臺灣博碩士論文加值系統

應用環氧樹脂黏貼纖維複合材料之補強工法目前甚為普遍，環氧樹脂黏結性頗佳，在常溫下之補強效果甚受肯定，但在高溫狀態時，由於黏著性逐漸失效造成補強效果降低，甚至會因孔隙封閉而在承受較高溫度時發生構件爆裂現象。前期研究應用一種新開發之「無機聚合樹脂」黏結材料取代環氧樹脂，用以黏貼纖維包覆混凝土試體，初步結果顯示確可發揮圍束補強效果，且其高溫方面之性能則明顯優於環氧樹脂。
本研究以無機聚合樹脂製作包覆FRP補強之混凝土圓柱試體，進行耐高溫試驗，觀察在不同溫度下圍束補強之效果變化，同時探討尺寸效應，規劃試驗參數包括混凝土試體強度、試體尺寸、包覆層數、纖維種類、高溫溫度等。結果顯示應用無機聚合樹脂黏貼包覆之試體，除在高溫時仍能提供相當的圍束效果之外，更由於其多孔隙性質而能將試體內部因受熱產生之蒸氣壓力釋放，而不至產生爆裂。

In the techniques of structural retrofitting, FRP jacket using epoxy as the cohesive material is quite popular. Epoxy has good cohesive property, and displays pretty good strengthening effect under room temperature. However, its cohesion may gradually reduce while the temperature arising, and sequentially lose the strengthening effect. Furthermore, the structural elements even may burst during high temperature state due to the surface is sealed. In the preceding researches, a newly developed material, namely geopolymer, was used to replace epoxy as the cohesive material. Preliminary result indicated that the effect of confinement indeed exists, and the property of temperature resistance is better than that of using epoxy. In the present research that the FRP confined concrete cylinders are prepared to investigate the confined effect under different temperature, as well as the size effect. In this study, the experimental parameters includes strength of concrete, specimen, covered layers, fiber used and heat temperature. The results indicate that the effectiveness of confinement is considerably retained under high temperature. Moreover, since geopolymer is a porous material so that the vapor pressure from the moisture of the specimens produced by high temperature may be released, and then reduce the possibility of bursting.

