熱拌瀝青混凝土施工與品質管制

瀝青混凝土之施工涵蓋熱拌廠之製程與控制、混合料之暫存與運送、及工地之鋪築與滾壓,本文介紹瀝青混凝土的鋪築與滾壓作業,嚐試說明施工機具之原理與正確的操作方式,促使工程人員能確實掌握瀝青混凝土之施工品質。關於熱拌廠之製程與控制詳參作者另文「熱拌瀝青廠的製程與品質控制」及「確保熱拌瀝青路面鋪築品質的管理機制」,至於混合料之暫存與運送對施工品質有顯著的影響,詳參作者另文「改進熱拌瀝青混凝土的運輸迴路」。

一、瀝青混凝土的鋪築作業

瀝青路面的鋪築作業主要以鋪裝機為中心,涵蓋瀝青混凝土運送、鋪築、及滾壓三個階段,本節說明瀝青混凝土的鋪築及滾壓作業。

鋪裝機的浮動燙鈑原理

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(Head of Material, F2)和燙鈑底傾斜角度(Angle of Attack, F1)兩處的阻力達成力的平衡。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),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。


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]

由於浮動燙鈑系統的拖曳點固定在車輛系統輪軸基線的中心處,代表鋪裝機所在路面的高程平均值,鋪裝機行駛時燙鈑亦將隨著路面高程改變而上下浮動,確保鋪築的路面具有原路面所需的線形與坡度,當原路面有局部凹陷或凸起的不平坦狀況時,一般經由車輪軸基線的緩和作用,不會使拖曳點的高程改變,但若是較大範圍的不平坦狀況也將使拖曳點上下移動,則鋪出的路面也將產生不平坦的狀況,此時必需依靠位於燙鈑上方的厚度調整螺旋,以人工加以調整。這種人工調整,受到燙鈑反應延遲的影響,經常使鋪築完成的路面產生波動的主因。

受限於規範中的最小厚度及鋪築量規定,許多鋪築工地可以看到鋪裝機燙鈑上的操作人員,不停地檢視鋪築厚度,且以厚度調整螺旋不停地調整燙鈑高程,這種操作方式迫使鋪裝機的自由浮動燙鈑系統產生兩道改變拖曳點高程的力,因為輪軸基線高程改變造成的燙鈑浮動力道需要一段反應時間,而人工調整則完全依賴操作人員的敏感度,這兩道力若是反向且大小相同,則沒有任何調整的效果,若是同向則產生過度調整。

鋪裝機的餵料量及行進速度對鋪築路面平坦度也有明顯的影響,行進速度較快時,也就是當拖曳點移動速度較快時,因為材料的阻抗較大而使燙鈑底傾斜角度變大,鋪築面有較多瀝青混凝土,也就是鋪得較厚,反之,行駛速度較慢,則燙鈑底傾斜角度變小,鋪築面有較少瀝青混凝土,也就是鋪築較薄;除了行駛速度外,餵料量較多或是較少,也使燙鈑底傾斜角度改變,故鋪築平坦路面的重要原則是保持鋪裝機行進速度固定,速度變化或是停下來再起動,都會使鋪築的路面產生凸起或凹陷。在配合貨車運送作業而必需暫停再起動時,除了確保鋪裝機承料斗內至少有半滿的料以使餵料量穩定外,最好採取「快停急動(Rapid Stop, Rapid Start)」,以避免使鋪築路面出現因行進速度變化造成的波動。

鋪裝機的自動控制燙鈑系統

自動控制燙鈑系統(Automatic Screed Control System)乃使施曳點脫離輪軸基線,改與較穩定的參考面連線,以因應不平坦的舊路面或是鋪裝機的不當振動產生不平坦問題,圖3說明某一種自動控制燙鈑系統的操作原理,拖曳點改以油壓閥控制上下浮動,並以水平連桿與坡度感應器相連接,這個坡度感應器用較輪軸基線長的參考面作為坡度參考點,因為坡度參考面較長故不受局部高低差的影響,因為使用水平連桿及油壓閥控制拖曳點上下浮動,而使燙鈑浮動時鈑底角度不改變,進而去除燙鈑反應時間。大部份的自動控制系統配備單邊參考面即可,另一邊則用橫斷面自動控制器控制,這種鋪築作業使得鋪築的路面有穩定的縱橫斷面,相當平坦,若是以人工控制,既使一邊各擺一位經驗豊富的操作人員,也很難達到相同的平坦度。


