工作內容

一、. 建築廢棄物再生循環技術開發

1. 輕質隔熱再生綠建材開發

產業零廢棄與資源永續循環之觀點而言，營建剩餘土石方應積極拓展相關再利用途 徑，取代填地、掩埋等消極處理。營建剩餘土石方多數富含鈣、矽化合物，成分近似蒸 壓養護輕質混凝土（autoclaved aerated concrete，AAC）原料，故具有相關資材化之潛力。

另一方面，AAC 有別於一般混凝土材料，原料除需要少量水泥外，主要為氧化鈣及二 氧化矽，並以少量金屬鋁作為發泡劑而產生輕質特性，且蒸壓養護輕質混凝土具有多項 優良的工程性質與物理特性，另製程與回收方面兼具低能源需求與資源可循環特性，更 被譽為 21 世紀的優良建築材料，值得進一步研究開發。有鑑於此，研究團隊擬採用目 前利用率較低之 B2-3、B3、B4、B6 及 B7 類營建剩餘土石方，上述幾種營建剩餘土石 方經統計調查均佔每年營建剩餘土石方總產出之 50 %以上（見表 2-1 所示），故今年度 本研究採用上述利用率較低之營建剩餘土石方替代 AAC 原料，進行輕質隔熱再生綠建 材開發。

表 2-1 近九年全國工程產出各類土質統計（截至 99 年 07 月、單位：m³）

B1 B2-1 B2-2 B2-3 B3 B4 B5 B6 B7

90 1,897,898 774,555 929,167 399,872 1,275,539 321,489 55,261 2,191 21,150

91 9,745,339 3,157,653 2,660,776 3,859,634 6,253,732 4,641,081 286,941 175,606 131,461

92 6,491,354 6,256,473 4,009,632 6,125,236 6,927,483 4,852,074 995,285 803,362 424,588

93 4,109,131 8,417,495 6,705,485 6,530,775 8,408,148 5,177,942 809,651 612,185 107,955

94 2,178,436 8,148,354 6,974,924 9,182,229 8,409,695 5,884,677 1,095,015 485,395 78,657

95 1,749,982 7,975,805 6,272,035 9,352,248 7,340,871 5,571,844 1,370,277 917,939 46,155

96 3,099,089 6,538,887 4,829,821 9,762,949 6,524,040 4,483,718 1,636,861 1,294,205 31,871

97 3,079,980 7,420,172 4,499,688 8,924,265 6,560,130 3,821,069 1,895,799 538,005 55,848

98 2,419,110 5,494,537 3,982,374 8,289,454 3,818,809 1,917,679 1,393,881 529,180 237,392

99 750,732 2,251,249 1,545,956 4,389,965 1,516,003 777,800 710,241 431,958 150,474

總 計 35,599,866 56,631,046 42,514,338 67,037,904 57,323,059 37,501,059 10,267,768 5,790,027 1,285,550

百分比 11.34% 18.04% 13.54% 21.35% 18.26% 11.94% 3.27% 1.84% 0.41%

資料來源：營建剩餘土石方資訊服務中心

AAC 具備輕質、防火、隔熱、隔音、高強度等優良的物理特性，且在產品製造及 回收上更具有高能資源效率與低環境負荷等優點。

(a) 輕質特性：AAC 製品之密度與發泡過程有密切關係，主要受到發泡劑（鋁粉）

與漿體之比例所影響。現今 AAC 製品之密度多介於 300-1000 kg/m³，遠低於一 般混凝土之密度（約 2200-3000 kg/m³），因此可降低工程施作與搬運困難度、

減少工時、節約材料及運輸成本等。

(b) 高抗壓強度：與一般輕質材料相比，AAC 具有良好的抗壓強度，且可依據工程 需求作彈性調整。AAC 塊材之抗壓強度多半介於 5.5～6.9 MPa 之間，另可配合 鋼筋進行加勁（reinforcement）處理，形成複合材料強化其抗張性質。

