台電煤灰低碳建材之研發成果與未來展望
邱智勇*
(*台電公司綜合研究所 化學環境研究室-資深研究專員)

壹、前言

      循環經濟強調資源的可持續回收和再生，以實現經濟和環保雙贏。為落實政府5+2循環經濟產業創新計畫，行政院於2018年核定「循環經濟推動方案」。台電在環境白皮書中提出聚焦循環創新，規劃短、中、長期目標及策略藍圖以推動執行(如圖 1)。

      因應全球氣候變遷及地球暖化造成的衝擊，我國於2023年公布施行《氣候變遷因應法》，納入2050年淨零排放目標。另外，根據2022年國際能源署(International Energy Agency, IEA)研究報告，建築部門占全球溫室氣體排放量約37%，其中建築物於日常使用階段的營運碳排(Operation Carbon, OC)約占28%，興建及修繕拆除階段的隱含碳排(Embodied Carbon, EC)約占9%。由此可見，建築減碳對實現淨零排放目標至關重要。

      內政部主責國內淨零建築政策推動，制定淨零建築路徑3階段目標(如圖 2及如下所列)，規劃4大推動主軸及8項措施(如圖 3)：
(一)2030年公有新建建築物達成建築能效1級或近零碳建築。
(二)2040年50%既有建築物更新為建築能效1級或近零碳建築。
(三)2050年100%新建建築物及超過85%建築物為近零碳建築。

      煤灰是台電年產量最大的電業副產物 (約180萬噸/年)。基於煤灰材料特性，目前主要應用於工程類，包括飛灰以礦物摻料形式添加於預拌混凝土中，應用在建築結構的柱、梁、板、牆等部位。為擴大建築減碳效益，台電持續研發應用於非結構部位的煤灰低碳建材，目前已研發出飛灰中空水泥板、高壓蒸氣養護輕質氣泡混凝土和煤灰高壓磚，這些煤灰低碳建材整合了循環經濟與建築減碳的概念。

貳、煤灰低碳建材研發成果

一、飛灰中空水泥板

      中空水泥板是一種以水泥和細粒料為主要原料，並添加適量纖維與藥劑，通過拌合、練泥、擠出成形以及蒸氣養護等步驟製成的板材（如圖 4 所示），外觀具清水模效果。該產品具有高抗彎性能、良好的隔音和隔熱效果、低透水性、防火耐燃及易組裝拆卸的特點。其常見應用包括建築物內外牆、樓地板及地下室複壁等。

      廠商原材料配方以水泥為主要膠結材，由於水化反應放出大量熱，於擠出成形段易產生高溫而停機，產品表面出現乾縮裂縫。台電飛灰是一種半晶質矽鋁材料，含少量鈣。它的圓球狀能降低擠出摩擦熱。和廠商（前德實業股份有限公司）合作試驗，飛灰取代15%水泥後，有效減少高溫停機問題。產品通過了CNS 11699抗彎、透水、含水量與耐衝擊測試。

      飛灰中空水泥板用15%的飛灰代替水泥。中空設計減輕建築自重，縮小柱子尺寸，減少鋼構或混凝土用量，降低建造階段的碳排放。作為外牆隔熱材料，可降低室內溫度，節能減碳。飛灰的卜作嵐反應和填充效應提高產品緻密性，延長使用壽命。

二、高壓蒸氣養護輕質氣泡混凝土(ALC)

      高壓蒸氣養護輕質氣泡混凝土(Autoclaved Lightweight Aerated Concrete, ALC)是一種輕質建材，使用矽質與鈣質材料為主原料，搭配石膏、發氣材料與調節材料，經拌料、靜養、切割與蒸養等製程產出。由於ALC有均勻的氣孔分佈，具質輕/隔熱/吸音/隔音/耐燃防火特性，適合應用於建築物室內隔間牆、屋頂隔熱與外牆，如圖5所示。

      原製程使用的鈣質材料(如水泥與生石灰)皆為高碳排產品，矽砂多依賴進口，以台電飛灰取代矽砂量至少15%(取代率視飛灰SiO2含量而定)和鈣質材料(約5%)，國宇建材股份有限公司試驗結果顯示，可加速坯體反應速率，減少靜養蒸氣用量與時間，降低能耗及避免沾黏，產品可通過CNS 8646與CNS 8647標準。

      台電飛灰取代矽砂與鈣質材料，整體具材料減碳及資源循環再利用效益，加上ALC產品熱傳導係數約0.13 W/m.K，遠低於輕質粒料混凝土之0.5 W/m.K，作為屋頂或外牆隔熱使用，可減少日常冷氣使用，降低使用階段碳排量。

三、煤灰高壓磚

      高壓磚種類有地磚、空心磚、緣石與植草磚，廣泛應用於人行道、廣場、公園步道、車道、圍牆與隔間牆。
      台電底灰主要以控制性低強度材料型式應用於管溝回填，為達成煤灰零廢棄目標，正積極開發其他再利用途徑。台電和廠商(路亨企業股份有限公司)合作試驗，以震盪成型製磚機針對不同類型高壓磚及煤灰添加量進行配比試驗及量產製作，結果顯示底灰在降低含水率並適當篩分處理後，可取代原製程粒料50%，產品符合CNS高壓磚相關標準，目前應用於台電林口訓練中心景觀工程(如圖 6)。

參、未來展望

      煤灰低碳建材已納入台電公司的指引，設計概念見圖 7。短期內將持續推廣應用至適合場域，中長期與產學界合作，利用無機聚合技術結合電業或工業副產品，如電弧爐碴和廢液鹼，開發綠色水泥以提高減碳效益。此外，混凝土3D列印技術可促進建築數位化及智慧化，未來也會納入研究重點，尤其是列印材料、切層軟體與列印參數相互配合。總之，台電的煤灰創新利用除了具有循環經濟再用的效果外，未來經由不斷研發新產品的運用後，將產生更多環保及經濟效益，值得期待。

參考文獻

[1]台灣電力公司，「台電環境白皮書」，民國108年4月。

[2]台灣電力公司，「台電公司循環經濟轉型推動路徑規劃專案
計畫(期末報告)」，民國114年1月。

[3]台灣電力公司，「飛灰中空水泥板性能評估」技術服務報告，民國111年6月。

[4]財團法人臺灣營建研究院，「高壓蒸氣養護輕質氣泡混凝土建材技術手冊」，民國110年7月。

[5]台灣電力公司，「煤灰高壓磚量產製作之技術探討」研究計畫報告，民國112年7月。

[6]台灣電力公司，「台電公司循環營建推動指引」，民國113年2月。