中華鋪面研究室

 美國的長壽鋪面設計概念(Perpetual Pavement) 一般工程設計年限都會超過50年，以往鋪面結構設計累積的經驗是很難超過15~20年，因此，公路建成後的養護工作，特別是路面的養護與修復成為最主要的工作，也是公路資產管理單位資源消耗最重的項目；早期認為柔性路面可伴隨交通量的成長分期加鋪，這種類似「分期付款、分階段施工(Stage Construction)」的路面結構設計理念，在近代公路實踐時則因其它公路設施也需調整而不現實，若破損深及鋪面結構則全面翻修的代價正如「高利貸」；故在設計理念上轉向長壽鋪面(Perpetual Pavement)。長壽鋪面設計：指的是使用壽年很長的一種瀝青路面結構設計、施工、與養護觀念；輔以適當的維護與修復，以長壽鋪面概念設計及施工的路面，只需要定期針對路表層破損刨除重鋪，可以在不必進行主要結構修復及翻新的狀況下使用超過50年。(註：鋪面設計概念可參作者另文「 鋪面工程概論 」。) 既有的鋪面設計概念 美國瀝青路面工程界在20世紀末總結[1]，過去40年來比較成功的鋪面結構設計是底層級配用得較少的深強瀝青鋪面(Deep-Strength Asphalt Pavement)，或甚至不用碎石底層，全部用瀝青混合料的全深度瀝青鋪面(Full-Depth Asphalt Pavement)，如圖1所示；瀝青面層較薄而以較厚的粒質底層傳佈荷重的傳統鋪面結構，如圖2所示[2]，較容易出現結構性破壞，例如深層結構性車轍或疲勞開裂(由下裂向上)，使用較厚瀝青混凝土層的鋪面，則較少有底層結構破壞造成的修復困難問題；因此，在設計新的瀝青路面來避免深層結構性車轍及疲勞開裂問題時，出現了長壽鋪面設計的概念。 圖1、美國瀝青協會(AI)建議的全深度及深強瀝青鋪面的設計斷面圖[2] 圖2、傳統鋪面結構示意圖[3] 也就是說，長壽鋪面設計不算是新的概念，在20世紀60年代就有全深度(Full-depth)及深強(Deep-strength)瀝青鋪面設計，當時遵循此種設計概念且施工完善的路面，已經美國路面工程界證實相當成功地在重交通荷重下使用至今。美國瀝青鋪面聯盟(Asphalt Pavement Alliance, APA)認為這些長壽鋪面的先例，經過去數十年來冷刨、再生、及熱拌瀝青技術的大幅進展，創造了比以往成效更好、壽命更長、且生命週期成本更低...

 如何面對高RAP含量瀝青混凝土出現的成效不良問題 美國喬治亞州公路局的方法 路面刨除料不只是黑色的粒料 認同再生瀝青的經濟成本與環保效益 舊瀝青路面刨除料(Recycled Asphalt Pavement, RAP)是美國再利用量最高的產品，據美國瀝青鋪面協會(National Asphalt Pavement Association, NAPA)公布的數字，光2018年一年就將8,200萬噸RAP再生利用回熱拌瀝青混凝土，鋪回公路路面上。詳參作者另文「 美國瀝青鋪面協會公布的再生材料和溫拌瀝青用量 」。 喬治亞州公路局(Georgia Department of Transportation, GDOT)在2018年將約140萬噸RAP用回新的熱拌瀝青混凝土中，平均RAP含量約為25%；GDOT的規範(第402節 再生瀝青混凝土)允許的RAP上限依生產的瀝青拌合廠型式而不同，分拌式廠上限為25%，鼓式廠上限為40%，而不論該瀝青混凝土是用在面層、中間層、或底層。按美國拌合廠的發展趨勢，連續拌合的鼓式廠是新式設備，且針對添加RAP而發展，節省能耗而產量又大，是美國熱拌廠的主流，以此判斷GDOT的熱拌再生瀝青混凝土的RAP含量接近40%的不在少數。詳參作者另文「 熱拌瀝青廠的發展趨勢 」。 由於RAP是由瀝青膠泥和粒料組成，將RAP拌入新的瀝青混凝土中，可以降低原生瀝青和粒料的使用量，依照每年8,200萬RAP再生利用來估算，一年可以降低約410萬噸原生瀝青膠泥及7,800萬噸原生粒料的耗用量。GDOT認同在瀝青混凝土加入RAP既可降低鋪路成本又可保育環境，但也負有路面的成效不能因含有RAP而稍有打折的管理責任；許多單位在高RAP含量瀝青混凝土出現品質問題時，會選擇加強執行品質管制甚至直接再限制RAP的用量，GDOT的做法則是以再生瀝青的經濟成本與環保效益為前題，選用工程手法面對並盡力解決問題。 正向面對成效問題 GDOT觀察到以傳統配比設計法設計的高RAP含量(大於等於25%)瀝青鋪面，不僅在鋪築現場出現可能與成效相關的議題，包括外觀油量少(較乾)、初期老化較嚴重、粒料分離較嚴重、及完成面出現較多粗條紋等，依據鋪成後續開放交通後的長時間鋪面評估資料，也顯示高RAP含量的鋪面段較早出現破損(裂縫)而需要較多的養護修復工作。 因此，GDOT在2012年啟動相...