圖3、鋪裝機加設之自動控制燙鈑系統示意圖[2]

在啟動自動控制燙鈑系統前,應先將燙鈑底調整在水平狀態,再依據餵料量及鋪築速度,設定燙鈑底傾斜角度。在自動控制燙鈑系統啟動後,操作人員不應再轉動厚度調整螺旋,否則自動控制系統會以為參考面改變而對施曳點高程進行調整,只有在控制拖曳點上下浮動的油壓閥到達其極限時,才需要動到人工調整,這種狀況下,應該暫停鋪築,重新設定油壓閥及連桿,將燙鈑底調整在水平狀態,再依據餵料量及鋪築速度,設定燙鈑底傾斜角度,重新啟動鋪築作業。

所有自動控制燙鈑系統都必需另設一個參考面,有些系統是以底層面或是相鄰車道為參考面,有些則要求以額外測定裝設的基線做為參考面。理論上,採用額外測定並裝設的基線,可以得到最平坦的路面,但除了要花費不少的測量費用外,這種測定的錯誤發生率不小、基線不容易固定穩固、工作人員及機具受基線束縛等原因,較常使用的方法是附掛在鋪裝機側的移動式參考面(Mobile Reference),如圖4所示。


圖4、鋪裝機自動燙鈑控制採用的移動示參考面照片[2]

大部份鋪築作業都是以傾卸式貨車載運瀝青混凝土,並直接卸料至鋪裝機的承料斗,正常的作業方式是載料貨車倒車到距鋪裝機承料斗約50公分處停下,轉入空檔待鋪裝機向前頂住貨車後,開始卸料,往往是以鋪裝機推動載料貨車的方式緩慢進,不容易使餵料量穩定,也不容易使鋪裝機的行進速度固定,在推動貨車的瞬間因為鋪裝機產生較大的驅動力,連帶使燙鈑底傾斜角加大,使鋪築的路面產生拱起;貨車卸完料在下一部貨車就卸料位置前的空檔,不容易保持穩定的鋪築速度,速度變慢或是餵料量較少時,燙鈑底傾斜角變小,鋪出的厚度變薄,使路面產生凹陷。此種因瀝青混凝土運送至鋪裝機而產生鋪鋪停停的問題,除了確保鋪裝機承料斗內至少有半滿的料以使餵料量穩定,且採取「快停急動」以儘量減少路面波動外,也可以採用材料轉運車在載料貨車與鋪裝機間作為緩衝,以改進鋪築路面的平坦度(詳參作者另文「改進熱拌瀝青混凝土的運輸迴路」)。

二、熱拌瀝青混凝土的滾壓作業

滾壓是瀝青混凝土路面施工的最後一道程序,也是確保完成的瀝青混凝土鋪面品質,使其力學性質或功能性符合設計要求的重要環節,適當的滾壓作業,將使瀝青混凝土鋪面壓實度符合要求,對一般的路面而言,代表空隙率較低,確保穩定度及耐久性,也就是「有良好的滾壓才會有好的績效」。綜合整理瀝青混凝土乃基於以下的需求,應進行適當的滾壓:
  1. 免得開放交通後產生再壓密車轍。
  2. 經滾壓後的鋪面才有夠的抗剪力而防止產生塑性變形。
  3. 確保瀝青混合料的防水性。
  4. 避免鋪面中的瀝青膠泥產生過度氧化。

至於影響瀝青混凝土鋪面滾壓是否恰當的因素,則有天候因素、鋪築厚度、瀝青混合料的性質、及滾壓機具等。在天候因素方面,除了雨天不能進行熱拌瀝青混凝土的鋪築外,氣溫較低(一般要求10℃以上)時,因由鋪裝機鋪築成面狀的瀝青混凝土冷卻速度較快,無法達到適當的壓密度要求;此一氣溫10℃以上的要求,在鋪築較厚(例如接近10公分)且沒有風的作用時,可以適當放寬,但有些改質瀝青材料則會要求更嚴。

至於瀝青混凝土的性質方面,則遵守土壤力學上的庫倫方程式,瀝青混凝土的抗剪力( S )由粒料間的契合力(內摩擦角φ)及瀝青膠結料提供的凝聚力(C)組合而成:

