摘要： 在建筑物開發(fā)之生命周期各階段，包括建材原料開采、建材制造、施工建造、日常使用、拆除廢棄等，皆對環(huán)境造成相當嚴重的污染。這些廢棄物如果沒有妥善的處理，最后往往與都市廢棄物同時進入都市廢棄物處理系統(tǒng)(如掩埋、焚化等)，造成廢棄物處理體系的超荷負擔。因此如能將其妥善利用將可提供作為建筑或公共工程所需之材料，此對于減少天然資源消耗及推動綠建筑理念將有積極功用。營建廢棄物以混凝土及磚塊為最大宗，約占80%以上，可再利用之途徑不外乎作填方材料、骨材級配或制成混凝土制品。本報告將著重于以營建廢棄混凝土物質(zhì)應(yīng)用于產(chǎn)制具商業(yè)性的高壓混凝土磚產(chǎn)品之制程開發(fā)，先經(jīng)由粉碎、篩分制成各種的骨材級配料，再經(jīng)由混凝土原料配比、高壓成型、養(yǎng)護處理后可獲得具商業(yè)化量產(chǎn)潛力之資源化產(chǎn)品。
一、前言
臺灣地區(qū)近年來由于經(jīng)濟社會的快速發(fā)展，已邁入現(xiàn)代化國家的行列。由于人口集中與都市化的結(jié)果，一般營造建筑工程及交通運輸?shù)戎卮蠊补こ倘找嬖黾?。這些重大工程的進行，對國內(nèi)砂石資源的需求與分配，以及衍生出來的環(huán)保問題，均有重大的影響。據(jù)一般性的了解，國內(nèi)每年砂石的需求量約有10,000萬立方公尺，由于中部主要河川已實施禁采，再加上南部的高屏溪進行全面整治，國內(nèi)砂石的來源受到限制，因此國內(nèi)營建工程對于砂石的需求十分殷切。由于砂石來源不足，因此近年來常常發(fā)生之農(nóng)地濫采砂石的問題，更有甚者將被掏空的農(nóng)地，回填工業(yè)廢棄物，不僅造成農(nóng)地生態(tài)的嚴重破壞，更對土地資源造成永久污染問題，這就是近年來所陸續(xù)爆發(fā)的不明廢棄物污染場址問題，目前保守估計約達百余處。
另一方面，國內(nèi)重大工程施工所產(chǎn)生之廢棄土石數(shù)量十分龐大，據(jù)估計(1)臺北都會區(qū)每年產(chǎn)出廢棄土方約一千萬立方米，高雄都會區(qū)每年產(chǎn)出約五百萬立方米，臺灣省地區(qū)每年產(chǎn)生廢棄土方約為二千三百萬立方米，合計為三千八百七十八萬立方米，而目前現(xiàn)有合法之107處棄土場皆將逐漸飽和，這些龐大的廢棄土方的去處，成為嚴重的環(huán)保問題。因此如果能將營建廢棄物作妥善之回收再利用，一方面除可紓緩廢棄物棄置之壓力外，更可解決砂石供應(yīng)不足的問題，是一舉兩得之舉。
而“民國”88年所發(fā)生的921大地震，據(jù)新聞資料顯示，在南投、臺中地區(qū)因建筑物崩塌拆除所產(chǎn)生龐大量的建筑廢棄物約高達2500萬立方公尺，短期間內(nèi)所產(chǎn)生的廢棄物量暫時貯放于九十多個堆置場中，除將有潛在性的危險外，對于地區(qū)之生態(tài)環(huán)境亦皆有不利的影響，因此建立國內(nèi)營建廢棄物再利用之機制，已是刻不容緩的事。建筑廢棄物資源化再利用是在國際間是一普遍的趨勢，以與臺灣同處地震帶的日本為例，目前已達80%之再利用目標，這是國內(nèi)應(yīng)急起直追的(如表一所示)。
