SMA: 越級配瀝青混合料

耐磨抗變形的優質瀝青面層材料

石膠泥瀝青混凝土(Stone Matrix Asphalt,簡稱SMA)是各國風行的優質鋪面表層材料,源於歐洲並大量採用,稱為「Stone Mastic Asphalt」,不同於以往慣用細料料過半之密級配,SMA採用大量粗骨材及許多填縫料,通過#4、#8、及#200號篩的百分比,大約分別為30、20、及10,故在SMA級配設計上有所謂「30/20/10原則」;美國鋪面工程界詳細探究後,將中間的「Mastic」一字改為「Matrix」,以強調「由石材組成堅強構架」之主要重點;中國大陸的學者也針對SMA相較於傳統密級配,有粗粒料多、瀝青用量多、填縫料用量多、而砂用量少,稱SMA有「三多一少」之特性;國內由中華鋪面工程學會引進,採用「石膠泥瀝青混凝土」一詞。本文依相關文獻整理介紹組成SMA的粗、細粒料、礦物填縫料、瀝青黏結料、和纖維穩定添加劑的品質需求,及SMA配合設計方法和部份國內鋪築經驗;闡述的重點為各材料品質特性的意義、檢測方法、及採用的臨界值。

一、粗細粒料

石膠泥瀝青特性「三多一少」的第一個「多」即是粗粒料多,SMA使用大約70%粗粒料,利用顆粒間接觸互鎖(或稱為機械咬合作用)形成的主構架,使瀝青混凝土穩定性提高抗變形能力強,故SMA對粗粒料之顆粒形狀、破裂面與韌性的要求,比傳統瀝青混凝土嚴格。

1、粒形

用於SMA的粗粒料大都指定必需是100%的碎石,且扁長率是個重要指標。所謂扁長率在歐洲一般是引用英國標準(British Standard,簡稱為BS)的扁平指數(Flakiness Index)及狹長指數(Elongation Index)兩個測定方法(BS812, Part I),扁平指數使用如圖1所示的扁平篩,通過的顆粒即為扁平顆粒,狹長指數則使用如圖2所示的長度規,顆粒最大長度大於對應長度規之柱間距者,即為狹長顆粒;依據中華大學的研究[1],採用這種試驗方法雖較方便且迅速,很適合現地評估骨材的粒形,但因BS標準篩的尺吋不同於國內慣用的ASTM標準篩,引用時需作適當的修正;目前作者收集到的資料,並沒有以此種試驗方法而擬定的SMA粗骨材扁平指數或是狹長指數界限值,由其它文獻推測[2],歐洲各國對SMA骨材的限制是「不得有」扁長顆粒。



圖1、英國BS812Part I採用之扁平指數測定篩網[1]



圖2、英國BS812Part I採用之狹長指數測定用金屬長度規孔洞[1]

美國的研究人員曾用同一粒料來源,採用不同加工方式,製成不同扁長率顆粒含量的粒料,組成SMA混合料,以馬歇爾夯錘每面各夯打50下,以4.75mm通過率的變化多寡,代表粗粒料受夯後破碎的情況,發現粗粒料受夯破碎率與扁長率的相關性判定係數(R-quare)高達0.89 [3],亦即粗粒料的受夯破碎情況與粗粒料的扁長率關係密切,當粗粒料顆粒扁長率愈高時,受夯破碎情況越嚴重。此種受夯破碎率,可以用來代表SMA粗骨材在施工滾壓及開放交通後荷載作用而破碎的可能性,因此,限制粗粒料的扁長率可確保粗骨材構架的穩定及耐久性。

美國ASTM D4791規定測定1/2、1/3和1/5不同標準扁長比的粒料扁長率試驗法,判斷的方式乃依ASTM D4791之規定[4],用如圖3之比例卡尺判斷扁平及狹長顆粒,所謂扁長率即扁平顆粒和狹長顆粒佔所有顆粒的百分比;AASHTO之SMA規範草案,規定扁長比小於1/3之扁長率不得超過20%,扁長比小於1/5之扁長率不得超過5%。


圖3、美國Superpave建議判斷粗粒料扁長率的比例卡尺[1]

