再生混凝土工程性質之探討

再生粒料變異性大，若使用於製造再生混凝土，即使取代量相 同，由於來源的差異，亦可能造成再生混凝土在各種性質上極大的差 異；本研究報告為忠實呈現此一現象，故將各文獻資料上之結果均列 出，提供使用者參考及注意。

1.坍度

由於回收粗粒料表面較河川粗粒料粗糙且沾有硬固水泥砂漿，且 有高吸水率之特性，會在混凝土拌合時吸收少許水，導致使用回收粗 粒料之再生混凝土的坍度較普通混凝士坍度小，再生混凝土的坍度為 普通混凝土之67% ~ 100%，文獻[30]之再生混凝土的坍度比普通混凝 土稍差之研究結果一致。Limbachiya[24]認為，再生混凝土之坍度隨 著再生粒料含量增高而降低，Topçu 等人[23]則指出，再生混凝土的 工作度較普通混凝土差，特別是取代量超過50％的情況下。

再生混凝土的配比拌合程序與使用天然粒料的混凝土非常相 似，必須修正含水量以獲得適當的工作性，但水灰比的改變要相對較 小，這是由於吸水率較高，使用再生粒料必須添加更多的水，使混凝 土達到同樣的工作性及坍度[21, 31]。

Poon 等人[32]將再生粒料的含水狀態控制在氣乾（AD）、爐乾

（OD）與面乾內飽和（SSD）後，拌製成再生混凝土進行試驗，試 驗結果發現，再生混凝土之初始坍度值受到配比中自由水含量決定，

而坍度損失則與粒料含水狀態有關，其中坍度損失最嚴重為摻加100

％氣乾或爐乾狀態之再生粒料。

2.坍流度

再生混凝土之坍流度為普通混凝土之80 ~ 103%，即再生混凝土 之流動性較普通混凝土稍差；此係回收粗粒料表面較粗糙且多孔隙，

拌合時混凝土中的部分自由水會被回收粗粒料吸收所致，但也發現由 於再生粗粒料之比重較河川粗粒料小且多孔隙，故在坍流度試驗上較

不會有粗粒料下沉現象。

3.單位重

再生混凝土之單位重為 2215.8 ~ 2259 kg/m³，較普通混凝土之 2344.5~2360 kg/m³稍低；即再生混凝土的單位重為普通混凝土的 94%，日本學者所提出之再生混凝土單位重 2120~2430 kg/m³的值相 近 [21, 30]。推究混凝土單位重差異的原因，主要係因回收粗粒料的 來源與分類程度不同所致。

2005 年，Poon 等人[33]使用四種污染物（粘士磚塊碎片、碎瓦 片、碎玻璃及木屑）製作舖面塊，探討再生粒料所含污染物量多寡對 混凝土之影響；研究結果顯示，加入污染物，密度平均降低5%。

4.含氣量

普通混凝土之含氣量一般介於1.5%～2.0%之間。2003 年監察院 的研究報告中指出，再生混凝土空氣含量較普通混凝土高，變動性亦 大[30]。

日本Nagataki 等人[22]以再生粗粒料完全取代粗粒料進行試驗，

所拌製之再生混凝土，其含氣量為4.5％～4.7％，以色列 Katz [34]將 再生粗粒料完全取代粗粒料進行試驗，所獲得的含氣量為4.1 %，此 二者結果與文獻[30]之看法一致。

5.抗壓強度

再生混凝土在相同配比目標強度的配比設計下，其抗壓強度均可 達到普通混凝土之89%以上，且不會因齡期而有降低的現象，所指出 之同為以廢混凝土圓柱試體回收粗粒料而拌合時，再生混凝土強度約 為普通混凝土之85%~99%的結果很接近。

Hansen 及 Narud 與 Bernier，Malier 及 Mazars [19, 35] 發現，再 生粒料混凝土與其製作的原生混凝土有差不多的強度，但若以低強度 再生粗粒料製作高強度混凝土，則發現其與使用高強度再生粒料製作

的高強度混凝土比較之下，抗壓強度降低約39%。Hansen 及 Narud [19] 裂張力強度則低於一般混凝土，波蘭 Afdukiewicz 等人[31]則認為，

再生混凝土中，不使用再生細粒料，可得到較佳的再生混凝土性質。

(31.7-49.1 MPa)。

澳洲學者[29]以澳洲業者生產之再生粗粒料與天然細粒料拌製成 混凝土，試驗結果顯示，對無摻加高爐熟料之再生混凝土，在相同容 量、工作度之條件下；其抗壓與抗拉強度相較於以天然玄武岩碎石、

細粒料之普通混凝土差距在5％以下，此外， Oliveira 等人[40]在 1996 年提出了再生粒料含水量對再生混凝土抗壓強度的影響，混凝土中再 生粒料自乾燥至飽和狀態，抗壓強度是輕微的降低，亦即飽和狀態時 對再生混凝土有略低的抗壓強度。2004 年，C. S. Poon 等人[32]以不 同含水狀態之再生粒料拌製再生混凝土進行試驗，研究結果顯示，摻 加不超過 50％的氣乾狀態再生粒料，其拌製成的再生混凝土，可產 生最佳的抗壓強度。