建筑廢棄物之基本上可包括建筑拆除廢棄物與施工建造廢棄物兩類，就組成而言包括：磚瓦、混凝土塊、廢木料、金屬、玻璃、有害物、其它等。臺灣地區(qū)建筑廢棄物之產(chǎn)生量，根據(jù)內(nèi)政部建筑研究所之研究計劃(2)顯示，全國每年合法建筑拆除廢棄物產(chǎn)生量約為l1,622,433公噸/年(不包括民間一般之零星拆建工程)，其廢棄物之主要組成若以重量計，混凝土塊占48.35%，磚石類占37.42%，木材類占10.33%，鋼筋占3.64%;若以體積計則混凝土塊占34.46%，磚石類占35.34%，木材類占29.45%，鋼筋占0.56%。其中鋼筋部份由于可直接送往鋼鐵廠熔鑄，回收機制已自然建立，木材視材料性質(zhì)亦可直接回收再利用；塑料、玻璃等雜物量較少且無回收價值僅能送到掩埋場。最大宗的部份是混凝土塊、磚塊，故探討營建廢棄物之資源化當以此為主要對象。
二、建筑廢棄物資源化之途徑
建筑廢棄物之組成，包括瀝青、混凝土塊、廢磚瓦類、廢銅鐵 (如銅筋、廢鐵、金屬…)及其它裝潢建材 (如木材類、塑料類…) 等。根據(jù)國外研究資料之整理，世界各國全年營建廢棄物產(chǎn)生量約占所有廢棄物之比例之10%-30%左右。歐美日等先進國家對于建筑廢棄物的回收再利用已推廣多年，由于建筑技術(shù)、建筑習慣與材質(zhì)的偏好，資源回收再利用的情形略有差異。以美國為例，建筑廢棄物再利用的市場管道，就混凝土塊而言，主要回收作為建筑骨材再利用。而日本則主要作為建筑及級配骨材、工程填方及土質(zhì)改良、填海造地等。日本每年產(chǎn)生之建筑廢棄物約占全國廢棄物總量之20.6%，其中建筑廢棄物部分估 55%，依據(jù)日本1995年之統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，其建筑廢棄物混凝土塊再生利用率為65%。若以國情以及生活習性，我國應(yīng)與日本國較為相近。據(jù)此推論，依我國主要廢棄物之混凝土塊產(chǎn)生量6,390萬公噸/年之數(shù)據(jù)推估，則我國混凝土塊再生利用回收量可達4,154萬公噸。
混凝土回收部分，日本回收量約3700萬公噸，大約20%使用于道路級配，其余80%為填方之用。雖然日本亦有訂定回收混凝土用于建筑物之規(guī)范，但均因回收混凝土之吸水率變大，一般民眾對其使用于建筑物上信心不足，無法接受，故回收使用情形并不良好。至于建筑拆除廢棄物中回收之砂石，經(jīng)以往實驗研究結(jié)果顯示，其使用再制之混凝土可能較原生混凝土差。例如同一配比下之彈性模數(shù)較小，孔隙率較大，膠結(jié)性較低以及強度及耐久性較差。
在以廢混凝土塊、磚塊為主要之再利用對象時，主要的途徑可概括三大類:即作為土方填補、填方料、道路級配料、預(yù)拌混凝土原料、建筑基本原料(各種粒徑之砂、石等)或制成各種再生混凝土制品如高壓混凝土磚、消波塊、人孔蓋、水泥涵管…等。但是不論是那些再利用方式，皆須作若干程度的破碎與分類分選工作: 先以人工方式將混凝土塊及廢磚瓦類與其它雜質(zhì)分離，再經(jīng)過初步碎化、過篩 ( 3/8篩孔) 、去除細雜質(zhì)、顎型碎石機再碎化 (調(diào)整開口大小) ，即可得到符合ASTMC-33 規(guī)范之再生粗骨材，但細骨材則大部分無法符合ASTMC-33規(guī)范要求。其流程詳如圖一所示。