2、粗粒料的破裂面與韌性

為使粗粒料形成之骨架於荷重時不會因粒料滑動產生變形,顆粒表面紋理應粗糙,以利於顆粒間的機械咬合,規定粗粒料必需100%是碎石以外,選擇具破裂面的骨材,即控制粒料具較粗的表面紋理,將使粒料顆粒間互鎖良好,提供較佳的抗變形能力,AASHTO之SMA規範草案規定,用於SMA的粗粒料至少需具1個破裂面(即100%具1個破裂面),具有2個破裂面的顆粒須佔總粒料的90%以上,如表1所示。

表1、SMA的粗粒料性質規定

資料來源︰參考文獻[5]

粗粒料骨架承受荷重時,除了利用其顆粒間接觸造成之互鎖作用外,粗粒料本身尚須有良好的韌性與強度。美國使用洛杉磯磨損試驗值評估粒料的韌性,相關的研究證明[2],洛杉磯磨耗損失是粗粒料堅韌性(toughness)的重要指標,與粗粒料抗破碎性能有良好的相關性,一般用於傳統瀝青混凝土的粗骨材,洛杉磯磨損率大都要求在40%以下,用於SMA的粗骨材則要求較嚴,典型的規範值為30%以下。

3、細粒料

細粒料也應具粗的表面紋理與較好的粒形,以提供較高的粒料契合力,天然砂如河砂及海砂,因經水流搬運過程之磨蝕,呈圓形且表面光滑,大量使用於瀝青混凝土粒料的主架構中,具有因容易滾動而使粗粒料顆粒間發生「潤滑作用」的效果,以往文獻中曾提出限制傳統瀝青混凝土中的天然砂含量,以防止路面車轍之發生。SMA特性的「三多一少」指的就是細粒料少,頂多只有10%是屬於細粒料的部份,然而細粒料對SMA的性能影響也不可忽視。

在歐洲,採用SMA時,細粒料一般要求使用人工砂,即機製砂,而德國ZTV asphalt-StB 94規範有關SMA級配規定,機製砂與天然砂的比例必須大於1︰1,即機製砂用量必須大於天然砂[6],由於機製砂是採用堅硬岩石反覆破碎製成,所以它有良好的稜角性與互鎖性能,對於提高混合料的高溫穩定性有好處。

AASHTO之SMA規範草案,針對細粒料之規定如表2所示。表中的健性規定與一般瀝青混凝土用砂的規定相近;細粒料若以粗粒料的方式,一顆顆判斷破裂面,費時費力,故有檢測細粒料稜角性(Fine Aggregate Angularity,簡稱為FAA)的所謂「FAA空隙率」,此一空隙率愈高,即代表細粒料的稜角性愈高,此種檢驗方法乃使用圖4所示的裝置,將樣品經由一標準漏斗以一定的落差卸入已知容積之容器中(容積為V),求出裝滿該容器之樣品重量(W),以該樣品的虛比重(Gsb),可計算「FAA空隙率」:


表2、SMA之細粒料性質規定

資料來源︰參考文獻[5]



圖4、細粒料稜角性試驗照片


國內工程界較少使用機製砂,依據中華大學對國內拌合廠所用細骨材的有限檢測經驗,北部陸砂的FAA空隙率大約在46%附近,可符合大於45%的規定。針對SMA細骨材的需求,初期應商請砂石業者生產機製砂,再逐漸依本土的習慣,探討採用天然砂的可行性。

4、礦物填縫料

在普通的瀝青混合料中,礦物填縫料的數量一般不會超過瀝青用量的1.2倍,用量太多不僅拌合困難,對混合料之性質亦有顯著的影響,例如礦物填縫料對混合料會產生加勁效應,即填縫料與瀝青膠泥結合之後,改變了原有瀝青膠泥的流動特性,而形成感溫性較低、黏滯度較大、稠度較高的瀝青膠漿體。但是在SMA中,須添加大量礦物填縫料,是所謂「三多」中的一多,以便能與高瀝青量及細砂混合成瀝青膠砂漿,來填充粗粒料架構形成後產生的空隙,因此SMA所需要的礦物填充料數量一般達到瀝青用量的1.8~2.0倍[6]。

