行政院國家科學委員會專題研究計畫 成果報告
自充填廢液晶玻璃混凝土性質之研究
研究成果報告(精簡版)
計 畫 類 別 ： 個別型 計 畫 編 號 ： NSC 97-2221-E-151-039- 執 行 期 間 ： 97 年 08 月 01 日至 98 年 07 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 報 告 附 件 ： 赴大陸地區研究心得報告 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 98 年 06 月 29 日
行政院國家科學委員會補助專題研究計畫
□
ˇ成 果 報 告
□期中進度報告
自充填廢液晶玻璃混凝土性質之研究
計畫類別：□ 個別型計畫 □ 整合型計畫
計畫編號：NSC 97 － 2221 － E － 151 － 039
執行期間： 97 年 08 月 01 日至 98 年 07 月 31 日
計 畫 主 持 人 ：王和源 教授
計畫參與人員：碩士班研究生-黃文亮
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
本成果報告包括以下應繳交之附件：
□赴國外出差或研習心得報告一份
□赴大陸地區出差或研習心得報告一份
□出席國際學術會議心得報告及發表之論文各一份
□國際合作研究計畫國外研究報告書一份
處理方式：除產學合作研究計畫、提升產業技術及人才培育研究計畫、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
執行單位：國立高雄應用科技大學 土木工程與防災科技研究所
中 華 民 國 98 年 06 月 30 日
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行政院國家科學委員會專題研究計畫成果報告
計畫編號： 97-2221-E-151-039 執行期限：自民國 97 年 08 月 01 日貣至 98 年 07 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 一、中文摘要 本研究擬以三種水膠比、不同玻璃砂取 代量、添加飛灰扮和成高流動性緻密廢玻璃 混凝土試體，探討 SCGC 之新拌性質，並製成 混凝土試體於 1、7、28、56、90、120 天進 行硬固性質 （抗壓、彈性模數、抗彎、超音 波、乾縮）、耐久性質（電滲、透水、電阻、 硫酸鹽浸泡）等試驗，並找出其相關性，以 期獲得自充填廢液晶玻璃混凝土之最佳成 果。 隨廢玻璃砂取代量越高，坍流度提高，， 主要原因在於廢玻璃砂具斥水性，導致混凝 土內部水量過多；V 型試驗結果為 5.3 ~10.2 秒、4.3 ~9.8 秒、4.1 ~7.3 秒，顯示由於廢 玻璃砂比重較小於一般砂，拌合成混凝土時 單位重較小，掉落時間較控制組久；箱型試 驗結果為 5~10 秒、7~12 秒、8~14 秒，則因 廢玻璃砂擁有斥水性，導致有多餘水產生， 由於膠結料水化飽和，取代量越多越容易有 析離現象；靜置 45 分鐘後再測試，隨廢玻璃 砂取代量增加，其坍度、坍流度損失量降低， V 型試驗及箱型試驗時，因廢玻璃砂斥水性， 導致混凝土稠度變化不大，可維持一定工作 性；廢玻璃隨取代量增加，單位重降低；凝 結時間則以廢玻璃砂取代量增加而增加；廢 玻璃砂取代量增加，可降低混凝土空氣含 量；晚齡期 90 天時，抗壓、抗彎強度以廢玻 璃砂取代量 20%時為強度最高；各水膠比皆 隨廢玻璃砂取代量增加時，超音波速提高， 顯示廢玻璃砂可填充混凝土內部孔隙，使混 凝土更緻密；齡期 56 天時，各組自充填廢玻 璃混凝土皆大於 20kΩ-cm，且廢玻璃砂取代 量增加時，電阻值變大。添加廢玻璃砂於混 凝土內部，可降低硫酸鹽侵蝕；廢玻璃砂隨 取代量增加時，有明顯降低收縮量；隨廢玻 璃砂取代量增加時，氯離子滲透量降低，為 廢玻璃砂充填混凝土內部孔隙，可降低氯離 子滲透量，提高混凝土之耐久性。 AbstractIn this study, the water-to-binder ratios were 0.28, 0.32, and 0.36, and four kinds of glass sand were used at volume with replacement ratios of 0%, 10%, 20%, and 30%. Fly ash, blast furnace slag and superplasticizer were added and blended by means of a simple SCC mixing design method. Research the fresh
properties, harden properties, Durability
properties. Results showed that the slump flow of self-compacting glass concrete (SCGC) increased with higher glass sand replacement. This is mainly because waste LCD glass is hydrophobic, resulting in an increase in concrete water content. V-funnel testing and boxing testing indicated that when the glass sand replacement increases, the W/b drops, and the time required to fall and pass through the space in between the steel bars increases, while unit weight and air content are reduced with increasing consolidating time. Hence, the partial replacement of sand by waste LCD glass can meet R2 SCC property standards. When W/B were 0.28, 0.32 and 0.36, and the air content would be raised with Glass contents increased. As W/B increased, unit weight would be decreased. When W/B was fixed, unit weight tended to be decrease with Glass content increased. As the replacement of Glass increased, the setting time has the slow trend on w/b=0.36. The compressive strength and bending strength in replacement 30 ％ developed better. compressive strength and bending strength are 77.82～64.15 MPa and 8.36～5.12MPa on 180 day . Ultrasonic pulse velocities for all samples with glass sand were faster than those of the control group. At 56 d, the surface resistivity for each mix ratio reached over 20 kΩ-cm. SCGC that shrinkage was added with increasing the amount of Glass, which was higher than control sample ; with sand to replace the glass increased, can reduce the amount of chloride ion penetration and improve the durability of concrete.
