掌控瀝青混凝土的體積特徵提昇鋪面品質
公路鋪面的品質架構如圖1所示，行車安全、平坦舒適、經濟及耐久等鋪面的功能需求，在實際成效上以良好的工作性、抗滑性、抗低溫開裂、抗疲勞開裂、抗水侵害、及抗車轍變形來要求，為了達到這些成效需求，在材料設計上則是以組成材料的比例，調控相互影響的混合料密度、空隙率、粒料間空隙、瀝青含量、及粒料級配等所謂「瀝青混合料的體積特徵」，因此，掌控瀝青混凝土的體積特徵是提昇鋪面品質的關鍵。
本文先說明組成材料特性與瀝青混凝土成效性質的關係，進而解釋瀝青混合料體積特徵對鋪面成效的影響，最後則說明如何在配比設計時掌控瀝青混合料的體積特徵。
瀝青混凝土主要由常溫呈半固體的瀝青膠泥與骨材(粒料)組成，勁度較水泥混凝土低且較不均質，在鋪面設計的原理上(詳參作者另文鋪面工程概論)描述為「以剪力變形的方式傳佈輪荷重」的柔性鋪面(Flexible Pavement)。瀝青鋪面應有的功能依道路類別、預期的交通荷重、及所處的環境狀況而不同，例如高交通荷重的快速道路鋪面與停車場鋪面或巷道所需的鋪面功能有很大的不同，因此，組成該類鋪面的瀝青混合料的配比設計的成效需求也不一樣。大體說來，配比設計的成效目標就是選配各類粒料與瀝青膠泥的組成比例，使得製成的瀝青混凝土具有[2]：
- 足夠的瀝青量以確保鋪面耐久；
- 在預期交通荷載下保持足夠穩定不產生變形移位；
- 在施工夯實後空隙率應夠小以避免空氣及水滲入損及鋪面結構；
- 在施工夯實後仍有足夠的空隙以容後續荷重再壓實及瀝青因環境溫脹而不出現流動或冒油而失去穩定性；
- 在不犧牲穩定與成效的前題下不產生析離的高效鋪築所需的工作性；
- 在惡裂氣候狀況下仍具足夠抗滑性所需的粒料紋理和硬度。
另從瀝青鋪面的主要破壞形態來看，有永久變形、疲勞開裂、及低溫開裂等三種，在配比設計時應該分析考量這些破壞潛勢。輪荷重加在鋪面上時，傳至瀝青混凝土的主要應力可區分為在瀝青混凝土層內的壓應力和剪應力，及在瀝青混凝土層底部的水平張應力。瀝青混凝土內部必需夠強以抵抗壓應力和剪應力以免產生永久變形，也必需有足夠的張力強度以便能避免底部出現開裂(疲勞開裂)。近代採用高壓輻射胎荷重時在胎緣出現張力應變可形成由頂部向下發展的張裂。瀝青混合料也要能對抗快速降溫或氣溫極低時產生的收縮應力。
瀝青膠泥的性質與瀝青混合料的成效特性
瀝青膠泥的感溫性(Temperature Susceptibility)、黏彈性(Viscoelasticity)、及老化特性(Aging Characteristics)主宰其在瀝青混凝土中的成效特性(詳參作者另文理解瀝青使用績效-流變學的基本原理)。
瀝青的化學組成是有機物且能與所處環境中的氧反應，氧化反應使瀝青的分子結構與組成改變，使得瀝青膠泥變硬脆，一般稱為老化變硬(age hardening)；此種氧化反應在高溫和現場空氣空隙較多時反應較快，在熱拌瀝青混凝土的拌合、運輸、鋪築、及滾壓過程，因高溫及接觸較多的空氣，會有大量的老化變硬發生；在嚴熱高溫的氣候下，瀝青膠泥的老化變硬會是很重要的問題。
