中華鋪面研究室

 鋪裝機操作員啟動鋪築作業的設定與檢核項 根據《The Asphalt Pro》所發表的實務指引，瀝青路面約有 90% 的品質瑕疵源自於「燙板（Screed）設定」與「料頭（Head of material）管理」不當。 瀝青混凝土鋪裝機的自由浮動燙鈑 瀝青混凝土鋪裝機主要由餵料系統、車輛系統、及自由浮動燙鈑(Free-Floating Paver Screed)所組成，如圖1所示。自由浮動燙鈑原理發明於1930年代[1、2]，是現代化鋪裝機控制鋪築路面平坦度的主要工具，如圖2所示，鋪裝機的浮動燙鈑經由兩邊拉桿連接至車輛系統之輪軸基線中心，這兩個鉸接點(稱為拖曳點，Tow Point)使燙鈑可以自由浮動，因為鋪裝機向前行進使浮動燙鈑系統產生如圖2中的牽引力(F3)，這個力量經由拉桿傳遞至燙鈑，而由播料量(俗稱「料頭」(Head of Material, F2)和燙鈑底傾斜角度(俗稱「攻入角(Angle of Attack, F1)」兩處的阻力達成力的平衡。 圖1、瀝青混凝土鋪裝機的主要構造[2] 圖2、瀝青混凝土鋪裝機的自由浮動燙鈑原理[2] 當拖曳點的高程變高時，經由拉桿傳遞增加燙鈑底傾斜角，進入燙鈑底的材料量增加，迫使燙鈑上浮，反之，若拖曳點的高程降低時，經由拉桿傳遞降低燙鈑底傾斜角，進入燙鈑底的材料量變少，迫使燙鈑下降；這種自由浮動燙鈑的「反應長度」約為拉桿長度的5倍，也就是說，若拉桿長度為1公尺，則拖曳點的高程改變一般乃在鋪裝機行進5公尺後，燙鈑的高程調整才完成，也就是說會有一段燙鈑反應時間(Srceed Reaction Time)；由於拖曳點位於鋪裝機的中心而隨原路面起伏，一般而言，以這種自由浮動燙鈑鋪築的路面具有與原路面相同的縱橫斷面坡度。 有關鋪築面的平坦度控制，可參「 熱拌瀝青混凝土施工與品質管制 」 燙鈑設定與料頭管理 維持一部鋪裝機的正常運作，至少要有1名駕駛負責穩定行進並密切與運料車司機搭配確保供料穩定，外加1至2名燙鈑操作員，負責持績管理料頭、延伸燙鈑、拖曳點、及接縫。以下為鋪裝機操作員在每次開鋪前應嚴格執行的 「鋪裝機燙板標準設定10 步驟」： 步驟 1：檢查燙鈑底鈑與組件（Inspect Screed Plates）：鋪築機平整度與組件狀況確認。如圖3 檢查燙鈑底板（Screed Plate）是否平整、有無過度磨損或變形。 確認...

 粒料的破裂面(稜角性)與扁長顆粒 因砂石組成水泥混凝土及瀝青混凝土之骨幹，故以往稱為「骨材」，目前國內相關規範中大都稱為「粒料」，是土木工程不可或缺的材料。簡言之，粒料的品質要求為潔淨、不含泥及有害物，以免影響膠結，堅硬、強度足、粒形好、級配佳，以組成主要骨架，耐久性強以抗外在環境侵蝕等特性；其中有害物、強度、耐久性等，受母岩材質及料源控制，而潔淨、粒形、及級配，則受軋石製程影響(詳參「 揭穿砂石製程的魔鬼細節—破碎比 」)。瀝青混凝土之膠結料為高感溫性的熱塑性聚合物，在溫度與荷重時間雙重作用下，有可能產生流動，因此，瀝青路面之抗變形能力，主要由粒料間形成的主架構提供，不良製程生產的粒料，粒形及級配不佳，對路面車轍的發生有關鍵性的影響。 粒料的共同特性與料源特性 依據SHRP的定義，砂石粒料的特性中，稜角性、扁長顆粒、及黏土含量之限制，為所有路面專家共同認定，甚至有一致的標準值，是用於瀝青混凝土之粒料必需具有的特性，稱為共同特性(Consensus Properties)，其粒料特性對瀝青混凝土也有重要影響，但不同地區之要求不同，無法界定一致品質建議值者，稱為料源恃性(Source Properties)。(瞭解SHRP可參「 瀝青的成效分級制(PG Grades) 」) 由河川開採的礫石與經軋製後的碎石的差異，如圖1所示，就是「粒形與破裂面」。 圖1 碎石(左)與礫石的差異( 圖源 ：https://apscreens.com/crushed-stone-vs-gravel/) 為使瀝青混凝土具良好的抗變形能力，粒料應提供強而有力的主架構，圖3-18顯示分別由立方形及圓形顆粒組成之骨架狀況，兩者具有相同的孔隙及材質，理論上應具有相同強度，如圖3-18A，然立方形顆粒傾向於互相契合而鎖住，可有較強的抗變形能力，而圓形顆粒因互相滑動而契合度較差，荷重後沿剪力面滑動而產生變形，如圖3-18B所示，這種現象，在一般的砂石料堆中可以清楚發現，圓形礫石堆的安息角(Angle of Repose)較小，無法像立方形碎石般，堆得較陡、較高如圖3-18C所示。 圖2 粒料的稜角性對其行為的影響 圖源： Background of Superpave Asphalt Mixture Design and Analysis, National Asphalt Training...

