第三章 再生透水鋪面關鍵技術之探討
第二節 再生材料性能試驗結果
一、 不同比例再生透水鋪面之面層性能試驗
本研究依據各業者檢送之試驗報告，綜合透水磚之相關試驗規範，針對抗 彎、抗壓、吸水率及透水係數等結果進行探討，試驗結果如以下各表所示，根據 試驗結果顯示，各業者試驗之透水磚在抗彎、抗壓、吸水率及透水係數等結果，
皆符合規範要求，並且呈現出相當良好的成效，可知以再生材料用於透水磚可達 到規範要求及表現出良好的成效。
1. 試驗磚尺度
表3-8 各類型透水磚試驗樣品尺度
透水磚 長度(mm) 寬度(mm) 高度(mm)
澐鋒 199.9 100.1 59.1
天久-天然粒料 249.1 248.5 61.1 天久-廢玻璃 199.9 99.7 62.6
天久-爐碴 198.7 98.9 62.3
全盛興-窯燒 200.7 100.4 61.2 路亨-天然粒料 200.1 200.3 62.5 路亨-廢陶瓷 198.9 99.3 69.3 路亨-鈦鐵礦(50%) 199.1 98.9 67.7
2. 抗彎抗壓結果
表3-9 抗壓、抗彎試驗結果
透水磚 抗壓強度(kgf/cm2) 抗彎強度(kgf) 澐鋒 333.59 14,937 天久-天然粒料 346.97 43,189 天久-廢玻璃 306.96 13,176 天久-爐碴 376.81 17,368 路亨-天然粒料 362.64 31,575 全盛興-窯燒 284.75 15,260
規範：抗壓強度需在280kgf/cm2以上、抗壓強度需在1200kgf 以上。
3. 吸水率
表3-10 吸水率試驗結果
透水磚 吸水率(%)
澐鋒 8.0 天久-天然粒料 5.2
天久-廢玻璃 4.7 天久-爐碴 5.8 全盛興-窯燒 4.6 路亨-天然粒料 5.4 路亨-廢陶瓷 6.0 路亨-鈦鐵礦(50%) 12.1 路亨-鈦鐵礦(100%) 15.3
規範：A 級高壓混凝土磚：平均值 5％以下、B 級高壓混凝土磚：平均值 6％以 下、C 級高壓混凝土磚：平均值 7％以下。
4. 透水係數
表3-11 透水係數試驗結果
透水磚 透水係數 透水磚 透水係數
澐鋒 0.059 天久-天然粒料 0.130
全盛興-窯燒 0.895 天久-爐碴 0.106
路亨-天然粒料 0.020 天久-廢玻璃 0.150 路亨-10 組(25%廢陶) 0.257 路亨-10 組(50%鈦) 0.759 路亨-10 組(100%鈦) 0.888
規範：透水係數需大於10-2cm/sec
二、 面層材料適用性分析
製磚成本主要分為粗骨材、砂及水泥等，本研究試以轉爐石與剩餘土石方作 為再生材料，用以取代部分天然材料作為製磚原料，作為評估利用再生材料對於 製磚成本的影響。
經與業者詢問單價後，天然骨材及再生骨材單價如下表內容所示，依據各取 代量進行成本估算，以高壓混凝土磚為例，每噸的單價為計算結果，與全天然骨 材進行成本比較。
1. 轉爐石取代天然粒料
（1） 取代天然粗骨材20％用量
表3-12 製磚之天然材料與再生材料之成本分析（轉爐石取代 20％）
天然 再生
材料 添加比例 單價
（元/kg）
總價
（元/噸） 材料 添加比例 單價
（元/kg）
總價
（元/噸）
天然粗骨材 23.30% 0.52 粗骨材 29.13% 0.52 151.46
再生粗骨材 5.83% 0.05 96.93 砂 48.54% 0.54 262.14 砂 48.54% 0.54 262.14
（2） 取代天然粗骨材40％用量
2. 剩餘土石方取代天然粒料
（4） 取代天然粗骨材80％用量
1. 底碴透水混凝土試驗結果分析
本研究採用底碴來製作透水混凝土不但具有減少廢棄物的問題，同時 也可增加底碴再利用的多元性，使得底碴再利用可同時能滿足綠營建材料 及綠建築政策的兩大目標。
2. 底碴透水混凝土材料特性
（1） 水洗粗底碴基本特性
