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再生混凝土使用手冊之研擬

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Academic year: 2021

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(1)再生混凝土使用手冊之研擬. 內政部建築研究所委託研究報告 中華民國 94 年 12 月.

(2) PG9403-0691 094-30170000G1-006. 「再生混凝土使用手冊之研擬」. 受委託者. : 國立台灣科技大學. 研究主持人 : 張 大 鵬 協同主持人 : 黃 兆 龍 研. 究. 員 : 洪 盟 峰 江 奇 成 詹 雅 竹. 內政部建築研究所委託研究報告 中華民國 94 年 12 月.

(3) ARCHITECTURE AND BUILDING RESEARCH INSTITUTE MINISTRY OF THE INTERIOR RESEARCH PROJECT REPORT. Proposing A User’s Manual for Recycled Concrete. BY TA-PENG CHANG CHAO-LUNG HWANG CHU-CHAN CHIANG MENG-FENG HUNG YA-CHU CHAN. December, 2005.

(4) 目次. 目次 表次........................................................................................ Ⅲ 圖次........................................................................................ Ⅴ 摘要...................................................................................... VII 英文摘要............................................................................... XI 第一章 緒論 .......................................................................... 1 第一節 計畫緣起及目的 ...................................... 1 第二節 國外研究及應用情況 ................................ 2 第三節 國內研究及應用情況 .............................. 11 第二章 再生粒料及再生混凝土性質 .................................. 15 第一節 再生粒料與河川砂石的比較 .................. 15 第二節 再生混凝土工程性質之探討 .................. 22 第三節 再生混凝土耐久性質之探討 .................. 31 第三章 研究方法及步驟 ...................................................... 35 第一節 研究方法 .................................................. 35 第二節 研究步驟 .................................................. 38 第四章 完成之工作項目及具體成果 .................................. 39 第一節 再生粒料生產設備與流程訪談 .............. 40 第二節 專家座談會議 .......................................... 41 第三節 期中報告說明會 ...................................... 43 第四節 初步成果發表會 ...................................... 44 第五章 結論與建議 ............................................................ 47 第一節 結論 .......................................................... 47 第二節 建議 .......................................................... 48 I.

(5) 再生混凝土使用手冊之研擬. 附錄一 第二章部分國外文獻內容摘要 ........................ 51 附錄二 專家座談會會議記錄 ........................................ 65 附錄三 再生粒料生產設備及流程訪談記錄 .............. 121 參考書目 ........................................................................ 127 附件. 再生混凝土使用手冊(草案) ............................. 133 (共 64 頁). II.

(6) 表次. 表次 表 1-1 拆除廢棄物之分類...................................................... 5 表 1-2 再生材料品質系統摘要.............................................. 6 表 1-3 再生混凝土和圬工骨材之型態及應用性.................. 7 表 1-4 RCA 污染量限制 ......................................................... 7 表 1-5 再生混凝土配比要求.................................................. 8 表 1-6 德國再生混凝土應用範圍.......................................... 8 表 1-7 再生粒料性質要求...................................................... 9 表 1-8 建築廢棄物產量........................................................ 11 表 1-9 一般事業廢棄物產量................................................ 11 表 2-1 再生粒料比重及吸水率試驗結果............................ 17 表 2-2 再生粒料洛杉磯磨損試驗結果................................ 19 表 2-3 再生粒料健度試驗結果............................................ 20 表 2-4 再生粒料與天然粒料基本性質................................ 21 表 2-5 粒料中有害物質及檢驗規範.................................... 21 表 2-6 再生粒料與天然粒料混凝土磨耗試驗.................... 28 表 2-7 日本再生混凝土種類及用途.................................... 28 表 2-8 再生粒料混凝土綜合比較結果表............................ 29 表 4-1 再生混凝土使用手冊研擬初步成果發表會議程表 45. III.

(7) 再生混凝土使用手冊之研擬. IV.

(8) 圖次. 圖次 圖 1-1 日本營建剩餘土石方再利用申請流程...................... 3 圖 1-2 日本立石建設(株)之再生粒料製造工廠 之製作流程 ............................................................... 4 圖 1-3 (株)京星之製作再生粒料之流程 ............................. 4 圖 2-1 紅磚與瓷磚含量與彈性模數之關係...................... 30 圖 3-1 研究流程圖.............................................................. 38 照片 AII-1 入口報到情況.................................................... 83 照片 AII-2 主席致詞............................................................ 83 照片 AII-3 會議進行情況(一) ............................................. 84 照片 AII-4 會議進行情況(二) ............................................. 84 照片 AII-5 會議進行情況(三) ............................................. 84 照片 AII-6 綜合討論情況.................................................... 84 照片 AII-7 第一次專家座談會討論情形(一) ................. 117 照片 AII-8 第一次專家座談會討論情形(二) ................. 117 照片 AII-9 第二次專家座談會討論情形(一) ................. 118 照片 AII-10 第二次專家座談會討論情形(二) ................. 118 照片 AII-11 第三次專家座談會討論情形........................ 119 照片 AII-12 第四次專家座談會討論情形(一) ................. 119 照片 AII-13 第四次專家座談會討論情形(二) ................. 120 照片 AIII-1 砂石車進料 .................................................. 122 照片 AIII-2 大塊再生料大破顎碎 .................................. 122 照片 AIII-3 再生料沖洗及過篩 ...................................... 123 照片 AIII-4 錐碎 .............................................................. 123 V.

(9) 再生混凝土使用手冊之研擬. 照片 AIII-5 出料之粒料情況 .......................................... 124 照片 AIII-6 再生粒料中之廢棄物 .................................. 124 照片 AIII-7 再生廢棄物 .................................................... 125 照片 AIII-8 再生粗粒料 .................................................... 125. VI.

(10) 摘要. 摘. 要. 關鍵詞:再生混凝土、再生粒料、品質管制、手冊 一、研究緣起 鑑於國內天然砂石料源日漸枯竭,使得營建工程的砂石材料之 取得日益困難,另一方面,國內營建業每年產出的營建廢棄物中的 混凝土廢棄物數量也極為龐大,因此,如能將這些混凝土廢棄物加 以妥善回收處理,製成再生混凝土粒料,重新與一般細粒料、水泥、 水及摻料等材料拌和製成再生混凝土,再行使用於營建工程中,將 可減少對天然砂石料源之破壞開採,完成資源再生利用的處理機 制,也將是未來國內營建工程施工必然之趨勢,這也是執行與完成 本研究計畫的主要理念。 二、研究方法及過程 本項為期一年研究主要進行再生混凝土使用手冊之研擬,研究 內容共有七大項如(1)包括調查瞭解再生混凝土適用主要、次要結構 物之範疇與機會、機制,及國內外研究使用情形與規定。(2)研擬再 生混凝土使用之原則及方式(3)再生粒料之品管作業規定與要求內 容(4)再生混凝土配比設計方法與基本要求(5)再生混凝土產製技術 與問題之研究(6)再生粒料應用於鋼筋混凝土設計作業要點之研擬(7) 再生混凝土施工品質控制技術要點之研訂。 在研究過程中,除了以文獻研究法閱讀分析國內外再生混凝土 之使用情況外,更進一步分析外國相關法規與資料,比較各國法規 與國內再生混凝土使用現況,並參酌與現有產官學各界專家學者對 再生混凝土推廣使用的意見,以完成本研究成果報告及使用手冊草 案。. VII.

