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奴申
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1 W&(Yh )XheW&h O)Xh O)Xh 7@(MeV'@1g @@@@@@@@@@@@@@@@@)h @he@hf@f@f@e@he @@@@@@@@@@@@g O2@e@6Khg@f@f@e@he O2@0MhI46Xh@ O2@@6Khe W2@@@@@@6Xh I4@@0Mhe O2@@6Khe I4@@0Mhe V4@@@@0Mhe O2@@@6Xhe W2@@@@@@)Xh N@@h I'@)Xg V'@1g N@@g J@5f 7@Hf O2@@6Khe I4@@0Mhe O2@@@6Xhe N@@h I'@)Xg V'@1g V4@@@@0Mhe O2@@@6Xh W2@@@@@@)Xh 臺灣公路工程第二十九卷第九期民國九十二年三月 Taiwan Highway Engineering Vol. 29 No. 9. Mar pp.2-15 營建廢棄物再生粒料應用於公路工程之可行性探討 * 陳豪吉 ** 彭獻生 *** 楊宗岳一前言我國近年來在經濟上之卓越表現, 已帶動國內公共工程大幅的成長, 相對的, 對台灣島內之生態也造成了相當大的衝擊在台灣邁向綠色矽島願景之同時, 對於公共工程需求應考量順應國際潮流, 預作國家永續發展之長遠準備 ; 基於公共工程建設對環境之衝擊及能源之危害甚鉅, 公共工程應從規劃設計施工及營運後之維護考量永續發展之觀念, 以確保建設與環境生態之共生共利目前國內正積極推廣綠營建相關之再生利用施工技術, 是為永續維護生態不可或缺之一環近年來國內外有關營建廢棄物再生利用之研究已具初步成果, 並陸續有文獻發表, 本文即針對再生粒料基本性質與再生水泥 ( 瀝青 ) 混凝土性質等方面進行研究及探討, 輔以國內外諸多營建廢棄物再生粒料之標準技術規範與工程應用案例, 藉以證明營建廢棄物再生粒料應用於公路工程構造物中有其適用性二營建廢棄物資源化為再生粒料之發展沿革各種固體廢棄物再生利用為粒料之觀念已行之有年, 這些廢棄物都是在一般人類產業活動中所產生, 在棄之可惜並兼及環保意識下, 人們開始進行如何予以再生利用之探討其中粒料化是最簡單而方便的方法, 尤其是當作混凝土粒料使用 ; 一方面可消化固體廢棄物, 另一方面又可生產成經濟材料以供使用其中建築物拆除後所產生之廢棄物如混凝土塊磚瓦等, 數量極為龐大, 這類廢棄料由於擁有相當大的體積及質量, 輸送丟棄處理不易, 但確有固定之強度, 極具再生利用之價值就這類廢棄物而言, 其與混凝土之組成材料屬於同質性材料相容性高, 因此以其拌製所得之混凝土品質, 預期將高於由其他廢棄料拌製者而廢棄混凝土應用於再生混凝土中須要注 *** 國立中興大學土木工程學系副教授 *** 國立中興大學土木工程學系博士班研究生 *** 公路總局第五區養護工程處副處長暨中興大學土木學系博士班研究生 2 XXVIIII-394

2 W&(Yh )XheW&h O)Xh W.Y J5 @@@@@@@@@@@@@@@@@)h@@@@@@hh V4@@@@0Mhe O2@e@6Khg@f@f@e@he O2@0MhI46Xh@ O2@@6Khe O2@@6Khe W2@@@@@@6Xh I4@@0Mhe I4@@0Mhe V4@@@@0Mhe O2@@@6Xhe W2@@@@@@)Xh N@@h I'@)Xg V'@1g N@@g J@5f 7@Hf O2@@6Khe I4@@0Mhe O2@@@6Xhe N@@h I'@)Xg V'@1g V4@@@@0Mhe O2@@@6Xhe W2@@@@@@)Xh 意者, 主要為沾附在粒料上水泥漿所造成粒料性質之變異性, 對使用於混凝土製造過程及性質方面的影響其他如粒料級配碎化過程及雜質去除等, 需另外購置設備處理, 也是其不利點但是, 若再計入廢棄物處理費用及環保代價, 則以廢棄混凝土碎化後充當混凝土粒料仍具有其經濟性事實上, 許多先進國家早已將廢混凝土廢玻璃廢輪胎等列為營建資源, 再生利用於公共工程建設上早在第二次世界大戰之後 (1945 年 ), 歐洲有不少國家的學者便已開始進行研究, 將廢棄混凝土壓碎後充當混凝土粒料使用在過去的研究中, 僅將此種廢棄混凝土當作填土或路基之填充料, 而如今已進一步在鋪面工程上當作新拌混凝土之粒料使用, 許多先進國家並已制訂標準施工規範, 例如日本美國加拿大荷蘭比利時英國及澳洲等尤其是歐洲地區, 歐盟國家如荷蘭, 其廢棄混凝土再生使用率已高達 90%, 是營建廢棄物再生利用最為成功的國家反觀國內, 砂石來源日益枯竭, 公共工程所需營建用粒料的開發已日益迫切然而, 國內由於缺乏營建廢棄物再生利用之法源依據, 故過去對於營建廢棄物處理均以最終處置為主要導向, 這些資源廢棄物, 未能善加利用而逕予拋棄處置, 至為可惜民國 87 年內政部建築研究所對建築拆除廠商訪談問卷中針對混凝土磚瓦再利用方式調查, 再利用為再生粒料方面為 0%[1] 行政院於民國 89 年 5 月函頒營建剩餘土石方處理方案, 