行政院國家科學委員會專題研究計畫 成果報告
環氧樹脂補強火害後混凝土之參數研究
研究成果報告(精簡版)
計 畫 類 別 ： 個別型 計 畫 編 號 ： NSC 98-2221-E-009-165- 執 行 期 間 ： 98 年 08 月 01 日至 99 年 07 月 31 日 執 行 單 位 ： 國立交通大學土木工程學系（所） 計 畫 主 持 人 ： 鄭復平 處 理 方 式 ： 本計畫可公開查詢中 華 民 國 99 年 11 月 15 日
行政院國家科學委員會專題研究計畫成果報告
環氧樹脂補強火害後混凝土之參數研究
計畫編號：NSC 98-2221-E-009-165
執行期限：98 年 8 月 1 日至 99 年 7 月 31 日
主持人：鄭復平 執行機構及單位名稱：國立交通大學
一、中文摘要 鋼筋混凝土建物火災損壞範圍集 中在表層，因此混凝土高溫火害後補 強相當重要，在不同冷卻方式不同養 護條件下，試以注入環氧樹脂進入混 凝土中進行補強，並探討其殘餘強度 及補強效果。 本研究探討以普通混凝土與高強 度混凝土兩種材料，在加溫時承受兩 種目標溫度（600℃、800℃），冷卻 時以不同冷卻方式（急速冷卻及自然 冷卻），兩種再養護方法（滯水再養 護及空氣再養護）與不同再養護齡期 （7、28、60、90 天），分別以環氧樹 脂補強後成效進行比較。 結果發現，目標溫度 600℃的試體 補強效果較 800℃的試體佳，可讓試體 達到原強度的七成以上，但目標溫度 800℃的試體補強效果就不盡理想，而 且高溫火害後再養護時間越長，由於 混凝土之自癒性，使環氧樹脂難以以 真空方試灌入裂縫，補強成效因而折 減。 關鍵字：混凝土、殘餘強度、環氧樹 脂、補強、高溫損害 AbstractThe strength of reinforce concrete buildings decreased after exposed to high temperatures. Most damages of concrete are on the surface only. It is important to repair the cracks in concrete. The effect different cooling methods and curing conditions were explored. The residual strength and repair effect were studied after repaired by epoxy.
This study is devoted to investigate the effect of epoxy on strength increase
of concrete after exposed to fire. The major experimental parameters include high temperatures (600 ℃ , 800 ℃ ), cooling methods (natural cooling, rapid cooling), re-curing methods (air curing, water curing), re-curing times (7, 28, 60, 90 days), and the strength of concretes (280 kgf/cm2, 560 kgf/cm2).