(11) 再生混凝土使用手冊之研擬. 三、重要發現 經過本研究蒐集國內外相關文獻以瞭解再生混凝土粒料及再生 混凝土與普通粒料混凝土的差異,以及參考現有國外相關再生混凝 土的規範及國內現有再生混凝土的研究成果,並參酌與現有產官學 各界專家學者對再生混凝土推廣使用的意見,基於「再生粒料及再 生混凝土非次級品」的信念與原則,完成本研究成果報告及使用手 冊草案,期能藉此提供國內再生混凝土正確使用之參考資料,提昇 使用者對再生混凝土的信賴,利於推廣應用混凝土構造物的資源再 生利用。 四、主要建議事項 根據研究發現,本研究針對再生粒料使用手冊之研擬研究案, 提出下列具體建議。以下分別從立即可行的建議、及長期性建議加 以列舉。 立即可行之建議 – 再生混凝土之推廣使用 主辦機關:內政部營建署 協辦機關:內政部建築研究所 再生粒料混凝土,即便僅用於次要結構物,但由於其變異性 較大,品質不穩定,於送至工地時,仍宜建立維持品質之查核方式, 降低失敗機率。建議主辦機關及相關單位建造再生粒料示範結構 物,提高業者、施工單位及民眾使用上的信心,並請相關單位積極 推廣再生混凝土之使用。 長期性建議 – 再生混凝土 CNS 規範之建立 主辦機關:內政部營建署 協辦機關:內政部建築研究所. VIII.

(12) 摘要. 本使用手冊屬參考之性質,日後若需落實應用,仍宜訂定 CNS 相關規範或納入目前現有之相關 CNS 規範中;建議可將再生粒料混 凝土之相關注意條文納入普通混凝土使用規範當中,令使用者降低 疑慮。 長期性建議 – 建立再生混凝土使用獎勵辦法 主辦機關:內政部營建署 協辦機關:內政部建築研究所 建議相關單位提供獎勵辦法或將再生粒料定為綠色營建材料, 增加再生粒料使用誘因及附加利益。. IX.

(13) 再生混凝土使用手冊之研擬. X.

(14) 摘要. ABSTRACT Keyword:Recycled Aggregate, Recycled Concrete, Quality Control, Manual Accounted for the scarcity of domestic natural resource of quarries, it is becoming more difficult to obtain the required aggregates for the construction project.. On the other hand, the amount of concrete debris from construction waste. disposal produced by the construction industries has reached a huge quantity, Thus, if these concrete debris can be recycled and treated properly to produce recycled aggregates such that they can be mixed with the normal fine aggregate, cement, water and admixtures, etc. to yield the recycled concrete for utilization in the construction again, it is anticipated that the scale of destruction and deprival of natural resource of quarry will be alleviated.. A mechanism of recycling the natural. resource can then be well established and becomes the trend in the future construction project. This is main principle to proceed and complete this research project. This one-year project is mainly aimed at proposing a preliminary User’s manual for the recycled concrete. The contents of the project include the following seven items: (1) Investigate and understand its applicability, feasibility and mechanism to major and minor structures and the scope of domestic and oversea application relevant regulations;(2) Propose the principle and approach of application for recycled concrete;(3) Propose the operational regulations and required provisions for the quality control of recycled aggregate; (4) Propose the proportional mixing methods and basic requirements for the recycled concrete; (5) Study the problem and techniques associated with the production of recycled concrete; (6) Propose an operational guideline of reinforced concrete design incorporated with the recycled aggregate; (7) Propose a technical guideline of quality control in construction with recycled concrete. During the process of research, we have collected the domestic and oversea. XI.

(15) 再生混凝土使用手冊之研擬. research papers and understand the difference between the normal concrete and recycled concrete with recycled aggregate, and also considered the related foreign engineering standards and research results and included the opinions coming from the societies of current industries, governments and academics. Basing the primary concepts of “the recycled aggregate and recycled concrete are not the second-class products” to ensure the confidence of users with the recycled concrete and feasible extension of its utilization, we complete this project with one project report and one volume of User’s manual (draft). It is hoping that both documents can be served a reference source for the correct usage of domestic recycled concrete and raise the confidence of user using the recycled concrete.. As a result, promoting the. application of recycling resource of concrete structures becomes feasible and promising.. XII.

(16) 第一章 緒論. 第一章 緒論 第一節 計畫緣起及背景 目前世界各國為達到永續發展共識,各個國家均逐漸發展廢棄物 再利用之機制,由於台灣地區土地狹窄資源有限,近年來,台灣經濟 快速發展,在不斷充實各項公共建設與各大民營工程興辦蓬勃下,建 設及開發密集造成大量的建築廢棄物,鑒於國外發展及國內天然砂石 料源日漸枯竭,使得營建工程材料取得日益困難。 另一方面,國內營建業每年產出的營建廢棄物中的混凝土廢棄物 數量也極為龐大,根據統計,台灣每年混凝土廢棄量達三百五十萬噸 [1],加上台灣地處環太平洋地震帶,天然災害頻繁,災區建物的清除 重建,廢棄物數量十分龐大,若無妥善處理,將會造成多環保問題。 因此,如能將這些混凝土廢棄物加以妥善回收處理,製成再生混凝土 粒料(Recycled Concrete Aggregate, RCA),重新與一般細粒料、水泥、 水及摻料等材料拌和製成再生混凝土(Recycled Concrete, RC),再行使 用於營建工程中,將可減少對天然砂石料源之破壞開採,完成資源再 生利用的處理機制,也將是未來國內營建工程施工必然之趨勢,這也 是執行本研究計畫的緣起與目的。 國外將回收廢棄混凝土所製成之再生產品再回收使用,已被證明 足以節省材料及能源[2],但將廢棄混凝土粒料回收作為再生混凝土之 用,於國內之發展情形正處起步,本土化之研究成果略顯不足;目前 使用廢棄混凝土粒料較常見之工程大多為道路工程,其他可適用工程 項目仍需先予界定後,以提供各界使用,作為後續訂定規範之基礎; 因此,本研究計畫探討各國之再生混凝土的發展應用,以及國內既有 之規範,並參考國內外之相關研究文獻,用以訂定再生混凝土使用手 冊,提供業界參考應用,鑑於國內使用再生混凝土在混凝土構造物之 經驗仍嫌不足,本研究計畫內容以「次要構造物」為適用範圍。. 1.