充份應用公路網上既有的瀝青混合料 譯自歐洲瀝青鋪面協會2014年發佈的立場文件「瀝青混凝土是可100%再生的營建產品」  Interpretation of the EAPA's Position Paper " Asphalt the 100% recyclable construction product " 目錄 1、緒論 2、瀝青混凝土是什麼?/如何生產瀝青混凝土? 3、道路為何需要維修? 4、瀝青混凝土路面養護維俢有哪些選項? 5、如何將瀝青混凝土材料再生?  6、跟新的一樣好 7、歐盟規範如何規定再生瀝青混凝土? 8、舊瀝青混凝土(刨除料)絕不當廢物掩埋 9、儘可能讓瀝青混凝土用長久(生命週期和耐久性) 10、瀝青混凝土再生減大量碳排放 11、瀝青混凝土和瀝青混凝土再生都對環境無害 12、充份應用既有技術；維護資產的長期策略 13、結論 1、緒論 對現代人來說道路不可或缺，利用道路去上班、上學、逛街採買、渡假休閑，生活所需的各式產品與服務，也依靠道路網運輸提供，緊急的消防救助與治安維護也得靠綿密的路網；發展了幾個世紀的歐洲道路網，大都是在最近百年間建成的，是歐洲共同體最寶貴的資產，估計價值約為 16 萬億歐元，由於歐洲道路網相關的工程已從興建轉換為養護，資源最佳化的重點也隨之改變。 瀝青混凝土是歐洲道路網的面層主要材料，百年來興建的完整路網上，約有共9,500億公噸瀝青混凝土；由於行駛安全舒適、高性價比、施工具彈性又快速、易養護、成效好又能耐久等多重優點，瀝青混凝土是鋪路的首選材料；瀝青混凝土還有一項重要的特性，那就是百分之百可以再生，且再生後的功能品質不減，是世界上再生量最大的營建材料。雖然也有不少其它營建材料宣稱可以再生，但大都是「降級再生(down-cycling)」，例如做為次級的粒料。 儘管大部份路面刨除料都已被再生用回道路上且有良好的成效紀錄，但要確保這些材料的資源價值和其中的碳不被浪費，則仍然有很多擴展瀝青混凝土再生的工作要做。這份報告就是要促進公眾對瀝青混凝土再生潛勢的瞭解，進而更全面完整地利用已依先進設計和施作方式鋪設在既有道路網中的瀝青混凝土，來為我們未來的世代養護永續的道路網。 2、瀝青混凝土是什麼?/如何生產瀝青混凝土? 用作道路面層材料的瀝青混凝土是將砂石粒料、礦物填縫料、與瀝青膠泥的混合物，根據不同...

