行政院國家科學委員會專題研究計畫 成果報告
廢橡膠粉混凝土巨微觀性質之研究
研究成果報告(精簡版)
計 畫 類 別 ： 個別型 計 畫 編 號 ： NSC 98-2221-E-151-055- 執 行 期 間 ： 98 年 08 月 01 日至 99 年 08 月 31 日 執 行 單 位 ： 國立高雄應用科技大學土木工程系 計 畫 主 持 人 ： 王和源 共 同 主 持 人 ： 陳世豪 報 告 附 件 ： 出席國際會議研究心得報告及發表論文 處 理 方 式 ： 本計畫涉及專利或其他智慧財產權，2 年後可公開查詢中 華 民 國 99 年 10 月 28 日
行政院國家科學委員會補助專題研究計畫
■成果報告
□期中進度報告
廢橡膠粉混凝土巨微觀性質之研究
計畫類別：■個別型計畫 □整合型計畫
計畫編號：NSC98－2221－E－151－055
執行期間：2009 年 8 月 1 日至 2010 年 8 月 31 日
執行機構及系所：國立高雄應用科技大學土木工程系
計畫主持人：王和源 教授
共同主持人：陳世豪 助理教授
計畫參與人員：余志偉、林智源、莊依萍
成果報告類型(依經費核定清單規定繳交)：■精簡報告 □完整報告
本計畫除繳交成果報告外，另須繳交以下出國心得報告：
■赴國外出差或研習心得報告
□赴大陸地區出差或研習心得報告
□出席國際學術會議心得報告
□國際合作研究計畫國外研究報告
處理方式：
除列管計畫及下列情形者外，得立即公開查詢
□涉及專利或其他智慧財產權，□一年■二年後可公開查詢
中 華 民 國 99 年 8 月 31 日
行政院國家科學委員會專題研究計畫成果報告 計畫編號：NSC98－2221－E－151－055 執行期間：2009 年 8 月 1 日至 2010 年 8 月 31 日 計畫主持人：王和源 國立高雄應用科技大學 土木工程與防災科技研究所教授 摘要 本研究以廢輪胎橡膠粉作為再生材料，利用 水刀科技研磨為#30、#50 之廢輪胎橡膠粉取代部 份細骨材 製成自 充填 混凝土 (self-compacting concretes)。分別以#30、#50、#30+#50 廢棄輪 胎橡膠粉添加 0％、5％、10％、15％、20％體積 比取代部份細骨材，製作圓柱試體，求取最佳取 代量之研究。探討不同細度及比例之廢棄輪胎橡 膠粉取代部分常重砂，透過相關的新拌試驗，如 坍流度、含氣量、凝結時間、單位重、V 型漏斗 及箱型試驗等，硬固及工程性質試驗如抗壓強 度、超音波、表面電阻、波松比及耐硫酸鹽。了 解廢棄輪胎橡膠粉於自充填混凝土中其適用性及 相互關係，進而提升廢輪胎橡膠的價值，達到廢 棄物資源化及最大經濟效益。 結果顯示:所有添加廢輪胎橡膠粉之自充填 混凝土皆符合自充填混凝土 R2 障礙之要求，添加 #50 廢輪胎橡膠粉 5%91 天齡期的抗壓強度可高於 控制組 10%，超音波速隨著添加量的增加而減少， 56 天齡期電阻皆超過 20 kΩ-cm，隨著添加量的 增加而增加，添加 5%廢輪胎橡膠粉具有較佳的耐 硫酸鹽侵蝕，28 天齡期之波松比以添加 10%為 佳，具有較大的側向應變，在破壞時不會快速的 爆裂，而會有緩衝的空間，使自充填混凝土有較 佳的破壞型態。 關 鍵 字 : 廢 輪 胎 橡 膠 粉 、 自 充 填 混 凝 土 (SCC)、體積比、再生材料 Abstract
In this study, waste tire rubber powders are used as recycled materials and grinded to pass sieve # 30 and #50 by water-jet technology. The powders will be replaced by fine aggregates then added in self-compacting concrete. The powders which passed sieve #30, #50, mixture of #30 and #50 will be replaced by aggregates for 0%, 5%, 10%, 15% and 20% by volume to product cylindrical specimens in order to find the best replacement ratio. Some relevant test such as fresh properties, slump and flow, air content, setting time, unit weight, V-funnel box test, some harden and physical tests
such as compression strength, bending strength, split strength, ultrasonic strength, surface resistance, Poisson's ratio, Sulphate resistance will tested to realize the applicability and the relationship that waste tire powder added in self-compacting concrete, then to enhance the value of rubber tires and to achieve the best economic efficiency.