(17) 再生混凝土使用手冊之研擬. 第二節 國外研究及應用情況 聯合國世界環境與發展委員會於 1987 年提出「永續發展」 (Sustainable Development)的理念與政策,強調地球發展與環境共生工 存之重要性及必要性,促進世界各國積極從事相關之作業,也因此永 續發展已成為二十一世紀國際環保工作之重點與趨勢[3],國外對於營 建拆除廢棄物回收再利用已行之多年,建築及拆除廢棄物主要包含: 混凝土塊、瀝青、磚瓦、紙張、木材、金屬、玻璃等,日本也於 1994 年發表「建設廢棄物副產物對策行動計劃-Recycle Plan 21」 ,預定於 2000 年達到「最終處理量減半」的目標[3];美國與英國則分別制定 「 固 體 廢 棄 物 處 置 法 」 與 廢 棄 物 再 利 用 白 皮 書 「 Making Waste Work」 ,來將建築廢棄物中之廢棄混凝土塊再生利用於道路工程以及 建築工程;歐洲的荷蘭、比利時與丹麥三國則成立回收處理體系,並 於建築法規中強制訂立回收建材比例,使其回收率達 80﹪以上,其 中超過 90﹪的廢棄混凝塊皆運用於道路底層之填充材料與填海造陸 上[3];各國在處理營建廢棄物的情形概要說明如下: 1.日本 日本[4,5]針對營建拆除廢棄物製作成為再生粒料並用於混凝土 工程已有相當的歷史,在 1995 年時廢混凝土塊之再生利用率約為全 國之 65%。日本建設副產物包括建設發生土及建設廢棄物,建設發 生土即營建剩餘土石方。早期建設發生土又稱為建設殘土,與國內稱 為廢棄土一樣,因易聯想為廢棄不用的垃圾,故於 89 年 5 月將「廢 棄土」改名為「營建剩餘土石方」 , 「棄土場」改名為「營建剩餘土石 方資源堆置處理場」,簡稱為「土資場」[5],圖 1-1 為東京剩餘土石 方再利用之申請流程。圖 1-2~1-3 為再生粒料製造工廠之製作流程, 1996 年 3 月,於東京臨海副都心「世界都市博覽會-東京新開拓地」 之建築部分結構體即使用該工廠所生產之再生混凝土,其製作流程運 用數次的破碎、磁選、振動篩選、水洗及分級以製作出再生粗、細粒 料,而後直接投入拌合槽拌合成再生粒料混凝土,再生粒料製造系統 2.

(18) 第一章 緒論. 為濕式磨礦機與利用選煤原理所開發,應用比重選別機方式之濕比重 選別為其特長。而再生粗粒料製造能力為比重選別機方式,係由機械 式改良為空氣式,並將處理槽擴大,每小時可製造 150 噸,其生產比 率為 20~30﹪為再生粗粒料,50﹪以上為再生細粒料。所製造出來 的粗粒料,平均密度 2.51g/cm3 、吸水率 2.3%,細粒料平均密度 2.21g/cm3、吸水率 6.5% [5]。 在粒料堆置及處理方面,日本有制定規範[4,5]如下: (1)欲碎化成再生粒料之舊混凝土,因其品質不同或碎化方式不同 時,須隔離存放。 (2)再生粗粒料與再生細粒料分開存放。 (3)再生粒料在存放、運送時,應避免造成粒料破損或使粒度分配 不均勻的情形發生,而導致粒料品質上的變化。 (4)再生粗粒料的吸水率較高,因此這類粒料在使用之前應處理成 面乾內飽和。基於此一理由,再生粒料堆置場地須提供灑水 設備,使粒料保持在濕潤狀態。再生細粒料因含有較多尚未 水化之水泥和已水化之石灰石,放置過久易風化成為塊狀, 應避免長時間存放。 (5)再生粒料不得和其他類粒料混和堆放。 圖 1-1 日本營建剩餘土石方再利用申請流程 完 成. 搬出入手續及. 搬出入實施. 利用手續相關. 檢送書件. 利用調整會議. 利用決定. 搬出入工程選定. 工 z程業者. 工 z程業者. 事 z務局 ▼ 各成構機關. 各 z構成機關 事 z務局. 產 z源. 事 z務局 都(市計劃局. 利用希望. ). 再利用中心. 公(共工程土量調查. ). 資料來源:[5] 3.

(19) 再生混凝土使用手冊之研擬. 圖1-2日本立石建設(株)之再生粒料製造工廠之製作流程. 資料來源:[5] 圖 1-3 (株)京星之製作再生粒料之流程. 資料來源:[5]. 4.

(20) 第一章 緒論. 2.美國[6] 由美國 CMRA(Construction Materials Recycling Association) , William Turley 所做的估計,美國每年約有 1 億噸的混凝土回收,生 產再生粒料;而由回收混凝土所生產之再生粒料,約佔 5%的粒料市 場(每年超過 20 億噸) ,1997 年,約有 68%的再生粒料使用於路基, 6%的再生粒料用於新拌混凝土中,9%作為熱拌瀝青使用,3%用為 高值(high-value)石基,7%作為低值(low-value)產品,如一般填 料,剩下的 7%則為其他產品。目前美國再生粒料之使用大多仍是道 路工程為主,有部分的州已制定當地之規範。 ACI 委員會針對營建再生材料編寫研究報告[7],其中再生混凝土 方面,從再生粒料製造與工廠設計,粒料的品質、尺寸、粒型、抗磨 損能力、吸水率、密度,再生混凝土的新拌性質、硬固性質、耐久性 等都將完整的整理與比較,其中也包含針對再生混凝土配比以及拌和 程序的建議,也因此看出世界各國對於再生材料的使用,都積極之推 廣。 3.澳洲 [6, 8] 澳洲則是將營建廢棄物分成兩類:一是建築廢棄物、一是拆除廢 棄物(C&D waste)根據 CSIRO[6]之研究指出,若可以加強再生粒料 之品質管控,則可將使用再生粒料之混凝土用在需要更高品質之構 造,而目前大部分的研究仍是將再生混凝土用在非結構之構造上。表 1-1 為澳洲拆除廢棄物之分類。 表 1-1 拆除廢棄物之分類 分類 1 2 3 4. 廢棄物性質 清潔之鋼筋或無筋混凝土 略為污染的混凝土 含磚瓦之混凝土 未篩選混合拆除廢棄物. 資料來源:[8] 5.