(c) 防火、隔熱及隔音：AAC 的多孔特性不僅使其具備輕質的優點，同時亦提供了 良好的防火、隔熱與隔音的特性。Wittmann（1992）[1]指出 AAC 最高耐受溫 度可達 1200 °C，而 100 mm 厚度的 AAC 牆面可耐火達 4 小時，而相同厚度的 一般混凝土磚牆僅可支撐約 2 小時。以密度介於 500-650 kg/m³之 AAC 製品為 例，其熱傳導係數約為 0.16 W/m°C，而 100 mm 厚度牆面之隔音能力約為 39 分貝。

(d) 環境相關特性：AAC 的輕質特性除了可減少運輸時的能源消耗之外，其主要原 料為石灰與矽砂等材料，單位體積所需耗用的原料較少，且整體製程的能源需 求亦低於其他水泥材料與石造建材。此外，有別於一般混凝土，當 AAC 製品廢 棄時，其材料研磨後具備回收再製之潛力，因此可促進材料循環利用並降低最 終處置之環境負荷。

本年度研究首先建置蒸壓養護相關技術與設備設計與測試修正，並探討再利用營建 剩餘土石方產製蒸壓養護輕質混凝土製造之原料配比、拌和水與起泡劑添加量、蒸壓養 護條件等參數，透過材料特性分析結果探討影響因素、回饋修正各階段實驗參數，期能 尋求最適參數控制範圍，以建立後續營建剩餘土石方再利用於 AAC 之基礎。茲將本年 度研究方法與重點工作分項說明如下。

(1) 蒸壓養護設備設計與製造組裝：

藉由收集文獻資料研析並設計、修改高溫蒸氣養護設備之構造，並徵詢相關專家學 者意見進行元件製造與組裝測試。考量蒸壓養護程序欲探討之溫度、壓力、溼度、時間 等參數，設備須搭配精確電熱程式溫控、壓力與溼度調節、定時裝置等，以利探討養護 條件對 AAC 特性之影響。腔體本身另需考量相關安全問題，結構須以精密加工製造並 通過嚴格檢驗，操作人員亦需進行相關操作與安全教育訓練。

(2) 蒸壓養護輕質混凝土製備：

根據研究團隊近年來進行水泥及混凝土材料之相關研究基礎，並進一步收集相關文 獻資料研析以瞭解製備 AAC 之重要條件及影響因素，完成原料調配、拌和水化、發泡 鑄型等實驗。透過後續材料特性分析回饋修正實驗參數，尋求蒸壓養護輕質混凝土製造 之最適原料配比與拌和發泡條件，並瞭解各參數對材料特性之影響。本年度研究另參考 營建剩餘土石方相關研究文獻資料，設計不同成分配比，藉以瞭解後續應用營建剩餘土 石方作為替代材料時，配比組成對 AAC 製作及材料特性可能造成之影響。

(3) 蒸壓養護程序控制：

藉由高壓蒸氣養護提升蒸壓養護輕質混凝土之水化程度與機械強度，探討溫度、壓 力、溼度、時間等條件。溫度與壓力初步設定於 100-200°C 與 1-15 atm；溼度則以飽和 水蒸汽為主，亦嘗試運用其他濕度條件；時間則以 6-24 小時為主要試驗範圍。

(4) 蒸壓養護輕質混凝土材料特性分析：

分析蒸壓養護輕質混凝土製品之特性，主要包含比重、孔隙率、抗壓強度、表面結

構等物理特性，以及水化程度、溶出特性等化學特性。透過材料特性分析結果回饋修正 輕質混凝土製備與蒸壓養護程序控制等參數，建立最適實驗參數範圍，並釐清產品物化 特性與各程序參數調控之關係，以提供後續蒸壓養護技術應用之參考。本年度輕質隔熱 再生綠建材開發研究步驟流程如圖 2-2 所示。

圖 2-2 本年度輕質隔熱再生綠建材開發研究步驟流程

2. 冷結技術應用高壓地磚再生綠建材開發

本研究前期採用上述利用率較低之營建剩餘土石方所開發之冷結型再生粒料，經相 關性能測試比較，結果顯示冷結型再生粒料相關性能均符合 CNS 1240 與 ASTM C33—

「混凝土用粒料」規範要求，配合 99 年建研所自行研究計畫-「再生建材隔熱效果之研 究-以再生隔熱磚為例」，試驗結果顯示冷結型再生粒料具較低的熱傳導係數，而冷結型