Results show that the epoxy restored the compressive strength of concrete after exposed to 600 ℃ temperature can be greater than 70%. But concrete can recover only 10% of its strength for specimens after exposed 800℃ temperature.
Keywords: concrete, residual strength, epoxy, repair, high temperature damage 二、緣由與目的 緣由 隨著時代進步，人口的過度集中 造成可以利用的土地越來越少，高層 建物成為市場的主流，由於混凝土建 材相對便宜，除超高樓層使用鋼結構 材料外，絕大多數高層樓房都是使用 鋼筋混凝土為建材。由於混凝土為優 良隔熱材料，可以有效的隔開火源， 所以一般來說火災發生時僅有部分樓 層 受 損 ， 且 火 災 損 壞 範 圍 集 中 在 表 層，以往在災後的處理方式只能消極 的將整體建物拆除，但是現今高樓林 立，拆除整體建物造成的財物損失絕 非過去所能比擬。火害房屋建築物結 構的破壞維修，在土木將會是一大課 題，而若能研發有效且經濟的火害補
強方式將可節省大量的社會成本。 環氧樹脂為熱固型樹脂，當主劑 與硬化劑依定比例混合後，交鏈硬化 成強力接著劑，其具有調配容易、塑 形容易、不透水等特性，現今在土木 方面已用於構造物接著、修補、防水、 防蝕等用途，本研究將嘗試以負壓方 式將環氧樹脂注入混凝土內部提升混 凝土之強度，根據不同情形進行火害 後混凝土強度之增強作業，比較注入 環氧樹脂前後混凝土強度差異。 目的 混凝土受火害後除其材料物理性 質變化外，也造成其內部產生許多裂 縫，本試驗嘗試以負壓方式灌入環氧 樹脂以修補試體裂縫，增強其強度， 並 針 對 產 生 裂 縫 的 諸 多 變 數 進 行 探 討，實務上，火災發生時，現場消防 隊員通常以強力水柱急速滅火，造成 結構物溫度急遽變化，與一般火害實 驗自然置於空氣中之降溫條件截然不 同。再者，根據以往研究指出，火害 後給予混凝土濕治再養護，將可回復 部分強度。故以上述二變數為基礎， 本研究將探討以急速冷卻及自然冷卻 兩種冷卻方式，滯水再養護及空氣再 養護兩種再養護方法所帶來的混凝土 強度差異，分別以環氧樹脂補強後成 效進行比較，本研究範圍如下述幾種： 1. 比較混凝土受到不同溫度下以環氧 樹脂增強強度回復變化。 2. 比較混凝土在不同降溫方式下以環 氧樹脂增強強度回復變化。 3. 比較滯水再養護及空氣再養護之混 凝土以環氧樹脂增強強度回復變 化。 4. 比較不同再養護時間下以環氧樹脂 增強強度回復變化。 5. 比較不同強度混凝土以環氧樹脂增 強強度回復變化。 三、 試驗方法 1. 以符合規範所制定之強度、坍度、 流度之新拌混凝土製作直徑 10 公 分高,20 公分直徑之圓柱試體，放 置水中養護至養護齡期完成後，取 出試體以烘箱維持 105±5℃持續烘 乾一週，以免試體於高溫爐中加熱 時爆裂。 2. 本試驗試體普通強度混凝土設計強 度為 280 kgf/cm2 、高強度混凝土 設計強度為 560 kgf/cm2 ，實驗溫 度將高溫爐（如圖 1.）加溫至爐溫 達 600℃、800℃兩種溫度，達到目 標溫度後分為自然降溫及急速降 溫兩種降溫方式，降溫一日後又分 為空氣再養護、持續泡水再養護兩 種再養護方式，再養護齡期分為 7、28、60、90 天四種齡期。 3. 再養護完成之後以環氧樹脂灌入儀 （如圖 2.）將環氧樹脂以負壓灌入 毀損的試體中，首先將各管線開關 閥關閉，再將環氧樹脂放入環氧樹 脂放置槽。待補強混凝土試體放入 真空槽，隨後關閉環氧樹脂放置槽 及真空槽之頂蓋，接著開啟真空幫 浦至真空槽管線單向開關閥，啟動 真空幫浦，將真空槽空氣抽出形成 負壓，待真空壓力表顯示真空槽內 壓力達到負壓 0.5 kg/cm2後關閉馬 達，並關閉真空槽至真空幫浦之間 的單向閥開關，接著開啟環氧樹脂 放置槽及真空槽連接管開關閥利
