混凝土單壓試驗巨、微觀尺度之力學行為

此節以火害前、後混凝土構材進行單軸壓縮試驗，探討火害前、

後對於巨、微觀尺度之力學行為有何影響。

第一項 巨觀尺度之力學行為

由圖 4- 1可明顯看出當混凝土試體受到火害後(本研究火害變數 如表 3- 6 所示)，其巨觀行為(勁度、強度、韌度)均大幅折減，如(資 料來源：本研究整理數據)

表 4- 2，，當受火害之溫度為 600℃時混凝土之韌度折減幅度為 51.86%，強度折減幅度更高達 77.24%，對台灣一般鋼筋混凝土結構 物，無論是在結構安全或是耐震行為上明顯趨於不足。

圖 4- 6 火害前、後混凝土單壓應力-應變曲線圖

(資料來源：本研究整理資料)

110 UC_B_C350_M1 6.22 36.62 114.86 UC_B_C420_M1 7.61 36.21 107.85 UC_A_C210_M4 2.55 10.06 61.18

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第二項 微觀尺度之力學行為

在微觀之行為上，針對 AE 試驗結果，分別從時間、空間作兩層 面綜合探討。時間層面：以正規化軸向應力加載比(LL %)與對應軸向 應變率(%)作破壞加載歷程曲線，並將微觀之有效 AE 事件，累積數 量與對應軸向應變(%)繪製於同一時間圖系，如圖 4- 7、圖 4- 8，且 經由圖 4- 10 之 AE 事件空間分布圖，可驗證研判叢聚時間之正確性 (即 AE 事件數激增)。

ESPI 干涉條紋部分，於試驗過程中 CCD 全程錄製條紋變化情 況，用以觀察試體由變形連續演化至變形不連續之初裂時機，及變形 不連續後裂縫的裂衍過程，初裂 ESPI 干涉圖如圖 4- 11、裂衍干涉圖 如圖 4- 12 所示，最後可將微觀裂縫與試驗後試體之巨觀裂縫進行驗 證比對，如圖 4- 13。

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圖 4- 7 UC_B_C210_M3 聲射事件發生時機對應完整加載歷程

(資料來源：本研究整理資料)

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圖 4- 8 UC_A_C210_M4 聲射事件發生時機對應完整加載歷程

(資料來源：本研究整理資料)

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圖 4- 9 UC_B_C210_M3 聲射事件空間分布圖

(資料來源：本研究整理圖片)

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圖 4- 10 UC_A_C210_M4 聲射事件空間分布圖

(資料來源：本研究整理圖片)

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圖 4- 11 初裂時間之 ESPI 干涉條紋圖(以 UC_B_C210_M3 為例)

(資料來源：本研究拍攝照片)

圖 4- 12 裂衍時間之 ESPI 干涉條紋圖(以 UC_B_C210_M3 為例)

(資料來源：本研究拍攝照片)

Micro crack

Micro crack

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圖 4- 13 微觀裂縫與巨觀裂縫之比對(以 UC_B_C210_M3 為例)

(資料來源：本研究整理資料)

如下表 4- 3，可觀察出火害後混凝土之叢聚以及初裂時間有提前 發生之現象，以設計強度 210 之 UC_B_C210_M3 與 UC_A_C210_M4 為例，叢聚時間由原本 LL=56% 提前至 LL=40% 發生、初裂時間由 原本 LL=64.3% 提前至 LL=45.4% 發生，推估其原因可歸咎於混凝 土內部之矽質骨材，於 573℃(如圖 2- 12)早已發生晶相轉換，造成膠

Micro crack

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結材與骨材界面產生體積差異膨脹，進而致使內部產生微裂縫。

因此，當混凝土受火害後其內部已富含許多微裂縫(或孔隙)，客 體環境僅需施加少量外力，即可使既存在之微裂縫輕易地發生滑動，

釋放彈性應力波，產生 AE 事件。

初裂現象提前發生之機制亦是如此，當混凝土受火害後其內部已 富含許多微裂縫(或孔隙)，客體環境僅需施加少量外力，即可使微裂 縫串聯產生試體表面之初裂。

表 4- 3 混凝土火害前、後微觀行為

試體編號 叢聚(LL%) 初裂(LL%) 裂衍(LL%) UC_B_C210_M3 56.0 64.3 90.8 UC_B_C350_M1 71.0 78.9 89.8 UC_B_C420_M1 58.0 78.9 82.5 UC_A_C210_M4 40.0 45.4 77.1 UC_A_C350_T1 NA NA NA UC_A_C350_M1 17.0 44.0 84.3

UC_A_C420_T1 27.0 45.2 86.6 註：UC_A_C350_T1 因無架設 AE 與 ESPI 儀器，故無微觀數據

(資料來源：本研究整理數據)

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