(21) 再生混凝土使用手冊之研擬. 澳洲也為了再生混凝土之使用訂定了再生混凝土使用手冊,HB 155-2002[8],內容共分五大章,第一章為再生混凝土及垢工材料之材 料與製程需求回顧,第二章及第三章分別為第一類和第二類再生混凝 土骨材之使用規範,第四章為再生骨材混凝土施工案例,第五章處理 一些副產品如玻璃柏油類,最後並附有相關之澳洲和道路規範。 再生混凝土粗骨材(顆粒密度 > 2100 kg/m3)含至少 95 %是清 洗過的廢混凝土。污染物量少於 1%其他出現在RCA之材料包括卵 石、碎石及水力水泥混凝土等。大多數再生骨材有 20 ~ 65 %之舊有 水泥漿體附著在骨材顆粒上,特別是粒徑 < 4.5 mm之細粒料有最大 量的水泥漿體量。表 1-2 為再生材料品質系統摘要。 表 1-2 再生材料品質系統摘要 製程需求 原料來源 原料接受度 材料貯存 材料舉類 工程性質測試 異質材料含量 環境. 品質需求 拆除廢棄物 藉由選擇拆除物,篩選和門檻檢查而避免污染 預先或後處理貯存: 再生材料必須依其特定用途而加以舉類 工程性質及測試頻率必須根據特定規範執行 有機或無機污染物 可稀釋. 資料來源:[8] 有關再生混凝土粒料(Recycled Concrete Aggregate, RCA)在混凝 土中之應用性,最關鍵性之考慮要項是其中所含污染物對混凝土之耐 久性和服務性可能造成之負面效果。表 1-3 為再生混凝土和圬工骨材 之型態及應用性。使用手冊中也建議再生骨材取代量可達 30%,不會 對混凝土性質造成很大的差異,雖然也有 100%取代量而獲成功之實 例。. 6.

(22) 第一章 緒論. 表 1-3 再生混凝土和圬工骨材之型態及應用性 再生混凝土 性質 壓碎拆除塊. 用途 排水/過濾 通常適用. 使用場合 填土 舖路 結構混凝土 舖面混凝土 適用 不適用 不適用 不適用 某些情況 級配的拌和塊 適用 通常適用 某些情況適用 不適用 適用 清潔的級配磚塊 某些情況 極適用 適用 通常適用 經常適用 適用 /混凝土 清潔級配混凝土 極適用 極適用 適用 可能適用 經常適用. 資料來源:[8] 手冊中也將再生粒料分為兩類: (1)其抗壓強度大於 40 MPa 之 1A RCA 類,均勻級配股材(粒徑 4-32 mm)其污染物小於 1%,(2)1B RCA 為使用 1A 類骨材與不超過 30%之碎磚塊拌和之混合物。同時也 將混凝土分為兩級,限制其使用量,第一級 RC 使用 RCA 骨材最大 量為 30%所製作之無筋和鋼筋混凝土,第二級 RC 使用 RCA 骨材量 達 100%所製造之混凝土,其抗壓強度為 25Mpa 適用於非結構混凝土 應用。表 1-4 為 RCA 污染量限制,表 1-5 為再生混凝土配比要求。 表 1-4 RCA 污染量限制 RCA 性質 磚塊含量(最大量) 卵石類材料< 1950 kg/m3 易碎料(最大量) 顆粒形狀;比例 2:1 顆粒密度 SSD (最低) 體積密度(最低) 吸水率(最大) 骨材壓碎值(最大) 總不純量(最大) 燒失量(最大) 清洗之物質損失量(最大) 健度損失(最大) 篩分析粒徑分布. 粒料規格 1A RCA 1B RCA 0.5% 30% 1% 5% 0.1% 0.1% 35% 35% 3 2100 kg/m 1800 kg/m3 1200 kg/m3 1000 kg/m3 6% 8% 30% 30% 1% 2% 5% 5% 1% 1% 9% -. 試驗方法. AS1141.14 AS1141.6 AS1141.4 AS1141.6 AS1141.21 AS1141.24 AS1141.11. 資料來源:[8] 7.

(23) 再生混凝土使用手冊之研擬. 表 1-5 再生混凝土配比要求 配比參數 抗壓強度(MPa) RCA 取代量(%)(最大) 砂與總骨材比(最小) 飛灰含量%(最少) 空氣含量%(輸氣劑)(最大) 水泥含量kg/m3 (最少). 1 級 RC 之限制量 40 30 0.4 20 6 270. 2 級 RC 之限制量 25 100 0.4 20 6 225. 資料來源:[8] 4.德國 德國在 1998 年 11 月根據德國規範 DIN 1045 中使用再生粒料之 混凝土制定了「再生粒料混凝土使用手冊」[9],內容分為兩部分,一 是對於再生混凝土應用範圍如表 1-6、配比(再生粗細粒料之使用量、 水量控制)、製作、性質及監測等作要求,其中也特別提到再生粒料 需要特別注意其吸水率及乾單位密度,另一部分則是規定再生粒料的 製作、工廠要求、再生粒料的性質以及再生粒料組成的比例,如表 1-7,其中也要求再生粒料處理工廠需經由第三單位認證後才可製作 再生粒料,且每一批再生粒料均要標明處理工廠以及來源,未來德國 也研擬擴大再生粒料之定義,希望將其他礦物建築材料加入,如紅磚 等,以達到廢棄物減量的目標。 表 1-6 德國再生混凝土應用範圍 應用場合 室內構件 一般室外構件 不透水構件 抵抗普通化學侵蝕構件. 資料來源:[9]. 8. 限制 能抵抗鹼矽反應.

(24) 第一章 緒論. 表 1-7 再生粒料性質要求 性質. 要求 碎石/砂及天然粒料 ≧ 95 M-% 礦物成分(輕質混凝土及磚…等) ≦ 5 M-% 成分 非礦物成分 ≦ 0.2 M-% (植物木頭紙金屬玻璃塑膠等) 乾單位密度 Ρ ≧2.0 ± 0.15 碎石/砂 > 2 mm W ≦ 10 M-% 吸水率 碎砂≦2 mm W ≦ 15 M-% 環境限制 大多與德國其他規範相同. 資料來源:[9] 5.歐盟 歐盟方面,營建和拆除廢棄物(簡稱 C&D waste )已有相當多 的研究與發展舉行在 RILEM 組織的技術委員會 [10] ,並且被發表 在三個國際討論會,如 1985 年比利時、 1988 年日本,和 1993 年 丹麥。以營建和拆除廢棄物的趨勢而言,大多數歐盟成員國已建立了 回收目標,他們的營建和拆除廢棄物產品範圍從 50 %到 90%,為了 替代自然資源譬如木材、鋼和粒料,再生材料通常比天然材料較便 宜,且回收在德國、荷蘭和丹麥一般處置較不昂貴,並且在 1990 年 統計營建和拆除廢棄物平均 28 %被再生利用,在荷蘭 95 % 被再生利 用,且在丹麥 90 % 被再生利用,且在 2000 年估計每年產生營建和 拆除廢棄物大約是 2~3 億公噸。 在歐盟方面廢棄物以預防和減少為原則,其方向有 4 大原則:清 潔技術、R3(廢棄物之回收、再利用和重新獲得)、營建和拆除廢棄 物之管理和規劃、處罰汙染者條款。未來影響營建和拆除廢棄物有三 個主要因素:人口密度、天然材料的產出和使用、工業化程度,這三 者因素都與營建和拆除廢棄物成正相關的關係,例如人口密度越高所 造成的廢棄物也隨之提高;運用過多的天然材料也:會造成對環境的 衝擊;工業化程度越高所產生的廢棄物也越多。以經濟方面考量再生 混凝土有以下三點:1. 以混凝土品質而言,再生粒料之混凝土品質 9.

