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 解除既有規範對創新環保材料與工法的束縛 傳統施工材料與技術規範載明應採用的材料、機具、及步驟,又稱為方法或食譜規範,按照既定的方法「依樣畫葫蘆」拌製、鋪築、及滾壓完成的路面即可依契約規範驗收。美國加州鋪路專案依據鋪築時壓實度要求方式區分為依「既定壓實方法(Method Compaction)」和「壓密度試驗」兩種,所謂既定壓實方法乃在專案正式生產鋪築前,以同樣的材料在相同鋪築條件,以選定的滾壓機具和程序,鋪築滾壓一段試鋪築滾壓路段,並對完成後的這段既定壓實方法試鋪段進行鑽心試體壓密度檢測;若能符合壓密度要求,則選定的滾壓機具和程序即為核可的「既定壓實方法」,後續正式鋪築滾壓時按既定方法滾壓,並由檢試驗員檢核確保程序正確,不需要在鋪築滾壓後再執行密度試驗確認。此種「方法規範」免除為確認密度必需在鋪築完成面鑽心的困擾,也不限制新技術與新工法的採行。但若契約規範中的條文,對材料、機俱、及工法程序做硬性的規定,則不利創新低碳養護材料的推動,國外的建議是在全面改成效規範前,先解除傳統規範對創新材料與工法的束縛。(成效規範詳參「 英國公路工程成效合約與施工性能成效測試 」) 本研究在「台3乙9k~10k溫拌橡膠瀝青試辦工程」及「新北大橋主橋面換鋪溫拌橡膠瀝青越級配」皆實證可以刪除或調整現行規範中的「溫度下限」的方式解除溫度束縛,使熱拌廠得以採用溫拌技術;至於現行規範中沒有准用橡膠改質瀝青,配合設計方法也只規定採用驗歇爾法等限制,則可以暫時做條文文字的調整或補充,以利低碳養護材料的採行。依此原則,本研究整理現行與瀝青相關施工綱要規範共七章,列出黏結料、配比設計、及施工溫度規定,如表1所示。 表1 現行與瀝青相關施工綱要規範之黏結料 、配比設計、及施工溫度規定彙整表 關於表1中施工溫度的規定,主要是指拌合溫度及鋪築滾壓溫度兩個方面;拌合溫度的束縛條款有兩類,其一為不同材料拌和時彼此相差不得超過 10℃及製程中某階段溫度不得低於某特定值;前者是非常非常老舊的規定,近代拌合技術已不需限制進入拌合機中的材料溫度差,例如早期推動再生瀝青時允許高溫新粒料在拌合機內透過熱傳導與常溫刨除料拌製,現代化的機俱可以有很大的彈性將材料拌合均勻;同樣地,製程中的某階段溫度需高過某界值的規定,也是落後技術條款,以現代化的拌和機械能量,改質瀝青的均勻拌合溫度不再用「黏結料的等黏度溫度」選定(詳參「...
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 瀝青鋪面永續與綠色採購 (Asphalt Sustainability and Green Procurement) 鋪面永續四支柱:在一般公認永續三支柱(環境、社會、經濟)外,一般擴展出的第四支柱大都是指「文化」;為切合低碳建材專案的目的,將實現耐久性能的品質目標列為第四支柱。 由於路面工程全生命週期實證資訊尚未完善,而採用「從搖籃到大門」的綠色產品政策,側重於「透過環境產品聲明 (EPD)選擇低碳材料」,並假設低碳材料的長久性能與非低碳材料相同。(詳參「 鋪面生命週期評估與瀝青混合料的環保產品聲明 」)採用橡膠瀝青,也就是以胎磨膠粉做為瀝青改質劑,不僅提昇鋪面永續、回復力(韌性)、及路面養護績效等多項指標,亦為瀝青拌合業淨零轉型的策略重點。 鋪面永續及回復力需求 面對2050年淨零排放目標,美國環保署(EPA)2019年統計的溫室氣體(Green House Gas, GHG)排放量,由交通運輸、電力能源、工業、農業、商業、及住家等六大產業瓜分,其中77%來自交通運輸(29%)、電力能源(25%)、及工業(23%)三大產業。交通運輸產業中的公路鋪面,全生命週期舞台上的各項活動如圖1所示;美國聯邦公路總署(FHWA)展開鋪面生命週期(從搖籃至墳墓)各階段的溫室氣體排放量,可知鋪面從搖籃(原料生產製造)至墳墓(路面壽年終止)共六個階段,除了使用階段受制於用路人習慣外,其它階段的減碳策略,皆可直接由道路管理機關執行,而確切可行者有四大方向,簡稱「鋪面永續四策略(Pavement Sustainability Strategies, PSS)」如下:[Heather Dylla, FHWA, June 15, 2021] PSS1: 在鋪面工程中納入廢棄材料,特別是廢塑膠及廢輪胎橡膠; PSS2: 鋪面再生; PSS3: 提昇耐久性; PSS4: 採用當地材料。 圖1、公路鋪面生命週期舞台上的各項活動 [Heather Dylla, Sustainable Pavements Program Update, NRRA Research Pays Off Webinar Series, FHWA, June 15, 2021] 回復力或韌性(Resilience)定義為災難性的衝擊發生時,能及時有效地對抗、吸納、調適、及復原的能力。面對全球氣候變遷及推動循環經濟...