 回到柔性路面的本質：為向來粗獷的瀝青鋪築業注入溫柔女力 美國瀝青鋪築業的粉紅女力網頁 美國瀝青鋪築業的女力組織全名為 Women of Asphalt (簡稱 WofA)，是美國傳統重工業中極具代表性的女性職場社團。 成立時間 成立年份：2017 年（由多位瀝青產業女性領袖與專家共同發起創立）。
 宗旨與目標 核心宗旨：賦能與推動瀝青產業中的女性職涯（Empowering women in asphalt industry careers）。
 三大目標：
 提高認知 (Awareness)：吸引更多女性認識並投入過去以男性為主的鋪路與瀝青工程業，解決行業勞動力短缺問題。
 增進知識 (Knowledge)：透過教育訓練、研討會與資源分享，提升女性專業技能。
  建立社群 (Community)：建構互助網路，促進跨階層女性的交流與職涯成長。
 會員規模 會員人數：超過 3,000 名成員，涵蓋從第一線鋪路施工人員、工程師到企業高層（執行長）。
 特色：採免費入會 (Dues-Free) 形式，降低女性參與門檻，並在美國 25 個州設有 19 個地方分會。
 主要活動與績效 全國導師計畫 (Mentorship Program)：媒合資深女性從業者與新手，提供一對一職涯指導與職場經驗傳授。
 專業教育與研討會：定期舉辦如「Asphalt Paving 101」線上與實體課程、網路研討會及領導力培訓。
 業界大型活動與倡議：在大型重機具展（如 World of Asphalt）期間舉辦「Women of Asphalt Day」交流論壇，並積極促進產業內部薪資平等（目前瀝青業女性薪資已達男性約 96%，高於美國全行業平均）。

判斷刨除料中瀝青PG等級的力學(免溶劑)法研究 美國國家瀝青技術中心（NCAT）與維吉尼亞運輸研究委員會（VTRC）正合作開發一種不需使用化學溶劑抽提與回收即可評估刨除料（RAP）中瀝青膠泥性能等級（PG）的新方法。(NCHRP IDEA Project 245, Simple and Rapid Tests for Assessing Quality and Consistency of Reclaimed Asphalt Pavement (RAP) for Recycled Asphalt Mixture Applications) ( Final Report for NCHRP IDEA Project 245 ) 圖1 傳統溶劑分離回收示意圖 日本的間接張力係數拌合圖  可參「 跟著美國人學習日本高刨除料含量再生瀝青鋪路經驗 」 日本規範准用的RAP的品質規定為(1)瀝青含量需大於等於3.8%，(2)回收瀝青針入度至少20，(3)FRAP中的過#200號含量不能超過5%。最近有愈來愈多改質瀝青路面翻修回收再利用，使得愈來愈多RAP中的回收瀝青針入度低於20，而發展出替代方法，改取用100%RAP試樣，經實驗室烘熱夯製成試體，以20℃間接張力強度試驗判斷是否可以再利用，如圖2所示；由該試驗求得所謂IDT係數，若100%RAP夯製的試體的IDT係數超過1.70 MPa/mm，則可能不適合再利用。 圖2、日本RAP的性質規定及當RAP不符要求時以間接張力係數決定是否可再利用示意圖 對於RAP中瀝青針入度低於20，但100%RAP夯製試體的間接張力係數值低於1.70 MPa/mm，則仍可使用，此時，配比設計應採用如圖3所示的「間接張力係數拌合圖」；先用三種不同RAP含量試體求得圖中的趨勢曲線，再以一般通用的間接張力係數設什值0.75MPa/mm做為目標，在拌製圖中對應求得應採用的RAP含量。以選定RAP添加量與新瀝青和新粒料依預估瀝青含量拌製成再生瀝青混凝土，拌製時分三種不同再生劑劑量先與RAP拌製均勻，再加入新粒料和瀝青製成試體，求出間接張力係數值與再生劑劑量的關係圖，如圖4所示，從圖4決定再生劑的劑量。 圖3、日本再生瀝青配比設計用的間接張力係數拌合圖 圖4、以間接張力係數與再生劑劑量關係圖決定再生劑劑量 方法原理（Core Principle） 瀝...