The results showed that: all the specimens could meet the requirements of R2 test. The compressive strength of #50 for 5% adding percentage is 10%higher than control group at 91 days. Ultrasonic Pulse Velocity increased with the adding percentage reduced. Electrical Resistivity at the age of 56 days is all higher than 20 kΩ-cm and increased with the adding percentage increased. To add 5% powder rubber tires in self-compacting concrete will have better resistance to sulfate corrasion. In the part of Poisson's ratio at 28 days age, 10% adding is better, it showed greater lateral strains and won’t burst quickly, so that there is a better type of deformation for self-compacting concrete.
Keyword: waste tire rubber powder, self-compacting concrete, the volume ratio, recycled materials
一、前言 由於環保意識的抬頭，再生材料的使用儼然 成為全球趨勢；在土木工程方面強調「綠建築」 的觀念，以建築物的整體生命周期來看，一棟建 築物從規劃設計、施工、使用、拆除，如何使能 源不斷再生、重複使用才是重點。 廢輪胎是我國環保署公告應回收項目之一， 根據統計，全台每年回收處理之廢輪胎多達十萬 公噸以上 【1、2】，報廢的輪胎未能妥善回收處 理，將對環境造成重大汙染，若是露天燃燒還會 產生有害人體健康的黑煙、二氣化硫等酸性氣 體。廢橡膠輪胎經破碎處理後可添加在瀝青混凝 土內做為路面級配，可提升路面的耐磨性，延長 其使用年限；但橡膠混凝土的體積變化量大，易 龜裂，因此不適用於大壩工程上。目前使用的廢 橡膠輪胎處理技術有幾下幾種：1.回收破碎後， 製成橡膠製品；2.作為燃料使用；3.其它特殊用 途，例如作為消波塊、碳黑...等【3】；4.經碎裂
後的橡膠粉末添加在混凝土中，可以作為瀝青混 凝土路面，可增加路面的彈性及路面摩擦力，延 長路面的使用年限，更可以降低噪音，橡膠混凝 土優良的延性也能利用結構物抗震。 自充填混凝土(SCC) 在1988年首先由日本東 京大學岡村甫教授【4】提倡而逐漸發展成熟且已 商業化運用在結構體的新材料，其原理係利用混 凝土本身的重量，不需要額外震動與搗實即可達 到混凝土內部的緻密與面層的自平，而且不會因 為具有高流動性而使得粒料發生析離的現象。因 此SCC 適用於鋼筋密佈、幾何形狀複雜的RC 構 件、基礎及柱頭、大面積的樓版、高樓層柱內灌 漿等，由於可自行充填至模內並免搗實，故可減 少噪音污染與勞動成本。 因此，本研究將廢棄輪胎橡膠經由水刀處理 過後，取代部分砂拌合成自充填混凝土，針對添 加廢棄輪胎橡膠之不同比例，藉由自充填混凝土 之新拌及硬固等性質試驗，並找出最佳替代量。 廢棄輪胎橡膠粉不僅提供砂石需求之來源，彌補 河川砂石嚴重短缺的問題，使再生廢棄材料資源 化，進而達到經驗之目標。 二、試驗規劃 2.1 試驗材料 採用里港溪之砂石，符合CNS 1240混凝土粒 料之要求規定，台灣水刀公司產製之廢棄輪胎橡 膠，經由水刀處理過後，將其細度磨成#30、#50。 採用台灣品牌水泥第I型，符合CNS 61卜特蘭水泥 規定。使用中聯飛灰爐石粉（中聯代號SK）。符 合CNS 1237混凝土拌合用水要求規定。羧酸作為 高流動化劑,符合自充填混凝土要求之規定。 