式中σ為正向力。為要達到有效的壓密作用,壓路機的有效應力必須超過瀝青混凝土的抗剪力;而在瀝青混凝土的抗剪力的組成因子中,粒料間的契合力受粒料的粒型、級配、及填充料影響,由於這些因子的選擇大都是材料設計時基於強度的要求,針對壓密的難易而進行調整的可能性較低,至於另一個分量,也就是黏結料的凝聚力(C),則主要受到溫度的影響,溫度高則黏結料的黏度低,也就是 C 值較小,故滾壓溫度為瀝青混凝土施工時的主要控制因子,一旦溫度冷卻到某一個溫度值以下(一般約為80℃)則因為C 值太高,無論怎麼滾壓也難有壓密的效果。由於高溫將使瀝青容易氧化變硬及節省能源的角度,理論上應配合天候狀況、運距、鋪築厚度、材料特性、及施工機具,確保能在瀝青混凝土降至80℃以前滾壓完成的較低溫度。一般施工規範亦可簡化規定為「瀝青混凝土運達工地滾壓前應達120℃」。

以壓路機進行瀝青混凝土的滾壓,一般的步驟依序為橫向接縫、縱向接縫、車道邊緣外側、初壓、終壓,壓路機的行進速度應保持緩慢且穩定,並以直線方式來回行進,回至壓過的面上才進行轉向,且最好依照實際經驗建立一套滾壓程序(Compaction Pattern),一般鋪築寬度需以壓路機進行三個來回才能完全滾壓過一趟,如圖5所示,由於道路的路拱設計,圖中的「低側」一般乃指車道邊緣外側,在超高處則指車道邊緣的內側,壓路機的三個來回的「終點」避免在一直線上。


圖5、一般瀝青混凝土的滾壓程序

大部份的路面滾壓採取「初壓定型、複壓輾實、及終壓鏝平」三道程序,採用的滾壓機具,則分別為三輪鋼輪壓路機、膠輪壓路機、及二輪鋼輪壓路機,如圖6所示。




圖6、一般瀝青混凝土滾壓的三道程序

此種安排乃因三輪鋼輪的兩個驅動輪幅面較小且重,易於執行接縫處初壓定型,光面輪胎的膠輪壓路機提供輾實所需的揉搓作用,鏝平則使用幅面較寬但輪跡較少的二輪鋼輪,此種配置方式並非一成不變,某些狀況下,可以只使用大型的兩輪鋼輪震動壓路機,如圖7所示,分別以震動方式的不同,替代三輪鋼輪及膠輪壓路機。


圖7、以兩部大型兩輪鋼輪震動壓路機滾壓之狀況

三、瀝青混凝土的施工品質控制

瀝青混凝土的品質控制,主要區分為由熱拌廠主導的材料部份及由鋪築工地控制的施工部份,材料部份乃指出廠瀝青混凝土的品質,主要是指溫度、瀝青含量及粒料級配,施工部份則指完成路面的品質,主要是指厚度、空隙率、及平坦度。至於在設計階段考量詳參作者另文「掌控瀝青混凝土的體積特徵提昇鋪面品質」。

瀝青混凝土的品質需求

俗諺「工欲善其事,必先利其器」,熱拌廠的所有員工應本著品質是每一個人的責任之心態,隨時注意保養機具設備,使其運作順暢外,對於各部份稱量設備亦應定期進行校驗,對於原料(主要指粒料及瀝青)亦應進行完善的進料管制,對於出廠的瀝青混凝土應進行適當的品質控制。國內已經有許多熱拌廠通過ISO9002驗證,具有完善的品質管理制度。本節僅依國外文獻,將一般可能出現的缺陷及其相應的可能成因列出如表1所示,並說明最常執行的溫度、瀝青含量、和粒料級配等三種瀝青混凝土品質檢驗法。

表1、熱拌瀝青混凝土可能產生之缺陷及其成因對照表

理想的瀝青混凝土路面要能提供良好的服務性而不需養護,此所謂服務性(Serviceability),依AASHTO之定義,乃指提供用路人平坦舒適的功能性服務,路面的服務性因不斷受車輛之荷重應力,外在環境溫度、雨水侵蝕,而隨使用時間而改變,不可能達到理想的「不需養護」境界,此種功能性的改變導源於路面破壞(Pavement Distress),依美國聯邦州公路局養護手冊之分類[6],將路面破壞歸為變形(Distortion)、鬆散分離(Disintegration)、龜裂(Cracking)、及打滑(Skid Hazard)等四類,造成這些路面破壞的原因有材料本身缺陷、施工不良、路面結構設計不足、排水設計不當、或上述各因素組合產生,表2為路面破壞之類型與可能發生原因[7]。