瀝青膠泥是黏彈性材料，因為同時帶有黏性及彈性特徵，在溫度高過約100℃呈現完全黏性流體行為，具有像一般潤滑油或尺輪油般的稠度；在很低溫(例如低於0℃)的時候，則表現幾乎和彈性固體一般，荷重後產生彈性變形，解除荷重後回彈成原來的形狀；在所有的鋪面系統中，瀝青是處在這兩個極端之間的中等溫度範圍，因此，同時具有黏性流體和彈性固體的雙重行為，稱為黏彈性。
感溫性指對溫度變化較敏感，高溫變軟低溫變硬，因此，所有瀝青及瀝青混凝土相關的試驗都必需在指定的溫度下進行，否則檢測的結果沒有可判讀的意義；同樣地，瀝青膠泥的行為也對荷重時間的長短較敏感，荷重時間短比荷重時間長顯得較硬；影響瀝青膠泥行為的這二個因素是可以交疉互換(Superposition)的，也就是說長延時的荷重效果可以用在較高溫荷重來模擬。
一般瀝青混凝土的瀝青含量在4~7%，瀝青膠泥在不同溫度下、不同荷重速率下、及不同老化階段的性質主宰其在鋪面系統中的成效表現。量測瀝青膠泥的性質在19世紀末用針入度試驗，1903年ASTM D5列入針入度試驗，現在仍有許多國家採用瀝青針入度分級系統，AI和FHWA在1950年代建議採用黏度分級系統(AC分級)，西部州則進一步改為老化瀝青黏度系統(AR分級)，20世紀末的策略性公路研究計畫(SHRP)提出成效分級系統(PG Grades)，經再精煉改進，最近提出多重應力潛變回復(Multiple Stress Creep Recovery, MSCR)試驗。
PG級系統是近百年來檢測方法演進的成果(詳參作者另文從「咀嚼法」、針入度、到具科學定義的黏度瀝青物理性質量測及規範的演變)，不再像針入度或黏度分級那樣地指定瀝青膠泥在某一特定溫度下要有某些特性，而是先設定需求的性質參數，再以規定的試驗方法測出瀝青膠泥符合需求性質時的溫度，這種檢測邏輯上的改變，使得瀝青膠泥可以預期的荷重與環境狀況來分類；PG分級系統的檢測方法有在高溫測抗車轍變形、在低溫測溫縮開裂潛勢、及顯現老化特性的疲勞開裂(詳參作者另文瀝青的成效分級制PG Grades)。相關瀝青膠泥規範及如何選定相關細節可參照AI MS-26瀝青膠泥手冊(Asphalt Binder Handbook)。
對大部份的配比設計人員來說，用哪一種等級的瀝青是在配比設計階段之前就已經依環境氣候和交通荷重狀況決定了。
粒料的性質與瀝青混合料的成效特性
各種不同來源的粒料都可用來生產瀝青混合料。天然粒料包括天然砂是指從河川堆積層開採未經軋製的粒料，可用來生產瀝青混凝土；軋製粒料(processed aggregate)則是指開採後，經軋碎、清洗、篩分成不同的粒徑分部，以符合瀝青混凝土成效所需性質的粒料；合成粒料又稱人造粒料，則大都是工業副產物，像高爐石、鋼爐石等；有時為加強熱拌瀝青混凝土的某些特殊成效特徵，會添加合成粒料，例如加爐石以提高瀝青面層的抗滑性；無論來源、生產方法、或礦物類別，粒料必需為瀝青混凝土提供足夠的剪力強度以便能對抗永久變形，當瀝青混凝土超荷重時，如圖2，粒料顆粒間滑動而出現剪力面，產生永久變形，在剪力面上，剪應力超過混合料的剪力強度；粒料的剪力強度對熱拌瀝青混凝土非常重要，因為瀝青混凝土的抗車轍能力主要是由粒料的剪力強度提供。