2003 年，Otsuki 等人[41]以混凝土介面轉換區（ITZ）來評估再 生粒料對混凝土強度之影響。研究結果顯示，在高水膠比混凝土情況 下，舊有ITZ 較新的 ITZ 為強，所以再生混凝土之強度與一般混凝土 之強度相等；然而在低水膠比情況下，由於舊有ITZ 較新的 ITZ 為弱 之故，故與之相反。

2005 年，Xiao 等人[42]探討再生粒料混凝土在單軸抗壓負荷下之 力學性質的試驗結果。研究發現，再生混凝土的破壞模式為剪力破壞 模式，其破壞過程相當地短，破壞面和垂向負荷鉛錘線之傾角約為 63~79°；抗壓強度測試顯示再生混凝土的稜柱及方體抗壓強度通常是 隨取代量之增加而遞減，但其稜柱和方體的抗壓強度比值較一般混凝 土為高。

Chen 等人[36]則認為，使用未洗的再生混凝土粒料，對抗壓強度 的影響將高於水灰比對強度的影響。在水灰比為 0.38 時，再生混凝 土的抗壓強度與普通混凝土的強度比為60％；在水灰比為 0.6 時，強 度比可增加至75％。

6.抗拉強度及抗彎強度

波蘭 Afdukiewicz 等人[31]研究指出，使用天然粒料配比的抗拉 強度較高，但 28 天混凝土的變化不會超過 10%；以再生粗粒料完全 取代天然粗粒料配比之混凝土，28 天抗拉強度約介於 3.4~3.8 MPa 之 間，摻料對抗拉強度的影響大於再生粒料的影響。另有墨西哥學者研 究指出，再生混凝土的抗拉強度，隨再生粒料的取代量增加而降低，

但變化量不大，其28 天抗拉強度介於 3.3~3.6 MPa 之間[38]。此外，

再生粒料於飽和狀態時，將降低再生混凝土抗彎強度[40]。

目前研究指出，使用再生粗粒料及天然細粒料製成混凝土有幾乎 相同或是最多減少10%的抗拉強度。一般來說，混凝土由再生粗及細 粒料製成減少的抗拉強度最小10%，最大 20% [7]。Poon 等人[33]認 為，使用碎粘土磚塊及碎瓦片可改善劈裂抗拉強度，然而若有碎玻璃 加入，則其有利效果將可能抵銷，因為廢玻璃顆粒與水泥糊體之鍵結 力相當地低；加入木屑，將顯著地減少劈裂抗拉強度。

Chen 等人[36]認為，當再生粒料洗過，可提升再生混凝土的性 質，尤其對於抗彎強度更為明顯。

7.磨耗試驗

比較同強度等級與同齡期試體之磨耗率，再生混凝土為普通混凝 土的 122%~392%；說明再生混凝土的抗磨耗性遠不如普通混凝土，

故用於樓版、舖面或受水流沖蝕之構造物時應特別注意其抗磨耗性是 否能達設計要求。

2005 年，de Brito 等人[43]提出，當混凝土中之陶瓷粒料數量增 多時，其強度將隨之減少，但耐磨能力較高。

8.彈性模數

回收粗粒料的再生混凝土，彈性模數(E 值)有略低於普通混凝 土；即再生混凝土Ｅ值約為普通混凝土的 81%~98%，平均為 87%。

故以再生混凝土作結構混凝土時，在結構設計時須特別注意撓度控

制。指出之在相同配比下，再生混凝土之E 值可維持在普通混凝土的 85%以上之結論有一致性[18]。

Building Contractors Society of Japan [44]研究使用再生粒料的混 凝土其彈性模數的改變中指出，使用再生粗及細粒料其彈性模數減少 約 25-40%；用再生粗粒料則彈性模數減少 10-33%。Chen 等人[36]

認為，再生混凝土的彈性模數約為普通混凝土的 70％，改變水灰比 或磚瓦含樣對彈性模數影響不大，如圖2-1 所示。

Xiao 等人[42]研究指出，再生混凝土之彈性模數比一般混凝土為 低，其減少量與再生粒料含量成反比，取代量 100%情況，則其彈性 模數減少45%。

9.卜松比

28 天齡期之五種強度等級的普通混凝土，卜松比(v 值 )為 0.109~0.271，平均值為 0.157；再生混凝土的值為 0.105~0.231，平均 值為 0.149。當試體齡期延長為 56 天，則普通混凝土的 v 值為 0.116~0.243，平均值為 0.154；再生混凝土的 v 值為 0.102~0.239，平 埆值為 0.145；故再生混凝土的卜松比與普通混凝土很接近。此結果 與文指出之再生混凝土之 v 值落在 0.16~0.21 間，與普通混凝土很相 近的結果有一致性。如表2-6 至表 2-8 為再生粒料對混凝土工程性質 之影響[18]。

表 2-6 再 生 粒 料 與 天 然 粒 料 混 凝 土 磨 耗 試 驗

表 2-8 再生粒料混凝土綜合比較結果表

圖2-1 紅磚與瓷磚含量與彈性模數之關係

資料來源：[36]