此方案之精神視營建剩餘土石方以及磚瓦混凝土塊皆為有用的資源, 不應視為廢棄物處理, 已突顯出對於營建廢棄物資源再利用的重視根據統計, 台灣每年產生數百萬立方公尺的營建廢棄物, 加上 921 集集大地震過後, 災區建物的清除重建, 估計約產生一千五百萬至二千萬立方公尺的營建廢棄物 [2], 數量相當龐大, 若無妥善處理, 將會造成許多環保問題營建廢棄物中含混凝土塊磚瓦類鋼筋木塊砂土及其他雜質, 若能將之分類存放, 並依其不同特性再生利用於各種工程上, 既可解決環保問題, 同時亦達資源回收之目的再則若可利用為路基填方粒料或混凝土拌合用粒料, 亦能疏解台灣砂石資源日漸短缺的問題橋樑房屋等拆除所得之營建廢棄物, 廢混凝土與磚瓦類含量佔大多數, 其重量百分比約佔 60% 以上此部分因具有固定的強度, 可處理成再生粒料, 應用於公路路基填方或用於拌製剛性路面及柔性瀝青混凝土路面中有關廢棄混凝土再利用為再生粒料之研究, 在歐美及日本已有相當多之文獻發表 [3-11], 針對剛性路面採用再生粒料之施工, 亦有相關之規範已建立並使用中 [3-9] 國內對廢混凝土及磚瓦類材料之再生利用研究, 近年來以學術發表居多, 且僅止於一般基本性質之探討, 政府方面則欠缺廢棄混凝土回收再利用之相關技術規範, 工程業者無法依循使用, 致使研究無法對實際之應用或通路問題作更深入之剖析直至近期, 有關廢棄混凝土塊處理成再生粒料之製程探討再生粒料應用於水泥混凝土或瀝青混凝土之研究, 方在國內引起重視, 交通部更於 91 年中, 完成廢棄混凝土應用於公路構造物中之規範草案研擬, 已具有相當份量之具體成果三營建廢棄物再生粒料之性質 3 XXVIIII-395

3 W&(Yh )XheW&h O)Xh O)Xh W&@@@@h W.Y J @@h O2@e@6Khg@f@f@e@he O2@0MhI46Xh@ O2@@6Khe O2@@6Khe W2@@@@@@6Xh I4@@0Mhe I4@@0Mhe V4@@@@0Mhe O2@@@6Xhe W2@@@@@@)Xh N@@h I'@)Xg V'@1g N@@g J@5f 7@Hf O2@@6Khe I4@@0Mhe O2@@@6Xhe N@@h I'@)Xg V'@1g V4@@@@0Mhe W2@h W&@@h 3.1 廢混凝土及磚瓦類材料之粒料化再生粒料之利用, 主要問題在於需要碎化篩選去塵及分離不需要之雜質等繁雜的處理工作廢棄混凝土塊常會摻夾雜質, 諸如土壤裝潢建材塑膠鋼筋瀝青金屬有機物等在初步碎化之前, 一些徒手即可撿起的雜物, 以人工撿除, 粒料初步碎化後, 難以人工方式除去的細微雜質, 則使其過篩, 將通過 #4 篩的細粒料捨棄不用, 以去除較細之雜質如此, 絕大部分較細且不易被分離出來的雜質可以有效的被去除另外, 跟混凝土塊摻雜在一起之金屬廢棄物, 其處理方式, 可以在輸送帶上方以電磁鐵將金屬廢棄物自混凝土塊中吸出再生粒料之生產設備與生產碎石者大同小異, 機械處理設備之發展可分為三代第一代生產工廠設備包括各種型態之篩分器和輸送設備, 它除了使用磁性分離鋼筋及含鐵材料外, 並無清除污染之設備 ; 第二代生產工廠設備包括各種從混凝土清除異物之乾濕分類器具, 此種設備已有商業量產 ; 而第三代生產工廠設備中, 必須將所有廢棄材料製成可出售之產品, 不產生需傾倒之殘留物 [12] 近年來台灣之廢棄混凝土問題受到重視, 亦有民間團體向國外引進廢棄混凝土處理機具某公司進口之 powerscreen 轉筒式篩選機, 可將小粒徑材料篩出, 剩餘 mm 之料再以風選機將紙質類吹離, 再經由人工撿拾台, 將塑膠木質類非鐵金屬雜質去除, 剩餘之磚瓦土石混凝土塊則再經由破碎機破碎後可得再生粒料, 其用途視其品質而定, 最上等的可再生利用為非結構混凝土之粗粒料, 亦可作為公路路面之基底層級配料, 其餘則用於工業區之回填及公路填方 [2] 在以往的研究中 [13-16], 大都使用顎式碎石機, 在決定預備生產之再生粒料最大粒徑後, 調整開口大小, 碎化舊混凝土廢棄物, 最後得到之再生粗粒料均符合 ASTM C33 規範要求, 且為一良好級配然而, 以同種碎石機碎化混凝土廢棄物, 得到之再生細粒料, 則大部分無法符合 ASTM C33 規範要求其顆粒分佈極不均勻, 得到的粒徑分佈曲線無法達到規範之要求, 補救方式可藉由添加較細之天然砂, 使其符合規範標準 3.2 再生粒料之物理性質再生粒料若由營建廢混凝土或磚瓦塊經碎化而成, 粒料表面粗糙多孔, 其外觀略為扁平且多稜角廢棄混凝土經過碎化後所得之再生粒料, 為一天然粒料及舊水泥砂漿之組合, 附著於粒料表面的水泥砂漿影響再生混凝土之性質甚鉅, 再生粒料粒徑愈小, 附著之水泥砂漿比例愈高與天然粒料相較之下, 再生粒料有比重低孔隙率高及吸水率高之特性有關國內對於再生粒料物理性質之研究結果列於表 1 與表 2 由表中可知, 國內廢棄混凝土處理所得之再生粗粒料, 其比重約介於間, 吸水率則低於 10%, 乾搗單位重約介於 kg /m 3 間其中文獻 [17] 之再生粒料來源取自國內某環保公司所收集大台中地區經 921 地震房屋倒塌之建築廢棄物, 經由顎式碎石機碎化處理及篩選後所得國外文獻中, Hansen & Narud[14] 之試驗結果亦顯示, 再生粒料比重介於之間, 略低於比重為 2.60 左右之天然粒料, 此乃再生粒料表面包覆有硬固水泥砂漿, 而硬固的水泥砂漿與天然粒料比較下具多孔隙及比重較低之特性所造成且再生粒料具有較多之孔隙, 形成再 4 XXVIIII-396