台灣高科技產業中，液晶玻璃近年來大幅 成長，是台灣新興重點工業，於 2007 年我國 TFT-LCD 全球市占率達 39%，躍升世界第 1，台灣打造成「全球平面顯示器製造重鎮」 【1】。隨產量大幅提升，於製造過程中勢必 衍生大量廢棄物，如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。 自 充 填 混 凝 土 （ Self-Compacting Concrete，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【2】。自充填混凝土 (SCC)，目標使混凝土更緻密，與普通波特蘭 水泥混凝土(OPC)做比較其發展更高的抗壓 強度和耐久性的新型混凝土【3、4】。提升黏 結性能可以保證骨材顆粒懸浮於新拌混凝 土，因此新拌混凝土具有良好的可塑性和可 以穿越不同障礙物的填充能力【5】。且 SCC 在現場施工時發現，延遲澆置和溫度會影響 混凝土其工作性【6】。 廢液晶玻璃主要化學成分以 SiO2 最多。 液晶玻璃取代部分砂，應用於混凝土中，隨 取代量越高，其工作性也隨之降低，取代 20% 時抗壓強度為最高【7】。玻璃擁有斥水性， 應用於混凝土中可以降低吸水性和乾縮。添 加 玻 璃 於 混 凝 土 必 須 注 意 鹼 矽 骨 材 反 應 (ASR)發生【8】。當玻璃砂小於 300lm，應用 於混凝土中會有 ASR 產生。須使用抗鹼玻 璃，使混凝土保持乾燥或使用低鹼水泥【9】。 應用於瀝青混凝土上，可以產生輕微反射， 提升晚上的能見度，改善行車安全。 同時廢玻璃再生利用及資源化處理已成 當務之急【10】。故本研究乃循安全、經濟之 原則，針對廢液晶玻璃作為再生建材，將壓 碎為通過 4#篩玻璃砂取代一般砂，並添加飛 灰、水淬爐石粉拌和成自充填廢液晶玻璃混 凝土（SCGC）。探討其工作性質之影響。確 保用以製造混凝土後品質可符合工程需求。 使再生廢棄材料資源化，進而達到經濟又安 全之目標。 三、結果與討論
3.1 新拌性質分析
3.1.1 坍度、坍流度
圖 1 所示，以本研究試驗結果皆可達至 250 mm 以上，符合高流動性混凝土之要求。 顯示自充填廢液晶玻璃混凝土的坍度均隨水 膠比而有較大的提升，其原因可能是廢玻璃 砂是為片狀顆粒，且為不規則的形狀有凌有 角，顆粒跟顆粒之間會有個互制的影響，雖 然本身不容易流動，但水分具有潤滑的作 用，因此水膠比增大，對坍度有較大的提升 作用。 圖 2 顯示，隨水膠比提高，各水膠比之混 凝土坍流度皆隨廢玻璃砂取代越多增加。主 要原因廢玻璃砂不吸水、其比重較一般砂 低。隨廢玻璃砂取代越多、混凝土內部水份 隨之增加，導致混凝土稠度降低，坍流度提 高。 圖 3 顯示，觀察混凝土新拌時坍流度達到 500mm 的時間變化。於固定用水量之下，隨 水膠比降低，則膠結料用量越高。水膠比越 低者，其漿體濃度越濃，故稠度提高。水膠 比提高時，漿體濃度者較低，粗骨材較多， 導致潤滑漿體較少，所以流動性較差。隨四 組玻璃砂取代量增加，各水膠比皆隨取代量 增加而沿長時間，主要為添加玻璃砂使漿體 重量降低，流動性減慢。3.1.2 V型試驗
圖 4 所示，流速均能達到 25 秒以內符合 自充填混凝土 R2 障礙等級規定內。各配比顯 示流速時間皆隨膠結料增加而提高，但隨玻 璃砂取代越多，流速時間變慢。由於廢玻璃 砂其比重為 2.42 較低於一般砂比重為低，故 添加玻璃砂於混凝土當中，會有降低混凝土 單位重之情況，以至於掉落時間增加。3.1.3 箱型試驗
圖 5 顯示，三組水膠比 0.28、0.32、0.36其各玻璃砂取代量 0%、10%、20%、30%試 驗結果，U 型槽充填試驗充填高度可超過 R2 等級標準 30cm 以上，皆可達到 34cm。添加 廢玻璃砂於混凝土，可以維持混凝土充填能 力。於水膠比 0.28、0.32、0.36 時，分別為 5 ～10 秒、7～12 秒、8～14 秒。隨膠結料降 低，以至於混凝土整體稠度減少，不足漿量 帶動粗骨材，導致 U 型槽充填試驗通過時間 延長。因廢玻璃砂比重較一般砂低，導致混 凝土重量降低，故隨廢玻璃砂取代量增加， U 型槽充填試驗通過時間有延長趨勢產生。
3.1.4 單位重、含氣量
圖 6 顯示，隨膠結料用量減少，混凝土 單位重明顯隨之降低。因廢玻璃砂其比重 2.42 較一般砂低，故隨廢玻璃砂取代量增 加，混凝土新拌單位重降低。圖 7 顯示隨著 廢玻璃砂含量的增加，含氣量也隨之降低， 主要為廢玻璃砂比重較一般砂低，故以同樣 重量的廢玻璃砂其體積較一般砂大，且廢玻 璃砂其粒徑大小較為統一，取代一般砂時能 有填塞混凝土內部孔隙之能力，並減少含氣 量。3.1.5 凝結時間
圖 8 所示，於初凝時，三組水膠比其隨 廢玻璃砂取代量增加其凝結時間延長，各組 水膠比其廢玻璃砂取代 0%與 30%其初凝時 間變化相差約 80～135min。於終凝時，廢玻 璃砂取代量增加，隨水膠比改變時其終凝變 化較提高。3.2 硬固性質分析