(25) 再生混凝土使用手冊之研擬. 也能像天然粒料一樣,因此選擇再生材料或自然材料取決於價格和品 質。2. 有些國家在回收上規定特別稅及其費用,例如 1986 年丹麥政 府規定,若在垃圾場裡不回收的廢棄物,也要增加其稅收。3. 對社 會而言,成本效益分析的兩項評估是支付對環境的衝擊以及許可對環 境的衝擊。. 10.

(26) 第一章 緒論. 第三節 國內研究及應用情況 1.國內研究及應用情況 台灣目前主管建築廢棄物的機關為「內政部營建署」及「行政院 環保署」,處理建築廢棄物主要依照「營建剩餘土石方處理方案」及 「廢棄物清理法」,目前政府為健全整體廢棄物回報系統,也於網路 上架設三個相關網站,「營建剩餘土石方再利用申報」、「營建廢棄混 凝土再利用申報」、「營建廢棄物申報」,以此建立完整之全國營建資 源再利用管理申報系統[1]。,而建築廢棄物之產量,如表 1-8 及表 1-9 所示,其中一年較一年多之廢棄物產量除了因為廢棄物申報系統 漸趨完整之外,如何減少營建廢棄物以及營建廢棄物再利用也是政府 努力的目標,因此行政院也通過了公共工程廢棄物再利用之計畫,預 計在未來公共工程之廢棄物再利用可達 80 % ~ 90 %。 表 1-8 建築廢棄物產量 公共工程 產出量 民國 85 年 1,416.5 民國 86 年 2,081.3 民國 87 年 1,730.0 民國 88 年 1,903.0 民國 89 年 1,807.5 民國 91 年 1,958.6 民國 92 年 2,764.5 民國 93 年 2,584.3 民國 94 年 2,214.0 總計 18,459.7 平均 2,307.5. 建築工程 需填量 產出量 132.5 1,031.8 1,980.3 1,898.4 2,381.7 1,238.0 2,427.5 1,761.8 1,702.3 1,491.5 230.8 473.2 701.3 1,062.7 580.6 1,461.6 766.9 1,992.8 10,903.9 12,411.8 1,363.0 1,551.5. 總計 需填量 產出量 9.0 2,448.3 98.5 3,979.7 5.8 2,968.0 57.4 3,664.8 46.3 3,299.0 22.5 2,431.8 49.6 3,827.2 44.4 4,045.9 32.2 4,206.7 365.7 30,871.4 45.7 3,858.9. 資料來源:[1](本研究整理) 表 1-9 一般事業廢棄物產量 一般事業廢棄物 土木或建築 廢棄物混合物. 民國 90 年 民國 91 年 6971.22. 14699. 民國 92 年 21511.9. (公噸) 需填量 1,334.4 2,078.9 2,387.5 2,485.0 1,748.6 253.0 750.9 625.0 799.1 12,462.4 1,557.8. 餘土量 1,113.9 1,900.8 580.5 1,179.8 1,550.4 2,178.5 3,076.3 3,420.9 3,407.6 18,408.7 2,301.1. (公噸) 民國 93 年 69470.79. 資料來源:[1](本研究整理) 11.

(27) 再生混凝土使用手冊之研擬. 國內目前對於建築廢棄物再利用之研究也積極的再進行,除了本 案針對再生混凝土使用手冊做研擬外,交通部也通過了廢棄混凝土應 用於公路構造物之規範,其他學術單位也有研究案同時進行,如建築 物拆除計畫…等。 關於再生混凝土目前國內應用情況,仍是以道路工程為主,尤其 在國道及公路方面,如公路總局第二區養護工程處之 119 黃泥崎段彎 道改善工程就將再生混凝土應用於 140 kgf/cm2、175 kgf/cm2及 210 kgf/cm2擋土牆、護坡[11],國道新建工程局二高後續計畫快官草屯路 段也將再生粒料作為路堤填築之材料[12],除此之外,國道新建工程 處也將使用再生之要求放入其內部建立之工程要求手冊中,其中提到 再生混凝土適用於回填或基礎墊層之 80 kgf/cm2級混凝土及串方塊之 175 kgf/cm2級混凝土,再生粗粒料之使用量不得超過全部粗粒料重量 之 40%,且比重大於 2.2,吸水率小於 10 %,最大磨損百分比小於 50 %,長扁片(長或寬大於寬或厚之 3 倍者)不得大於總重之 30 %。 2. 國內再生粒料生產情況 一般國內土資場收容營建拆除廢棄物,在經破碎、篩選後,質料 較好之砂石可作為粒料使用,較差之砂石則作為填料用。國內營建拆 除廢棄物當中,廢混凝土塊及紅磚為最大量者(約占 70 %~80 %), 若將破碎後的廢混凝土塊作適當處理以生產再生粒料,則需相當得技 術。因此國內在處理營建拆除廢棄物以製造再生粒料之流程大致上可 分為篩選、破碎、磁選、錐碎、研磨、再篩選、級配與洗淨等程序。 經過上述程序所製造出的再生粒料,可用以拌製再生粒料混凝土或是 用於道路底層。其處理機具及設備,茲簡述如下[1,4,13]。 1.轉筒式篩選機:由轉筒式篩選機將破碎後之廢棄混凝土塊分 離。 2.破碎:廢棄混凝土塊或是磚石類經初步分類後,製入顎式壓碎 機 (Jaw Crusher),經破碎後依所需求粒徑或尺寸分離。 12.

(28) 第一章 緒論. 3.磁選:藉磁力作用將鐵金屬物質篩選分離,可置於破碎機之後。 4.錐碎:廢混凝土塊經顎式壓碎機破碎後,通常會造成粒料形狀 外觀有較多的尖銳稜角,造成工作性不佳。若再生粒料在經過 錐式破碎機(Cone Crusher)破碎後,能將表面部分稜角去除,以 改善再生粒料基本性質。 5.磨砂機:依所需尺寸,將錐碎後的再生粒料以研磨的方式,可 造出粒型較佳且表面較為潔淨之再生粒料。 6.清洗:廢棄混凝土塊或是開挖土方經破碎及錐碎的處理程序後 往往含有大量粉塵及其它雜質,藉由洗砂機作初步的清洗,以 降低再生粒料含泥量。 7.拌合:破碎後的再生粒料,在經由適當比例拌合後,可產生所 需細度模數之級配,以利後續級配級配使用。. 13.

(29) 再生混凝土使用手冊之研擬. 14.

(30) 第二章 再生粒料及再生混凝土性質. 第二章 再生粒料及再生混凝土性質 第一節 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 15.

(31) 再生混凝土使用手冊之研擬. 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 16.

(32) 第二章 再生粒料及再生混凝土性質. 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]。 17.

(33) 再生混凝土使用手冊之研擬. 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。. 18.

