焚化底碴鹼激發效益之評估

Evaluation of the Efficiency and Feasibility of the Alkali-Activated Incinerator Bottom Ash

劉畊甫(Keng-Fu Liu)

指導教授 ： 陳振川

國立臺灣大學/工學院/土木工程學研究所/碩士(2010年)

https://doi.org/10.6342/NTU.2010.02731

摘要

垃圾焚化底碴實際應用於工程上已有數年之時間，在台灣也有相當多的工程案例，大部分屬於道路骨材、基層材料、瀝青骨材、填充材等非主要結構用途。
鹼激發膠凝材料同時具有類似波特蘭水泥、陶瓷、高分子聚合物等多項特點，故同時也具有多項獨特的材料性能。包含低水化熱、收縮小、早期強度高、抗滲性好、耐凍融循環、耐化學侵蝕、耐高溫且隔熱效果佳及較高的介面結合強度等優點。而將焚化底碴應用於鹼激發凝結材料，除了可開發工程上新型材料，更可將焚化底碴再利用，減少對環境的污染與衝擊。
本實驗主要研究目的為應用鹼激發方式，將鹼激發垃圾焚化底碴替代波特蘭水泥的使用，希望藉此方面的應用，解決垃圾焚化底碴再利用的問題，並發展出效能優於一般波特蘭水泥之土壤聚合物。
將氫氧化納與矽酸鈉混合使用於鹼激發環境時，不論在何種粉體組成情況下，矽酸鈉用量�氫氧化納用量比值越高，砂漿強度越高。顯示鹼激發藥劑之組成與用量，為影響鹼激發膠凝材料強度之主要因素。
焚化底碴應用於鹼激發環境時，砂漿強度會隨底碴取代量越高而下降；飛灰應用於鹼激發環境時，砂漿強度亦會隨飛灰取代量越高而下降，其強度下降比例皆大於取代量之比例。顯示本研究所取得底碴與飛灰，於鹼激發環境時，其活性皆相當低。
由本研究鹼激發焚化爐底碴於不同養護時間之固化效能可知：鹼激發焚化爐底碴膠凝材料固體之抗壓強度於1天齡期時，砂漿抗壓強度大部分可高於水泥砂漿之抗壓強度，其強度最高可達24.69MPa；部分配比於7天或28天齡期時，強度達30.61MPa與43.39MPa，有高於水泥砂漿抗壓強度之表現。故鹼激發膠凝材料若經過適當之配比設計，於強度表現方面可達到優於一般水泥砂漿之效果。

關鍵字

焚化爐 ； 底碴 ； 焚化底碴 ； 鹼激發 ； 效益評估 ； 土壤聚合物 ； 膠凝材料

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Incinerator ； Bottom Ash ； Incinerator Bottom Ash ； Alkali-Activated ； Geopolymer ； Cementitious Materials

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