2.2 試驗變數及項目 本研究針對不同細度廢輪胎橡膠粉(A)#30、 (B)#50、(C)#30+#50，用以製作成橡膠水泥砂漿與 自充填橡膠混凝土，試驗程序是以水膠比0.3、 0.4、0.5，廢橡膠粉依比例0%、10%、20%、30% 取代水泥，製作橡膠粉水泥砂漿試體；另採用緻 密配比法，添加適量飛灰及強塑劑，依不同比例 廢輪胎橡膠粉0%、5%、10%、15%、20%體積百 分比替代砂(配比表如表一)，固定水膠比0.35，固 定膠結料600㎏/m3，製作混凝土圓柱試體。進行 各項水泥砂漿與混凝土新拌與硬固性質試驗，從 中尋找最佳替代砂之廢輪胎橡膠粉含量。並且以 電子顯微鏡觀察其橡膠粉與水泥漿體結合之界面 特性，探討廢橡膠混凝土之工程性質，並評估其 強度及耐久性發展。 根據文獻中記載【5】，把不同細度之廢輪胎 橡膠粉混合使用會得到較佳的成果，所以第三組 配比使用混合的廢輪胎橡膠粉，試對自充填混凝 土是否也有同樣的特性。 三、結果與分析 3.1新拌性質 本研究採用R2障礙，橡膠粉自充填混凝土之 坍流度皆高於550mm以上，V型漏斗和箱型試驗 皆符合規定7~20秒與3~15秒，單位重值為 1843~1915 kg/cm3之間。隨著添加量的增加，坍流 度大小、V型漏斗和箱型試驗的時間都會增加，初 終凝時間為也會隨著添加量的增加而增加，主要 是因為廢輪胎橡膠粉在貫入試驗中具有吸收能量 的功能，產生緩凝的作用。 3.2 抗壓強度 圖一顯示三種不同細度(#30、#50、#30+#50) 配比在28天齡期均以控制組(添加量0％)抗壓強度 最高，除了#50添加量添加5％的抗壓強度為控制 組的96％，其餘添加量之抗壓強度皆小於控制組 (32.07MPa)，隨著添加量增加，抗壓強度有降低 的趨勢。到91天齡期可使抗壓強度高出控制組 3~10％。 3.3超音波速 一般而言粗骨材的波傳速度會大於細骨材， 細骨材的波傳速度會大於水泥砂漿，所以當混凝 土的粗骨材越多，相同單位體積情況下，波傳速 度越越快，且當用水量及空隙多則會降低波傳速 度【6】。圖二所示，7天齡期超音波速分別為 3614~3841m/s，3539~3834 m/s，3605~3855 m/s， 皆低於控制組3975 m/s，28天齡期控制組為4180 m/s，#30添加量 5%~20%分別為4018~3810 m/s下 降4~9％，#50添加量5%~20%分別為4003~3725 m/s下降4~11％，#30+#50添加量5%~20%分別為 4041~3810 m/s下降3~9％。 3.4 表面電阻 圖三所示，56天齡期之表面電阻控制組為
36.75kΩ-cm，#30添加量5%~20%分別為 40.5~44.88kΩ-cm，#50添加量 5%~20%分別為 37.33~41.55 kΩ-cm，#30+#50添加量 5%~20%分 別為34.5~37.18kΩ-cm，顯示添加廢輪胎橡膠粉隨 著添加量的增加，表面電阻值也會跟著增加，整 體而言各組配比比一般混凝土56天最低電阻性質 20 kΩ-cm【6】高出許多，均達到耐久性質方面為 優良之抗蝕混凝土。 3.5耐硫酸鹽侵蝕 緻密配比法設計的混凝土，骨材用量多，拌 和水量少，混凝土內部受硫酸鹽侵蝕時劣化情況 少，僅損及部份表面完整性。圖四所示，隨著侵 蝕次數增加，各組配比重量損失率越大，以第五 次循環為例，添加量5%皆為各組配比重量損失率 為最小，結果顯示添加量5%較耐硫酸鹽侵蝕，耐 久性較佳。 3.6 波松比 一般混凝土之波松比在0.15和0.2之間【6】。 以控制組之波松比0.30為最小，添加量10%為較高 依序為0.36、0.39、0.37，20%較低依序為0.32、 0.34、0.33，隨著廢輪胎橡膠粉添加量增加而減 少，跟細度大小沒有太大的關係，顯示出添加廢 輪胎橡膠粉10%有較大的側向應變，其中以＃50 為最大，＃30+50次之，＃30最小。 3.7 界面微觀 圖五係廢輪胎橡膠粉取代量5%之輕質混凝土OM微 觀圖；圖六為廢輪胎橡膠粉取代量5%之常重混凝土OM 微觀圖，顯示添加廢輪胎橡膠粉可明顯看出材料和漿 體界面縫隙，而橡膠為一種有機高分子的材料，添加 到混凝土中，材料界面之間的結合會變得比較脆弱， 因此當混凝土受到外力作用時，很容易沿著材料界面 處破壞。 