 認識瀝青鋪面的破壞 路面出現的各種破壞形式大都可區分為車轍和開裂兩大類，其實打從有瀝青路面以來，這兩種破壞就一直存在。 馬歇爾配合比設計法是在80多年前發明的，除了用簡易的衝錘夯製試體外，主要是以特殊的穩定儀，如圖1所示，檢測不同瀝青含量的試體來選定「最佳瀝青含量」，原意圖就是用測得「穩定值」來防止車轍，再以限制同時測得的「流度值」範圍來減少開裂的問題，也就是必須在穩定性和耐久性之間取得平衡。(耐久性以抗開裂呈現，穩定性是指抗變形能力，「穩定耐久」就是能抗變形又不開裂) 圖1、馬歇爾穩定儀及瀝青含量的選定是在穩定性和耐久性之間取得平衡的示意圖 任何有經驗的配比設計人都知道如何提高馬歇爾穩定值，也就是設計能抗車轍的瀝青混合料相對較容易，只要將瀝青含量降低再搭配較硬的瀝青膠泥即可，這種組合可減少車轍出現的機率，但是付出的代價是開裂增加而不耐久；另一個極端，使用較高瀝青含量及/或搭配較軟的瀝青膠泥可以防止瀝青混合料開裂，但過高瀝青含量則可能會有車轍增加的狀況出現。 (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 」) 事實上，馬歇爾穩定儀測得的兩種參數與路面成效的關聯性不高，近幾年推出的「平衡配比設計(Balanced Mix Design, BMD)」概念，以與成效相關的開裂試驗及車轍試驗檢測瀝青混合料且在二者間取得平衡，雖已展示在優化瀝青混合料特性方面勝過馬歇爾配比設計法，使得設計人員更能掌握選定最佳的材料組合來同時解決車轍及開裂的問題(詳參作者另文「 新式瀝青混凝土的品質檢驗法 」)，但，實際鋪面成效能否就此提升則仍未可知；因為鋪面成效的真正關鍵是在設計階段，亦即早在承商投標和瀝青混合料配比設計之前，就決定的路面整體結構設計，影響範圍包括路面結構各層採用的材料、附屬排水設施、甚至施工方法，當然也包括後續應採用的材料配比。 現代道路工程的重點已經從興建轉成養護路面，不再有充份的資源可以用在路面整體結構設計上，面對路面養護需求，有些單位甚至一成不變地以「刨除加鋪」因應；工程人員有必要更專門深入掌握瀝青混凝土材料的特性，在設計瀝青路面加鋪層時，認識進而瞭解面對的路面破損形式，則對選定高效率的路面養護方案可發揮至關重要的影響。 車轍 車轍是一種與荷重相關的瀝青路面破壞，若沒有承載交通荷重，路面不會有車轍；車轍有兩種基本類型，如圖2所示，塑性變形(發生...

 舊瀝青路面刨除料的最佳管理實務 「刨除料(RAP)的品質變異很大，所以添加RAP的熱拌再生瀝青混凝土的品質變異也很大」是養路單位限用再生瀝青及/或不願意提高RAP添加量的重要原因；美國國家瀝青研究中心(NCAT)的研究報告指出這個觀念是鋪面工程師普遍存有的錯誤印象，工程實務已證實，在良好的堆置篩分破碎作業下，RAP的粒料級配比新生粒料的更均勻且穩定。本文整理NCAT提出的「舊瀝青路面刨除料的最佳管理實務」，期待國內熱拌廠能確實執行適當的RAP管理，以便能有效率地應用並確保最大經濟效益及最佳的再生瀝青品質。 前言 再生瀝青的兩大原則：(1)含RAP的瀝青混合料應與全新混合料的要求相同；(2)含RAP的瀝青混合料應與全新混合料有相同的鋪面成效；這兩個原則可以簡稱為「要求相同成效不減」。大約是在2010年針對合計共18個美國州及加拿大省的鋪面做的長期鋪面成效(Long-Term Pavement Performance, LTPP)數據，顯示許多含RAP在30%甚至超過的鋪面品質成效等同於不含RAP的鋪面[3]。 在策略上，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，則市場太小與不能使用的差別不大。在學術理論與工程技術實務上，添加RAP的所謂「熱拌再生瀝青混凝土」品質等同甚至優於原生料。 一般都有「RAP的品質變異很大，所以採用高RAP含量的熱拌再生瀝青混凝土的品質變異也很大」直覺，其實在良好的堆置篩分破碎作業下，RAP的粒料級配比新生粒料更均勻且穩定。這樣的結論是由國際粒料研究中心(International Center for Aggregate Research)於1988年的研究中發現[1]，2013年由美國瀝青科技中心(National Center for Asphatl Technology, NCAT)的研究報告中證實[2, 3]。若考慮從單一高品質路面刨得的RAP來看，品質確實可能比新生粒料均勻一致，出乎意料的則是不同來源的RAP混合堆置篩分破碎處理，也可以得到均勻穩定的品質。針對這個重要「發現」，NCAT的研究人員整理「舊瀝青路面刨除料的最佳管理實務(Best Practices for RAP Management)」[3]以供熱拌廠採行，共同提升RAP的品質管理，...