利用水库淤泥制成建筑材料之研究VIP专享VIP免费

利用水庫淤泥製成建築材料之研究ProductionofBuildingMaterialsbyUsingReservoirSludge鄭大偉*蔡宏睿黃明政王景玟T.W.Cheng*H.R.TsaiM.J.HuangJ.W.Wang國立臺北科技大學材料及資源工程系摘要近三十年來，台灣水庫上游地表逕流的沖刷劇烈，土壤流失量嚴重。根據統計，台灣每年泥沙的淤積量高達1460萬立方公尺。因此，水庫淤泥的浚渫處理及再資源化利用亦為重要的課題。本研究將水庫淤泥經粉末燒結法及熱處理的過程，製成建築材料。實驗結果顯示，材料在1150℃燒結並熱處理0.5小時的基本物理、機械性質性質最佳，同時具有高度的化學抗蝕性。若添加廢玻璃可降低燒結的溫度，為一有潛力應用於工程方面的再生材料。關鍵詞：水庫淤泥、廢棄物、廢玻璃、建築材料。投稿受理時間：90年10月12日審查通過時間：91年1月8日ABSTRACTAccordingtothereport,thereare14.6millioncubicmeterssiltsettlingintheriverorinreservoireachyear.Therefore,todredgeandreutilizethismaterialisanimportantissueinTaiwan.Thisresearchworkusedreservoirsludgetofabricatebuildingmaterialsbyapowder-sinteringprocess.Theresultsshowthatmicrostructurematerialscanbemanufacturedat1150℃for0.5hheattreatment.Additionalwasteglasseswilllowersinteringtemperature.Thesesinteredmaterialswithagoodqualityhaveagreatpotentialtoserveasaviablealternativeforconstructionapplications.Keywords:Keywords:ReservoirSludge,Wastes,Wasteglasses,BuildingMaterials.壹、前言台灣的地形坡度陡急，再加上年雨量充沛，地表逕流的沖刷劇烈，近三十年來，台灣水庫上游的土壤流失量明顯地逐年增加。水庫上游土壤流失量愈大，水庫淤沙量則是愈多，因而縮減水庫的壽命以及供水能力。根據統計，台灣每年泥沙的淤積量高達14601萬立方公尺[1]。因此，水庫淤泥的浚渫為一重要的工作。但是對於如此龐大數量淤泥的處理及再資源化利用亦為重要的課題。本研究之目的為將水庫淤泥經燒結及熱處理的過程，製成建築材料。以粉末燒結法處理及資源化廢棄物之研究已有許多成功的實例[2-5]。本研究製成之材料，經測試其基本物理與機械特性，如密度、吸水率、孔隙率、硬度、抗壓強度、抗折強度、化學抗蝕性等，期能將此成品進一步的應用於工程方面的再生材料。貳、實驗方法本研究所使用之水庫淤泥來源為石門水庫。實驗方法首先將60Mesh以上的部份以濕篩去除。小於60Mesh之淤泥約佔總重量的89.02%，此即為爾後實驗的原料。原料經粒度分析結果如圖1所示。粒度範圍約在0.25μm至100μm之間，D50約為7.2μm。其主要化學成份為(wt%)：0.54%CaO;62.037%SiO2;16.93%Al2O3;6.78%Fe2O3;1.72%MgO;1.37%Na2O;2.88%K2O；5.44%灼熱減量。樣品經烘乾後，分為二組實驗流程：(1)將原料粉末置入一個4×1.5×0.7cm的不銹鋼模中，以150kgf/cm2的壓力加壓成型製成試體，施予燒結及熱處理。燒結熱處理溫度選擇1000、1050、1100、1150、1200℃，並持溫0.5小時，再爐冷至室溫以形成材料。(2)將原料粉末與10%之廢玻璃（-200mesh）均勻混合後，再依照第一組處理方式加壓成型製成試體，施予燒結及熱處理。燒結熱處理溫度選擇900、950、1000、1050、1100℃，並持溫2小時，再爐冷至室溫以形成材料。材料樣品再經X-RAY繞射分析、及掃描式電子顯微鏡(ScanningElectronMicroscopy,SEM)分析其結晶的狀況及種類。最後測試材料之硬度、比重、孔隙率、吸水率、抗壓強度、抗折強度、化學抗蝕性等基本性質。圖1樣品之粒度分佈圖圖2水庫淤泥之X-RAY繞射結果2圖3水庫淤泥燒結0.5h後X-RAY繞射結果圖4水庫淤泥與10%廢玻璃燒結2h後之X-RAY繞射結果參、實驗結果一、結晶相的鑑定圖2所示為水庫淤泥的X-RAY繞射結果。由圖中可知水庫淤泥中主要含有石英（Quartz）、綠泥石（Chlorite）及伊萊石（Illite）。當水庫淤泥經過不同溫度燒結0.5小時後，其主要的礦物相為石英（如圖3）。隨著燒結溫度的升高，石英之X-RAY繞射強度有增強的趨勢，顯示石英的晶形漸趨完整。圖4所示為水庫淤泥混合10%廢玻璃經過不同溫度燒結2小時後之X-RAY繞射結果。由圖中顯示，加入10%廢玻璃所燒製的材料主要的...