紅磚新生：營建廢棄物轉化為高值混凝土之創新應用

黃兆龍土木技師

/美國伊利諾大學管理碩士及材料博士/

專利技師/ 顧問/ 國立臺灣科技大學名譽教授

磚瓦化塵土，科技展新顏，

循環再利用，建材更堅韌。

廢料成寶藏，環保又節能，

都市金手指，永續向前行。

前言

在全球氣候變遷與資源日益匱乏的今日，營建產業面臨前所未有的永續發展挑戰。根據環境部112年統計報告，台灣營造業或建築拆除業申報廢棄物數量約212萬公噸，但內政部建築廢棄物產生量推估研究指出，實際產生量可能高達1,100萬公噸，其中紅磚類廢棄物占比約10-30%。若能有效回收再利用，不僅可減輕環境負擔，更能創造可觀的經濟價值。本文將探討紅磚廢棄物的物理化學性質、活化再利用方法，以及如何將其轉化為混凝土膠結料及粒料，實現「化腐朽為神奇，轉廢料為黃金」的循環經濟理念。

一、紅磚廢棄物的物理化學特性

紅磚廢棄物主要由黏土、矽砂、鋁礬土、氧化鐵與石灰等成分組成，其中二氧化矽含量高達50-60%，氧化鋁約15-25%，氧化鐵5-10%，氧化鈣則有5-15%。正是這些成分賦予了紅磚獨特的卜作嵐反應性，使其在適當處理後能夠「浴火重生」，成為優質的膠結材料。

筆者研究室中越南碩士生Tran Thi Khanh Dung研究發現(文獻12)，紅磚粉經過精細研磨後，其粒度可達D90小於45微米，比表面積超過300平方米/公斤，這些微小顆粒在顯微鏡下宛如一顆顆紅寶石，閃爍著再利用的無限可能。更令人欣喜的是，這些紅磚粉已通過TCLP毒性溶出試驗、總氯離子含量、石綿與輻射檢測，證實其安全性與環保性。

二、紅磚廢棄物的活化再利用技術

1.都市採礦：垃圾堆中的紅寶石

「都市採礦」(Urban Mining)透過分離式拆除工法，可在源頭就有效分類出可再生的紅磚、混凝土塊、磁磚與砂漿材料。筆者參與的歐盟SUSCON計畫中，發現這種「城市淘金」的過程不僅環保，還極具經濟效益。伊索比亞博士生Mitiku Damtie Yehualaw在研究中專注於紅磚粉及磁磚粒料(文獻13)，成功將其製成高性能混凝土，展現出廢棄物「華麗轉身」的無限可能。

2.再生製程：廢磚變黃金的煉金術

紅磚廢棄物的再生製程包括：分類與收集，依照材質、來源進行初步分流；破碎處理，利用破碎設備將大塊磚塊化為粒料；洗選與篩分，清洗並控制粒徑；研磨處理，將粒料研磨成粉，提高比表面積與活性；最後是儲放與應用，依用途儲存分類後，應用於預拌混凝土或其他建材製品。

3.國際研究計畫：紅磚廢棄物的全球舞台

筆者參與歐盟RE4計畫的四年歲月中，見證了紅磚廢棄物在國際舞台上的精彩表演。這些看似平凡的紅磚碎片，在科學家們的巧手下，搖身一變成為地聚物(Geo-polymer)原料，製作「近零碳綠混凝土」；化身為鹼性活化材料膠結料，展現非凡的黏結力；變身為輕質粒料，為混凝土減重增效；甚至調配成乾料包等預拌產品，方便施工者使用。(註: RE4:REuse and REcycling of CDW materials and structures in energy efficient pREfabricated elements for building REfurbishment and construction, 在建築翻新和施工中，重複使用和回收 CDW 材料和結構，生產節能預製構件。)

研究團隊中，徐瑋良碩士生的研究顯示，緻密配比設計法(DMDA)應用於鹼激發再生粒料混凝土，不僅可提高其工作性，還能顯著改善其耐久性能。

三、紅磚廢棄物在混凝土中的創新應用

1.紅磚粉：混凝土世界的「紅寶石」

由於其卜作嵐反應性，紅磚粉可部分替代水泥作為膠結材料。Khalaf與DeVenny(2004)的研究發現，添加適量紅磚粉的混凝土可達到34.2-86.2 MPa(5,000~12,000 psi)的抗壓強度。更有趣的是，當添加5%矽灰時，混凝土的抗壓強度和耐久性顯著提升。

在地聚物綠混凝土的配方中，紅磚粉用量達300-350 kg/m³，與鹼性活化劑、粗細骨料、水和外加劑共同演繹一場「綠色交響曲」。而在控制性低強度材料(CLSM)中，紅磚粉雖然用量較少（100-150 kg/m³），但依然扮演著不可或缺的角色。

2.紅磚粒料：混凝土的「輕量級選手」

紅磚廢棄物經破碎後可作為混凝土粒料使用。Poon與Chan(2006)的研究指出，這些紅磚粒料的多孔結構有助於改善混凝土的隔熱性能和減輕自重，讓建築物在夏天不再「汗流浹背」，冬天不再「瑟瑟發抖」。

市場上已有成功案例，如磊篩克細粒料(Recycled Fine Aggregate)，這種以B5機製砂(磚砂)為原料的產品，具有多孔、輕質、隔熱的特性，已取得綠建材標章。而以磊篩克細粒料製作的磊篩克混凝土，則以其高抗壓、環保的特性，贏得了R類綠混凝土標章。