4 W&(Yh )XheW&h O)Xh V4@@@@0Mhe O2@e@6Khg@f@f@e@he O2@0MhI46Xh@ O2@@6Khe W2@@@@@@6Xh I4@@0Mhe O2@@6Khe I4@@0Mhe V4@@@@0Mhe O2@@@6Xhe W2@@@@@@)Xh N@@h I'@)Xg V'@1g N@@g J@5f 7@Hf O2@@6Khe I4@@0Mhe O2@@@6Xhe N@@h I'@)Xg V'@1g @@@@@@@@@@h 生粒料吸水率偏高之情形, 由表 1 可得知, 在同一粒徑下再生粒料吸水率為天然粒料之 2 4 倍 3.3 再生粒料之力學性質再生粒料表面包覆有水泥砂漿, 在水泥砂漿本身抗磨損能力略低於天然粒料情況下, 再生粒料之洛杉磯磨損率會較天然粒料高, 如表 1 所示根據文獻 [14] 之結果, 以再生粒料 (W/C = 0.7) 之 500 轉洛杉磯磨損率為例, 在不同粒徑下為 25.4% 32.6%, 而天然粒料之磨損率則為 18.8% 25.9% 由此觀之, 雖然再生粒料之洛杉磯磨損率會稍高於天然粒料, 但一般仍然會小於規範值 40% 此結果意謂著, 廢棄混凝土再生粒料具有基本之工程性質, 可應用於公路工程構造中 3.4 再生粒料之耐久性質根據文獻 [18] 利用硫酸鈉進行之健度測試結果可知, 其再生粒料的重量損失率為 11.6% 15.4%, 遠大於天然粒料之結果, 係因再生粒料所附著之水泥砂漿的孔隙大且強度弱, 經過健度試驗後會有較高的損失率一般工程規範中混凝土用之粗粒料健度損失率不得大於 12%, 但健度試驗係測試粒料之抗凍融性質, 位於亞熱帶的台灣是否可考慮放寬, 則有待進一步探討另外, 再生粒料表面所附著之水泥砂漿, 包含鈣鋁矽酸鹽等具高鹼性化合物, 使其所拌製之再生混凝土 PH 值大於 11, 若使用含活性矽鹽之粒料時, 需注意因鹼 - 矽反應而造成混凝土的膨脹開裂 [2] 四再生粒料應用於公路構造之可行性評估 4.1 再生水泥混凝土在粒料面乾內飽和且用水量相同的情況下, 再生混凝土之坍度略小於普通混凝土, 這是因為再生粒料表面粗糙且略為扁平, 所以對坍度造成些微影響, 但工作性仍佳 Mukai 指出 [20], 若欲製造與普通混凝土相同坍度的再生混凝土 ( 再生粗粒料 + 天然砂 ), 則拌合用水量需比同配比之普通混凝土增加 10 kg/m 3 或 5% 若同時使用再生粗粒料和再生細粒料, 則用水量需增加 25 kg/m 3 或 15% 同時使用再生粗粒料和再生細粒料製造之再生混凝土品質較粗糙, 表面不易修飾因此一般文獻皆建議以天然砂代替再生細粒料 [10,14,21], 藉由添加 25% 以上的天然砂將可改善其各項性質, 亦有部分學者建議完全使用天然砂, 可提昇再生混凝土品質, 工作性也較佳另根據文獻 [16] 之研究成果指出, 再生混凝土工作性不佳之缺點, 可藉由飛灰與爐石適量取代水泥之情況下獲得改善新拌再生混凝土之空氣含量較普通混凝土為高, 其變動性亦較大單位重方面, 因使用比重較低之再生粗粒料, 造成新拌再生混凝土單位重亦較小, 約在 kg/m 3 之間, 大約是普通混凝土的 85 96%[14,15] 在相同配比條件下, 再生混凝土之硬固單位重較普通混凝土 5 XXVIIII-397

5 W&(Yh )XheW&h O)Xh O)Xh 7@(YeV4@h W.Y J O2@e@6Khg@f@f@e@he O2@0MhI46Xh@ O2@@6Khe W2@@@@@@6Xh I4@@0Mhe O2@@6Khe I4@@0Mhe V4@@@@0Mhe O2@@@6Xhe W2@@@@@@)Xh N@@h I'@)Xg V'@1g N@@g J@5f 7@Hf O2@@6Khe I4@@0Mhe O2@@@6Xhe N@@h I'@)Xg V'@1g V4@@@@0Mhe O2@@6Xh W2@@@@@)Xh 低, 吸水率則較高再生混凝土在配合設計中, 材料除粗粒料外均與普通混凝土相同, 因此再生粗粒料的特殊性質直接影響再生混凝土的單位重及吸水率建築廢棄混凝土塊經由碎化處理之後的再生粒料, 其成分主要是由廢棄混凝土碎石碎紅磚碎磁磚及其它雜質所組成的, 其中以廢棄混凝土碎石佔大多數, 而每種成分的物理性質皆不相同, 故對整體再生混凝土力學性質的影響也不盡相同碎磁磚因其擁有較光滑的表面, 故其握裹黏結行為較差, 進而對整體再生混凝土的抗彎強度會有較大的折減作用 ; 而碎紅磚本身為多孔材料, 再加上其本身之抗壓強度並不高, 故其對整體再生混凝土的抗壓強度會有較大的折減作用 ; 至於廢棄混凝土碎石部分, 為一天然粒料及舊水泥砂漿之組合, 附著於粒料表面的水泥砂漿對於再生混凝土的性質有重大的影響因此, 再生粒料作為混凝土之填充料時, 需注意級配外形比重吸水率及含水量之改變, 