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第三章 建築廢棄物再生循環技術開發

第一節 營建剩餘土石方概況

依內政部營建署九十六年三月頒訂實施之「營建剩餘土石方處理方案」定義為:「本 方案所指營建工程剩餘土石方之種類,包括建築工程、公共工程及其他民間工程所產生 之剩餘泥、土、砂、石、磚、瓦、混凝土塊等,經暫屯、堆置可供回收、分類、加工、

轉運、處理、再生利用者,屬有用之土壤砂石資源」[2-4]。

目前國內建築拆除剩餘土石方(廢棄混凝土塊、磚瓦、土石)約有 50 %作為掩埋 場之填料,20~30 %為路基填料,20~40 %作為空地回填料,其處理利用現況如表 3-1[5]

所示。隨著營建剩餘土石方產量逐年升高、棄土場所減少、加上隨意傾倒等問題日趨嚴 重,促使中央與地方政府不得不正視營建剩餘土石方處理問題,加速推動剩餘土石方再 利用方案。民國86 年 1 月行政院內政部公佈之「營建廢棄土處理方案」,已明訂剩餘土 方、磚塊、混凝土塊係屬有用之土石方資源,經加工處理可作為材料使用,初步確定其 可再利用性,而在民國88 年 9 月 21 日「集集大地震」發生後,龐大的廢棄混凝土、磚、

瓦等之處置方式更引起各界的關注,除內政部於 96 年 3 月頒布「營建剩餘土石方處理 方案」第柒條「配合措施」中第二項規定:營建剩餘土石方,可經多元化加工回收處理 作為骨材產品使用,成為可再利用之土石方資源,環保署亦提出「九二一震災建築廢棄 物再生利用計畫」,另有許多再利用之構想紛紛提出,藉以解決該等建築拆除剩餘土石 方處理問題。

表 3-1 國內營建剩餘土石方資源回收利用現況[5] 填方材料。依據內政部營建署將全國營建剩餘土石方分類中,B3、B4、B6、B7 是土資 場較難處理之分類土石方,也是目前土資場不願收受之剩餘土石方,造成剩餘土石方違

圖 3-1 營建剩餘土石方分類處理階段流程

圖 3-2 營建剩餘土石方分類處理步驟流程

表 3-2 營建剩餘土石方再生利用對策

級配符合規定,可作為混凝土用砂,亦可用於道路、擋土牆等工程上,對國內砂石短缺 問題,提供了最有效的解決途徑。回收淨化後的砂石粒料,性質必須符合中華民國國家 標準(CNS)、美國材料試驗協會(ASTM)等規範需求,才可以應用於建築工程上。

表 3-3 剩餘土石方堆置處理場土石分類對照

合法收容處理場所類型 收容剩餘土石方之土質代號 土石方資源堆置處理場

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

通過200 號篩 5 %以下者:依級配性區分

(a) 砂石 Cu>6,礫石 C>4,而 C 在 1~3 之間者,以 W(級配優良)表之。

(b) 不合(i)之條件者以 P(級配欠佳)表之。

通過200 號篩 12 %以上者:依塑性區分

(a) 阿太堡限度在塑性圖表 A 線下方或 PI<4 者為泥質以 M 表示。

(b) 阿太堡限度在 A 線上方或 PI>7 者以 C(粘土質)表示。

(c) 4<PI<7 者以雙重符號表示之,如 SM-SC,GM-GC。

沉泥排水較砂土困難,惟透水性遠較黏土為大,其粒徑大小在0.06 mm~0.002 mm 之間,Casagrande 利用阿太堡限度將細粒土壤分成八種,即高、中、低塑性之無有機質 沉泥(silt),高、中、低塑性之無有機質粘土(clay),有機質粘土及有機質沉泥,統一 土壤分類法也將不同典型分類土壤作成工程性質應用判斷表,如表3-5 所列,可簡單判 定分類符號代表土壤所具有之滲透性、壓縮性,剪力強度及材料使用性。

表 3-4 土壤主要分類符號表[8]

土壤型式 字頭 次群(subgroup) 字尾

礫石 G 優良級配 W

砂 S 級配不良 P

沉泥 M 沉泥質 M

粘土 C 粘土質 C

有機質 O 低壓縮性 L

泥炭土 Pt 高壓縮性 H

4. B4 黏土質土壤及 B6 淤泥或含水量大於 30 %之土壤

營建工程在整地、開挖、拆除過程中,可能產生數量龐大的剩餘黏土,其顆粒粒徑 極小,凝聚性及可塑性均高、不易透水,回填過程夯實不易,又具有壓密沉陷的問題,

回收再生利用的效益難以評估[9]。不過,黏土可製造多孔質的輕質粒料,不僅具有良好 的防火、隔音、隔熱性能,質輕的特性,作為混凝土粒料可大幅降低混凝土自重,對位 於地震帶的區域具有防震消能的功效[10],台灣地區歷經 921 地震的重創,更突顯結構 物減重抗震的重要性。歷年來國內用電量需求暴增,採用隔熱性能較佳的輕質混凝土,

