瀝青混凝土品質判釋圖

研究團隊將瀝青混凝土的25℃抗開裂指數值(X軸)及50℃抗車轍指數值(Y軸),點繪在XY圖上,且對抗開裂指數範圍是抗車轍指數範圍約10倍的狀況,將抗開裂指數取對數後點繪,並以「臨界值」做為邊界,區分為貧(Poor)、硬(Stiff)、超(Super)、軟(Soft)四區,用以判釋適用在不同鋪面結構設計標的的瀝青混凝土。


營建業大都認可預拌混凝土可用標準程序檢測的「28天抗壓強度」代表品質成效進而區分等級,例如3,000psi或5,000psi兩種不同等級的預拌混凝土;然,代表瀝青混凝土成效品質的檢測方法,則尚未有定論,主要原因是瀝青混凝土的破壞型態在不同的服務溫度不同,且受包括環境條件在內的多重因素交互影響,仍需持續投入許多所謂「成效試驗(Performance Test)」的研究(詳參「超級鋪面配比設計法中的混合料成效試驗」)。美國路面工程界近幾年推出所謂「平衡配比設計(Balanced Mix Design, BMD)」概念,在實驗室針對不同的氣候與交通荷載狀況用經適當老化模擬後的試樣,以多種破壞模式的成效試驗檢測後,依據「成效最佳化」決定材料組成配比(詳參「在鋪面疲勞開裂與車轍變形兩種成效間取得平衡」);美國聯邦公路總署(FHWA)的文件建議將鋪面長期成效目標融入鋪面結構設計、施工、及材料驗收的常規程序中,稱為「成效設計鋪面(Performance Engineered Pavements, PEP)」對瀝青混凝土的材料配比設計而言,即為「成效設計配比(Performance Engineered Mixture Design, PEMD)」。用抗車轍及抗開裂的至少兩種不同狀況綜合評估瀝青混凝土的品質,且再兼顧理論又務實地簡化儀器設備,分別推出「理想的」抗車轍及抗開裂兩種新式試驗法,期能整合這兩種方法的成效評估來論斷瀝青混凝土的品質(詳參「新式瀝青混凝土品質檢測法」)。

圖中點繪分別在四個不同熱拌廠取得的七種不同類型的廠拌瀝青混凝土試樣,在實驗室依照標準程序求得50℃的抗車轍指數及25℃的抗開裂指數,綜合試驗數據分析的成果,得到以下的結論:

  1.  理想的抗車轍試驗是將經短期老化的試樣,壓製成空隙率為7%的標準試體,在50℃以慣用的荷重速率配以特殊的承壓基座,將間接張力線形荷重的最大荷重值換算為抗剪強度,再去除單位成抗車轍指數;從試體破壞的狀態得以直觀驗證為剪力破壞。
  2. 理想的抗開裂試驗則將試樣經長期老化模擬後再壓製成空隙率為7%的標準試體,在25℃以慣用的荷重速率執行間接張力試驗,根據裂縫成長速率的破壞理論,利用峰後曲線分析計算抗裂指數;從不同類型瀝青混合料的峰後曲線差異,可明顯判定抗裂指數的差異。
  3. 試驗精度方面,本研究七種不同瀝青混合料試樣,合計21個試驗數據求出以變異係數描述的單一實驗室試驗精度,50℃的抗車轍指數為9.7%,符合文獻所述的10%以下;25℃的抗裂指數部份則因橡膠瀝青混合料的試驗變異較高的影響,高達23.5%。
  4. 與一般密級配對比,改質及添加刨除料提高50℃抗車轍指數,但也使25℃的抗裂指數降低;橡膠瀝青越級配則有很高的25℃的抗裂指數,但50℃抗車轍指數較低。
  5. 以理想的抗車轍與抗開裂兩種試驗方法建構的廠拌瀝青混合料檢驗程序,實驗室可於三個工作天內完成試驗,將檢測成果點繪在以25℃抗裂指數平均值(X軸)及50℃抗車轍指數平均值(Y軸)建立的「瀝青混凝土品質判釋圖」上,可用以判定該材料在不同鋪面結構層的適用性。
  6. 若引用美國路面工程界的經驗,以25℃抗裂指數(CTindex ) = 50、50℃抗車轍指數(RTindex ) = 75為臨界值,本研究取得的兩種添加刨除料的密級配混合料,若用在面層皆有無法抗開裂的顧慮,橡膠瀝青越級配則具很高的抗開裂能力,若用在鋪面結構的中間層則較難抗變形。

從本研究對不同瀝青混凝土的品質檢測數據探究,瀝青混凝土的品質判定應搭配路面結構設計標的,用在面層、聯結層、及底層,所需的超、硬、及軟的程度不同;理想的抗車轍及抗開裂試驗相對容易建置,第一線的熱拌廠應以平衡配比設計概念,建立結合不同鋪面結構設計標的的「瀝青混凝土品質判釋圖」經驗,確保產製的瀝青混凝土符合品質成效需求;材料設計單位則可依平衡配比設計概念用綜合這兩種試驗獲得的「瀝青混凝土品質判釋圖」,設計適用在不同鋪面結構設計標的的瀝青混凝土配比。


參考文獻

邱垂德、陳威溢、姜紹平,以理想抗車轍與抗開裂試驗探究瀝青混凝土的品質,台灣輪胎循環經濟協進會研究論文稿

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