用負壓抽取環氧樹脂放置槽內之 環氧樹脂至真空槽中並吸入試體 中，直至負壓消失後，打開真空槽 頂蓋取出試體。試體取出後，分別 打開環氧樹脂放置槽、真空槽以及 真空槽與真空馬達之間管線下方 之清潔單向開關閥，排除剩餘環氧 樹脂，待環氧樹脂排除後，將各管 線開關閥關閉，再將清洗藥劑放入 環氧樹脂放置槽，同樣以上述負壓 步驟進行三次，將環氧樹脂灌入儀 各管線清洗以保持暢通、避免堵 塞，補強作業 7 天後進行抗壓試 驗，比較補強前後強度之改變。 四、試驗結果 本試驗當中，混凝土經不同高溫火害 之後，以不同方式再養護，再以環氧 樹脂補強試體，試體之殘餘強度因其 實驗條件而有所不同，以下分為四大 主題探討其實驗結果： 1. 高強度混凝土受溫 800℃ (1) 急速冷卻滯水再養護 高強度混凝土在受溫 800℃後，急速冷 卻並給與滯水再養護再以環氧樹脂補 強殘餘強度（如圖 3.），虛線部分為 本試驗對照組，分別代表高強度混凝 土受高溫 800℃後，急速冷卻未再養護 也未補強之殘餘強度為原始試體強度 的 10.8%，以及高強度混凝土受高溫 800℃後，急速冷卻後滯水再養護 90 天但未補強之殘餘強度為原始試體強 度的 15.4%。而本組試驗對照組有二， 其一為高強度混凝土受溫 800℃後，急 速冷卻並且滯水再養 28 天護再以環氧 樹脂補強，其殘餘強度為原始試體強 度的 25.4%，與未經養護且未經補強的 試體相較，可提升原強度的 14.6%，若 與經 90 天滯水養護的試體相較，可提 升原強度的 10%；另一對照組為高強 度混凝土受溫 800℃後，急速冷卻並且 滯水再養 90 天護再以環氧樹脂補強， 其 殘 餘 強 度 為 原 始 試 體 強 度 的 23.1%，與未經養護且未經補強的試體 相較，可提升原強度的 12.3%，若與經 90 天滯水養護的試體相較，可提升原 強度的 7.7%。 (2) 自然冷卻滯水再養護 高強度混凝土在受溫 800℃後，自然冷 卻並給與滯水再養護再以環氧樹脂補 強殘餘強度（如圖 4.），本試驗對照 組如下，高強度混凝土受高溫 800℃ 後，自然冷卻未再養護也未補強之殘 餘強度為原始試體強度的 16.9%；高強 度混凝土受高溫 800℃後，自然冷卻後 滯水再養護 90 天但未補強之殘餘強度 為原始試體強度的 18.4%。而本組試驗 對照組如下，高強度混凝土受溫 800 ℃後，自然冷卻並且滯水再養 28 天護 再以環氧樹脂補強，其殘餘強度為原 始試體強度的 26.9%，與未經養護且未 經補強的試體相較，可提升原強度的 10%，若與經 90 天滯水養護的試體相 較，可提升原強度的 8.4%；高強度混 凝土受溫 800℃後，自然冷卻並且滯水 再養 60 天護再以環氧樹脂補強，其殘 餘強度為原始試體強度的 32.6%，與未 經養護且未經補強的試體相較，可提 升原強度的 15.7%，若與經 90 天滯水 養 護 的 試 體 相 較 ， 可 提 升 原 強 度 的 14.2%；另一對照組為高強度混凝土受 溫 800℃後，自然冷卻並且滯水再養 90 天護再以環氧樹脂補強，其殘餘強 度為原始試體強度的 25.5%，與未經養 護且未經補強的試體相較，可提升原 強度的 8.6%，若與經 90 天滯水養護的 試體相較，可提升原強度的 7.1%。 整體而言高強度混凝土受高溫 800℃ 後即使以環氧樹脂補強，其殘餘強度 僅達原強度約三成左右，由環氧樹脂 增強強度大約為原強度的一成。 2. 高強度混凝土受溫 600℃
