講得清楚嗎?RHMA的目標黏度

推動再生瀝青時，遇到「目標黏度」及驗收品質時的「回收瀝青黏度」問題，很多場合自覺說不清楚而感到相當困擾。

半對數線性黏度拌合圖例

瀝青的黏滯度

剛入行時聽前輩說我們慣用的針入度85/100太軟，很可能是夏天多冒油車轍的原因?(店媽嘎黏丟咖)，而後理解到黏度是流體的基本物理性質，用60℃黏度分級較合理，針入度85/100大概是AC-10 (60℃黏度為1,000poises)；現在改用AC-20 (60℃黏度為2,000poises)了，但添加刨除料的再生瀝青則用較軟的AC-10較合理；推動再生瀝青時，遇到「目標黏度」及驗收品質時的「回收瀝青黏度」問題，有些單位很奇怪地將目標黏度訂在2,000 poises，而驗收時回收黏度又說只要低於10,000poises即可，很多場合自覺說不清楚而感到相當困擾。由於老舊的回收瀝青鋪面(Reclaimed Asphalt Pavement, RAP)中瀝青的黏度常超過10,000poises，而新加入的AC-10經拌合過程的短期老化後，黏度大都超過2,000poises，再與黏度更高的RAP混合，檢測其回收瀝青黏度很難會在2,000poises呀! 在10,000poises算是合理，若是RAP的老化不嚴重且添加量不高(低於40%)，則仿照美國佛州規範，將目標黏度訂為6,000 poises ，驗收時回收黏度範圍落在3,900 ~ 8,100 poises之間，則是適切合理的做法 (詳參「再生瀝青混凝土的配比設計」、「熱拌瀝青廠的製程與品質控制」、「熱拌瀝青混凝土施工與品質管制」)。

將再生瀝青混凝土的目標黏度訂在2,000poises，是美國相關教科書中「半對數線性黏度拌合圖」中的範例(詳參「再生瀝青混凝土的配比設計)，適用在美國北方溫帶氣候區；在台灣將再生瀝青的目標黏度訂在2,000poises，很可能是沒有考慮到有機物在高温有氧拌合過程的老化（一般稱為短期老化），大部分瀝青經短期老化，黏度變為原始黏度的2倍以上，例如原始黏度1,000poises ，經拌合製程鋪在路面時，黏度大都超過2,000poises; 以瀝青黏度分級的方法中，有一種是以老化瀝青（Aged Residue，AR）分級（ASTM D3381, Table 3），即以經短期老(以滾動薄膜烘箱試驗模擬)後瀝青的黏度分級，代表剛鋪成路面中瀝青的黏度，例如AR4000, AR8000, 甚至有一級是AR16000, 也就是說，採用這種瀝青，剛鋪成在路面中的瀝青黏度就高達16,000poises，因此，若說新鋪在台灣路面上的瀝青黏度不可以超過10,000poises，  說服力也不是很高！若將再生瀝青的目標黏度訂為16,000poises，則驗收時回收黏度範圍應落在10,400 ~ 21,600 poises之間。

回收黏度範圍不在3,900 ~ 8,100 poises之間，甚至超過10,000poises的瀝青混合料，並不代表其服務成效不佳，就像驗收到回收黏度低於3,000poises、甚至2,000poises的瀝青混合料，因為不甚合理，除了有「是不是試驗做錯了」、「老化不足或沒有加刨除料」等顧慮外，只能說依品質驗收規定其品質不合格，但有可能服務成效沒問題。「規定回收黏度只要低於10,000poises即可驗收」的主要缺點是允許的變異過大，因為品質管理最重均勻性，也就是變異要小，同一工程相同設計的瀝青路面，前100公尺跟後100公尺的瀝青黏度差異過大，則有品質管理不當的隱患。