根據ASTM D242-95之定義,填縫料(Mineral Filler)是一極細、無活性、且至少有65%通過200號篩之礦物材料[8];在歐洲則定義為能通過0.09mm(介於100號與200號之間)篩的材料即為礦物填充料[8]。普通瀝青混合料使用的礦物填縫料,除了熟石灰、石粉之外,有時亦採用水泥、燃煤飛灰等,AASHTO之SMA規範草案中,規定礦物填縫料可採用熟石灰、石粉及燃煤飛灰[7],少量使用熟石灰或水泥對改善混合料的水分侵害有明顯的好處,且能減緩瀝青的老化,提高混合料的耐久性。這些微細的粉末在使用時,應乾燥不黏聚而能自由流動,需不含有機雜質且塑性指數應該小於4。

美國的研究人員曾針對填縫料的顆粒大小(小於20μm含量)、表面積、及Rigden空隙等三種特性,以十一種不同的礦物填縫料進行實驗室內的研究比較,確定改良的Rigden空隙率與SMA膠砂漿的性質間有良好的相關性;因此,AASHTO之SMA規範草案,建議用於SMA的礦物填縫料,以改良Rigden空隙測得之空隙率應小於50%,以往經驗顯示改良Rigden空隙率大於50%的礦物填縫料會使SMA之膠砂漿變得過硬[9]。

所謂Rigden空隙率原為BS812中,將細粒料以固定夯實法夯實,求其間的空隙率以判定細料性質的方法,使用的儀器如圖5所示。將經真空烘乾的填縫料,以震動或是夯錘的方式,填入固定體積的試模內夯實,稱得夯實填縫料的重量,即可求得夯實填縫料虛比重(Gfb),配合填縫料的視比重值(Gfa),即可求得夯實填縫料的空隙率[9]:




圖5、量測礦物填縫料夯實空隙率之裝置

此一空隙率值受到填縫料的粒形、顆粒大小、粒徑分佈、及顆粒表面紋理所影響;美國賓州將夯實的方法加以改變,求得的空隙率稱為改良Rigden空隙率,目前是判斷填縫料是否適用於SMA的主要檢測方法。國內路面工程界以往較少使用礦物填縫料,因此市場上較少穩定的料源,也較少相關的檢測經驗,可儘速進行相關的檢測與研究,並探討使用燃煤飛灰的可行性。


二、SMA採用的瀝青膠泥

依據美國AASHTO之SMA規範草案[7],SMA採用的瀝青膠泥,只要依所在環境選擇適當的成效等級(PG級)即可,也就是使用該地區慣用的瀝青混凝土使用的等級即可,例如若原密級配瀝青混凝土使用針入度60/70者,則SMA亦採用針入度60/70,但因SMA大都用於重交通量,一般會採用比原瀝青硬一級的瀝青,甚至使用改質瀝青。

對於是否在SMA中使用改質瀝青,本文完整引述中國大陸學者的看法如后[6]:「SMA路面對瀝青黏結料的要求比普通的瀝青混凝土要高,但是否一定需要用改質瀝青,國際上並無一致的肯定結論。這是因為各個國家、地區的氣候條件和交通條件不一樣的緣故,而且與經濟實力也有很大關係。另外與廠商的立場和宣傳也有關係,例如生產纖維的公司往往誇大纖維的功效,排斥使用改質瀝青;改質瀝青公司則往往一而再、再而三的宣傳必須使用改質瀝青。整體而言,改質瀝青的使用是目前的趨勢。例如德國在1996年修訂規範時,規定在高速公路、炎熱地區、及交通量較大的路段,應使用改質瀝青。法國、日本、澳洲等國,在鋪築SMA時,也大都使用改質瀝青。」

美國在引進歐洲的SMA技術時,至少有級配的修正、標稱最大粒徑稍微變大、瀝青材料的變化、及最明顯的含油量偏低,這些修正是針對美國的國情、材料特性、施工機具、交通、和經濟狀況,經仔細研究後決定的;中國大陸的學者[35],認為這些改變的根源是氣候條件的不同,歐洲位於北緯38度至68度之間,氣溫終年均衡,年溫差最南端為10℃,最北方約20℃,很少超過25℃;中國大陸和美國地理位置比歐洲南移了約20度,但年溫差南方約為15℃,北方則達45℃;德國位於北歐大平原的北方,終年受偏西風影響,海洋性氣候顯著,如漢堡全年月平均溫不低於0℃,柏林一月平均氣溫為-0.3℃,七月平均氣溫為19℃;由表3的各都市月平均氣溫比較,可知相較美國及大陸大部份地區,臺灣地區之緯度比之歐洲又更南移,又同為海洋性氣候,年溫差更低於10℃,對瀝青材料的要求實在不必太過嚴苛,因此,除了應學習美國及中國大陸將SMA的瀝青含量降低外,是否採用改質瀝青,更應詳細以本土環境和路面使用狀況加以評估。