3.2.1 抗壓強度
圖 9 顯示，水膠比 0.28、0.32、0.36 時， 抗壓強度隨齡期增長而變大，水膠比越低強 度越高。於早齡期 7 天各水膠比其廢液晶玻 璃取代量 10%高於控制組。於齡期 28 天時水 泥水化大致完成，因添加卜作嵐材料未水化 完成，添加廢液晶玻璃砂各組混凝土，抗壓 強度有明顯高於控制組。於晚齡期 180 天 時，各水膠比皆以廢液晶玻璃砂取代量 20% 其混凝土抗壓強度為最高，廢液晶玻璃砂取 代 30%時，則抗壓強度有下降情況。3.2.2 靜彈性模數
圖 10 顯示，於齡期 28 天進行彈性模數 試驗，依據普通混凝土 E 值計算【11】， E 值介於 20Gpa~40Gpa。隨廢玻璃砂取代量增 加，靜彈性模數明顯隨之增加，顯示添加廢 玻璃砂之混凝土，皆對彈性模數有相當大的 助益。3.2.3 抗彎強度
圖 11 顯示，於齡期 7 天時，混凝土其膠 結料降低時，廢液晶玻璃砂取代量增加對於 混凝土有較明顯之影響。其漿體未水化完 成，導致混凝土強度取決於骨材強度。齡期 28 天時，各水膠比皆以取代量 10%為最接近 控制組強度，隨廢液晶玻璃砂取代量增加， 抗彎強度降低。晚齡期 90 天時，廢液晶玻璃 砂取代一般砂添加於混凝土內，除水膠比 0.28 取代量 10%時，略低於控制組外，其各 組廢液晶玻璃砂取代量其抗彎強度皆高於控 制組。3.2.4 超音波波速
圖 12 顯示，三種水膠比 0.28、0.32、0.36 皆以廢液晶玻璃砂取代量 30%時，有較高的 超音波傳遞，以取代量 0%時為最低。而廢液 晶玻璃砂比重為 2.45 較小於天然河砂比重為 2.57，以同樣重量來添加於混凝土內部，因 廢玻璃砂其體積較大，且較小的廢玻璃砂可 填空天然河砂其孔隙，減少混凝土內部孔 隙，因此隨廢液晶玻璃砂取代量增加時，超 音波波速也隨之增加。3.3 耐久性質分析
3.3.1 混凝土表面電阻
圖 13 顯示，7 天齡期時各水膠比並無因 添加廢液晶玻璃砂有明顯的變化，於 28 天齡 期時，隨廢液晶玻璃添加量增加表面電阻隨 之提高，各齡期皆以廢液晶玻璃砂取代量 30%時有較高的表面電阻值。可能原因為液 晶玻璃砂其材料本身擁有較高電阻值，因此 添加於混凝土內部，會提高表面電阻值。3.3.2 體積變化量
圖 14 顯示，隨膠結料越多時，其相對乾 縮量愈低，由於乾縮量為吸附水所主控，當 高膠結料時因其水泥漿體硬固時，其內部毛 細孔較細，因此毛細孔內部水較少，當毛細 孔內部水分散失時，對於自充填廢液晶玻璃 混凝土乾縮量影響較少。自充填廢液晶玻璃 混凝土於晚齡期時，乾縮量繼續成長，因添 加卜作嵐材料，其水化產物 C-S-H 內的物理 吸附水所影響。當水膠比 0.36 時為水膠比 0.28 約為 5.7 倍。文獻指出，於強塑劑用量 較多，導致混凝土體積乾縮變化量趨勢較 陡。因此水膠比 0.28 時，其強塑劑用量較其 水膠比多，體積乾縮量趨勢較嚴重。
3.3.3 硫酸鹽浸泡重量損失
圖 15～17 顯示。當水膠比較高時，膠體 中之游離水較多，於烘箱 24 小時烘乾後，混 凝土內部其孔隙較低水膠比大，故硫酸鹽較 易侵蝕於混凝土內部，導致硫酸鹽侵蝕重量 較多。當廢液晶玻璃砂取代量增加 0%~30% 時，硫酸鹽侵蝕損失量有明顯降低趨勢。廢 液晶玻璃砂添加於混凝土內部可填充孔隙， 可降低硫酸鈉侵蝕損失重量。且廢液晶玻璃 其性能耐酸鹼，當添加於混凝土內部可以抵 抗硫酸鹽侵蝕。3.3.4 透水比
圖 18 顯示透水比皆隨著水膠比越高，透 水比提高，主要是因為膠結料的較少，對混 凝土內部造成的孔隙越多，因而透水比會越 高。隨廢玻璃砂取代量增加時，其透水比明 顯下降。可能的原因為廢玻璃砂的顆粒較 細，當用來取代顆粒較大的常重砂，正好可 以填充常重砂的孔隙，減少水可以滲透的路 徑。3.3.5 氯離子滲透
圖 19 顯示，各組廢玻璃砂取代量於 180 天 齡 期 其 氯 離 子 滲 透 性 皆 小 於 100 coulumbs，屬於可忽略等級內，。四組廢玻 璃砂取代量其表面電阻與氯離子滲透量之線 性迴歸關係，R2 值為 0.6399，顯示廢玻璃砂 取代量增加與表面電阻及氯離子滲透量其相 關性較低，但隨廢玻璃砂取代量增加時，表 面電阻及氯離子滲透量皆有明顯提升，因此 可判斷廢玻璃砂可填塞混凝土內部孔隙，以 提高混凝土之耐久性。4. 結論
