再生粒料與河川砂石的比較

一般廢混凝土塊在經過破碎時，其表面會殘存水泥漿及水泥砂 漿，根據文獻指出[4~20]，再生粒料表面含有大量水泥漿(約 17％)，

而在文獻指出，附著於再生粒料上之水泥砂漿所佔體積比例，隨著粒 料粒徑愈小，所附著之砂漿比例愈高，通常再生粒料之砂漿附著量約 在25％～60％間。根據文獻[4,5,14,15,16,17,18,19,20]再生粒料與天然 粒料的主要差異有下列幾點：

(1)來自廠鑄混凝土的再生粒料粒徑大於預鑄混凝土之再生粒料。

(2)來自基礎或建築物樑柱的再生粒料所含有毒物質高於暴露者。

(3)與天然粒料相較，再生粒料之表面多角粗糙。

(4)再生粒料因混合紅磚且表面含有水泥砂漿的特性，因而造成再 生粒料比重較低，粗粒料約2.2～2.5，細粒料約為 2.0～2.3。

(5)再生粒料乾比重(O.D)愈低其吸水率愈高，另外再生粒料表面水 泥砂漿附著量與吸水率呈正比之關係。再生粒料的比重及單位 重較低而吸水率及含泥量較高。

(6)再生粒料小於＃200 號篩之含量較天然粒料多。

有關再生粗細粒料的特性與河川砂石特性相關研究分析如下：

1.比重及吸水率

材料之重量與同體積之水量（4℃）之比，稱為比重，或稱材料 絕對堅密之單位體積重量，因係比較值，故無單位。一般河川粗粒料 比重約為2.63；再生粗粒料比重約為 2.40 ~ 2.43[18]，再生粒料比重 與其顆粒大小成正比[21]。

一般河川粗粒料吸水率約為1.04％；再生河川粗粒料吸水率約為 5.65 ~ 6.50％[18]。再生粒料較原生粒料的吸水率來的高[7]，其吸水

率通常高出3％～10％，且與混凝土回收過程有關[21, 22]。

多數人認為，附著的砂漿是導致再生粒料的比重較原生粒料低，

且吸水率較高的主要原因，由於水泥漿體較河川粗粒料具有多孔性與 比重較小的特性，故再生粗粒料具有比重較小及吸水率較大的性質[7, 23, 24]。

Nagataki 等人[26]則認為，黏附的砂漿（AM, adhered mortar）並 不一定是決定再生粗粒料品質的主要變數；由於砂岩粗粒料顆粒原本 就具有部分約30 μm 厚的細微裂縫，其所進行的實驗當中，脆弱顆 粒約佔所有顆粒重量比的 8％，這些脆弱顆粒具有高達 2.4％的吸水 率（一般顆粒吸水率約為0.9％），一些脆弱顆粒當中甚至含有獨立且 易碎，直徑約50 μm 的孔洞。Nagataki 等人發現，在回收前，原料 混凝土裂縫發生的來源主要來自於粗粒料；除了極微小的收縮裂縫之 外，在原料混凝土核心所裁切的平面下，並無漿料或界面轉換區（ITZ）

的裂縫發生。

一般工程規範常規定混凝土粒料的比重不得小於2.50；吸水率不 得大於3％，依此準則再生粗粒料不符合規範要求。Hansen & Narud [19] 指出再生粒料粒徑 4 ~ 8 mm，吸水率為 8.7％；再生粒料粒徑 16

~ 32 mm，吸水率為 3.7％。

李佳彬等[25]指出再生粗粒料比重及單位重分別降低 12％及 13

％，原因主要為其表面水泥砂漿的含量較高。再生粗粒料吸水率達 6.25％ ~ 9.25％，遠高於天然粗粒料的 0.4％。一般河川細粒料比重 約為2.56；再生粗粒料比重約為 2.25 ~ 2.28[18]。一般河川細粒料吸 水率約為2.38％；再生河川粗粒料吸水率約為 7.92 ~ 10.2％[18]。

目前交通部「廢棄混凝土應用於公路構造物中規範草案」中，廢 棄混凝土及陶瓷類材料再生粒料品質標準規定，再生粗粒料比重需大 於2.2，吸水率需小於 7％，再生細粒料比重需大於 2.0，吸水率需小 於10％。民國 92 年，公路局以交通部「廢棄混凝土應用於公路構造

物中規範草案」為依循，進行廢棄水泥混凝土應用於再生粒料水泥混 凝土之工程（119 黃泥崎段彎道改善工程），該工程範例中，再生粒 料吸水率及比重之試驗方法，主要參考交通部「公路工程施工規範」

之增修草案及國內其他相關規範，依照「CNS 488 粗粒料比重與吸 水率試驗法」操作，該工程以再生粗粒料取代一般粗粒料（不含再生 細粒料），取代量為 37.8％，拌成 210 kgf/cm²以下之再生混凝土，使 用於擋土牆，試驗結果結果如表 2-1，再生粗粒料平均比重為 2.27，

