壹、前言

一、研究動機

依據「臺灣顯示科技與應用行動計畫」(行政院，2020)，2019年我國顯示科技產業產值高達1.4兆元， LCD產值位居全球第二名。但在手機、電視、筆電、Monitor、液晶面板製造過程中，難免產生大量廢棄的液晶面板和次品的液晶面板，如何進行有效的回收或再利用，是一個值得研究的課題。

廢液晶玻璃若能循環使用，除可使面板廠每年減少數億元材料成本外，每年又可減少數億元面板掩埋費。本研究針對廢液晶玻璃壓碎成玻璃砂，依據不同比例，製作玻璃砂混凝土，並進行混凝土抗壓強度試驗。

本研究蒐集相關資料，瞭解廢液晶玻璃成分，並以廢液晶玻璃砂取代細粒料(河砂)，製作玻璃砂混凝土，進行混凝土抗壓強度試驗，瞭解其性質與適合使用場所，達到再生粒料資源之再利用。

二、研究目的

(一)蒐集文獻瞭解LCD液晶顯示器玻璃，HFC、SCC、CLSM混凝土

(二)進行玻璃砂氯離子含量試驗

(三) 進行玻璃砂比重試驗

(四) 進行玻璃砂篩分析試驗

(五) 進行玻璃砂混凝土坍度試驗

(六) 進行玻璃砂混凝土抗壓強度試驗

(七) 瞭解玻璃砂含量與細度模數之關係

(八) 瞭解玻璃砂含量與混凝土坍度之關係

(九) 瞭解玻璃砂含量與混凝土抗壓強度之關係

(十) 依據試驗結果，提出問題討論與研究結論

貳、文獻探討

一、LCD液晶顯示器玻璃

在我們日常生活中，隨處可以看到各種液晶玻璃，例如手機、電視機、筆記型電腦等，帶給我們生活上的許多方便。LCD面板屬於硼矽玻璃，因為熔點高，不容易與其它玻璃一起回收，過去難以循環利用，面對每年逾8千噸廢液晶玻璃面板，造成環保課題(工業技術研究院，2021)。若能將廢液晶玻璃再利用，可減少掩埋液晶玻璃對環境的衝擊。

玻璃再生粒料(俗稱玻璃砂)，可取代部分砂石，製作為玻璃瀝青、輕質骨材、水泥舖面磚，成為環保建築材料，有些路面人行道透水磚，散發光芒的反光顆料，就是來自於廢玻璃的回收再利用(麥浩斯，2020)。

另外，民間業者春池玻璃，將液晶玻璃砂混合水泥，微米分子化後，發泡形成蜂巢結構，製作「輕質節能磚」，具有「防火、隔音、隔熱、環保、無毒、減震」六大特性。春池玻璃每年回收並處理超過10萬噸液晶玻璃，為全台最具規模之廢棄玻璃回收業者(吳庭安，2021)。

二、HFC高流動化混凝土

高流動化混凝土(High Flowing Concrete)係指「具流動性之混凝土，坍度介於18cm-23cm範圍」，只需少量振動或不用振動即可以搗實，不會有泌水及析離的問題(沈永年，2011)。此種混凝土施工，減少勞力，泵送容易，施工快快速，拆模後不會有蜂窩現象，適合於鋼筋量密集的結構物(陳耀如，2017)。

高流動化混凝土(HFC)能減少拌合水與水泥用量，泵送時具有良好的施工性能，混凝土硬化後，不易產生收縮和裂紋，品質可獲得大幅度的改善(雍本，2005)。目前在工程上的應用日趨普遍，常用的有：自充填混凝土(SCC)與控制低強度混凝土(CLSM)，分述如下。

三、SCC自充填混凝土

自充填混凝土(Self-Compacting Concrete)，屬於流動化混凝土的一種。具有「在澆置過程中，不需施加振動搗實，即能完全充填鋼筋間隙及模板各角落」性能之混凝土 (吳的恭，2010)。製造方法是在混凝土中添加大量卜作嵐材料和強塑劑，增加流動性及工作性；採用低水灰比，保持高強度，作為結構混凝土用；亦可增加用水量，增加坍度，降低強度，使用在不需要較高混凝土強度的場所(陳耀如，2017)。

自充填混凝土具有優良之工作性與填充性，粒料不易分離，流動性佳，適合長距離澆置，可減少更換澆置孔與組裝輸送管之困擾(台灣電力公司，2006)。具有施工快速、充填密實、耐久性高、減少勞力及縮短工時，已成為混凝土發展之潮流(石田哲也，2014)。

