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 敦請交通部再積極推動橡膠瀝青鋪路



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瀝青混凝土類別與設計粒料結構 顆粒大小與級配 粒料的「級配(gradation)」乃指顆粒大小分佈的狀況，以體積百分比表示顆粒大小分佈的狀況雖較合理，但因求算不容易，一般皆以重量百分比表示，設若各種顆粒大小粒料之比重相近，以重量百分比或以體積百分比表示顆粒大小分佈的狀況是相同的。級配乃由篩分析試驗而得，亦即將不同孔徑之篩網疊在一起，大孔徑置於上面，將粒料置於其上，如圖1所示，經篩分成各部份後，分別稱得留在各篩網上的粒料重量，即可求得該粒料的級配，通常以「過篩百分比」表示。 圖1、篩分析示意圖 常用於瀝青混凝土之美國標準篩如表1所示，3/8英吋篩表示該方孔篩網之網目開口大小為3/8英吋，而8號篩乃指該篩網每一英吋有8個開口，因為尚需考慮網線之直徑，8號篩的網目開口一定小於1/8英吋，標準全篩連續兩篩號間之網目開口差異通常為二倍，以便將網目開口繪於對數座標軸上時，相鄰兩篩間的距離約略相等。粒料的級配狀況，一般皆以將各篩之過篩百分比繪製於橫座標為網目開口之對數，而縱座標為過篩百分比之圖上，如圖2所示[1]，在此圖中，平滑連續的曲線表示顆粒大小分佈均勻，稱為密級配或良好級配，如圖2偏左的曲線所示，含有中間平台的曲線表示缺少平台部份的顆粒，稱為跳躍級配(Gap-graded)，國內慣稱為「越級配」，如圖2偏右的曲線所示，而圖2中間由高點急降至低點的曲線代表粒料顆粒相當集中在某粒徑範圍內(本例中在1/2英吋與4號篩間)，稱為均勻級配或開放級配(Open-graded)。 表1、瀝青混凝土採用之標準方孔篩之稱號與孔徑 圖2、三種不同的粒料級配曲線[1] 瀝青混凝土中粒料的級配可能是最重要的品質恃性，幾乎所有瀝青混凝土的重要性質如穩定性、勁度、耐久性、透水性、工作性、抗疲勞性、抗滑性、甚至抗水份侵害能力，都受到粒料級配的影響，因此，粒料級配不僅為配比設計時的主要考慮項目，也是各工程單位執行瀝青混凝土的品質控制時，最重要的一項管制項目。 許多研究人員曾對會有最大密度的「理想級配」進行探討，其中最有名的是由Fuller與Thompson提出的富氏最大密度曲線方程式[2]： 理論上，使粒料顆粒堆疊最緊密的級配，應使顆粒間空隙(Voids in Mineral Aggregate, VMA)降至最低，且顆粒間緊密接觸而使穩定性最高，應是最理想的級配，但瀝青混凝土的耐久性必需依靠足夠的瀝青膠
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鋪面工程概論 鋪面之定義與分類 鋪面 (Pavement) ，一般指公路上介於車輪與公路基礎間的人工構造物；此處所謂公路基礎，雖可能是由混凝土或鋼材構築的橋面版，通常乃指統稱為路基 (Subgrade) 的地表土壤。位於路基土壤上的這些鋪面結構，一般皆以多層的方式鋪成，由於車輪荷重傳佈於較下 ( 深 ) 層後應力遞減 [1 、 2] ，較經濟的構築方式為「不必於下層使用高強度的材料」；若只以力學觀點設計鋪面結構，則適當地選擇各層材料，將車輪荷重經由鋪面結構各層之傳遞，至路基土壤時，小至該處土壤所能承受的範圍以內即可；因此，需要怎樣的鋪面結構與材料，應視路基土壤強度，及該鋪面將承載的車輛荷重而定；鋪面工程師即以依當地的環境因素，選擇正確的鋪面結構層、經濟且有效率地使用材料為主要職責。   照片：北二高新竹系統交流道 ( 國道新建工程局 http://www.taneeb.gov.tw ) 鋪面主要是指公路的路面，但應涵蓋停車場、貨櫃場、飛機停機坪、滑行道、及跑道，以中文而言，足以完整代表的字眼，可能是「道面」，上述各種不同道面提供不同的用途，本書以沿用國內工程界之習慣，用鋪面取代道面，雖以瀝青材料在路面之應用為主要內容，應可適用於停車場、貨櫃場、飛機停機坪、滑行道、及跑道等其它道面；由於不同的鋪面材料在承受荷重時的力學行為不同，一般將鋪面區分為柔性鋪面 (Flexible Pavement) 與剛性鋪面 (Rigid Pavement) 兩種。 與瀝青混凝土相比，水泥混凝土之膠結料 ( 水泥與水之化合產物 ) 與骨材形成一體，整塊由混凝土組成的面版，在受輪荷重後產生撓曲 (Bending) ，若以應力分佈之情形觀察，整塊面版皆受輪荷重之影響，正如結構物之樑一般；在鋪面工程上，我們用「輪荷重由整塊版以撓曲方式均勻地分佈於底層」 [1] 來描述，這種鋪面荷重應力的傳佈方式，乃因混凝土材質較均勻且勁度較高所致，故稱為剛性鋪面；純以材料的觀點，則稱為 ( 水泥 ) 混凝土鋪面；若以「樑下可以懸空」來想像，混凝土路面版下底層的強度不具關鍵地位，或說，以力學觀點，混凝土路面版可以直接構築於路基土壤上，而不需使用底層材料，學理上即可以路基土壤強度及預計承受的交通荷重，決定混凝土版的厚度；但實際的情況，則因環境因素及施工時的方便性，而需採用底層材料，甚至建議應使用貧配比混凝土底層 (
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 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。 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(發生在瀝青混合料層的車轍)和結構性車轍(由基底層及或路基沉陷引發的車轍)。 圖2、兩種基本
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