前言
火山浮石係火山噴發後之天然物質，其化學組成與一般天然粒料相似，而漂流火山浮石是海底火山噴發經過海水急速冷卻，漂浮於海面上之火山浮石的物質，其含有各種礦物質，屬於自然現象所產生之岩石資材。火山浮石內外充滿氣孔，質地比天然粒料輕，會漂浮於水面。日本小笠原群島海底火山於2021年夏季噴發形成火山浮石漂流至我國海域，易造成漁船航行安全，例如船隻作業時捲入動力引擎導致故障等，以及影響海岸重要設施與海洋生態損害，受影響之漁港區持續派員打撈清除，目前暫存於臺北、基隆各港區約600噸左右。
有關火山浮石處理方式，我國營建署、海委會、環保署、礦務局、農改場及各縣市政府等相關單位已有相關之應變政策，透過通報機制、持續監測及海上清除等3項作業維護船隻出入港及海上航行安全；另外，在後續資材使用之對策，漁業署分別與桃園農改場及臺中農改場合作，經試驗發現火山浮石經浸水處理後pH及EC(電導度)值可大幅降低，應可適用於多肉植物種植及園藝之應用等。而內政部營建署研議將浮石列為土石方資源，堆置處理場代為收容處理，及臺灣港務股份有限公司基隆港務分公司則研議將浮石設計應用於臺北港回填造地之用途評估。本所依111年2月11日行政院吳政務委員澤成召開「漂流火山浮石因應處理研商會議」紀錄會議結論第2點之(二)「未來可能去化或再利用的準備—請內政部預為研究浮石運用於建築材料之應用技術或是納入土資場收容處理」，配合於111年度則進行漂流火山浮石於建築建材應用可行性與經濟性研究，期望藉由漂流火山浮石質輕之特質，做為符合規範之輕質粒料，以提供多元化去化的管道。
貳、研究方法與步驟
本研究以臺灣沿岸打撈之漂流火山浮石為材料，探討其於建築建材應用之可行性與經濟性，研究方法及過程將由國內外火山浮石於建築建材應用相關資料蒐集整理開始，其次進行材料基本性質試驗分析，進而研發漂流火山岩做為輕質粒料之去化相關技術，並探討其各項工程性質，最後評估應用之可行性與經濟性。研究工作之進行步驟分述如下：
(1)國內外火山浮石於建築建材應用相關文獻之蒐集
因為國內對於漂流火山浮石研究與應用較少，但國外已經有諸多研究成果足供參考，本研究蒐集各國相關文獻資料，並對其試驗結果進行分析整理。另外，亦針對日本沖繩縣漂流火山浮石於建築建材應用現況與策略，如再生浮石混凝土、鋪路材料(瀝青混合料)、水泥原料、多孔隙浮石混凝土塊、防火耐熱材料、護坡工程噴塗材料(噴凝土)、地工混凝土模板材料、營建廢棄土石方混合成混合土填方料做為路基材料、浮石空心紅土磚及浮石平板砌磚(高壓砌塊)等進行彙整。
(2)漂流火山浮石之基本性質分析
本研究將所取樣的漂流火山浮石進行其物理性質分析及化學性質分析。其中物理性質分析包含顆粒均勻性、筒壓強度、乾比重、孔隙率與吸水率等；而化學性質分析則包含不同清洗程度下之氯離子含量、燒失量、有機不潔物及化學成分分析等。完成性質試驗後，依據營建市場需求進行應用可行性探討與分析。
(3)漂流火山浮石於建築建材應用技術之可行性及經濟性評估
根據漂流火山浮石的基本性質分析結果及建築市場需求，進行漂流火山浮石去化之應用技術選項，並完成最終產品(如結構混凝土用、非混凝土結構用、一般用粒料或植栽用粒料)性質試驗，最後提出漂流火山浮石輕質粒料再利用產品商業化之可行性及經濟性分析。
(4)由漂流火山浮石加工所得之輕質粒料，於國家標準「CNS13691結構混凝土用之輕質粒料」等法規之適用性探討
