工業污染問題日益嚴重，過度發展造成環境破壞與資源耗竭，近年來世界各國開始重視環境的保護，在節能減碳及煉鋼與燃煤火力發電所之工業副產物有效資源化方面，林俊傑( 2015 )研究中指出，轉爐石、脫硫石膏、飛灰等礦物摻料之微細顆粒取代水泥填充於混凝土組成材料的空隙中，能有效填塞微孔隙，使混凝土內部產生化學反應，強化粒料界面的鍵結強度與微結構緻密性，助於混凝土強度長期持續的提昇，且能抑制鹼-骨材反應所產生之膨脹現象，也因為水泥用量的減少，不僅有效降低混凝土製造成本外，亦可間接減少生產水泥所排放之大量溫室氣體(CO2)與能源耗用。
除了新型高性能爐灰混凝土之發展外，因應建築材料強度需求不同，本研究以轉爐石、脫硫石膏及飛灰等富含鋁矽酸鹽礦物之工業副產物為主體材料，在常溫下與無需特殊硬體設備下製造以不同單位重為訴求之超輕質密度材料、輕質密度材料及常重密度材料等多元密度工程材料，並進行系列的巨微觀性質測試及力學行為分析，以評估實務應用上之成效。主要結果如下：
(1)超輕質密度材料以脫硫石膏混拌飛灰重量比4：1為基礎，選定碳酸氫
納( NaHCO3 )及高錳酸鉀( KMnO4 )、過氧化氫( H2O2 )之混合反
應液為最符合需求之發泡劑，且最佳添加量分別為總乾料重的5% 及
6%。
(2)輕質密度材料以經濟性及資源有效再生利用之實用性為考量，選定轉
爐石混拌底灰重量比3：1、灰土比1.25且發泡劑─金屬鋁粉添加量為
總乾料重的0.5 % 為最佳配比。
(3)常重密度材料以轉爐石混拌煤灰重量比4：1為基礎，選定水灰比
0.4、轉爐石添加煤灰取代細骨材含量70 %為最佳配比。

As industrial pollutions become increasingly serious, over-development have caused environmental destruction and resource exhaustion. In recent years, the country began to pay attention to protecting the environment, in terms of carbon emission reduction and industrial byproducts resource recovery effectively. In a study of application of slags to the controlled low strength material, Lin,Jun-jie (2015) pointed out that fine particles of mineral mixtures could replace cement to fill into the gaps of materials made of concrete, which will enhance their compactness and durability and realize the effect of chemical intensification inside the concrete, thus playing the role of intensifying the micro structure of concrete. Due to lower cement consumption, this method cannot only effectively reduce the manufacturing cost of concrete, but also indirectly reduce the energy consumption and the abundant emission of greenhouse gas (CO2) in the process of concrete production.
Besides the development of high performance ash concrete, in response to the needs of different building materials strength, primary materials in this research include industrial byproducts rich in aluminosilicate, such as basic oxygen furnace slag (BOF), hemihydrate and fly ash. Without using special devices, controlled density materials, such as super-light density materials, light density materials and normal density materials, are manufactured at normal temperature to meet different demands for unit weight. Then, a series of macroscopic and microscopic property tests and a mechanical behavior analysis were were performed to evaluate their application effects in practice. The main results are as follows:
1.Based on a hemihydrate-to-fly ash ratio of 4:1, super-
light density materials select NaHCO3 and the mixture
of KMnO4 and H2O2 as the most suitable foaming agents,
and the best additive amounts are 5% and 6% of the
total mass of dry materials, respectively.
2.Considering economic efficiency and the practicability
of resource regeneration & recycling, light density
materials select the best proportion as follows: the
BOF-to-bottom ash ratio is 3:1, the cement-soil ratio
is 1.25, and the additive amount of foaming agent,
namely aluminum powder, is 0.5% of the total mass of
dry materials.
3.Based on a BOF-to-coal ash ratio of 4:1, normal density
materials select the best proportion as follows: the
water-cement ratio is 0.4, and the proportion of BOF
added with coal ash in place of fine aggregates is 70%.

