國道瀝青混凝土廠保溫儲存桶使用管制措施探討

與國內熱拌廠的醒目拌合塔不同,美式熱拌廠映入眼簾的則是高聳的儲存桶。

撰稿人:邱垂德教授
台灣輪胎循環經濟協進會
2023年1月4日

一、前言

交通部高速公路局(以下簡稱高公局)辦理鋪面養護刨鋪整修工程時,為便於進行出料品質管制,通常逕行禁止拌合廠使用保溫儲存桶,以避免廠商違規摻入不合格之混合料,或瀝青混凝土因存放過久導致老化析離情形。惟近年來已有部份廠商引進新型拌合機台,其保溫儲存桶之設置與使用日益增加且與舊型設備有明顯差異;為利履約品管作業之順暢,本探討專案藉由回顧國內外瀝青廠保溫儲存桶相關規範與研究成果等文獻,整理在熱拌瀝青廠使用保溫儲存桶的正面與負面效果,並邀集國內業界專家、學界專家、與道路主管機關專家,組成小組舉辦焦點座談,共同探討國道瀝青混凝土廠保溫儲存桶的使用管制措施,供做為相關工程案件執行之參考[1]。

二、與儲存桶相關名詞解釋

本節整理與熱拌廠儲存桶設計與操作相關的名詞共七項,以利後續論述說明與溝通:

  1. 暫存槽(桶)(Surge Bin & Silo):拌成熱拌瀝青混合料的暫存裝置,存料量較小又不具完善的隔熱設計,故而暫存時間較短;一般用來因應運料車短時間接續不上的狀況,確保生產不中斷;暫存槽中的瀝青混合料應於每天下班前出空,否則將因冷卻而不能於第二天使用。
  2. 儲存桶(Storage Silo):拌成熱拌瀝青混合料的暫存裝置,存料量較大且有完善的隔熱甚至加熱設計,故暫存時間較長;由於運輸成本提高,以大量貨車確保持續生產相當不經濟,採用此種固定式的儲料設備,可以有效調控運輸(貨車)迴路降低運輸貨車數量;一般可以將生產的熱拌瀝青混凝土在儲存桶中保溫至第二天使用,若加裝加熱保溫設計,有時可以將瀝青混合料留存較長的時間,例如二至三天。
  3. 析離(Segregation):瀝青混合料運送及鋪築過程出現的不均質狀況,可以再細分為粒料析離(aggregate segregation)和溫度析離(temperature segregation);粒料析離指粗顆粒從瀝青混合料中分離開來的狀況;瀝青混合料運送程序中若有垂直落差,則粗顆粒動能較細顆粒大而從混合料中分離;溫度析離則是瀝青鋪築面出現局部溫度不均勻的狀況。
  4. 桶頂進料斗(Gob Hopper or Batcher):在儲存桶桶頂進口設置的緩衝料斗,承接輸送至桶頂的混合料,待料斗將滿再迅速打開桶頂進料口,將斗中混合料卸入桶內,既可減少粒料析離,亦可常保桶頂進料口關緊減少溫度損失。
  5. 播料滑槽(Rotating Spout):在儲存桶桶頂設置的進料滑槽裝置,藉由旋轉持續改變滑槽方向,使得連續由滑槽卸入的材料均勻分佈在桶內而減少粒料析離。
  6. 堆體卸入(Mass Drop)與滴落(Dribbling)卸料:分拌式熱拌廠若沒有使用暫存倉或儲存桶,則只能採一拌一拌卸入貨車料斗中,這種卸料方式稱為「滴落」,較少量分較多次卸落混合料引發較多動能,產生較多粒料析離,若有暫存倉或儲存桶則可用「堆體卸入」貨車料斗,以較大量卸落次數較少的方式,避免滴落析離。
  7. 貨車迴路(Truck Cycle):以運輸貨車為主體,於熱拌廠內等待裝載、過磅、開單、駛往鋪築工地、等待卸料、卸料完成、駛回熱拌廠進行下一批裝運,運送貨車行駛於熱拌廠及鋪築工地之間,形成一個迴路,稱為貨車迴路或運輸迴路。

三、熱拌瀝青廠使用保溫儲存桶之文獻探究

本節依儲存桶的設置目的與形式、儲存桶的正確操作、使用儲存桶的利弊分析、及施工技術規範對儲存桶的規定,共四小節整理熱拌廠使用儲存桶的相關文獻。

3.1 熱拌瀝青廠的儲存桶設置

熱拌廠啟動點火生產程序,必經冷料流量與溫度提昇相互關聯的變動,影響的品質變異時間有時長達20分鐘,因此,生產製程中避免中斷再開火,是非常重要的管理原則;在未設有儲存設備前,裝運貨車是業者用以使拌合廠保持連續生產的機具,在廠內等待裝載的貨車,形同具自行移動能力的「暫時性儲料裝置」,因為不具加熱保溫的能力,可稱為暫存槽(Surge Bin);由於運輸成本提高,以大量貨車確保持續生產相當不經濟,遂採用固定式的儲料設備,稱為暫存桶(Surge Silo),其設置的目的與「過量貨車」相同,都是為了避免停火生產中斷。