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誌 謝 iv
目 錄 v
表目錄 ix
圖目錄 xi
第一章 緒論 1
1.1 前言 1
1.2 研究動機及目的 1
1.3 研究內容與方法 3
第二章 文獻回顧 4
2.1 碳纖維 4
2.1.1 碳纖維發展歷史 4
2.1.2 碳纖維的種類 5
2.1.3 碳纖維之性質 6
2.1.4 碳纖維的用途 8
2.2 玻璃纖維 9
2.2.1玻璃纖維之發展 9
2.2.2 玻璃纖維之特性 9
2.2.3 玻璃纖維的種類 10
2.2.4 玻璃纖維的性質 11
2.2.5 玻璃纖維之用途 11
2.3 無機聚合物 12
2.4.1 無機聚合物之發展 12
2.4.2 無機聚合物之種類與性質 13
2.4.3 無機聚合物之應用 15
2.3 混凝土試體之複合材料圍束效應 16
2.4 混凝土結構物在高溫下之行為 18
2.4.1 混凝土受高溫之熱學性質 18
2.4.1.1 比熱 19
2.4.1.2 熱傳導 19
2.4.1.3 熱擴散 20
2.4.1.4 熱膨脹 20
2.4.2 混凝土受高溫之化學行為 21
2.4.3 混凝土受火害高溫之影響 21
2.4.4 火害之相關文獻 23
第三章 試驗規劃與程序 26
3.1 試驗規劃 26
3.2 試驗材料 26
3.2.1 混凝土圓柱試體 26
3.2.2 無機聚合樹脂 27
3.2.2.1 變高嶺石 27
3.2.2.3 玻璃粉 29
3.2.2.2 矽酸鈉溶液 31
3.2.3 纖維材料 32
3.2.3.1 碳纖維 32
3.2.3.1 玻璃纖維 33
3.3 試體規劃 34
3.4 試驗程序 37
3.4.1 混凝土圓柱試體製作 37
3.4.2 無機聚合樹脂製作 40
3.4.3 纖維貼片規劃及裁剪 42
3.4.4 FRP包覆圓柱試體作業 43
3.4.4.1 混凝土試體表面處理 43
3.4.4.2 碳纖維包覆 45
3.4.4.3 玻璃纖維包覆 47
3.4.5 試體蓋平作業 50
3.4.6 複合材料包覆補強混凝土抗壓試驗 51
3.4.7 高溫爐加熱試驗 52
3.5 試驗儀器與設備 53
第四章 試驗結果與分析 56
4.1 常溫試驗 56
4.1.1 原混凝土試體抗壓強度 56
4.1.2 一層CFRP包覆補強抗壓強度 57
4.1.3 二層CFRP包覆補強抗壓強度 59
4.1.4 一層GFRP包覆補強抗壓強度 60
4.1.5 二層GFRP包覆補強抗壓強度 62
4.2 高溫試驗 64
4.2.1 高溫100℃試體抗壓強度 64
4.2.1.1 高溫100℃原混凝土試體抗壓強度 64
4.2.1.2 高溫100℃一層CFRP包覆補強抗壓強度 65
4.2.1.3 高溫100℃二層CFRP包覆補強抗壓強度 66
4.2.1.4 高溫100℃一層GFRP包覆補強抗壓強度 67
4.2.1.5 高溫100℃二層GFRP包覆補強抗壓強度 68
4.2.2 高溫250℃試體抗壓強度 69
4.2.2.1 高溫250℃原混凝土試體抗壓強度 69
4.2.1.2 高溫250℃一層CFRP包覆補強抗壓強度 70
4.2.1.3 高溫250℃二層CFRP包覆補強抗壓強度 71
4.2.1.4 高溫250℃一層GFRP包覆補強抗壓強度 72
4.2.1.5 高溫250℃二層GFRP包覆補強抗壓強度 73
4.2.3 高溫600℃試體抗壓強度 74
4.2.3.1 高溫600℃原混凝土試體抗壓強度 74
4.2.3.2 高溫600℃一層CFRP包覆補強抗壓強度 75
4.2.3.3 高溫600℃二層CFRP包覆補強抗壓強度 76
4.2.3.4 高溫600℃一層GFRP包覆補強抗壓強度 77
4.2.3.5 高溫600℃二層GFRP包覆補強抗壓強度 78
4.2.4 高溫710℃試體抗壓強度 79
4.2.4.1 高溫710℃原混凝土試體抗壓強度 79
4.2.4.2 高溫710℃一層CFRP包覆補強抗壓強度 80
4.2.4.3 高溫710℃二層CFRP包覆補強抗壓強度 81
4.2.4.4 高溫710℃一層GFRP包覆補強抗壓強度 82
4.2.4.5 高溫710℃二層GFRP包覆補強抗壓強度 83
4.2.5 環氧樹脂包覆碳纖維常溫與高溫之抗壓強度 84
4.3 試驗結果分析與探討 88
4.3.1 常溫試驗結果分析與探討 88
4.3.2 高溫試驗結果分析與探討 90
4.3.2.1 高溫100℃試驗結果分析與探討 90
4.3.2.2 高溫250℃試驗結果分析與探討 91
4.3.2.3 高溫600℃試驗結果分析與探討 92
4.3.2.4 高溫710℃試驗結果分析與探討 93
4.3.3 常溫與高溫試驗結果比較 95
4.3.3.1 B組常溫與高溫試驗結果比較 95
4.3.3.2 A組常溫與高溫試驗結果比較 100
4.3.4 無機聚合樹脂與環氧樹脂試驗結果比較 107
4.3.5 無機聚合樹脂包覆補強之尺寸效應分析比較 109
4.3.6 本期試驗結果與前期之比較 112
4.3.6.1 本期無機聚合樹脂試驗結果與前期比較 112
4.3.6.2 本期環氧樹脂試驗結果與前期比較 116
4.3.7 本試驗結果彙整 118
4.3.7.1 無機聚合樹脂包覆補強之殘餘強度百分比 122
4.4 高溫後試體外觀變化及破壞模式 126
第五章 結論與建議 134
5.1 結論 134
5.2 建議 135
參考文獻 136
附錄
附錄A A組試體應力應變圖 140
附錄B B組試體應力應變圖 144

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