粒料幾乎不具有顆粒間的凝聚力，所以剪力強度主要受顆粒間的摩擦力影響，故，如圖3所示，具破裂面的粗紋理和粒形呈稜角的粒料，比不具破裂面光滑紋理及圓形的粒料有較好的抗變形能力，因為具稜角性粗紋理的粒料在承載時傾向互鎖，而圓滑的粒料顆粒間則在承載時較易滑動。為使瀝青混合料具有強的粒料組合，必需規定加強粒料間的內摩擦力，例如指定一定百分比的粗粒料要有破裂面，細粒料則需有一定的稜角性(angularity)。另外，由於天然砂的顆粒圓滑堆疉內摩擦力較小，一般規範也會限制混合料中天然砂的比例。
瀝青鋪面成效需求與混合料體積特徵的關係
抗變形能力-穩定性
鋪面重覆承受荷重產生的微小不可回復應變長期累積成明顯的永久變形，最常見的永久變形是位於輪跡處的所謂車轍；鋪面的抗變形能力可以經由良好設計及正確施作的穩定熱拌瀝青混凝土鋪面來抑制推擠和車轍，此種設計良好的穩定瀝青混凝土鋪面將在反覆交通荷重下保持其原形和平坦度，不穩定的鋪面則會產生車轍並且出現混合料的其它變形狀況；瀝青混凝土的抗永久變形能力主要由粒料顆粒間的內摩擦力控制，瀝青膠泥提供的凝聚力則扮演次要的角色；粒料顆粒間的內摩擦力主要受粗細粒料的粒形、表面紋理、和組成的級配影響；瀝青膠泥的黏結力和勁度特性則主控混合料的凝聚力；在瀝青混合料受力作用時，適當的凝聚力和內摩擦力可使顆粒間不產生相互移動；使用稜角性高表面較粗糙的顆粒有助於混合料的穩定性；鋪面溫度較低時，或是瀝青膠泥的勁度較高時，混合料有較大的凝聚力；不同的混合料類型像粗細級配、越級配、開放級配等，內摩擦力或凝聚力對混合料抗變形能力的影響程度並不相同。
底層/路基破壞和面層瀝青混合料的穩定性不佳是車轍的兩種主要成因，若同時發生且交互影響在實務上很難判斷，若是由其中一項成因主導，則可以兩種不同的車轍樣貌判定。如圖4所示，所謂路基破壞指永久變形出現在路基或是基底層而不是在瀝青混凝土層，此種狀況主要是基底層的現地品質不良，或是設計的鋪面結構能力不足，此種型式破壞雖可以用勁度高的鋪面材料來改進，但是最好的方法還是根本解決基底層不穩定或是鋪面結構設計的問題較有效。
圖4、底層/路基不穩定產生的車轍示意圖[2]
瀝青混合料不穩定的狀況，如圖5所示，永久變形只發生在瀝青混凝土層且在車轍的兩邊常有凸起的變形，這種狀況雖有可能是瀝青膠泥出問題，但正確的方法是同時考慮粒料和瀝青膠泥的性質，用粒料級配和混合料的各部體積特徵來探討車轍問題。瀝青混凝土的剪力強度主要掌控在選定粒料的內摩擦力，選定粒料若有高度的稜角性、粗糙的表面紋理、及有助提昇內摩擦力的級配，則得以提供較高的顆粒料接觸力，在荷重時粒料顆粒將緊緊地互鎖呈現成單一的彈性體；若是在提昇粒料內摩擦力後混合料仍沒有足夠的剪力強度，則可以考慮勁度高或者是改質的瀝青膠泥。
抗疲勞能力
抗疲勞是指對抗由交通荷重產生的重覆鋪面彎曲，疲勞破壞的狀態如圖6所示，疲勞開裂紋形態像鱷魚皮紋常被稱為「鱷魚裂紋」。當鋪面重覆受彎曲應力達到其疲勞壽命的極限即產生這種型態的開裂破壞，雖然疲勞開裂主要與鋪面厚度不足相關，但空隙率和瀝青黏結料的特性也對鋪面抗疲勞有顯著的影響，無論設計本就如此或是施工壓實不足造成的鋪面空隙率偏高，都將使其抗疲勞能力大降；研究及實務上皆顯示使用聚合物改質瀝青做黏結料可有效提昇熱拌瀝青混合料的抗疲勞能力。鋪面厚度(結構強度)及其下路基的承載力也對鋪面抗疲勞避免由荷重引發的開裂有重要的影響，鋪面較厚及路基支撐較佳者承載重覆彎曲時的撓度較小，鋪面較薄及路基支撐較差者承載重覆彎曲時的撓度較大，故前者較後者有較長的疲勞壽命。
