鋪面保養工法介紹

圖資來源：[2]

鋪面養護和修復(Maintenance & Rehabilitation, M&R)依實施的時機區分為常規養護、定期養護、修復加鋪、及重建，如圖1所示。由圖可知鋪面狀況隨時間而退化，出現裂縫、鬆散、變形、抗洞等不同型式的破壞，若沒有做任何的養護工作，則因水、空氣、及異物再侵入，情況會惡化加劇，對交通量較大的鋪面則又加上車輪重覆輾壓的震動也隨平坦度差而擴增，因此退化的曲線變得更陡峭；若以新建完成的初始值到用路人無法接受的翻修重鋪門檻值的鋪面狀況退化量為100%，歷經的時間亦訂為100%，則依圖1可知，鋪面狀況從初始值退化40%需歷經75%時間，一般認為此時對幹線公路面言是最好的路面刨除重鋪的最好時機，若錯過這個時機點，則鋪面再退化40%只需花12%時間，此時必需執行的工作已經很接近翻修重鋪，需花的修復經費可能是路面刨除重鋪的四到五倍。鋪面保養概念可參「路面養護預防(保養)重於治療(翻修重鋪)」

圖1、一般公路鋪面績效曲線及不同時機的養護策略

鋪面狀況退化未達40%以前執行的養護工作是預防性的，故又稱為鋪面保養(Pavement Preservation)。美國聯邦公路總署(FHWA)認定以下的養護工作為「保養(preservation)」：[4]

• 裂縫封填(Crack sealing)，如圖2所示
• 坑洞修補(Patching)
• 薄霧封層(Fog seals)，如圖3所示
• 噴撒再生劑(Rejuvenation)
• 砂封層(Sand seal)
• 碎石封層(Chip seal)，如圖4所示
• 混拌泥漿封層(Slurry seal)，如圖5所示
• 加蓋封層(Cape seal)，如圖6所示
• 微鋪面(Micro-surfacing)，如圖7所示
• 薄層加鋪(Thin-lift overlay)
• 超薄加鋪(Ultra-thin overlay)

圖2、裂縫封／填情資圖

圖3、薄霧封層情資圖

圖4、碎石封層情資圖

圖5、混拌泥漿封層情資圖

圖6、微鋪面情資圖

圖7、加蓋封情資圖

碎石封層(Chip Seal)與早期的灌入式瀝青路面類似，先撒一層熱瀝青後馬上播撒碎石，再用膠輪壓路機滾壓黏固後掃除多餘碎粒。

早在1930年代德國就有用細粒料、乳化瀝青、和水拌成混合泥漿鋪在路面上的工法。這種新式的保養路面的工法就是混合泥漿工法的起源。往後的的數十年，全球對這種工法有過試用，但一直到1960年代，瀝青的乳化技術獲得提昇，加上連續式拌合設備、及控制凝結時間的摻料相繼發展，實現了混拌泥漿封層的養護工法；在1970年代中期，法國的Screg Route公司設計一種微瀝青混凝土以Seal-Gum為商品名銷售，後續則由另一家德國公司Raschig進一步改良後在1980年代以Ralumac為商品名進入美國市場。自此以後，微鋪面就成為美國路面工程界的常規鋪面保養材料，有許多州公路局及地方公路單位使用此種micro-surfacing工法用在中、高交通量的公路上。事實上，微鋪面一直被認定是非常成功的鋪面保養方法，但，管理人及工程師必需充份瞭解微鋪面的限制、成效變數、及材料要求，才能確保用在適切之處。多年來拌合方法、乳化瀝青、及機具設備的持續進步，促使瀝青混合泥漿表面處理技術成為低成本又耐久的路面保養的最佳選擇。

一般混拌泥漿封層使用乳化瀝青為黏結料，施作後的凝結除了瀝青還原還要等其中的水份蒸發，大都要數個小時才能完成凝結而開放車行，而微鋪面使用的黏結料是聚合物改質的乳化瀝青，在施作後其中的化學性反應逼出水份使混合料的凝結在一個小時內完成而能開放車輛輾壓通行。正因這種差異，混拌泥漿封層大都只用在住宅區街道和停車場，而微鋪面則可用在各種道路路面，甚至州際公路的路面，厚度方面除依一般型與粗型二種粒料級配選定外，亦可視況需要連鋪兩層。微鋪面的高瀝青量可以封填路面出現的裂縫，品質高且較粗粒料則可填補凹陷，而使用的碎石屑則可提高路表摩擦力，也可以視需要鋪兩層微鋪面，如圖8所示。微鋪面的成本效益已獲美國路面工程界實證[4]。

