混凝土與鋼筋高溫作用後行為

Abrams[13]針對矽酸鹽、碳酸鹽與輕質骨材之 3x6in 混凝土圓柱試體，先預加不 同的軸壓力再分別加熱至不同的溫度後，進行高溫中及待其冷卻至常溫七天後之抗壓 試驗；其實驗結果如圖2.7 所示。

圖 2.7 不同骨材之混凝土抗壓強度折減與溫度的關係(參考書目

Abrams 並沒有作火害中有預壓力的加熱試體，待其冷卻至常溫時的殘餘抗壓 強度試驗。

Lie 等人[14]指出混凝土在火害後之殘餘強度將隨時間有所改變，如圖 2.8 所示，

殘餘強度最低之時期約在火害後45 天左右，此乃混凝土吸收空氣中水份後再重新 (a) 碳酸鹽骨材之混凝土 (b) 矽酸鹽骨材之混凝土

(c) 輕質骨材之混凝土

水化作用。並利用Abrams 的試驗資料，提供計算一般混凝土受高溫後殘餘抗壓強 度折減的公式如下：

抗壓強度 f _c 折減

( ) ( )

c c

f_

^





^

( ) 1 0.001

    

( ) 1.375 0.00175

    

( ) 0

   其中

fc_



圖 2.8 受高溫及冷卻後混凝土抗壓強度隨時間回復之情形(參考書 目[15])

for



for



for 

   

(2-7)

T ：火害時曾遭受的最高溫度(℃) fc’：混凝土圓柱試體在常溫下之抗壓強度 εor：高溫後抗壓強度處之峰值應變

εo：常溫下抗壓強度處之峰值應變

Epr：高溫後最大強度處之割線彈性模數(=fcr’/εor) Eor：高溫後初始切線彈性模數

試體溫度低於500°C，Eo與Ecr相近，即Eor/Eo 可用Ecr/Ec計算如下所示

Ecr、Ec分別為常溫下與高溫後之彈性模數

當試體溫度為600°C 與700°C，Eor小於Ecr，Eor/Eo若採用上式時須另再乘以折 減係數k，當試體溫度為500°C、700°C 與800°C 時，k 值建議為1.0、0.6 與 1.0，各溫度區間內之k 值，可用直線內插求得。

郭進軍[20]探討高溫中新舊混凝土黏結力學行為，發現高溫後新舊混凝 土黏接劈裂強度及剪力強度隨所受溫度上升而降低，黏接劈裂強度在常溫至 300℃內折減5~17％，400℃~500℃為常溫的50~60％，超過500℃以上，劈裂 強度折減劇烈，600℃為常溫的30％，700℃僅為常溫的8％。剪力強度在常溫 至400℃內折減約11％，500℃~600℃折減約15~30％，超過700℃以上，剪力 強度下降劇烈，700℃為常溫的60％，800℃為常溫的20％。

Stecich,J.P.等人[21]試驗#11 鋼筋，加熱至 820℃冷卻後做抗彎試驗及拉力 試驗，發現降伏強度折減4.2％，極限強度折減 7.2％~13.7％。Edward, W. T.

等人[20]取 16 支 ASTM A615 Grade60 之#4 鋼筋進行試驗，其中 1 支不加熱，

另15 支分別置於電爐內加熱 500℃~802℃，達試驗溫度後維持 1 小時，再緩 慢冷卻至室溫時，進行拉力試驗，試驗結果如圖2.9 所示，發現火害後鋼筋的 彈性模數並不會改變，但降伏與極限強度在500℃以上會隨溫度上升而下降，

但至750℃時兩種強度皆會稍微回升。此研究只以圖說顯示折減情形並未提出

許崇堯[24]曾研究火害後鋼筋握裹衰退，試驗結果發現鋼筋握裹應力隨火害程度加 重而降低，即局部握裹應力降低，握裹強度減小，滑移量增加。火害溫度200℃，

鋼筋局部握裹應力約為常溫的75~80％，400℃約為 40~60％，550℃僅剩餘 15~35

％，600℃以上已無局部握裹應力。EI-Hawary 和 Hamoush[25]進行高溫後鋼筋與 混凝土之黏結強度試驗，探討不同鋼筋直徑、溫度與冷卻方式的影響。