表3、台灣與其它地區各主要城市之月平均氣溫比較表(℃)


三、流失抑制劑

瀝青量多是SMA的特性之一,為獲得高瀝青量的膠砂漿,以填充粗骨材間的空隙及提供高溫工作性,必需防止裹覆於骨材表面的厚瀝青膜流失,SMA的組成材料中,有所謂的流失抑制劑(Drainage Inhibitor)[2, 7],美國將此類材料稱為穩定添加劑(Stabilizing Additives)[7],可以是各種纖維或高分子瀝青改質劑,大部份的研究顯示使用纖維比使用改質瀝青有效。可用於SMA中的纖維有木質纖維、礦物纖維及聚合物有機纖維三大類[5]。

1、木質纖維

木質纖維來自於天然木材或廢紙,主成份為木質纖維素,是一種中空管狀的細胞;未經處理的天然木質纖維也可用作食品添加物,所以對人體無害,不會影響環境,不會造成公害;經過化學處理可得到用於SMA的木質纖維,由於處理溫度高達250℃以上,是非常穩定的物質,不會因熱拌過程而變質,也不被一般的溶劑、酸、鹼所腐蝕。有些供應SMA用木質纖維的廠商,事先將木質纖維調拌部份瀝青膠泥,製成團丸狀,使得市場上有鬆散狀木質纖維及團丸狀木質纖維兩種。此兩種形態的木質纖維,與瀝青混合料拌合的均勻性如何,目前有不同的說法。由鬆散狀纖維與團丸狀纖維的比較試驗可以發現,鬆散狀纖維的拌合均勻性優於團丸狀纖維,且吸油能力較強。但團丸狀纖維的最大優點為添加較方便,便於機械化施工。對團丸狀木質纖維而言,在短時間的拌合過程中,木質纖維能否在混合料中分散均勻,則尚有待證明。目前在歐洲和美國很少使用團丸狀木質纖維,日本使用纖維數量不多,但一般也不使用團丸狀纖維。AASHTO之SMA規範草案,針對木質纖維規定的標準如表4所示。

表4、SMA用的木質纖維流失抑制劑的品質要求

由表4可知木質纖維的檢測項目,除了纖維長度用特殊的篩分析法求得外,另外還有以燒失法測得的灰份含量、水溶液PH值、吸油率、及含水量等,大都不是土木工程人員慣用的試驗方法,因此不容易作為施工中品質控制的項目,應以品質鑑定認可的方式執行。

2、礦物纖維

最典型的礦物纖維為石棉,但因石棉對人體的危害,先進國家大都不予採用,美國及歐洲目前採用的礦物纖維都來自玄武岩,美國喬治亞州的SMA路面,大都使用礦物纖維[6]。與木質纖維比較,礦物纖維的表面直而光滑,木質纖維則柔曲、有絨毛、且為中空的管狀細胞,故礦物纖維絲的表面較不會吸附過多瀝青,一般的經驗證實採用礦物纖維,可使SMA的瀝青含量少用約0.5%。德國木質纖維的廠商推動採用SMA時,有瀝青含量要儘量高的說法,中國大陸的研究人員認為,被木質纖維吸入管狀細胞中空處的瀝青膠,很可能並沒有增加SMA粒料的油膜厚度,對「SMA使用木質纖維會有較高的保油性而達到較好的成效」的說法,持保留的態度。
根據美國FHWA的建議,礦物纖維的用量為混合料的0.4%,木質纖維的用量要求為混合料的0.3%。按規定加入纖維後,混合料的乾拌時間須延長5秒~10秒,溼拌時間須增加5秒(木質纖維)或5秒以上(礦物纖維)。從放大的照片可以看出,如圖6所示,礦物纖維表面直而光滑,而木質纖維表面柔曲而且有絨毛,可以吸附瀝青的表面積較礦物纖維大的多[6]。


