建筑废弃物资源化再利用技术研究

　　摘要：在建筑物开发之生命周期各阶段，包括建材原料开采、建材制造、施工建造、日常使用、拆除废弃等，皆对环境造成相当严重的污染。这些废弃物如果没有妥善的处理，最后往往与都市废弃物同时进入都市废弃物处理系统(如掩埋、焚化等)，造成废弃物处理体系的超荷负担。因此如能将其妥善利用将可提供作为建筑或公共工程所需之材料，此对于减少天然资源消耗及推动绿建筑理念将有积极功用。营建废弃物以混凝土及砖块为最大宗，约占80%以上，可再利用之途径不外乎作填方材料、骨材级配或制成混凝土制品。本报告将着重于以营建废弃混凝土物质应用于产制具商业性的高压混凝土砖产品之制程开发，先经由粉碎、筛分制成各种的骨材级配料，再经由混凝土原料配比、高压成型、养护处理后可获得具商业化量产潜力之资源化产品。

一、前言

　　台湾地区近年来由于经济社会的快速发展，已迈入现代化国家的行列。由于人口集中与都市化的结果，一般营造建筑工程及交通运输等重大公共工程日益增加。这些重大工程的进行，对国内砂石资源的需求与分配，以及衍生出来的环保问题，均有重大的影响。据一般性的了解，国内每年砂石的需求量约有10,000万立方公尺，由于中部主要河川已实施禁采，再加上南部的高屏溪进行全面整治，国内砂石的来源受到限制，因此国内营建工程对于砂石的需求十分殷切。由于砂石来源不足，因此近年来常常发生之农地滥采砂石的问题，更有甚者将被掏空的农地，回填工业废弃物，不仅造成农地生态的严重破坏，更对土地资源造成永久污染问题，这就是近年来所陆续爆发的不明废弃物污染场址问题，目前保守估计约达百余处。

　　另一方面，国内重大工程施工所产生之废弃土石数量十分庞大，据估计(1)台北都会区每年产出废弃土方约一千万立方米，高雄都会区每年产出约五百万立方米，台湾省地区每年产生废弃土方约为二千三百万立方米，合计为三千八百七十八万立方米，而目前现有合法之107处弃土场皆将逐渐饱和，这些庞大的废弃土方的去处，成为严重的环保问题。因此如果能将营建废弃物作妥善之回收再利用，一方面除可纾缓废弃物弃置之压力外，更可解决砂石供应不足的问题，是一举两得之举。

　　而民国88年所发生的921大地震，据新闻数据显示，在南投、台中地区因建筑物崩塌拆除所产生庞大量的建筑废弃物约高达2500万立方公尺，短期间内所产生的废弃物量暂时贮放于九十多个堆置场中，除将有潜在性的危险外，对于地区之生态环境亦皆有不利的影响，因此建立国内营建废弃物再利用之机制，已是刻不容缓的事。建筑废弃物资源化再利用是在国际间是一普遍的趋势，以与台湾同处地震带的日本为例，目前已达80%之再利用目标，这是国内应急起直追的(如表一所示)。

　　建筑废弃物之基本上可包括建筑拆除废弃物与施工建造废弃物两类，就组成而言包括：砖瓦、混凝土块、废木料、金属、玻璃、有害物、其它等。台湾地区建筑废弃物之产生量，根据内政部建筑研究所之研究计划(2)显示，全国每年合法建筑拆除废弃物产生量约为l1,622,433公吨/年(不包括民间一般之零星拆建工程)，其废弃物之主要组成若以重量计，混凝土块占48.35%，砖石类占37.42%，木材类占10.33%，钢筋占3.64%;若以体积计则混凝土块占34.46%，砖石类占35.34%，木材类占29.45%，钢筋占0.56%。其中钢筋部份由于可直接送往钢铁厂熔铸，回收机制已自然建立，木材视材料性质亦可直接回收再利用；塑料、玻璃等杂物量较少且无回收价值仅能送到掩埋场。最大宗的部份是混凝土块、砖块，故探讨营建废弃物之资源化当以此为主要对象。

二、建筑废弃物资源化之途径

　　建筑废弃物之组成，包括沥青、混凝土块、废砖瓦类、废铜铁 (如铜筋、废铁、金属…)及其它装潢建材 (如木材类、塑料类…) 等。根据国外研究资料之整理，世界各国全年营建废弃物产生量约占所有废弃物之比例之10%-30%左右。欧美日等先进国家对于建筑废弃物的回收再利用已推广多年，由于建筑技术、建筑习惯与材质的偏好，资源回收再利用的情形略有差异。以美国为例，建筑废弃物再利用的市场管道，就混凝土块而言，主要回收作为建筑骨材再利用。而日本则主要作为建筑及级配骨材、工程填方及土质改良、填海造地等。日本每年产生之建筑废弃物约占全国废弃物总量之20.6%，其中建筑废弃物部分估 55%，依据日本1995年之统计数据显示，其建筑废弃物混凝土块再生利用率为65%。若以国情以及生活习性，我国应与日本国较为相近。据此推论，依我国主要废弃物之混凝土块产生量6,390万公吨/年之数据推估，则我国混凝土块再生利用回收量可达4,154万公吨。

