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研究生:吳國洋
研究生(外文):Guo-yang Wu
論文名稱:混凝土製品應用於土木工程之減碳效益評估-以道路、建築工程為例
論文名稱(外文):Assessment of the Benefits of Carbon Reduction with Concrete Products used in Civil Engineering - The Case Study of Pavement and Construction
指導教授:林志棟林志棟引用關係
指導教授(外文):Jyh-dong Lin
學位類別:碩士
校院名稱:國立中央大學
系所名稱:土木工程研究所
學門:工程學門
學類:土木工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2011
畢業學年度:99
語文別:中文
論文頁數:115
中文關鍵詞:水泥混凝土減碳效益瀝青混凝土碳足跡
外文關鍵詞:Carbon FootprintConcreteReduce Carbon EmissionsAsphalt concrete
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自工業革命以來全球經濟日益繁榮,伴隨著人口成長和科技進步,人類對於大自然環境不斷的予取予求,大量的製造溫室氣體,使得人類對於大自然的影響不再只是侷限於地表,進而擴張至地球大氣,隨著大氣的運動,將整個影響逐漸擴及全球,進而造成地球暖化,全球環境氣候造成變遷。
近十年來,工業能源效率提高,許多行業的二氧化碳強度下降,然而這一進展被全球工業生產增長大大抵銷,就目前台灣地區產業結構而言,工業對於二氧化碳貢獻度占最大宗,以關係著日常民生的土木營建產業而言,其最大宗使用的土木營建材料為混凝土產品,無論是用於一般房屋建築、高樓建築、橋梁、路面等。
本研究所指混凝土產品其範圍限定於建築、道路工程中,針對現今工程施作中常用之類型作為研究對象,包含水泥混凝土、瀝青混凝土等。依照其產品類別規則(Product-Category Rules, PCR)設定其計算範圍,從搖籃到大門(Cradle to gate)至產品產出為止進行一套二氧化碳排放評估。
研究結果指出對於混凝土產品而言,各個階段之間碳排放量計算結果皆顯示,產品生產各階段內其影響本身碳排放量之最大因素為配合設計結果之原料比例。水泥混凝土產品其對於產品碳排放量最大影響因素為產品內水泥材料之比例及其取代材料之比例;瀝青混凝土產品以整體產品碳排放量而言,再生瀝青混凝土之每噸碳排放量仍較一般瀝青混凝土少4.533 kg CO2-e。
Global economic is booming day by day since the industrial revolution. With population growth and technological progress, human make endless demands for natural environmental. Greenhouse gas is mass production, so that the impact of human activities for the natural environmental, which not only earth''s surface but also the atmosphere. With atmospheric flow, Greenhouse gas spread to the whole world result in global warming and global environmental change.
In a decade, industrial energy efficiency has promoted which caused decreasing of carbon dioxide in many industries. However, this progression is countervailed by the global industrial growth. Taiwan’s industrial structure produces the most yields of carbon dioxide. For civil construction industry, the most commonly used material is concrete which used by building construction, bridge and pavement.
This research focuses on the concrete product using in construction and road works, for the commonly used type in the construction works nowadays, which including cement concrete and asphalt concrete. According to Product-Category Rules (PCR) set of calculation from “Cradle to gate” to product yield evaluated carbon emissions.
The result indicated that carbon emissions calculation of every stage to produce concrete product, the material ration of mix design is the main factor. For cement concrete product, the proportion of cement materials and the proportion of replacement materials are the main impact factors of carbon emissions. For asphalt concrete product, recycled asphalt concrete produce less than general asphalt 4.533 kg CO2-e per ton.
目錄 I
圖目錄 III
表目錄 V
第一章 緒論 1
1.1 研究背景與動機 1
1.2 研究目的 2
1.3 研究範圍 2
1.4 研究流程與方法 2
第二章 文獻回顧 5