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 同時以「成效」設計及 檢驗 瀝青混凝土 以設計強度檢驗水泥混凝土是再自然不過的事了,但,「以設計強度檢驗瀝青混凝土? 」則似乎是未曾聽聞的事! 瀝青混凝土的配比設計主要依據組成材料間的體積關係,而檢驗瀝青混凝土的品質,則採用分離黏結料來確認其組成符合設計。這主要是源於黏結料本質上的差異,有機及黏彈性,使得瀝青材料因老化程度不同、檢測溫度差異、及受力型態(荷重大小及荷重時間)不同,而呈現不同的反應,單一的「強度」對瀝青混凝土而言可以說是遙不可及的「指標」。利用平價簡單的抗車轍指數和抗開裂指數兩種指數型成效試驗,不但得以在配比設計階段,在抗變形和抗開裂能力間取得平衡,亦能在品質管制階段,以該等成效試驗檢測材料品質,完善品管檢驗與原材料設計試驗的一致性及有效性。 瀝青混凝土的配比設計概念可追溯至 蘇格蘭人約翰馬克當(John MacAdam),於1816年 「有計畫地」混鋪 各種不同粒徑的碎石,以獲得堅固的路面,隨後再發展成 「依粒徑大小分層撒播粒料,再噴灑柏油使其灌入」的 「柏油馬克當(Tar  Macadam 」(亦即台灣俗稱的「搭嗎嘎」) ;搭嗎嘎盛行百餘年 直到二十世紀 才被高度自動化的廠拌瀝青混凝土取代。(詳參「 瀝青配比設計的前世今生--有趣又有深意的瀝青混凝土配比設計演進史 」) 美國路面工程界新近推出的「平衡配比設計(Balanced Mix Design, BMD)」是傳統瀝青混凝土的既有概念,以往受限於成效試驗法而較難落實,在指數型成效試驗發展完善後,應突破傳統體積特徵的束縛,善用平衡配比設計的概念,在慣用的抗車轍成效試驗和抗開裂成效試驗間取得平衡,以成效設計適用於不同結構層的瀝青混凝土,以全面提昇鋪面的服務成效。(詳參「 在鋪面疲勞開裂與車轍變形兩種成效間取得平衡 」) 依照AASHTO PP105 Standard Practice for Balanced Design of Asphalt Mixtures, 從過渡BMD到全面BMD,可有體積設計為主附加成效臨界值(A法)、以體積設計求得用油量後用成效試驗最佳化(B法)、以成效試驗為主調整體積性質(C法)、及直接用成效試驗做配比最佳化不規定體積性質(D法),共四種選擇;橡膠瀝青研究團隊基於「永續鋪面四策略」建議選用對組成原料較少限制的D法,並且引用超級鋪面法的旋轉壓實曲線顯...
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 橡膠瀝青混合料平衡式配比設計報告 因應未來高效低碳的道路養護需求,環境部資源循環創新及研究發展計畫支助的「以廢輪胎橡膠推動道路養護資源循環減碳技術(RECA-113-034, RECA-114-021)」以「輪胎循環高值化、道路養護低碳排」為願景,沿續歷年廢輪胎橡膠鋪路的成果,結合歐美實證可行的溫拌技術,在實驗室研發創新材料設計,提出以平衡式配比設計(Balanced Mix Design, BMD)法設計含刨除料的橡膠瀝青混合料;國內尚未有正式的執行程序與報告提交方式,本文紀錄該研究團隊在實驗室試執行的含刨除料橡膠瀝青平衡式配比設計成果以供參照。內容除第一節說明該團隊建議的配比設計流程,及結算試驗材料量與各類試驗數量計算外,其餘各節依配比設計試驗報告的提出型式列出試驗成果。(詳參「 同時以「成效」設計及檢驗瀝青混凝土 」) 一、建議的平衡式配比設計流程及試樣準備 所謂平衡式配比設計(BMD)是一種新的瀝青混合料的配比設計方法,主要是在實驗室針對不同的氣候與交通荷載狀況及用在鋪面結構層中的位置,用適當老化模擬的試樣,以多種破壞模式的成效試驗檢測後,依據最佳化的成效決定材料組成配比。採用平衡式配比設計可以打破傳統體積特性的束縛,用更合理且與實際使用成效搭配的方法,提昇成效、實現創新、最佳化成本並且提昇永續性。依照AASHTO PP105 Standard Practice for Balanced Design of Asphalt Mixtures, 從過渡BMD到全面BMD,可有體積設計為主附加成效臨界值(A法)、以體積設計求得用油量後用成效試驗最佳化(B法)、以成效試驗為主調整體積性質(C法)、及直接用成效試驗做配比最佳化不規定體積性質(D法),共四種選擇;環境部研究團隊基於「永續鋪面四策略」建議選用對組成原料較少限制的D法,並且引用超級鋪面法的旋轉壓實曲線顯現的體積特徵來納入設計越級配粗粒料架構概念,採用的平衡式配比設計流程如下圖所示。 本團隊試設計的橡膠瀝青混合料為越級配,期待添加30~50%的刨除料,故在選定組成材料階段,在熱拌廠的料場取得代表性試樣,計有1公分、0.8公分、及砂,共三種用來組成越級配的新粒料,及經該廠軋製篩分的粗、細兩種刨除料,取用的材料數量估算如下: 第一階段設計粒料架構:三種合成級配每種拌製三份約5公斤混合料試樣(其中一份分...