這將會造成拌製而成之再生混凝土的性質有所不同以再生混凝土力學性質而言, 一般再生混凝土的力學性質較普通混凝土差, 文獻 [7] 之試驗結果顯示, 再生混凝土抗壓強度約折減 25%, 抗彎強度約折減 10%, 彈性模數約折減 40%, 且其乾縮與潛變會較大然而再生混凝土則具有阻尼係數較高 ( 約 30%) 及較好的抗凍融性之優點文獻 [15] 則指出, 在高水灰比 0.7 時, 再生混凝土與普通混凝土之抗壓強度相近 ; 但於低水灰比 0.5 時, 其抗壓強度則為普通混凝土的 85% 90% 且作為再生粒料的廢混凝土原始強度愈高, 較有利於提高再生混凝土之強度, 但其影響有限文獻 [16] 的研究指出, 添加卜作嵐材料可改善再生混凝土之工作性及一般力學性質, 其試驗結果顯示, 水膠比在之間的再生混凝土, 飛灰對水泥的取代量在 30% 以下或爐石的的取代量在 50% 以下時, 可使再生混凝土長期抗壓強度及彈性模數與普通混凝土相當, 尤其以使用爐石者效果更為明顯雖然高吸水率之再生粒料使再生混凝土有比普通混凝土早強之趨勢, 但添加卜作嵐材料則不利於再生混凝土 28 天以前之強度成長 ; 而在 28 天以後, 強度則有較大之成長至於卜作嵐材料對再生混凝土彈性模數則有類似於其對抗壓強度之影響文獻 [17] 的試驗結果顯示, 使用再生粒料將降低再生混凝土之各項力學性質, 水灰比 0.4 至 0.8 之再生混凝土抗壓強度抗彎強度及彈性模數分別可達普通混凝土強度之 64% 73% 及 67% 以上, 水灰比愈低時, 再生粒料之使用對再生混凝土力學性質之影響愈明顯若再生粒料經水洗處理, 可改善再生混凝土之力學性質, 尤以抗彎強度之提昇最為明顯再生粒料中磚類含量影響再生混凝土力學性質則相當有限 4.2 再生粒料瀝青混凝土本文所稱之再生粒料瀝青混凝土, 係使用混凝土再生粒料熱拌瀝青混凝土, 與瀝青混凝土路面刨除料所產製之再生瀝青混凝土不同其應用於路面工程中之範圍包含底層及面層 ; 底層係鋪築於路基或基層之上, 以支持面層之鋪築材料, 底層採用瀝青混凝土時, 稱為瀝青處理底層 (Bituminous Treated Base ; BTB); 面層係鋪面最頂層, 通常為密級配瀝青混凝土 (Dense- Graded Asphalt Concrete; DGAC); 因排水及防滑之目的, 可加鋪開放級配瀝青混凝土 (Open- 6 XXVIIII-398

6 W&(Yh )XheW&h O)Xh O)Xh W&(Yh W.Y J5 @@@@@@@@@@@@@@@@@)h @he@hf@f@f@e@he@@hf O2@e@6Khg@f@f@e@he O2@0MhI46Xh@ O2@@6Khe W2@@@@@@6Xh I4@@0Mhe O2@@6Khe I4@@0Mhe V4@@@@0Mhe O2@@@6Xhe W2@@@@@@)Xh N@@h I'@)Xg V'@1g N@@g J@5f 7@Hf O2@@6Khe I4@@0Mhe O2@@@6Xhe N@@h I'@)Xg V'@1g @@@@@@@@@@@5g Graded Asphalt Concrete ; OGAC) 經破碎後之廢混凝土粒料, 由於粒料間之互制效果較河川砂石為佳, 故馬歇爾穩定值一般均較使用天然粒料者為大由於廢混凝土粒料之抗硫酸鹽能力較差, 故應用於瀝青混凝土路面時, 應儘量避免使用於高硫酸鹽侵蝕之區域另由於廢混凝土粒料之空隙率較大, 故拌製之瀝青混凝土最佳瀝青含量較高各種瀝青混凝土再經由基本力學性質車轍試驗回彈模數試驗耐久性質及機能性質等項目綜合評比, 發現採用廢混凝土及磚瓦再生粒料拌製之瀝青混凝土具有良好之工程性質建議之再生粒料使用比例上限, 瀝青處理底層為 50% 密級配及開放級配瀝青混凝土面層則均為 25%[12] 4.3 道路基底層與路堤填方常見的路面結構, 由上而下可分為面層底層基層路基以及路床, 其中底層與基層通常需要相當數量的碎石級配料, 另外, 公路工程中諸多填方工程及結構物回填等工項, 使用材料包含土方與石方, 其中石方部分亦多為碎石級配料根據諸多研究成果顯示 [2,12,25], 以國內現今之再生粒料處理技術水準, 廢混凝土及磚瓦再生粒料一般均能符合道路基底層級配料之要求及一般填方工程之品質需求, 因此廢混凝土及磚瓦再生粒料應用於道路基底層級配及工程填方具相當之適用性五國外營建廢棄物再生粒料之規範及應用實例 [7-9,22,23] 5.1 亞太地區日本對於營建廢棄物處理及再利用情形, 可謂是亞洲地區之典範早在昭和 45 年 (1970 年 ) 即頒布廢棄物處理以及清除法, 已說明營建工程所產生之建設副產物為事業廢棄物之一種日本因地狹人稠, 尤其在都會區, 對廢棄物之減量與回收利用非常重視, 日本建設省 1995 年之統計資料顯示, 建築廢棄物混凝土塊再生利用率為 65%, 並希望在 2010 年時, 對建設發生木材瀝青混凝土混凝土塊之回收率達到 95% 的目標日本建築廢棄物再利用的市場管道, 就混凝土塊而言, 主要作為建築及級配粒料工程填方及土質改良填海造地等用途大阪灣鳳凰計畫為一填海造陸工程, 自 1987 年起施工, 1990 年接受廢棄物進場填埋, 填埋面積 203 公頃, 容量為 3 千萬立方米清水建設則首度將再生粒料使用於建築結構體, 初步發現結構體使用良好且無龜裂現象香港將建築廢棄物分為惰性物料與非惰性物料, 廢混凝土屬於惰性物料, 亦稱公眾填料, 再生利用途徑主要為填海或平整土地工程, 目前之再利用率為 80% 中環一帶幾乎為廢棄物 ( 含營建廢棄土 ) 填埋而成, 估計填築面積超過 4000 公頃新加坡則將廢棄土方與混凝土塊磚瓦等材料再生利用於臨時道路與施工便道填海造陸工程方面, 廢棄物填築之土地使其國土增加 7% 澳洲將營建廢棄物分為施工建造廢棄物 (Construction Wastes) 及拆除廢棄物 (Demolition 7 XXVIIII-399