圖七所示控制組與橡膠粉取代量5％之X光繞射強 度有相似之趨勢，且齡期7天仍有CH水化產物的不斷成 長。此外亦有C-S-H膠體及鋁酸鈣等水化產物。然而在 13度繞射角(2θ)顯示鋁酸鈣鹽類的產生，其生成量隨 水膠比之增加而有下降之趨勢。 圖八所示為齡期7天之控制組其放大倍率1000 倍，漿體內部顯得相當緻密。圖九為控制組之齡期7 天其放大倍率為3000倍，顯示漿體結構以針管狀之鈣 釩石(Aft)為主，漿體內部明顯已有C-S-H膠體，同時 也發現部分未水化的C3S，且隨著齡期增加，C3S會隨之 降低。圖十～十一所示，齡期7天之廢輪胎橡膠粉取代 量5％，顯示界面過度區之裂縫的孔隙介於橡膠粉與水 泥漿體之間，抗壓強度遠低於一般混凝土，是因為橡 膠粉與漿體結合力差，且孔隙結構遠高於一般混凝土。 四、結論 1.自充填廢輪胎橡膠混凝土抗壓強度以添加#50 廢輪胎橡膠粉5%為最佳，顯示添加廢輪胎橡膠 粉可符合SCC的安全性能。 2.自充填廢輪胎橡膠混凝土超音波速隨著廢輪胎 橡膠粉添佳量的增加，超音波速也就隨著下 降，這是因為廢輪胎橡膠粉比常重砂小，廢輪 胎橡膠粉顆粒養護完成時，造成混凝土的小彈 性孔洞，因此所量得的超音波速會隨著廢輪胎 橡膠粉的增加而減少，同時比控制組低。 3.自充填混凝土添加大量的卜作嵐材料，因此卜 作嵐反應可以明顯的提升自充填混凝土的抗腐 蝕能力，再加上廢輪胎橡膠粉屬於具有較高的 電阻性質，因此添加到混凝土中具有提升混凝 土的電阻效果。 4.以第五次循環為例，添加量5%皆為各組配比中 重量損失率為最小，結果顯示添加量5%較耐硫 酸鹽侵蝕，耐久性較佳。 5.以微觀結構顯示添加廢輪胎橡膠粉之材料和漿 體界面具有部分縫隙，混凝土如受到外力作用 時，易沿著材料界面處破壞。 五.計畫成果自評 本研究採用廢輪胎之再生利用，經水刀科技 處理成橡膠細粉，製成橡膠自充填混凝土，經由 之工作性及微觀性質探討其效益。分別從學術與 實務角度來驗證本研究成果之可行性，其成果與 貢獻之自評如下： (1) 學術研究成果 本研究利用廢橡膠輪胎之再生運用，探討其耐 震性及工程性質，提升國內應用廢橡膠粉之工程技 術，領先國際上先進的資源再利用之水準，且配合 添加卜作嵐材料如飛灰、爐石之應用，更能開發具 經濟價值之緻密高性能廢橡膠再生混凝土。 (2) 實務運用成效 本研究預期可以減少部分天然骨材之需求壓 力，紓解國內土石短缺問題。對於環保方面，由於
報廢的輪胎如果未能妥善回收處理，將對環境造成 重大汙染，若是露天燃燒更會產生有害人體健康的 黑煙、二氣化硫等酸性氣體。因此將廢橡膠回收利 用，並應用在營建材料最大宗的混凝土材料，相對 的將減少社會成本，且讓資源能得到最大的使用效 益；雖然會有部份缺點，卻可使用國內工業廢棄物 如飛灰及爐石等添加於混凝土之卜作嵐材料，更能 節省處理飛灰及爐石之費用成本，亦可達到結構物 強度及耐久性需求，預期對國家再生資源研發利 用，可提升國家整體經濟的貢獻度。 參考文獻 1. 行政院環境保護署， http://www.epa.gov.tw/main/index.asp 2. 王和源，”再生骨材處理及應用於混凝土之研 究”，中國工程師學會高雄會刊，第十卷， 第一期，第33~39頁(2006)。 3. 橡膠集料混凝土物理力學性能研究，北京工業 大學城市與工程安全減災省部共建教育部重 點實驗室(2008)。 4. 「高流動混凝土之施工指針」，日本土木學會， 日本（平成10 年7 月）。
5. Piti Sukontasukkul, “Properties of concrete pedestrian block mixed with crumb rubber”, Construction and Building Materials 20 450–457, 2006. 6. 黃兆龍，「高性能混凝土理論與實務」，詹 氏書局，2009。 附錄 表一、配比表 NO. Binding materials (kg/m3) Coarse aggregate Fine aggregate SP Cement Slag Fly
