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高溫火害對自充填混凝土之影響

第二章 文獻回顧

第二節 高溫火害對自充填混凝土之影響

壹、火害對自充填混凝抗壓強度之影響

Kosmas【9】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 33.7MPa 與 29.5MPa、第二組 43.4MPa 與 39.6MPa、第三組 53.5MPa 與 45.2MPa、第四組 73.2MPa 與 67MPa。

養護的過程前 14 天放置於 20±2℃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1 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 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【11】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。

羅國倫【12】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。

貳、火害對自充填混凝土彈性係數之影響

李其忠研究成果指出(如圖2-12)【13】,火害溫度400℃以上,自充填混凝 土(SCC)的結晶體發生變化和內部損傷的累積,使得試體強度下降與變形迅速 增大,殘餘彈性模數大幅度下降。另冷卻方式對 SCC 殘餘彈性模數之影響,

除溫度在 200℃時強制冷卻(泡水)試體的殘餘彈性模數較自然冷卻(氣冷)試體 高外,400℃、600℃及 800℃之殘餘彈性模數兩者相差不大。

自然冷卻試體在溫度400℃以下和強制冷卻試體在溫度 600℃以下,很難 獲得應力-應變曲線之下降段,主要是自充填混凝土的脆性較大,進入下降段 後,能量釋放比較突然集中所致。

當溫度超過600°C,脆性降低且試體在作加壓試驗之前,因高溫作用已存 在大量裂縫,應力-應變曲線之下降段則趨平緩。另混凝土經高溫作用後,因 大量裂縫存在,而在加壓初期間出現裂縫閉合、應變快速增加及剛度漸增之上 凹曲線。

第二章 文獻回顧

圖 2-12 SCC 試體火害後殘餘彈性模數與溫度關係

(資料來源:【13】)

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