混凝土強度、含水率、骨材種類、水灰比及溫度等；其中，含水率為混凝土於 高溫中產生爆裂行為之主要因素。作者認為一般強度混凝土含水率低於3%，則 較不易發生混凝土爆裂現象；另外，混凝土含水率為3%類似於混凝土相對濕度 為75%。