ash Sand Rubber Water SCRC0 220 110 110 888 885 0 210 7.8 SCRCA SCRCB SCRCC R5 840.75 16.29 R10 796.5 32.58 R15 752.25 48.87 R20 708 65.16 1 10 100 0 5 10 15 20 25 30 35 40 1 10 100 1 10 100 SCC50 SCC30 Compres siv e Strength ( M Pa) SCRC0 SCRCAR5 SCRCAR10 SCRCAR15 SCRCAR20 f`c=28MPa Age(D) SCRCBR5 SCRCBR10 SCRCBR15 SCRCBR20 SCC3050 SCRCCR5 SCRCCR10 SCRCR15 SCRCR20 圖一 自充填廢棄輪胎橡膠粉混凝土之抗壓強度 10 100 3500 3550 3600 3650 3700 3750 3800 3850 3900 3950 4000 4050 4100 4150 4200 4250 4300 4350 4400 10 100 10 100 Ultra so nic P ulse Ve locity (m/s ec ) Age(D) SCRC0 SCRCAR5 SCRCAR10 SCRCAR15 SCRCAR20 SCRCBR5 SCRCBR10 SCRCBR15 SCRCBR20 SCC3050 SCC50 SCC30 SCRCCR5 SCRCCR10 SCRCR15 SCRCR20 圖二 自充填廢棄輪胎橡膠粉混凝土之超音波速 圖三 自充填廢棄輪胎橡膠粉混凝土之表面電阻 1 2 3 4 5 -6.5 -6.0 -5.5 -5.0 -4.5 -4.0 -3.5 -3.0 -2.5 -2.0 -1.5 1 2 3 4 5 1 2 3 4 5 SCC50 SCC30 W eigh t loss( %) Cycles of test SCRC0 SCRCAR5 SCRCAR10 SCRCAR15 SCRCAR20 SCRCBR5 SCRCBR10 SCRCBR15 SCRCBR20 SCC3050 SCRCCR5 SCRCCR10 SCRCR15 SCRCR20 圖四 自充填廢棄輪胎橡膠粉混凝土之耐硫酸鹽試驗 重量損失百分比
圖五. 廢輪胎橡膠粉取代量 5%之輕質混凝土 OM 微觀 圖 (500X) 圖六. 廢輪胎橡膠粉取代量 5%之常重混凝土 OM 微觀 圖 (500X) 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 10 20 30 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 10 20 30 CH CH C3AH6 CH C3AHX SiO2 CH R0 In te ns it y 2 C-S-H Age-7day R5 圖七.廢輪胎橡膠粉水泥砂漿 X 光粉末繞射分析圖 圖八. 廢輪胎橡膠粉水泥砂漿控制組之 SEM 晶相圖 (1000X) 圖九. 廢輪胎橡膠粉水泥砂漿控制組之 SEM 晶相圖 (3000X) 圖十. 廢輪胎橡膠粉水泥砂漿橡膠粉 5％之 SEM 晶相圖 (1000X) 圖十一. 廢輪胎橡膠粉水泥砂漿橡膠粉 5％之 SEM 晶相 圖(3000X)
Interfacial transition zone
Rubber
Cement paste
C-S-H
C3S
Aft
Interfacial transition zone
Rubber
Cement paste
國科會補助專題研究計畫項下出席國際學術會議心得報告
