第四章 實驗結果
第三節 火害後柱殘餘極限承載試驗
100h mm
及 dt
dC ≦ ( /min) 1000
3h mm
式中C 為最大軸向壓縮量（limiting axial contraction），
dt
dC 為最大軸向壓 縮速率（limiting rate of axial contraction），h(mm)為試體之初始高度。
本研究試體柱高h＝2200 ㎜，受熱尺度為 1500 ㎜，依 CNS 12514 之 規定可求得，C＝15 ㎜，
dt
dC ＝4.5 ㎜/min，在加熱結束時，柱呈現壓縮變 形，NC5、SCC2、NC3 與 SCC3 分別為 4.53 ㎜、5.14 ㎜、5.07 ㎜與 6.4 ㎜，
均未超過最大軸向壓縮量之規定，測試結果與CNS 12514 之基準比較如表 4.4 所示，本研究之水泥砂漿及自充填混凝土修復柱具有 4 小時以上防火 時效。
第三節 火害後柱殘餘極限承載試驗
NC5、SCC2、NC3 與 SCC3 試體在受高溫試驗後 1~2 天即進行殘餘強 度試驗，試體破壞模式均為靠近柱下端發生壓力破壞，呈現水泥砂漿保護 層片狀脫落壓碎、混凝土保護層整片脫落壓碎、柱主筋壓彎及箍筋斷裂，
如圖4.33~圖 4.40 所示。圖 4.41 為 NC5、SCC2、NC3 與 SCC3 試體加載 至破壞過程中軸向變形變化，由該圖發現NC5、SCC2、NC3 與 SCC3 殘 餘極限載重分別為500 噸、620.5 噸、536.8 噸及 602.9 噸，其所對應軸向 位移分別為24.8 ㎜、22.58 ㎜、23.56 ㎜及 22 ㎜，SCC2 的殘餘極限載重為 最大，NC5 則為最小。
柱殘餘極限載重與核心混凝土強度、原受火害加熱面及原受火害延時 有關，SCC2 與 SCC3 之核心混凝土為自充填混凝土，其未受火害時的強 度較普通混凝土高，所以SCC2 與 SCC3 比 NC5 與 NC3 有較大殘餘極限 載重。原受火害3 面的柱（NC3）殘餘極限載重較原受火害 4 面的柱（NC5）
高。另外由於SCC2 原來僅受火害 1 小時，遭到高溫破壞輕微，因此殘餘 極限載重最大。
NC 柱常溫之理論極限載重為 0.85fc×(Ag-Ast)＋Ast×fy＝699 噸
（fc=505kgf/cm2，Ag＝35×35cm2，Ast＝12×2.87cm2，fy＝5453 kgf/cm2），
SCC 柱常溫之理論極限載重為 0.85fc×(Ag-Ast)＋Ast×fy＝741 噸
（fc=547kgf/cm2，Ag＝35×35cm2，Ast＝12×2.87cm2，fy＝5453 kgf/cm2），
NC5、SCC2、NC3 與 SCC3 殘餘極限載重分別為常溫理論極限載重 72％、
84％、77％及 81％。
表 4.1 水泥砂漿及自充填混凝土抗壓強度
表4.3 試體溫度紀錄
加熱停止時溫度（1）（℃） 最高溫度（2）（℃） （2）－（1）
（℃） 最高溫度發生時間（分）
溫 度 測 點 編 號
NC5 SCC2 NC3 SCC3 NC5 SCC2 NC3 SCC3 NC5 SCC2 NC3 SCC3 NC5 SCC2 NC3 SCC3
T1 759.5 500.7 678.5 NA 767.6 530.8 712.9 NA 8.1 30.1 34.4 NA 243 262 253 NA
T2 525.3 439.9 155.7 438.3 531 458.3 161.4 474 5.7 18.4 5.7 35.7 245 260 257 260
T3 461 381 450 609.3 466.5 399 511.3 621 5.5 18 61.3 11.7 243 307 280 248
T4 464.8 521.2 606.9 683.4 490.8 536.6 649.4 683.4 26 15.4 42.5 0 274 255 248 240
T5 596 496 753.9 565.7 601.2 514.1 782.4 575.1 5.2 18.1 28.5 9.4 243 253 245 246
T6 508.4 561.1 616.7 629 574.5 569.4 635.3 646.4 66.1 8.3 18.6 17.4 225 246 241 248
註：NA 代表測得的資料不可靠或無訊號。
表4.4 試體承重能力
CNS12514 承重能力規定 試驗量測值 試體
編號 最大軸向壓 縮量C（㎜）
最大軸向壓縮速率 dC/dt
（㎜/min）
最大軸向壓 縮量 C
（㎜）
最大軸向壓縮速率 dC/dt
（㎜/min）
NC5 4.53 0.044
SCC2 5.14 0.048
NC3 5.07 0.1
SCC3
15 4.5
6.4 0.21
圖 4.1 水泥砂漿立方體 28 天抗壓強度試驗後照片
圖4.2 自充填混凝土圓柱試體 28 天抗壓強度試驗後照片
0 200 400 600 800 1000 1200
0 30 60 90 120 150 180 210 240 時間( 分 )
溫度(℃)
CNS 12514標準升溫曲線
耐火爐平均溫度
圖4.3 試體 NC5 耐火爐平均溫度與 CNS 12514 升溫曲線比較
