中華鋪面研究室

 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...

  比較不同配比瀝青混凝土的蘊含碳 熱拌瀝青混凝土之生命週期各階段分界，依ISO 21930包括生產階段(A1-A3)、施工階段(A4–A5)、使用階段(B1-B7)、及壽終報廢階段(C1-C4)等，如圖1所示；基於A4與一般商品的運輸銷售不同，且鋪築施工(A5)受制於施工承包商；施工完成後，瀝青混凝土與其他建材結合成為鋪面結構的一部分，使用期間(B)的環境負荷資訊則由業主(所屬道路管轄單位)掌控，且鋪面的環境負荷又都與交通荷重和鋪面結構交互相關(例如較平坦的路面行車能耗較低則對環境的衝擊也較低)，具有其重要性，但計算不易且與車輛使用能耗的環境負荷重疊；因此，瀝青混凝土生產製造商提出經第三方認證的環境產品宣告 (Environmental Product Declaration, EPD)，大都是一般稱為「搖籃到大門(Cradle to Gate)」(圖中A1~A3階段)的環境負荷量，後續的階段如安裝、使用與廢棄等皆為可選。(深入瞭解可參「 鋪面生命週期評估與瀝青混合料的環保產品聲明 」) 圖1 依ISO21930規範的鋪面生命週期分階段活動 圖源： Joseph Shacat, J. Richard Willis, and Ben Ciavola, The Carbon Footprint of Asphalt Pavements – A Reference Document for Decarbonation, SIP 109 published by National Asphalt Pavement Association, March 2024. 依據歐美的文獻，瀝青混凝土的EPD需要拌合廠蒐集至少一年的一級資料，包括(1)出廠瀝青混凝土總量及不同配比類別的年產量及占比，(2)總用電量，(3)發電機耗用油料量，(4)燃燒乾燥器耗用能源， (5)廠內機具耗用能源，(6)砂石與黏結料總用量及運輸距離，(7)用水量，(8)煙道排放量等；而經獨立第三方認證公告的瀝青混凝土EPD，則是逐一依熱拌瀝青混凝土的不同配比個別公告，且公告的EPD中需明列產品的配比組成，及盡可能計算輸出的完整環境負荷資訊，包括5項環境衝擊指標(其中第一項即為碳排放量)、10項資源耗用指標、8項廢棄物及材料流指標、以及其它指標。 若著重於碳排放衝擊，瀝青混凝土從搖籃到大門的碳排主要包含...

 導入美國「隨機分樣機制」破除「紙上品管」危機 道路工程品質難以提升，根本沉痾在於產業鏈的結構性缺陷：承攬工程的營造公司只在乎「如期驗收通過」，根本不在乎實質自主檢驗；熱拌廠為降低成本順水推舟，二、三級監造與機關再拿著單次檢驗報告「紙上避險」。這種共犯鏈讓三級品管徹底流於形式。 這種情況反應在最近「刨除料(RAP)堆積如山」的問題，在上世紀末推動的瀝青路面刨除料(Reclaimed Asphalt Pavement, RAP)再利用，一開始很順利，因為添加成本低的RAP又減少原料開採需求，添加RAP的所謂「再生瀝青混凝土」的使用，同時具有經濟和環保雙重利益；理論上，應在舊路面刨除前調查品其質、再依品質差異分批刨除堆置，再依刨除料品質分批以不同的添加量加入，以確保再生瀝青混合料的品質；但在實務上，現存舊路面品質調查法時效不佳、分批堆置處理刨除料需有足夠的場地、製程設備限制刨除料的添加量範圍等原因，不同路面刨除料大都混合堆置，再採用固定的刨除料篩分處理方法，經處理後添加一定比例的刨除料來生產再生瀝青混凝土，此種生產流程中的刨除料品質變異較大，確保品質的簡便方法是降低刨除料的添加量，否則，就是降低再生混合料的品質要求（註：較新的研究認為適當處理的RAP，品質變異不算大，詳參「 舊瀝青路面刨除料的最佳管理實務 」）。在長期的策略上，應將RAP再生後的品質要求等同一般全新面層材料，因為當前許多路面養護只有刨除重鋪面層，若因再生而品質降級不能用在面層，則市場太小等同於不能使用。 僅管政府大力推動循環經濟，台灣地區仍有許多公路路面禁止使用再生瀝青混凝土，大部份道路主管機關基於再生鋪面品質低劣將引發更多材料需求，而得不償失惶論循環經濟，故在再生瀝青規範中大都限制RAP添加量，甚至低於20%。詳參「 RAP的重覆再用僅18%? 」 要打破此困境，不必推翻既有體系，關鍵在於借鏡美國 FHWA 規範各州 DOT 建立的品質機制——以自主品管為主，採「隨機抽樣」與「分樣留存（Split-sample）」： 同源試樣多份拆分： 自主檢驗（QC）： 主要一份由熱拌廠進行實質品管。 監造抽驗（Verification）： 一份樣品即直接作為二級監造抽檢試樣。 封存備查（Audit）： 其餘則封存，包含廠商留存及上級機關稽查所需留存。 科學化數據比對：二級監造與上級機關以抽驗的分樣數據，比...

