第三章 水庫淤泥製造輕質骨材經濟性分析
第二節 輕質骨材工程用途及市場需求
一、輕質骨材的工程用途 1.輕質混凝土
採 用 氣 乾 顆 粒 輕 質 骨 材 ， 密 度 為 1.7-2.0g/cm³ 以 下 居 多 [1,5,6,7]。因輕質骨材之生產量以美國、俄國、德國、日本、加拿
大、中國大陸為主，目前國內輕質骨材大部份依賴進口，少量由 國內自行生產。輕質混凝土的特質，包括為質輕、抗壓強度高、
能節約成本、耐久性佳、抗震、防火及施工方便等，故可作為建 築主要結構體(樑、柱、樓面)，預鑄外牆板、橋面板、人行道舖 面、泊油路面之工程建材。
2.輕質磚塊[1]
採用淤泥漿與燃煤飛灰混合，因淤泥失去水分而成為可塑性 之黏土，經過 14 小時在窯爐內，高溫約 30°-900℃燒結，並自然 乾燥，而成為輕質磚塊。目前，台灣乃利用水庫水力發電取水口 附近所清理之淤泥漿與台電火力發電廠燃煤之飛灰混合製造，生 產出之輕質磚塊，經由實驗室試驗及測定，此磚塊性能佳，可做 為上等之建築材料，而其生產成本，目前一塊磚成本約新台幣1.2 元。
3.室內隔間板
因輕質骨材具有質地輕，隔音、抗火、耐久及施工快之特質，
所以可用作室內隔間板之建築材料。
4.屋頂防水隔熱材料
因輕質骨材具有隔熱、防水及耐久性高之特質，故可用作建
築物屋頂之最佳建材，主要產品為隔熱板。
二、輕質骨材的市場需求
台灣在營建業全盛時期每年使用 4000 萬 m³之骨材，一般約 3000 萬 m³，以台灣水庫每年淤積量可以生產 300 萬 m³之輕質骨材，佔有 10%之量，又台灣屬地震帶，對輕質骨材需求量甚高，只要單價低於 2000 元/ m³，則 10%之量只是小數目，去化不難，銷售通路不是問題。
第三節 水庫淤泥製造輕質骨材建廠規劃
輕質骨材為優良之建築材料，具有其開發之潛能性。目前台灣之 輕質骨材絕大部份仍依賴外國進口。進口之輕質骨材單價高，每立方 公尺到岸價約為新台幣 2,800 元，而預拌混凝土廠之經銷價約每立方 公尺為新台幣 4,000∼5,000 元。比較一般骨材之價格差距，不合經濟 原則，輕質骨材在國內大量使用仍具很大空間，只要原單降低，政府 政策之配合，未來經濟可期。
一、水庫環境影響評估
台灣各水庫之地形及位置可分為峽谷型、丘陵型、 湖泊型和洪 水平原丘陵型。水庫上中游之原始河床坡陡且多含粗粒砂石， 因地 震、季節、 氣候之變化， 河川中巨量之土泥砂石沖入水庫裡， 造 成水庫之蓄水量減低， 此為一自然形成之現象。 而對於水庫中之含
量豐富之土泥砂石, 卻是一個等待開發的再生事業。每年統計水庫淤 積量為 1,460 萬立方公尺，換言之，「水礦」之來源即有 1,460 萬立方 公尺。
1.水庫下游的影響
以往，台灣水庫下游多設有沉澱池處理場， 而沈積下來之 淤泥， 也多為填土之用或將之廢棄。利用水庫水力抽泥機、浚 渫方式和機械方式，控制並減少水庫上中游之沙量。 其下游之 淤泥需頁岩質，適合製造輕質骨材，而對於設廠之環境影響， 因 水庫下游土地多為工業、商業及民生之用途，並無不利之影響，
反而帶來更多就業機會。
2.經濟效益評估
在水庫下游投資開發輕質骨材之再生製造廠，所需要之土地 及廠房，依照「促進民間參與公共建設法」條例三條第二款，乃 屬環境污染防治設施之公共建設; 及為提升公共服務水準，加速 社會經濟發展，促進民間參與公共建設。以現有之製造輕質磚塊 之案例作經濟評估，因每月製磚所需之2800 噸淤泥，1200 噸飛灰 原料皆為零成本，而每月卻能生產200 萬塊 2 公斤重之輕質磚塊。
所以，每月可為石門水庫處理掉 4666.67 噸之淤泥量，以如此之
經濟效益，投資輕質骨材再生製造廠更是一個迫不急待的事業。
3.水庫清淤效益之評估
以石門水庫為例，石門水庫每月減少 4666.67 噸之淤泥量，
也等於是增加2333.34 噸之蓄水量。因台灣本島時有乾旱發生， 水 庫之蓄水量乃為主要供水之來源，故水庫清淤，增加水庫蓄水量，
以解決水庫中下游農業、工業、民生及商業用水之問題。政府編 列上億元清淤經費，以台灣清淤之速度來看，白河水庫自民國 80 年起，每年浚渫量已增至為283,000 立方公尺，每單位成本為$113 元，則每年約有 283,000 立方公尺的供料源。在水庫下游投資開 發輕質骨材再生製造廠，可預期之影響，除了所需之廠房、設備 及運輸工具外，將帶來生態環境、空氣品質、人文環境之可預期 之潛在影響與問題。 例如：天然環境、空氣品質污染、附近居 民之就業、噪音污染、用電量、廢棄物處理和交通運輸等。
二、建廠需求與設備規劃之評估 1.土地取得辦法
(1)水庫下游私人土地