圖8、微鋪面與傳統混拌泥漿封層的比較

依據美國內華達州公路局2018年出版的報告[5]，主要五種鋪面保養方法：薄霧封層、碎石封層、混拌泥漿封層、微鋪面、及瀝青混合料薄加鋪層。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；採用的黏結料方面，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)

依美國聯邦公路總署的瀝青鋪面技術計畫(Asphalt Pavement Technology Program)於2019年公告的The Use of Thin Asphalt Overlays for Pavement Preservation[4]定義薄瀝青加鋪(Thin Asphalt Overlay)為密級配厚度小於1.5英吋；越級配和開放級配也可做薄加鋪層，但這兩種特殊設計有特別的用途，故不在討論範圍。薄瀝青加鋪是不增加鋪面結構能力的功能性表層，用作鋪面保養以延長鋪面壽年為目的，可提昇行車品質（平坦度）、調整車轍變形、提昇水密性、及降低鋪面噪音。該文件說明專案選定、配比設計與規範、施工細節、及預期成效。確定下列狀況才可用薄熱拌瀝青加鋪層：[4]

• 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 

依據NJDOT的Pavement Preservation Program[6]，列有七種鋪面保養方法：碎石封層、混拌泥漿封層、微鋪層、加蓋封層、超薄摩擦層(Ultra-thin Friction Course, UTFC)及高成效薄加鋪層(High Performance Thin Overlay, HPTO)，此中UTFC是9.5mmNMAS的OGFC或GG，而HPTO是6.25mmNMAS細密級配高分子聚合物改質瀝青，鋪約1英吋厚。可參作者另文「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」

面對全球氣候變遷，美國路面工程界也追求永續而需同時取得經濟、社會、及環境三方平衡，鋪面保養工法本身就是較符合經濟的鋪面養護和修復策略，而微鋪面使用乳化瀝青冷拌則在能源、污染排放、及健康影響方面也都比熱拌材料有優勢，如圖9示，故已成為美國路面工程界近年來推動鋪面保養的主要工法。

圖9、微鋪面與熱拌瀝青及熱拌改質瀝青加鋪的環境生態足跡比較[1]

微鋪面因要求高品質粒料、凝結快速且用較硬的瀝青故可以鋪較厚，故可(1)可改善輕度路面不平坦，(2)填補車轍變形，(3)耐久性較高，(4)夜間或較低溫下施工，(5)用做重建混凝土橋面版的表面摩擦力。與慣用的熱拌材料不同的是微加鋪的材料配比設計及規範，主要依賴經驗豐富的施工廠商及其乳化瀝青相關材料的供應商。

美國鋪面保養及再生聯盟網頁是瞭解鋪面保養工法的重要情資來源，提供鋪面狀況相對應的保養方法及不同再生工法處理深度示意圖，例圖如圖10及圖11所示，也有鋪面保養與傳統方法的成本比較計算器示例，如圖12所示。

圖10、鋪面狀況相對應的保養方法及不同再生工法處理深度示意圖[2]

圖11、鋪面狀況相對應的保養方法及不同再生工法處理深度示意圖[2]

圖12、鋪面保養與傳統方法的成本比較計算器示例[2]

參考文獻

1. NCHRP Synthesis 411—Micro Surfacing, A Synthesis of Highway Practice
2. Website of Pavement Preservation and Recycling Alliance.
3. Website of International Slurry Seal Association.
4. FHWA, The Use of Thin Asphalt Overlays for Pavement Preservation.
5. NDOT Research Report No. 715-15-050, State-of-the-Practice in Chip Seal, Slurry Seal, Micro Surfacing, and Thin Lift Asphalt Overlay Construction Quality Assurance, June 2018.
6. NJDOT Pavement Preservation Program.