各種再利用途徑中，填方料消耗量最大，且僅須粗碎即可再利用，但是附加價值較低。道路之級配料使用量亦極大，適當破碎后使用于路基可取代原級配料約40%，若使用于路面可取代約20%，但須符合工程規(guī)范。表二與表三分別為粒徑2公分以下提供道路級配之粒徑分布與粒徑1公分以下提供混凝土制品級配料之粒徑分布。若制成各種再制混凝土制品則附加價值可提高，而且在工廠內(nèi)生產(chǎn)制造品質(zhì)易控制，可卻除民眾之疑慮，但是需考慮市場需求量而生產(chǎn)。本研究中取建筑廢棄物之混凝土塊與磚塊分別破碎至1公分以下得其粒徑分布如圖二所示，符合表三所示之分布要求，故可用于以下高壓混凝土磚產(chǎn)品之資源化制造。此外，由于建筑廢棄物資源化最重要的是必須建立供需信息，因此如果提供各種不同用途，在其需求量不確定的前提下，可考慮制成基本之砂石原料以作適當之參配。本報告中將以廢棄混凝土、磚塊為資源化對象，說明制備高壓混凝土磚之研究成果。
三、廢棄混凝土、磚塊再利用為高壓混凝土磚
廢棄混凝土經(jīng)碎化后所得之再生骨材，其粒型或各項物理性質(zhì)若能符合一般混凝土骨材之要求，將可開發(fā)制成各種較高附加價值之產(chǎn)品，混凝土磚為近年來大量使用于外墻磚、行道磚者，尤其是都市地區(qū)使用量極龐大，由于高壓混凝土磚塊材料的產(chǎn)制過程并未經(jīng)過高溫窯燒，其成本較一般經(jīng)高溫燒成的陶瓷產(chǎn)品低廉甚多，就制程設(shè)備、能源耗用、原料使用、人力、環(huán)保特性等各方面而言，高壓混凝土磚確較一般的窯燒陶瓷磚具更大的產(chǎn)品優(yōu)勢。
本研究中，主要是將營建廢棄混凝土物質(zhì)，包含廢陶瓷面磚、破損紅磚以及廢混凝土等，先經(jīng)由粉碎、篩分制成各種的骨材級配料，再經(jīng)由混凝土原料配比、高壓成型、養(yǎng)護處理、產(chǎn)品物性測試與改善等步驟(如圖三所示)，可將廢棄混凝土物開發(fā)制作成具有商業(yè)化價值之高壓混凝土磚塊材料?；炷翂K經(jīng)破碎后如前所示，在資源化利用之規(guī)畫中，有兩項主要之考量點，其一是可消耗最大量之廢棄物，其二是制得之高壓混凝土地磚需具適當之強度。經(jīng)各種拌合條件之測試，吾人發(fā)現(xiàn)，取來自廢料之骨材原料，添加26%之天然細骨材并以水泥16%及3%之硅灰增強劑拌合，加壓(150kg/cm2)成型后，經(jīng)28天之養(yǎng)生期，經(jīng)依CNS：13296高壓混凝土連鎖地磚檢驗法測試強度為610 kgf/cm2，吸水性、耐磨性等皆可符合A級之標準，故品質(zhì)與市售商品無分無軒輊。(注: CNS：13296規(guī)定，高壓連鎖地磚之抗壓強度A級需>560kgf/cm2，B級>408kgf/cm2，C級>357 kgf/cm2；另吸水率：A級需<5%，B級<6%，C級<7%)。
在制造過程中水泥系提供膠合最重要之成份，水泥量不足將嚴重影響抗壓強度，相對的降低產(chǎn)品之等級，但是若從經(jīng)濟上的考量，可發(fā)現(xiàn)水泥占產(chǎn)品之原料成本約50%(如表四)，因此如圖四所示中，添加適量之硅灰增強劑將可在較低之水泥使用量下獲致較高強度之產(chǎn)品，此制程將可提供為商業(yè)化制造之參考。
四、結(jié)論
營建廢棄物產(chǎn)生量極龐大，且無任何之危害性，是極值得資源化利用的物質(zhì)，但是營建筑廢棄物資源化之推動時最重要的是應(yīng)考慮包括:地點、規(guī)格、成本、經(jīng)濟、市場通路、法令與規(guī)范等要素。而公共工程單位提供對各種建材需求信息，視需要作適當?shù)馁Y源化對象以避免因供需失調(diào)而將廢棄物轉(zhuǎn)制成另一類廢棄物，徒然耗費人力、金錢產(chǎn)品。適值921地震后，營建廢棄物之資源化再利用，冀望能喚起有識之士的重視，并納入法規(guī)加以推動。
