紐澤西州公路局以橡膠瀝青開放級配對重荷載州際公路路面做預防性養護
採用橡膠瀝青的好處是因具較好的抗變形、抗開裂、及抗老化能力而降低路面維護成本，更重要的是因配合採用的開放級配及越級配有較好的抗滑能力而提昇道路的安全性。儘管橡膠瀝青在亞利桑納州、內華達州、德州與加州都用得相當成功，但在其它各州的推行則牽涉到許多複雜的原因而顯得很慢；美國聯邦政府曾在1990年的冰茶法案(Intermodal Surface Transportation Efficiency Act, ISTEA, 綜合陸路運輸效率法 )中，強制規定採用橡膠瀝青以期能獲工程與環保雙重利益，但當時橡膠瀝青有製程專利權，而聯邦政府又未適當提出補助金，許多單位抵制而不願採行，加上不少單位在沒有瞭解材料的特性下，為符合規定而勉強採用出現失敗案例(大都是混淆了橡膠瀝青與橡膠化瀝青)[1]。現在看來，愈來愈多人瞭解橡膠瀝青，製程也不再有專利權，更多適切的拌合機具可採用，正是可再擴展使用的良好時機。本文介紹源於美國西南的橡膠瀝青被位於東北方的紐澤西州用創新的概念，以預防性養護應用來提昇道路安全、延長鋪面壽年、及降低養路成本的案例[2]。
鋪面保養觀念
數十年來的鋪面養設管理經驗發展，加上已充份理解「好的路面成本較低(Good roads cost less)」而實踐「預防重於治療」的理念進而出現「鋪面保養(Pavement Preservation)」計畫。美國路面工程界將鋪面保養(Pavement Preservation, PP)定義為「公路養護單位路網級的長期策略性計畫或活動，主要是以一套綜合且具成本效益的工程技術來延長鋪面壽年、提昇安全、並滿足用路人的期望。」講求在正確的時間對正確的鋪面進行正確的保養處理，使鋪面得以持續其良好狀態，而不是在結構惡化的鋪面生命後期進行昂貴的修復和重建方案。與傳統路面翻修重鋪策略差異如圖2所示。
圖2、鋪面保養與傳統路面翻修重鋪策略差異示意圖[3]
超薄摩擦層(UTFC)保養鋪面
依據紐澤西州公路局(New Jersey Department of Transportation, NJDOT)的鋪面保養計畫(Pavement Preservation Program)，可以搭配應用的鋪面保養方法有七種[3]：碎石封層(Chip Seal)、砂漿封層(Slurry Seal)、微面層(Micro-Surfacing)、細石封層(Cape Seal)、超薄摩擦層(Ultra-thin Friction Course, UTFC)及高成效薄加鋪層(High Performance Thin Overlay, HPTO)。前4種是屬於傳統乳化瀝青系列的產品，微面層是新式的高分子聚合物改質乳化瀝青混合料，超薄摩擦層(UTFC)與高成效薄加鋪層(HPTO)則可為熱拌瀝青產品。
一般瀝青混凝土薄加鋪層是指標稱粒徑較小，鋪築厚度約1英吋，鋪在備妥的表面上，對鋪面整體結構強度提昇不大，但也較不影響整體排水及附屬設施[4]。美國各州對薄加鋪層的用法不一，瀝青黏結料方面加州准用橡膠瀝青，俄亥俄州准用高分子改質瀝青，粒料級配方面加州用越級配鋪約3公分(12.5mmNMAS ARGG)；聯邦公路總署(Federal Highway Administration, FHWA)稱為薄熱拌瀝青加鋪層(Thin Hot Mix Asphalt Overlay)，並列入創新項目交付辦公室 (Office of Innovative Program Delivery, OIPD) 內創意加速中心(Center for Accelerating Innovation, CAI)綜理部署的創新材料之一[5]。FHWA備有鋪面保養檢核系列文件，確定下列狀況才可薄熱拌瀝青加鋪層：
- 車轍深度小於3/8英吋；
- 結構完整沒有疲勞龜裂或坑洞；
- 檢查有哪些型式裂縫及嚴重性，並封填寬1/4英吋以上的裂縫；
- 檢查有否鬆散、冒油、磨光。
加鋪3公分橡膠瀝青開放級配
NJDOT在2007年總價1,900萬美元的安靜鋪面重鋪計畫，針對轄下95號公路哩程0.2~2.3之間南北雙向車道，及哩程3.35到與1號公路交會處(哩程8.77)，以降噪為主要訴求首度採用廢輪胎橡膠瀝青拌製AR-OGFC做為UTFC保養路面，完成的路面經檢測顯示橡膠瀝青鋪面耐久、抗滑性極佳、平坦、可降低雨天水霧現象，橡膠瀝青UTFC的成本也比傳統UTFC低且可有效降噪，且協助環保單位高效處理約8萬條廢輪胎[1]，符合NJDOT對路面維護工作許下的「安全及保護環境」的承諾，降噪功能也將省下許多隔音牆的費用。該專案工程人員預估此重鋪案將多延長公路壽年15至20年。該鋪面的工程與環保雙重成效不但在州政府網頁上大力宣揚，也獲環保單位頒布獎項，如圖3所示。