表2、瀝青混凝土路面破壞之類型與可能發生原因[7]

為確保瀝青混凝土路面不因材料不當造成失敗,應特別注意配比設計與品質管制,以保證瀝青混凝土的使用品質,瀝青混凝土必須具有穩定、耐久、抗滑、良好工作性、及經濟性等品質特性,工作性與經濟性較容易瞭解,穩定性、耐久性、與抗滑性,在瀝青混凝土路面領域中,有其特殊的意義:
  1. 穩定性:瀝青混凝土的穩定性乃指抵抗永久變形之能力,在夏天路面溫度較高,使瀝青膠泥的黏度降低,且車輪荷重主要由骨材顆粒間的點對點接觸所承載,此時瀝青混凝土的穩定性特別具關鍵,若採用之骨材顆粒表面較粗糙、較密的級配、瀝青含量稍低、瀝青黏度較高、或施工時壓密度高,對材料的穩定性都有幫助。
  2. 耐久性:耐久性為保有瀝青混凝土原有特性的能力,涵蓋耐疲勞、防過度老化、防止低溫龜裂、及抗水份侵害等,造成瀝青混凝土性質改變之各項特質;路面需抵抗輪荷重的反覆作用而不產生疲勞裂縫,瀝青混凝土之抗疲勞能力,主要受瀝青含量與等級、粒料級配、及壓實狀況 (空隙率) 所影響;在低溫時,路面中瀝青黏度若過高,則可能因無法適時以流動消散溫縮應力而產生低溫龜裂,此種破壞可經由環境狀況,適當選擇瀝青膠泥的等級而避免;瀝青路面應能抵抗由交通與環境造成的鬆散分離而能耐久,瀝青混凝土的耐久性可能因拌合溫度過高使瀝青膠泥過度硬化而降低,施工時壓實不當或瀝青含量過低,也可能使路面孔隙過高而氧化速率過快提早老化;某些骨材很容易因水份侵入其與瀝青間的界面而失去與瀝青膠泥的附著力,造成剝脫鬆散或穩定性降低而無法耐久。
  3. 抗滑性:路面之抗滑性主要由骨材之顆粒形狀、紋理、和抗磨蝕性控制,但瀝青含量過高時造成的冒油,也使路面抗滑性降低。
若將影響HMA路面品質之原因,區分為包括瀝青含量、粒料級配、材料材質、及出廠溫度等,屬於拌合廠製程中的變異,和包括壓實不當、厚度不足等,屬於路面施工時產生的變異,製成HMA路面之品質影響矩陣圖,如圖8所示,由圖8可知HMA路面之品質除施工之壓實度(即反應HMA路面之空隙率)外,主要受到瀝青含量、粒料級配、及出廠溫度所控制,此三項品質特性亦為生產瀝青混凝土之拌合廠所必須執行的主要管制項目,也是負責產品驗收之工程單位必須進行的檢測項目。


圖8、瀝青混凝土路面品質影響矩陣圖

大部份施工規範也都針對瀝青含量及粒料級配檢驗瀝青混凝土的品質,例如,根據美國奧瑞岡州於1979年對美國各州公路局所作的問卷調查[7],對HMA路面品質之檢驗項目如表3所示,主要對材料的檢驗項目為瀝青物理性質、瀝青含量、及粒料級配,其中瀝青含量與粒料級配係與生產作業有關,而瀝青之物理性質則應依環境因素選擇,主要由設計單位主導,而不屬於拌合廠生產管制的項目,例如較寒冷地區需選用黏度低的瀝青,以防止低溫龜裂之產生;國內之施工規範沿用美國經驗,對瀝青之物理性質,則又因環境因素單純,且瀝青只由國營之中國石油公司生產,工程單位沒有檢測瀝青物理性質之習慣。

表3、美國各州公路局對HMA路面之主要檢驗項目統計


瀝青混凝土的品質檢驗法

瀝青混凝土路面所需之穩定、耐久、抗疲勞、及抗滑等特性,因材料本身為高感溫性且均質性較低,目前很難採用土木工程師習慣的力學試驗法對材料的品質進行檢測與確認,但因瀝青混凝土組成時較少有化學變化產生,且又因瀝青膠泥可溶於有機溶劑,可以很容易將瀝青混凝土中的瀝青與骨材分離,而採用類似成份測定的方式,也就是求得瀝青混凝土中的瀝青含量和粒料級配,作為品質確認的方法,至於施工的好壞,則以一般物理性試驗量測平坦度及鑽心試體的密度,求出孔隙率據以判斷;本節說明瀝青混凝土之瀝青含量與粒料級配檢驗方法。

