美國明尼蘇達州建立的試驗道路

明尼蘇達州公路局(Minnesota Department of Transportation, MnDOT)在1994年進行一項稱為「明尼蘇達道路研究計畫(Minnesota Road Research Project，簡稱為Mn/Road)」，主要目的是要探討氣候與交通荷重對鋪面材料(包括不同土壤、底層、基層、和不同鋪面型式)造成的影響，與聯邦公路總署(Federal Highway Administration, FHWA)合作選定在距雙子城都會區西北方40英哩I-94州際公路Albertville鎮路段北側做為研究中心基地，在基地鄰I-94西向車道邊增建與之平行的西向車道做為實驗道路主線，舊西向車道（剛性路面）則改為西向繞道，如圖1所示。（試驗道路建置之目的與美國建置狀況詳參作者另文「如何評估不同鋪面材料的使用成效？」）

圖1、明尼蘇達州公路局沿I-94州際公路構築的MnRoad試驗道面[1]

地處美國北方明尼蘇達州溫度變化最大(冬春之交凍融循環對道路的影響很大)，是美國寒冷區域鋪面研究領頭羊，向來是寒冷氣候區鋪面研究設施(Cold Regions Pavement Research Test Facility)的重要基地。MnDOT以其材料試驗人員組成MnRoad道路研究中心，負責MnRoad的運作且多年來持續有相當多的研究成果發表並且應用。

近年來成立國家道路研究聯盟(National Road Research Alliance, NRRA)，以共同基金來資助在MnRoad進行永續道路研究，目前共有11個州公路局和超過50個產業界、協會、學術界單位參與該聯盟。如圖2所示。

圖2、以MnRoad為中心成立的國家道路研究聯盟情資圖[1]

NRRA由一個執行委員會及6個技術團隊(柔性、大地、智能施工、預防養護、及剛性)組成，於2013年完善規劃及擴建MnRoad設施如下：

1. I-94西向主線雙車道長2.7英哩，經導引真實交通荷載平均每天26,500輛，其中13%貨車，相當每年750,000ESALs(柔性)、1,000,000ESALs(剛性)
2. 2.5英哩長低交通量雙車道迴路，以總重80kip, 5軸聯結車，每天行駛內車道70圈，外圈不承載交通荷重只做環境影響
3. 在倉儲區長1,000英呎雙車道做為新材術試做區
4. 在I-94西向繞道線於1973年構築長2.7英哩雙車道混凝土版於2017年新闢為瀝青面層加鋪及版塊剝離維修試驗段；在主線進行鋪面量測時將車流引入繞道段，故，每個月平均7天引入真實交通荷載，約為I-94主線荷載量的1/3。

在MnRoad上測試的各種鋪面設計或材料都是以長500英呎(約152公尺)為一個單位，並且依照計畫給定試驗段編號，如圖3所示。在MnRoad網頁上公告有進行中的研究議題，本文條列柔性技術團隊目前進行中的研究如下：[1]

圖3、MnRoad主線車道與繞道規劃的試驗路面配置狀況圖[1]

1. MnRoad反射裂縫挑戰
2. 回收材料中可用黏結料量探究
3. 探究具長壽鋪面特性之回收及再利用技術（註：與大地、智能施工、預防養護團隊合作）
4. 平衡配比設計法抗開裂評估程序中鬆瀝青混合料的老化模擬步驟確認
5. 溼冷氣候的長壽鋪面研究
6. 混合料再生劑測試(第二階段)
7. 混凝土路面翻修採加鋪熱拌瀝青面層方案針對密度與反射裂縫的最佳實務
8. 高再生黏結料含量瀝青混合料添加再生劑的新方法
9. 瞭解並且增進鋪面刨除程序（註：與智能施工團隊合作）
10. 高分子聚合物改質對平衡配比設計法的IDEAL與I-FIT試驗的影響
11. 瀝青施工時的即時平坦度(Asphalt Real Time Smoothness, ARTS)檢測（註：與智能施工團隊合作）

寒冷氣候區的瀝青材料工程師應該對瀝青路面出現開裂特別敏感，尤其是用錯瀝青，亦即用到太硬的等級或則是老化太快的瀝青，因為低溫的狀態下，這些材料無法承受氣溫變化產生的溫縮應力而開裂，（想像一下來自亞利桑納州的McDonald拌出那麼稠的瀝青給這個地區的材料工程師會有什麼反應？「熬不過一個冬天」應該是標準反應）。

瀝青協會建議採用全深瀝青路面設計及深強瀝青路面設計時，也確實因厚度增加溫縮應力更大而不能被這個地區的工程師接受，實證經驗顯示，直到填縫材料與工法發展完善後才解決厚瀝青路面在這個地區的養護議題[2]。基於相同的背景，這個地區採用較多混凝土路面，甚至在剛性路面技術團隊進行加鋪剛性路面的相關研究（例如無需綴縫的薄混凝土加鋪層）

也正因這樣的背景，近年來的平衡配比設計法中的抗開裂試驗法主要源於此；位於南方阿拉巴馬州的國家瀝青科技中心(National Center for Asphalt Technology, NCAT)也於2015年開始與MnRoad合作，針對鋪面預防性養護技術和瀝青鋪面的成效預測進行共同研究。

另外一項特色很可能是NRRA納入產業界的成果，智能施工技術團隊的智慧鋪築相關研究成果，對道路施工品質的提昇甚至目前已出現的勞工人力短缺議題，預期會有重大影響值得關注。

後記：欲瞭解平衡配比設計法可參作者另文「在鋪面疲勞開裂與車轍變形兩種成效間取得平衡」

參考文獻

1. 綱頁MnRoad: Minnesota's Cold Weather Pavement Testing Facility
2. Mark Blow, Maximizing pavement life over the years, Asphalt Magazine, 07/22/2020