1.中國鋼鐵股份有限公司，『鋼鐵製程-鋼與鐵有什麼不同?』，台灣，高雄，2016。
2.中聯資源股份有限公司，『2011年中聯企業社會責任報告書』，台灣，高雄，2011。
3.中聯資源股份有限公司，『2012年中聯企業社會責任報告書』，台灣，高雄，2012。
4.中聯資源股份有限公司，『2013年中聯企業社會責任報告書』，台灣，高雄，2013。
5.中聯資源股份有限公司，『2014年中聯企業社會責任報告書』，台灣，高雄，2014。
6.王弟文，『下水污泥焚化灰製造發泡輕質混凝土之研究』，碩士論文，國立中央大學環境工程研究所，台灣，桃園，2001。
7.王祁青，『石膏基建材與應用』，第一版，化學工業出版社，中國，北京，2008。
8.王金鐘，『轉爐石作為基底層材料及其工程性質之研究』，博士論文，國立成功大學土木工程系，台灣，台南，2005。
9.王韡蒨、劉志堅、李釗、許書王，『爐渣作為混凝土粒料的問題及策略』，技師期刊，62期，p.21~p.31，2013。
10.台灣電力公司，『副產物資源化再利用』，火力電廠環境保護，2016，http://www.taipower.com.tw/content/new_info/new_info-e13-2.aspx
11.台灣電力股份有限公司，『高飛灰摻量混凝土產製技術與應用研究』，台電工程月刊，第764期，p.104~p.113，台灣，台北，2012。 
12.石悅欽，『利用飛灰與石灰改良淡水紅土之工程性質研究』，碩士論文，淡江大學土木工程學系，台灣，台北，1997。
13.交通部台灣區國道高速公路局，『輕質混凝土之設計與施工國道6號石灼巷跨越橋』，新材料、技術及工法工程案例，2013。
14.行政院公共工程委員會，『公共工程飛灰混凝土使用手冊』，1999。
15.吳萬全，『排煙脫硫石膏之特性與利用』，台灣礦業，第九卷，第一期，p.18~p.36，2001。
16.吳萬金，『煤灰之性狀及其利用』，台灣礦業，第45卷，第3期，p.1~p.15，1993。
17.宋少民、劉娟紅，『現代混凝土與水泥問題的思考』，混凝土科技，第10卷，第1期，p.54~p.63，2016。
18.李玉弗、王正平、徐立媛，『高強度制模石膏的實驗研究』，陶瓷研究，第9卷，第2期，p.77~p.82，1994。
19.李祐承，『焚化飛灰與脫硫石膏產製高壓蒸氣養護氣泡混凝土之研究』，碩士論文，國立成功大學環境工程學系，台灣，台南，2013。
20.李嘉華，『排煙脫硫吸收劑之研磨性與溶解速率評估』，台電工程月刊，第553期，p.35~p.47，台灣，台北，1994。
21.李德河，『中龍脫硫石膏材料於工程材料的應用研究成果報告書』，中國鋼鐵股份有限公司委託計畫，台灣，高雄，2013。
22.沈永年，『高性能混凝土水化作用機理之研究』，博士論文，國立台灣工業技術學院，營建工程技術研究所，台灣，台北，1997。
23.周權英，『中鋼爐石用為道路材料評估分析之研究』，碩士論文，國立交通大學交通運輸研究所，台灣，新竹，1990。
24.林志棟，『氣冷轉爐石添加飛灰、底灰應用於基底層材料之研究』，期末報告，國立中央大學土木工程研究所，台灣，桃園，2001。 
25.林育緯，『不同激發劑對爐石飛灰無機聚合物工程性質之影響』，碩士論文，國立台灣科技大學營建工程系，台灣，台北，2012。
26.林武鈿，『林口電廠加裝煙氣脫硫設備系統之簡介』，台電工程月刊，第531期，p.61~p.67，台灣，台北，1992。
27.林俊傑，『爐石材料應用於控制性低強度材料級配之研究』，碩士論文，國立成功大學土木工程學系，台灣，台南，2015。
28.林冠男，『鋼鐵業資源整合應用實例介紹』，能資源管理低碳管理專輯，永續產業發展季刊，第58期，p58~p.67，台灣，高雄，2012。
29.林炳炎，『飛灰與飛灰混凝土(一)』，土木技術，第150期，p.19~p.22，1992。
30.林梓淞，『以迅速法對鹼-骨材反應確認之研究』，碩士論文，國立成功大學土木工程學系，台灣，台南，2004。
31.林清田、莊營發，『利用飛灰作為煤礦採掘跡充填材料可行性之研究』，台灣礦業，第44卷，第2期，p.112~p.121，1992。
32.林麗娟，『X光繞射原理及其應用』，X光材料分析技術與應用專題，工業材料，第86期，p.100~p.109，1994。
33.社團法人台灣混凝土學會，『現代混凝土與水泥問題的思考』混凝土科技，第10卷，第1期，p54∼63，2016。
34.袁潤章，『膠凝材料學』，武漢工業大學出版社，中國，武漢，1988。
35.郝俠遂，『水泥』，科學發展，409期，p60~65，2007。
36.高健章，『混凝土材料概論』，混凝土技術研討會，台北，第1~9頁，1987。
37.高健章、沈進發、陳式毅、陳朝和、黃兆龍，『輕質氣泡混凝土在國內發展之研究』，內政部建築研究所籌備處專題研究計畫成果報告，1993。