(1) 急速冷卻滯水再養護 高強度混凝土在受溫 600℃後，急速冷 卻並給與滯水再養護再以環氧樹脂補 強殘餘強度（如圖 5.），高強度混凝 土受高溫 600℃後，急速冷卻未再養護 也未補強之殘餘強度為原始試體強度 的 31.7%；高強度混凝土受高溫 600℃ 後，急速冷卻後滯水再養護 90 天但未 補 強 之 殘 餘 強 度 為 原 始 試 體 強 度 的 50.7%。本組試驗對照組有二，其一為 高強度混凝土受溫 600℃後，急速冷卻 並且滯水再養 28 天護再以環氧樹脂補 強 ， 其 殘 餘 強 度 為 原 始 試 體 強 度 的 96.1%，與未經養護且未經補強的試體 相較，可提升原強度的 64.4%，若與經 90 天滯水養護的試體相較，可提升原 強度的 45.4%；另一對照組為高強度混 凝土受溫 600℃後，急速冷卻並且滯水 再養 90 天護再以環氧樹脂補強，其殘 餘強度為原始試體強度的 52.6%，與未 經養護且未經補強的試體相較，可提 升原強度的 20.9%，若與經 90 天滯水 養 護 的 試 體 相 較 ， 可 提 升 原 強 度 的 1.9%。 (2) 自然冷卻滯水再養護 高強度混凝土在受溫 600℃後，自然冷 卻並給與滯水再養護再以環氧樹脂補 強殘餘強度（如圖 6.），本試驗對照 組如下，高強度混凝土受高溫 600℃ 後，自然冷卻未再養護也未補強之殘 餘強度為原始試體強度的 34%；高強 度混凝土受高溫 600℃後，自然冷卻後 滯水再養護 90 天但未補強之殘餘強度 為原始試體強度的 56%。而本組試驗 對照組如下，高強度混凝土受溫 600 ℃後，自然冷卻並且滯水再養 28 天護 再以環氧樹脂補強，其殘餘強度為原 始試體強度的 67.5%，與未經養護且未 經補強的試體相較，可提升原強度的 33.5%，若與經 90 天滯水養護的試體 相較，可提升原強度的 11.5%；高強度 混凝土受溫 600℃後，自然冷卻並且滯 水再養 60 天護再以環氧樹脂補強，其 殘餘強度為原始試體強度的 67.3%，與 未經養護且未經補強的試體相較，可 提升原強度的 33.3%，若與經 90 天滯 水養護的試體相較，可提升原強度的 11.3%；另一對照組為高強度混凝土受 溫 600℃後，自然冷卻並且滯水再養 90 天護再以環氧樹脂補強，其殘餘強 度為原始試體強度的 73%，與未經養 護且未經補強的試體相較，可提升原 強度的 39%，若與經 90 天滯水養護的 試體相較，可提升原強度的 17%。 由以上結果發現，高強度混凝土受高 溫 600℃後以環氧樹脂補強，其殘餘強 度皆達原強度五成以上，補強效果相 當不錯，由環氧樹脂增強強度為原強 度 一 至 四 成 ， 且 隨 著 再 養 護 天 數 增 加，補強效果有遞減情況發生。 3. 普通強度混凝土受溫 800℃ (1) 急速冷卻滯水再養護 普通強度混凝土在受溫 800℃後，急速 冷卻並給與滯水再養護再以環氧樹脂 補強殘餘強度（如圖 7.），本試驗對 照組，分別為普通強度混凝土受高溫 800℃後，急速冷卻未再養護也未補強 之 殘 餘 強 度 為 原 始 試 體 強 度 的 18.4%，以及普通強度混凝土受高溫 800℃後，急速冷卻後滯水再養護 90 天但未補強之殘餘強度為原始試體強 度的 20.8%。而本組試驗對照組如下， 普通強度混凝土受溫 800℃後，急速冷 卻並且滯水再養 7 天護再以環氧樹脂 補強，其殘餘強度為原始試體強度的 28.9%，與未經養護且未經補強的試體 相較，可提升原強度的 10.5%，若與經 90 天滯水養護的試體相較，可提升原 強度的 8.1%；普通強度混凝土受溫 800 ℃後，急速冷卻並且滯水再養 28 天護 再以環氧樹脂補強，其殘餘強度為原 始試體強度的 23.5%，與未經養護且未 經補強的試體相較，可提升原強度的 5.1%，若與經 90 天滯水養護的試體相
