第一章 緒論
第四節 自充填混凝土高溫作用之行為
Persson【34】曾研究自充填混凝土（SCC）的耐火性質，以水膠 比(w/b)作為區隔，w/b = 0.40 模擬隧道用混凝土；w/b = 0.55 模擬預鑄 混凝土；w/b = 0.70 模擬住宅用混凝土，而各種水膠比的試體再以水泥 的種類(CEM I or CEM II)、聚丙烯纖維(PPF)及石灰石粉(Limestone powder)的添加量等因素細分為各種不同的試體。加熱方式則依照水泥 種類的不同分別使用hydrocarbon fire (CEM I)及 ISO 384 fire (CEM II) 來進行加熱，並於加熱結束後進行量測試體的殘餘強度、殘餘重量，
其結果發現，在相同的養護狀態下(即使用相同水泥的情況下)，所有的 SCC 試體皆有爆裂的情形發生，VC 試體則沒有發生任何的爆裂。使用 CEM I 且水粉比(w/p)小於 0.4 的試體皆會發生爆裂的情形，使用 CEM II 且水粉比(w/p)小於 0.35 的試體也會發生爆裂的情形，由此結果可以看 出控制混凝土爆裂的主要因素為試體的受力狀態、灰粉比(c/p)及水灰 比(w/c)，在 SCC 中添加 PPF 可有效控制爆裂問題，使 SCC 與普通混 凝土具有相同之爆裂性，同時提高灰粉比及水灰比也可以有效的抑制 爆裂。在升溫至160℃時，位於接近混凝土表面的 PPF 會熔化且產生 大量的孔隙，混凝土內部的蒸氣壓因此得以釋放，由此結果推論適當 的加入PPF 也可以有效的抑制混凝土爆裂的情形。在火害中，SCC 所 折減的彈性模數較普通混凝土多。
Persson【35】亦提出自充填混凝土受高溫後殘餘抗壓強度與其所 對應峰值應變及殘餘彈性模數公式如下：
殘餘抗壓強度
' fc
fcr
＝-0.0000005T2-0.000729T+1.01 殘餘彈性模數Ec
Ecr＝-0.0000008T2-0.00196T+1.04 殘餘抗壓強度所對應峰值應變
u
max＝-0.0000035T2-0.000301T+1.0 式中，
fc’ ：常溫混凝土 28 天標稱抗壓強度 fcr ：混凝土火害後殘餘抗壓強度 T ：火害時曾遭受的最高溫度( )℃
max ：火害後混凝土的殘餘抗壓強度所對應之應變
u ：常溫混凝土的抗壓強度所對應之應變 Ec ：常溫時混凝土彈性模數Ecr ：火害後混凝土的殘餘彈性模數
Noumowe 等人【36】曾進行高強度自充填混凝土火害試驗，由於 高強度自充填混凝土有良好的流動性，孔隙變少而密度提高，在高溫 時，結構物內部蒸氣壓無法宣洩，導致嚴重爆裂與剝落情況產生，因 此加入聚丙烯纖維來探討高溫下是否影響混凝土的爆裂程度。該研究 製作HSC、HSCF、SCHSC 與 SCHSCF 四種試體，進行高溫試驗，比 較高溫後的殘餘強度與材料特性，以ISO834 升溫曲線與等速率
0.5 /min℃ 上升至400℃再等速率下降至室溫兩種加熱方式做比較，發 現一般高強度混凝土與高強度自充填混凝土加入聚丙烯纖維能改善爆 裂情況，但無法改善殘餘強度與材料性質，一般高強度混凝土與高強 度自充填混凝土加入聚丙烯纖維能降低試體受熱傳遞之情況，一般高
強度混凝土與高強度自充填混凝土火害後的材料力學性質相近，高強 度自充填混凝土剝落情況比一般高強度混凝土較為嚴重，高強度自充 填混凝土即使在緩慢的升溫過程(0.5 /min)℃ 也會發生剝落之行為。
Kosmas【37】根據歐洲標準規範 EN 206-1 設計出自充填混凝土 (SCC)及普通混凝土(CC)各四種不同配比與強度的試體，製作 SCC 試 體中，其水泥用量及用水量皆控制與同組的CC 相近，之後分類取出強 度相近的SCC 及 CC 放在同一組， SCC 與 CC 的強度分別為第一組 33.7 MPa 與 29.5 MPa、第二組 43.4 MPa 與 39.6MPa、第三組 53.5 MPa 與45.2 MPa、第四組 73.2 MPa 與 67 MPa。養護的過程前 14 天放置於 202℃飽和石灰水中，後 14 天於同溫度下覆蓋麻布，放置 120 天後以 5 /min℃ 的方式加溫，分成100、300、500、及 700℃四種溫度上限，
並在到達要求溫度後持溫一小時，並於爐內冷卻後，進行劈裂與壓力 殘餘強度及超音波的試驗。由實驗結果顯示，SCC 試體有爆裂趨勢與 強度相近另一種CC 試體有類似的趨勢；強度較低的試體(C20/25 及 C25/30)，當溫度達到 700℃時，沒有發生爆裂的情形；第三組試體 (C30/37)溫度達到 500 至 580℃時發生爆裂，第四組(C50/60)則是在 380 至458℃發生爆裂。有此可見，爆裂的發生與配比中水泥用量及含水量 有關，而實驗中強度接近的SCC 與 CC 的滲水率也相當接近。高溫後 的開裂與壓力殘餘強度及超音波試驗結果顯示，強度相近的SCC 與 CC 試體折減情形相近，而劈裂殘餘強度的折減較其他種性質試驗明顯。
Fares 等人【38】曾進行高溫後自充填混凝土的機械及物理性質實 驗，2 種不同配比的自充填混凝土及 1 種普通混凝土，試體經 90 天養 護後，以1 /min℃ 的方式加溫分別為150℃、300℃、450℃、600℃，
並持溫1 小時，探討殘餘抗壓強度、殘餘撓曲強度、殘餘彈性模數、
混凝土質量損失、混凝土密度及混凝土滲透性等。結果顯示自充填混 凝土較普通混凝土易發生爆裂，自充填混凝土在150℃至 300℃間殘餘 抗壓強度明顯增加，超過300℃混凝土機械及物理化學性質急速下降。
Anagnostopoulos 等人【39】針對不同強度及不同添加物之自充填 混凝土及普通混凝土承受300℃、600℃實驗，探討殘留抗壓強度、殘 留劈裂強度、火害後混凝土應力應變關係等變化。
Tao 等人【40】針對不同水膠比的自充填混凝土及高強度混凝土承 受200℃、400℃、600℃、800℃實驗，發現混凝土抗壓強度隨溫度增 加而降低，另外添加聚丙烯纖維可降低混凝土爆裂。
羅國倫【11】探討自充填混凝土在遭受火害後，其殘餘強度、殘 餘應變等力學性質的變化，由實驗數據迴歸一近似的關係式，並與前 人所做的研究成果相比較，由實驗結果得知，SCC與OPC在相同設計強 度，若受相同火害溫度，會有類似的火害後強度折損，SCC受火害後 的強度折減，並不會比OPC來的嚴重。使用碳纖維與玻璃纖維貼布纏 繞的方式來補強火害後的混凝土試體，大多能回復原強度。