結果與討論

4.2.1 不同混凝土強度之影響

試體CFBC-1 及試體 CFBC-2 噴塗相近厚度防火被覆，不同的試體條件在於 箱型鋼柱內灌混凝土之強度，試體CFBC-1 混凝土強度為 59.7 MPa，CFBC-2 試

體混凝土強度為66.0 MPa。軸向變形比較，如圖 4-45 所示，試體 CFBC-2 在伸 長時變形趨勢約略大於試體CFBC-1。在鋼板溫度方面，試體 CFBC-2 在加熱後 30 分鐘後的平均溫度高於試體 CFBC-1，如圖 4-46 所示，原因是混凝土強度差 異不大的情況下，試體CFBC-1 所量測的平均防火被覆厚度為 15.3 mm 大於試體 CFBC-2 所量測的平均防火被覆厚度為 14.3 mm 所致；試體混凝土測點溫度除了 於深度152 mm 試體 CFBC-1 相對於試體 CFBC-2 略高，其他兩者之平均溫度相 差甚為微小，如圖4-47 所示，兩組試體加溫 2 小時後溫度數據如表 4-2。

4.2.2 防火被覆有無之影響

試體CFBC-2 及試體 CFBC-3 之內灌混凝土的強度皆相同，不同的試體條件 在於防火被覆的有無與施加軸向載重之不同。在溫度的比較方面，不論是鋼材或 是混凝土的溫度，無防火被覆的試體CFBC-3 因鋼材熱傳導較優，其升溫速率皆 較有防火被覆的試體CFBC-2 為快，加溫試驗於同一時間下之溫度也較高，如圖 4-48 及圖 4-49 所示。

4.2.3 加溫試驗前後軸向勁度之變化

於加溫試驗前施加載重，可得到施加載重與軸向變形的關係如圖4-50 所示，

可發現在相同的載重下，試體CFBC-2 及試體 CFBC-3 會有較大的軸向勁度，其 關鍵在於較高混凝土強度有較大的彈性模數。加溫試驗結束後由於試體CFBC-1 尚未破壞，待試體冷卻後進行再次加載，以探討其高溫前後試體軸向勁度的變 化。施加載重方式先緩慢加至15190 MPa 後，再持續加載至 18620 MPa。由圖 4-51 所示，可發現高溫試驗後試體的軸向勁度大於高溫試驗前，由此可推測鋼材 或混凝土於高溫試驗結束後其強度有提高的現象。由Wu et al. (2002)實驗中可知 高強度混凝土於高溫下受到軸向壓力下且受到良好的圍束，混凝土本身的溫度將 略為提高，其勁度也會隨之提高，因此可以合理解釋試體CFBC-1 於高溫試驗後 勁度增加的原因。除此之外，亦發現試體CFBC-1 於施加載重過程中相對於軸向

壓縮變形的關係皆為線性。

4.2.4 加溫試驗後溫度之變化

加溫試驗結束後，惟試體CFBC-1 尚未破壞，故持續測量其鋼材與混凝土之 溫度，以探討停止加溫後溫度變化狀況。由圖4-52~4-55 所示，可發現鋼材之溫 度隨著加溫試驗結束而隨之下降；混凝土之溫度當加溫試驗結束後並未隨之下 降，反而是持續上升至其溫度最大值後才緩慢降低，這是因為混凝土的熱容 (thermal capacity)相當大的緣故，此現象可由 Yang et al. (2007)之分析成果得到驗 證。

4.2.5 加溫試驗過程試體施加載重於耐火能力之影響

試體CFBC-1 與試體 CFBC-2 之施加載重皆為工作載重，其施加載重與試體 受壓計算強度之比值分別為 0.640 和 0.636；為進一步探討試體 CFBC-3 內部混 凝土於高溫試驗中，鋼柱損壞後內部混凝土的承重能力與行為，施加載重約為混 凝土抗壓計算強度的 0.9 倍，而施加載重與試體受壓計算強度之比值為 0.358。

由圖 4-56 所示，由於試體 CFBC-3 之施加載重為最小，故最大軸向伸長量為三 者之冠。試體 CFBC-2 自最大軸向伸長量至試體破壞尚約需 39 分鐘；而試體 CFBC-3 僅需 16 分鐘，原因為試體 CFBC-2 有防火被覆存在，鋼板溫度較試體 CFBC-3 無防火被覆為低，其鋼材勁度及承重能力皆較佳，因此至試體膨脹伸長 到軸向變形最大值至試體破壞的時間較長。由此可知，CFBC 的耐火能力受到施 加載重的大小與柱體溫度分布狀況的影響。