將瀝青混凝土樣品依AASHTO T164 (與ASTM D2172同) [7]之溶劑分離試驗法執行,可求得瀝青混凝土之瀝青含量值,此法所得之分離後粒料,一般皆配合AASHTO T30進行溼洗篩分析試驗,可獲得瀝青混凝土之瀝青含量及粒料級配;國內中國國家標準(CNS)並沒有瀝青含量試驗法,行政院公共工程委員會於民國87年12月為配合推動再生瀝青混凝土,邀請學者專家擬訂「離心機法」及「迴流抽出器法」,該兩試驗方法大致分別與AASHTO T164之A法及B法相同。

依AASHTO T164規定之試驗程序,離心機法之試驗流程如圖9所示,由圖9之標準試驗程序可知瀝青含量試驗法乃以溶劑將混合料中的瀝青溶解,再利用金屬缽高速旋轉產生之離心力將溶液與粒料分離,分離溶液中因含有屬於粒料部份之粉塵,須經初步蒸乾再燃燒而求得溶液中的粉塵量,將混合料原重扣除分離後粒料重及分離溶液中的粉塵重,即得混合料中的瀝青量,此瀝青量用原混合料之重量百分比表示,即為混合料之瀝青含量。迴流抽出器法則是在瀝青抽出的步驟上改用溶劑經加熱產生的溶劑蒸氣,將瀝青混凝土置於其中,並以冷凝及加熱同時應用,使混合料持續浸泡於溶劑蒸氣浴中而將瀝青由混合料中分離,所得分離溶液亦因含粉塵,而必須進行與離心分離法步驟中相同的初步蒸乾再燃燒而求得溶液中的粉塵量,這兩種瀝青含量試驗法的儀器照片如圖10所示。

圖9、離心機法瀝青含量試驗流程圖



圖10、兩種溶劑分離瀝青含量試驗法之照片

兩種分離法所得之分離後粒料,烘乾後都可進行篩分析試驗而求得粒料級配,由於瀝青混凝土之粒料級配中,過200號標準篩以下的部份為相當重要的檢驗項目,因此必須先以清水將粒料中過200號標準篩以下的部份洗出,將洗後粒料烘乾,再進行一般的乾式篩分析,綜合分離溶液中的粉塵量(視為過200號標準篩以下的部份),洗出過200號標準篩以下的部份、及乾篩之各部份重量,而求得混合料的粒料級配狀況。進行的流程可以圖11表示。


圖11、AASHTO T30溼洗法求粒料級配流程圖

依照ASTM D2172之規定,執行瀝青混凝土之瀝青含量試驗可採用之有機溶劑如表4所示,這些溶劑的毒性很高,除對試驗人員健康產生威脅外,對地球環境生態之影響更是不容忽視,由表4中的溶劑安全性資料可知國內各單位慣用之甲苯,依美國工業衛生團體(American Conference of Governmental Industrial Hygienists)之資料,人員若曝露於100ppm之環境中每天八小時、每週五天,則會有安全的顧慮。國內許多實驗室之衛生安全觀念尚未完整建立,缺少適當的安全排煙櫃,人員對防護面具的使用又感到不舒適而影響效率,此種溶劑對人員的潛在危害,使試驗人員產生很大的排斥心態。

表4、ASTM D2172中適用的溶劑及其基本資料

針對溶劑分離法的缺點,美國瀝青科技中心(National Center for Asphalt Technology ,簡稱為NCAT)於1995 年開發完成「燃燒法瀝青含量試驗」,採用特殊設計的電爐,將瀝青混凝土樣品置於爐中燃燒,以燃燒前後的重量差為瀝青含量,使瀝青含量之求得,像骨材或土壤之含水量測法般簡單,並經由儀器內建磅稱之自動控制系統,減少人為誤差,提高檢驗效率,燃燒後的粒料殘渣亦可進行篩分析試驗,以求得粒料級配,此一研究推出以來,造成一股更換試驗法之旋風,不到兩年,國外相關儀器商宣稱已賣出超過500部設備;國內前臺灣省住都處(目前為內政部營建署)材料試驗室亦已於1996年引進,中華大學於1999年協助交通部公路總局引進完成[5],該儀器照片如圖12所示,對於本土校正係數、粒料級配經燃燒後的變化、試驗精度等,提出較完整的試驗數據,經由這些數據的分析,配合本土工程環境與人員訓練狀況,該項研究認為以燃燒法取代溶劑分離法有對環境、人員危害較低、檢驗效率較高、受人為誤差影響較少等優點,相當值得國內工程單位採行,故亦於該研究報告中以專章擬定燃燒法的標準步驟草案及引進程序建議,相信這一種高效率品檢工具的引進,對國內瀝青混凝土品質管理制度之落實,將有直接的助益。目前已列入施工規範中作為可替代使用的方法。若將包估核子法及生物可分解溶劑的使用列入,則不同的瀝青含量試驗法的比較如表5所示,燃燒法的優點相當明顯。


