第三章 鋼筋續接組件試驗
第四節 高強度鋼筋之續接組件試驗
因 應 高樓 建 築 及 先 進 預 組 預鑄 工 法 所 需，梁 柱 主 筋 有 逐 漸 傾 向 使 用 大 號徑 及 高 降 伏 強 度 之 趨勢。經 濟 部 標 檢 局 刻正 制 訂 新版 CNS 560 新 增 SD 550W 及 SD 690 鋼 筋，其 降 伏 強 度 超 出現 行 建 築 技 術 規 則 及 部 頒 版混 凝 土 結 構 設 計 規 範 適 用 範 圍，鋼 筋 及 續接 工 法 不 適 用 現 行規
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範 者 須另 經 內 政 部 營 建 署 審 核 採 建 築 新 材 料 新 工法 認 可，方 可 免 適用 現 行 建築 技 術 規 則 授 權 訂 定之 混 凝 土 結 構 設 計 規範 。
因 此，以 現 行 續 接 器 試 驗 程序 及 合 格 標 準 直 接 套用 在 高 強 度 鋼筋 可 能 並不 適 宜， 儘 管 部 分 產品 可 以 達 到 現 有表 1-6 之合 格 標 準 ，但 是 全 面 量產 檢 測 結 果 仍 有 疑 慮。
本 研 究總 計 測 試 36 組 高 強度 鋼 筋 續 接 組 件 試 驗， 包 含 鋼 筋 強度 等 級 SD 550 及 SD 690， 每一 等 級 有 預 組 工 法 用之 螺 紋 節 鋼 筋 續 接器 及 預 鑄工 法 用 之 砂 漿 填 充 式續 接 套 管 各 占 一 半。主 要 研 究 目 的 是 檢 討 現 有 規範 之 高 塑 性 反 負 負 載試 驗 程 序 ， 故 測 試 時 改 變 加 載 程 序 。
舉 SD 550 鋼 筋 等 級 為 例 ，其 鋼 筋 母 材 、 螺 紋 節鋼 筋 續 接 組 件、
及 砂 漿填 充 式 續 接 套 管 之 高塑 性 試 驗 部 分 結 果 如圖 3-20、3-21、及 3-22 所 示，測 試 顯 示 螺 紋 節 鋼 筋續 接 組 件 由 於 機 構 因素 具 有 較 顯 著 的 滑動 量 ， 但皆 在 合 格 標 準 內 ， 如圖 3-21 所 示 。 而 砂漿 填 充 式 續 接 套 管滑 動 量 非常 微 小 ， 如 圖 3-22 所 示 ， 除 了 最 後 幾個 迴 圈 因 為 管 口 砂 漿碎 裂 而 有些 微 滑 動 ， 但 尚 在 合格 標 準 內 。
圖 3-23 及 3-24 顯 示 螺 紋 節鋼 筋 續 接 組 件 及 續 接套 管 兩 種 工 法不 同 的 破壞 模 式。前 者 破 壞 模式 全 部 都 是 斷 筋 (Bar broken)且 3D 破 斷 伸 長 率 分布 於 13%至 25%，平 均 值 20%；後 者 破 壞模 式 全 部 都 是 鋼 筋 拔 出 (Bar Pullout)，只 有 測 出均 勻 伸 長 率 平 均約 6%，如 果 要令 砂 漿 填充 式 套 管達 到 斷 筋 之 破 壞 模 式，於 套 管 管 口 增 加 螺旋 箍 即 可 能 抑 制 拉拔 錐 破 壞達 成 斷 筋 。
將 鋼 筋強 度 等 級 提 升 到 SD 690 試 驗 結 果 如 圖 3-25 至 3-27 所 示 ， 大 致 上觀 察 與 SD 550 相 同 ，即 螺 紋 節 鋼 筋 續 接組 件 具 有 稍 微 較 顯著 的 滑 動量 但 是 最 終 破 壞 模 式是 斷 筋，因 此 被 續 接鋼 筋 之 伸 長 率 平 均值 可 達 15%、 最 小值 尚 有 10%(斷 裂 於標 距 外 )， 皆 達 合 格 標準 ； 而 砂漿 填 充 式續 接 套 管 幾 乎 是 零 滑動，但 是 續 接 套 管 管口 的 砂 漿 因 鋼 筋 塑性