1. SCGC 其坍度值隨廢玻璃砂取代量增 加，坍度隨之提高。 2. SCGC 其坍流度各配比皆可達到 R2 自充 填混凝土設計規範要求。隨廢玻璃砂取 代量增加，坍流度有明顯變大。 3. V 型掉落時間隨廢玻璃砂取代越多時， 延長掉落時間增加。U 型槽充填試驗充 填高度可超過 R2 等級標準 30 cm 以上， 皆可達到 34 cm。 4. 隨廢液晶玻璃砂取代量增加，混凝土新 拌單位重降低。隨著廢玻璃砂含量增 加，含氣量也隨之降低。 5. 水膠比 0.28、0.32、0.36 時，SCGC 隨玻 璃砂取代量由 0 增加至 30%時，隨玻璃 砂取代量增加初凝時間變化相差較少約 10~35min。於終凝時，玻璃砂取代量增 加時，其凝結時間延長。 6. SCGC 於 7 天齡期時，各配比抗壓強度 可達到 36MPa，晚齡期 180 時抗壓強度 高達 60MPa 以上，符合自充填混凝土高 強度設計理念。以廢玻璃砂取代量 20% 時，其抗壓強度為最高。 7. SCGC 於晚齡期 90 天時，廢玻璃砂取代 一般砂添加於混凝土內，除水膠比 0.28 取代量 10%時，略低於控制組外，其各 組廢玻璃砂取代量其抗彎強度皆高於控 制組。 8. SCGC 於 180 天齡期時，廢玻璃砂取代 量增加，超音波波速隨之提高，為廢液 晶玻璃砂填充混凝土孔隙，提高超音波 波速。 9. 56 天齡期時，水膠比 0.28 其電阻值為最 高 39 ~ 55 kΩ-cm。各配比 SCGC 皆大 於 20kΩ-cm 以上屬於不致發生腐蝕之高標準電阻值。廢玻璃添加量增加時， 混凝土表面電阻隨之提高。 10. SCGC 於水膠比 0.28、0.320、0.36 時， 其 混 凝 土 乾 燥 收 縮 量 為 541 ~ 839 ×10-6 、683 ~ 884 ×10-6、 1171 ~ 941 ×10-6 。添加廢玻璃砂取代量增加，可降 低混凝土乾燥收縮量。 11. 廢玻璃砂添加於 SCGC 內部能有效抵抗 硫酸鹽侵蝕，水膠比 0.36 時，廢玻璃砂 取代量 0 ~ 30%時。顯示隨廢玻璃砂可有 效填充混凝土孔隙，並降低硫酸鹽侵 蝕，提升自充填混凝土之耐久性。 12. SCGC 於水膠比 0.28、0.32 及 0.36 時， 其透水比分別為 0.242～0.1660%、0.330 ～ 0.207% 、 0.375 ～ 0.236% 及 2.57%~2.02%。顯示透水比皆隨著廢玻 璃砂增加而降低。 13. SCGC 隨廢玻璃砂取代量增加時，表面 電阻及氯離子滲透量皆有明顯提升，因 此可判斷廢玻璃砂可填塞混凝土內部孔 隙，以提高混凝土之耐久性。
5. 計畫成果自評
本研究採用廢液晶玻璃再生利用，經壓 碎後得廢液晶玻璃砂，製成高流動性緻密廢 玻璃混凝土，經由之工作性及耐久性試驗之 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 本研究為一項關於混凝土再生材料研究 之技術，將國內特有的大量廢液晶玻璃做最 有效益的利用，可以提供國內針對於建築之 高流動性緻密廢玻璃混凝土工程技術研究， 將提升國際上先進的混凝土科技水準；並建 立出添加廢玻璃可以提升混凝土工作性及耐 久性質的資料。 (2) 實務運用成效 運用廢玻璃使用於海島型氣候之高流動 緻密混凝土上，可以減少天然骨材之供應不 足之情況，紓解國內南部地區嚴重的砂石短 缺問題。將廢液晶玻璃所製成的玻璃砂落實 於國內重大工程建設上，提高公共工程品 質。而對於環保方面，有效推行廢液晶玻璃 再生應用，除了可將廢玻璃壓碎成本降低， 亦可增加民間業者之重視；如此一來，可相 對的減少國庫的支出，讓資源的再利用能得 到最大的使用效益。參考文獻
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0% 10% 20% 30% 0% 10% 20% 30% 0% 10% 20% 30% 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 W/B = 0.28 W/B = 0.32 W/B = 0.36 Sett ing ti me (m in) Glass content Lnitial set Final set
0% 10% 20% 30% 2300 2350 2400 U ni t w ei ght (k g/ m 3) Glass content W/B = 0.28 W/B = 0.32 W/B = 0.36 圖 6 SCGC 之單位重 0% 10% 20% 30% 2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6 2.7 2.8 2.9 Ai r con ten t ( % ) Glass content W/B = 0.36 W/B = 0.32 W/B = 0.28 圖 7 SCGC 之含氣量 圖 8 SCGC 之凝結時間 圖 9 SCGC 之抗壓強度 0 10 20 30 27 28 29 30 31 M o dulu s o f e la st ic it y (G Pa ) Glass content (%) 圖 10 SCGC 之彈性模數 10 100 10 100 10 100 3 4 5 6 7 8 9 Age (Days) SC32G0 SC32G10 SC32G20 SC32G30 SC36G0 SC36G10 SC36G20 