由於透水混凝土強度的來源完全是靠著粒料與粒料間接觸的力量 來產生，因此粒料表面的潔淨程度就顯得非常重要，所以對於透水混 凝土所採用的粗粒料底碴會先經過水洗後才拿來作為粗骨材材料，而 其主要的用意就是要去除粗粒料底碴表面不穩定的物質以及降低粗粒 料底碴的氯離子濃度，使整體粗底碴有一均勻穩定的物理性質。表3-20 為底碴經水洗後各項物理性質。
由表3-20可以得知經過水洗的底碴比重、吸水率、磨損率、健性 均與未水洗底碴相差不多，而只有在氯離子濃度方面由0.129%降低至 0.039%，另外底碴外表潔淨程度也可以直接尤其外觀看出。如圖3-15 所示，可以直接分辨出底碴中所含的物質，如果再細分類，玻璃佔 31%、陶瓷佔8.4%、金屬佔5%、底碴佔55.6%，底碴的複雜性可由此 看出。
表3-20 粗底碴水洗與未水洗各項物理性質比較
種類 單位重
（kg/m3） 比重 吸水率
（％）
磨損率
（％）
健性
（％）
氯離子
（％）
未水洗 1290 2.33 5.34 40.7 4.8 0.129 水洗 1256 2.32 5.11 39.2 4.6 0.039
焚化爐底碴 水洗過後的底碴 圖3-15 焚化爐底碴及水洗過後之外觀
（2） 透水混凝土材料特性
透水混凝土水泥將最佳的用量理論上是以能黏結粒料接觸點，或是以 能夠完全包裹粒料表面，但不填充粒料間孔隙為原則，形成粒料顆粒與水 泥膠結成的多孔堆聚結構，如圖3-16所示。
圖3-16 透水混凝土多孔隙堆聚結構
透水混凝土所採用的骨材粒徑一般文獻中多以雙粒徑互相搭配較多，
如果採用單粒徑所製做出的透水混凝土其所要求的強度很難達到所要求的 預設目標強度，因為孔隙過多骨材接觸點較少的原因所導致，因此會採用 單一粗骨材粒徑搭配一細骨材，然而細骨材不可採用太小或多，以免提升 的強度而犧牲了透水性能。
透水混凝土另一重要的影響條件為水泥漿，水泥漿不可有太高的流動 性，以免孔隙被水泥漿填滿降低孔隙率，然而光靠水灰比來控制
漿體的膠結性能是非常難控制的，因此一般大都會增加附加劑的使 用，來改善水泥漿「質」的方面，例如添加強塑劑、卜作嵐材料等，甚至
有時為了將強度提升更高會採用單價較高的膠結劑，但往往會使得整體構 築單價過高。
3. 透水混凝土配比說明
本次各項試驗組代號說明如表3-21。
表3-21 透水混凝土配比
透水性混凝土配比（kg/m3） 組別 水灰比
水泥 水 粗底碴 細底碴 減水緩凝劑 AT303 0.30 667.8 232.1 1255.1 337.5 80.1 AT304 0.30 891.5 285.8 1255.1 337.5 107.0 AT305 0.30 1068.2 346.7 1205.7 342.2 128.2 AT254 0.25 891.5 272.9 1255.1 337.5 107.0 AT354 0.35 891.5 339.4 1255.1 337.5 107.0 AT404 0.40 891.5 375.1 1205.7 342.2 107.0 AT303N 0.30 667.8 290.1 1255.1 337.5 0.0 AT304N 0.30 891.5 357.2 1255.1 337.5 0.0 AT305N 0.30 1068.2 410.3 1205.7 342.2 0.0 AS303 0.30 428.4 167.0 1255.1 0.0 51.4 AS304 0.30 572.6 201.6 1255.1 0.0 68.7 AS305 0.30 715.7 235.9 1255.1 0.0 85.9 BT303 0.30 416.7 164.1 1271.3 0.0 50.0 BT304 0.30 555.7 197.5 1271.3 0.0 66.7 BT305 0.30 694.6 230.8 1271.3 0.0 83.3
透水性水泥混凝土的配比設計法，到目前為止尚未有成熟的計算方 法，根據透水混凝土所要求的孔隙率和結構特徵，1m3混凝土的主要體積大 多是由骨材堆積而成。而本次研究配比原則是根據粒料的比表面積來計算 所需的水泥漿量，另外搭配高性能減水緩凝劑，來改善水泥漿的性質。以 下為對本次實驗配比相關設計變因說明。