圖6、礦物纖維(左)與木質纖維(右)的放大照片比較

AASHTO之SMA規範草案中,針對礦物纖維的規定,如表5所示。由表5可知SMA用的礦物纖維的主要品質檢測項目為纖維長度、直徑、及非纖維含量,這些試驗項目也不是一般土木工程人員慣用的項目,與木質纖維相同,應以品質鑑定認可的方式執行。

表5、SMA用的礦物纖維流失抑制劑的品質要求


3、聚合物有機纖維

除了木質纖維和礦物纖維以外,SMA所需的穩定添加劑,也可以採用聚脂類或是壓克力纖維,根據中國大陸研究人員針對一種壓克力纖維和木質纖維的比較[6],認為壓克力纖維很容易均勻拌入SMA中,只要0.1%劑量即可達到木質纖維0.3%劑量的流失抑制效果,又因壓克力纖維的強度較高,比木質纖維更能防止路面變形開裂,再加上壓克力纖維的耐候性較佳,可能優於木質纖維,缺點是價格較木質纖維高。

依中國大陸研究人員的分析,木質纖維、礦物纖維、及聚合物有機纖維的比較可整理如表6所示,吸油性最好的是木質纖維,但是對SMA而言,吸油性最好是否就是優點,則尚無定論;價格上雖以聚合物有機纖維最高,但這類纖維的劑量最低;若以施工性的角度分析,則將纖維均勻地分散在SMA混合料中是最重要的關鍵,鬆散狀木質纖維較團丸狀木質纖維容易分散均勻,但在運送和存放的過程中很容易受潮或結塊,又必需採用特別的添加機具來加入,團丸狀纖維運送、存放、及添加較容易,但在加入後的短暫拌合時間內,似乎不容易分散均勻,因此,在選用纖維時,更必需將施工的狀況,例如拌合機的型式(鼓式或分拌式),有否專用纖維加入設備等,納入考慮。

表6、SMA可能採用的三類纖維的綜合比較


四、SMA的配比設計方法

歐洲採用SMA的各個國家由於採用的砂石偏向單粒徑,且鋪面工程品質由施工廠商負全責,故SMA的配比設計皆由拌合廠商自行控制,傾向於是各生產廠商針對其組成材料的「獨家配方」,美國鋪面工程界在引進時,由於砂石規範不同產生不少的問題,但也因此努力發展適合於其地方和材料特性的配比設計方法。

目前由美國瀝青科技中心建議的SMA配比設計方法,可整理如圖7所示。由圖7可知SMA的配比設計可以區分為兩個階段,前一個階段在依預定使用材料選擇適當的骨材架構,後一個階段在選擇適當的瀝青用量。


圖7、美國瀝青科技中心研究建議之石膠泥瀝青混凝土配比設計流程[7]

為使SMA具有堅強的粗骨材架構及瀝青用量多的優點,設計的混合料應有較大的粒料間空隙(VMA),目前規定VMA需大於17.0%,至於判斷是否有適當的骨材架構的方式,則採用預定級配的粗骨材經乾搗實後的空隙率(VCAdrc)為臨界點,以初選瀝青含量拌合夯製的SMA試體,可以用各材料的體積關係,計算夯實混合料中粗骨材間的空隙率(VCAmix),如果設計的混合料中採用過多細料,或是細骨材的顆粒太大,都會使夯實混合料中粗骨材間的空隙率大於粗骨材經乾搗實後的空隙率,也就是VCAmix >VCAdrc,如圖8所示。


圖8、美國瀝青科技中心研究建議判斷SMA是否具粗骨材架構的方式[7]

為確保設計的SMA混合料具有適當的耐久性而又能符合運送時不造成瀝青流失的問題,在第二階段規定以空隙率為4.0%時的用油量為最佳瀝青含量,且此時除VMA大於17.0%,VCAmix小於VCAdrc外,需具有適當的抗水侵害能力(TSR>70%)及運送過程不產生瀝青流失現象。依據中華大學嚐試以本土材料執行SMA配比設計的經驗,顯示除了石料的扁平率較難符合規範外,粒料間的空隙(VMA)大都偏低,而用油量也只好偏少;應可採用適當的系統方法來調整設計粒料的架構,詳參作者另文設計粒料架構的系統方法:Bailey Method (倍力法)


