2：建築廢棄物磚塊之破碎與粒徑分佈

4.3.2 建築廢棄物作為骨材之性質探討

由前面粒徑分析可知，建築廢棄混凝土塊經破碎後可作為骨材使 用。骨材(aggregate)由於較水泥便宜很多，因此，最經濟的混凝土 是在儘可能使用較多骨材。骨材，也相當地改善混凝土的體積穩定性 與耐久性。通常認為骨材是混凝土中完全惰性的充填料，這一點並非 事實。它的物理性質，在某些情況下，連同其化學成分，均可對混凝 土的塑性，與硬化後的諸性質，產生不同程度的影響。

良好的骨材，應能產生硬化後混凝土等所需的性質，由於建築廢 棄混凝土塊本身為使用過之建材，因此必需瞭解其物理性質，以評估 其再製作為骨材之可行性⁽¹¹⁾。在作骨材試驗時，先取得真具代表性的 試材是很重要的。骨材對混凝土的性質諸如強度、耐久性、韌性、硬 度、體積變化、孔隙率、比重以及化學反應等影響很大。唯有當其抗 壓強度小於或與混凝土的設計強度相當時，骨材的的強度才會限制達 混凝土的可得強度。實用上，大部分使用的骨材強度均較混凝土為 大。通常，火成岩較沉積岩與變質岩的強度大出很多。因骨材顆粒的 大小與形狀不規則，故直接量度其強度性質是不可能的。通常自母岩 中取出圓柱體樣品作抗壓強度試驗，或用容積骨材作壓碎法試驗求得 其強度性質。較軟弱材料(壓碎值大於30)的壓碎值可能不大正確。應 改用在壓碎試驗中產生10%細粒的荷重定出。這些骨材強度的試驗，

只是骨材性質的一種指標，其性質也可由混凝土試體破壞時的骨材破 碎強度得到。

骨材的孔隙率，也是一種重要性質，由其對骨材的強度、吸水性

表示之。一般說來，沉積岩的吸水率最高，與碎石的岩石學相近的卵 石，由於風化較甚，故吸水也較多。已知一種岩石，吸水率依骨材顆 粒的大小及其量度方法而異。

用來製造混凝土的骨材其總含水量，亦即吸收的水量與游離 水或表面水的和，其變化很大。若欲維持混凝土的工作度與強度，而 且游離水保持一定時，拌合機內所加的水量必需考慮此點予以調整。

通常，混凝土的配合設計所用骨材的重量是依其面乾內飽和的情況而 定。含水量有任何變化時，必需在拌合時調整其重量。

1.洛杉磯磨損試驗(測磨損率)：

CNS490對於粗骨材之耐磨損性質有所規定，係利用洛杉磯試驗機 作試驗，方法如下

(1)將粗骨材試樣在 100-110℃之烘箱中烘乾至恆重 (2)將烘乾後之粗骨材，依規定之級配稱量 5000 克

(3)將試樣與直徑為 47.6 公釐，重為 440 克之鋼球 12 個同時加入洛杉 磯試驗機內並以每分鐘 30-33 轉，共轉 500 轉。試驗機轉動時，

應注意平衡，俾能得到均勻之轉速。於達 500 轉後，將試樣傾出，

再以 No.12 篩做篩分析，則通過 No.12 篩者，視為磨損量。通常 骨材之磨損率不可超過 50%。

2.健度試驗(測定骨材在硫酸鈉內抵抗分解能力)

物理健性佳者對於溫度、濕度之便化及凍融作用不生破裂或分解 現象。物理健性差者，其吸水性大，易破裂，受水飽和時，則發生膨 脹，暴露於自然界中則極易風化而碎裂。所謂建性試驗，乃將骨材浸 於硫酸鈉或硫酸鎂溶液中，而後烘乾如此反覆循環5次，對粗骨材而 言，其損失重量在硫酸鈉溶液中不超過12%，而在硫酸鎂中不超過 10%，而在硫酸鎂溶液中，則不得超過18%。至於細骨材而言，其損失 重量在硫酸鈉溶液中不得超過10%，而在硫酸鎂溶液中則不得超過

15%。

表九至表十二為建築廢混凝土塊所製成之再生骨材(廢混凝土/

廢磚塊)之性質分析結果。

表九：再生骨材(廢混凝土/廢磚塊)之比重(測試法 CNS488)

骨材 比重(面乾內飽和)

再生粗骨材(3/8”~#4) 2.30 再生細骨材(#4~#100) 2.22 天然粗骨材(3/8”~#4) 2.36 天然細骨材(#4~#100) 2.30

表十：再生骨材(廢混凝土/廢磚塊)之吸水率(測試法 CNS488)

骨材 吸水率(%)