日期：99 年 10 月 22 日一、參加會議經過 2010 年 8 月 8 日至 14 日由北京科技大學及昆明理工大學等單位在雲南昆明市主辦「第七屆 海峽兩岸材料腐蝕與防護研討會」，且會議期間亦舉辦第二屆 CSCP－NACE International 國際防 腐蝕展覽會；本研討會之主題包括有：腐蝕原理與分析測試技術、自然環境腐蝕、石化及電力設 備腐蝕與防護、建築材料腐蝕與防護、電子材料腐蝕與防護、生物醫藥材料腐蝕與防護、環境斷 裂（應力腐蝕、氬脆、腐蝕疲勞、磨蝕等）高溫氧化與腐蝕、腐蝕模擬與數據庫、腐蝕檢測與監 測技術及防蝕塗層與表面改性；或說“千瘡百孔材料疾，腐蝕防護百年期＂。腐蝕是導致材料失 敗、釀成重大惡性事故、造成巨大的經濟損失和資源浪費的重要原因，成為人類社會共同面臨的 頑疾和難題。在兩岸腐蝕與防護工作者的共同努力之下，海峽兩岸材料腐蝕與防護研討會已經成 功舉辦六屆，成為兩岸材料與腐蝕領域工作者學術交流的盛會與文化交流及相互合作的平台，受 到兩岸科技工作者的高度評價與歡迎。 本次研討會參會人數達到 300 多人，其中台灣亦有 50 餘人參加，亦有來自美國與加拿大的學 者專家參加。會議之摘要 190 篇、論文 80 篇，其中大會報告 17 篇、交流報告 103 篇、海報交流 20 個，領域涉及腐蝕原理與分析測試、自然環境腐蝕；環境敏感斷裂、高溫氧化與腐蝕、腐蝕間 檢測與失效分析、防蝕塗層與表面改性、耐蝕材料與緩蝕劑。“海峽兩岸材料腐蝕與防護研討會 ＂以成為兩岸腐蝕科技工作者最重要的學術交流平台。 本次發表論文共計二篇，包括「輕質骨材混凝土添加再生綠建材耐久性質之研究」及「高性 能再生液晶玻璃混凝土耐久性質之研究」。其中以第一篇「輕質骨材混凝土添加再生綠建材耐久性 質之研究」作口頭特邀報告，亦獲得與會人員一致的肯定與讚賞。同時在 2010 年 8 月 11 日下午 2 ～6 點亦與青島海洋腐蝕研究所的韓冰所長共同主持『自然環境腐蝕』單元，計有 11 篇文章，亦 獲得熱烈的反應。 二、與會心得 第七屆海峽兩岸材料腐蝕與防護研討會將於庚寅虎年支桂花盛開郁香撲鼻的甲申之月(2010 計畫編號 NSC98－2221－E－151－055－ 計畫名稱 廢橡膠粉混凝土巨微觀性質之研究 出國人員 姓名 王 和 源 服務機構 及職稱 高雄應用科技大學土木工程系 會議時間 99 年 8 月 8 日至 99 年 8 月 14 日 會議地點 中國大陸 雲南昆明市 會議名稱 (中文)第七屆海峽兩岸材料腐蝕與防護研討會 (英文)The 7th
Cross-Strait Conference on Materials Corrosion and Protection
發表論文 題目
(中文)1.輕質骨材混凝土添加再生綠建材耐久性質之研究 2.高性能再生液晶玻璃混凝土耐久性質之研究
(英文)1. A Study of Durability of Recycling Green Building Materials in Lightweight Aggregate Concrete
年 8 月 8 日-14 日)在“梅綻隆冬香放滿，柳書新歲葉將稠＂之春城（昆明）舉辦。屆時海峽兩岸 同行將齊聚一堂，探討腐蝕與防護的前沿發展，共敘新老舊情。而自 1998 年第一次海峽兩岸材料 腐蝕與防護研討會在廈門召開以來，每兩年研討會又到虎年地支的輪迴，十二年，一個生肖的輪 迴。在過去的十二年中無論是兩岸經濟、社會還是政治生態都發生了巨大變化。在過去的十二年 中，兩岸對於防蝕研究在國民經濟中的作用越來越重視。在兩岸交流方面，由過去的往來兩岸只 能繞道香港澳門，到現在每周幾百架次班機的直航，無疑大大方便了兩岸腐蝕科技工作者的合作 與交流。參與兩岸材料腐蝕研討會的人數越來越多，涉及的行業也越來越廣。 中國大陸各省皆以建設成現代化都市為目標，許多高樓建築工程不斷進行中，對外聯繫的 高速公路與快速道路也持續迅速增建，然而當構造物處在工業都市，以及近半年時間低溫的環境 裡，混凝土材料的水膠比、抗凍融、抗酸鹼侵蝕、中性化反應與鹼-骨材反應等材料的防腐皆非常 重要，因而大陸各界對於防止腐蝕已經相當的重視。然以高性能混凝土技術配合台灣再生材料目 的不只提高混凝土強度，工作性、安全性與經濟性更要可提升其耐久性將是未來研究的重要課題， 目前節能減碳已是世界趨勢，以台灣再生材料如廢液晶玻璃等與高性能混凝土技術結合或取代砂 石，以再生材料作為混凝土材料提昇各種工程性質，已經有優異的研究成果，期待政府單位能協 助推廣及應用。在大陸技術突飛猛進的情況下，期望台灣土木工程科技研究人員更加盡心盡力， 以提升混凝土之各項性能，進而增進社會福祉造福國家。 三、考察參觀活動 本研討會皆在昆明市的雲安會都酒店舉行。