瀝青黏結料的成效分級(PG)試驗

用黏度來區分不同環境狀況路面適用的瀝青（黏結料）是在沒有適當的檢測技術下的無奈選擇。瀝青材料的特性是有機且對溫度及荷重型態敏感；有機，使其在不同的應用狀況有不同的老化程度，老化使瀝青黏度增加(變硬脆)，雖可承載較大荷重，但也使得變形能力(柔性)變差，有些路面鋪成不到一年就出現嚴重的車轍，在探究配比設計及施工壓實無誤的狀況下，很可能判定為錯用老化不足或抗車轍能力不足的黏結料；黏結料用量不足或鋪成路面空隙率過大，又或量瀝青黏結料本身較易老化，則鋪成數年後，因過度老化變硬脆而出現疲勞開裂或溫縮龜裂。

對溫度敏感是指瀝青膠泥在其服務的溫度範圍內性質變化很大，例如在路面高溫64℃呈現黏性流體行為，在路面低溫零下22℃則呈現脆性固體行為；在服務高溫因流動過大(亦即潛變過大)則承重時將出現過大變形量，也就是車轍變形過大，在服務低溫太硬脆則不能疏解溫縮應力而產生溫縮龜裂。

對荷重型態敏感是指對荷重大小及荷重時間而言，承受小或時間短的荷重時呈現彈性固體的行為，疲勞及潛變不明顯，但承受較大或長時間的荷重時則呈現塑性流體的行為，有明顯的疲勞和潛變。

將路面瀝青黏結料以成效分級(Performance Graded, PG)是上世紀末創新開發，到本世紀初趨向完善的新的路面瀝青黏結料檢測技術(詳參「瀝青黏結料分級的演進歷程」)，兼顧老化程度、正確的檢測温度、及受力型態(荷重大小及荷重時間)。

1. 兼顧不同老化程度是指將黏結料試樣區分原始瀝青、經短期老化後、及經長期老化後，三種不同的老化程度；原始試樣檢測純度、安全性、工作性、及抗車轍能力；經短期老化後試樣檢測抗老化程度及抗車轍變形能力；經長期老化後試樣則檢測其抗疲勞開裂及抗溫縮龜裂能力。
2. 正確的檢測溫度是指依照務實的溫度檢測要求的性質，例如要求泵送及拌合的工作性，在135℃檢測，抗車轍能力在路面高溫檢測，抗疲勞開裂能力在中間溫度檢測，而抗溫縮龜裂能力則在路面低溫檢測；路面高溫及路面低溫則低所在地區的氣象資料，利用統計方法考慮工程設計的可靠度決定。
3. 受力型態的考慮是指檢測與實際成效相關的性質，由於實際應用在瀝青路面的黏結料，承受各種不同的荷重型態進而出現相應的破壞，因此，將受測試樣以三種不同的受力型態進行檢測，以要求抗車轍變形性質、抗疲勞開裂性質、及抗溫縮龜裂性質；針對瀝青黏結料的線性黏彈性反應，以動態剪力流變儀(DSR)，測得試樣的動態剪力模數（G*）和相位角（δ），計算G*/sinδ做為抗車轍變形指標，計算G*sinδ做為抗疲勞開裂指標；以撓曲樑流變儀（BBR）測得試樣的勁度模數（S）和潛變速率（m）做為評估抗温縮龜裂的指標。對於改質瀝青黏結料，主要用於提昇高溫抗車轍能力，則將動態剪力流變儀(DSR)以多重應力潛變回復(MSCR)測得試樣線性與非線性黏性流變反應的不可回復潛變順變(Jnr)，計算「回復率(%R)」及對應力大小的敏感度(Jnr, diff)。

選對瀝青混凝土中的黏結料有多划算？

依據客觀的成效報告顯示，美國從研究、開發到完全實施 Superpave 黏結料規範長達20年，總成本估計高達 2.3 億美元，每年因採用新黏結料規範可省下來的經費都會超過投入總經費的兩倍，相當划算。(詳參「 PG64-22適用嗎?」)