廢液晶玻璃資源化應用於自充填混凝土之研究

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廢液晶玻璃資源化

一、前言

台灣地區因地小人稠先天因素限制下，相關產業發展所需資日益匱乏，故在全世界倡導「永續循環發展」趨勢潮流下，如何對產業廢棄物資源進行有價值的再生，對任何產業發展而言，皆為急待進行的課程之一；於國外各工業先進國家，如德國、日本、美國等諸國，就產業廢棄資材管理及運用層面而言，早已由單純的廢棄物清理走向「源頭減量」及「物質循環再利用」之管理、處理思維層級，以減量（_{Reduction）、資源回收（Resource）、再使用} （_{Reuse）與再循環（Recycle）之綜合廢棄物} 管理方式，來減少廢棄物產生，以達到資源永續利用之目的。近年來台灣高科技產業中，以液晶玻璃產業其產量大幅成長，是台灣新興重點工業，於 2011 年 TFT-LCD 全球市占率達 34.2%，僅次於韓國，排名世界第₂[1]_{。隨液晶玻璃產量大幅} 提升時，於製造過程中勢必衍生大量廢棄物，其中廢液晶玻璃主要來自製成中不良品、邊料，故如何妥善處理廢液晶玻璃是刻不容緩的工作。將廢液晶玻璃骨材和自充填混凝土結合在一起，研究自充填廢液晶混凝土其工程性質，並分析新拌、硬固、耐久等性質之試驗結果，藉以解決國內砂石短缺的問題，並可同時解決混凝土施工所衍生的諸多問題及達成節能減碳之目標。

二、文獻探討

推動再生綠建材有四大目的，其一在倡導資源有效再利用，以減少營建素材之開採，並創造永續循環的社會，符合綠建築「二氧化碳指標」之要求；其二在要求國內業者妥善處理所產生之廢棄物，並充分利用可再生之廢棄料，製成具商業價值的產品，符合綠建築「廢王和源　教授兼系主任國立高雄應用科技大學土木工程與防災科技研究所黃文亮　碩士國立高雄應用科技大學土木工程與防災科技研究所約聘工程師交通部鐵路改建工程局南部工程處

摘要

本

研究主要探討液晶面板廢棄物再利用作為取代部份骨材混合於自充填混凝土中，可應用於建築工程、如應用於超高層建築、高速公路路面與橋梁等之建造。利用廢液晶玻璃經由壓碎製成骨材，可以減少廢液晶玻璃堆置時發生二次汙染的機會，廢棄物再生為骨材具有「節省自然資源」、「節省能源使用量」的環保意義，在強調「再生化」及「節能化」之環保議題的情況下，是最有效的解決方法。對於廢液晶玻璃的處理，能有最佳之處理方案，一方面減少資源的浪費，一方面解決土石盜採之問題，在雙贏的政策之下，可以讓我們的河川及居住環境能有更好的品質。

應用於自充填混凝土之研究

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廢液晶玻璃資源化應用於自充填混凝土之研究

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技師期刊 62 二 ○ 一三 • 六棄物減量指標」之要求；其三是藉由標章認證確保各種回收再利用建材對環境無害且品質性能皆可符合國家標準，以維護建築工程品質，並提供國民優質居住空間；其四是鼓勵業者創新研發新技術，在確保建材品質無虞之前提下，提高回收再利用材料使用比例，以促進國內綠建材產業之發展[2]_。玻璃本身含有大量的矽和鈣，於理論上性質屬於卜作嵐材料，其物理性質如密度、抗壓強度、彈性模數、熱膨脹係數、熱傳導係數等與混凝土亦很接近，因此將廢液晶玻璃玻璃粉碎後添加於混凝土中作為骨材使用，為可行的資源化途徑[3-5]_{。玻璃砂取代細骨材會降低混凝} 土其流度、含氣量及單位重；其抗壓、抗彎、劈裂等強度會依取代量增加其強度提高，但取代量超過_{20% 後會有明顯的下降趨勢，為玻璃} 砂顆粒的表面光滑，與水泥將之間無法達到有效的黏結[6]_{；玻璃本身擁有斥水性，應用於混} 凝土中可以降低混凝土吸水性及乾縮，使用在中、低強度之混凝土添加玻璃砂可有效填塞混凝土中的孔隙，能提供較佳之耐久性質，表面電阻、耐酸、耐鹽、耐鹼、氯離子電滲、混凝土超音波速皆較佳之表現[7]_。自充填混凝土（_{Self-Compacting} Con-crete，簡稱 SCC）係指具有澆置過程不需施加任何震動搗實，完全藉由自身之充填性能填充至鋼筋間隙及模板之各角落能力之混凝土。自充填混凝土的高流動性與高自充填能力，將節省用在混凝土澆置、振動、搗實等環節上的大批人力。自充填混凝土較普通混凝土其強度與耐久性更佳，自充填混凝土配比與普通混凝土最大的差異在於膠結料總量、粒料用量、增黏劑的使用及強塑劑種類。