本研討會之行，除參加「第七屆海峽兩岸材料腐 蝕與防護研討會」之外，另安排昆明之石林、九鄉西山龍門、金壁雞坊、大玉龍風景區、黑龍潭、 東巴博物館、虎跳峽及印象麗江等名勝。幾天利用研討會、餐敘等交流，皆有滿載而歸的感覺， 並能藉以提升海峽兩岸材料腐蝕與防護研討的品質水準。 四、建議 1. 以高性能混凝土技術配合台灣再生材料達到防止腐蝕的目的並應用於土木營建工程混凝土 材料中已有相當完整的研究與成效；同時因應台灣天然資源匱乏，砂石來源常受限於河床禁 制濫墾濫採情況下，如何尋求再生利用資源以作為混凝土材料的研究與應用，仍然需要政府 部門、學術團體與研究單位相互的協助與配合，以達到安全、經濟、工作、耐久與生態維護 之目標。 2. 由於參與兩岸材料腐蝕研討會的人數越來越多，涉及的行業也越來越廣。本次研討會參會 人數達到 300 多人，交流報告達到 103 篇、海報交流 20 個可看出大陸地區產官學研界對於 材料腐蝕的用心與重視，值得我們參考。 3. 中國大陸因應材料腐蝕之重視可由每年舉辦研討會的規模、政府單位每年編列的預算、以 及成立許多整合型的研究單位如瀋陽金屬研究所、青島海洋腐蝕研究所以及許多大學成立 腐蝕研究所可知對於材料腐蝕之重視程度，論文發表不僅是量的增加亦明顯的有質的提 升，頗值得借鏡。 五、攜回資料名稱及內容 第七屆海峽兩岸材料腐蝕與防護研討會論文集及其他相關資料。 六、其他 感謝國科會計畫(NSC98－2221－E－151－055)提供經費，使本研究得以順利進行及完成。
國科會補助計畫衍生研發成果推廣資料表
日期 2010年10月27日國科會補助計畫
研發成果名稱
發明人
(創作人)
技術說明
技術移轉可行性及
預期效益
技術/產品應用範圍
產業別
計畫名稱: 計畫主持人: 計畫編號: 學門領域: (中文) (英文)成果歸屬機構
(中文) (英文) 廢橡膠粉混凝土巨微觀性質之研究 王和源 98 -2221-E -151 -055 - 土木材料 廢輪胎橡膠混凝土之研究Study of Waste Rubber Powder Concrete
國立高雄應用科技大學 王和源 本研究係採用台灣水刀公司產製之廢棄輪胎橡膠，研磨成不同細度尺寸的橡膠 粉，以開發出一項新的再生材料使用。將廢棄輪胎橡膠粉添加在混凝土裡，其 在各種不同細度及不同比例廢棄輪胎橡膠粉取代部分常重砂，並添加飛灰爐石 等卜作嵐材料與水泥混合，製作橡膠混凝土。透過工程性質、耐久性質等試驗 結果，並利用顯微結構分析，研究當橡膠粉加入混凝土後對水化產物的影響， 以及橡膠粉與水泥漿體之間的關係，瞭解當廢輪胎橡膠粉加入混凝土後的特性 ，及在工程上的適用性，進而提升廢輪胎橡膠的價值，達到廢棄物資源化及最 大經濟效益。
In this study, rubber tire powder is used as recycled materials and grinded to several particle sizes by Water Jetting technology. The powders will be replaced mineral aggregates with different particle sizes and different mix proportions to produce the waste rubber concrete with adding pozzolanic material such as fly ash and slag. The result of engineering properties, durability, and microstructure analysis are tested to explain the relations between the rubber powder and the cement paste, and realize the applicability of waste tire powder adding in concrete, to enhance the value of rubber tires and to achieve the best economic efficiency.
