INCINERATION BOTTOM ASH AS RAW MATERIALS FOR CONCRETE PRODUCTS

焚化底渣為原料的混凝土製品Gan Kien Siong & Assoc. Professor Chui Peng Cheong School of Civil and Environmental Engineering, Nanyang Technological University, Nanyang Avenue, Singapore 639798

指導教授：呂明和專題生：洪佩吟 4000N012馬綵蓮 4021N031劉嘉宇 4000N004

目錄 摘要 前言 試驗材料 方法 結果與討論 結論

摘要採用焚化處理的底渣來代替骨料在混凝土混合物上的使用，如混凝土砌塊，混凝土路面塊和路緣石。抗壓強度試驗結果表示，重金屬進行了毒性特性溶出程序（ TCLP ）符合環保署的規定。水分含量，密度和混凝土中的水分含量進行了測定。使用適當的前處理技術可使底渣作為骨材的替代材料。

摘要

前言新加坡實施上缺乏垃圾掩埋場埋場，使得焚燒廠的生產經營成本高，引起了需要減少垃圾量和回收利用。如果垃圾產生的上升趨勢沒有限制，它的壽命預計有30 年，直到 2030 年。底渣回收有助於降低處置成本，保持垃圾掩埋場的容量，保護自然資源，減少對環境的影響。

前言張志（ 1994 ）發現，底渣的物理性質的變化是非常小的，耐磨性和耐久性底灰具有出色的處理能力及承載。Amaya （ 1997 ）的研究指出鍋爐爐渣和底渣的組合可以用來作為骨料置換瀝青混合料。Ksaibati 和 Stephen （ 1999 ）採用現場和實驗室評估整合底渣中瀝青混合料的可行性進行了研究。

前言Crignon ，等人（ 2001 ）進行了使用垃圾焚燒底渣應用在堤防、道路建設和建築，因為浸出問題，所以在進行水分離的研究。使用底渣可能導致路面膨脹和化學反應開裂。底渣添加矽酸鹽的處理是最有效的，可以降低約 70 ％的膨脹和變形。

試驗材料混凝土由水，水泥或粘合劑組成，混合物在水和水泥或粘合劑的漿料和骨料形式的惰性填料。骨材與混凝土配比佔總體積的 60-80 ％，影響混凝土的性能。在這項研究使用波特蘭水泥（ ordinary Portland cement OPC ），花崗岩和垃圾焚燒底渣用作為原料。

試驗材料表一、垃圾焚燒爐底渣的化學組成

試驗材料圖一、處理底渣的粒料分佈通過篩分析

試驗方法波特蘭水泥能將材料粘合，使底渣內的有害元素達到固化及穩定化。底渣乾燥 (100℃ ， 48hr) --> 5kg/ 包 ( 減少細顆粒的偏差 )

試驗方法 ___ 抗壓強度

混凝土的抗壓強度能抵抗壓縮載重並保持結構的完整性。根據 BS 1881: Part 116: 1983 判定骨材在混凝土中的部分替代 效果。混凝土模型為 100x100x100mm 的大小，在 3 ， 7 天和 28天進 行固化試驗。

表二、一般重量混凝土之混合比例測試

試驗方法 ___ 毒性特性溶出程序（ TCLP ）現在使用最廣泛的溶出試驗方法，基於美國環境保護局（ EPA ）監管 1311判定在液體、土壤和城市垃圾有機和無機物的溶出。城市垃圾掩埋場會用醋酸進行處理，用 TCLP判定其成分濃度範圍有害或無害的。

試驗方法 ___ 毒性特性溶出程序（ TCLP ）樣品 <9.5ml 以增加表面積的酸性介質。5g 的樣品粉碎至 1mm ，並與 96.5ml 的蒸餾水混合後測其 pH值。將混合物攪拌 5 分鐘，再測其 pH 值。萃取液 1 ： pH<5 ; pH>5 添加 3.5毫升 1N 的鹽酸。 將混合物加熱至 50 ℃ ，冷卻至室溫前 10 分鐘。萃取液 2 ： pH值仍大於 5 時。

試驗方法 ___ 毒性特性溶出程序（ TCLP ）萃取液 2 準備在 2 升的蒸餾水裡稀釋 11.4ml冰醋酸。將 100g樣品放進小於 9.5ml 的容器裡，混合於 2L 中提取瓶所需的萃取液 2 。然後將容器放置，轉動 30± 2rpm( 轉速 ) ， 18± 2 小時，溫度保持在 23 ±2 ℃ ，之後將樣品從萃取液中過濾。將萃取液用硝酸酸化至 pH<2 ，以防止金屬的等分試樣沉澱，通過（ ICP ）測得固化 / 穩定中釋出的重金屬濃度。

試驗方法 ___幹密度，濕密度和含水量將 28 天的混凝土的水分含量烘乾，直到恆重後才得到它們的初始重量。首先減去乾燥恆重的初始重量重，並表示為每單位幹重的百分比計的淨重，就是每個立方體的水分含量。

結果與討論 ___ 抗壓強度圖二、三：抗壓強度和養護齡期

整體來看，抗壓強度會反映其性質，因此增加水泥用量將提高其強度。增加水 / 水泥比的底灰細顆粒數量會導致較低的強度發展。

結果與討論 ___ TCLP表三： 滲濾液特性及美國 EPA飲用水標準

重金屬從混凝土毒性溶出濃度已經大大由其 NW6 降低。這表明， OPC 是有效的穩定劑，使底渣的有害元素溶出的重金屬減少了。

結果與討論 ___ 物理性質濕密度： 2094 kg/m3幹密度： 1816.5 kg/m3混凝土中的水分含量是 15.4 ％。

結論可被用來作為砂和花崗岩中混凝土的部分替代，例如混凝土磚，行人路塊和路緣石。試驗結果顯示這樣的混凝土的抗壓強度符合規格。然而 TCLP 的結果，無法達到飲用水標準。但從混凝土洗出的重金屬濃度已大大的減少。 OPC 能有效固化和穩定保留在垃圾焚化底渣出現的重金屬，因而減少了有害化學元素的溶出。使用底渣中消耗較低的天然骨料，降低處理成本，保持垃圾掩埋場容量，節約自然資源和降低對環境影響。

資料來源（圖片使用）地球 pg5 http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/3/35/Singapore_on_the_globe_(Southeast_Asia_centered).svg/897px-Singapore_on_the_globe_(Southeast_Asia_centered).svg.png

骨材使用 pg4http://wwwlec.web.ntut.edu.tw/ezfiles/92/1092/img/1187/350943885.jpg

新加坡帆船大樓 pg6http://www.skyscrapercity.com/showthread.php?p=98450600

提防 pg7http://eem.wra.gov.tw/public/Attachment/20030610124635920.jpg

資料來源（圖片使用）TCLP pg13http://www.tclp-equipment.com/rotary_files/DC-20B.jpg

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