SC36G30 Be nd in g stre ngth (MPa ) SC28G0 SC28G10 SC28G20 SC28G30 圖 11 SCGC 之抗彎強度 1 10 100 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 1 10 100 1 10 100 W/B = 0.28 300 Comp ressive strength (MPa) SC28G0 SC28G10 SC28G20 SC28G30 W/B = 0.36 W/B = 0.32 300 Age (days) SC32G0 SC32G10 SC32G20 SC32G30 300 SC36G0 SC36G10 SC36G20 SC36G30
圖 12 SCGC 之超音波速 圖 13 SGCG 之表面電阻 圖 14 SCGC 之體積變化 0 1 2 3 4 5 6 7 8 0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 W/B = 0.28 Weight loss (% ) Cycle (Times) SC28G0 SC28G10 SC28G20 SC28G30 圖 15 W/B=0.28 SCGC 之硫酸鹽浸泡重量損 失 0 1 2 3 4 5 6 7 8 0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 W/B = 0.32 Weight loss (% ) Cycle (Times) SC32G0 SC32G10 SC32G20 SC32G30 圖 16 W/B=0.32 SCGC 之硫酸鹽浸泡重量損 失 0 1 2 3 4 5 6 7 8 0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 W/B = 0.36 Weight loss (% ) Cycle (Times) SC36G0 SC36G10 SC36G20 SC36G30 圖 17 W/B=0.32 SCGC 之硫酸鹽浸泡重量損 失 1 10 100 3200 3400 3600 3800 4000 4200 4400 1 10 1003001 10 100 300 300 W/B = 0.28 Ultrasoni c P ul se Vel ocity (m /s) SC28G0 SC28G10 SC28G20 SC28G30 W/B = 0.32 Age (days) SC32G0 SC32G10 SC32G20 SC32G30 W/B = 0.36 SC36G0 SC36G10 SC36G20 SC36G30 1 10 100 0 20 40 60 80 100 1 10 100 1 10 100 W/B = 0.28 SC28G0 SC28G10 SC28G20 SC28G30 300 300 300 W/B = 0.32 Age (days) SC32G0 SC32G10 SC32G20 SC32G30 W/B = 0.36 SC36G0 SC36G10 SC36G20 SC36G30 R esi st iv it y ( kΩ -cm) 1 10 100 0 200 400 600 800 1000 1200 1 10 100 1 10 100 W/B = 0.28 Shri nk ag e (10 -6) SC28G0 SC28G10 SC28G20 SC28G30 W/B = 0.36 W/B = 0.32 Age (days) SC32G0 SC32G10 SC32G20 SC32G30 300 300 300 SC36G0 SC36G10 SC36G20 SC36G30
0.28 0.32 0.36 0.00 0.05 0.10 0.15 0.20 0.25 0.30 0.35 0.40 P er m eab le ratio (% ) W/B 0% 10% 20% 30% 圖 18 SCGC 之透水比 36 37 38 39 40 41 42 82 84 86 88 90 92 94 96 98 W/B = 0.28 R2 = 0.63990 0% 10% 20% 30%
Total passed charge (coulumbs)
圖 19 W/B = 0.28 SCGC 之表面電阻與氯 離子滲透量線性迴歸 Resis tiv it y (kΩ -cm)
第三屆海峽兩岸輕骨材混凝土產製與應用技術研討會
第三屆海峽兩岸輕骨材混凝土產製與應用技術研討會
第三屆海峽兩岸輕骨材混凝土產製與應用技術研討會
第三屆海峽兩岸輕骨材混凝土產製與應用技術研討會
王和源 教授
國立高雄應用科技大學土木工程（系）與防災科技研究所