(34) 第二章 再生粒料及再生混凝土性質. 表 2-2. 再生粒料洛杉磯磨損試驗結果. 篩號. 試樣重量(g)規定重(g). 1/2”~ 3/4”. 2501.0. 2500. 3/8”~ 1/2”. 2500.6. 2500. 總重(g). 5001.6 百分率(%). 損失百分率(%). 100 轉後重(g). 90.65. 9.35. 500 轉後重(g). 62.65. 37.35. 鋼球個數. 11. 級配種類. B. 資料來源:[11] 4.破碎值 利用抗壓機對容器內粗粒料施加一定力量,以了解其破碎情況, 河川粗粒料破碎值為 26.4%;再生粗粒料破碎值為 38.6% ~ 46.9% [18]。 5.健度 健度,又稱為安定性。混凝土拌和材料中,若有游離石灰、氧化 鎂、無水硫酸…等呈健度不安定時,在拌製混凝土時,將在水泥已經 凝結後,方開始產生水化作用,故形成異常膨脹或畸變,使混凝土產 生龜裂,引起結構物之破壞。 一般河川粗粒料飽和硫酸鈉重量損失率為 3.4%;再生粗粒料飽 和硫酸鈉重量損失率為 11.6% ~ 15.4%[18]。硫酸鹽抵抗試驗(ASTM C88)以 ASTM C33 規範為依據,再生粒料對凍融的抵抗則依 ASTM C88 試驗去確定[7]。 目前交通部「廢棄混凝土及陶瓷類材料再生粒料使用手冊」中對 於再生粒料健度的要求為:硫酸鈉溶液方法重量損失不得大於 12%, 硫酸鎂溶液之方法重量損失不得大於 18%。民國 92 年,公路局進行 之 119 黃泥崎段彎道改善工程中,依據「CNS 1167 A3031」 、 「AASHTO 19.

(35) 再生混凝土使用手冊之研擬. 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. 300.1. 272.1. 300. 1300.1. 1148.0. ~ 3/8”. 總重(g) 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。. 20.

(36) 第二章 再生粒料及再生混凝土性質. 表 2-4. 再生粒料與天然粒料基本性質 再生粒料. 表乾比重 粗粒率(FM) 吸水率(%) 單位容積質量 洗淨試驗(%) 黏土塊量(%). 細粒料 2.26 2.92 11.15 1.36 2.5 0.7. 一般粒料 粗粒料 2.54 6.72 4.40 1.45 0.4 0.1. 細粒料 2.57 2.63 1.88 1.68 1.8 0.1. 粗粒料 2.68 6.64 0.57 1.62 0.9 0.0. 資料來源:[18, 20] 表 2-5. 粒料中有害物質及檢驗規範 依據規範 ASTM. 有 害 物 質 種 類 許 可 值 (%). 對混凝土的影響. 有機物. 影 響 凝 結 及 硬 固 時 間 , C40 C87 可能造成惡化. CNS 11153. <1.0(粗 ) 通 過 #200 號 篩 影響粘著性,增加用水 <3 細 (磨 耗 ) C117 (75mm)細 料 量 <5 細 (一 般 ). 491. 煤 或 褐 煤 或 其 <0.5(外 觀 ) 他輕質物 <1.0(一 般 ). 1164 1172 10990. 柔軟顆粒. <10. 土塊與易碎顆 <3 粒 (γ<2.40) 角 岩 <8 ( γ SSD <2.40) 氯化物. <0.1. 磨損率. <50. 硫 酸 鎂 健 性 (5 <18 循環). 影響耐久性,可能造成 C123 污染及爆開 用水量增加影響耐久 性 影響工作及耐久性,可 能造成爆開 影響耐久性,可能造成 爆開 不正常凝結,造成混凝 土中鋼筋鏽蝕爆裂 造成較大之磨耗結果. C851. 1173. C142. 1171. C295. -. -. 1240 12891. C131 C295 C536. 3048 490. 影響耐久性,造成表面 C88 粉化分解 C289 粒 料 鹼 性 反 應 <0.05(3 個月) 不 正 常 膨 脹 , 淵 生 「 地 C229 C342 膨脹 <0.1(6 個月) 圖 狀 」 爆 裂 C441. 1167. 資料來源:[18,20] 21.

(37) 再生混凝土使用手冊之研擬. 第二節 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 22.

(38) 第二章 再生粒料及再生混凝土性質. 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 23.

(39) 再生混凝土使用手冊之研擬. 的高強度混凝土比較之下,抗壓強度降低約 39%。Hansen 及 Narud [19] 認為再生混凝土抗壓強度視其原生混凝土的強度而變,其主要控制為 原生混凝土水灰比及再生混凝土水灰比的組合。但 Chen 等人[36]則 認為,在高水灰比(低強度水泥砂漿)時,再生混凝土抗壓強度與普 通混凝土相似;在低水灰比(高強度水泥砂漿)時,再生混凝土抗壓 強度與低於普通混凝土強度,透過高強度水泥砂漿及增加水泥量下, 可產生高強度的再生混凝土,但此為不經濟的配比。 日本 S. Nagataki 等人[22]研究指出,當原料混凝土之品質較高 時,再生混凝土所獲得之抗壓及劈裂張力強度均高於控制組之混凝 土:反之,原料混凝土的品質較低時,再生混凝土所獲得的抗壓及劈 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。 但多數研究均指出,以再生混凝土粗粒料與天然細粒料製成的再生混 凝土具有足夠的抗壓強度[21, 22, 31, 37, 38]。 多數研究再生混凝土的學者發現,當混凝土同時由粗及細兩種再 生粒料製作,其抗壓強度與天然材料相比,將減少 15-40%;而若混 合 50%天然砂與 50%再生砂製作的混凝土,則其抗壓強度較完全天然 砂混凝土比較降低約 10-20%。更進一步調查顯示,部分的再生細粒 料的確會抑制再生混凝土的性能;研究指出,強度損失大多是因為部 分再生粒料小於 2 mm [7]。此外,土耳其學者 Topçu[23]認為,相同 的水灰比下,再生混凝土的抗壓強度與再生粒料取代量成反比的關 係。以色列學者 Katz 研究[34]指出,以 100%取代量拌成之再生混凝 土,在相同條件及齡期下,強度約低於原強度 25%。Chen 等人[36] 認為,添加再生細粒料在水泥砂漿中將降低水泥砂漿的強度,再生細 粒料在水泥砂漿內的數量大於水灰比的影響。 混凝土由不同來源混凝土的再生粒料製作與僅由一種來源製作 的混凝土比較有較大的差異。De Pauw [39]發現,當混凝土配比相同 但由不同回收來源時,28 天抗壓強度的差異約為 4600-7100 psi 24.

(40) 第二章 再生粒料及再生混凝土性質. (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%。. 25.

(41) 再生混凝土使用手冊之研擬. 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 26.

(42) 第二章 再生粒料及再生混凝土性質. 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]。. 27.

