木質水泥屋頂隔熱磚開發應用

台灣地處亞熱帶，且建築物群落密度高，夏天台陽直曬屋頂，造成頂樓溫度上昇，

住戶更須浪費空調能源。因此在建築物節能改善中，屋頂鋪設隔熱磚是很重要的手法。

傳統之屋頂隔熱磚約為30 cm ×30cm ×2.5cm，以水泥混凝土製成，在於腹部貼上保麗龍

（如圖 3-38），一塊屋頂隔熱磚約重達 3 公斤，十分笨重，且運送成本易較高。水泥混 凝土熱傳導性很大，因此隔熱效果主要靠保麗龍。但保麗龍易脆裂破損（如圖 3-39），

無法回收，且來自石化原料，基本上被認定為非環境友善性材料。

圖3-38 傳統保麗龍屋頂隔熱磚 圖3-39 保麗龍屋頂隔熱磚日久易破損

為改善傳統保麗龍屋頂隔熱磚之缺點，本計畫於 96 年度研究利用以回收木屑替代 細砂，進行木質水泥屋頂隔熱磚之開發。藉由添加無害性並具膠凝性質之化學助劑進行 木屑之前處理，可克服木質纖維與水泥不易結合之問題，並在木質材料表面形成保護 層，減少水泥鹼性環境對木質材料的侵蝕，因而減少因半纖維素的降解而產生醣酸的機 會，使之不致於阻礙水泥水化結晶過程之進行。此項技術亦已於 96 年向經濟部智慧財 產局提出專利申請，現正審查中。

使用木質水泥板製造屋頂隔熱磚將可克服以上缺點，發揮質輕比重低、熱傳導係數 低隔熱性良好之優點，最重要的是可以利用木質廢料替代砂石而紓解砂石原料短缺之困

境。基於以上優點，位於彰化縣福興鄉，長期生產屋頂隔熱磚之福鹿公司乃與本技術團 隊進行合作，並提供該公司之現場生產設備，進行現場量產試製。

福鹿公司生產量每月約 40 萬塊，約佔國內屋頂隔熱磚五成以上市場佔有率，產品 規格為如上述圖3-38。該產品比重高達 2.3 為十分笨重之材料，不僅施工麻煩且運輸成 本很高。一般而言，屋頂隔熱磚施工成本約為材料成本之1.2 倍左右，因此利用木屑拌 合開發之輕質隔熱磚將可降低運輸與施工成本，此對於隔熱磚之製造廠商將為極大之誘 因。

二、澆灌震盪之屋頂隔熱磚成品

96 年利用福鹿公司之現場製程開發以澆灌震盪方式為主之屋頂隔熱磚。製作程序如 如圖3-40，現場製作情形如圖 3-41：

1. 木屑傾倒入拌合槽中，加入定量之 10%硫酸鹽助劑溶液。木屑與助劑混合均勻，

使木屑表面充份濕潤。

2. 加入定量水泥，混拌均勻並添加水使之成木屑水泥漿體。

3. 混拌均勻後導入計量槽。

4. 將定量木屑水泥漿體瀉至既有之 30cm×30cm×5cm 之方格模具中。

5. 通過震動平台將木屑水泥漿體利用高速震動方式舖平。

6. 灌製完成之漿體堆置養生。

7. 靜置乾燥養生後進行脫模。

8. 脫除模具即得成品。

圖3-40 木質水泥屋頂隔熱磚製作流程

經助劑處理後的木質材料，須緩緩加入定量之水泥，並隨時攪拌使之混合均勻。木 質材料與水泥之重量比例可分別為 1:3、1:2 與 1:1。視對於產品性能如密度、隔熱性等