營建剩餘土石方採樣及特性分析

再生粒料乃基於應用層面廣泛而開發。另前期研究中亦有專家、學者對於冷結型再生粒 料這項新材料的長期耐久性存疑，並建議可從較無安全顧慮之地磚著手，因此今年度基 於建材之功能性考量，加上營建署已初步通過修訂建築技術規則，將綠建材使用比例之 計算擴充至戶外，期望將冷結技術應用可供戶外空間使用之高壓地磚再生綠建材，並借 重質輕、緻密、低熱傳導特性，日後或許可將其開發成屋頂隔熱磚，不僅可增加營建廢 棄物再利用之多樣性與可供戶外空間使用再生綠建材之選擇性，亦可提高剩餘土石方經 濟價值，終止當前國內棄土惡意棄置，污染環境亂象。

另本研究 99 年度冷結型再生粒料開發之試量產規劃工作項目中，由於冷結型再生 粒料係屬新開發之技術，並無既有機械設備可以進行試量產試驗，而信義建材股份有限 公司主要生產高壓水泥瓦、高壓水泥地磚，其生產之機械設備與製程，較接近冷結型再 生粒料，因此 99 年度時本研究曾採用 88 風災清淤工程之剩餘土石方，依據營建剩餘土 石方分類應屬於 B2-3 類營建剩餘土石方，與冷結型再生粒料 C200（水泥用量為 200 kg/m³）配比，雖然信義建材之全自動高壓成型機，加壓成型應力約 11.1 MPa，僅為冷 結型再生粒料成型應力（35 MPa）的 1/3，但經過含水率修正後仍可成功製成高壓地磚。

本計畫將冷結技術應用於功能型再生綠建材，主要係開發高壓地磚，其產品性質不 再另外修訂再生綠建材之規範，而是以再生綠建材評估基準為主要驗證之依據，因此主 要研究部步驟為：

(1) 採用 C200 冷結型再生粒料配比。

(2) 設計並開發高壓地磚模具與製程。

(3) 探討最適加壓成型應力與營建剩餘土石方含水率。

(4) 高壓地磚製作。

(5) 依據再生綠建材評估基準進行高壓地磚性能驗證。

(6) 進行熱傳導係數測試。

二、再生綠建材推廣應用

1. 再生綠建材市場競爭性分析

本計畫曾於 99 年度完成再生綠建材之產業化推動規劃，並建議建置營建資源循環 供應中心，以廣納各種可再生利用之營建資源。配合 2010 年所修訂之「綠建材解說與 評估手冊」中，對於可申請再生綠建材標章之產品與類別將大幅強化。預期再生綠建材 標章產品類別、申請廠商家數將可倍增。但是獲得綠建材標章之綠建材，與替代性產品，

產業規模及市場區隔性等，是否具競爭性，將是本計畫擬探討之重點。本工作項目中，

將針對獲再生綠建材標章之產品進行訪查，瞭解市場銷售使用情形，評估再生綠建材標 章對於提升建材產品市場競爭性之助益。

本分項包括兩大部份，第一部份為針對再生綠建材業者(供應端)，強化其產品之市

場競爭能力，第二部份為針對公務部門(使用端)，研擬各部會使用再生材料之說帖，以 擴大再生材料之市場性。在強化產品競爭力方面，將以再生高壓混凝土磚、再生陶瓷面 磚、再生粒料等三種綠建材為主要對象。評估再生產品與同類型產品在價格、性能等之 優劣勢。

2. 再生綠建材使用效益評估

再生綠建材具有減少廢棄物污染、減少原生材料開發及減少 CO2排放之「三減」效 益，以及提高資源永續利用之積極效益。然而不同類別之再生綠建材，將有不同程度之 效益。本計畫之前期研究中，皆以再生綠建材生產者為目標，評估及相關效益。本年度 計畫中，將針對已取得再生綠建材標章之產品使用案例，進行現場之調查評估使用再生 綠建材在經濟性、環保性或功能性之效益。及業者使用之滿意度調查等。

此外，為加強業界使用再生綠建材，以達到節能減碳效益目標。將辦理「節能減碳

此外，為加強業界使用再生綠建材，以達到節能減碳效益目標。將辦理「節能減碳