圖12、燃燒法瀝青含量試驗照片


表5、不同瀝青含量試驗法的比較

鋪築工地的品質管制

路面的品質,主要是指厚度、空隙率、及平坦度。國外較常應用的密度試驗法為非破壞性的核子密度儀法,如圖13所示,國內雖有單位引進,但並未普遍應用,目前仍以檢測厚度時的鑽心試體密度為壓實度的計算基礎,在工地執行鑽心時的照片如圖14所示。


圖13、國外較常用核子密度儀檢測完成路面的密度



圖14、路面鑽心以求得路面厚度及密度

用以代表施工品質的壓實度實際上是兩個密度的比值用百分比表示,一般土壤夯實的密度會將工地密度與相同土壤在實驗室中用標準方法夯實的密度相比,亦即相對密度,這種方式也應用在瀝青混凝土上;採用的密度分母值,可以是於鋪築現場取得的瀝青混凝土試樣,在工地馬上用馬歇爾試錘夯實後頂出的試體密度,有些單位甚至採用配比設計時的「設計試體密度值」當成壓實度計算的分母。由於工廠生產變異和工地拌合公式的調整,實際鋪在路面上的試樣與配比設計選用的試樣有不小的差異,若用設計試體密度值當作計算壓實度的分母,求得的壓實度經常無法代表完成路面的壓實度,有時壓實度超過100%,但路面空隙率並不一定恰當。

控制壓實度的真正目的是控制完成路面的空隙率,本文主張應採用理論最大密度值作為壓實度計算的分母,在鋪築工地取得的樣品,除了執行前節所述的瀝青含量和粒料級配試驗外,依ASTM D2041檢測最大理論密度(Gmm),如圖15所示,以此方法求得不含空隙的瀝青混凝土之密度,將此最大密度值做為分母計算壓實度,此壓實度值直接代表路面空隙率;例如壓實度94%Gmm,代表路面空隙率為6%,一般規範規定完成路面的空隙率應在8%以下,亦即壓實度必須大於92%Gmm


圖15、瀝青混凝土理論最大密度試驗法之配置檢圖與照片

瀝青路面的平坦度是施工品質控制的重要項目,一般施工控制的主要方法為採用三公尺直規,檢測高低差值,此一高低差值一般不得超過5mm,圖16為以三公尺直規及相同原理的高低平坦儀檢測完成路面平坦度的照片。交通部公路總局公路工程材料手冊規定之試驗方法乃參照日本道路協會出版之「瀝青鋪裝要綱」:就試驗車道之車道線以內80~100cm左右,與車道線平行,由測定路段之起點到終點連續測定(新完工路段平坦性均勻時,可以用隨機方法選擇一車道測定之)。使用三公尺直規時,將直規沿測線前進,每次前進1.5公尺並讀取高低差一次,記錄至1mm。使用高低平坦儀時,將高低平坦儀沿測線推進,每前進1.5m讀取高低差一次,亦記錄至1mm。平坦儀若附記錄器時,可繼續推進將記錄紙帶回試驗室,再由紙帶量取每隔1.5m之高低差。以受測路段的高低差值的標準差代表路面的平坦度。


圖16、以三公尺直規及高低平坦儀檢測路面平坦度之照片

熱拌瀝青品質管制計畫(HMA QCP)是承包商提出對熱拌瀝青混凝土生產及鋪築過程的監控工作細節,及出現異常將採取的各項糾正行動,以確實掌控熱拌瀝青鋪築工作的品質,並能迅速反應異常狀況,及確保糾正行動有效。中譯加州運輸部公告的HMA QCP可參「熱拌瀝青品質管制畫」。

參考文獻

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