一. 參加研討會經過 2008年9月8日至9月12日由中華輕質骨材協會與中國硅酸鹽學會與輕骨 料混凝土委員會、建築學會輕骨料混凝土專業委員會等單位在新疆烏魯木齊市共 同主辦「第三屆海峽兩岸輕骨材混凝土產製與應用技術研討會」。本研討會內容 以綠色、節能、環保為題目。主要研討利用廢渣、生產、節能、應用節能、提升 性能和創新開發輕質骨材混凝土及其製品、輕質骨材混凝土建築工程等行業可健 康、穩定、持續發展。本研討會分為“發展及規劃”、“輕質骨材及製品的研究、 生產和應用”、 “輕質骨材混凝土研究和應用”、 “輕質骨材混凝土建築工程 研究、設計和應用”等四部分，共發表41篇論文。其中大陸學者22篇，台灣學者 17篇，韓國學者2篇。這次研討會匯集了海峽兩岸、韓國等著名學者、專家和企 業界人士近年來在“輕質骨材” 及“輕質骨材混凝土”的研究、生產和應用等 方面所取得的成果，對促進大陸和東亞地區該行業有健全發展有較大的指導意義 和參考價值。本研討會會議期間皆於凱賓斯基酒店舉辦，因設備、環境較新穎。 烏魯木齊西北部和東北部與昌吉回族自治州接壤，南部與巴音郭楞蒙古自治 州相鄰，東南部與吐魯番地區交界，海拔680～920米，城區面積83平方公里，全 市總面積12000平方公里。地處南北疆交通要衝，是古絲綢之路上的重鎮，是新 亞歐大陸橋中國西段的橋頭堡，是“中國優秀旅游城市”，也是世界上離海洋最 遠的大城市。烏魯木齊現在是一座擁有現代化工業、民族傳統工業和現代化商 貿、經濟體系的亞洲中部大都市。烏魯木齊的旅游資源十分豐富，擁有雪峰、冰 川、松林、草原、戈壁、湖泊。她既有歷史悠久的絲綢之路文化，又有色彩絢麗 的多民族風情，還有雄奇神秘的自然風光。 本研討會於2008年9月9日10點30分時，由大會主持人范錦忠主持開幕式。第 一天早上主題以輕質骨材發展方向與規劃為主軸，由大陸學者及專家發表，其論 文有「試論新疆陶粒的開發與應用」、「利用建築垃圾燒製陶粒變廢為寶的建議」、 「發展粉煤灰陶粒和粉煤灰陶粒混凝土勢在必行」、「承重保溫輕骨材小砌块的應 用和發展」、「承重輕骨材小砌块複合牆體抗震性能綜合分析研究」、「陶粒回轉窯 的開窯和停窯」、「利用城市工業廢水處理的汙泥焙燒人造輕骨材的初步試驗研 究」、「輕骨料混凝土及製品在節能建築工程中的應用」、「新加坡固體廢棄物陶粒工藝技術設計方案」、「积极推廣輕骨材混凝土在建築節能中應用」、「輕骨料混凝 土及普通混凝土小型空心砌块建築質量控制的研究」。下午則進行分組討論，分 為A、B兩組，以「輕骨料的生產及其製品」、「輕骨料混凝土及結構」為討論主 軸進行討論。 2008年9月10日早上研討會主要以「輕骨料的生產及其製品」為發表主題，包 括「利廢、節能、減排促進人造輕骨料行業的健康持續發展」、「利用淤泥生產人 造輕骨料陶粒」、「利用煤矸石生產人造輕骨料（陶粒）技術要點」、「利用粉煤灰、 汙泥、淤泥生產超輕和高強陶粒的試驗研究」、「節能型燒結爐生產粉煤灰陶粒」、 「水庫淤泥添加玻璃粉燒製輕質骨材之研究」、「用沸騰爐排渣生產超輕陶粒」、 「卓越的“阿科太克”輕質內隔牆板」、「以垃圾焚化飛灰添加水庫淤泥燒製輕質 骨材之研究」、「新疆燒變岩開發天然輕集料初探」、「將非燒結集料称陶粒的提法 有待商榷」、「回轉罐燒脹罐法陶砂、陶粒試驗與生產工藝研究」、「輕骨料自保溫 砌块在建築節能中的作用」、「輕骨料及其製品的產品檢測與驗證」、「輕質竹材水 泥板握裹與抗彎強度之研究」。 2008年9月10日下午研討會主要以「輕骨料混凝土與結構」為發表主題，包括 「從輕質骨材及界面過渡區特質探討輕質混凝土之強度與耐久性」、「超輕混凝土 的研發與應用」、「鋼筋輕質混凝土樑之高週次疲勞行為研究」、「輕質混凝土應用 於預力構件之研究」、「輕骨料混凝土耐磨性主要影響因素的研究」、「礦粉摻料添 加於輕質骨材混凝土工程性質之研究」、「大流動性陶粒混凝土抗離析方法的試驗 研究」、「磚塊粒料輕質混凝土工程性質之研究」、「輕質混凝土評估模式」、「場鑄 輕質粒料混凝土中空版樑之施作－以台灣南投石灼巷跨越橋為例」、「高強輕質混 凝土在預應力連續鋼构橋上的應用」、「高強輕質混凝土長期收縮、徐變和預應力 損失」、「陶粒複合垂直人工濕地對汙水處理效果的試驗研究」、「不同填料的人工 濕地生物膜特性與處理效果研究」。個人發表「礦粉摻料添加於輕質骨材混凝土 工程性質之研究」，主要針對以不同礦粉摻料添加於輕質骨材混凝土土內，以研 究其隔熱效能與工程性質，並分析探討熱學、力學、硬固等性質之詴驗結果，將 其互相比較，藉以評估各個礦粉掺料應用於輕質骨材混凝土之使用性，希望在國 內之建築節能與營建材料使用標準下，研擬輕質骨材混凝土使用改善建議，朝向 綠色建材之方向發展，本研究成果亦獲得與會人員一致的肯定與讚賞。大陸及東 亞區各學者對於輕骨材其“發展及規劃”、“輕質骨材及製品的研究、生產和應 用”、 “輕質骨材混凝土研究和應用”、 “輕質骨材混凝土建築工程研究、設 計和應用”等方面，研究的相當深入及完整的交流，深感收穫良多。 本次研究會之行，除參加「第三屆海峽兩岸輕骨材混凝土產製與應用技術研 討會」之外，另安排參觀烏魯木齊之旅。包括沙漠中造就綠洲對抗大自然的千年 奇蹟－坎兒井，造訪美麗又神祕的世外桃源－喀納斯湖，及像美麗童話般的村莊 光，真正保存阿爾泰山的靈秀－禾木河村。幾天利用研討會、餐敘等交流，皆有 滿載而歸的感覺，並能藉以提升兩岸輕質骨材研究的品質水準。