則有節省能源的環保意義;都市空間密集,火災頻傳,應用防火性能優異的輕質混凝土,

有助於減少火災的危害性。目前黏土質淤泥經 1200 ℃高溫燒結後,可製作出表面玻璃 化之輕質粒料,這項技術可用於回收處理具黏性的黏土,亦具有回收再生資源的永續利 用意義[11-13]。

表 3-5 統一土壤分類法在工程性質應用判斷表[8]

表 3-6 再生粒料應用之規範與標準 品管試驗

試驗類別 試 驗 項 目 試 驗 規 範

粒料取樣 CNS 485

粗、細粒料篩分析試驗 CNS 486 細粒料比重吸水率試驗 CNS 487 粗粒料比重吸水率試驗 CNS 488 細粒料表面含水率試驗 CNS 489 粗粒料(37.5 mm 以下)洛杉磯磨損試驗 CNS 490 細粒料小於試驗篩0.075 mm(No.200)試驗 CNS 491 粒料單位質量與空隙試驗 CNS 1163 細粒料中有機物含量試驗 CNS 1164 粒料中土塊及易碎顆粒含量試驗 CNS 1171 粒料硫酸鈉或硫酸鎂健度試驗 CNS 1167 含砂當量試驗 ASTM D2419

AASHTO T176 粗粒料扁平、細長、扁長粒料含量試驗 ASTM D4791 粒料試驗

再生粒料雜質含量試驗 RTA T276

三、營建剩餘土石方產量

台灣地區由於老舊結構物汰舊換新及公共工程持續推行,產生了大量建築與公共工 程剩餘土石方,衍生出剩餘土石方回收再利用的問題。根據「各縣市工程產出各類土質 統計資料」,台灣地區九十六年產生剩餘土石方約3,820 萬立方公尺,九十七年產生剩餘 土石方則約 3,680 萬立方公尺,如表 3-7 所示,公共工程與建築工程所產出之土方量遠 大於填土所需土方量,由於處理困難,造成大量營建廢棄物及剩餘土石方隨意棄置,嚴 重污染環境、降低生活品質,致使社會成本大幅增加。

營建剩餘土石方再利用於國外已行之有年,美國 1970 年代即已開始再生材料之研 究,且已成功的應用於道路工程,而日本針對拆除土石方之應用,除道路工程、填海造 地外,亦朝向建築粒料方向發展,此外,香港、新加坡、荷蘭亦應用拆除土石方於填海 造陸工程上,充分顯示營建剩餘土石方之可再利用性,若任意棄置不但影響環境、並浪 費回收資源之經濟效益[15-17]。我國土地狹小、人口密集、資源有限以及國內各項公共 工程建設陸續推動,對資源之需求亦日益增加,更凸顯資源有效再利用之重要性。

表3-8 為近九年各類土質土方累計產出量,其中,B1 及 B5 類剩餘土方為處理較為 簡單之再生粒料產品,並可直接用於營造工程中,所產生的經濟效益最高,而 B2-1 及 B2-2 類土石方雖含有少部份土壤,於加工處理後,亦可為品質優良之粒料級配。而再利 用性較低且處理困難之B2-3、B3、B4、B6 及 B7 類,便佔營建剩餘土石方總量的 54 %,

而這些種類土壤受限於回收處理方式較為複雜、或所創造之經濟效益較低,處理方式多 採其他工程填方或掩埋場掩埋方式處理,相較於其他回收再生粒料,對於紓解國內砂石 供需失衡,平抑砂石價格上揚助益甚少,而採取掩埋之處理方式,亦對當地生態環境造 成衝擊。

表 3-7 歷年全國土方供需統計表(截至 100 年 11 月、單位:立方公尺)