近幾年美國路面工程界關注的所謂「永久鋪面設計(Perpetual Pavement Design)」即在設計上以不超過疲勞容忍界限(endurance limit，指材料不會疲勞的應變界限)來達成沒有疲勞的所謂「永久」。疲勞開裂一般都是從瀝青鋪面層的底端開始出現後續逐漸擴大開裂到頂面可見，這是因為熱拌瀝青混凝土層底端的張力應變較大；近幾年則觀察到由鋪面頂面向下開展的疲勞開裂，這種因熱拌瀝青混凝土層的頂面承受較高張力應變的現象；一般認為較薄的瀝青混凝土層的疲勞破壞是從底端開裂到頂面，而較厚的瀝青混凝土層的疲勞開裂則是由頂面開裂到底面。
熱拌瀝青混凝土的張力強度主要由其中的瀝青膠泥所主導，因此，避免瀝青膠泥的勁度過高即為回彈較佳，所以用較軟瀝青膠泥可有較好的抗疲勞性；另，疲勞開裂常因水侵害而加速惡化，加強鋪面水密性及排水也有抗疲勞開裂的效果，綜整克服鋪面疲勞開裂的方法有：(1)設計期間適當考慮重荷載的次數，(2)用較厚的鋪面，(3)提供適當的路基排水，(4)採用不易受水份侵害的鋪面材料，(5)用回彈較佳得以容忍正常受撓的熱拌瀝青混凝土，(6)用改質瀝青。
抗低溫開裂能力
當鋪面表面溫度降低引發的溫縮應力超過當時瀝青混凝土的張力強度時就會出現如圖7與車行方向垂直間距一致的橫向開裂，一般稱為溫縮開裂或低溫開裂；此種裂縫起於表面向下延伸，受瀝青膠泥的勁度、鋪面溫縮應力的大小、降溫速率、及出現頻率影響低溫開裂的嚴重程度，有些低溫開裂純粹由某一次的特別低溫才出現，有些則是因氣溫反覆降昇類似疲勞的情狀後開裂；一般而言，慎選瀝青膠泥即可解決低溫開裂的問題，另外，若使用吸水率較高的粒料或是粉塵量較高的粒料，會使鋪面低溫開裂惡化。
抗水侵害能力-水密性
鋪面不耐久的主要關鍵是水侵害，一般稱為「剝脫(stripping)」，是由水與重覆荷重同時作用下的沖蝕效果(水因交通荷重反覆擠壓而進出鋪面空隙)。剝脫是指水或水氣侵入粒料顆粒與裹覆在其表面的瀝青膜之間，反覆沖蝕進而切斷粒料表面與瀝青膜間的黏結力而使瀝青從粒料表面剝脫。防護剝脫最好的方法是在混合料中用足瀝青膠泥量，並在施工時控制足夠的壓實度使鋪面的水密性提高。由剝脫引發的鋪面破壞呈現兩個階段，先是混合料出現剝脫，再來就是交通荷重持續作用下惡化出現鋪面結構破壞；在鋪面內部的剝脫現象愈嚴重，則在持續反覆荷重下將出現嚴重的鋪面變形破壞；第一個階段常是鋪面表面出現細粉染痕，接續在這些細粉染痕周遭出現鱷魚紋裂紋、坑洞、或是在輪跡處出現較深的車轍。有些水敏感粒料(親水性粒料)會有較嚴重的剝脫現象，但適當的添加防剝脫摻料可以有不錯的抑制效果。一般配比設計程序都要求對瀝青混合料的水敏感性進行評估。
耐久性