二. 建議
近年來國內各項經濟建設，包括公共工程與民間建設的蓬勃發展，混凝土為 工程建設使用之最大宗材料之一，其產製大多使用水泥、砂、等天然原料或其再 製品，由於國內砂石供應日愈減少，而朝多元化發展的方向更加確定，以降低對 河川砂石的依賴。 輕質骨材具有質輕、耐久性、隔熱性優且強度夠等優點，適合使用於房屋建 築的構材，世界各先進國家引用為營建材料已有多年之歷史，其中美國是世界上 生產人造輕質骨材最早的國家。輕質骨材大致可分成天然及人造兩種。天然骨材 以火山岩居多，但產量有限，品質穩定性較差；人造輕質骨材則主要利用天然材 料如膨脹頁岩、膨脹粘土等燒製而成。早在1917年美國首先使用旋窯燒製膨脹性 黏土及頁岩輕質骨材，來解決常重混凝土自重大之缺點，進而於1950年代，普遍 使用輕質骨材拌製成輕質混凝土使用於房屋框架、橋面板及預鑄構件等，如芝加 哥的42層高樓。 輕質骨材大致可分成天然及人造兩種。天然骨材以火山岩居多，但產量有限， 品質穩定性較差；人造輕質骨材則主要利用天然材料如膨脹頁岩、膨脹黏土等燒 製而成，早在 1917 年美國首先使用旋窯燒製膨脹性黏土及頁岩輕質骨材。於 1950 年代，進而普遍使用輕質骨材拌製成輕質混凝土使用於房屋框架、橋面板及預鑄 構件等。近年來各先進國家更已運用於大型鑽油平台與長跨距橋梁，以解決常重 混凝土自重大之缺點，惟案例數量仍屬有限。因此，就材料生產技術而言，以輕 質骨材取代一般骨材所建構之輕質混凝土構造物，於國外應已臻成熟。惟國內雖 從 1970 年代起，陸續有學者專家針對台灣本土人造輕質骨材及輕質混凝土展開 研究，然多仍屬實驗階段，故至今尚無橋梁結構工程應用之完工實例，目前僅有 國道六號南投段 C605 標石巷跨越橋採用輕質混凝土設計，尚無指標性之建築物 使用輕質混凝土構造，建議政府能建制及鼓勵水庫淤泥輕質骨材之推廣與使用。
三. 致謝
感謝國科會計畫(97-2221-E-151-039)提供部份經費。第三屆海峽兩岸輕骨材混凝土產製與應用技術研討會
第三屆海峽兩岸輕骨材混凝土產製與應用技術研討會
第三屆海峽兩岸輕骨材混凝土產製與應用技術研討會
第三屆海峽兩岸輕骨材混凝土產製與應用技術研討會
王和源 教授
國立高雄應用科技大學土木工程（系）與防災科技研究所
一. 參加研討會經過 2008年9月8日至9月12日由中華輕質骨材協會與中國硅酸鹽學會與輕骨 料混凝土委員會、建築學會輕骨料混凝土專業委員會等單位在新疆烏魯木齊市共 同主辦「第三屆海峽兩岸輕骨材混凝土產製與應用技術研討會」。本研討會內容 以綠色、節能、環保為題目。主要研討利用廢渣、生產、節能、應用節能、提升 性能和創新開發輕質骨材混凝土及其製品、輕質骨材混凝土建築工程等行業可健 康、穩定、持續發展。本研討會分為“發展及規劃”、“輕質骨材及製品的研究、 生產和應用”、 “輕質骨材混凝土研究和應用”、 “輕質骨材混凝土建築工程 研究、設計和應用”等四部分，共發表41篇論文。其中大陸學者22篇，台灣學者 17篇，韓國學者2篇。這次研討會匯集了海峽兩岸、韓國等著名學者、專家和企 業界人士近年來在“輕質骨材” 及“輕質骨材混凝土”的研究、生產和應用等 方面所取得的成果，對促進大陸和東亞地區該行業有健全發展有較大的指導意義 和參考價值。本研討會會議期間皆於凱賓斯基酒店舉辦，因設備、環境較新穎。 烏魯木齊西北部和東北部與昌吉回族自治州接壤，南部與巴音郭楞蒙古自治 州相鄰，東南部與吐魯番地區交界，海拔680～920米，城區面積83平方公里，全 市總面積12000平方公里。地處南北疆交通要衝，是古絲綢之路上的重鎮，是新 亞歐大陸橋中國西段的橋頭堡，是“中國優秀旅游城市”，也是世界上離海洋最 遠的大城市。烏魯木齊現在是一座擁有現代化工業、民族傳統工業和現代化商 貿、經濟體系的亞洲中部大都市。烏魯木齊的旅游資源十分豐富，擁有雪峰、冰 川、松林、草原、戈壁、湖泊。她既有歷史悠久的絲綢之路文化，又有色彩絢麗 的多民族風情，還有雄奇神秘的自然風光。 本研討會於2008年9月9日10點30分時，由大會主持人范錦忠主持開幕式。第 一天早上主題以輕質骨材發展方向與規劃為主軸，由大陸學者及專家發表，其論 文有「試論新疆陶粒的開發與應用」、「利用建築垃圾燒製陶粒變廢為寶的建議」、 「發展粉煤灰陶粒和粉煤灰陶粒混凝土勢在必行」、「承重保溫輕骨材小砌块的應 用和發展」、「承重輕骨材小砌块複合牆體抗震性能綜合分析研究」、「陶粒回轉窯 的開窯和停窯」、「利用城市工業廢水處理的汙泥焙燒人造輕骨材的初步試驗研 究」、「輕骨料混凝土及製品在節能建築工程中的應用」、「新加坡固體廢棄物陶粒工藝技術設計方案」、「积极推廣輕骨材混凝土在建築節能中應用」、「輕骨料混凝 土及普通混凝土小型空心砌块建築質量控制的研究」。