　　混凝土回收部分，日本回收量约3700万公吨，大约20%使用于道路级配，其余80%为填方之用。虽然日本亦有订定回收混凝土用于建筑物之规范，但均因回收混凝土之吸水率变大，一般民众对其使用于建筑物上信心不足，无法接受，故回收使用情形并不良好。至于建筑拆除废弃物中回收之砂石，经以往实验研究结果显示，其使用再制之混凝土可能较原生混凝土差。例如同一配比下之弹性模数较小，孔隙率较大，胶结性较低以及强度及耐久性较差。

　　在以废混凝土块、砖块为主要之再利用对象时，主要的途径可概括三大类:即作为土方填补、填方料、道路级配料、预拌混凝土原料、建筑基本原料(各种粒径之砂、石等)或制成各种再生混凝土制品如高压混凝土砖、消波块、人孔盖、水泥涵管…等。但是不论是那些再利用方式，皆须作若干程度的破碎与分类分选工作: 先以人工方式将混凝土块及废砖瓦类与其它杂质分离，再经过初步碎化、过筛 ( 3/8" 筛孔) 、去除细杂质、颚型碎石机再碎化 (调整开口大小) ，即可得到符合ASTMC-33 规范之再生粗骨材，但细骨材则大部分无法符合ASTMC-33规范要求。其流程详如图一所示。

　　各种再利用途径中，填方料消耗量最大，且仅须粗碎即可再利用，但是附加价值较低。道路之级配料使用量亦极大，适当破碎后使用于路基可取代原级配料约40%，若使用于路面可取代约20%，但须符合工程规范。表二与表三分别为粒径2公分以下提供道路级配之粒径分布与粒径1公分以下提供混凝土制品级配料之粒径分布。若制成各种再制混凝土制品则附加价值可提高，而且在工厂内生产制造质量易控制，可却除民众之疑虑，但是需考虑市场需求量而生产。本研究中取建筑废弃物之混凝土块与砖块分别破碎至1公分以下得其粒径分布如图二所示，符合表三所示之分布要求，故可用于以下高压混凝土砖产品之资源化制造。此外，由于建筑废弃物资源化最重要的是必须建立供需信息，因此如果提供各种不同用途，在其需求量不确定的前提下，可考虑制成基本之砂石原料以作适当之参配。本报告中将以废弃混凝土、砖块为资源化对象，说明制备高压混凝土砖之研究成果。

三、废弃混凝土、砖块再利用为高压混凝土砖

　　废弃混凝土经碎化后所得之再生骨材，其粒型或各项物理性质若能符合一般混凝土骨材之要求，将可开发制成各种较高附加价值之产品，混凝土砖为近年来大量使用于外墙砖、行道砖者，尤其是都市地区使用量极庞大，由于高压混凝土砖块材料的产制过程并未经过高温窑烧，其成本较一般经高温烧成的陶瓷产品低廉甚多，就制程设备、能源耗用、原料使用、人力、环保特性等各方面而言，高压混凝土砖确较一般的窑烧陶瓷砖具更大的产品优势。

　　本研究中，主要是将营建废弃混凝土物质，包含废陶瓷面砖、破损红砖以及废混凝土等，先经由粉碎、筛分制成各种的骨材级配料，再经由混凝土原料配比、高压成型、养护处理、产品物性测试与改善等步骤(如图三所示)，可将废弃混凝土物开发制作成具有商业化价值之高压混凝土砖块材料。混凝土块经破碎后如前所示，在资源化利用之规画中，有两项主要之考虑点，其一是可消耗最大量之废弃物，其二是制得之高压混凝土地砖需具适当之强度。经各种拌合条件之测试，吾人发现，取来自废料之骨材原料，添加26%之天然细骨材并以水泥16%及3%之硅灰增强剂拌合，加压(150kg/cm2)成型后，经28天之养生期，经依CNS：13296高压混凝土连锁地砖检验法测试强度为610 kgf/cm2，吸水性、耐磨性等皆可符合A级之标准，故质量与市售商品无分无轩轾。(注: CNS：13296规定，高压连锁地砖之抗压强度A级需>560kgf/cm2，B级>408kgf/cm2，C级>357 kgf/cm2；另吸水率：A级需<5﹪，B级<6﹪，C级<7﹪)。

　　在制造过程中水泥系提供胶合最重要之成份，水泥量不足将严重影响抗压强度，相对的降低产品之等级，但是若从经济上的考虑，可发现水泥占产品之原料成本约50%(如表四)，因此如图四所示中，添加适量之硅灰增强剂将可在较低之水泥使用量下获致较高强度之产品，此制程将可提供为商业化制造之参考。

四、结论

　　营建废弃物产生量极庞大，且无任何之危害性，是极值得资源化利用的物质，但是营建筑废弃物资源化之推动时最重要的是应考虑包括:地点、规格、成本、经济、市场通路、法令与规范等要素。而公共工程单位提供对各种建材需求信息，视需要作适当的资源化对象以避免因供需失调而将废弃物转制成另一类废弃物，徒然耗费人力、金钱产品。适值921地震后，营建废弃物之资源化再利用，冀望能唤起有识之士的重视，并纳入法规加以推动。

五、参考文献

　　1. 魏忠坚，从资源减量使用与资源化层面探讨主要建筑材料之利用状况，中国矿冶学会87年度矿冶年会论文集。
　　2. 内政部建筑研究所，「建筑物拆除污染物及废弃物产生现况与调查架构研究」，民国87年6月。
　　3. 章裕民、陈永成、林利国、陈文杰，我国建筑施工废弃物排放特性研究。中国环境工程学会87年度年会论文集。