第二章 文獻探討
2.1 台灣砂石使用現況
砂石是土木建設中不可或缺的基礎材料，台灣在民國 80 年代以前以河川 砂石為主要供應來源，但因合法的砂石開採區數量不足，時常會有盜採砂石 的現象產生。政府為了減少河川砂石被盜採的情形，於民國 92 年訂定「遏止 砂石盜濫採行為改進方案」，規劃河川砂石供應量由 92 年之 2,450 萬立方公 尺降至 97 年之 920 萬立方公尺，確立砂石開發轉型政策，朝向陸上砂石及海 域砂石方向努力，而不足部分由進口砂石補足(施信宏等 2013)。但在開採陸 上砂石受到環評、相關法令之限制、地方居民反彈等原因，要開發受到相當 大的阻力，而使用海域砂石又有相當多的爭議。
受到政策影響，民國 92 年政府許可土石採取區數量減少一半以上進而導 致河川砂石供應不足，且政府對於進口砂石實施總量管制造成砂石價格暴漲，
迫使政府於民國 93 年 1 月實施進口砂石補助，以減緩砂石供需失衡情形，而 中國地理位置離台灣最近，進口砂石最具經濟效益，台灣約有 15%的砂石從 對岸的中國進口。
作為台灣主要砂石來源進口國的中國於民國 95 年突然宣布將禁止天然砂 石出口，但是隨後又宣布暫緩實施，至 96 年 3 月 1 日才正式實施但對台港澳 地區另行規定，然後再於 97 年 3 月 10 日起，恢復對臺灣砂石出口，但實施
「合理數量，逐年遞減」政策。國內為因應此依措施，避免市場出現供需失 衡的情形，政府輔導及鼓勵業者分散進口來源，致 96、97 年間出現來自菲律 賓、越南甚至是北韓的進口砂石(施信宏等 2013)。
由於民國 98 年的莫拉克風災造成中南部地區河川嚴重淤積與土石流，除 了原訂的年度疏濬計畫外，更依照各河川不同的淤積情形進行疏濬的工作，
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造成砂石供過於求的情形，使得砂石價格下跌。根據經濟部水利署的資料，
民國 99 年全國河川疏濬量達到最高峰的 5800 萬立方公尺，100 年還有 5600 萬立方公尺，是風災發生前最大年疏濬量 2700 萬立方公尺的 2 倍以上。
目前台灣河川砂石因受到莫拉克風災之影響供應量足夠，但隨著河川淤 積砂石逐漸消耗後，勢必又會面臨本土砂石不足的情況，若是要採取進口砂 石來補足台灣缺乏的砂石又會面臨到中國大陸「合理數量，逐年遞減」政策 之影響，而陸上砂石開採又受到相關法令、地方民眾反彈等問題開採困難時，
將本土海砂資源化利用是值得思考的議題。
2.2 海砂性質
海砂顆粒較一般的河砂以及陸砂小，且含有高量的氯離子，海砂也含有 少量其它海水成份之離子，例如鎂離子(Mg+2)、硫酸根離子(SO4-2)、及其它鹼 性離子(Na+、K+、Ca+2)等，對鋼筋混凝土具有相當程度之侵蝕性。
細度模數 1.1 以上的海砂拌製之混凝土強度與經濟價值和一般的河砂沒 有差別；將海砂與河砂混和使用，不論混和比例如何，強度也都是大致上一 樣，同時也驗證海砂可以在強度要求不高的高性能混凝土中使用（林正中、
郭一羽 1995）。
正常來說鋼筋在混凝土中並不會產生鏽蝕之狀況，在混凝土中的孔隙溶 液 當 中 含 有 飽 和 的 氫 氧 化 鈣 與 鈉 鉀 的 鹽 類 ， 會 讓 混 凝 土 呈 現 高 鹼 性
（pH=12~13）的環境，使得鋼筋表面有一層鈍態的氧化鐵，對鋼筋有保護的 作用，使其不易鏽蝕。