助劑

木屑

水泥

混拌 澆灌 硬化 成品

抗彎強度

抗壓強度

體比重

吸水率

熱傳導係數

木材材料比例大於水泥，則水泥凝結力將下降，若超過150%，則水泥不足將無法凝結。

水泥、木屑及拌合水之配比為影響成品性質之關鍵因子。在灌製之成品中，累計多 次之試驗，發現表3-22 為最適配比。依該配比所製得成品之各項性質測試如表 3-23。

表3-22 木質水泥隔熱磚之最適配比 水泥 100kg

木屑 33kg 10％助劑溶液 33kg

拌合水 48kg~58kg

表3-23 木質水泥隔熱磚量產成品之測試 熱傳導係數 0.36 W/m‧K

比重 0.89 含水率 26%

吸水率 72%

三、生產製程之檢討

利用木質材料輕質、隔熱且具韌性等特點，與水泥結合可發揮水泥與木質之優點，

而製備可提供屋頂隔熱、輕質隔間、防火門內襯材等多用途之木質水泥板。但關鍵技術 在於必須克服木質材料與水泥之結合性，以免木屑對水泥產生酸化侵蝕而無法固化。依 用途之不同，可適當調整木屑與水泥之比例，而獲得密度、抗壓強度、隔熱係數各有差 異之產品。兼具再生與高性能兩項特點，因此可稱之為「優質再生綠建材」，預期市場 應用潛力無窮。

在量產方面，有兩種可能之生產製程：

[高壓壓製]

優點：成品性質均勻較不易變形、木屑使用量可較多(與水泥之比例可達 50%)、產品熱 傳導係數較低。

缺點：生產速度較慢、比重較大、成品表面粗糙。

[澆灌震盪]－

優點：生產速度較快、比重低輕質、成品表面光滑質感較佳。

缺點：品質較不均勻可能易變形、木屑使用量有限(約水泥量之三分之一，較高壓壓製 者少(約)水分須較精密控制，成品品質不易均勻。

(a) (b)

(c) (d)

(e) (f)

(g) (h)

圖3-41 福鹿公司現場以灌製震盪方式量產之屋頂隔熱磚過程

不論以高壓壓製或澆灌震盪方式，所產製者皆為30 cm× 30 cm× 2.5 cm 之成品。使 用時與傳統保麗龍屋頂隔熱磚相同，必須一塊塊逐一鋪設。但比重較輕，可以減輕工作 負荷，隔熱效果良好，具市場競爭力。但是大量生產時，發現以下之缺點：

1. 木屑吸水率高，造成漿體流動性欠佳。且由於木屑係利用回收材料，成份性質不 均，吸水率亦有差異，各批次成品性質雖可維持一定，但若使用時使用不同批次 之成品，性質若有差異將影響整體性能。

