再生混凝土耐久性之探討

1.乾縮及潛變

以目前對再生混凝土的研究，由再生粒料製作的再生混凝土其潛 變大於原生材料製成之混凝土約 30~60%，這是由於包含再生粒料混 的凝土有高於50%的漿體體積，且混凝土的潛變與混凝土中漿體或砂 漿的含量成比例的關係[7]。

波蘭學者 Afdukiewicz 等人[31]認為，使用再生粗粒料及天然砂 所拌製之再生混凝土，與相似強度但使用天然粒料之一般混凝土相較 之下，有較高的乾縮及輕微減少的潛變。加拿大水泥協會（Cement Association of Canada）則表示，再生混凝土的乾縮與潛變可能超過原 生混凝土的100％，特別是使用再生細粒料時；因此為了使乾縮值降 低，應使用再生粗粒料與天然砂較佳[21]。

此外，用天然砂及再生粗粒料製成的混凝土，其乾縮量亦大於用 天然粒料製成的混凝土約 20~50%，而使用再生粗及細粒料製成的混 凝土，乾縮量則大於70~100%；Hansen[45]發現較高強度的混凝土乾 縮量會高於低強度的混凝土。Sagoe 等人[29]研究指出，一年齡期之 再生混凝土，其乾縮率高出普通混凝土約25％。

2.滲透及擴散

再生粒料混凝土的滲透性受配比設計、養護情況及試體乾燥影 響；滲透性與混凝土物理性質（如吸水率等）有關 [46]。

南非學者Olorunsogo 等人[47]指出，在特定的養護期間內，再生 粒料的存在將使得混凝土的氧氣滲透指標下降，若混凝土中含有一定 再生粒料的含量時，其滲透指標將隨著齡期增加而增加；再生混凝土 之氯離子擴散指標，則隨著再生粒料的取代量增加而增加，且在某個 特殊的再生粒料取代量下，養護期間越長，氯離子擴散指標則越低。

水灰比 0.5~0.7 由再生粒料製作的混凝土，與天然粒料製作的混 凝土相較之下，其滲透率為 2~8 倍，Rasheeduzzafar [48]發現再生混 凝土的低強度及高吸水率可以用較低的再生混凝土水灰比(0.05~0.1) 來補償。

2003 年， Otsuki 等人[41]探討再生粒料對氯離子滲透之影響，

研究結果指出，再生骨材混凝土之氯離子滲透和中性化阻擾比一般混 凝土略差，但在高水膠比混凝土施工使用雙拌合方法可以改善再生混 凝土的強度、氯離子滲透和中性化阻抗之性質。

3.鹼粒料反應

混凝土之化學分解最常見者為水泥之鹼質與含有大量矽質成分 之粒料發生化學作用所導致。所謂鹼粒料反應（Alkali aggregate reaction, AAR），係指某些粒料中之活性矽酸鹽和水泥中之鹼（N 和 K）

作用，產生表面網狀裂縫或圖形裂縫，伴隨著膠體滲出，表面爆開和 破片剝落。

以再生粗粒料所拌製之新混凝土，若製成再生粒料之老舊混凝土 本身具有鹼粒料反應之粒料時，則具有鹼粒料反應之潛在危機。這是 由於附著在再生粒料上的含鹼水泥，在鹼粒料反應發生時，具有一些 膨脹的影響，因此在使用再生粒料時，必須特別注意鹼矽反應（ASR）

的控制；即使舊混凝土並沒有鹼粒料反應發生，亦不能假設新的再生 混凝土不會有這個情況發生[21]。

4.孔隙

粒料的總孔隙體積會影響混凝土的抗壓強度、拉力強度、彈性模 數。一般情況下，再生粒料取代量越多則總孔隙體積越高，且取代量 增加時，會有較大的孔隙，以早期最為明顯，比表面積也是相同的趨 勢[38]。