較，可提升原強度的 2.7%；另一對照 組為普通強度混凝土受溫 800℃後，急 速冷卻並且滯水再養 90 天護再以環氧 樹脂補強，其殘餘強度為原始試體強 度的 25.5%，與未經養護且未經補強的 試體相較，可提升原強度的 7.1%，若 與經 90 天滯水養護的試體相較，可提 升原強度的 4.7%。 (2) 自然冷卻滯水再養護 高強度混凝土在受溫 800℃後，自然冷 卻並給與滯水再養護再以環氧樹脂補 強殘餘強度（如圖 8.），本試驗對照 組如下，普通強度混凝土受高溫 800 ℃後，自然冷卻未再養護也未補強之 殘餘強度為原始試體強度的 34.8%；普 通強度混凝土受高溫 800℃後，自然冷 卻後滯水再養護 90 天但未補強之殘餘 強度為原始試體強度的 34.3%。而本組 試驗對照組如下，普通強度混凝土受 溫 800℃後，自然冷卻並且滯水再養 7 天護再以環氧樹脂補強，其殘餘強度 為原始試體強度的 46.8%，與未經養護 且未經補強的試體相較，可提升原強 度的 12%，若與經 90 天滯水養護的試 體相較，可提升原強度的 12.5%；普通 強度混凝土受溫 800℃後，自然冷卻並 且滯水再養 28 天護再以環氧樹脂補 強 ， 其 殘 餘 強 度 為 原 始 試 體 強 度 的 41.6%，與未經養護且未經補強的試體 相較，可提升原強度的 6.8%，若與經 90 天滯水養護的試體相較，可提升原 強度的 7.3%；普通強度混凝土受溫 800 ℃後，自然冷卻並且滯水再養 60 天護 再以環氧樹脂補強，其殘餘強度為原 始試體強度的 40%，與未經養護且未 經補強的試體相較，可提升原強度的 5.2%，若與經 90 天滯水養護的試體相 較，可提升原強度的 5.7%；另一對照 組為普通強度混凝土受溫 800℃後，自 然冷卻並且滯水再養 90 天護再以環氧 樹脂補強，其殘餘強度為原始試體強 度的 32.8%，本數據殘餘強度甚至低於 對照組數據，視為實驗誤差所致。 (3) 自然冷卻空氣再養護 普通強度混凝土在受溫 800℃後，自然 冷卻並給與空氣再養護再以環氧樹脂 補強殘餘強度（如圖 9.），本試驗對 照組如下，普通強度混凝土受高溫 800 ℃後，自然冷卻未再養護也未補強之 殘餘強度為原始試體強度的 34.8%。而 本組試驗對照組如下，普通強度混凝 土受溫 800℃後，自然冷卻並且空氣再 養 7 天護再以環氧樹脂補強，其殘餘 強度為原始試體強度的 46.8%，與未經 養護且未經補強的試體相較，可提升 原強度的 12%；普通強度混凝土受溫 800℃後，自然冷卻並且空氣再養 28 天護再以環氧樹脂補強，其殘餘強度 為原始試體強度的 44.9%，與未經養護 且未經補強的試體相較，可提升原強 度的 10.1%；普通強度混凝土受溫 800 ℃後，自然冷卻並且空氣再養 60 天護 再以環氧樹脂補強，其殘餘強度為原 始試體強度的 41.2%，與未經養護且未 經補強的試體相較，可提升原強度的 6.4%；普通強度混凝土受溫 800℃後， 自然冷卻並且空氣再養 90 天護再以環 氧樹脂補強，其殘餘強度為原始試體 強度的 41.7%，與未經養護且未經補強 的試體相較，可提升原強度的 6.9%。 整體而言普通強度混凝土受高溫 800 ℃後即使以環氧樹脂補強，其殘餘強 度僅達原強度約四成左右，其中以環 氧樹脂增加試體強度皆於一成上下， 且隨著再養護天數增加，補強效果有 遞減情況發生。 4. 普通強度混凝土受溫 600℃ (1) 急速冷卻滯水再養護 普通強度混凝土在受溫 600℃後，急速 冷卻並給與滯水再養護再以環氧樹脂 補強殘餘強度（如圖 10.），普通強度 混凝土受高溫 600℃後，急速冷卻未再 養護也未補強之殘餘強度為原始試體 強度的 45.9%；普通強度混凝土受高溫