7 W&(Yh )XheW&h O)Xh O)Xh 7@HeN@1h O2@e@6Khg@f@f@e@he O2@0MhI46Xh@ O2@@6Khe W2@@@@@@6Xh I4@@0Mhe O2@@6Khe I4@@0Mhe V4@@@@0Mhe O2@@@6Xhe W2@@@@@@)Xh N@@h I'@)Xg V'@1g N@@g J@5f 7@Hf O2@@6Khe I4@@0Mhe O2@@@6Xhe N@@h I'@)Xg V'@1g V4@@@@0Mhe Wastes) 兩大類, 統稱為 C&D Wastes (Construction and Demolition Wastes), 澳洲規範 AS 並已制訂完整之再生粒料品質試驗標準及施工技術規範澳洲境內已有許多應用再生材料之實績, 其中以應用於道路工程最為廣泛 5.2 美加地區美國對於營建廢棄物之定義亦為 C&D Wastes, 就混凝土塊而言, 主要回收再利用為營建用粒料, 除了作為剛性路面之水泥混凝土粒料外, 大多數都使用於道路之基底層級配料, 有幾個州的高速公路部門, 都已發展出一套關於再生粒料與再生混凝土應用於鋪面的規範美國境內使用廢棄混凝土再生粒料於道路工程的案例已經很多 ; 1964 年德州達拉斯的 Love Field 首先應用再生粒料於道路底層 ; 愛荷華州於 1976 年試鋪 17 英哩的水泥混凝土道路 ; 1978 年明尼蘇達州 Highway 59 的再生計劃中, 亦於四個月內再生了 16 英哩長路段, 並節省了美金 60 萬元 ; 伊利諾州在年於 Endens 進行 15 英哩公路鋪築 ; 密西根州在年時進行再生粒料路肩舖設, 長度超過 400 英哩填海造陸之應用案例方面, 紐約 Fresh Hill 係由營建廢棄土填築而成之新生地, 後開發成公園 ; 舊金山國際機場亦有部分區域係由廢棄物填築而成加拿大亦將營建廢棄物統稱為 C&D Wastes, 廢混凝土塊最常見回收利用方式是破碎後作為路基填料, 或作為瀝青混凝土之粒料, 法令規定瀝青混凝土鋪面使用再生粒料比例可在 10% 55% 之間, 作為新拌混凝土之粒料則少有使用在政策立法方面, 1994 年安大略省的環境與能源部通過了廢棄物減量條例, 規定建築拆除計畫總樓地板面積達到 2000m 2, 拆除業者必須在工程進行前提出工作計畫, 在拆除前實施磚瓦卜特蘭水泥混凝土鋼鐵以及木材的產源分離, 並指明該單位如何對於廢棄物進行減量直接再利用, 以及回收再利用 (Reduce, Reuse, Recycle ; 3Rs) 5.3 歐洲地區目前混凝土回收再利用方面較為先進之國家為歐洲諸國, 1976 年荷蘭比利時西德等三個國家共同成立 RILEM 混凝土碎解與再利用委員會 ( 簡稱 37-DRC), 彼此密切聯繫與運作尤其是荷蘭, 因其屬於一海島國家, 在國土狹小資源有限之情況下, 對於再生資源有效利用的技術研究相當積極與成功, 1990 年全國混凝土回收再利用率已達 90% 以上, 比利時丹麥亦在 80% 以上荷蘭對於廢棄混凝土塊再利用為再生粒料及再生混凝土已發展出一套 Dutch Concrete VBT 1986 規範從營建廢棄物中所回收之再生粒料, 將近有 85% 以上應用於道路工程及再生混凝土, 其中在道路工程中亦以作為基底層級配料居多, 另外也將瀝青材料視為重要之可回收資源填海造陸方面, 在 Ljssel 湖邊沿湖畔填築五塊新生地, 合計面積 2050m 2, 佔該國土地面積 5% 另外亦有應用於建築用粒料之案例, 斯利浦國際機場擴建工程, 使用再生混凝土於低強度非結構性構造物比利時目前公共事業機關接納使用再生材料之權限由首長決定之其環境廳及建設省 (LIN) 8 XXVIIII-400