38.國產健材實業，『混凝土應用範圍』，混凝土介紹，2016。http://www.gdc.com.tw/service.aspx?cid=2014060002&dpt=page_content&pt=2014060015
39.許讚全、劉昌明、吳天化、郭淑德，『飛灰與廢電石渣混合做發泡輕質磚之可行性研究』，台灣電力公司79年度研究報告，台灣，台北，1990。
40.郭偉民，『延遲性鈣礬石形成與鹼-骨材反應引致劣化機制』，碩士論文，國立中央大學土木工程研究所，台灣，桃園，2012。
41.郭淑德，『世界各地煤灰利用之近況』，臺電工程月刊，第541期，頁44-48，台灣，台北，1993。
42.郭淑德、賴正義、劉昌民，『臺電火力電廠固態副產物之資源化歷程與展望』，臺電工程月刊，第576期，p.66~p.83，台灣，台北，1996。
43.陳志遠，『轉爐石之回脹行為與其改善方法探討』，碩士論文，國立成功大學土木工程系，台灣，台南，2012。
44.陳志賢，『含矽質廢棄物之無機聚合物』，博士論文，國立成功大學土木工程學系，台灣，台南，2009。
45.陳信榮、張簡國禎，『轉爐石對環境相容性之探討』，轉爐石應用於瀝青混凝土鋪面研討會，台灣，高雄，2011。
46.陳朝和，『飛灰混凝土使用手冊』，台電公司煤灰處理與利用小組，台灣，台北，1987。
47.陳逸偵，『中華民國100年台灣鑛冶工業之進展(下)』，中國鑛冶工程學會，第五十六卷，第三期，p.89~p.120，台灣，台北，2012。
48.彭惠君，『高錳酸鉀對水中有機物去除機制之研究』，碩士論文，國立成功大學環境工程學系，台灣，台南，2002。
49.黃兆龍，『高爐熟料及飛灰材料在混凝土工程之應用』，高爐石與飛灰資源在混凝土工程上應用研討會論文輯，p.23~p.30，台灣，台北，1986。
50.黃兆龍、湛淵源、盧雪卿，『水固比(W/S)對混凝土體積穩定性的影響』，中國土木水利工程學刊，第十二卷，第四期 第831~838頁，2000。 
51.黃兆龍，『混凝土性質與行為』，三版，詹氏書局，台灣，台北，2002。
52.黃兆龍，『卜作嵐混凝土使用手冊』，財團法人中興工程顧問社，台灣，台北，2007。
53.黃兆龍、王和源、林平全、許伯良、余志偉，『新型爐灰混凝土工程性質之研究』，中工高雄會刊，第18卷，第2期，p.25~p.37，2010。
54.黃喜麟，『燃煤電廠脫硫石膏轉化半水石膏之研究』，碩士論文，國立成功大學資源工程學系，台灣，台南，2000。
55.黃尊謙，『都市垃圾焚化飛灰熔融處理取代部分水泥之研究』，碩士論文，國立中央大學環境工程研究所，台灣，桃園，2000。
56.詹穎雯、李銘智，『鋼鐵爐石粉及飛灰於傳統混凝土中粉體之最佳用量研究』，中國土木水利工程學刊，第23卷，第2期，2011。
57.劉昌明，『飛灰品質規範與混凝土』，台電工程月刊，第539 期，p.66~p.73，台灣，台北，1993。
58.劉師源，『探討現今台灣建築再生能源應用之挑戰與對策』，碩士論文，國立台北科技大學建築與都市設計研究所，台灣，台北，2008。
59.劉國忠，『煉鋼爐渣資源化技術與未來推展方向』，環保月刊，第一卷，第四期十月號，p.114~p.136，2001。
60.賴正義、郭麗雯，『美國燃煤飛灰的利用和儲存之概觀』，臺電工程月刊，第511期，p.1~p.15，台灣，台北，1991。
61.Abranms, M.S. , “Compressive Strength of Concrete up to 1600℉ (871℃) ”, Special Publication SP-25, Temperature and Concrete, Detroit, p.33~ p.58,1968.
62.ASTM C1260-14, “Standard Test Method for Potential AlkaliReactivity of Aggregates（Mortar-Bar Method）”, 2014. 
63.ASTM C227-10, “Standard Test Method for Potential Alkali Reactivity of Cement-Aggregate Combinations (Mortar-Bar Method)”, 2015.
64.ASTM C618-15, “Standard Specification for Coal Fly Ash and Raw or Calcined Natural Pozzolan for Usein Concrete”, 2015.
65.Bensted, J., & Barnes. P., “Structure and Performance of Cements”,second ed., Spon Press, London, UK, 2002.
66.Chatterji, S.,“Pozzolanic Property of Natrual and Synthtic Pozzolans: A Compartive Study” ACI SP-79, p.221~ p.226,1983.