（1） 骨材
本次對於骨材粒徑有採用單粒徑及雙粒徑設計，而雙粒徑所使用
最佳的強度性能。
（2） 水泥用量
水泥用量是依據粒料之比表面積計算而得，第一次設計時使用 1mm 設計厚度，發現其漿量過多，因此開始針對漿量逐漸往下修正並 配合透水性能，直到設計厚度降低為0.5mm 才開始有透水性能，因此 本研究針對厚度0.5mm、0.4 mm、0.3 mm 作為水泥漿厚度設計，以求 能得到一最佳的水泥用量。配比中末碼代表水泥漿的厚度。
（3） 水灰比
水灰比會影響水泥漿的強度及稠度，如果水灰比過大，會使得水 泥漿黏性不夠，亦產生粒料析離現象，水泥漿會從骨材顆粒上流過，
形成不均勻的混凝土組織，既不利於透水，也不利於強度的提升。水 灰比太低水泥漿濃度過高，黏性過大，水泥漿難以均勻地包裹所有的 顆粒。因此使用高性能減水緩凝劑，搭配不同水灰比，尋找最適當的 組合。配比中25、30、35、40，代表水灰比 0.25、0.3、0.35、0.4。
4. 透水混凝土抗壓實驗分析
由圖3-17比較圖可以得知當水灰比為0.3的時候，可以得到最佳的抗壓 強度，即0.30>0.35>0.25>0.40，由此可看出低水灰比不見得是強度最高的一 組，可能就是由於水泥漿稠度過大，無法均勻的使每個粒料表面都能裹覆 到足夠的漿量，因此最佳的水灰比是出現在0.3。
影響透水混凝土強度的另一個主要因素為包裹粒料表面的厚度，由圖 4.74可以得知混凝土強度隨漿體厚度增加而增加，尤其當選用漿體厚度 0.4mm時，其抗壓強度更可達200kg/cm2以上，而與一般用於人行道規範的 混凝土抗壓強度規範180 kg/cm2以上已可滿足。
而再從單粒徑與雙粒徑的比較發現，採用雙粒徑底碴的強度高於採用 單粒徑的底碴，會導致此項結果應是採用單粒徑底碴其有許多孔隙無法完 全藉由水泥漿來填充，因此孔隙過多造成強度降低的問題，而採用雙粒徑 細小的底碴可以填充部分部分孔隙，再加上細粒料比表面積大，可以增加 較多的骨材與水泥漿接觸的面積，因此雙粒徑強度會大於單粒徑強度。
另外再探討A組與B組兩組的比較，A組是採用#4、#8搭配，而B組是採 用3/8〃、 #4搭配，B組整體粒徑較粗，其抗壓強度反而較使用單粒徑底碴 還要差，主要原因應該還是粒料配比太粗，孔隙過多的原因，因此未來透 水混凝土粒徑應採用一粗粒徑搭配一細粒徑，而細粒徑儘量採用小於#4篩 以下的粒徑，而其使用量最好不要超過20％，因為過多的細料將導致使用 更多的水泥漿，而且將會造成孔隙減少降低混凝土透水性能。
0 50 100 150 200 250
AT303 AT304 AT305 AT254 AT354 AT404 AS303 AS304 AS305 BT303 BT304 BT305 試驗組別
抗壓強度（kg/cm2 ）
7天 28天
圖3-17 透水混凝土抗壓實驗結果比較圖
AT303~ AT305這組透水混凝土試體的破壞不像一般混凝土試體是從 骨材與骨材之間破壞，而其破壞的弱點都是從底碴去碎裂，因此粒料強度 太弱應該是導致透水混凝土破壞的主要原因，如圖3-18，因此若要提升更高 的強度可與一般天然粒料摻配提升整體骨材強度。而其他試驗組的破壞多 屬於粒料與粒料間水泥漿破壞，其原因可能是水泥漿量裹覆不足、孔隙過 多所導致。
圖3-18 透水混凝土試體破壞情形
對於水泥漿有無添加摻劑在此也做個比較，如圖3-19，有添加減水緩凝 劑的透水混凝土在拌製的過程容易擣實及澆灌，水泥漿裹覆在骨材表面是 非常均勻的，而未添加的透水混凝土其在拌合時就非常的麻煩，而且漿體 黏稠度過大，增加水量又怕強度減低，因此拌合未添加摻劑的透水混凝土，
其漿量裹覆就不太均勻，所以造成28天抗壓強度明顯降低，而且與有添加 的透水混凝土強度相差很多，由此可見摻劑在透水混凝土中的使用角色是 非常重要的。
0 50 100 150 200 250
AT303 AT304 AT305 AT303N AT304N AT305N
試驗組別 抗壓強度（kg/cm2 ）
7天 28天
圖3-19 添加強塑劑與未添加實驗結果比較圖