 不同鋪面材料之生命週期成本與碳排放分析說明 不同養護材料生命週期成本及碳排分析圖 (註：分析單元為每車道公里(寬4m、長1,000m)刨鋪深度皆為5cm) 本分析針對「一般瀝青密級配」、「改質瀝青密級配」、「橡膠改質密級配」及「橡膠瀝青越級配」四種常見面層材料，進行成本、預期壽命與碳排放量之綜合比較（分析單元為每車道公里：寬 4 公尺、長 1,000 公尺、刨鋪深度 5 公分，鋪築體積為 200 m3。  一、材料特性與初期投入 從表中數據可知，一般瀝青成本最低（每公噸 3,000 元），但預期壽命僅 6 年；相較之下，橡膠瀝青超越級配成本最高（每公噸 4,000 元），但壽命長達 9 年。在鋪設單一車道公里材料成本上，一般瀝青約為 138 萬元，橡膠瀝青超越級配則需 180 萬元。 二、 25 年生命週期成本（LCCA）效益 觀察「生命週期成本及碳排分析圖」之趨勢變化，以 25 年生命週期計算，初期成本較低的一般瀝青因養護與刨鋪頻率高，累計材料成本反升至最高的 690 萬元；反觀耐久性佳的橡膠瀝青越級配，長期累計材料成本僅 540 萬元，展現出顯著的長期經濟效益。 三、 減碳與永續效益 在累計碳排放方面，一般瀝青因多次重複刨鋪，累計碳排高達 154 公噸 CO 2 e；橡膠瀝青越級配則僅約 108 公噸 CO 2 e，減碳幅度達 29.8%。 結論 雖然橡膠瀝青初期建設成本較高，但從整體生命週期來看，其「長壽命、低維護需求」不僅能大幅降低長期財政負擔，更符合低碳永續的工程趨勢。

RAP 的重覆再用僅 18%? 針對「刨除料(RAP)堆積如山」的問題，看到數據顯示全國RAP的重覆再用僅18% (中央8%、地方28%、六都24% ~46%)，請Gemini協助查看這個數據可靠嗎? 從何而來? 得到「來源具有高度公信力，數據反映了台灣過去長期的真實困境。」且進一步帶出「突破 18% 再利用率的技術與政策」 搭配與「政策強制規範」的「冷拌再生瀝青技術」及「工研院綠色分離技術」 筆者認為應該針對「問題產生的源頭」亦即「不相信添加RAP後的品質」探究突破的方法，所以，至少還要有「 確保重覆用回瀝青鋪面的品質」，其實確保品質本就是根本。 重覆再用於瀝青路面是先進國家的必然，美國近幾年大都接近90%，歐盟主要先進國家如奧地利、比利時、丹麥、芬蘭、法國、德國、匈牙利、及瑞士等國都在70%以上，日本達99%，台灣RAP的重覆再用僅18%。依照官方公布的資料，台灣每年道路工程大約耗用 1,300 萬公噸的熱拌瀝青混凝土，平均每年產出RAP約500萬公噸，因此，單從這兩個數字看，若是所有熱拌瀝青混凝土都添加40%RAP，則將RAP重覆使用回瀝青路面，還不致於出現「刨除料堆積如山」的問題；上世紀末推動再生時超過半數熱拌廠經認證合格，然全國RAP的重覆再用僅18%，由於固有的品質管理制度缺陷，在部分廠商為降低生產成本，在技術與設備未升級前，擅自提高RAP添加量，產業鏈恐已陷入「低質低價、頻繁修補」的惡性循環（Vicious Cycle），也就是因不重視品質擅自提高RAP添加量，使鋪路品質下降增加道路養護需求，而又增加RAP產出量的問題。除了上述RAP的全面性管理新制外，回歸再生瀝青的工程技術，確保重覆用回瀝青鋪面的品質，也是道路養護機關應採取的積極作為。 中華鋪面研究室的相關發文： 舊瀝青路面刨除料的最佳管理實務 , 再生瀝青混凝土的配比設計 ,  如何面對高RAP含量瀝青混凝土出現的成效不良問題 , 瑞士100%RAP再生瀝青混凝土的研究,  再生瀝青再出發的三項技術-溫拌、橡膠、平衡配比設計 ,  跟著美國人學習日本高刨除料含量再生瀝青鋪路經驗 ,  控制再生瀝青混凝土中黏結料的量(RBA)與質(RBR) , 舊路面刨除料只是黑色粒料嗎?  他山之石 — 荷蘭成為全球瀝青再生模範的三個原因 , ...