0 2 4 6 8 10 12 14 16
6 24 42 60 78 96 114 132 150 168 186 204 222 240 時間 ( min )
試驗溫度時間曲線許可差(%)
試驗實際許可差
規範規定許可差
圖4.4 試體 NC5 耐火爐溫度時間許可差圖
0
圖4.7 NC5 火害中照片
圖4.8 NC5 火害後照片
圖 4.9 SCC2 火害中照片
圖 4.10 SCC2 火害後照片
圖 4.11 NC3 火害中照片
圖 4.12 NC3 火害後照片
圖 4.13 SCC3 火害中照片
圖 4.14 SCC3 火害後照片
0
0 120 240 360 480 600 720 840 960 1080 1200 1320 時間(分)
0 120 240 360 480 600 720 840 960 1080 1200 1320 時間(分)
0
0 120 240 360 480 600 720 840 960 1080 1200 1320 時間(分)
0 120 240 360 480 600 720 840 960 1080 1200 1320 時間(分)
0
0 120 240 360 480 600 720 840 960 1080 1200 1320 時間(分)
0 120 240 360 480 600 720 840 960 1080 1200 1320 時間(分)
0
0 120 240 360 480 600 720 840 960 1080 1200 1320 時間(分)
0 120 240 360 480 600 720 840 960 1080 1200 1320 時間(分)
-7 -6 -5 -4 -3 -2 -1 0 1
0 30 60 90 120 150 180 210 240
時間(分)
軸向變形(mm)圖4.23 NC5 加熱試驗中軸向變形時間圖
-7 -6 -5 -4 -3 -2 -1 0 1
0 30 60 90 120 150 180 210 240
時間(分) 軸向變形 (mm)
圖4.24 SCC2 加熱試驗中軸向變形時間圖
-7 -6 -5 -4 -3 -2 -1 0 1
0 30 60 90 120 150 180 210 240
時間(分)
軸向變形(mm)圖4.25 NC3 加熱試驗中軸向變形時間圖
-7 -6 -5 -4 -3 -2 -1 0 1
0 30 60 90 120 150 180 210 240
時間(分) 軸向變形 (m m)
圖4.26 SCC3 加熱試驗中軸向變形時間圖
-7 -6 -5 -4 -3 -2 -1 0 1
0 30 60 90 120 150 180 210 240
時間(分)
軸向變形(mm)NC5 SCC2 NC3 SCC3
圖 4.27 加熱試驗中軸向變形比較圖
-24 -19 -14 -9 -4 1
0 120 240 360 480 600 720 840 960 1080 1200 1320
時間(分)
軸向變形(mm)圖 4.28 NC5 加熱及冷卻之軸向變形時間圖
-24 -19 -14 -9 -4 1
0 120 240 360 480 600 720 840 960 1080 1200 1320 時間(分)
軸向變形(mm)
圖 4.29 SCC2 加熱及冷卻之軸向變形時間圖
-24 -19 -14 -9 -4 1
0 120 240 360 480 600 720 840 960 1080 1200 1320 時間(分)
軸向變形(mm)
圖 4.30 NC3 加熱及冷卻之軸向變形時間圖
-24 -19 -14 -9 -4 1
0 120 240 360 480 600 720 840 960 1080 1200 1320
時間(分)
軸向變形(mm)圖 4.31 SCC3 加熱及冷卻之軸向變形時間圖
-24 -19 -14 -9 -4 1
0 120 240 360 480 600 720 840 960 1080 1200 1320
時間(分)
軸向變形 (mm)
NC5 SCC2 NC3 SCC3
圖4.32 試體加熱及冷卻之軸向變形時間比較圖
圖 4.33 NC5 殘餘極限承載試驗試體破壞照片（一）
圖 4.34 NC5 殘餘極限承載試驗試體破壞照片（二）
圖4.35 SCC2 殘餘極限承載試驗試體破壞照片（一）
圖4.36 SCC2 殘餘極限承載試驗試體破壞照片（二）
圖 4.37 NC3 殘餘極限承載試驗試體破壞照片（一）
圖 4.38 NC3 殘餘極限承載試驗試體破壞照片（二）
圖4.39 SCC3 殘餘極限承載試驗試體破壞照片（一）
圖4.40 SCC3 殘餘極限承載試驗試體破壞照片（二）
0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 550 600 650
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 軸向變形(mm)
軸向加載(tf)
SCC2 NC5 SCC3 NC3
圖 4.41 殘餘極限承載試驗軸向加載－軸向變形圖