四、CLSM控制性低強度混凝土

控制低強度混凝土(Controlled Low Strength Materials)，亦屬於流動化混凝土的一種。具高流動性、可自行充填、不必搗實即可平整，抗壓強度一般控制在84kgf/cm2(1200psi)以下，主要用在不必壓密的工程，可以填充開挖後塌陷空隙，解決狹窄管溝中無法使用夯實機械搗實之問題，具備工作性佳，施工快速與穩定性等優點(沈永年，2011)。

控制性低強度混凝土粒料，可使用一般粒料或再生粒料，如鑄鐵廠棄砂、爐石、玻璃碎片及混凝土回收料等；另外添加卜作嵐材料及速凝劑，並採用較高的水灰比或水膠比(陳耀如，2017)。 

參、研究方法

本研究針以廢液晶玻璃壓碎成玻璃砂，進行氯離子含量試驗、比重試驗、篩分析試驗，瞭解玻璃砂的基本性質，與一般常用河砂之差異。另添加「0%、10%、20%、30%」玻璃砂取代河砂，製作混凝土試體，進行坍度試驗，並依「7天、28天、56天」3個齡期，進行硬固混凝土的抗壓強度試驗。瞭解玻璃砂混凝土的性質，以期達到廢液晶玻璃資源化，與工業廢棄物之再利用。

一、玻璃砂氯離子含量試驗

本研究使用的「廢液晶玻璃砂」，於110年10月15日，向新竹市春池玻璃實業有限公司購買，屬於M2P再生玻璃粉碎料。為檢測液晶玻璃砂是否含有氯離子，影響結構物安全。本研究使用莫爾法、間接法，檢測氯離子含量。

依據經濟部標準檢驗局，粗細粒料應符合CNS 1240規定，水溶性氯離子含量，一般混凝土應少於0.024%，預力混凝土應少於0.012%。本研究14天氯離子含量試驗結果，莫爾法為0.014%、間接法為0.024%，均符合CNS 1240規定。

二、玻璃砂比重試驗

本研究於110年10月19日，使用容積法測定廢液晶玻璃之比重。秤取500g玻璃砂，倒入已裝水的量桶內，觀察水面升高體積，計算玻璃砂比重。G=500/V，G：玻璃砂之比重，、V：水面升高體積(cm3)。試驗結果，水面升高200cm3，故玻璃砂比重為500/200=2.5，比常重河砂比重2.64略低。 

三、玻璃砂篩分析試驗

本研究於110年10月19日進行玻璃砂篩分析試驗，玻璃砂含量分別為：0%、10%、20%、30%、100%。各組砂與玻璃砂重量分別為：A組(2500g/0g)，B組(2250g/250g)，C組(2000g/500g)，D組(1750g/750g)。

實驗步驟如下，試驗前3天，先將試樣置於烘箱內，烘乾至恒重。試驗當天，將一組標準篩#4，#8，#16，#30，#50，#100，依篩孔孔徑大小，依序由上往下重疊排序，孔徑大者，置於上層，最下層加底盤。

將2500g試樣，倒入最上層篩網內，最後加上頂蓋，進行篩分析，時間約為1分鐘，紀錄停留於各號標準篩之細粒料，最後計算細度模數。

四、混凝土坍度試驗

本試驗於澆注A組、B組、C組、D組混凝土圓柱試體時，同時進行各組試體的坍度試驗。先潤濕坍度模，放在不吸水的潮濕鋼板上面，以雙腳踏住坍度模兩側固定坍度模，將試樣分3層填入，每層約為坍度模體積的1/3。

每層以搗棒搗實25次，最底層應先依錐體傾斜方向搗寶，然後以螺旋形狀，逐漸向中心搗實，搗實底層時應貫穿到底。搗實第2層與第3層時，均勻分佈於各層斷面。

裝填最頂層時，應有多餘混凝土高出錐面，搗實完成後，以搗棒刮除多餘混凝土，垂直方向提起坍度模。立即量取錐頂面和坍下試體頂面之垂直高度差，此即為混凝土的坍度，單位為公分。

五、澆注混凝土圓柱試體

本試驗共製作36顆混凝土試題，分3次澆注混凝土圓柱試體，110年10月20日(三)先製作9顆混凝土試體(不含玻璃砂)，瞭解灌注混凝土程序，並進行製作過程檢討，10月30日(六)再製作27顆混凝土試體(含玻璃砂)，合計36顆混凝土試體。

混凝土拌合完成後，以小圓鏟將拌合盤上面的混凝土，鏟進圓柱試體模內，使混凝土沿試體模邊緣均勻流下，避免粒料分離。搗實前，先用搗棒將混凝土弄均勻，放置最後一層混凝土時應多放一點，使搗實後混凝土恰好裝滿試體模。

