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目前世界各國皆因面臨混凝土結構的建築設施如橋樑支柱,大樓基礎
頂柱等因環境使用年限或地震因素造成相當程度的破壞進而影響結構的安
全系數,因此為顧及成本經濟及交通運輸安全考量之下,相繼研發複合材料
補強增加結構安全性及延長使用壽命,利用纖維纏繞法補強混凝土圓柱結
構具有明顯的效果,因為纏繞法可提供多角度全面式的補強,比局部式貼片
法更適合在混凝土圓柱結構上增強環向拘束力,對抗剪強度與縱向的抗彎
曲強度也有相當優異的效果,FRP複材混凝土圓柱的特性更包含高勁度,高
延展性及抗環境腐蝕的耐受性等優良性質. 在日常生活中"複材混凝土
結構"易因遭受外力衝擊使得複材的機械性質降低並縮短預期補強效果,本
文對"複材混凝土結構"遭受低速度衝擊(落鎚式)後其所能程受的殘餘抗壓
強度(CAI)做完整的探討與研究. 此次的實驗是採用ASTM C31,C192,
C39規範中的直徑10x20 cm的混凝土當心軸,其設計的強度為3000psi的一
般強度混凝土並經濕治養護28天,本實驗包含玻纖直接纏繞混凝土圓柱及0
隔層鋁箔間接纏繞等製程,以epoxy基材黏度500cps,纖維張力15Nt配合不
同的角度(45度,60度,90度)來做6層的纖維纏繞疊層,實驗中發現複材直接
纏繞混凝土(WIC)經低速度衝擊後仍能比純混凝土圓柱承受多4倍抗的抗壓
性能,但卻因複材與混凝土圓柱介面剪力的關係,使得衝擊的能量集中在局
部,造成複材脫層與混凝土內部的裂縫成長,降低複材混凝土圓柱的CAI強
度及產生挫曲的情形. 在複材與混凝土圓柱加入鋁箔紙(FWIC)做相同的
製程與測試,發現基材在固化的時間上比WIC縮短一半,對低速度的衝擊會
以彈性體的方式吸收衝擊能量,並對複材封套產生滑移將衝擊能量分散,
CAI的強度更比WIC高出5~10MPa,且複材管封套不會承受介面剪力而產生挫
曲,完全將混凝土圓柱限制在環向的最大強度,證明了複材與混凝土圓柱間
的介面剪力有相當的關係. 在全部都是玻纖與中間疊層加入碳纖維或
克維拉纖維(hybrid)純壓縮方面,發現6層都是玻纖的抗壓強度比FWIC大1
~3MPa,而纖維混編(hybrid)的抗壓強度比前者低,這是因為不同纖維有不
同的彈性模數,以及勁度等的關係,可以看出不同製程有不同的抗壓性質.
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