再生粗骨材(3/8”~#4) 7.45 再生細骨材(#4~#100) 9.42 天然粗骨材(3/8”~#4) 1.11 天然細骨材(#4~#100) 1.50

由表九可知，再生骨材與天然骨材之密度變化不大。但由表十所顯示 之吸水率，再生骨材具有較高之吸水率，因此利用再生骨材作為建材 時，其所需之水量需較高。

表十一：再生骨材(廢混凝土/廢磚塊)之洛杉機磨耗實驗(CNS490)

骨材 洛杉機磨耗(%)

再生粗骨材(3/8”~#4) 34.20

表十二：再生骨材(廢混凝土/廢磚塊)之硫酸鈉健性損耗(CNS-A3032，3034)

骨材 硫酸鈉健性損耗(%)

再生粗骨材(3/8”~#4) 3.81 再生細骨材(#4~#100) 8.64 天然粗骨材(3/8”~#4) 2.60 天然細骨材(#4~#100) 3.92

由表十一及表十二可知，由建築廢棄混凝土塊所製備之再生骨 材，其物理性質與力學性質，明顯的低於天然之原生骨材。因此，在 進行高壓混凝土磚設計時，更應考慮此一差異性對於高壓混凝土磚產 品性質的影響。

4.3.3 高壓混凝土磚之製備

混凝土之配合法

混凝土配比設計的基本精神主要能夠深切瞭解配比設計中各項 材籵的，性質、作用、配比策略及材料改變之影響程度。因此配比設 計包括選擇適當的材料，並恰當的將這些材料組合在一起。而優良的 配比必需具有下列條件⁽¹²⁾：(1)經濟性(2)工作度(3)強度與耐久性。配 比設計的原則基本上即在合理的平衡工作性、強度、耐久性何成本間 之關係。

(1) 經濟性：混凝土原料之選擇除了技術上可行以外，首先必需考慮 原料使用之經濟性；亦即，選擇的材料必需為可達到最低品質要求 的條件，且價格最便宜的材料。混凝土材料中以水泥的成本最高，

因此為最主要之考量因素。一般觀念以為，水泥用量愈多對於混凝 土的品質愈佳，然而事實並非如此，水泥用量過鉅，混凝土會產生

較大之收縮量(shringake)及潛變量(creep)和大量水化熱^(13)(14)。所以 經濟性的考量必須在不影響混凝土品質的前題下使用最低量的水 泥。可採用的方法包括⁽¹²⁾:採用具最佳性質之骨材，級配最大的骨 材粒徑，最低粗細骨材比，最低坍度要求，摻加適當參料，採用較 佳之震動器等。另一種達到經濟性的方法為利用工業副產品如高爐 熟料及飛灰等材料來取代一部份水泥的使用，而降低混凝土的成 本，亦為近年來的趨勢；利用工業副產品做為混凝土之添加料，不 僅可以減少生產的成本，同時就整體環境保護與資源永續利用而 言，亦有正面之貢獻。

(2) 工作度：適當的配比設計應是使得新拌混凝土(Flesh Concrete)容 易施工，因為太乾的混凝土不僅將造成澆置、搗實的成本增加 外，同時可能會因品質不勻而降低強度、耐久性及外觀⁽¹⁵⁾ ; 但 是若工作度過份，則可能泌水及析離而會損及耐久性，所以不佳 的工作度會增加成本及損及耐久性。一般混凝土配比對工作度要 求可考慮如下 ⁽¹²⁾:

(a)最低工作度需能滿足澆置、搗實及粉光作業 ;

(b)工作度受到骨材特徵及性質的影響，如要改變凝聚性及粉光 性時應以增加矽/粗骨材比，不是僅加入細粒料而已;

(c)現場需要高流度混凝土等俱有特性之工作度時，應利用減水 劑、緩凝劑及張塑劑來達成，而不應在現場加水，以免損及結 構物安全性及耐久性。

(3) 張度與耐久性(Strength and Durability)⁽¹²⁾：一般耐久性主要受透

時，一般僅利用控制骨材級配及減水摻料來降低水灰比而不宜增 加水泥用量，其主要原因為避免高水化熱及乾縮形成龜裂。

混凝土配比設計之原則

配比設計的原則 (Principles of mix design)基本上即在合理 的平衡工作性、強度、耐久性和成本間之關係。由混凝土組成材料來

150kgf/cm²。

加壓(150kg/cm²)成型後，經28天之養生期，經依CNS：13296高壓混 凝土連鎖地磚檢驗法測試強度為422 kgf/cm²。吸水率試驗結果顯示，

吸水率約為5.5%。因此使用建築廢棄混凝土塊作為高壓地磚之原料，

其吸水性、抗壓性等皆可符合B級之標準，故品質與市售商品無分無 軒輊。(註: CNS：13296規定，高壓連鎖地磚之抗壓強度A級需

>560kgf/cm²，B級>408kgf/cm²，C級>357 kgf/cm²；另吸水率：A級需

<5﹪，B級<6﹪，C級<7﹪)。

表十四：高壓地磚混凝土水灰比對抗壓強度之影響