600℃後，急速冷卻後滯水再養護 90 天但未補強之殘餘強度為原始試體強 度的 49.3%。本組試驗對照組如下，普 通強度混凝土受溫 600℃後，急速冷卻 並且滯水再養 7 天護再以環氧樹脂補 強 ， 其 殘 餘 強 度 為 原 始 試 體 強 度 的 75%，與未經養護且未經補強的試體相 較，可提升原強度的 29.1%，若與經 90 天滯水養護的試體相較，可提升原 強度的 25.7%；普通強度混凝土受溫 600℃後，急速冷卻並且滯水再養 28 天護再以環氧樹脂補強，其殘餘強度 為原始試體強度的 63.7%，與未經養護 且未經補強的試體相較，可提升原強 度的 17.8%，若與經 90 天滯水養護的 試體相較，可提升原強度的 14.4%；普 通強度混凝土受溫 600℃後，急速冷卻 並且滯水再養 90 天護再以環氧樹脂補 強 ， 其 殘 餘 強 度 為 原 始 試 體 強 度 的 49.6%，與未經養護且未經補強的試體 相較，可提升原強度的 3.7%，若與經 90 天滯水養護的試體相較，僅提升原 強度的 0.3%。 (2) 自然冷卻滯水再養護 普通強度混凝土在受溫 600℃後，自然 冷卻並給與滯水再養護再以環氧樹脂 補強殘餘強度（如圖 11.），本試驗對 照組如下，普通強度混凝土受高溫 600 ℃後，自然冷卻未再養護也未補強之 殘餘強度為原始試體強度的 54.2%；普 通強度混凝土受高溫 600℃後，自然冷 卻後滯水再養護 90 天但未補強之殘餘 強度為原始試體強度的 58.3%。而本組 試驗對照組如下，普通強度混凝土受 溫 600℃後，自然冷卻並且滯水再養 7 天護再以環氧樹脂補強，其殘餘強度 為原始試體強度的 80.3%，與未經養護 且未經補強的試體相較，可提升原強 度的 26.1%，若與經 90 天滯水養護的 試體相較，可提升原強度的 22%；普 通強度混凝土受溫 600℃後，自然冷卻 並且滯水再養 28 天護再以環氧樹脂補 強 ， 其 殘 餘 強 度 為 原 始 試 體 強 度 的 79.6%，與未經養護且未經補強的試體 相較，可提升原強度的 25.4%，若與經 90 天滯水養護的試體相較，可提升原 強度的 21.3%；普通強度混凝土受溫 600℃後，自然冷卻並且滯水再養 60 天護再以環氧樹脂補強，其殘餘強度 為原始試體強度的 67.4%，與未經養護 且未經補強的試體相較，可提升原強 度的 13.2%，若與經 90 天滯水養護的 試體相較，可提升原強度的 9.1%；普 通強度混凝土受溫 600℃後，自然冷卻 並且滯水再養 90 天護再以環氧樹脂補 強 ， 其 殘 餘 強 度 為 原 始 試 體 強 度 的 77.4%，與未經養護且未經補強的試體 相較，可提升原強度的 23.2%，若與經 90 天滯水養護的試體相較，可提升原 強度的 19.1%。 (3) 自然冷卻空氣再養護 普通強度混凝土在受溫 600℃後，自然 冷卻並給與空氣再養護再以環氧樹脂 補強殘餘強度（如圖 12.），本試驗對 照組如下，普通強度混凝土受高溫 600 ℃後，自然冷卻未再養護也未補強之 殘餘強度為原始試體強度的 54.2%。