8 W&(Yh )XheW&h O)Xh O)Xh J@(YeV'@Lg W.Y J5 @he@hf@f@f@e@he V4@@@@0Yh O2@e@6Khg@f@f@e@he O2@0MhI46Xh@ O2@@6Khe O2@@6Khe W2@@@@@@6Xh I4@@0Mhe I4@@0Mhe V4@@@@0Mhe O2@@@6Xhe W2@@@@@@)Xh N@@h I'@)Xg V'@1g N@@g J@5f 7@Hf O2@@6Khe I4@@0Mhe O2@@@6Xhe N@@h I'@)Xg V'@1g V4@@@@0Mhe O2@@6Khe W2@@@@@@6Xh 於 1990 年在佛蘭德設立道路及水工協會, 自 1991 年至 1992 年審定有關再生材料之諸多準則, 諸如將再生混凝土應用於道路建設及建築結構上築堤使用二次再生材料冷拌再生瀝青應用於道路下層及熱拌再生瀝青使用於道路上層等 LIN 主導下創設之處理廢棄物之再利用協會, 將應用於混凝土上之再生粒料區分成 GBSB-Ⅰ GBSB-Ⅱ 二大類, 對於混凝土之強度區分及材料之容許粒徑亦予以規範, 目前此技術規範仍只適用於公共工程上, 預期將來會漸漸為民間工程所採用英國目前建築廢棄物回收再利用率約 45%, 境內估計粒料總使用量之 10% 為廢棄物及再生材料關於混凝土用粒料使用之主要規定見 BS 882, 由於其中規範之對象均為天然粒料, 故所有的拆解廢棄物皆不得適用, 但在第 7 版之高速道路工程規範中, 假若解體混凝土之品質符合 BS 882 中品質及粒徑要求, 則被認定可適用於舖面工程中混凝土之粒料德國 ZTV Beton-StB 規範已有道路工程鋪面應用再生粒料之相關規定, 其中指出在穩定之環境下可將之應用於混凝土舖面上目前已有再生粒料應用於舖面下層之案例,1987 年底於柏林開始先驅計畫, 將 5000 噸廢棄混凝土再生粒料應用於新建的資源化工廠之基礎上 ; 德國北部 A27 高速道路, 其中 17 km 路段以廢棄混凝土再生粒料進行施工 ; 某混凝土面板製造公司則於 1991 年開始製造再生粒料含量為 30% 之混凝土舖面面板六國內營建廢棄物再生粒料之規範及應用實例 6.1 營建廢棄物再生粒料之規範交通部於民國 91 年 5 月已完成廢棄混凝土應用於公路構造物之規範草案 [12], 其內容包含廢棄混凝土磚瓦再生粒料之品質標準及廢棄混凝土及磚瓦再生粒料使用手冊其中品質標準規定再生細粒料之比重須大於 2.0, 吸水率須小於 10% 再生粗粒料之比重須大於 2.2, 吸水率須小於 10%, 並以吸水率界定其品質, 可分為三類, 如表 3 所示其雜質含量限制亦列於表 4 中使用手冊則包括再生粒料水泥混凝土使用指引再生粒料道路填方與路堤使用指引再生粒料道路基底層使用指引及再生粒料瀝青混凝土使用指引四大題再生混凝土之分類及建議使用範圍如表 5 所示國內自 921 大地震至今, 已累積大量之營建廢棄物, 針對營建廢棄物所產生之堆置場, 目前環保署正全力處置中, 除了有些原地綠化外, 亦有部分以個案方式於中部地區之公路工程中進行再生利用交通部之研究計畫亦持續進行中, 即是於這些廢棄混凝土再利用之實例中, 進行資料收集與試驗驗證, 並與廢棄混凝土應用於公路構造物之規範草案比較, 提出更可靠具體之資料以修正或佐證規範草案之內容其研究成果將可作為交通部未來制訂規範之參考, 以提供政府機關及顧問公司設計公路工程使用再生材料之依據 6.2 再生粒料應用於道路填方之工程實例 [12] 交通部台灣區國道新建工程局於 89 年 11 月, 將台中縣大里市貯置於烏日夏田堤防新生地的震災建築廢棄物六萬五千立方米, 回收其中的廢混凝土再應用於中二高烏日交流道路床填方材 9 XXVIIII-401

9 W&(Yh )XheW&h O)Xh O2@e@6Khg@f@f@e@he O2@0MhI46Xh@ O2@@6Khe W2@@@@@@6Xh I4@@0Mhe O2@@6Khe I4@@0Mhe V4@@@@0Mhe O2@@@6Xhe W2@@@@@@)Xh N@@h I'@)Xg V'@1g N@@g J@5f 7@Hf O2@@6Khe I4@@0Mhe O2@@@6Xhe N@@h I'@)Xg V'@1g V4@@@@0Mhe O2@hf W2@@@hf O2@@6Khe I4@@0Mhe 料 ; 其粒徑破碎至 10 公分以下, 填築於路基頂面下 175 公分以下之路床填方下層區域實際填築滾壓後, 比照天然土方作業程序, 五次試驗結果均能符合規範要求之工程品質, 最大乾密度均大於 2t/m 3, 壓實度均大於 90%, 成功開啟了我國公共工程使用營建再生材料之先例另外, 近期亦有成功應用於台中港加工出口區填築工程西濱快速道路等工程路堤填方及彰濱工業區內填海造陸工程等案例這些應用實績不但減輕了天然土方資源的開發需求負擔, 更大幅減少了廢棄物處置所需耗用的社會成本 6.3 再生粒料應用於瀝青混凝土路面之試驗案例 [24] 試行案例為 89 年 12 月進行, 在雲林縣二崙鄉下湳產業道路試鋪廢棄混凝土再生粒料瀝青混凝土路面面層, 瀝青材料採用改質 Ⅱ 型瀝青, 細粒料採用天然粒料, 粗粒料採用天然碎石及廢棄混凝土, 級配則採用我國交通部公路局 D-3 (IV-c) 密級配規定進行, 試鋪過程施工順利且路面品質良好惟由於此段道路位於偏遠郊區, 非主要交通幹道, 並無交通量調查數據, 對於再生瀝青混凝土之耐久性尚無法獲得明確之數據佐證其他再生材料方面, 廢玻璃及廢橡膠亦被再生利用於瀝青混凝土路面, 並均完成試鋪玻璃可增加瀝青路面摩擦係數, 對促進車輛行車安全有正面效益, 且玻璃具反光效果,; 試鋪地點位於雲林縣, 分別在 156 線 7k 處東向車道 ( 麥寮崙背間 ), 瀝青材料採用 AC-10 瀝青, 及 