四、紅磚廢棄物混凝土的性能特點

1.力學性能：不容小覷的「紅磚力量」

紅磚廢棄物混凝土的抗壓強度可達C20-C40(3,000~6,000 psi)等級，坍度在180-220mm之間，工作性良好；凝結時間適中，初凝大於45分鐘，終凝小於12小時。

研究室中，越南碩士生阮明孝研究顯示(文獻15)，纖維加固高性能混凝土的工程性質與耐久性能表現優異。而楊舒棣碩士生關於綠混凝土設計方法的研究(文獻16)，則為我們提供了更加科學、系統的配比設計思路。

2.耐久性能：經得起時間考驗的「紅磚品質」

紅磚廢棄物混凝土在耐久性方面表現優異。紅磚粉多孔結構可吸收部分自由水，減少混凝土乾縮，尤其超高性能混凝土(UHPC)自體收縮；紅磚粒料變形模量較低，可緩解內部應力，減少裂縫產生；紅磚粉的卜作嵐反應可填充毛細孔隙，提高混凝土密實度；紅磚粉可降低混凝土中的氫氧化鈣含量，提高抗硫酸鹽侵蝕能力。

3.環境效益：紅磚廢棄物的「綠色貢獻」

紅磚廢棄物混凝土的環境效益顯著。美國環保署(2015)的報告顯示，生產「綠混凝土」可減少約70%的碳排放；粒料生產階段相較天然粒料製程可減少約25%的碳排放；每年可處理約3.6萬噸營建廢棄物中的廢棄紅磚；減少天然資源開採，促進循環經濟發展。

五、實際應用案例

1.國內案例：紅磚廢棄物的「台灣奇蹟」

在台灣，宥辰興業集團將紅磚廢棄物再利用理論付諸實踐：磊篩克混凝土已廣泛應用於28件民間建案與3件公共工程；2021年以再生循環技術獲得全亞洲第一張C2C（Cradle to Cradle）產品認證；2023年順利完成C2C認證續證，顯示產品品質穩定。

2.國際案例：紅磚廢棄物的「世界舞台」

在歐盟SUSCON及RE4計畫中，紅磚廢棄物在國際舞台上表現精彩：義大利米蘭的社會住宅項目使用再生紅磚混凝土，節省建造成本15%；西班牙巴塞隆納的公共設施採用紅磚廢棄物製作的預製構件，減少碳排放60%；德國柏林的辦公建築翻新項目使用紅磚粉地聚物混凝土，提高建築能效30%。

六、未來展望與建議

1.技術發展方向：紅磚廢棄物的「未來可期」

紅磚廢棄物再利用技術的未來充滿可能。我們可以開發更高效的紅磚粉活化技術；研發紅磚廢棄物與其他廢棄物的協同利用技術；探索紅磚廢棄物在特種混凝土中的應用潛力。

研究團隊中，越南博士生黃重福教授的研究顯示(文獻17)，利用混合飛灰與稻殼灰生產鹼激發膠體與綠建築磚，可以進一步提升紅磚廢棄物的利用價值。而越南博士生Duy-Hai Vo教授關於鹼激發材料性能的研究(文獻18)，則為我們提供了更多關於材料微觀結構與宏觀性能關係的深入理解。

2.政策建議：紅磚廢棄物再利用的「助推器」

為了促進紅磚廢棄物再利用，政策支持不可或缺。建議將分離式拆除工法納入建築法規強制性規範；在公共工程採購中納入再生建材最低使用比例；促成地方政府設置更多區域型再生資源產業園區，實現地產地消，減少運輸成本和碳排放。

結語

紅磚廢棄物再利用不僅是解決廢棄物處理問題的有效途徑，更是實現營建產業永續發展的重要策略。透過科技創新與政策引導，我們可以將廢棄紅磚轉化為高值混凝土材料，實現資源循環利用，為建築產業注入新的活力。

在這個過程中，研究團隊與學生們的貢獻功不可沒，他們用智慧和汗水為這個領域開闢了一條康莊大道。而國際合作計畫則為我們提供了更廣闊的視野和更豐富的經驗，讓研究成果能夠「走出實驗室，走向世界」。

讓我們攜手共進，將紅磚廢棄物這顆「廢棄的寶石」重新打磨，讓它在循環經濟的舞台上綻放璀璨光芒！參考文獻

1.      環境部，「112年事業廢棄物申報量統計報告」，2025。

2.      內政部建築研究所，「建築廢棄物產生量推估之研究」，2006。

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13.  Mitiku Damtie Yehualaw, "紅磚粉及磁磚粒料製成高性能混凝土之研究", 2018。

14.  徐瑋良, "緻密配比設計法應用於鹼激發再生粒料混凝土之性質研究", 2020。

15.  阮明孝, "纖維加固高性能混凝土工程性質與耐久性能之研究", 2017。

16.  楊舒棣, "綠混凝土設計方法及工程性質之探討", 2016。

17.  黃重福, "利用混合飛灰與稻殼灰生產鹼激發膠體與綠建築磚之研究", 2018。

18. Duy-Hai Vo et al., "Utilization of high-volume mine tailing and by-products in composite binder production: hardened properties and sustainable development", Journal of Material Cycles and Waste Management, 2022.