營造業 本研究可用於建材再利用或作為部份取代水泥或砂混合於水泥混凝土中，可應用於營 造工程、混凝土工程、邊玻穩定工程、道路鋪面工程等領域 橡膠為一兼具高度非線性、黏彈性、黏塑性及異向性等特性的結構元件，其材料特性 亦隨著時間、溫度、加載頻率及剪力應變呈非線性關係，但在一般實際應用的荷載頻 率、溫度及剪力應變範圍內，這些材料特性均較穩定，因此大部份的實際應用均假設 橡膠支承墊為線彈性及均質行為，摻入部分廢棄輪胎橡膠粉取代細粒料，廢棄輪胎含 有橡膠成分，而橡膠具有彈性的特性，因此添加廢棄輪胎橡膠粉，改善自充填混凝土 的工程性質。 再生回收廢輪胎遂成為永續環保之重要途徑，不但可獲得龐大的經濟效益，對國家資 源的配置也有莫大的助益。廢棄輪胎橡膠取代細粒料，其最佳添加量及確保有助於自 充填混凝土工程性質，不僅可滿足設計規範之要求，更可以有效再生資源化廢棄輪胎 橡膠，達到環境保護及經濟需求雙贏訴求，將研究的成果商品化、產業化，以提升產 業附加之價值。 註：本項研發成果若尚未申請專利，請勿揭露可申請專利之主要內容。
98 年度專題研究計畫研究成果彙整表
計畫主持人：王和源 計畫編號： 98-2221-E-151-055-計畫名稱：廢橡膠粉混凝土巨微觀性質之研究 量化 成果項目 實際已達成 數（被接受 或已發表） 預期總達成 數(含實際已 達成數) 本計畫實 際貢獻百 分比 單位 備 註 （ 質 化 說 明：如 數 個 計 畫 共 同 成 果、成 果 列 為 該 期 刊 之 封 面 故 事 ... 等） 期刊論文 2 2 100% 研究報告/技術報告 1 1 100% 研討會論文 2 2 100% 篇 論文著作 專書 1 1 100% 申請中件數 0 0 0% 專利 已獲得件數 0 0 0% 件 件數 0 0 0% 件 技術移轉 權利金 0 0 0% 千元 碩士生 2 2 100% 博士生 0 0 0% 博士後研究員 0 0 0% 國內 參與計畫人力 （本國籍） 專任助理 0 0 0% 人次 期刊論文 2 2 100% 研究報告/技術報告 0 0 0% 研討會論文 1 1 100% 篇 論文著作 專書 0 0 0% 章/本 申請中件數 0 0 0% 專利 已獲得件數 0 0 0% 件 件數 0 0 0% 件 技術移轉 權利金 0 0 0% 千元 碩士生 0 0 0% 博士生 0 0 0% 博士後研究員 0 0 0% 國外 參與計畫人力 （外國籍） 專任助理 0 0 0% 人次其他成果
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無法以量化表達之成 果如辦理學術活動、獲 得獎項、重要國際合 作、研究成果國際影響 力及其他協助產業技 術發展之具體效益事 項等，請以文字敘述填 列。) 1.參加行政院公共工程委員會委託「99 年度公共建設相關專業人員永續公共工 程-節能減碳講習」之推廣講師2. 擔 任 國 際 SCI 期 刊 審 查 委 員 (Journal of Environmental Management, Journal of Waste Management ,Construction and Building Materials, Journal of Computers and Concrete)
3.榮獲國科會後續研究專案：控制性低強度橡膠混凝土於回填工程之適用研究 (NSC 99-2221-E-151-051) 成果項目 量化 名稱或內容性質簡述 測驗工具(含質性與量性) 0 課程/模組 0 電腦及網路系統或工具 0 教材 0 舉辦之活動/競賽 0 研討會/工作坊 0 電子報、網站 0 科 教 處 計 畫 加 填 項 目 計畫成果推廣之參與（閱聽）人數 0