而 本組試驗對照組如下，普通強度混凝 土受溫 600℃後，自然冷卻並且空氣再 養 28 天護再以環氧樹脂補強，其殘餘 強度為原始試體強度的 65%，與未經 養護且未經補強的試體相較，可提升 原強度的 10.8%；普通強度混凝土受溫 600℃後，自然冷卻並且空氣再養 60 天護再以環氧樹脂補強，其殘餘強度 為原始試體強度的 69%，與未經養護 且未經補強的試體相較，可提升原強 度的 14.8%；普通強度混凝土受溫 800 ℃後，自然冷卻並且空氣再養 90 天護 再以環氧樹脂補強，其殘餘強度低於 對照組數據視為試驗誤差。 由以上結果發現，普通強度混凝土受 高溫 600℃後以環氧樹脂補強，其殘餘 強度皆達原強度六成以上，補強效果 相當不錯，其中由環氧樹脂所提升的 強度為原強度的一至三成，且隨著再
養護天數增加，補強效果有遞減情況 發生。 經由以上分析可得知環氧樹脂在 800℃火害混凝土之補強效果有限，補 強後仍不能達其適用性，探究原因應 是 800℃火害之後，混凝土開裂過大， 環氧樹脂無法有效接合混凝土碎塊， 導致其強度提升不如預期；相較之下 混凝土受高溫 600℃後以環氧樹脂補 強的補強成效相當不錯，值得探討與 發展。 本研究當中大部分數據顯示隨著 再養護時間的增加，以環氧樹脂補強 後試體殘餘強度逐漸遞減，探究其因 素，由文獻【4】可知，混凝土火害後 再養護，可使試體中水泥再水化，提 升試體強度，經由本試驗成果，隨養 護時間的增加試體補強後之殘餘強度 越低，此結果即可能是因再養護造成 裂縫修補，阻礙環氧樹脂灌入內部所 致，以上結果可知在火害早期補強效 果較佳。 為何在受溫 800℃時，空氣養護試 體強度較滯水養護試體強度多，但是 受溫 600℃時空氣養護試體強度卻較 滯水養護試體強度少？探究原因，試 體經高溫後表面沉積大量 CaCO3 粉 末 ， 滯 水 再 養 護 將 試 體 表 面 粉 末 溶 解 ， 環 氧 樹 脂 補 強 時 容 易 進 入 試 體 內，相較之下，空氣再養護試體表面 仍殘留 CaCO3 粉末，環氧樹脂補強時 不易進入試體內，受溫 800℃時由於環 氧樹脂補強效果有限，所以空氣再養 護試體強度與滯水再養護試體強度相 差不多，受溫 600℃時由於環氧樹脂補 強 效 果 佳 ， 明 顯 拉 開 兩 組 試 體 的 差 距。整體而言空氣再養護試體強度曲 線圖較不連貫，是由於試體表面所殘 留之 CaCO3 粉末經由搬運而掉落，粉 末掉落的多寡影響試驗強度所致。 四、計畫結果自評 本試驗試以負壓方式將環氧樹脂 灌入火害後混凝土試體，探討不同試 體強度、受溫溫度、冷卻方式、再養 護方式以及再養護時間等因素，對於 補強後殘餘強度影響，經由試驗之後 得知結論如下。 1. 環氧樹脂增強效果對於高強度混凝 土優於普通混凝土增強效果。 2. 受溫 600℃混凝土補強效果優於受 溫 800℃混凝土補強效果。 3. 以本試驗中再養護時間皆為 28 天 的試體探討，高強度混凝土試體急 速冷卻後以環氧樹脂補強提升殘 餘強度的效果優於自然冷卻的試 體；而普通強度混凝土試體自然冷 卻後以環氧樹脂補強提升殘餘強 度的效果優於急速冷卻的試體。 4. 自然冷卻試體由於試體表面殘留 CaCO3 粉末，以環氧樹脂注入裂縫 時受到阻礙，由於試體表面粉末多 寡不一致，故試驗結果較不具連貫 性。 5. 隨著再養護時間的增加，試體再水 化作用使裂縫逐漸修補，以環氧樹 脂注入裂縫時受到阻礙，故提升殘 餘強度的效果變差，因此，火害之 後早期進行補強效果較佳。 根據本研究結論，提供下述幾種建議： 1. 本試驗結果發現火害早期之裂縫補 強較具效果，建議往後研究可針對 混凝土火害早期裂縫發展與補強 效果進行交叉比較，以確認最佳火 害補強時間。 2. 本試驗於環氧樹脂補強後一週即進 行抗壓試驗，建議往後研究可在補 強 後 測 試 不 同 補 強 後 齡 期 之 試 體，長期觀測混凝土之強度發展進 行比較。 3. 本試驗自然冷卻空氣在養護的試 體，由於表面殘留大量 CaCO3 粉 末，導致試驗結果不連貫，因此建
