根據經濟部統計處資料,民國111年1至11月台灣生產預拌混凝土為39,46萬立方米,一立方米混凝土約使用砂石1.8噸,換算所需砂石用量約為6, 054萬噸;同年度瀝青混凝土生產量則為496萬公噸,一公噸瀝青混凝土中砂石使用量約0.95噸,換算所需用砂石量則為471萬噸,而每年國內砂石市場量約7, 000~8, 000萬噸。台灣砂石資源有限,妥善分配、適材適用,為能區分砂石品質可使不同性質之砂石資源得以妥善運用至各類用途,而非僅作為單純之材料優劣評判,考量河川砂石應更適材適所妥善運用,砂石品質分類實有必要。國內砂石用量以預拌混凝土、瀝青混凝土為大宗,其次為道路基底層、粉適用砂、農業用途等。河川疏濬所得之砂石,經砂石場加工製為產品後,可廣泛應用為各類工程材料,以下將簡述各用途所需之粒料品質規格。
一・預拌混凝土
國內最主要的砂石用途,根據統計近年平均年產量約3800萬立方米,若以單位重每立方米2.4公噸計算,相當於9120萬噸,用量相當龐大。
依照CNS1240混凝土粒料之規定,細粒料篩分析之規定範圍如於表1,任兩連續試驗篩間之各別停留量不得超過總試樣重之45%,且其細度模數需在2.3~3.1之間。此外如由一特定料源持續交貨之細粒料,其細度模數不得偏離基準細度模數超過0.2,此一基準細度模數須為此一料源之代表值,買方規或規格制定者有權驗證基準細度模數之改變。健度方面細粒料經5次循環之健度試驗,依試樣及配加權計算其平均損耗率,當以飽和之硫酸鈉溶液為浸泡液時,其損耗率不得大於10%;而以飽和之硫酸鎂溶液為浸泡液時,則其損耗率不得大於15%。
粗粒料之部份,CNS1240規定粗粒料其級配須符合各尺度稱號之規定,以2英吋篩至#4篩間之砂石為室內試驗之粒料。如表2。此外,於氣候偶爾結冰,但在除冰鹽或潮濕之環境下,戶外混凝土不致連續暴露於凍融之氣候溫和區,以飽和之硫酸鈉溶液浸泡時,經5次循環之健度試驗,其最大許可損失率不得大於12%。若以飽和之硫酸鎂浸泡時,經5次循環之健度試驗,其最大許可損失率不得大於18%。粗粒料之洛杉磯磨損率應小於50%。
表1 混凝土細粒料之級配規定
篩號 |
試驗篩之標稱孔寬
(CNS 386-1) |
過篩百分率(%)
(CNS 1240) |
3/8" |
9.5 mm |
100 |
No.4 |
4.75 mm |
95~100 |
No.8 |
2.36 mm |
80~100 |
No.16 |
1.18 mm |
50~85 |
No.30 |
600 μ m |
25~60 |
No.50 |
300 μ m |
5~30 |
No.100 |
150 μ m |
0~10 |
表2 混凝土粗粒料之級配規定
篩號 |
試驗篩之標稱孔寬
(CNS 386-1) |
過篩百分率(%)
(CNS 1240) |
1" |
25.00 mm |
100 |
3/4" |
19.00 mm |
90~100 |
1/2" |
12.50 mm |
- |
3/8" |
9.50 mm |
20~55 |
No.4 |
4.75 mm |
0~10 |
No.8 |
2.36 mm |
0~5 |
二・高強度混凝土
定為抗壓強度可達100 MPa以上之混凝土,雖目前該類混凝土實際仍無大量使用,但國內應將漸有市場,故於預拌混凝土中特別區分出此類用途,標準依前述彙整之預拌廠驗收標準及國外相關研究文獻而訂,以提供工程機關及預拌廠於有高強度需求時,選購適用粗粒料之參考。
因砂石粒料以預拌混凝土及瀝青混凝土用途為最大宗,而此二用途國家標準基本相近,因此規劃將其分為同一類別,並以英文代碼C標示、適用回填級配以F標示、高強度混凝土則以H標示,H類標準茲參考預拌業允收標準及過往研究文獻,C類粒料則需符合CNS 1240之粒料標準,若未達CNS 1240則歸類於F級。品質規格範例如下。
級別/項目 |
H類粒料 |
C類粒料 |
F類粒料 |
用途 |
高強度混凝土 |
一般預拌/瀝青混凝土 |
路面基底層回填級配 |
比重 |
≧2.6 |
2.6~2.5 |
2.5 |
吸水率(%) |
≦2.0 |
2.0~3.0 |
>3.0 |
洛杉磯磨損(%) |
≦25 |
25~40 |
>40 |
健度(%) |
≦8 |
8~12 |
>12 |
三・瀝青混凝土
瀝青混凝土之砂石使用量第二大之用途,近年平均年產量約670萬噸,依工程會施工綱要規範第02741章瀝青混凝土之一般要求、第02742章瀝青混凝土鋪面,對粒料規格之規定簡述如下。
-
一般要求
粗粒料與細粒料應為潔淨,不含分解材料、植物及其他有害物質。通過2英吋(50.8mm)篩但停留於No.4(4.75mm)篩之粒料為粗粒料,通過No.4(4.75 mm)篩之材料為細粒料。
-
粗、細粒料
-
1粗粒料之組成,粒料中至少應有90%為碎石顆粒。依照CNS490之規定,旋轉500轉後,其磨損率密級配不得大於40%,開放級配不得大於35%。依照CNS 1167,經過五次循環之粒料硫酸鈉健度試驗,其重量損失,不得大於12%。