五、國內引進石膠泥瀝青混凝土之經驗

台灣地處亞熱帶且屬海島型氣候,夏季高溫多雨且溼熱,再加上近年來經濟進步,社會繁榮,因此交通流量、車輛載重、輪胎壓力等皆不斷增加,使瀝青混凝土路面承受嚴重考驗,不論是一般道路或高速公路路面,經常發生破裂、剝脫、及車轍變形等現象,嚴重影響路面服務的品質,並增加許多路面養護的負擔。以往慣用的密級配瀝青混凝土,瀝青含量過多將喪失強度,瀝青含量過低則無法耐久,這種耐久性與強度間互相衝突的本質,迫使良好的配比設計,必需適當的選擇所謂的最佳瀝青含量,以便在強度和耐久性間,互相妥協,取得平衡(詳參作者另文在鋪面疲勞開裂與車轍變形兩種成效間取得平衡);根據國外的許多研究報告與工程案例[2, 3],顯示採用SMA時,因以高品質的骨材顆粒組成主架構,此架構間的空隙,則用大量瀝青膠泥混合細砂、粉塵形成的膠砂漿來填滿,空隙率低於一般密級配瀝青混凝土,整體混合料的瀝青含量有時高達7.0%以上,使SMA因瀝青膜較厚而兼具耐久性和抗疲勞特性,粗粒料主架構則擁有良好的抗變形能力,有效地改善這些路面缺陷,提高路面服務品質,有效地減輕養路負擔。

SMA的主要設計理念,即認為以粗粒料組成抵抗荷重主架構,會比由細粒料組成者有較強的承載荷重能力,事實亦證明以此種瀝青混凝土鋪築的面層,有良好的抗車轍能力,最近幾年,更因交通荷重不斷增加,而廣受歐洲各國歡迎,聲名大噪,美國亦於1991年起,針對SMA進行研究與試鋪,且因對抗車轍的能力獲得肯定,參與的州由1991年的4個州,增加到1997年的30個州,生產SMA的噸數亦由1991年的不及5萬噸,增加到1994年起的每年50萬噸[3];由美國1997年提出的研究報告[7],指出至少已鋪了140段SMA路面,這些路面的車轍量測結果,顯示90%以上的路面只有小於4mm的沉陷量,所有SMA路面都沒有產生任何形式的裂縫,表現可以說是相當良好。

台灣地區試驗鋪設SMA的工程,如表7所示,由表7可知在SMA的瀝青與纖維的使用上,國內除港務局系統採用一般鋪路瀝青(AR4000)配合礦物纖維外,其它的試鋪工程都是選用改質瀝青配合木質纖維。依據國立中央大學的研究報告[10],在SMA相關規範的研擬上,則內政部營建署已擬定SMA相關規範提交行政院公共工程委員會審議;國道高速公局局北區工程處則依中華民國道路協會所提出之施工技術規範草案加以修改,擬定91年度「改良型密級配(SMA)道路工程之特定條款」,在材料選擇上,要求採用符合中國國家標準聚合物改質柏油第三型,至於骨材、填縫料、及纖維,則參考美國瀝青科技中心(National Center for Asphalt Technology,簡稱為NCAT)研究提出的規範草案。

表7、台灣地區試驗鋪設SMA的工程

彙整SMA在國內推動的狀況[1],發現在材料的供應上,有粗骨材粒形較差、填縫料的品質不確認、改質瀝青偶有儲存均勻性顧慮、纖維材料則有市場混亂品質認定不易等困擾;在鋪築的成效上,則普遍有瀝青用量高產生的冒油現象、施工技術不純熟造成的油斑、及材料設計上的缺陷,有待提高材料設計品質及施工技術增進來加以克服。


六、SMA的拌合與鋪築

SMA可以正常地在鼓式或分拌式拌合廠生產,生產流程中的主要瓶頸是在填縫料添加的時間,由於一般拌合廠設計來生產密級配,填縫料的添加量只有1~2%,用來生產SMA時,因需添加至少4%~5%,添加的時間拉長許多而成為主要的瓶頸;纖維的狀態目前有疏鬆狀和用瀝青製成圓球狀兩種,疏鬆狀者可以氣壓吹入適當的量,而製成圓球狀者,則可以用輸送帶送入拌合機內;拌合溫度方面則應使拌合完成的混合料的溫度達約175℃,運送至工地滾壓的溫度最好在130℃至165℃之間。