以直徑10mm搗棒，分3層將混凝土置入試體模中，每層用搗棒搗實25次。最後以橡膠槌輕擊試體模，清除孔隙。圓柱試體夯實後，使用搗棒將表面刮平，並用塑膠板加蓋，防止混凝土水分蒸發。

混凝柱試體製作完成24小時後，拆掉頂面塑膠板與試體模，取出試體，並在圓柱試體頂面，使用立可白標示試體編號，最後將圓柱試體置於水槽中，進行濕治養護，水面應覆蓋整個混凝土試體。

六、混凝土抗壓強度試驗

本研究針以廢液晶玻璃壓碎的玻璃砂，共製作36顆混凝土試體，各組試體進行混凝土抗壓強度試驗。將混凝土圓柱試體從水槽中取出後，以蓋平石膏將混凝土圓柱試體頂面抺平，並加蓋塑膠板，以小型水準尺校正圓柱試體頂面，水準氣泡必須置中，約1分鐘後拆除塑膠板，檢查蓋平後之表面高低差不得超過0.5mm，且須與試體軸成直角。

接著將混凝土試體，安置在混凝土抗壓試驗機平台，試體軸心須與抗壓試驗機中心軸相符，使壓力均勻作用於試體上。本研究混凝土抗壓強度試驗，控制模式為CNS-1238定荷重速率、應力增加率每秒3kgf/cm2，切換荷重10kgf/cm2，定速率10mm/mm，斷點比例20%。

肆、研究分析與結果

本研究之篩分析試驗、坍度試驗、混凝土抗壓試驗，試驗結果整理如下。

一、玻璃砂篩分析試驗結果

本研究共進行4組「玻璃砂」篩分析試驗，玻璃砂含量分別為：A組0%、B組10%、C組20%、D組30%，篩分析試驗結果。玻璃砂篩分析試驗結果，A組FM=2.60，B組FM=2.80，C組FM=2.96，D組FM=3.07。研究發現：「玻璃砂含量愈多，細度模數愈大」，表示玻璃砂顆粒較一般河砂略粗。

二、混凝土坍度試驗結果

本研究依玻璃砂含量分為4組，分別添加「0%、10%、20%、30%」廢液晶玻璃取代部分河砂。混凝土拌合完成後，立即進行「坍度試驗」，試驗結果如下：A組(玻璃砂0%)9cm，B組(玻璃砂10%)11cm，C組(玻璃砂20%)16cm，D組(玻璃砂30%)21cm，研究發現：「玻璃砂含量愈多，混凝土坍度愈大」。主要原因在於玻璃砂具斥水性，導致混凝土產生多餘的水，故坍度值較大。玻璃砂含量與混凝土坍度之關係。

三、7天混凝土抗壓強度試驗結果

本研究選取各組試體常態分布信賴區間的正負2個標準偏差，做為「平均抗壓強度」。以A組試體為例，「標準差」(Standard Deviation，SD)為11.94，「標準偏差」(the estimated standard error of the mean, SEM)為6.90，正負2個標準偏差為75.81至103.40間。故A試體平均抗壓強度為89.60Kg/cm2。本研究28天與56天，各組混凝土抗壓強度計算方式均相同，以下各節不再贅述。 

7天齡期混凝土抗壓強度，A組為89.60kg/cm2，B組為114.55kg/cm2，C組為97.65kg/cm2，D組為95.52kg/cm2。研究發現：「混凝土早期齡期，玻璃砂含量愈多，坍度愈大，抗壓強度愈低」本研究7天齡期混凝土抗壓強度，玻璃砂含量與混凝土坍度之關係。

 A1、A2、A3、B1、B2、B3、C1、C2、C3、D1、D2、D3試體，7天齡期混凝土抗壓試驗結果，請詳見：https://bit.ly/3hKzJUN。

四、28天混凝土抗壓強度試驗結果

本研究28天齡期的玻璃砂混凝土抗壓強度，A組(0%玻璃砂含量)為104.65kg/cm2，B組(10%玻璃砂)為131.94kg/cm2，C組(20%玻璃砂含量)為139.04kg/cm2，D組(30%玻璃砂)為41.55kg/cm2。研究發現：「玻璃砂含量愈多，混凝土坍度愈大，混凝土抗壓強度亦愈高」28天齡期混凝土抗壓強度，玻璃砂含量與混凝土坍度之關係。

 A4、A5、A6、B4、B5、B6、C4、C5、C6、D4、D5、D6試體，28天齡期混凝土抗壓試驗結果，請詳見：https://bit.ly/3IPsjva。

五、56天混凝土抗壓強度試驗結果

本研究56天齡期混凝土抗壓強度，A組(0%玻璃砂)117.28kg/cm2，B組(10%玻璃砂)為147.87kg/cm2，C組(20%玻璃砂含量)為153.92kg/cm2，D組為(30%玻璃砂)150.77kg/cm2。研究發現：「56天齡期混凝土，玻璃砂含量愈多，坍度亦愈大，其中以含量20%玻璃砂混凝土抗壓強度最高。」56天齡期混凝土抗壓強度，玻璃砂含量與混凝土坍度之關係。