日本學者Nagataki 等人[22]，以天然細粒料及再生粗粒料拌製再 生混凝土，研究結果顯示，與一般混凝土相比，再生混凝土之總透水

孔隙體積約增加了20~52％。

巴西學者 Levy 等人[37]研究指出，當再生粒料取代量提高時，

孔隙率亦上升；此外，再生粗粒料取代量為 20％時，可獲得最小孔 隙體積及最低吸水率；這可能是因為級配的改變與完善的卜作嵐反應 導致。

Moriconi 等人[49]則認為，使用再生粒料當作天然粒料的總取 代，會造成孔隙率增大，此可由填加飛灰加以克服。分析孔隙水中之 鈣、鈉和鉀離子，顯示有不同稀釋製程機理運作，再生粒料之出現可 增加非反應性離子（Na+、K+、cl-）等之釋出可能性，而取代鈣成為 較低之淨稀釋；即使用再生粒料，不管其微結構的孔隙率較大，皆可 降低鈣離子之釋出率。此結果顯示，相應於可溶解之鈣離子而言，CH 量少；由此觀點，再生粒料若加以適當的處理，則對環境之影響性是 正面的。

5.碳化程度

碳化程度與混凝土之化學成分關係較大，而不僅與混凝土之物裡 性質有關；使用再生粒料取代原生粒料，在取代量為20％~50％的情 況下，碳化程度降低[37]。

2000 年，Dollimore 等人[50]利用熱差分析（TG）及 X 光繞射分 析（XRD）對再生混凝土粒料進行分析，實驗結果指出，在舊混凝土 試樣中，卜特蘭產物Ca(OH)2 可能已部分碳化。

The Building Contractors Society of Japan [44]認為原再生混凝土 粒料已遭受到碳化達 65%則以其製成的混凝土與普通混凝土比較有 較高的碳化率；同時再生混凝土中的鋼筋較普通混凝土腐蝕較快，此 加速腐蝕可以被較低的水灰比補償。

6.凍融抵抗

許多凍融抵抗的研究指出，對於混凝土使用原生粒料或再生粒料 之間幾乎沒有差別。Building Contractors Society of Japan [44]指出由

再生粗及細粒料製作之混凝土有減少凍融抵抗的危害，他們也發現要 是細粒料取代原生材料，凍融抵抗與原生混凝土差不多。

日本學者Gokce 等人[51]指出，由非輸氣混凝土所獲得之再生粒 料，使用於輸氣混凝土上時，對於抗凍融反應十分不利。這是由於每 個獨立的粒料顆粒皆具有不適當的空氣孔隙系統，使得整體的孔隙系 統轉變成一個非輸氣系統，導致了不良的抗凍融性質；然而，若輸氣 混凝土中含有由亦為輸氣混凝土所獲得之再生粒料時，則這種再生混 凝土具有完整的輸氣孔隙系統，因此暴露於凍融環境下時，可以有良 好的抗凍特性。只要粒料中含有少量的非輸氣再生粒料，則混凝土抵 抗凍融的能力就會大幅的降低，因此，當再生混凝土需要足夠的抗凍 耐久性時，混凝土配比中，只能使用品質優良，且為純輸氣混凝土之 再生粒料。

法國學者 Zaharievea 等人[26]提出，一般而言，飽和的再生混凝 土抗凍性不足，因此，在暴露於劇烈環境的情況下，不建議使用再生 混凝土，主要的理由是由於再生混凝土之高水灰比，造成的高孔隙 率，及較不良的力學性質。不但如此，再生粒料本身亦具有較差的抗 凍性：首先，再生粒料可能含有不健全的顆粒，這些不健全的顆粒在 凍融循環中，將不斷地惡化。第二，再生粒料可能在結冰的時候，把 水驅往其四周的水泥漿，造成危害。實驗發現，只有W/C 低於 0.55，

未經飽和的配比（RAC1），可以使用於中度的寒冷氣候下。1996 年，

Oliveira 等人[40]研究再生粒料含水量對再生混凝土抵抗凍融性質之 影響，研究結果顯示，乾燥及飽和再生粒料有不良的抗凍融性，而半 飽和狀態再生粒料之抵抗效果較佳，這應可解釋為不同含水條件之再 生粒料與漿體介面的形成結果會影響再生混凝土的品質。

波蘭學者 Afdukiewicz 等人[31]則表示，利用 HPC 製造再生粒 料，與使用天然粒料的混凝土相較之下，當遭受到凍融現象時，有相 似或更好的耐久性。