不同性質混凝土及鋼管混凝土柱於火害下之行為

壹、 自充填混凝土於高溫下之行為

Fares 等人(2009)以實驗之方式探討自充填混凝土在高溫時的機械性質。研究 發現殘餘抗壓強度於 20°C~150°C 會略為降低，於 150°C~300°C 反而會增加，

300°C 時增加為原來之 25%，之後逐漸降低，至 600°C 殘餘抗壓強度僅剩原來之 20%。殘餘彎曲強度於加溫至 300°C 時約還有 80%之強度，隨後則快速折減，至 600°C 僅剩原來之 10%。體積彈性模數折減狀況約略呈線性，300°C 時約為原來 之50%，於 600°C 試體幾乎達破壞。質量損失於 20°C~300°C 時速率為最快，於 300°C 時體積損失約為原來之 6.5%，隨後體積損失速率趨緩，於 600°C 時損失 約為原來之8%。滲透率會因溫度的提高而以指數的方式成長。

Sideris (2007)分別將 4 組不同強度等級的傳統混凝土及自充填混凝土進行高 溫試驗。這二種混凝土在相同的強度等級下，有相同之爆裂趨勢，強度較低的二 組試體(SCC 與 CC 之抗壓強度分別為 33.7、43.4 Mpa 及 29.5、39.6 MPa)於試驗 超過700°C 時皆未發生爆裂現象；強度較高的試體(SCC 與 CC 之抗壓強度分別 為53.5 Mpa 及 45.2 MPa)約於 500°C ~580°C 發生爆裂；強度最高的試體(SCC 與 CC 之抗壓強度分別為 73.2 Mpa 及 67.0 MPa)約於 380°C ~458°C 發生爆裂，試驗

貳、 高強度混凝土於高溫下之行為

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Chung 等人(2008)以四種不同之分析模型進行熱傳分析及非線性熱應力分 析，並與實驗結果比對，藉以探討鋼管混凝土柱受軸力下之機械性質，如材料性

耐火時效有較顯著的影響，並合理預測實際狀況鋼管混凝土柱受軸力下之耐火時 效。

Han 等人(2003)以 11 支矩形鋼管混凝土柱試體，依據不同之斷面尺寸、防火 被覆厚度、偏心位置、加載強度…等參數在軸壓下進行耐火試驗，並建立數值模 型做比對。結果顯示較厚之防火被覆以及較小加載力能延長耐火時效，且使用矩 形鋼管混凝土柱較鋼柱減少約 25%~70% 的防火被覆厚度，並保守推導相關公 式，且成為中國高樓建築規範之參考。同年，亦依照相同方法將13 支圓形鋼管 混凝土柱試體進行耐火試驗。結果顯示使用圓形鋼管混凝土柱較鋼柱可減少50%

的防火被覆厚度，同時也依據實驗與分析結果發展相關公式。

Han 等人(2003)分別以 6 支方形及圓形鋼管混凝土柱試體，依照 ISO 834 耐 火試驗規範，進行一系列受軸心及偏心載重試驗，並建構模型進行分析。結果顯 示除了增加試體的韌性行為外，並發現材料強度、延燒時間、鋼骨比、偏心位置 與試體之寬度或半徑之比、斷面尺寸等參數對試體的殘餘強度有一定程度的影 響；並依據實驗結果合理推導相關公式。

Han 等人(2005)以實驗和理論推導公式計算比較方型、圓型鋼管內灌自充填 混凝土受軸向載重之變形破壞行為。依據 ACI、AISC-LRFD、AIJ、BS5400 和 EC4 等 5 種規範計算預測，並與實驗、理論公式相互比較。由結果得知，以方型 鋼管內灌混凝土之設計規範，計算方型鋼管內灌混凝土的強度是可行的。

Kim 等人(2005)進行 20 組未施作防火被覆的方形與圓形鋼管混凝土柱於軸 向受力之耐火試驗。探討載重力之大小、斷面積的尺寸、混凝土的強度、加熱長 度…等因素對耐火時效的影響；在分析結果顯示，歐洲 EC4 規範及日本 AIJ 規 範在耐火時效之預測值與實驗值相當接近，能有效預測試體之耐火時效。

Kodur (1998)為了解鋼管柱灌入不同性質混凝土對耐火時效的影響，以普通 混凝土、高強度混凝土、含鋼纖維高強度混凝土，3 種不同混凝土分別進行耐火 試驗。經實驗發現，鋼管柱內灌高強度混凝土的耐火時效較普通混凝土還短，含 鋼纖維混凝土鋼管柱的耐火時效為這三種試體最長者。因此建議以含鋼纖維混凝

間、冷卻狀況及箱型鋼柱之厚度對於火害後殘餘強度之影響。試驗結果顯示防火 被覆越薄，其強度的折減率越高；鋼管厚度越薄時，其熱傳速率越快，且強度及 韌性均會明顯下降；高溫下之鋼管混凝土柱經噴水試驗冷卻後，其降伏強度亦會 隨之下降。