2. 為利於成品均勻性，必須添加過量之拌合水以提高坍度，然而水份將使木屑浮出 表面分離而使強度降低。

3. 木屑水泥漿體外表較粗糙，脫模時易黏著於塑膠模器內壁，從模具框脫模，且易 變形。

4. 塊狀屋頂隔熱磚從混拌、添料、搬運、養生至脫模均需人工，所花費時間亦長。

為解決上述的缺點，經研議後採取於工地直接施工方式以克服。現地施工將有以下 優點：

1. 可配合建築物整體施工，節省人力物力。

2. 減少現場生產之物料貯存、成品養生堆置空間。

3. 減少包裝、搬運成本。

4. 可依舖設面積整體考量，無死角，可減少邊料產生，節約物料成本。

但是，可能之缺點為：

1. 原物料處理及施工技術將影響成品品質。

2. 無法以量產制式成品檢測品質性能。

因此，除須確認現場施工之隔熱磚成品品質無虞外，更必須建立施工標準作業程序

（或施工規範）。

現場施工所採用之原物料前處理方式與配比，與澆灌震盪之生產方式相同，但混拌 後之原物料直接鋪設於地板上，而非澆灌入方格模具內。

現場製作程序如下及圖3-42 所示：

1. 施工現地確認防水設施良好，表面清除乾淨。

2. 確認鋪設區域周界，必要時以板條區隔。

3. 確認鋪設厚度，並計算所需漿料量。

4. 依所需漿料量及配比，推算水泥、木屑、助劑使用量。

5. 木質水泥漿料調配方式與前相同：

z 木屑傾倒入拌合槽中，加入定量調配成10%之硫酸鹽助劑溶液。

z 加入定量水泥，混拌均勻並添加水使之成木屑水泥漿體。

6. 木質水泥漿料傾瀉入鋪設面上（＊須注意每次調配成之漿料全部於三十分鐘內攤

平於鋪設面上）。

7. 依預定厚度將漿體抹平：

z 人工抹平。

z 軋平機整平並夯實。

z 表面修飾(另可視需要以水泥粉光或加入紅、綠等色料)。

8. 切劃寬約 0.3cm，深約 0.5cm 之伸縮縫(及排水用)。

9. 施工完成後每三十分鐘於表面噴灑水，水量以保持濕潤並不積水為限。表面噴灑 水約以二~三次為宜，但須視天候狀況而定。夏季炎熱日光直射水分易快速脫除，

將可能在漿體硬化前水份脫除而降低結合力。冬季或氣候潮濕，水分不易蒸發，

則可酌量減少噴水。

10. 養生，若完工三天內遇大雨，應作適當遮蓋。一週內避免於鋪面上堆置重物或重 力撞擊。

11. 性能測試可於養生四週後，依測試項目樣品之尺寸要求裁切適當大小之樣品。或 於施工同時，另取同樣調製之木質水泥漿料傾注於樣品盒中，四週後取出進行檢 測分析。

(a) 木屑(2mm)以助劑作前處理 (b) 水泥加入進行混拌

(c) 施工現地以水潤濕 (d) 混拌完成之木質水泥漿料

(e) 人工作業-1 (f) 人工作業-2

(g) 人工作業-3 (h) 人工作業-4

(i) 軋平機整平並夯實 (j) 切劃伸縮縫

(k) 表面修飾後完工 (l) 養生成型成品

(m) 取樣方格 (n) 取樣及養生完成後成品 圖3-42 隔熱磚現場施作

依前述之製作程序，將可再進行以下探討：

1. 水泥/木屑比例：依 96 年研究結果，採去澆灌震盪方式之水泥/木屑重量比例最佳 為 3：1，即木屑使用比例約為 25%。木屑使用量若超過此比例，則易浮至上層 且膠結力較差。但為提高廢棄物減量效益，及發揮較高之熱阻功能，若能藉由現 場施工之整體性控制提高木屑使用量將為值得努力之方向。

2. 調整水用量研究：木屑具有吸水特性，故調整水除須考慮水泥固化所須之水量 外，因木屑使用比例不同，能提供水合反應之水份亦不同。水份太高結合力將降 低，且木屑與水泥易分層成品強度亦將降低。若減少調整水，則木質水泥漿體之 流動力小且坍度不足，成品品質不易均勻表面粗糙且易龜裂。(如圖 3-43)。

3. 木屑來源性質影響：目前木屑有兩個主要來源，即木材工廠之鋸木屑，以及各縣 市環保局所設置之巨大廢棄物破碎廠所產生之廢木屑。本計畫所使用之廢木屑以

「新竹市巨大廢棄物回收再利用廠」，破碎各類木質家具所產生，粒徑約2mm 以 下之木屑為主。

4. 成品厚度控制：配合傳統水泥保麗龍板之屋頂隔熱磚總厚度約 3cm，因此本項開 發亦以2.5~3.0cm 為目標。

5. 施工均勻性控制。

圖3-43 隔熱磚物料調配不均之龜裂成品

現場施工所採行之配比條件如表 3-19，其中水泥與木屑重量百分比為 3：1。於合 作廠商福鹿公司現場試作，以木屑比水泥為重量比1：2 及 1：3 的配比，其配比成份如 下：

1. 木屑：水泥為 1:3(重量比)

木屑 25 kg、水泥 75 kg、助劑（10%液）25 kg、水 32 kg 2. 木屑:水泥為 1:2(重量比)

木屑 75 kg、水泥 150 kg、助劑（10%液）75 kg、水 78 kg

上述1.組成亦經混拌後直接鋪於水泥面上，厚 3 cm 約 1.5 坪的板塊，經六個月的觀

上述1.組成亦經混拌後直接鋪於水泥面上，厚 3 cm 約 1.5 坪的板塊，經六個月的觀