-
2細粒料應為天然砂、過篩碎石砂或兩者之混合物。細粒料依CNS 1167試驗法,經過五次循環之硫酸鈉健度試驗,其重量損失,不得大於15%。
-
3設計時粗、細粒料合成之級配,應符合下列表中任一級配。粒料顆粒,應避免細長材料。
-
4密級配與開放級配瀝青拌和料之粗、細粒料合成級配如下表3之規定。
-
表3 瀝青拌合料之粗、細粒料合成級配表
篩號 |
通過重量百分率(%) |
密級配 |
開放級配 |
標稱最大粒徑
19.0mm |
標稱最大粒徑
12.5mm |
標稱最大粒徑
9.5mm (I) |
標稱最大粒徑
9.5mm (II) |
25.0mm (1in) |
100 |
- |
- |
- |
19.0mm (3/4in) |
95~100 |
100 |
- |
- |
12.5mm (1/2in) |
- |
95~100 |
100 |
100 |
9.5mm (3/8in) |
65~80 |
80~95 |
75~100 |
85~100 |
4.75mm (No.4) |
45~60 |
55~72 |
25~50 |
10~40 |
2.36mm (No.8) |
30~45 |
38~55 |
5~15 |
- |
2.00mm (No.10) |
- |
- |
- |
4~12 |
1.18mm (No.16) |
- |
- |
- |
- |
0.60mm (No.30) |
15~25 |
18~33 |
- |
- |
0.075mm (No.200) |
3~7 |
4~8 |
2~5 |
2~5 |
四・粉飾用砂
水泥砂漿粉刷用的細粒料品質不若結構混凝土用細粒料來嚴格,依CNS 3001圬工砂漿用粒料所規定如下:
-
天然砂或機制砂粒料之級配須符合表4所示。
表4 粉飾用砂級配規範
試驗篩標稱孔寬 |
過篩百分率(%) |
天然砂 |
機制砂 |
4.75(mm) |
100 |
100 |
2.36(mm) |
95~100 |
95~100 |
1.18(mm) |
70~100 |
70~100 |
600(μ m) |
40~75 |
40~75 |
300(μ m) |
10~35 |
20~40 |
150(μ m) |
2~15 |
10~25 |
75(μ m) |
0~5 |
0~10 |
-
健度
-
1依CNS1167之規定試驗,除有機不淨物外,粒料經5次循環之健度試驗,須將符合本規定級配要求之試驗,一始樣級配加權平均計算其損耗率,使用硫酸鈉時之平均耗損不得超過10%,使用硫酸鎂時不得大於15%。
-
2如未能符合上述規定,若曾以同一料源類似粒料所拌性質相當之沙漿,曝露於使將使用之類似氣候環境超過五年而無可查知破壞現象時,此粒料仍可適用。
五・基底層級配
依工程會施工綱要規範第02722章級配粒料基層、第02726章級配粒料底層,對於級配粒料之級配及品質要求如下表5。
級配粒料須清潔、不含有機物、塊狀或團狀之土塊、雜物及其他有害物質,且於加水滾壓後,容易壓成一堅固而穩定之基層者,其粗粒料應質地堅韌及耐久,經[CNS 490]洛杉磯磨損試驗,其磨損率不得大於[50%]。
表5 第一類型基層級配料之級配規定
試驗篩mm |
通過方孔試驗篩之重量百分率(%) |
A |
B |
C |
D |
E |
F |
50.0(2in) |
100 |
100 |
- |
- |
- |
- |
25.0(1in) |
- |
75~95 |
100 |
100 |
100 |
100 |
9.5(3/8in) |
30~65 |
40~75 |
50~85 |
60~100 |
- |
- |
4.75(No.4) |
25~55 |
30~60 |
35~65 |
50~85 |
55~100 |
70~100 |
2.00(No.10) |
15~40 |
20~45 |
25~50 |
40~70 |
40~100 |
55~100 |
0.425(No.40) |
8~20 |
15~30 |
15~30 |
25~45 |
20~50 |
30~70 |
0.075(No.200) |
2~8 |
5~20 |
5~15 |
5~20 |
6~20 |
8~25 |
此類型基層級配料,其通過0.075mm(200號)篩之細粒土壤應在通過0.425mm(40號)篩者之[2/3]以下,通過0.425mm篩部分之液性限度不得大於[25%],塑性指數不得大於[6%]。
六・回填級配
一般工程有以砂石級配或其他材料作為回填材料之需求,然此類別砂石品質要求較低,無特定標準。
五・農業用途
部分河川下游河段之砂石,因粒徑過細,含砂量較低,較不適宜工程用途,但部分砂料仍可望用作農業用砂土。美國農業部(USDA)提出之土壤質地三角,如下圖,將土壤分為砂粒(Sand)、坋粒(Silt)、黏粒(Clay)三類,黏粒比例較高之土壤較適作為農業土壤,因含砂量高則排水性良好,不利作物生長。