公共工程 建築工程 總計

類別

年份 產出量 需土量 可再利用

物料 產出量 需土量 可再利用

物料 產出量 需土量 可再利用

物料

90 4,508,134.9 101,872.0 0.0 1,123,324.8 72.0 0.0 5,631,459.7 101,944.0 0.0 91 23,723,973.5 3,026,009.8 0.0 7,075,649.8 271,575.0 527.0 30,799,623.3 3,297,584.8 527.0 92 24,758,064.5 5,063,439.3 33,379.0 12,039,320.0 638,163.1 1.0 36,797,384.5 5,701,602.3 33,380.0 93 22,647,417.0 6,045,424.7 36,372.0 16,013,613.0 362,175.9 25,414.0 38,661,030.0 6,407,600.6 61,786.0 94 21,785,835.2 8,212,308.9 154,671.0 20,341,155.6 323,470.4 11,666.0 42,126,990.8 8,535,779.3 166,337.0 95 18,617,474.6 6,333,003.7 382,616.0 21,800,714.0 317,752.9 230,175.0 40,418,188.6 6,650,756.6 612,791.0 96 18,214,249.1 4,662,500.2 1,176,474.0 20,467,471.6 327,247.5 622,510.0 38,681,720.7 4,989,747.7 1,798,984.0 97 13,949,253.1 2,143,108.5 596,482.0 21,304,495.2 242,007.9 636,345.0 35,253,748.4 2,385,116.4 1,232,827.0 98 15,072,925.4 2,516,698.2 2,142,994.3 12,030,865.8 45,046.9 659,277.0 27,103,791.1 2,561,745.1 2,802,271.3 99 14,676,471.0 3,354,064.6 497,643.7 18,160,187.9 52,101.0 89,555.1 32,836,658.9 3,406,165.6 587,198.8 100 9,629,165.4 1,873,694.2 736,069.5 17,463,549.6 96,923.0 57,254.0 27,092,715.0 1,970,617.2 793,323.5 合計 187,582,963.7 43,332,124.1 5,756,701.5 167,820,347.3 2,676,535.6 2,332,724.1 355,403,311.0 46,008,659.6 8,089,425.6

資料來源:營建剩餘土石方資訊服務中心

建築廢棄物再生循環技術開發與推廣應用計畫

18

19

表 3-8 歷年全國工程產出各類土質統計查詢(截至 100 年 11 月、單位:立方公尺)

B1 B2-1 B2-2 B2-3 B3 B4 B5 B6 B7 總 計

90 1,897,898 774,555 929,167 399,872 1,275,539 321,489 55,261 2,191 21,150 5,677,122 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 30,912,223 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 36,885,487 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 40,878,767 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 42,437,382 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 40,597,156 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 38,201,441 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 36,794,956 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 28,082,416 99 1,862,649 5,984,624 3,840,541 11,238,137 3,732,365 2,533,991 1,653,261 948,366 680,717 32,474,651 100 2,067,708 4,604,449 3,422,585 9,457,140 3,308,069 1,799,144 1,113,092 656,511 664,155 27,092,853 總 計 38,700,676 64,773,004 48,127,028 83,121,939 62,558,881 41,004,708 12,305,324 6,962,945 2,479,949 360,034,454 百分比 10.75% 17.99% 13.37% 23.09% 17.38% 11.39% 3.42% 1.93% 0.69% 100.00%

資料來源:營建剩餘土石方資訊服務中心

19 第三章建築廢棄物再生循環技術開發

四、本計畫採用之營建剩餘土石方

本研究所採用之B2-3、B3、B4 類營建剩餘土石方,係採自台南市淵南段公有土石 方收容場;B6 類營建剩餘土石方採自台北環河路建築工地開挖土壤,取樣後裝袋並放 入桶中密封,如圖 3-3 所示;TCLP 毒物溶出試驗結果如表 3-9 所示;XRF 分析結果如 表3-10 所示。根據統一土壤分類法分類,本研究所採用之 B2-3 類營建剩餘土石方屬不 良級配砂土(SP),B3 類屬於低塑性粉土(ML),B4 類屬粉土質砂土(SM),B6 類則 屬低塑性黏土(CL),如表 3-11 所示。

現地取樣 初步處理烘乾後

B2-3 營建剩餘

土石方

B3 營建剩餘

土石方

B4 營建剩餘

土石方

B6 營建剩餘

土石方

圖 3-3 本研究所採用之營建剩餘土石方

表 3-9 營建剩餘土石方 TCLP 試驗結果

TCLP 結果溶出試驗結果(mg/L)

ICP-OE SR306.13C

AA R318.11C

AA

V2O5 <0.00093 <0.00093 <0.00093 <0.00093

Fe2O3 3.01 3.71 4.17 4.08

Total 98.76 99.70 99.70 99.74

表 3-11 營建剩餘土石方統一土壤分類法結果 98 wt.%。燒失量則介於 2.01~3.48 wt.%之間。燒失量除了有機成分之外,亦可能來自 於營建剩餘土石方中礦物結晶水受熱脫除所致。由上述營建剩餘土石方之水分、灰分與

(wt.%) 0.19±0.01 0.25±0.02 2.28±0.05 0.41±0.03 灰分

(wt.%) 97.80±0.02 96.27±0.10 94.80±0.14 95.49±0.01 燒失量a

(wt.%) 2.01±0.03 3.48±0.09 2.92±0.09 2.41±0.01

a 900°C 煆燒 3 小時

2. 化學元素組成

將乾燥後的營建剩餘土石方以X 光螢光分析(X-ray fluorescence,XRF)測定其化 學元素組成,分析結果如表 3-13 所示。由 XRF 分析結果可知,B2-3、B3、B4、B6 營

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