滿足於規範草案中針對再生粒料比重需大於2.2 之規定；吸水率平均 值為9.51％，雖滿足規範中吸水率小於 10％之規定，卻接近上限值。

表 2-1 再生粒料比重及吸水率試驗結果

項目 SSD 比重 乾比重 吸水率（％）

試樣 1 2.27 2.07 9.37 試樣 2 2.24 2.05 9.61 試樣 3 2.31 2.11 9.56 平均 2.27 2.08 9.51 資料來源：[11]

2.粒形與級配

粒料之粒形與級配對混凝土的品質影響甚鉅。粒形即粒料之外觀 形狀，而級配則表示粒料中各種不同尺寸顆粒之組成百分比，即大小 顆粒分佈之情形；粒料之粒形最好接近球形或立方體，且具有符合規 範之級配，具有良好粒形與級配之粒料，其所拌成之混凝土工作性較 佳。

再生粒料顆粒具有較多凌角，表面較為粗糙，且通常含有外來的 雜質如金屬、木材、塑膠、紙板…等，因此必須採用一個有計畫的程 序，在壓碎混凝土前，利用機械或人工的方式，有效的去除這些雜質，

並在壓碎後將產物完全清潔 [24, 26]。

回收程序對於粒料的性質有重要的關係，粗細粒料的再生比

（reclamation ratio）亦與回收程序相關[22]。破碎設備與處理流程會 影響再生粗粒料的級配，若能先以顎式碎石機再加上錐式碎石機去除 再生粗粒料之尖銳稜角，發現其粒形接近方圓，並不差於河川粒料。

經此方式處理的再生粒料的級配可符合 ASTM C33 之需求，不需再 經級配調整[18]。此外，根據許多學者的研究指出，混凝土可以利用 兩次的壓碎過程，生產出符合BS 882 規範的再生粒料[24]。以廢混凝 土塊進行破碎篩分結果顯示，粗粒料約佔 73~84％；細粒料約佔 16 ~ 27％[18]。但有些報告指出，再生粒料不一定符合 ASTM C33 之需求 [27]。目前交通部出版之廢棄混凝土及陶瓷類材料再生粒料使用手冊 中建議，應用於水泥混凝土之再生粗細粒料，其級配需符合CNS 1240 之規定。

3.磨損率

一般河川粗粒料磨損率(洛杉磯磨損試驗 500 轉)為 18％；再生粗 粒料磨損率約為30.0％ ~ 33.8％[18]。ASTM C33 指出使用在混凝土 結構的粒料對一般結構應該磨損率小於50%，使用再舖面的破碎岩石 應該小於 40%。根據有效數據，Hansen 認為由最差品質的回收混凝 土製作的再生混凝土粒料仍可以通過 ASTM 對混凝土的要求[28]。

Sagoe 及 Crentsil 等人[29]研究結果則指出，再生混凝土磨損率高出普 通混凝土約12％。

民國92 年，公路局進行之 119 黃泥崎段彎道改善工程中[11]，依 據「CNS 490 粗粒料磨損試驗法」進行洛杉磯磨損試驗，試驗結果 如表 2-2 所示，經 500 轉磨損試驗後，損失百分率為 37.35％，遠大 於天然粒料18％～25％，但仍可滿足規範規定小於 40％之要求。

表 2-2 再生粒料洛杉磯磨損試驗結果

T104」進行再生粗粒料健度試驗，試驗結果如表 2-3 所示，經硫酸鈉 五次循環後，其重量損失百分率為11.7％，雖遠大於天然粒料，但仍 符合規範要求。

表 2-3 再生粒料健度試驗結果

篩號 試驗前重（g）試驗後重（g）規定重（g）

1/2”~ 3/4” 670.0 581.1 670 3/8”~ 1/2” 330.0 294.8 330

#4 ~ 3/8” 300.1 272.1 300 總重（g） 1300.1 1148.0 損失百分率（%） 11.70

資料來源：[11]

6.扁平率

一般河川粗粒料扁平率為3.1％；再生粗粒料扁平率為 2.2％~4.8

％，且再生粗粒料與河川粗粒料的形狀因子相似。此因再生粗粒料處 理程序為先以顎式碎石機再加上錐式碎石機去除再生粗粒料之尖銳 稜角。但是若僅以顎式碎石機處理，則易造成扁平率過大的問題[18]。

7.孔隙率

再生粗粒料的孔隙率為0.043 ~ 0.899 μm，河川粗粒料的孔隙率 為 0.0396 μm，經由壓汞試驗儀可驗證再生粗粒料的孔隙較大且較 多，直接影響再生粗粒料的強度與吸水率[18]。

其他相關文獻研究及規範如表2-4 及表 2-5。

表 2-4 再生粒料與天然粒料基本性質