租金價格$125 元/坪, 共需 5,000 坪, 租金為每年$62.5 萬 元。介於水庫清淤工程和下游間距離最短的運距。
(2)水庫下游公有土地
A.擬建議工業區土地或科學園區之土地
B.介於水庫清淤工程和下游間距離最短的運距，依促參條 例，政府應提供土地取得辦法。
2.廠房興建標準
(1)採 H 型鋼構建築。
(2)廠房面積約為 5,000 坪。
(3)地面基礎處理:
A.規劃兩側為粒料區，應以地樑強化。
B.其餘以鐵絲網覆混凝土即可。
C.輸送原料區，車道應強化道路面。
D.成品倉庫，並應以地樑強化。
3.設備規劃 (1)製程設備
可規劃使用日產 300 M3的旋窯3 座，或使用滾軸窯 3 座，詳 細規劃應考量資金運用方式。參考圖2-1 生產製造流程圖。
(2)消防設施
A.依據消防法規辦理
B.由合格廠商投標，比價施做。
(3)機器設施
A.包括自動化原料輸送設施、七輛 35 噸土方卡車、包裝設備、.
搬運設備..等。
(4)環保設施
A.空氣品質管制：由於燃料是液化瓦斯，並不會產生嚴重空 氣污染問題。
B.粉塵管制：因在製程階段需在密閉之室內處理，不會對外 產生粉塵的影響。
C.輪胎污泥管制：設置氣壓式噴洗輪胎設施
D.噪音管制：無噪音問題，水庫下淤地區空曠，少有居民。
1鏟車2.堆場3.供料機4.
元。
2.製程設備：預計一套成本為$9,940 萬元，三組設備需$29,820 萬 元。
3.機械設備(含 6 輛土方卡車及包裝、搬運設備)：預計成本為$2,400 萬元。
4.消防設施：預計成本為$500 萬元。
5.液化瓦斯槽(20 噸)：預計一座成本為$150 萬元，三座為$450 萬 元。
6.動力設備(含廠內動力配線)：預計一套成本$800 萬元，三組為
$2,400 萬元。
二、人工成本(不含間接成本)
直接人力係以日產1000M3，三班制(24 小時)計
表 3-1 直接人力成本
每年人力成本：(12+1)x$4,865,000=$63,245,000 元 故每月人力成本分攤：$5,270,416.67 元
(245,000x12)+(63,245,000x10)=$635,390,000 元 十一年人力成本總共$635,390,000 元 人力成本率
成本率=$635,390,000÷3,600,000M3=$176.49/M3 三、公用設施
1.電力費用
若以日產量1000M3的用電需求：
製程設備需電量(馬力)： 2,000HP-2,500HP
電力費用計算
2,500HPx0.746KW/HP=1,865KW
1,865KWx24 小時=44,760KWH=44,760 度(每天使用度數) (1)基本電費
依台灣電力公司電價計價方式，夏月$213/KW，非夏月
$159/KW；基本用電度數需與台電簽立契約，例如：2000K A.夏月(6 月 1 日∼9 月 30 日)：
2,000KWx$213/KW=$426,000 元
$426,000 元 x30x4=$51,120,000 元
B.非夏月(1 月、2 月、3 月、 4 月、 5 月、10 月、11 月、12 月)：
2,000KWx$159/KW=$318,000 元
$318,000 元 x30x8=$76,320,000 元 (2)流動電費
依台灣電力公司電價計價方式，夏月$1.89 元/度，非夏月$0.71 元/度。
1,865KWx24 小時=44,760KWH=44,760 度/天 A.夏月(6 月 1 日∼9 月 30 日)：
44,760 度/天 x$1.89 元/度 x30 天 x4=$10,151,568 元
B.非夏月(1 月、2 月、3 月、 4 月、 5 月、10 月、11 月、12 月)：
44,760 度/天 x$0.71 元/度 x30x8=$7,627,104 元
營業稅 5%=($10,151,568+$7,627,104 元)x0.05=$888,933.6
故一年的電力費用為$18,667,605 元，十年為$186,676,056 元。
(3)電力費用成本分析
$186,676,056÷3,600,000M3=$51.85 元/M3 2.液化瓦斯費用
(1)液化瓦斯需求分析
窯需每星期添加一次液化瓦斯，一個液化瓦斯槽為 20 公 噸，(1 公噸=1000 公斤)，需 3 座液化瓦斯槽，即 60,000 公斤，
故每星期需消耗60,000 公斤的液化瓦斯。
(2)液化瓦斯分析 A.耗量分析