有了95號公路的經驗，NJDOT的工程人員開始採用橡膠瀝青鋪面，不儘提高耐久性也具有環保意義；列出的好處如下：
- 瀝青用量高：裹覆粒料顆粒的瀝青膜較厚使得壽年較長；
- 較能抗開裂：疲勞開裂、反射裂縫、與溫縮開裂；
- 具較好抗車轍潛勢；
- 使用壽年較長。
- 前次於1999年翻修，刨除4英吋、分二層鋪回共4英吋超級鋪面(採用PG76-22瀝青)；
- 交通量：77,270 AADT其中30%貨車，28%重車；
- 鋪面破壞調查得SDI=2.5 (鋪面破壞指數Surface Distress Index)；
- 鋪面平坦度檢測得平均 IRI=70 in./mi。
依據NJDOT的鋪面保養指引，這一段路面IRI小於95in/mi.，2.4<SDI<3.5，如圖4所示，是屬於平坦度良好，但將會有無法接受的鋪面破壞，是保養的最適時機，因此再度設計9.5mmNMAS的AR OGFC 鋪1.25英吋(3公分)，採用符合ASTM D6114的橡膠瀝青，瀝青用量為混合料的8.5%。
圖4、紐澤西州公路局的鋪面成效指標界值[7]
施工過程及成效
該段路面先以冷拌微面層局部處理縱向裂縫及鬆散問題，完成後如圖5所示，再於完成面上全面鋪築3公分厚橡膠瀝青開放級配摩擦層；以6噸分拌式拌合機(圖6)，搭配橡膠瀝青拌製設備(圖7)，順利生產瀝青含量為8.5%的橡膠瀝青混凝土，送往工地以材料轉運車確保不中斷鋪築並且避免粒料析離，如圖8所示。
圖9、完工後的路面狀況[2]
完成的加鋪層相當平坦，IRI降至35 in/mi，該案的施工團隊的工作成果不但順利驗收通過，還獲NJDOT依法頒發最高獎勵金。圖9左側為2009年剛完工時拍攝的照片，右側則為2013年同一地點攝的照片顯示完工近４年狀況仍相當好。
結論
源於美國西南的橡膠瀝因許多複雜的因素在美國北方各州的應用較緩，但橡膠瀝青混合料具有的優異成效本質，被位於東北方的紐澤西州用創新的概念，以預防性養護應用來提昇道路安全、延長鋪面壽年、及降低養路成本。在交通承載相當大的路面，採用橡膠瀝青開放級配瀝青混合料保養，不但能提昇鋪面平坦度、延長鋪面壽年、也能提高行車安全、及降低鋪面噪音，更有降低養路成本及監護環境的多重意義。NJDOT的這些經驗已被整理成道路養護的創新方法，列入聯邦公路總署州運輸創新委員會(State Transportation Innovation Councils, STIC)平台上，由創意加速中心(Center for Accelerating Innovation, CAI)綜理部署的創新材料項目之一，未來將有更廣泛的應用。國內的高速公路與快速公路路面，具有類似美國州際公路的特質，可以採用類似的路面保養策略與工法，近幾年已由環保署與營建研究院試鋪的案例驗證（詳參廢輪胎鋪路台灣比美加州），用廢輪胎橡膠瀝青保養高快速公路路面兼具成本、品質、安全、及環境保育。
後記：中華鋪面研究室廢輪胎鋪路相關文章：
參考文獻
- Asphalt rubber pavement moves east and north, Asphalt Magazine, 03/06/2008.
- Rod Birdsall, Asphalt Rubber Usage, 57th Annual New Jersey Asphalt Paving Conference, All State Materials Group, March 25, 2014.
- NJDOT Pavement Preservation Program.
- NDOT Research Report No. 715-15-050, June 2018, State-of-the-Practice in Chip Seal, Slurry Seal, Micro Surfacing, and Thin Lift Asphalt Overlay Construction Quality Assurance.
- FHWA, Targeted Overlay Pavement Solutions (TOPS).
- New Jersey Asphalt Pavement Association, Asphalt Pavement Design Guide, Six Edition 2019.
- New Jersey, 2019, TRANSPORTATION ASSET MANAGEMENT PLAN.
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