全煤灰控制性低強度材料（CA-CLSM）簡介

范弘芳  技師

前言

台電的火力發電，分為燃煤、燃油及燃氣。而煤灰（Coal Ash）為燃煤火力發電廠之副產物，台電長期致力於煤灰資源化的研發工作，近年來研發出全煤灰控制性低強度材料（Coal Ash Controlled Low Strength Materials以下簡稱CA-CLSM）。CA-CLSM是一種具有可控制低強度的材料，除了可做為管溝的回填外，更可以應用於低強度的土木工程結構體，是一種具有資源再利用、節能減碳、促使環境永續等，多重效益的材料。台電為向政府及民間工程界推廣，特別舉辦CA-CLSM說明會，並藉此與需求單位進行雙向溝通，筆者為台電的退休人員，而舉辦地點，又是筆者曾經工作三年有餘的林口發電廠，趁參加說明會之便可舊地重遊，乃欣然報名參加。玆將參與說明會所獲之心得，簡介如下。

CA-CLSM創新過程

煤灰（飛灰、底灰）之研發成果，於97年就開始散見於報章、雜誌，及在相關的研討會發表，於研發同時，適逢燃煤火力電廠副產物-飛灰，銷售量驟降滯銷，灰塘空間急劇減少，飛灰亟需去化，台電因此思考：若可使煤灰合法再利用，則對台電將可獲得極佳的經濟效益，經由台電於實驗中不斷嘗試，提出創新構想，終於研發成功CA-CLSM，其材料配比，主要以燃煤電廠之底灰為細骨材，飛灰則同時扮演水泥及細骨材的功能，飛灰的圓球顆粒，使CA-CLSM具有良好的工作性，而底灰的多孔性，使CA-CLSM的透水性，優於傳統的低強度控制性低強度材料（Controlled Low Strength Materials以下簡稱 CLSM），其晚期強度不至於過高，符合傳統的CLSM性質要求。

     表1  傳統CLSM與台電初期研發之CA-CLSM配比對照表

表2  CA-CLSM經過試驗結果數據

CA-CLSM推動管溝回填過程

台電之電力系統地下化工程，管線開挖後，在狹窄的壕溝內，配置之密佈管線後回填，原係使用流動性佳且利於再開挖低強度的 CLSM，而CLSM材料主要配比材料，是水泥、爐灰及粗、細骨材等，係依據台北市政府養工處的材料規範。

隨著砂石等原物料之價格飛漲，CLSM之單價一再提高，台電基於以上原因，乃訂定管溝回填工程強制使用CL-CLSM政策，歷經一再的修改CA-CLSM配比，將飛灰量提高，底灰量降低，經過相關工程試驗結果,證明不僅完全符合傳統CLSM要求，而且工作性也更好後，乃於公司內部，舉辦多次工程應用推廣說明會，並請相關人員先後至竹北電纜管路、中區光纖管路、南區污水管路等，開挖回填示範工程觀摩體驗及研討，終於獲得工程人員的認同、接受，再依據試驗獲得的經檢及結果，召開無數次台電各工程單位間之規範討論會，結果制訂「台電公司高煤灰量CLSM作業要點」，及附件施工綱要規範「第03377A章高煤灰量控制性低強度回填材料」後，開始推動台電公司內部管溝回填工程，使用CA-CLSM材料。

表3  台電使用於管溝工程之CA-CLSM建議配比(99年7月修正版)

 CA-CLSM相關試驗圖

應用案例

1.彰濱工業區線西灰塘隔堤

本案主要的工作，係增建長1570公尺東隔堤，堤寬14.25m，堤頂路寬7.5m，施工順序為在原有海床表面鋪設地工織布，於地工織布上臨堤寬的兩側，吊放較高強度之CA-CLSM製的圍堤方塊體（2m×2m），突出海平面，於方塊體外側，堆置煤灰包做堤腳保護後，填充CA-CLSM至海平面，再於海平面上組模完成後，澆置CA-CLSM，完成築堤工作，本案成果為落實節能減碳新材料與新工法的應用，同時減少灰塘外來材料的使用，以及去化20多萬公噸的煤灰。        

    灰塘現地示意圖及隔堤斷面圖

2.大林道路

本案係大林電廠臨時供煤計畫環場道路，以CA-CLSM材料作道路路堤（基層、底層）之結構材料，施工順序為：先將路基整平壓實（壓實度＞95％），俟CA-CLSM配比經管流度（ASTM D6103）、坍流度（CNS 14842）、落沉（ASTM D6024）等試驗，合乎規定後，分三次澆置厚50cm的CA-CLSM材料，於第一層澆置24小時後，進行ASTM D6024U8落沉試驗，合乎規定後，再澆置第二、三層，在各層之澆置，係以滑槽與人工整平方式施作，CL-CLSM層完成後，鋪設MC-70（1kg/m² ）透層、及8cm厚密級配瀝青混凝土層完成路面。本案CA-CLSM材料，於施工過程中，皆經過管流度（ASTM D6103）、坍流度（CNS 14842）、落沉（ASTM D6024）等試驗，皆合乎規定。

表4  本案例採用之二種配比及其試驗數據

使用CA-CLSM對台電的效益

去煤灰化之效益，於管溝工程99年度為15萬公噸，100年度為22萬公噸，於101年度的彰濱工業區線西灰塘隔堤為20多萬噸，總計的57萬公噸，煤灰處理費以740元/公噸計算，節省處理費用約4億2仟多萬元。至於環保及能源效益，則為減少台電內部營運過程碳的排放量（詳如表5）。

表5  各型CLSM的CO²排放量比較表

結語

CA-CLSM除了可取代傳統的CLSM，應用於大型管線、狹窄壕溝內開挖後的回填，路面或建築物下面孔洞、一般基礎、擋土牆及橋台背面的回填，也可以應用於低強度的結構體等實務的土建工程，達到去化煤灰及煤灰再利用，加之傳統CLSM的少用，可減少天然砂石的開採及水泥量的使用，係一種可以降低工程成本、節能減碳、與促使環境永續、可確保等多重效益的材料。

參考資料

　1.全煤灰控制性低強度材料（CA-CLSM）說明會簡報-105年12月：(1)全煤灰控制性低強度材料(CA-CLSM) 應用於台電工程案例分享-郭麗雯。(2) 煤灰控制低強度材料的理論基礎及應用思維-黃兆龍

　2.郭麗雯、許鑽全、張玉金（98年1月）。以節能減碳觀點看台電推動管溝工程使用煤灰CLSＭ，台電月刊。