瀝青混合料的迷思-接續鋪層間可免黏層?

原文「MIXBUSTERS – THE TRUTH ABOUT ASPHALT MYTHS」刊載於「Asphalt - The Magazine  of Asphalt Institute, NOVEMBER 26, 2024」作者為Buzz Powell,  and Dave Johnson

該文列出(1)接續鋪層間可免黏層, (2)高RAP添加量的混合料鋪築時冷得較快，(3)鋪築厚度超過4倍標稱最大粒徑時很難壓實，共三項迷思。

接續鋪層間可免黏層?

據說接續鋪層間可免黏層，因為新鋪成的面在短時間內仍有黏性；國內似乎沒有引用過「接續鋪層間免黏層」的經驗，大部份的狀況是「若需在整備好的基面上鋪10公分HMA，既使是晴朗高溫的夏天，上午鋪第一層5公分，即使下午馬上接續鋪第二層5公分，層間仍要求依規定撒佈黏層。」原作者認為接續鋪層間可免黏層是在Superpave發展前，也就是，改質瀝青及添加RAP的瀝青混合料使用尚未普及之前，HMA大都是用純瀝青拌合原生粒料，接續鋪層間依靠新鋪面上仍有的黏結力來達成「適當的結構層間黏結」是可行的。但，在改質瀝青及RAP添加很普普遍，且瀝青含量大都因怕車轍而傾向偏低設計的狀況下，接續鋪層間必需依一般標準撒布黏層，因為，層間黏層失效的代價太高了!

在2012年的NCAT測試道試驗(詳參美國瀝青科技中心的專用試驗道路)的結果，新鋪成瀝青底層與接續鋪築聯結層間，因採用「接續鋪層間可免黏層」的經驗，在後續的重車荷載試驗評估中，出現這兩層間黏結不當而產生的提早破壞；該測試的目的是使用高RAP添加量的瀝青底層，以達到成本、成效、及永續，瀝青層總厚度為6英吋，規劃在測試道輪荷重達一千萬標準單軸重當量(ESAL)時，因累續的受撓量而產生開裂破壞(詳參以長壽鋪面設計概念優化再生材料在瀝青鋪面結構層的應用)；瀝青底層採用添加35%RAP並且新瀝青用高度改質瀝青的瀝青混合料，其上的聯結層則添加50%RAP並且新瀝青採用純瀝青；層間皆依規範以「每平方碼噴撒0.06加侖乳化瀝青黏層」；依據前期實驗驗室的評估，原以為這樣的斷面會比其它斷面的表現好，但，這個斷面大約在荷載到250萬ESAL時，就在輪跡處出現明顯的橫向疲勞開裂。

依NCAT的研究人員深入進行的破壞原因調查成果，發現在底層與聯結層間黏結失效，使得承載荷重的「整體瀝青鋪面結構」只有底層以上的部份，也就是以比原規劃薄的厚度來承載荷重，因而過早出現「從中間往上的開裂(“middle-up” cracking)」，後續的實驗探究認為應該採較高的黏結層量，因此，重新構築該斷面路段時，層間黏層改以「每平方碼噴撒0.1加侖乳化瀝青黏層」。從新構築的這個斷面結構路段，比表現次好的斷面路段多承載了約15%的交通荷重，本來黏結不足而提早破壞的路段，在經過黏層加強後，果然成為表現最好的路段。

所以囉! 千萬不要懷疑黏結層的重要性，不要以為續接著鋪可以省掉黏結層，層間黏結失效的代價不亞於「服務壽年減半」或「壽命夭折」；甚至應引以為戒，在添加RAP量較高的鋪築層間，提高黏層乳化瀝青的用量，確保黏結不失效。

高RAP添加量的混合料鋪築時冷得較快

所有各種不同的瀝青混合料都適用相同的熱力學公式，無論添加的是RAP 和/或RAS，也不論添加的量是多少。也就是說，由於大多數瀝青混合料約 94-96% 的成分是粒料，而粒料是瀝青混合料中熱力學性能的主導成分，因此在相同的外部條件下，所有瀝青混合料的冷卻速度大致相同。

因此，高RAP添加量的混合料鋪築時不會比其它料冷得快；然而，不同瀝青混合料的勁度(stiffness)與溫度之間的關係可能大不相同，雖然高RAP添加量的瀝青混凝土的冷卻速度沒有比較快，但在相同溫度下，高RAP添加的瀝青混凝土的勁度確實更高，換句話說，在相同的生產溫度下，全新瀝青混合料和高RAP添加量的瀝青混合料，冷卻到特定溫度所需的時間相同，但前者在該溫度下更易於加工且更易壓實。 

因此，如果現場施工人員認為添加RAP的混合料冷卻得較快，很可能是他們認為高RAP添加量的瀝青混合料較硬(也就是勁度較高)，這種施工性較差的現象，可能表明混合料需要添加更多新的黏結料、再生劑，或做其他改變，以減少混合料鋪築面冷卻降溫而變硬(or some other change to reduce the mix stiffening as a function of cooling mat temperature.)。