本研究將依國家標準「CNS3691結構混凝土用之輕質粒料」中要求判定漂流火山浮石之去化管道。在化學性質部分，結構用輕質粒料不得含有過量之有害物質，其判定標準有有機不潔物、斑點、燒失量等三項為主。
參、研究成果與建議
- 依再生粒料雜質含量試驗法，測得漂流火山浮石雜質的含量為0.24%，在國內規範建議之範圍以內，故火山浮石雜物可不做預先分離處理，直接原樣再利用。惟需注意本研究之火山浮石取樣前幾個月，戶外的取樣地點經歷多日的大雨沖刷，可能造成試樣之雜質含量偏低。
- 火山浮石篩分析試驗結果顯示，最大粒徑為19 mm，粒徑集中在#4及#8號篩之間，其粒徑大小宛如6分石與粗砂之混和體，若將其作為粗骨材混拌進混凝土，建議使用粒徑較小之細粒料與其拌合。而水溶性氯離子含量試驗結果低於規範值0.012 %，則可直接使用於混凝土，但需注意本研究之火山浮石係由海中撈出，測定之氯離子濃度本應相當高，惟因戶外的取樣地點取樣前幾個月，經歷多日的大雨沖刷，可能因此造成試樣之氯離子濃度較低。
- 火山浮石的筒壓強度1.86 MPa實屬偏低，製作之結構用混凝土的28天抗壓強度不滿足CNS 3691規範之建議值。而且浮石24小時吸水率達38 %偏高，若運用在結構混凝土上，新拌混凝土性質的品質控管將相當困難。以上評估顯示火山浮石是無法應用於結構用混凝土。
- 火山浮石非結構用混凝土單位重約為1,200 kgf/m3，28天抗壓強度約為6 MPa；熱導熱係數介於0.38-0.42 W/(m•K)，是可作為隔熱用或非結構用混凝土使用。
- 利用火山浮石與天然砂的混合之承載力試驗結果顯示，其極限承載力介於9.57 tf/m2至11.38 tf/m2，作為道路基底層材料強度是不足的，但應用於不需太高承載力之填方地區，是可以接受的。就經濟性方面而言，以浮石做為回填材料，可降低天然粒料成本，並達到浮石去化處理的目的。
- 火山浮石於筒壓強度、24小時吸水率、洛杉磯磨損率、五循環之硫酸鈉健度試驗以及結構輕質粒料混凝土之強度皆無法滿足結構混凝土用規範之建議值。故火山浮石應不適用於「CNS 3691結構混凝土用之輕質粒料」規範。但試驗結果顯示，火山浮石適用於「CNS 14826隔熱混凝土用輕質粒料」之規範。
- 若以建築建材應用之方向探討，火山浮石建議使用於建築物之輕質濕式隔間內牆，以取代現有之保麗龍輕質濕式隔間牆施工。而且以一座1萬平方公尺建坪之國宅建築物則可以輕易消化目前臺灣所堆積之漂流火山浮石。
- 依據住宿類建築物節約能源設計技術規範規定，採用火山浮石鋼筋輕質粒料混凝土，應該可達節約能源設計技術規範規定屋頂及外牆平均熱傳透率之指標，結構體即為隔熱層，簡化房屋建築施工程序，可以吸引建商之使用。但臺灣地區身處環太平洋地震帶，其建築物外牆強度需求較高，因此在尚未採用火山浮石針對屋頂與外牆深入研究，並研擬出最佳化配比之前，火山浮石鋼筋輕質粒料混凝土目前仍不適合用作地震帶地區之建築物外牆，未來或可思考應用於外牆內層，達到隔熱及節約能源的效果。
對於火山浮石未來研究與應用方向，建議可以朝向大公園、學校庭園之非車行道路等建築物隔間牆版，採用預鑄工法等大量產製的研發與技術方面著手，這可充分的利用火山浮石質輕與隔熱的特性，去改良目前預鑄混凝土塊的性能，並透過大量產製達到浮石去化與再利用之目的。