(43) 再生混凝土使用手冊之研擬. 表 2-6 再 生 粒 料 與 天 然 粒 料 混 凝 土 磨 耗 試 驗 再生/普通混凝土. 種類. 普通混凝土(%). 再生混凝土(%) 之比值(%). 設計強度. 齡期. 7 天 28 天 56 天 7 天 28 天 56 天 7 天 28 天 56 天. 6.9 MPa. 5.85 2.44 2.12 12.18 8.29 8.30 208. 340. 392. 13.7 MPa. 5.35 4.80 4.26 13.62 8.12 8.36 255. 169. 196. 20.6 MPa. 3.88 1.65 1.70 9.16 5.50 5.20 236. 333. 306. 27.5 MPa. 3.15 3.47 3.56 11.30 4.49 4.98 359. 129. 140. 34.3 MPa. 2.64 2.56 2.58 5.74 3.12 3.02 217. 122. 117. 資料來源:[18] 表 2-7 日 本 再 生 混 凝 土 種 類 及 用 途 再生混凝土 第 I 型混凝土 第 II 型混凝土 種類 鋼筋混凝土 無筋混凝土 用途別 無筋混凝土 使用粗粒料 再生粗粒料 1 種 再生粗粒料 2 種 普通粒料 使用細粒料 普通粒料 再生細粒料 1 種 合理使用 180~210 kg/cm2 160~180 kg/cm2 強度 道路附屬基礎 側溝、集水渠基 橋樑構造物 礎、重力式擋土 適用構造物 擋土牆 牆、重力式橋 隧道襯砌 台、攔砂壩、消 波塊 資料來源:[5]河野廣隆,再生粒料,1996。. 28. 第 III 型混凝土 打底用混凝土 再生粗粒料 3 種 再生細粒料 2 種 160 kg/cm 2以下. 打底用混凝土 非結構體混凝土 堤防.

(44) 第二章 再生粒料及再生混凝土性質. 表 2-8 再生粒料混凝土綜合比較結果表 硬 固 性 質 (Age 91 days). 新拌性質 工作性. 水泥 塑性收縮 抗壓 超音波(m/s) 強度(Mpa) 效益 (mm). 微觀性質 硫酸鹽 乾縮(μm/m) 侵 蝕 (10 循環). 表面電阻 (kΩ-cm). DR. 高流動性 0.21~0.29 34.53~43.95 4089~4218 0.12~0.15. -252 ~ -308 1.00 ~ 2.85. 43.0 ~ 50.1. DN. 高流動性 0.10~0.21 33.55~46.21 4486~4591 0.13~0.16. -140 ~ -223 0.25 ~ 1.23. 72.1 ~ 80.6. AR. 低流動性 0.34~0.41 38.26~42.67 4066~4157 0.06~0.08. -332 ~ -367 -6.21 ~ -7.72 8.7 ~ 10.3. AN. 低流動性 0.28~0.37 40.02~46.70 4329~4389 0.07~0.08. -313 ~ -335 -4.33 ~ -7.11 13.3 ~ 15.8. ≧4000 ASTM C39 ASTM C39 D:緻密配比,R:再生粗細粒料。 A:ACI配比,N:再生粗粒料+天然砂。. 設計值或 規範值. ≦1. ≧0.14. ≧20. 氯離子 電子顯微鏡驗 電 滲(Qs) 空氣含量較低, 界面鍵結良好 空氣含量較低, 803 ~ 1498 界面鍵結良好 空氣含量高孔隙 6046 ~ 7194 多,漿體粒料間有 微裂縫 空氣含量高孔隙 4102 ~ 5516 多,漿體粒料間有 微裂縫 ≦2000 ASTM C1202 1346 ~ 1871. 資料來源:[4]. 29.

(45) 再生混凝土使用手冊之研擬. 圖2-1 紅磚與瓷磚含量與彈性模數之關係. 資料來源:[36]. 30.

(46) 第二章 再生粒料及再生混凝土性質. 第三節 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。. 31.

(47) 再生混凝土使用手冊之研擬. 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 32.

(48) 第二章 再生粒料及再生混凝土性質. 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 33.

(49) 再生混凝土使用手冊之研擬. 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。. 34.

(50) 第三章 研究方法及進行步驟. 第三章 研究方法及進行步驟 第一節 研究方法 1. 再生混凝土使用手冊研擬方面: 採用方法如下: (1) 透過文獻蒐集及歸納整理。 (2) 擬定使用手冊大綱。 (3) 研訂國內再生粒料及再生混凝土性能指標。 (4) 舉辦各項專家座談會。 (5) 擬定初步內容與原則。 (6) 舉辦綜合專家座談。 (7) 檢討與修正。 以上述方式完成下列各項工作內容: (1) 進行調查瞭解再生混凝土適用次要結構物之範疇與機會、機 制,及國內外研究使用情形與規定。 (2) 研擬再生混凝土使用之原則及方式。 (3) 再生粒料之品管作業規定與要求內容。 (4) 再生混凝土產製技術與問題之研究。 (5) 再生粒料應用於鋼筋混凝土設計作業要點之研擬。 (6) 再生混凝土施工品質控制技術要點之研訂。 2. 文獻蒐集及法令探討 (1) 蒐集國內外有關再生粒料在混凝土上應用之既有研究成果,作 為訂定手冊、規範之參考。 (2) 蒐集世界各先進國家有關混凝土需使用再生粒料之規定,作為 35.

(51) 再生混凝土使用手冊之研擬. 訂定規範之參考。 (3) 國內有關再生粒料產量及應用現況調查,以使規範之訂定能合 理,並符合產業界需求。 3. 再生粒料處理方式及性能要求 (1) 訂定再生粒料處理方式及性能指標要求。 (2) 訂定再生混凝土性能指標要求。 (3) 提供再生粒料之產製過程管制要求。 4. 混凝土產製 由於再生粒料與天然粒料性質與品質之不同,參照中國土木水 利工程學會 混凝土工程施工規範(土木 402-88a),針對再生粒料之 特性,對混凝土產製之方法及流程加以修訂。 (1) 機械設備之規格性能。 (2) 拌合之程序步驟。 (3) 拌合之時間與均勻性。 (4) 再生混凝土之施工品管檢驗與驗收。 5. 再生混凝土配比設計方法與基本要求 (1) 配比設計參數限制。 (2) 改良 ACI 配比設計方法。 (3) 再生混凝土性能指標要求。 (4) 試拌及調整決定配比參數。 (5) 參 照 中 國 土 木 水 利 工 程 學 會 混 凝 土 工 程 施 工 規 範 ( 土 木 402-88a),針對混凝土品質之要求、設計安全係數之考慮,對再 生混凝土設計之方法及流程加以修訂。 6. 鋼筋混凝土設計規範之修訂 36.

(52) 第三章 研究方法及進行步驟. 用於結構物之混凝土不論是否為再生粒料之混凝土,其品質均須符 合設計規範與施工規範之要求。由於再生粒料混凝土品質之穩定可 靠性無法與天然粒料混凝土相比,因此在鋼筋混凝土設計上,應採 取一些適當考慮,以確保結構物之性能符合設計要求。 本計畫考慮修訂重點如下:因再生混凝土其各方面性能介於輕質混 凝土與常重混凝土之間,故係以混凝土工程設計規範(土木 401-93) 中與輕質混凝土相關之條文加以修改,並配合專家座談會之意見 後,進行調整。. 37.