五、參考文獻
1. 魏忠堅，從資源減量使用與資源化層面探討主要建筑材料之利用狀況，中國礦冶學會87年度礦冶年會論文集。
2. 內(nèi)政部建筑研究所，「建筑物拆除污染物及廢棄物產(chǎn)生現(xiàn)況與調(diào)查架構(gòu)研究」，民國87年6月。
3. 章裕民、陳永成、林利國、陳文杰，我國建筑施工廢棄物排放特性研究。中國環(huán)境工程學會87年度年會論文集。
一、前言
臺灣地區(qū)近年來由于經(jīng)濟社會的快速發(fā)展，已邁入現(xiàn)代化國家的行列。由于人口集中與都市化的結(jié)果，一般營造建筑工程及交通運輸?shù)戎卮蠊补こ倘找嬖黾?。這些重大工程的進行，對國內(nèi)砂石資源的需求與分配，以及衍生出來的環(huán)保問題，均有重大的影響。據(jù)一般性的了解，國內(nèi)每年砂石的需求量約有10,000萬立方公尺，由于中部主要河川已實施禁采，再加上南部的高屏溪進行全面整治，國內(nèi)砂石的來源受到限制，因此國內(nèi)營建工程對于砂石的需求十分殷切。由于砂石來源不足，因此近年來常常發(fā)生之農(nóng)地濫采砂石的問題，更有甚者將被掏空的農(nóng)地，回填工業(yè)廢棄物，不僅造成農(nóng)地生態(tài)的嚴重破壞，更對土地資源造成永久污染問題，這就是近年來所陸續(xù)爆發(fā)的不明廢棄物污染場址問題，目前保守估計約達百余處。
另一方面，國內(nèi)重大工程施工所產(chǎn)生之廢棄土石數(shù)量十分龐大，據(jù)估計(1)臺北都會區(qū)每年產(chǎn)出廢棄土方約一千萬立方米，高雄都會區(qū)每年產(chǎn)出約五百萬立方米，臺灣省地區(qū)每年產(chǎn)生廢棄土方約為二千三百萬立方米，合計為三千八百七十八萬立方米，而目前現(xiàn)有合法之107處棄土場皆將逐漸飽和，這些龐大的廢棄土方的去處，成為嚴重的環(huán)保問題。因此如果能將營建廢棄物作妥善之回收再利用，一方面除可紓緩廢棄物棄置之壓力外，更可解決砂石供應(yīng)不足的問題，是一舉兩得之舉。
而“民國”88年所發(fā)生的921大地震，據(jù)新聞資料顯示，在南投、臺中地區(qū)因建筑物崩塌拆除所產(chǎn)生龐大量的建筑廢棄物約高達2500萬立方公尺，短期間內(nèi)所產(chǎn)生的廢棄物量暫時貯放于九十多個堆置場中，除將有潛在性的危險外，對于地區(qū)之生態(tài)環(huán)境亦皆有不利的影響，因此建立國內(nèi)營建廢棄物再利用之機制，已是刻不容緩的事。建筑廢棄物資源化再利用是在國際間是一普遍的趨勢，以與臺灣同處地震帶的日本為例，目前已達80%之再利用目標，這是國內(nèi)應(yīng)急起直追的(如表一所示)。
建筑廢棄物之基本上可包括建筑拆除廢棄物與施工建造廢棄物兩類，就組成而言包括：磚瓦、混凝土塊、廢木料、金屬、玻璃、有害物、其它等。臺灣地區(qū)建筑廢棄物之產(chǎn)生量，根據(jù)內(nèi)政部建筑研究所之研究計劃(2)顯示，全國每年合法建筑拆除廢棄物產(chǎn)生量約為l1,622,433公噸/年(不包括民間一般之零星拆建工程)，其廢棄物之主要組成若以重量計，混凝土塊占48.35%，磚石類占37.42%，木材類占10.33%，鋼筋占3.64%;若以體積計則混凝土塊占34.46%，磚石類占35.34%，木材類占29.45%，鋼筋占0.56%。其中鋼筋部份由于可直接送往鋼鐵廠熔鑄，回收機制已自然建立，木材視材料性質(zhì)亦可直接回收再利用；塑料、玻璃等雜物量較少且無回收價值僅能送到掩埋場。最大宗的部份是混凝土塊、磚塊，故探討營建廢棄物之資源化當以此為主要對象。