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降 伏 貫 入 造 成 拉 拔 錐 破 壞 ， 導 致 被 續 接 伸 長 率 平 均 只有 6%。 同 理 ， 若 能 於 套 管 管 口 增 加 螺 旋 箍 抑 制 管 口 砂 漿 崩 壞 即 可 能 抑 制 拉 拔 錐 破 壞 達 成斷 筋 。
儘 管 鋼筋 斷 裂 不 是 合 格 標 準之 一，但 是 使 用 者 長久 以 來 一 直 以斷 筋 為 理想 目 標，就 試 驗 法 而言，不 宜 限 定 鋼 筋 斷裂 為 合 格 標 準，因為 鋼 筋 規定 抗 拉 強 度 沒 有 上 限值，有 時 母 材 鋼 筋 強度 低 或 經 過 加 工 導致 韌 性 變差，試 驗 時 反 而 容 易斷 裂 在 鋼 筋 母 材。最公 平 的 方 式 還 是 定量 評 估 被續 接 鋼 筋 之 伸 長 率 。
綜 合 高 強 度 螺 紋 節 鋼 筋 續 接 組 件 及 砂 漿 填 充 式 續 接 套 管 之 試 驗 ， 本 研 究有 下 列 幾 點 觀 察 ：
1. 螺 紋 節 鋼 筋 續 接 組 件 之 臨 界 試 驗 項 目 是 滑 動 量 ， 因 為 其 續 接 機 制 是 以 高 流 動 性 無 收 縮 水 泥 砂 漿 充 填 續 接 器 與 鋼 筋 之 間 隙 ， 內 部 砂漿 被 壓 碎 後 會 有 較 顯著 之 滑 動 量，故 砂 漿品 質 為 關 鍵，
施 工 時務 必 確 保 填 充 料 注 入量 是 否 足 夠 ， 以 避 免產 生 滑 動 。 2. 螺 紋 節 鋼 筋 續 接 器 材 質 為 沃 斯 回 火 球 墨 鑄 鐵 件 ， 只 要 工 廠 品
管 得 宜 其 材 質 強 度 遠 高 於 母 材 鋼 筋 ， 續 接 組 件 拉 伸 試 驗 破 壞 模 式 可 以 輕 易 達 成 斷 筋 ， 被 續 接 鋼 筋 之 伸 長 率 應 可 達 到 現 行 規 範 標準 無 虞 。
3. 砂 漿 填 充 式 續 接 套 管 是 藉 由 充 填 砂 漿 握 裹 鋼 筋 達 成 續 接 ， 經 試 驗 證 明 幾 乎 是 零 滑 動 ， 其 臨 界 試 驗 項 目 是 被 續 接 鋼 筋 之 伸 長 率，如 以 美 規 #11(D36)以 上 鋼 筋至 少 6%為合 格 標 準，則 此 批 試 體 約 有 半 數 未 達 6%， 可 能 需 要 於 管 口 增 加 螺 旋 箍 補 強 方 能 提高 合 格 率 。
4. 高 強 度 鋼 筋 SD550 或 685 以 續 接 套 管 續 接 是 否 需 要 達 到 斷 筋 或是 6-9%以上 之 伸 長 率，在 預 鑄 工法 仍 有 討 論空 間，在沒 有 更 進 一步 研 究 之 前，建 議 參考 台 灣 混 凝 土 學會 TCI 建 議 之 高
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強 度 鋼筋 續 接 器 續 接 性 能 規範 [21]， 至 少 須達 6%以 上 。 5. 螺 紋 節 鋼 筋 續 接 組 件 及 砂 漿 填 充 式 續 接 套 管 之 施 工 要 求 ， 可
參 考 公 共 工 程 委 員 會 施 工 綱 要 規 範 第 03210 章 鋼 筋 V4.1(2018)。
6. 我 國 SA 級 高 塑 性 反 復 負 載 試 驗 程 序 之 6 倍𝛿𝑦及 12 倍𝛿𝑦各 8 回，不宜 直 接 延 伸 至 高 強 度鋼 筋 使 用。如 以 SD 420 鋼 筋於 塑 鉸 曲 率轉 角 以 等 位 移 法 則 推估，鋼 筋 強 度 等 級 提高 至 SD 550 時，高 塑 性反 復 負 載 試 驗 約為 5 倍𝛿𝑦及 10 倍𝛿𝑦各 8 回，提 高 至 SD 690 時，高 塑 性 反 復負 載 試 驗 約 為 4 倍𝛿𝑦及 8 倍𝛿𝑦各 8 回 。 注 意 這 個 標 準 遠 高 於 美 國 及 日 本 評 價 續 接 器 性 能 實 施 的 塑 性 試驗 程 序 ， 2 倍𝛿𝑦及 5 倍𝛿𝑦各 4 回 。 尚 需 後 續研 究 再檢 討 此 差異 。