瀝青鋪面的耐久性是指對抗諸如瀝青老化、粒料裂解、瀝青從粒料剝脫等作用的能力。這些作用都是由天候、交通荷重、或是兩者聯合作用。一般而言，混合料的耐久性可以用三種方法加強：(1)用抗水(抗剝脫)粒料且設計成密級配，(2)裹覆粒料表面的瀝青膜選成最厚，(3)將混合料壓實至不透水(此時的空隙率依標稱最大粒徑而定，可能低於5%)。裹覆粒料表面的瀝青膜厚度與混合料的瀝青含量、粒料的吸油率、及粒料的級配相關，厚瀝青膜老化較慢；由於鋪面中必需要有一定量的空隙做為瀝青膠泥熱脹空間，用厚的瀝青膜則較能有效阻斷鋪面中相聯的空隙不讓水及空氣透入。以強健抗水性粒料組成的密級配混合料可以使鋪面耐久，因為該類混合料的粒料密切接觸水密性高，強健抗水粒料則在交通重覆荷重下也不產生分解剝脫現象。
抗滑性
抗滑性是指特別是在鋪面溼潤的狀況下，減少行駛其上車輪打滑的能力。要有好的抗滑，輪胎面要與鋪面的粒料顆粒保持接觸而不被水膜隔斷(亦即水滑現象)。鋪面的抗滑能力一般是在車速每小時65公里以標準的車胎在標準溼潤狀況下測得。鋪面表面紋理較粗糙(亦即表面呈現較多粒料顆粒凸凹)即有較好的抗滑性，最好的抗滑能力可以用強健粗紋理粒料配成的最大粒徑9.5mm到12.5mm的開放級配混合料來達成。重覆交通荷重也有可能將鋪面表面的顆粒凸凹紋理磨光，石灰質粒料比石英質粒料容易被磨光而失去抗滑性。不穩定的混合料被過度壓密產生車轍或冒油都將使鋪面失去抗滑性。
工作性
工作性是指瀝青混合料容不容易鋪築及滾壓，也就是可施工性。具有好的工作性的瀝青混合料較易鋪築及滾壓，工作性不良的混合料則較難施工。改變配比設計的參數、改變粒料的來源及/或級配可改變工作性，但，一般來說，工作性好的混合料抗變形能力不佳，不應過度強調工作性，應在工作性與抗變形能力間取得正確的平衡。粗硬(指粗粒料量較多及/或瀝青含量較低)的瀝青混合料在運輸鋪築時較容易產生析離，也可能不好滾壓，此時，提昇工作性的方法是用天然砂替代部份碎石砂，又或是提高瀝青含量，但應注意這兩種方法都有抗變形能力下降的可能，千萬不要因工作性而換來過早出現車轍變形。在用手工鋪築的狀況例如人孔蓋周緣，尖轉角處、及其它自動鋪築障礙處，工作性顯得特別重要。過度容易鏟鋪施工的混合料常被稱為「脆弱混合料(tender mix)」，脆弱混合料太不穩定很難適當鋪築滾壓，出現的原因為：(1)填縫料不足或過量，(2)中粒徑砂過多，(3)粒料顆粒圓滑，(4)混合料中含水。雖然不常是工作性不良的主要肇因，瀝青膠泥的性質也對工作性有影響，因為溫度影響瀝青的黏度，混合料的溫度太低將失去工作性，溫度太高則可能出現脆弱混合料；瀝青的類別及瀝青含量也對工作性有影響。
掌控瀝青混合料的體積特徵
在實驗室設計瀝青混合料的配合比，最重要的是分析該混合料在鋪面結構中的可能成效，無論是採用哪一種設計方法，都要求出下列五頊影響混合料的體積特徵並進行分析：密度、空隙率、粒料間空隙、空隙填瀝青率、及瀝青含量。
混合料密度
密度指單位體積瀝青混合料的質量，在配合比設計時需依規定的方法配製瀝青混合料試樣，求出夯製試體密度(bulk density)及鬆散試樣的理論最大密度。這兩個密度值用來計算配比設計時在實驗室夯製的瀝青混凝土試體的空隙率，試體密度也可以用鋪面現場的鑽心試體求得；用實際施工滾壓完成鋪面的鑽心試體密度來與理論最大密度比較，可以求得現地鋪面中的空隙率，這個空隙率值很重要，施工完成鋪面的空隙率低有助後續成效。混合料的密度與空隙率直接相關。