二、建筑廢棄物資源化之途徑
建筑廢棄物之組成，包括瀝青、混凝土塊、廢磚瓦類、廢銅鐵 (如銅筋、廢鐵、金屬…)及其它裝潢建材 (如木材類、塑料類…) 等。根據(jù)國外研究資料之整理，世界各國全年營建廢棄物產(chǎn)生量約占所有廢棄物之比例之10%-30%左右。歐美日等先進國家對于建筑廢棄物的回收再利用已推廣多年，由于建筑技術(shù)、建筑習慣與材質(zhì)的偏好，資源回收再利用的情形略有差異。以美國為例，建筑廢棄物再利用的市場管道，就混凝土塊而言，主要回收作為建筑骨材再利用。而日本則主要作為建筑及級配骨材、工程填方及土質(zhì)改良、填海造地等。日本每年產(chǎn)生之建筑廢棄物約占全國廢棄物總量之20.6%，其中建筑廢棄物部分估 55%，依據(jù)日本1995年之統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，其建筑廢棄物混凝土塊再生利用率為65%。若以國情以及生活習性，我國應(yīng)與日本國較為相近。據(jù)此推論，依我國主要廢棄物之混凝土塊產(chǎn)生量6,390萬公噸/年之數(shù)據(jù)推估，則我國混凝土塊再生利用回收量可達4,154萬公噸。
混凝土回收部分，日本回收量約3700萬公噸，大約20%使用于道路級配，其余80%為填方之用。雖然日本亦有訂定回收混凝土用于建筑物之規(guī)范，但均因回收混凝土之吸水率變大，一般民眾對其使用于建筑物上信心不足，無法接受，故回收使用情形并不良好。至于建筑拆除廢棄物中回收之砂石，經(jīng)以往實驗研究結(jié)果顯示，其使用再制之混凝土可能較原生混凝土差。例如同一配比下之彈性模數(shù)較小，孔隙率較大，膠結(jié)性較低以及強度及耐久性較差。
在以廢混凝土塊、磚塊為主要之再利用對象時，主要的途徑可概括三大類:即作為土方填補、填方料、道路級配料、預(yù)拌混凝土原料、建筑基本原料(各種粒徑之砂、石等)或制成各種再生混凝土制品如高壓混凝土磚、消波塊、人孔蓋、水泥涵管…等。但是不論是那些再利用方式，皆須作若干程度的破碎與分類分選工作: 先以人工方式將混凝土塊及廢磚瓦類與其它雜質(zhì)分離，再經(jīng)過初步碎化、過篩 ( 3/8篩孔) 、去除細雜質(zhì)、顎型碎石機再碎化 (調(diào)整開口大小) ，即可得到符合ASTMC-33 規(guī)范之再生粗骨材，但細骨材則大部分無法符合ASTMC-33規(guī)范要求。其流程詳如圖一所示。
各種再利用途徑中，填方料消耗量最大，且僅須粗碎即可再利用，但是附加價值較低。道路之級配料使用量亦極大，適當破碎后使用于路基可取代原級配料約40%，若使用于路面可取代約20%，但須符合工程規(guī)范。表二與表三分別為粒徑2公分以下提供道路級配之粒徑分布與粒徑1公分以下提供混凝土制品級配料之粒徑分布。若制成各種再制混凝土制品則附加價值可提高，而且在工廠內(nèi)生產(chǎn)制造品質(zhì)易控制，可卻除民眾之疑慮，但是需考慮市場需求量而生產(chǎn)。本研究中取建筑廢棄物之混凝土塊與磚塊分別破碎至1公分以下得其粒徑分布如圖二所示，符合表三所示之分布要求，故可用于以下高壓混凝土磚產(chǎn)品之資源化制造。此外，由于建筑廢棄物資源化最重要的是必須建立供需信息，因此如果提供各種不同用途，在其需求量不確定的前提下，可考慮制成基本之砂石原料以作適當之參配。本報告中將以廢棄混凝土、磚塊為資源化對象，說明制備高壓混凝土磚之研究成果。