但是當混凝土中帶有氯離子，且有氧與水分存在時，不論氯離子是來自 骨材、拌合水、水泥、添加物還是外部環境都會使混凝土中的鋼筋鏽蝕， 當 混凝土內部 [Cl-]/[OH-]的莫耳比(molar ratio) 大於 0.6 時，就算是混凝土的 pH 值還是大於 11.5，鹼性環境對鋼筋的保護作用會消失，鈍態的氧化鐵保護
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膜會受到破壞，使鋼筋易於鏽蝕，如圖 2-1。
圖 2-1 氯離子對鋼筋腐蝕之影響(引自張道光 2006)
所以若是使用了未將氯離子妥善去除之海砂，會使鋼筋鏽蝕膨脹，進而 導致混凝土爆裂使得鋼筋混凝土結構受損，產生安全上的問題。
2.3 海砂屋新聞事件
民國 83 年以前並沒有混凝土氯離子檢測的相關法規，在民國 70、80 年 代以前，部分建商於興建房屋時在所用之混凝土中摻入了海邊未經處理之海 砂，由於含有過多的氯離子，容易造成鋼筋腐蝕，嚴重損害房屋的結構體，
縮短房屋壽命，影響住戶安全。在民國 83 年經由媒體報導後爆發出來，產生 了所謂的海砂屋事件，此處介紹幾個比較著名的海砂屋事件：
台北市福林家園海砂屋；自從海砂屋事件在民國八十三年爆發後，後續 至少有十餘萬戶的房屋都傳出海砂屋症狀，只有福林家園社區重建成功。福 林家園社區管理委員會副主任委員周智中說，重建之路很辛苦，不僅住戶整 合很費力氣，從建築、都市計畫法規到銀行貸款轉移、建築履約保證等技術 瓶頸的克服，都令人心力憔悴，能重建成功，果實格外甜美。(福林家園社區 管理委員會)
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新北市思源街的大第花園城；新北市思源街的大第花園城，是早已危及 住戶安全的海砂屋，經過現場勘查後發現，八十多家住戶裡，至少有四分之 一以上的住戶出現混凝土到處散落以及鋼筋裸露的情形 。(捍衛家園 2005)
桃園縣好美麗社區的海砂屋；桃園縣好美麗社區的海砂屋，縣政府依據 建築法規， 將幾乎已成廢墟的好美麗社區全區封鎖，並將全區拆除。目前「好 美麗」社區不少住戶對住了十多年的老房子有不捨之情，住戶們仔細收拾家 當， 臨走前部分住戶還卸下家門前的鐵門，他們說，將在原地重建家園，將 來舊鐵門還要掛在新家大門上。(捍衛家園 2005)
海砂屋造成的不只是住的不安全，後續重建之路更是有著許多困難，對 於社會造成了許多負面的影響，使得大眾對於海砂產生了「刻板印象」進而 造成資源化利用有很大的疑慮以及不安，造成台灣如今要實際踏出這一步有 著諸多困難。
2.4 國內海砂研究
在 90 年代台灣砂石供應量吃緊時，許多學者針對海砂資源之合理利用作 了深入的探討(陳俊宏 1990、王淑卿 1993、蔡昇龍 1993、蔡燿卲 1994、林正 中 1995、游清志 1996)。
海砂用於生產混凝土可行性研究(陳俊宏 1990)嘗詴以海砂配合不同種類 水泥及添加不同含量腐蝕抑制劑，用以確保其耐久性及強度，結論是海砂在 適當的環境以淡水沖洗或與河砂混合，降低其鹽份含量後可以使用。
海水、海砂對混凝土抗壓強度及配比之影響(王淑卿 1993)使用澎湖地區 之海水、 井水、自來水、粗骨材及五種不同地區之海砂， 進行水質及粗、
細骨材之基本性質分析，結論是混凝土之氯離子含量受海水含量多寡之影響 大於海砂之影響，且海砂混凝土內水泥漿體之微觀結構存有大量單硫型鋁酸 鈣及鈣釩石 ，損害混凝土之耐久性。