 瀝青混凝土再生劑的研發現況 轉向使用生質綠能副產物 為了降低回收瀝青路面（Reclaimed Asphaalt Pavements, RAP）使瀝青變硬抗裂性變差的問題，產製高RAP添加量的再生瀝青混凝土（RBR > 0.25），需要添加所謂「再生劑(Rejuvenator, 或 Recycling Agents, RA)」，以期能恢復老化瀝青原有物化特性。 (瞭解RBR可參「 控制再生瀝青混凝土中黏結料的量(RBA)與質(RBR) 」) 一、瀝青再生劑的定義與分類 瀝青再生劑（Rejuvenator, 或 Recycling Agents, RA)是一種專門用於「修復與回復老化瀝青材料物理及化學特性的特殊化學/油品添加劑，其作用機制、工程應用技術價值、及材料分類與型態分述如下： 作用機制（化學與膠體結構層面）：瀝青膠泥由「瀝青質（Asphaltenes）」與「膠質/油分（Maltenes）」組成。瀝青在長時間受到日光、空氣及溫度影響而老化時，輕質油分會大量蒸發或氧化，導致瀝青質比例相對過高，表現出「變稠（硬化）、變脆且易開裂」的物理特性。再生劑的核心作用在於「補充老化瀝青中缺失的輕質油分與芳香烴成分，重新平衡瀝青內部的膠體結構，從而恢復瀝青原有性質」。(可參「 仍需投入更多研究資源的再生劑(Rejuvenator) 」) 工程應用技術價值為「提升 RAP 重復再用率」及「延展鋪面壽命」：在路面刨除料（RAP）回收再利用過程中，添加再生劑能使高比例的舊瀝青被「活化（Activated）」並恢復黏結力，降低對原生瀝青（Virgin Asphalt）及新砂石粒料的依賴。延展鋪面壽命是指改善再生瀝青混凝土的抗低溫與抗疲勞開裂的性能，顧全瀝青路面的長期耐久性與品質。 材料分類與型態：市場上的再生劑型態多樣，主要包含： 石油基再生劑：如傳統高芳香烴油、軟質瀝青等。 生物基再生劑（Bio-based, 簡稱「生質再生劑」）：如精煉植物油、廢棄食用油（Waste Cooking Oils, WCO）、木質素衍生油等低揮發且環保的替代材料。 複合/化學改質劑：包含單一化合物或混合多種界面活性劑與聚合物的商用配方。 瀝青再生劑(RA)不單純是「稀釋劑」或「軟化劑」，而是「透過化學組分的重新平衡與膠體結構修復，使老化變硬的瀝青膠泥重獲軟化、黏結與抗裂本性的關鍵調和劑」。...

舊瀝青路面刨除作業及品質控制 近代瀝青路面的再生利用早在19世紀末，曾因石油瀝青興起而不受重視，直到20世紀70年代的能源危機才重獲重視，當時引發的許多新技術至今仍是瀝青工業界的主流，例如冷刨工法及方便加入刨除料的新式乾燥拌合鼓；然而到了90年代，石油價格趨緩，瀝青再生也不再迫切，延續到2008年石油價格再漲，又再度燃起再生瀝青的研究專案。(詳參作者另文「 從再生劑的研究反思提高刨除料添加量的驅動力 」) 自冷刨工法成熟，如圖1所示的路面刨除作業已成為現代路面養護的日常，舊路面刨除後再加鋪，不僅是可「逐一車道逐一小段」修復路面平坦度的高效率養護工法，也因將破壞層移除而免除其對後續加鋪層的影響，更因維持路面原設計高程，使得跨越橋淨距、橋面設計靜荷重、及路邊設施功能(護欄高及排水坡度)不因鋪設新鋪面層而受到影響；但也使路面養護工程產出的「廢料」從熱拌廠NG料、路面挖除塊、和工地被退料，轉變成占最大宗的刨除料；冷刨工法與再生工法相輔相成，普遍採用再生工法使得刨除料有適當的出路，而使刨除舊路面成為養護路面的日常，產出愈多刨除料又反過來促進再生工法。 圖1、路面刨除作業已成為現代路面養謢的日常 舊路面刨除料(RAP)的品質管理由路面刨除作業開始，本項作業的管理重點包括刨除深度、刨路過程、粒料破碎狀況、特殊刨路作業、挖除塊、和製程中廢料等分述如下： 刨除深度：一般是用目視或藉由鑽心試體判斷路面顯現的破壞表徵影響有多深，再加上工法技術實務和養護經費許可，由養路單位綜合考量後決定刨除深度。鑽心的原則是公路每車道英哩至少一處，市區街道則每車道每街廓一處，搭配檢視不同車道的鋪築斷面資料也很重要，有些道路有拓寬歷程而在不同車道展現不同的破壞狀況。如圖2所示鑽心試體，左側是由上往下的開裂，右側則有明顯的水侵害剝脫。 檢視刨路過程：仔細檢視刨路時是否出現底層土、纖維布、或其它碎屑雜物，特別是在刨深或刨路肩時，含有這些雜物的刨除料應另行處理；若需量化RAP中的雜物量則應採與原生粒料相同的要求：<1%。刨除面經清掃後不可留有「結痂」(如圖3所示，留在表面黏結不堅實的不均勻薄層塊狀物)，在出現結痂時應約略調整刨路深度來因應，若結痂物沒有清除，加鋪層的成效將嚴重打折很可能因黏結不良而提早破壞。刨除面應展現紋理一致，像圖3就展示不一致的刨後紋理。刨路機的局部刨齒磨損引發的刨後表面不一致，會影響薄...