2.1 氣候變遷現況與政策指標 5
2.2 土木工程於減碳之角色 12
2.3 混凝土概述 17
2.3.1水泥混凝土 18
2.3.2瀝青混凝土 22
2.4 再生再利用 24
2.5 溫室氣體相關國際標準 32
2.5.1 ISO 14064 32
2.5.2 PAS 2050 34
2.5.3 ISO 50001 37
第三章 節能減碳評估系統建立 39
3.1 節能減碳評估系統之意義 40
3.2 系統範疇與邊界 41
3.3 計算方法 43
3.3.1 水泥混凝土製品 45
3.1.2 瀝青混凝土製品 48
3.4 能源管理 55
第四章 混凝土製品評估模式擬定 57
4.1 目標選擇與資料來源 57
4.1.1 目標選擇 57
4.1.2 資料來源 58
4.1.3 研究假設 60
4.2 原料階段係數蒐集與計算 61
4.2.1 粒料 61
4.2.2 水泥 65
4.2.3 矽灰 68
4.2.4 燃煤飛灰 68
4.2.5 水淬爐石粉 69
4.2.6 瀝青膠泥 70
4.2.7 礦物填縫料 71
4.2.8 瀝青刨除料 72
4.2.9 原料運輸階段計算 75
4.3 工廠生產耗能階段計算 78
4.3.1 水泥混凝土廠耗能階段計算 78
4.3.2 瀝青混凝土廠耗能階段計算 83
4.4 產品運輸階段計算 86
4.5 混凝土製品減碳效益評估 90
4.6 主題工程減碳效益試算 100
第五章 結論與建議 109
5.1 結論 109
5.2 建議 110
參考文獻 111

圖目錄
圖1.1研究流程 4
圖2.1 北極植被和鄰近地區示意及預測圖 5
圖2.2國際氣候變遷決議進程圖 8
圖2.3 2004年溫室氣體統計資料 10
圖2.4 四大綠色內涵指標與定義 13
圖2.5 永續公共工程-節能減碳整體推動策略 16
圖2.6 再生再利用流程 24
圖2.7水淬爐石粉與高爐水泥生產流程圖 29
圖2.8 碳足跡標準發展趨勢 36
圖2.9 EN 16001與ISO 50001能源管理系統模式示意圖 38
圖3.1 節能減碳評估流程 39
圖3.2 混凝土製品生產流程 41
圖3.3原料生產流程 42
圖3.4工廠加工流程 42
圖3.5 營建施工階段流程 43
圖3.6水泥混凝土製品生命週期評估 45
圖3.7 水泥混凝土廠生產流程 47
圖3.8 瀝青混凝土製品生命週期評估 49
圖3.9 瀝青混合料拌合流程 52
圖3.10 能源基線示意圖 56
圖4.1 水泥生產製程 65
圖4.2 石灰生產製程 72
圖4.3 中性能混凝土(MPC)減碳效益 93
圖4.4普通混凝土(OPC)與自充填混凝土(SCC)碳排放量 95
圖4.5滾壓混凝土(RCC)產品碳排放量與飛灰取代量關係 96
圖4.6 中央大學國鼎光電大樓 100
圖4.7 中央大學人文社會科學大樓 103
圖4.8台66線19k+000至26k+034位置圖 106


表目錄
表2.1 系統溫室氣體排放參數 6
表2.2 混凝土種類區分表 17
表2.3飛灰取代水泥之上限限制 27
表2.4台電公司歷年飛灰產量及利用情形 28
表2.5 水淬爐石粉與轉爐石產量 29
表2.6相關名詞定義 31
表2.7各部會法規彙整 31
表2.8 ISO14064標準內容 33
表2.9 碳足跡計算步驟及內容 35
表3.1計算方式說明 44
表3.2 水泥混凝土製品配合設計統計表 46
表3.3 混凝土製品單位碳排放量 46
表3.4 台灣電力公司抄表代號說明 48
表3.5 密級配瀝青混凝土配合設計統計結果 50
表3.6 瀝青混合料材料排放量計算 51
表3.7 各級機關再生配合設計規定 54
表3.8 再生瀝青混凝土配合設計統計結果 54
表3.9 瀝青混合料材料排放量計算 55
表4.1 各類型數據提供廠商資料 58
表4.2 燃料燃燒及電力使用之二氧化碳排放係數 59
表4.3粒料之材料碳排放係數整理 62
表4.4 國內廠商砂石原料開採耗能調查 63
表4.5 原料開採完成後加工階段調查 64
表4.6 水泥生產主要排放源 66
表4.7 熟料碳排放係數 67
表4.8 水泥產品碳排放係數 68
表4.9 燃煤飛灰碳排放係數 69
表4.10 單位水淬爐石粉取代水泥二氧化碳排放量比較 70
表4.11 水淬爐石粉碳排放係數 70
表4.12 瀝青膠泥碳排放係數 71
表4.13 礦物填縫料碳排放係數 72
表4.14 瀝青混凝土施工機具燃油消耗率 73
表4.15 刨除料碳排放量計算 74
表4.16 瀝青刨除料碳排放係數 74
表4.17 汽車貨運報告原料運輸距離整理 76
表4.18廠商訪查原料運輸距離整理 76
表4.19 水泥混凝土原料運輸階段排碳量 77
表4.20 瀝青混凝土原料運輸階段排碳量 77
表4.21混凝土製品拌合時間差異 79
表4.22 水泥混凝土製品配合設計結果整理 80
表4.23 預拌廠產品產量與電力耗損統計資料 81
表4.24 單位m3各強度混凝土製品電能消耗 82
表4.25瀝青混凝土配合設計結果統計 83
表4.26 瀝青廠A生產耗能統計資料 84
表4.27 瀝青廠B生產耗能統計資料 85
表4.28 瀝青混凝土廠生產耗能計算 85
表4.29 汽車貨運運量排名10大商品 86
表4.30 混凝土製品運輸階段整理 87
表4.31 水泥混凝土製品運輸階段整理 87
表4.32 其他非金屬礦物製品 88
表4.33 瀝青混凝土製品運輸階段整理 89
表4.34混凝土製品原料係數整理 90
表4.35 普通混凝土(OPC)碳排放量計算 91
表4.36高性能混凝土(HPC)碳排放量計算 91
表4.37中性能混凝土(MPC)碳排放量計算 92
表4.38自充填混凝土(SCC)碳排放量計算 94
表4.39 OPC與SCC 350kgf/cm2碳排放量計算 95
表4.40滾壓混凝土(RCC)碳排放量計算 96
表4.41高性能回填材料(CLSM)碳排放量計算 97
表4.42瀝青混凝土配合設計結果碳排放量 98
表4.43瀝青混凝土碳排放量計算 99
表4.44 國鼎光電大樓自充填混凝土配合設計比例設計表 101
表4.45 國鼎光電大樓混凝土製品碳排放量計算 101
表4.46國鼎光電大樓碳排放量估算 102
表4.47 人文社會科學大樓中性能混凝土配合設計比例設計表 104
表4.48人文社會科學大樓混凝土製品碳排放量計算 105
表4.49人文社會科學大樓碳排放量估算 105
表4.50台66線19k+000至26k+034工程資料 106
表4.51台66線19k+000至26k+034工程減碳量計算 107
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