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海砂混凝土之工程性質研究(蔡昇龍 1993)對海砂混凝土及河砂混凝土於 不同配比條件下進行各項工程性質分析比較。研究結果顯示，結果證明經過 除鹽後之海砂所拌製的混凝土抗壓強度、抗拉強度、握裹強度與滲透性皆與 河砂所拌製的混凝土相似且差異不大，而抵抗硫酸鹽侵蝕能力甚至超過河 砂。
添加高爐石及高分子聚合物對海砂混凝土工程性質之影響研究(蔡燿卲 1994)以水洗海砂為控制組，比較其跟未洗海砂添加高爐石粉或高分子聚合物 的性質差異，結果發現未洗海砂加上高爐石粉可以增加耐久性而添加高分子 聚合物則對降低滲透性、減少乾縮量及耐化學侵蝕性有極大助益。
有關海砂混凝土抗壓強度之研究(林正中 1995)以砂作為混凝土細骨材，
發現細度模數 1.1 以上的海砂拌製之混凝土強度與經濟價值和一般的河砂沒 有差別；將海砂與河砂混和使用，不論混和比例如何，強度也都是大致上一 樣，同時也驗證海砂可以在強度要求不高的高性能混凝土中使用。
海砂對瀝青混凝土成效之影響(游清志 1996)同樣評估海砂用於瀝青混凝 土之可行性，並著重於海砂瀝青混凝土的成效性及耐久性，結果顯示海砂瀝 青混凝土車轍詴驗中抗變形能力良好、回彈模數與間接張力詴驗方面也與傳 統瀝青混凝土並無顯著差異；但在人工環境養治與穩定值詴驗中，海砂瀝青 混凝土之成效則明顯不如其他種類瀝青混凝土，但添加石灰後，海砂瀝青混 凝土之成效則可以令人滿意。
綜合以上這些國內學者所做的研究，顯示出將海砂進行適當的淡化後是 可以安全地使用在鋼筋混凝土建築物中的，甚至在某些情況下淡化過後的海 砂性能還比一般陸砂、河砂來的好。
2.5 國際海砂研究
近年來隨著國際上許多國家開始頒布海砂混凝土的相關應用，許多國外
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的學者專家已經開始了進一步對於海砂用於混凝土的研究(Nobuaki Otsuki 等 2011、Yin Huiguang 等 2011 、Preeti Tiwari 等 2014、B. Naga Niranjan Kumar 等 2016)。
海水用於混凝土拌合水可行性：Nobuaki Otsuki 等 (2011)於「Possibility of sea water as mixing water in concrete」當中提出了幾種將海水直接利用於混凝 土拌合水的方法：
1. 使用高爐水泥取代普通的波特蘭水泥 2. 使用腐蝕抑制劑
3. 使用不鏽鋼鋼筋或是增強鋼筋的抗腐蝕性。
海 砂 混 凝 土 的 耐 久 性 ： 氯 離 子 滲 透 的 影 響 。 Yin Huiguang 等 (2011) 於
「Durability of sea-sand containing concrete: Effects of chloride ion penetration」
提出了幾點結論：
1. 降低海砂混凝土的水灰比以及隨著混凝土的固化，氯離子的滲透係數 會隨之降低。
2. 混凝土水化是一個久且慢的過程，混凝土於標準養護時間 28 天時無 法獲得精準的氯離子擴散係數，建議進行更長時間的評估。
3. 因為海砂中泥和黏土的含量比河砂還少，海砂在結合水泥與骨材的效 果較佳，使得海砂混凝土抵抗氯離子滲透的能力比普通河砂混凝土還
3. 因為海砂中泥和黏土的含量比河砂還少，海砂在結合水泥與骨材的效 果較佳，使得海砂混凝土抵抗氯離子滲透的能力比普通河砂混凝土還