158 線 7k 處東向車道 ( 東勢鄉街道 ), 瀝青材料採用改質 Ⅱ 型瀝青, 試鋪成效良好廢橡膠主要來自廢輪胎, 可用作瀝青改質劑或應用於開放級配摩擦層, 均有相當良好的表現 ; 試鋪路段位於新竹縣湖口鄉之省道台一線 61k k +185 段北上車道, 試驗結果符合原配比設計要求 6.4 再生粒料應用於水泥混凝土製品之試驗案例再生混凝土之工地實做驗證實驗, 選定爭議性較小且較易推動之非建築構造物, 如公路工程所使用之 U 型溝紐澤西護欄等 [12], 進行再生混凝土之實際配比拌合及灌製等工地驗證依據使用要求, U 型溝所需之抗壓強度為 240 kgf/cm 2 以上紐澤西護欄則為 210 kgf/cm 2 以上, 並依據試驗所得再生混凝土之抗壓強度結果, 以水灰比與抗壓強度回歸所得之關係式, 反推所需抗壓強度下之水灰比, 進而計算出所需之配比設計灌製完成之 U 型溝紐澤西護欄如照片 1 及照片 2 所示其他預鑄構件方面, 則有將再生粒料應用於人工魚礁製作上之案例 [2] 規範需求抗壓強度為 280 kgf/cm 2 以上, 氯離子含量在規範值以下, 並使用 II 型水泥本案例之人工魚礁從鋼筋組搭混凝土之拌合澆置皆在試驗室進行, 成品如照片 3 所示新拌混凝土坍度 200 mm, 單位重 2240 kg/m 3, 空氣含量 1.20%, 28 天抗壓強度為 kgf/cm 2, 滿足行政院農委會漁業署人工魚礁之規範要求, 並達到節省成本及符合環保的目標除了前述預鑄構件之案例, 亦有工地現場實做之場鑄再生混凝土工程 [25], 為經濟部水利署第三河川局之大里溪坪林二重中平路堤工程 ( 第一工區 ), 位於台中縣太平市坪林橋東側, 擇定左岸 1k k +650 之牆身部分為澆置單元, 共計 10.6 m 3 之場鑄混凝土, 先於預拌廠拌製後運至工地現場進行澆置依原工程單位規定, 設計強度為 210 kgf/cm 2, 坍度則為 7.5 cm 現 10 XXVIIII-402

10 W&(Yh )XheW&h O)Xh @0Y@@hf O2@e@6Khg@f@f@e@he O2@0MhI46Xh@ O2@@6Khe O2@@6Khe W2@@@@@@6Xh I4@@0Mhe I4@@0Mhe V4@@@@0Mhe O2@@@6Xhe W2@@@@@@)Xh N@@h I'@)Xg V'@1g N@@g J@5f 7@Hf O2@@6Khe I4@@0Mhe O2@@@6Xhe N@@h I'@)Xg V'@1g V4@@@@0Mhe O2@hf 場測得混凝土坍度為 11 cm, 單位重 2170 kg/m 3, 混凝土工作性良好, 拆模後表面平整無蜂巢現象, 如照片 4 所示 28 天抗壓強度達 kgf/cm 2, 抗彎強度 43.8 kgf/cm2, 滿足原設計之需求由此可知, 再生粒料實際應用在場鑄路堤混凝土之製作上, 有其實用性七結語台灣地區之一般營建廢棄物中, 以混凝土塊及磚瓦類材料佔大多數, 佔營建廢棄物整體重量 60% 以上故廢混凝土及磚瓦類材料再生利用, 極有利於解決營建廢棄物過量之問題, 並可舒緩國內砂石資源枯竭之窘境國內回收廠商對再生粒料之處理已有相當之能力, 品質一般皆可滿足道路鋪面基底層或填方之規範要求標準, 施工技術規範與工程品質檢驗, 亦可參酌一般粒料之規範即可廢混凝土及磚瓦類材料本身具有固定強度及質量, 且與混凝土之組成材料屬同質性材料相容性高, 再生利用為再生粒料雖品質上不如於一般天然粒料, 但用以拌製再生水泥混凝土及瀝青混凝土應用於公路構造中仍具可行性歐美及日本等先進國家, 對於營建廢棄物資源化再利用技術已達到成熟階段, 並有相當多應用實例相對於處在初步階段的我國, 政府未來在推動營建廢棄物資源化工作時, 國外所累積之經驗是相當值得作為借鏡並可仿歐美及日本明訂可再利用營建廢棄物目標年之回收目標值, 營建廢棄物資源化工作也將更能落實且有效率政府除應加速推動營建廢棄物再回收利用技術, 明訂再生材料可應用之途徑外, 亦應同時訂定相關法規及獎勵優惠政策, 以廣泛推動國內營建廢棄物之再生利用參考文獻 1. 黃榮堯等, 建築拆除污染及廢棄物產生現況與調查架構研究, 內政部建築研究所研究報告, 陳振川陳式千顏聰黃玉麟陳豪吉等, 九二一震災建築廢棄物再生利用推動計畫, 行政院環境保護署研究報告, Barragi, N. K., Vidyadhare, H. S., and Ravande, K., "Mix design procedure for recycled aggregate concrete", Construction & Building Material, Vol.4, No.4, Roy, G. K., "New pavement from old concrete", Civil Engineering, ASCE, Vol.55, No.5, Hansen, T. C., "Recycling of Demolished Concrete and Masonry, "RILEM Report No.6, E&FN SPON, London, 1992, pp