(53) 再生混凝土使用手冊之研擬. 第二節 研究步驟 本研究計畫研究步驟如圖 3-1 研究流程圖所示: 圖 3-1 研究流程圖. 包括調查瞭解再生混凝土適用主要、次要結構物之 範疇與機會、機制,及國內外研究使用情形與規定。 研擬再生混凝土使用之原則及方式。 再生骨材之品管作業規定與要求內容 再生混凝土配比設計方法與基本要求 再生混凝土產製技術與問題之研究 再生骨材應用於鋼筋混凝土設計作業手冊之研擬 再生混凝土施工品質控制技術手冊之研訂. 資料來源:本研究整理. 38.

(54) 第四章 完成之工作項目及具體成果. 第四章 完成之工作項目及具體成果 本研究計畫主要完成之工作項目包括下列兩項: 1. 「再生混凝土使用手冊之研擬」研究成果報告書(期末研究報告) 計一冊。 2. 「再生混凝土使用手冊(草案)」計一冊。 本研究過程中除了定期與不定期進行內部研究團隊討論會議,檢 討、修訂研究內容與進度外,有外界產官學界人士參與的主要完成工 項目計有下列八項: 1. 國內「正和土資場」再生粒料生生產設備與流程參觀訪談。 2. 舉辦五次國內專家學者座談會。 3. 依合約規定進行期中報告,並針對期中報告審查意見進行答覆與 說明。 4. 舉辦一次研究計畫「初步成果發表會」。 本章說明此八項完成工作項目的過程與內容。. 39.

(55) 再生混凝土使用手冊之研擬. 第一節 再生粒料生產設備與流程參觀訪談 1. 時間:民國九十四年六月三十日(星期四) 2. 地點:苗栗縣卓蘭鎮正和土資場 3. 參與人員:張大鵬、洪盟峰、詹雅竹、溫凱翎、王金圳、孫詠明、 陳柏存、李金輝、吳漢儒、陳俊村、黃偉翔、廖御吟、高進驊。 4. 活動內容摘要: 參觀與聽取說明國內土資場再生混凝土粒料生產程序。 5. 相關製程及再生粒料照片詳見附錄三。. 40.

(56) 第四章 完成之工作項目及具體成果. 第二節 專家座談會議 本研究計畫共舉行五次專家座談會議,分別邀請學術單位學者、 拌和廠及砂石處理廠業者、政府機關、政府工程機關以及顧問工程公 司業者…等不同機構代表,並將各方意見統合彙整,以期經過多次討 論及修正後之再生混凝土使用手冊,以期符合學術學理及工程實用 性,各次會議之出席人員及會議記錄請詳見附件二。 五次專家座談會討論議程與參與參加人員之族群類別概述如下: (一) 第一次專家座談會:邀請學術單位參加。 議題: 1. 再生混凝土使用手冊之大綱及章節編排。 2. 再生混凝土使用手冊第一~五章之內容討論(手冊中共六章)。. (二) 第二次專家座談會:邀請學術單位及工程單位參加。 議題: 1. 再生混凝土使用手冊之大綱討論。 2. 再生混凝土使用手冊之第六章內容討論。. (三) 第三次專家座談會:邀請拌合廠及砂石處理廠業者。 議題: 1. 再生混凝土使用手冊之第二章再生粒料性質進行討論(手冊中 共五章)。 2. 再生混凝土使用手冊之第四章再生混凝土之產製進行討論。. (四) 第四次專家座談會:邀請政府機關及工程單位參加。 41.

(57) 再生混凝土使用手冊之研擬. 議題:再生混凝土使用手冊之內容綜合檢討。. (五) 第五次專家座談會 議題:再生混凝土使用手冊之內容綜合檢討。. 42.

(58) 第四章 完成之工作項目及具體成果. 第三節 期中報告及期末報告說明會 本研究計畫依合約之規定,於九十四年八月二日下午二點半舉行 一次期中報告,會議主持人為內政部建研所丁所長育群,報告地點在 內政部建築研究所會議室,總共參與人員包括行政院公共工程委員 會、營建署、經濟部標準檢驗局、技師公會…等五個單位,三位專家 學者及主辦單位建築研究所相關人員。 依據內政部建築研究所九十四年八月十一日建研工字第 0940003979 號函所附期中簡報會議記錄,將會議中各單位及專家學 者所提出之綜合討論意見,答覆如附錄二 會議紀錄所示。 本研究計畫依合約之規定,於九十四年十一月十四日下午舉行一 次期末報告,會議主持人為內政部建築研究所葉祥海組長,報告地點 在國立台北科技大學建築所,審查委員為沈進發教授,蔡得時教授, 張振成科長。 依據內政部建築研究所所附之期末報告紀錄,將會議中審查委員 所提出之意見,答覆如附錄二 會議紀錄所示。. 43.

數據

圖 1-3 (株)京星之製作再生粒料之流程
表 1-3 再生混凝土和圬工骨材之型態及應用性  用途  使用場合 再生混凝土  性質  填土  排水/過濾 舖路  結構混凝土 舖面混凝土 壓碎拆除塊  適用  通常適用 不適用  不適用  不適用  級配的拌和塊  適用  通常適用 某些情況適用 不適用  某些情況 適用  某些情況 清潔的級配磚塊 /混凝土  極適用  適用  通常適用  經常適用適用  極適用  極適用  適用  可能適用 清潔級配混凝土 經常適用 資料來源:[8]  手冊中也將再生粒料分為兩類: (1)其抗壓強度大於 40 MPa
表 1-5 再生混凝土配比要求  配比參數  1 級 RC 之限制量  2 級 RC 之限制量  抗壓強度(MPa)  40 25  RCA 取代量(%)(最大)  30 100  砂與總骨材比(最小)  0.4 0.4  飛灰含量%(最少)  20 20  空氣含量 %(輸氣劑)(最大)  6 6  水泥含量kg/m  (最少) 3 270 225  資料來源:[8]  4.德國          德國在 1998 年 11 月根據德國規範 DIN 1045 中使用再生粒料之 混凝土制定了「再生粒料混凝土
表 1-7  再生粒料性質要求  性質  要求  碎石/砂及天然粒料  ≧ 95 M-%  礦物成分(輕質混凝土及磚…等)  ≦ 5 M-%  成分  非礦物成分  ≦ 0.2 M-%  (植物木頭紙金屬玻璃塑膠等)  乾單位密度  Ρ ≧2.0  ±  0.15  碎石/砂  &gt; 2 mm  W ≦ 10 M-%  吸水率  碎砂 ≦ 2  mm  W ≦ 15 M-%  環境限制  大多與德國其他規範相同  資料來源:[9]  5.歐盟          歐盟方面,營建和拆除廢棄物(簡稱 C&am
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參考文獻

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