 A7、A8、A9、B7、B8、B9、C7、C8、C9、D7、D8、D9試體，56天齡期混凝土抗壓試驗結果，請詳見：https://bit.ly/3twdsiP。

六、混凝土齡期與抗壓強度之關係

本研究抗壓設計強度fc'=140kg/cm2，玻璃砂混凝土試驗結果，7天齡期抗壓強度fc'=99.33Kg/cm2，28天齡期混凝土抗壓強度為fc'=127.23Kg/cm2，56天齡期混凝土抗壓強度為fc'=142.46Kg/cm2。

試驗結果7天齡期抗壓強度為28天齡期的70.95%，56天齡期抗壓強度為28天齡期的101.76%。研究發現：「添加廢液晶玻璃混凝土，中晚齡期硬固性質有略為增加的趨勢」。

七、玻璃砂含量與混凝土抗壓強度之關係

本研究7天齡期抗壓強度為對照組(106.61%-127.85%)，28天齡期為對照組(136.87%-146.84%)，56天齡期為對照組(126.08%-131.24%)，研究發現：「廢液晶玻璃混凝土的中晚齡期硬固性質高於對照組」。

添加30%的液晶玻璃砂中晚齡期混凝土抗壓強度較大，坍度值亦較大。液晶玻璃含有矽和鈣，物理性質與混凝土接近，而且玻璃硬度比砂石料高，磨損率與混凝土抗壓強度均比混凝土優異，因此廢液晶玻璃適合做為混凝土的材料。玻璃砂含量與混凝土抗壓強度之關係。

伍、結論

本研究以廢液晶玻璃取代河砂，一共製作36個混凝土試體，進行混凝土硬固性質的抗壓強度試驗，依據試驗結果，提出以下兩點結論與兩點建議。

一、結論

(一)添加廢液晶玻璃砂可以減少水泥用量

本研究進行不同比例玻璃砂之篩分析試驗，研究發現：「玻璃砂含量愈多，細度模數愈大」，表示玻璃砂粒料較一般河砂粗。混凝土配比設計時，若混凝土水灰比及坍度保持一定，添加廢液晶玻璃砂可以減少水泥用量。

(二)添加廢液晶玻璃砂可以提高混凝土的工作度

本研究針對不同比例的玻璃砂混凝土，進行坍度試驗，研究發現：「玻璃砂含量愈多，混凝土坍度愈大」。因玻璃砂具有斥水性，導致混凝土產生多餘的水，故添加廢液晶玻璃砂，可增加混凝土的流動性，提高混凝土的工作度。添加30%的玻璃砂混凝土，坍度為21㎝，符合HFC高流動化混凝土之容許坍度(18cm-23cm)。

二、建議

(一)添加廢液晶玻璃砂可製作HFC高流動化混凝土

本研究針對不同比例的玻璃砂混凝土，進行抗壓強度試驗，研究發現：「廢液晶玻璃混凝土的中晚齡期硬固性質高於對照組」。添加30%的玻璃砂混凝土抗壓強度較大，坍度值亦較大，具高流動性、可自行充填，適合製作HFC高流動化混凝土。

(二)廢液晶玻璃適合回收利用做為再生粒料

本研究依據文獻探討與試驗發現：「廢液晶玻璃適合回收利用，做為再生粒料拌合混凝土，成本低廉且有助於環保」，添加適量廢玻璃砂的混凝土，有相似一般混凝土之工程性質，可減少天然砂石使用，保護自然環境。

陸、參考文獻

1.工業技術研究院(2021)。廢液晶玻璃助電渡業高值化。工業技術與資訊，352，14-17。

2.吳庭安(2021)。春池玻璃。漂亮家居。243，93-95。

3.麥浩斯( 2020)。玻璃材質萬用事典。漂亮家居。

4.陳耀如、洪國珍、劉叔松(2017)。工程材料II。旭營文化。

5.吳的恭、廖肇昌、鄭振定(2010)。混凝土工程監造技術指引。中興工程顧問社。

6.石田哲也(2014)。世界第一簡單混凝土。世茂出版。

7.雍本(2005)。特種混凝土設計與施工。中國建築工業出版社。

8.沈永年、王和源、林仁益、郭文田(2011)。混凝土技術。全華圖書。

9.行政院(2020)。臺灣顯示科技與應用行動計畫(2020-2024年)。行政院。