60,000 公斤/星期÷7=8,571.43 公斤/天 8,571.43 公斤/天 x30=257,142.9 公斤/月 8,571.43 公斤/天 x360=3,085,714.8 公斤/年 8571.43 公斤/天 x360x10=30,857,148 公斤/十年
B.價格分析(依照中國石油公司天然氣的價格調整，工業用天 然氣$8.49 元/立方公尺)
4M3=3 公斤Æ1.333M3=1 公斤
$8.49 元/立方公尺 x1.333 立方公尺/公斤=$11.31 元/公斤 8,571.43 公斤/天 x$11.31 元/公斤=$96,942.87/天
257,142.9 公斤/月 x$11.31 元/公斤=$2,908,286.19/月 3,085,714.8 公斤/年 x$11.31 元/公斤=$34,899,434.39/年 30,857,148 公斤/十年 x$11.31 元/公斤=$348,994,343.9/十年 (3)液化瓦斯成本分析
$348,994,343.9÷3,600,000M3=$96.94 元/M3
3.維修費用：預計為$220 萬元（含所有工廠設備）
四、土地租金
土地每坪租金$125 元，共 5,000 坪，一年需$62.5 萬元，十一年共
需687.5 萬元。
五、單位成本分析
表 3-2 單位成本分析表
單位：新台幣千元
成本因素 金額/十一年 一、設廠成本:
廠房設備 11,000 製程設備 298,200 機械設備 24,000
消防設施 5,000
液化瓦斯槽 4,500 動力設備 24,000 二、人工成本(不含間接成本) 635,390 三、公用設施:
電力費用 186,680 液化瓦斯費用 349,000
維修費用 2,200
四、土地租金 6,875
五、其他
R&D 費用 1,000 短途運輸成本 66,000 其他費用(包括推廣.保險.零用金) 6,000 總成本(新台幣千元) 1,619,845 單位成本(元,總產量 3,600,000M3) 450
第五節 小結
一、以單位成本分析可知每立方公尺需要成本＄450 元，若能爭取到 底泥棄置費 500 元 M3，則純益每立方公尺為$50 元，換言之，
按工程收取之棄置費即有11﹪之利益存在。
二、如果以輕質骨材銷售價＄1,500 元/ M3，則投資生產輕質骨材利潤
（若不計利息時）者有$1,550/$450=344%之投資回收利益(RQI)，具 有相當的利潤。當然輕質骨材定價可訂在NT2,000 元/ m³水平。
三、政府在初期宜補助廠商清理費，並且十年期間可逐年減少補助，
至第十年則開始收取「採泥費用」，或免費供廠商清泥採泥，減 少政府水庫清淤所需預算，以示資源有價，達資源永續利用之目 標。惟採泥須有標準作業方式，以避免危及水庫之安全。
第四章 輕質骨材混凝土的工程性質初步分析
第一節 前言
本研究之高性能輕質混凝土採用「黃氏緻密配比」觀念，以「填 塞」而非「取代」的觀念賦予骨材級配堆積最佳化，得到最小孔隙再 填入水泥漿體，並依表面積大小，不變緻密堆積形態的狀況下，調整 潤滑所需漿量。由於輕質骨材接近圓球形表面有玻璃質，不似傳統輕 質骨材充滿孔洞，故不須太多漿量即有極佳的工作性。初步提出A、
B、C、D 等四種配比，其設計抗壓強度分別為 210kgf/cm2（3000psi）、
280 kgf/cm2（4000psi）、420 kgf/cm2（6000psi）及 560 kgf/cm2（8000psi），
配比表如表4-1 所示。本研究使用 3 種不同顆粒密度的輕質粗骨材，
水膠比為0.28 及 0.32 兩種，調配出新拌混凝土 A、B、C、D 等四組之 單位重，分別為1737、1692、1885 及 2051kg/m³。
表 4-1 高性能輕質骨材混凝土配比
混凝土配比(kg/m³) 輕骨材
類型
輕骨材 比重
配比
編號 w/cm w/c 普通 砂
輕質
骨材 水泥 飛灰 爐石粉 水 SP 單位重 A 0.28 0.39 736 277 386 130 20 136 14 1737 TYPE1 0.7
B 0.32 0.49 781 418 285 138 15 116 24 1692 TYPE2 1.1 C 0.28 0.39 736 577 386 130 20 129 21 1885 TYPE3 1.5 D 0.28 0.39 736 612 386 130 20 122 28 2051
第二節 輕質混凝土之新拌性質
混凝土之工作性是依據工程需求而設計不同坍度、坍流度的配 比。在傳統的輕質骨材混凝土設計裡，為了避免骨材上浮導致析離，
混凝土之工作性是依據工程需求而設計不同坍度、坍流度的配 比。在傳統的輕質骨材混凝土設計裡，為了避免骨材上浮導致析離，