三、廢棄混凝土、磚塊再利用為高壓混凝土磚
廢棄混凝土經(jīng)碎化后所得之再生骨材，其粒型或各項物理性質(zhì)若能符合一般混凝土骨材之要求，將可開發(fā)制成各種較高附加價值之產(chǎn)品，混凝土磚為近年來大量使用于外墻磚、行道磚者，尤其是都市地區(qū)使用量極龐大，由于高壓混凝土磚塊材料的產(chǎn)制過程并未經(jīng)過高溫窯燒，其成本較一般經(jīng)高溫燒成的陶瓷產(chǎn)品低廉甚多，就制程設(shè)備、能源耗用、原料使用、人力、環(huán)保特性等各方面而言，高壓混凝土磚確較一般的窯燒陶瓷磚具更大的產(chǎn)品優(yōu)勢。
本研究中，主要是將營建廢棄混凝土物質(zhì)，包含廢陶瓷面磚、破損紅磚以及廢混凝土等，先經(jīng)由粉碎、篩分制成各種的骨材級配料，再經(jīng)由混凝土原料配比、高壓成型、養(yǎng)護處理、產(chǎn)品物性測試與改善等步驟(如圖三所示)，可將廢棄混凝土物開發(fā)制作成具有商業(yè)化價值之高壓混凝土磚塊材料?；炷翂K經(jīng)破碎后如前所示，在資源化利用之規(guī)畫中，有兩項主要之考量點，其一是可消耗最大量之廢棄物，其二是制得之高壓混凝土地磚需具適當之強度。經(jīng)各種拌合條件之測試，吾人發(fā)現(xiàn)，取來自廢料之骨材原料，添加26%之天然細骨材并以水泥16%及3%之硅灰增強劑拌合，加壓(150kg/cm2)成型后，經(jīng)28天之養(yǎng)生期，經(jīng)依CNS：13296高壓混凝土連鎖地磚檢驗法測試強度為610 kgf/cm2，吸水性、耐磨性等皆可符合A級之標準，故品質(zhì)與市售商品無分無軒輊。(注: CNS：13296規(guī)定，高壓連鎖地磚之抗壓強度A級需>560kgf/cm2，B級>408kgf/cm2，C級>357 kgf/cm2；另吸水率：A級需<5%，B級<6%，C級<7%)。
在制造過程中水泥系提供膠合最重要之成份，水泥量不足將嚴重影響抗壓強度，相對的降低產(chǎn)品之等級，但是若從經(jīng)濟上的考量，可發(fā)現(xiàn)水泥占產(chǎn)品之原料成本約50%(如表四)，因此如圖四所示中，添加適量之硅灰增強劑將可在較低之水泥使用量下獲致較高強度之產(chǎn)品，此制程將可提供為商業(yè)化制造之參考。
四、結(jié)論
營建廢棄物產(chǎn)生量極龐大，且無任何之危害性，是極值得資源化利用的物質(zhì)，但是營建筑廢棄物資源化之推動時最重要的是應(yīng)考慮包括:地點、規(guī)格、成本、經(jīng)濟、市場通路、法令與規(guī)范等要素。而公共工程單位提供對各種建材需求信息，視需要作適當?shù)馁Y源化對象以避免因供需失調(diào)而將廢棄物轉(zhuǎn)制成另一類廢棄物，徒然耗費人力、金錢產(chǎn)品。適值921地震后，營建廢棄物之資源化再利用，冀望能喚起有識之士的重視，并納入法規(guī)加以推動。
五、參考文獻
1. 魏忠堅，從資源減量使用與資源化層面探討主要建筑材料之利用狀況，中國礦冶學會87年度礦冶年會論文集。
2. 內(nèi)政部建筑研究所，「建筑物拆除污染物及廢棄物產(chǎn)生現(xiàn)況與調(diào)查架構(gòu)研究」，民國87年6月。
3. 章裕民、陳永成、林利國、陳文杰，我國建筑施工廢棄物排放特性研究。中國環(huán)境工程學會87年度年會論文集。