Arnold, C. J., "Recycling Concrete Pavements", Concrete Construction, Chesner, W. H., Collons, R. J., and MacKay, M. H., "User Guidelines for Waste and Byproduct Materials in Pavement Construction", Federal Highway Administration Office of Engineering R&D, Publication No. FHWA-RD , Mclean, Virginia, Davio, R., "Using Recycled Materials in Roadway : A Primer", Technical Conference on the Beneficial Use of By-Product Materials in Construction Applications, New York, XXVIIII-403

11 W&(Yh )XheW&h O)Xh O2@e@6Khg@f@f@e@he O2@0MhI46Xh@ O2@@6Khe W2@@@@@@6Xh I4@@0Mhe O2@@6Khe I4@@0Mhe V4@@@@0Mhe O2@@@6Xhe W2@@@@@@)Xh N@@h I'@)Xg V'@1g N@@g J@5f 7@Hf O2@@6Khe I4@@0Mhe O2@@@6Xhe N@@h I'@)Xg V'@1g V4@@@@0Mhe O2@hf W2@@@hf O2@@@6Xh 9. Chesner, W. H., "Selected State Engineering and Environmental Specifications, Policies and Regulations for the Beneficial Use of By-Product Materials in Construction Applications", Technical Conference on the Beneficial Use of By-Product Materials in Construction Applications, New York, Buck, A. D., "Recycled Concrete as a Source of Aggregate," ACI Journal, May 1977, pp 大和竹史, 混凝土回收再利用之海外作法, 日本混凝土工學協會, 第三十五卷七號, 1997, 第頁 12. 陳豪吉劉明仁李維峰顏聰, 廢棄混凝土應用於公路構造物中規範草案研擬, 行政院交通部研究報告, 顏聰黃玉麟陳豪吉, 混凝土廢棄料回收再生利用之研究, 內政部建築研究所研究報告, Hansen, T. C., and Narud, H., "Strength of Recycled Concrete Made from Crushed Concrete Coarse Aggregate," Concrete International, January 張世健, 再生混凝土之製造及性質研究, 碩士論文, 國立中興大學土木工程學系, 彭獻生, 波索蘭材料對再生混凝土強度及工作性之影響, 碩士論文, 國立中興大學土木工程學系, 廖惇治, 磚類建材應用於再生混凝土之研究, 碩士論文, 國立中興大學土木工程學系, 蘇南王博麟, 廢混凝土回收粗粒料品質與再生混凝土工程性質之探討, 中國土木水利工程學刊, 第十二卷, 第三期, 2000, 第頁 19. 蘇南曾郁文, 廢混凝土塊的再利用, 土木水利半月集 - 第二集, Mukai, T., Kikuchi, M., and Koizumi, H., "Fundamental Study on Bond Properties between Recycled Aggregate Concrete and Steel Bar," Cement Association of Japan.32nd Review, Tavakoli, M., and Soroushian, P., "Strength of Recycled Aggregate Concrete Made Using Field- Demolished Concrete as Aggregate," ACI Materials Journal, March-April 黃榮堯陳振川, 震後建築廢棄物之再生利用與管理, 營建管理季刊, No. 41, 2000, pp 柴希文, 廢棄物在工程上之應用, 廢棄物在工程上之應用研討會, 台灣營建研究院, 陳豪吉黃玉麟, 營建資源再利用於公共工程- 廢棄混凝土再利用於水泥混凝土之研究, 行政院公共工程委員會研究報告, 陳豪吉黃玉麟顏聰, 廢混凝土及磚瓦類材料再生利用標準規範訂定, 工業技術研究院研究報告, XXVIIII-404

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