三、試驗與結果討論

3.1 試驗規劃與方法

本試驗針對廢液晶玻璃砂應用於自充填混凝土之應用，廢液晶玻璃砂依體積取代法分別取代一般砂（_{0%、10%、20%、30%），並添} 加飛灰、爐石粉及_{G 型減水緩凝劑拌合成自充} 填廢液晶玻璃混凝土，採用簡易併用系自充填混凝土配比設計法，設計配比如表_{1 所示。於} 試驗方面探討其新拌性質、硬固性質與耐久性性質，新拌性質為坍流度、單位重、含氣量試驗、_{V 型漏斗試驗及箱型試驗，採用 R2 自充填} 混凝土能力標準，其參考標準值如表_{2 所示；} 硬固性質為抗壓強度及超音波波速試驗；耐久性性質為表面電阻、體積穩定性、硫酸鹽侵蝕重量損失試驗及透水試驗。編號水膠比 (w/b) 廢液晶玻璃取代量 (%) 膠結材料(kg/m3₎ _骨材_(kg/m3₎ _拌和水_(kg/m3₎ 水泥飛灰爐石粉粗骨材細骨材廢液晶玻璃砂水藥劑 S28G0 2.8 0 463 132 66 786 850 – 185 7.2 S28G10 10 765 74 S28G20 20 680 159 S28G30 30 595 238 S32G0 3.2 0 420 116 58 850 – 6.5 S32G10 10 765 74 S32G20 20 680 159 S32G30 30 595 238 S36G0 3.6 0 360 103 51 850 – 5.7 S36G10 10 765 74 S36G20 20 680 159 S36G30 30 595 238 表1 設計配比

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「混凝土及其他材料」專輯

20 四、結論與建議

1. 廢液晶玻璃砂應用於混凝土中，因廢液晶玻璃砂比重較細骨材低，可以減少混凝土自重，降低結構基礎負荷。且具有斥水性，應用於混凝土中，可以降低用水量，維持一定工作性。 2. 液晶玻璃取代砂量增加，其坍流度也增加，主要原因於廢液晶玻璃砂不吸水導致有多餘的水量存在，以至於坍流度提高。 3. 經 V 型漏斗試驗後得知，隨廢液晶玻璃砂取代一般砂增加，掉落時間也隨增加，因使用廢液晶玻璃砂取代部份砂，混凝土單位重降低，導致掉落時間延長。 4. 以廢液晶玻璃砂取代一般砂 20% 時，符合 R2 自充填混凝土能力標準。因廢液晶玻璃砂擁有斥水性，導致混凝土內有多餘水，以致於稠度過大，充填高度降低，通過時間提高。 5. 抗壓強度方面於 180 天齡期時，以取廢液晶玻璃砂代量_{20% 為最高，廢液晶玻璃砂取代} 30% 時，則抗壓強度有下降情況。 6. 於各天齡期時，各廢液晶玻璃砂取代量其超音波速皆高於控制組，表示添加廢液晶玻璃砂，可使混凝土內部的結構更緻密。 7. 廢液晶玻璃取代一般砂各組配比於 90 天齡期時，其表面電阻皆可達到_{20 kΩ-cm 以} 上，顯示廢液晶玻璃砂取代一般砂可以提高混凝土其緻密性。 8. 自充填廢液晶玻璃混凝土於 180 天齡期時，因採用高膠結料之設計配比，故其乾燥收縮量較一般混凝土大，隨廢液晶玻璃砂取代量增加，可降低混凝土乾燥收縮量。 9. 於 28 天齡期進行透水試驗，隨廢液晶玻璃砂取代量增加，其透水比降低，廢液晶玻璃砂可充填混凝土內部孔隙，提高混凝土緻密性。

參考文獻

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