李有豐、許益瑋／國立臺北科技大學
本文介紹廢熱固玻璃纖維片狀模造複合材料(SMC)應用於一般型中強度混凝土與可控制性低強度回填材料(CLSM)。因應政府積極推動循環經濟，將目前只能利用掩埋及焚燒的廢熱固玻璃纖維廢棄物，以去化為目的設計出一系列CLSM配比。CLSM添加適量的強塑劑可以達到工程的需求並使早期強度上升。本研究也評估了廢熱固玻璃纖維CLSM之經濟性，結合目前的環境現況及法規要求，可將CLSM創造出一個有利潤空間的商機。
【內文精選】
前 言
1. 研究背景
廢熱固纖維強化塑膠大多數是纖維補強熱固型高分子複合材料，其中纖維形式以玻璃纖維和碳纖維為主，樹脂類以環氧樹脂、不飽和聚脂為大宗。隨著科技的進步，工業產品的技術愈來愈先進，不但產能效率大幅增加且質量愈來愈優質，可是卻衍生出大量廢棄物的擱置以及大家對環保議題的關注。由於廢熱固塑膠的性質不能像熱塑性塑膠一樣可回收熔融再利用，廢熱固強化塑膠玻璃纖維目前常用的處理方式是掩埋或是焚燒掉，欠缺一個再利用的機會；加上台灣工廠的廢棄物庫存已經瀕臨一個需要立即解決的臨界；且有鑑於相關的環保法規愈來愈嚴謹，若是要促進複合材料產業鏈的發展及進步，我們必須重視強化塑膠廢棄物高值化再利用，達到綠色循環經濟的目標。
3. FRP廢棄物現況
從美國市場調查可以發現，廢熱固高分子複合材料廢棄物年產量高達200萬噸，歐洲市場評估也能產生約30.4萬噸的廢物，如表一所示；台灣FRP廢棄物年產量如表二所示。而風力發電機產業近幾年來蓬勃發展，面臨即將退役之FRP風力發電機葉片，未來將會是這些淘汰的高分子複合材料回收之考驗，如表三所示。
表二、臺灣FRP廢棄物年產量
研究流程與方法
1. 研究流程
本研究將廢熱固玻璃纖維複合材料(Waste Thermosetting Glass Fiber Reinforced Polymers)做成混凝土(Concrete)試體，廢熱固玻璃纖維片狀模造材回收料如圖一所示，將應用於混凝土圓柱試體的製作。採用卜特蘭水泥I型作為基底，根據不同的強度需求做出配比設計，再藉由抗壓結果來分析不同的玻璃纖維添加量以及摻料的影響。混凝土部分分為兩種，一種為一般型混凝土，其對照組試體強度區間在32.97~42.14 MPa，分別加入5%~20%的玻璃纖維碎料作為填充料，與5%~20%體積百分比取代部分砂比較差異。另一為可控制性低強度回填材料(CLSM)，其對照組強度區間在0.82~6.6 MPa，藉由添加飛灰以及不同配比的玻璃纖維碎料取代細粒料達到目標強度，確定目標強度後再加入CLSM強塑劑(Superplasticizer)達到工作性，藉此達到現地實務上的要求。
2. 研究方法
(1) 材料介紹
本研究之水泥使用卜特蘭第I型水泥。水泥為營建材料中常見的膠結料，和拌合水產生水化反應，水化後硬化凝固，應用上會搭配石、砂等粗細骨材。水泥僅與細骨材結合稱為砂漿，與粗骨材一起使用稱為混凝土。圖二為使用製作混凝土之材料照片。水泥大多為無機，主要成分來源由石灰及矽酸鈣組成，如表四所示。
圖二、混凝土材料
研究中使用的飛灰，其中主要成分為二氧化矽、氧化鋁、氧化鐵，如表五所示。配比中加入飛灰後，飛灰將與水泥水化反應之產物，如氫氧化鈣等鹼性物質，發生緩慢的卜作嵐反應(Pozzolania Reaction)，能產生相似水泥水化後之膠結型態，使長期強度有較佳的發展…以上為部分節錄資料，完整內容請見下方附檔。
★本文節錄自《工業材料雜誌》408期，更多資料請見下方附檔。