67.Dent Glasser, L.S., “A Multi-Method Study if C3S Hydration”, Cement and Concrete Resrearch, No.6, p.733~ p.740,1978.
68.Diamond, S., Ong S., and Bonen, D., “Characteristics of Secondery Ettringite Deposited in Steam Cured Concrete Undergoing ASR Proceedings”,16th International Conference on Cement Microscopy, ICMA, Duncanville, TX, p.294~p.305,1994.
69.Ekolu, S.O. ,Thomas, M.D.A. ,and Hooton, R.D. ,“Pessimum effect of externally applied chlorides on expansion due to delayed ettringite formation: Proposed mechanism,” Cement and Concrete Research, Vol. 36, Issue 4, p. 688~ p.696, 2000.
70.Hadley, D. W., “Alkali Reactivity of Dolomitic Carbonate Rocks”, Highway. Rock Reactions, Record., Vol.45, p.1~p.19, 1964.
71.John, W“High-Strength Concrete: Economics, Design and Ductility”, ACI Journal: Concrete International Vol.15, No.1,1993.
72.Jung, B., and Schoert, H., “Viscous sintering of coal ashes 1. Relationships of sinter point and sinter strength to particle size and composition”, Energy and Fuel, Vol.5, No.4, p.555~p.561 ,1991.
73.Lenzner, D. and Luedwig, V. “The Alkali Aggregate Reaction with Opaline Sand Stone from Schleswig Holstein”, Proc. 4th Int. Conf. On Effects of Alkalies in Cement and Concrete, p.11~p.34, 1978.
74.Leiva, C., Garcia Arenas, C., Vilches, L. F., Vale, J., Gimenez, A., Ballesteros,J. C., and Fernandez-Pereira, C. “Use of FGD gypsum in fireresistant panels. Waste Management”, Vol.30, No.6, p.1123~ p.1129, 2010.
75.Lewray, J. , Williamson, J. , “The setting of gypsum plaster Part III. The effect of additivies and impurities. ” Journal of Material Science, Vol. 29, No.23, p.6085~p.6090, 1994.
76.McCoy, W. J., “Effect of Hydration on Water Solubility of Ions in Portland Cement ” ,Martin Marietta Corp., U.S.A., p.35~ p.46, 1978.
77.Mehta, P.K. and Manmohan, C.,“Pore Size Dstribution and Permeability of Hardened Cement Paste” 7th International Conference on Chemistry of Cements, Paris, France, 1980.
78.Mehta, P.K., “Concrete Structure, Properties ,and Materials”, Prentice-Hall, Englewood Cliffs , New Jersey, 1986.
79.Mindess,S. and J. F. Young, “Concrete”，Prentice- Hall Inc，Englewood Cliff，, New Jersey,1981.
80.Oberholster, R. E., and Davies, G., “An Accelerated Method for Testing the Potential Alkali Reactivity of Siliceous Aggregates” ,Cement and Concrete Research, Vol. 16,p.81~p.189 ,1986.
81.Ozyildirim, C.“High Performance Concrete for Transportation Structures”, ACI Journal: Concrete International Vol. 15, No. 1, 1993. 
82.Pera, J. , Coutaz, L. , Ambroise, J. and Chababbet, M. ,“Use of Incinerator Bottom Ash in Concrete”, Cement and Concrete Research. Vol.27. No.1, p.1~ p.5, 1997.
83.Shuguang, H. and Yue, L., “Research on the Hydration, Hardening Mechanism, and Microstructure of High Performance Expansive Concrete”, Cement and Concrete Research 29, p.1013~ p.1017, 1999.
84.Skoog, D.A. , West, D.M. , and Holler, F.J., “Chap. 17: Applications of oxidation / reduction titrations”, Analytical Chemistry: An Intriduction, 5th edition, Yi Hsien Publishing Co., LTD, 1990.
85.Skrifvars, B.J. , Hupa, M. , Backman, R. and Hiltunen, M. , “Sintering Mechanisms of FBC Ashes”, Fuel, Vol.73, No.2, p.171~ p.176 ,1994.
86.Stanton, T. E., “The expansion of concrete through reaction between cement and concrete” , Proceeding American Society of Civil Engineers,Vo1.66, p.1781~ p.1811, 1940.
87.Swenson, E. G. “A Canadian reactive aggregates undetected by ASTM tests”, ASTM Bull.226, p.4~p.50, 1957.
88.Taylor, H. F. W. “Cement Chemistry”, second ed., Thomas Telford,London, UK., 1997.
89.Tzouvalas, G., Rantis, G., and Tsimas, S. “Aternative calcium-sulfate-bearing materials as cement retarders：Part II. FGD gypsum ”,Cement and Concrete Research, Vol.34, No.11, p.2119~p.2125, 2004.