空隙率
瀝青鋪面的耐久性與其現地空隙率直接相關，低空隙率的鋪面水密性較高，過高空隙率將使水及空氣容易透入而傷害鋪面，過低空隙率則沒有瀝青熱脹空間而會有車轍、推擠、或冒油的問題。瀝青混合料的空隙率概念如圖8所示，是指存在裹覆瀝青粒料顆粒之間的微小空氣袋，壓實完成的瀝青鋪面要有適當的空隙以容許後續交通荷重的再壓實及氣溫昇高時瀝青熱脹所需的空間；一般熱拌瀝青混凝土的實驗室夯製試體的設計空隙率為4%，若有其它特別的需求，可指定高些或低些的設計空隙率。一般密級配瀝青混凝土的施工規範要求，要適當滾壓使完成鋪面的空隙率低於8%來確保水密性。
粒料間空隙
在設計空隙率(Va)為4% 前題下，粒料間空隙率(VMA)應夠高，以便能有足夠的瀝青膜厚度確保耐久性。密級配熱拌瀝青混凝土有最小VMA值的規定，若混合料的VMA低於要求的最小值，則代表混合料的瀝青膜太薄將損及耐久性，因此，用降低VMA來獲得瀝青含量降低是適得其反，不利鋪面品質的做法。
空隙填瀝青率
空隙填瀝青率(Void Filled with Asphalt, 簡稱VFA)如前圖8所示，是指粒料間空隙填瀝青的百分比，是用來確保混合料中的瀝青膜厚度，若VFA過低則將損及耐久性，若VFA過高則損及穩定性；VFA的可接受範圍應依交通荷重的狀況決定，重交通荷載的鋪面應選用低些的VFA來強化穩定性，低交通荷重的鋪面可選用高VFA來強化耐久性，但若VFA過高則將做混合料穩定性差甚至產生冒油。
瀝青含量
混合料的最佳瀝青含量主要受粒料性質(如吸油率和級配)影響；粒料級配直接與最佳瀝青含量相關，混合粒料的級配愈細則整體的表面積愈高，則均勻裹覆粒料表面所需的瀝青膠泥量愈高，反之，粒料的級配愈粗，表面積愈少，需要的瀝青含量就愈低。粒料整體表面積與最佳瀝青含量之間的關係，在有較多礦物填縫料(通過200號篩的部份)的混合料中特別明顯，在固定最佳瀝青含量的混合料中，若出現較大的過200號篩料量的變動，將導致混合料的瀝青含量不足或過多的現象，有時增加少許的填縫料量即可消耗掉部份瀝青而使混合料呈現太乾而不穩定，填縫料量降低則有反效果，過少填縫料將使混合料呈現太油。填縫料中的細顆粒(小於10至20微米)將扮演瀝青擴增(擴油)的角色。在配比設計的程序中，有兩種表達瀝青含量的方法，總瀝青含量及有效瀝青含量，總瀝青含量是指達到所需特性需加入的總瀝青含量，而有效瀝青含量則是扣除被粒料吸入的部份，是指有效地包裹在粒料表面的瀝青量。粒料的吸油率在決定最佳瀝青含量時具關鍵角色，因為加入的總瀝青含量必需扣除這些被粒料吸入的量才是提供適當包裹厚度的所謂有效瀝青含量。
體積特徵的探討