議往後混凝土試體火害後於進行 補強之前，應先設法清除表面之 CaCO3 粉末，減少試驗變因。 4. 本試驗中並未對高強度混凝火害早 期(7 天)進行補強試驗，但由於試 驗研究結果得知，混凝土裂縫補強 在火害早期進行較具效果，因此建 議往後研究可針對火害早期的高 強度混凝土進行補強試驗。 5. 建議以本試驗方法配合貼覆補強工 法提供混凝土本身強度。 6. 本試驗以負壓 0.5 kgf/cm2 灌入環 氧樹脂，建議可以嘗試以更大的負 壓進行試驗，以增強補強效果。 7. 嘗試以不同強度的樹脂進行補強， 比對其補強效果。
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圖 1. 高溫爐 圖 5. 高強度混凝土受600℃後急速冷卻滯水 再養護後以環氧樹脂補強之殘餘強度 真空幫浦 環氧樹脂 置放槽 真空壓力表 儀器平台 真空槽 單向開關閥 儀器支架 單向 開關閥 清洗單向開關閥 頂蓋 頂蓋 圖 2. 環氧樹脂灌入儀 圖 6. 高強度混凝土受600℃後自然冷卻滯水 再養護後以環氧樹脂補強之殘餘強度 圖 3. 高強度混凝土受800℃後急速冷卻滯水 再養護後以環氧樹脂補強之殘餘強度 圖 7. 普通強度混凝土受800℃後急速冷卻滯 水再養護後以環氧樹脂補強之殘餘強度 圖 4. 高強度混凝土受800℃後自然冷卻滯水 再養護後以環氧樹脂補強之殘餘強度 圖 8. 普通強度混凝土受800℃後自然冷卻滯 水再養護後以環氧樹脂補強之殘餘強度
圖 9. 普通強度混凝土受800℃後自然冷卻空氣 再養護後以環氧樹脂補強之殘餘強度 圖 10. 普通強度混凝土受600℃後急速冷卻滯 水再養護後以環氧樹脂補強之殘餘強度 圖 11. 普通強度混凝土受600℃後自然冷卻滯 水再養護後以環氧樹脂補強之殘餘強度 圖 12. 普通強度混凝土受600℃後自然冷卻空 氣再養護後以環氧樹脂補強之殘餘強度
98 年度專題研究計畫研究成果彙整表
計畫主持人：鄭復平 計畫編號： 98-2221-E-009-165-計畫名稱：環氧樹脂補強火害後混凝土之參數研究 量化 成果項目 實際已達成 數（被接受 或已發表） 預期總達成 數(含實際已 達成數) 本計畫實 際貢獻百 分比 單位 備 註 （ 質 化 說 明：如 數 個 計 畫 共 同 成 果、成 果 列 為 該 期 刊 之 封 面 故 事 ... 等） 期刊論文 0 0 100% 研究報告/技術報告 0 0 100% 研討會論文 0 0 100% 篇 論文著作 專書 0 0 100% 申請中件數 0 0 100% 專利 已獲得件數 0 0 100% 件 件數 0 0 100% 件 技術移轉 權利金 0 0 100% 千元 碩士生 0 0 100% 博士生 0 0 100% 博士後研究員 0 0 100% 國內 參與計畫人力 （本國籍） 專任助理 0 0 100% 人次 期刊論文 0 0 100% 研究報告/技術報告 0 0 100% 研討會論文 0 0 100% 篇 論文著作 專書 0 0 100% 章/本 申請中件數 0 0 100% 專利 已獲得件數 0 0 100% 件 件數 0 0 100% 件 技術移轉 權利金 0 0 100% 千元 碩士生 0 0 100% 博士生 0 0 100% 博士後研究員 0 0 100% 國外 參與計畫人力 （外國籍） 專任助理 0 0 100% 人次其他成果