使用一般的鋪裝機即可鋪築SMA,鋪裝機本身夯實版的作用很重要,應充份使其發生作用,一般使用鐵輪壓路機滾壓6次即可達到所需的壓密度,不必也不可以用膠輪壓路機或震動壓路機,以避免過度滾壓而將骨材主架構輾碎。由於SMA大部份都是碎石顆粒,使用的瀝青又因添加纖維而顯得較硬,使得SMA似乎不容易施工,尤其是縱向接縫的處理,歐洲及美國的經驗都認為這種現象只是不習慣而已,只要多幾次鋪築的經驗,習慣以後,工作性的問題,大部份都自然地化解。

有一種現象是必需加以注意並設法消除的,由於SMA中的膠砂漿很常黏在鋪裝的擋版上,每隔一段時間,這些膠漿塊太大而掉落,此時鋪築面上將會出現因膠砂漿集中的區域,該點位油量較高又沒有粗粒料,大部份狀況下的油量集中點,並不會造成使用成效上的問題,但若相當頻繁而明顯大區域,則是因瀝青流失抑制劑使用不當、瀝青含量過高、或粗骨材太少所致;例如生產過程中添加纖維的方式不良時,很可能使某些拌的SMA的纖維量過低,或甚至沒有加到,此時該部份SMA鋪在路面上會產生大範圍的油量過高區域,而使路面發生冒油及打滑,此種現象因小心並加以避免。

國內路面工程界一向相當保守,施工人員的訓練亦略顯不足,對新的施工方法,時常不按照新的作業方式進行,SMA路面因為粗骨材量在70%以上,工作性與一般密級配差別甚大,應儘量以鋪裝機具鋪設,減少人工移動或耙平的動作,運送與鋪設的流程應保持順暢,確實遵守鋪築溫度之規定,只用鐵輪壓路機緊臨鋪裝機之後滾壓,滾壓完成之路面則應進行保護,待冷卻完成才能開放交通,接縫更應特別小心處理,因大部份為粗粒料,接縫的處理較一般密級配困難,須要特別注意。

除了施工的方法要做不小的改變外,較大的困難應該會發生在熱拌廠內,首先是材料的問題,SMA採用的石料大都是高品質的碎石和碎石砂,不得有扁長顆粒,否則無法形成粗骨材主架構,國內目前尚無完整的砂石規範,雖然不難找到L.A.磨損率低於30%的骨材,但因砂石場軋石的製程相當簡易,大部份的粗骨材的粒形不佳,且夾雜有圓礫石,扁長顆粒較多,其次是碎石砂,國內軋石場較少軋製砂,有可能要特別要求砂石場改進才行;接下來是填縫料的添加,國內大部份熱拌廠沒有添加填縫料,有些拌合廠甚至沒有填縫料倉,縱使有填縫料添加經驗的廠,添加量也大都是1%左右,拌SMA除了粗細石料上的粉塵外,往往還要外加5%~6%填縫料,除應備妥填縫料倉及正常添加外,操作人員應瞭解填縫料加料的速度較慢,很可能是生產的瓶頸所在,操作人員應放慢其它流程的速度,以確保填縫料的添加量正確。

纖維的添加方式則是另一項要特別避免發生錯誤的工作,國內拌合廠使用外加材料的經驗本就不足,可能不能採用適當的纖維吹入設備等自動控制流程,而代之以人工投入的方式,按拌合機的大小,事先秤好、恰當包裝的纖維,雖可達到目的,應特別注意每拌投入的量要相同,某一拌投入的纖維量較少,或甚至忘了投入,都將使SMA出現瀝青流失,路面發生冒油的現象,負責投入的工人,在一定的時間後,應更換輪替,以避免因疲勞而產生錯誤。


參考文獻

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  11. 邱垂德,胡文虎,密級配的迷思是否會被打破? - 石膠泥瀝青即將鋪在台灣的路面上,台灣公路工程,中華民國八十八年三月,頁50~58。











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