以往許多經驗顯示，密級配最小VMA的規定是較難符合的，一般VMA與瀝青含量的關係呈微笑曲線，先從低含油量時的高點隨含油量增加降至VMA最低後再隨含油量提高而增加，如圖9所示；一般規範規定VMA最小值，例如當密級配NMAS=12.5mm，設計空隙率為4.0%時，VMA不得低於14%，圖9中三種NMAS=12.5mm的配合比試驗數據顯示只有A混合料符合最小VMA=14%的規定。當VMA曲線的底部落在規範界限以下時(如圖9的B和C)，則應改變混合料的粒料級配來提高VMA，負責配比設計的實驗室最怕遇到此種狀況，因為幾乎是試驗的過程重新來過。避免的方法是在調拌粒料級配時，就先用不同的粒料級配試拌預先估算VMA，美國瀝青協會把這個程序稱為選擇設計粒料結構(詳參作者另文瀝青混凝土類別與設計粒料結構)。在圖9的B線若只為了符合VMA的規定，不改變級配而將瀝青含量選在VMA符合規定的兩邊極端點，是很危險的做法，表面上看起來符合VMA的規定，但若是選在左側則混合料因瀝青含量低而太乾工作性很差，容易產生析離及空隙率過高的後果，若是選在右側則很可能出現冒油或車轍。若VMA曲線都在規範界限下方，如圖9的C級配，則應全部重新設計且最好是更換粒料來源。
圖9、瀝青混合料VMA與瀝青含量關係示例[2]
美國瀝青協會的配比設計手冊建議應避免選定的瀝青含量處在最低VMA點的右側(含油量較高)，最好選在最低VMA點的左側，以便於容納後續交通荷重再夯實的粒料間空隙再變小，也避免瀝青溫脹出現冒油及塑性流的風險。
執行配比設計夯製試體要能正確模擬未來的交通荷重夯實的能量，最小VMA的規定是提供足夠的粒料間空隙來容納夠多瀝青以確保耐久性，因此，無論使用哪種夯實能量來夯製試體，都用相同的VMA界限值；在瀝青含量不變的情況下，提高夯實試體的能量會降低VMA值，圖10為三種不同馬歇爾試錘夯壓次數產生的狀況；若是實際交通荷重的夯實能量超過了配比設計時的夯實能量，則如圖10(a)所示，既使最佳瀝青含量選在最小VMA點的右側，例如配比設計時用每面各夯50次，後續超預期的交通荷重，相當於給了每面各夯75次，則所選的瀝青含量顯示落在最小VMA點的右側，會有冒油及車轍的風險。若是配比設計時高估了預期的交通荷重量，則如圖10(b)所示，配比設計時用每面各夯75次，後續低於預期的交通荷重只相當於給了每面各夯50次，則實際鋪面將有過高的空隙率而損及耐久性。
換用旋轉夯實機夯製試體是超級鋪面法的最重要改變，除了用直徑150mm的試體較具代表性外，用這種夯實儀器控制夯實能量的參數計有垂直壓力、旋轉角度、及轉數共三個，超級鋪面配比設計法規定使用的垂直壓力為600kPa(87psi)，旋轉角度固定為1.25度，每分鐘旋轉30次，而以不同的旋轉次數來代表不同的交通荷重，據稱將可改善馬歇爾試錘與實際交通荷重不相符的缺點(詳參作者另文超級鋪面法配比設計)。
圖10、不同馬歇爾試錘夯壓次數對VMA與空隙率的影響[2]
參考文獻
- 邱垂德、楊智斌、王明德、徐景文，「導入成效式契約以提昇鋪面養護效率」，土木水利，第三十七卷第四期，中華民國九十九年八月。
- The Asphalt Institute, Asphalt Mix Design Methods, Manual Series No. 2 (MS-2), 7th edition, 2014, Chapter 2, 3, & 5.
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