第三章 試驗計畫
第五節 試驗步驟與方法
本研究的試驗包括實尺寸梁構件的撓曲與剪力行為，以及梁構件的尺寸效 應三部分，分述如下：
1. 實尺寸梁構件之撓曲行為
試驗用之梁試體斷面為25 cm x 40 cm (有效深度為 35 cm)，梁上配置 的拉力筋取0.33％、097％及 13％三種鋼筋比，梁上並配置有剪力筋，試體 配置如表3-11 所示。混凝土設計強度為 27.44 MPa (常重及輕質混凝土)。
撓曲試驗之梁試體全長為4.6 m，試驗之淨跨為 4.0 m，並以三分點之載重 方式進行彎曲載重試驗，梁上二個加載點間距為1.2 m，如圖 3-2 所示。此 部分共製作6 支梁試體。
2. 實尺寸梁構件之剪力行為
本項試驗所採用之梁斷面為25 cm x 40 cm (有效深度為 35 cm)，試體 以ACI規定之最小鋼筋比設計；試體配置列於表 3-12。混凝土設計強度為 280 kgf/cm2 (常重及輕質混凝土)。剪力試驗部分，選用三種不同剪跨與有 效深度比，a/d = 1.5、2.5 及 3.5，梁構件的淨跨分別為 1.05m、1.75m及 2.45 m，其全長則為 1.65m、2.35m及 3.05 m，並以中央點載重方式試驗，如圖 3-3 所示。此部分共製作 6 支梁試體。
3. 梁構件尺寸效應
本項研究的試驗試體，以常重及輕質兩種混凝土製作，其設計強度均 為280 kgf/cm2。梁之鋼筋量以最小鋼筋比配置。梁之加載採用三點載重試 驗法，淨跨與有效深度比取S/d = 6.0 (剪跨與有效深度比為a/d = 3.0)，並分 三種斷面及跨長，即：
b = 25 cm 、h = 40 cm ( d = 30 cm)、S = 180 cm ( L = 240 cm) b = 37.5 cm 、h = 55 cm ( d = 45 cm)、S = 270 cm ( L = 330 cm) b = 50 cm 、h = 70 cm ( d = 60 cm)、S = 360 cm ( L = 420 cm) 此部分共製作6 支梁試體，其尺寸如圖 3-4 及表 3-13 所示。
第六節 載重試驗
鋼筋混凝土梁經過28 天的養護齡期後，分別運至建築研究所之結構實驗室 及朝陽科技大學的結構實驗室內進行各項試驗。撓曲試驗之進行，同時在梁中 央頂底兩部分別裝置一只LVDT，固定於鋼架上，如圖 3-5 所示，量測載重下之 水平位移，用以監測曲率的變化。剪力試驗及尺寸效應試驗是採用中央點彎曲 試驗，試驗配置如圖3-6 所示。加載過程所需載重係由伺服油壓控制之 MTS 結 構試驗系統提供，其衝程先連接於荷重計，再傳到傳遞鋼梁上，如此形成單點 荷重施加於梁構件。此外，於構件中央下方裝設 1 支 100mm 的線性位移計 (LVDT)，以量測梁試體中央點的位移量。試驗展開前，將所有 LVDT 與應變計 連接資料擷取器及個人電腦，先將其歸零，並檢核執行程式檔是否操作正常。
經測試其功能無誤後，隨即進行加載試驗。
本研究採用單向靜態之加載方式，其過程全部以位移控制，加載速率為 0.05mm/sec，持續加載直到試體破壞為止。在試驗過中，除了以資料擷取器蒐 集相關數值外，在加載力量每2t 時，以麥克筆描繪試體裂縫，來觀察裂縫發展 情況和破壞模式。另一方面，圓柱試體依CNS 1232 之規定進行抗壓試驗，之前 先將試體兩端以石膏蓋平，然後將圓柱試體置於試驗機承壓軸中心進行加壓試 驗，加壓速率介於 180～200kg/sec 之間，直到試體破壞為止，並紀錄其最大荷 重，以計算試體之抗壓強度。
表 3- 1 水泥之基本性質
試 驗 結 果 規 範 水泥Ⅰ型 CNS 61 R2001 項 目
水 泥
Ⅰ 型
ASTM C150
比重 3.15 --
細度(透氣儀試驗) m
2/kg 362 min.280
正常稠度用水量 % 25.8 --
假凝結 % 87.3 min.50
凝結時間(吉爾摩氏試驗) --
初 凝 min 195 min.60 終 凝 min 290 max.600
健度(熱壓膨脹試驗) % 0.073 max.0.80
3 天 3602 min.1800 7 天 5092 min.2800 抗壓強度
psi 28 天 6418 min.4000
水泥砂漿空氣含量
(體積比)% 3.23 max.12
7 天 72.84 --
水化熱
cal/g 28 天 85.41 --
（資料來源：本研究整理）
表 3- 2 常重粗粒料之篩分析
表 3- 4 常重粗細粒料之物理性質
粗粒料 細粒料
SSD比重 2.64 2.62
SSD吸水率 (%) 0.94 1.36
細度模數 -- 2.8
（資料來源：本研究整理）
表 3- 5 輕質粒料之篩分析
篩號 停留總重(g) 停留百分比 累積停留百分比 過篩百分比
3/4" 0 0.00% 0.00% 100.00%
1/2" 30 0.33% 0.33% 99.7%
3/8" 5470 61% 61.3% 38.7%
#4 2170 24.2% 85.5% 14.5%
pan 1300 14.5%
總計 8970
（資料來源：本研究整理）
表 3- 6 輕質粒料之物理性質
30mins 吸水率 5.3%
24hrs 吸水率 9.2%
顆粒密度（SSD） 1.75 g/cm
3（資料來源：本研究整理）
表 3- 7 強塑劑之性質
表 3- 10 梁之混凝土配比（1 m
3）
表 3- 13 尺寸效應試驗之試體尺寸（單位：cm）
試體尺寸 粒料
種類
試體
編號 b h d S L
DL1 25 40 30 180 240 DL2 37.5 55 45 270 330 輕質
混凝土 DL3 50 70 60 360 420 DN1 25 40 30 180 240 DN2 37.5 55 45 270 330 常重
混凝土 DN3 50 70 60 360 420 註：1. b：寬度、h：高度、d：有效深度、S：淨跨、L：長度
2. DN：尺寸效應試驗之常重混凝土梁 3. DL：尺寸效應試驗之輕質混凝土梁
（資料來源：本研究整理）
圖 3- 1 100T MTS 結構試驗系統
（資料來源：本研究整理）
(a) 鋼筋比 0.32%
(b) 鋼筋比 0.97%
(c) 鋼筋比 1.29%
圖 3- 2 撓曲梁試體尺寸及鋼筋配置圖
（資料來源：本研究整理）
(a) 剪跨及有效深比 a/d = 1.5
(b) 剪跨及有效深比 a/d = 2.5
(c) 剪跨及有效深比 a/d = 3.5
圖 3- 3 剪力試體尺寸及鋼筋配置
（資料來源：本研究整理）
(a)試體尺寸 250 mm × 300 mm × 1800 mm (b×h×S)
(b) 試體尺寸 375 mm× 450 mm ×2700 mm (b×h×S)
(c) 試體尺寸 500 mm× 600 mm ×3600 mm (b×h×S)
圖 3- 4 尺寸效應試體尺寸及鋼筋配置
（資料來源：本研究整理）
圖 3- 5 三分點撓曲載重試驗配置
（資料來源：本研究整理）
圖 3- 6 中央點載重試驗試體配置圖
（資料來源：本研究整理）