下午則進行分組討論，分 為A、B兩組，以「輕骨料的生產及其製品」、「輕骨料混凝土及結構」為討論主 軸進行討論。 2008年9月10日早上研討會主要以「輕骨料的生產及其製品」為發表主題，包 括「利廢、節能、減排促進人造輕骨料行業的健康持續發展」、「利用淤泥生產人 造輕骨料陶粒」、「利用煤矸石生產人造輕骨料（陶粒）技術要點」、「利用粉煤灰、 汙泥、淤泥生產超輕和高強陶粒的試驗研究」、「節能型燒結爐生產粉煤灰陶粒」、 「水庫淤泥添加玻璃粉燒製輕質骨材之研究」、「用沸騰爐排渣生產超輕陶粒」、 「卓越的“阿科太克”輕質內隔牆板」、「以垃圾焚化飛灰添加水庫淤泥燒製輕質 骨材之研究」、「新疆燒變岩開發天然輕集料初探」、「將非燒結集料称陶粒的提法 有待商榷」、「回轉罐燒脹罐法陶砂、陶粒試驗與生產工藝研究」、「輕骨料自保溫 砌块在建築節能中的作用」、「輕骨料及其製品的產品檢測與驗證」、「輕質竹材水 泥板握裹與抗彎強度之研究」。 2008年9月10日下午研討會主要以「輕骨料混凝土與結構」為發表主題，包括 「從輕質骨材及界面過渡區特質探討輕質混凝土之強度與耐久性」、「超輕混凝土 的研發與應用」、「鋼筋輕質混凝土樑之高週次疲勞行為研究」、「輕質混凝土應用 於預力構件之研究」、「輕骨料混凝土耐磨性主要影響因素的研究」、「礦粉摻料添 加於輕質骨材混凝土工程性質之研究」、「大流動性陶粒混凝土抗離析方法的試驗 研究」、「磚塊粒料輕質混凝土工程性質之研究」、「輕質混凝土評估模式」、「場鑄 輕質粒料混凝土中空版樑之施作－以台灣南投石灼巷跨越橋為例」、「高強輕質混 凝土在預應力連續鋼构橋上的應用」、「高強輕質混凝土長期收縮、徐變和預應力 損失」、「陶粒複合垂直人工濕地對汙水處理效果的試驗研究」、「不同填料的人工 濕地生物膜特性與處理效果研究」。個人發表「礦粉摻料添加於輕質骨材混凝土 工程性質之研究」，主要針對以不同礦粉摻料添加於輕質骨材混凝土土內，以研 究其隔熱效能與工程性質，並分析探討熱學、力學、硬固等性質之詴驗結果，將 其互相比較，藉以評估各個礦粉掺料應用於輕質骨材混凝土之使用性，希望在國 內之建築節能與營建材料使用標準下，研擬輕質骨材混凝土使用改善建議，朝向 綠色建材之方向發展，本研究成果亦獲得與會人員一致的肯定與讚賞。大陸及東 亞區各學者對於輕骨材其“發展及規劃”、“輕質骨材及製品的研究、生產和應 用”、 “輕質骨材混凝土研究和應用”、 “輕質骨材混凝土建築工程研究、設 計和應用”等方面，研究的相當深入及完整的交流，深感收穫良多。 本次研究會之行，除參加「第三屆海峽兩岸輕骨材混凝土產製與應用技術研 討會」之外，另安排參觀烏魯木齊之旅。包括沙漠中造就綠洲對抗大自然的千年 奇蹟－坎兒井，造訪美麗又神祕的世外桃源－喀納斯湖，及像美麗童話般的村莊 光，真正保存阿爾泰山的靈秀－禾木河村。幾天利用研討會、餐敘等交流，皆有 滿載而歸的感覺，並能藉以提升兩岸輕質骨材研究的品質水準。
二. 建議
近年來國內各項經濟建設，包括公共工程與民間建設的蓬勃發展，混凝土為 工程建設使用之最大宗材料之一，其產製大多使用水泥、砂、等天然原料或其再 製品，由於國內砂石供應日愈減少，而朝多元化發展的方向更加確定，以降低對 河川砂石的依賴。 輕質骨材具有質輕、耐久性、隔熱性優且強度夠等優點，適合使用於房屋建 築的構材，世界各先進國家引用為營建材料已有多年之歷史，其中美國是世界上 生產人造輕質骨材最早的國家。輕質骨材大致可分成天然及人造兩種。天然骨材 以火山岩居多，但產量有限，品質穩定性較差；人造輕質骨材則主要利用天然材 料如膨脹頁岩、膨脹粘土等燒製而成。早在1917年美國首先使用旋窯燒製膨脹性 黏土及頁岩輕質骨材，來解決常重混凝土自重大之缺點，進而於1950年代，普遍 使用輕質骨材拌製成輕質混凝土使用於房屋框架、橋面板及預鑄構件等，如芝加 哥的42層高樓。 輕質骨材大致可分成天然及人造兩種。天然骨材以火山岩居多，但產量有限， 品質穩定性較差；人造輕質骨材則主要利用天然材料如膨脹頁岩、膨脹黏土等燒 製而成，早在 1917 年美國首先使用旋窯燒製膨脹性黏土及頁岩輕質骨材。於 1950 年代，進而普遍使用輕質骨材拌製成輕質混凝土使用於房屋框架、橋面板及預鑄 構件等。近年來各先進國家更已運用於大型鑽油平台與長跨距橋梁，以解決常重 混凝土自重大之缺點，惟案例數量仍屬有限。因此，就材料生產技術而言，以輕 質骨材取代一般骨材所建構之輕質混凝土構造物，於國外應已臻成熟。惟國內雖 從 1970 年代起，陸續有學者專家針對台灣本土人造輕質骨材及輕質混凝土展開 研究，然多仍屬實驗階段，故至今尚無橋梁結構工程應用之完工實例，目前僅有 國道六號南投段 C605 標石巷跨越橋採用輕質混凝土設計，尚無指標性之建築物 使用輕質混凝土構造，建議政府能建制及鼓勵水庫淤泥輕質骨材之推廣與使用。