鼓式拌合廠(Drum Mixer)需將連續性的拌合產品,轉換用不連續的貨車裝載,必須採用暫存桶;暫存桶中的瀝青混合料應於每天下班前出空,否則將因冷卻而不能於第二天使用。為了充份利用鼓式廠的高產量[2],加上隔熱材料與保溫技術的進步,瀝青混合料在暫存桶中保溫存放時間可以延長,例如明天一早需要的瀝青混合料,可以在下班前拌製完成存放在暫存桶,熱拌廠就可以按時上班,不需要為了一上班就要出的料而趕在在天亮前開火,這種運作方式明顯提昇了熱拌廠的工作效率;這種保溫存放時間較長的暫存桶應改稱為儲存桶(Storage Silo),暫存槽與儲存桶的主要差別即在於存放瀝青混合料的數量多寡和時間長短,兩者的照片如圖3-1所示。儲存桶顯然是鼓式拌合廠的標準配備。


圖3-1 裝設在鼓式廠的暫存槽和儲存桶照片[3, 4]

美國1996年的統計數據顯示[3],全美年產熱拌瀝青混合料(Hot Mix Asphalt, HMA)約5億噸,由分布全國各地約3,600座熱拌廠生產,其中2,300座為分拌式廠,1,000座為順流式鼓式拌合廠,300座為逆流式鼓式拌合廠;5億噸HMA中由分拌式廠及鼓式廠生產的數量分別為2億4,000萬噸及2億6,000萬噸;新製造的熱拌廠機具的統計數字顯示85%為逆流式鼓式廠,10%為分拌式廠,5%為順流式鼓式廠。同樣在1996年由美國瀝青鋪築協會(National Asphalt Paving Association, NAPA)的研究與教育基金(Research and Education Foundation)結合瀝青科技中心(National Center for Asphalt Technology, NCAT)出版的教科書[4], 以熱拌廠和鋪路車隊為書皮主題,就已將儲存桶納入做為分拌式熱拌廠的主要構件,如圖3-2所示;美國路面工程界聯合在2000年出版的「熱拌瀝青鋪築手冊(Hot-Mix Asphalt Paving Handbook 2000)」[5],儲存桶已經成為分拌式熱拌廠的主要組成構件,如圖3-3所示;至於現代化的鼓式廠,映入眼簾的則是高聳的儲存桶,如圖3-4所示[6]。


 
圖3-2 美國熱拌瀝青混凝土教科書封面將儲存桶納為主要機械組成[4]

圖3-3 儲存桶已經成為分拌式熱拌廠的主要組成構件[5]


 
圖3-4 美國現代化鼓式廠的高聳儲存桶[6]

3.2 儲存桶的正確操作

熱拌廠使用儲存桶的目的是生產順暢不中斷,主要顧慮則是溫度散失及粒料析離[6];儲存桶的水平截面形狀有正方形、長方形、橢圓形、圓形等,最常用者為圓形,早期有統計資料顯示圓形截面儲存桶造成的粒料析離現象最小,事實上,造成粒料析離的關鍵在於儲存桶的裝卸方式,而不在其截面形狀。Brown等人發表在1990年運輸研究紀錄(Transportation Research Record)中探討瀝青混合料析離的文章,彙整過儲存桶對粒料析離的影響[7],主要的結論是完善的設計加上正確的操作方法,可以極小化溫度散失及粒料析離;提料至桶頂卸入的操作方式,若是以輸送帶連續卸入,則輸送帶轉速過快,粗顆粒將被拋入桶中的遠端而造成析離,如圖3-5所示;因此,現行的裝料方式,如圖3-6所示,乃以提料斗或鋼纜軌車將混合料提昇至倉頂,左圖的設計是先卸入倉頂上方進料斗(Batcher),在進料斗滿槽時迅速打開倉頂門,將混合料以整個堆體從中央卸入倉內,這類提料送入倉頂進料斗的緩衝設計,乃以避免粒料析離為主要考量;圖3-6的右圖則是利用旋轉播料滑槽(Rotating Chute)將連續送至儲存桶頂的混合料以轉動滑槽均勻卸入。先進的儲存桶都有這類桶頂特殊進料斗裝料設計,既避免溫度散失又確保不產生粒料析離,如圖3-7所示。

 

圖3-5 儲存桶桶頂裝料造成之粒料析離與避免方式示意圖[5]



圖3-6 儲存桶之兩種裝料方式簡圖[4,5]



圖3-7 儲存桶頂大都有特殊的裝料設計既能避免溫度散失又確保不產生粒料析離
(左圖:美國製,Astec 網頁[6],右圖:日本製,Nikko網頁[8])

Brown等人的研究[7]也指出圓形、倉底卸料開口大(30x120公分),倉頂設旋轉播料滑槽裝料的儲存桶,可以避免粒料析離;另,桶中儲料量保持在倉底錐部以上一個倉直徑高,可使卸料時滑入錐部產生重拌作用而消除粒料析離。儲存桶底一般為像漏斗的錐形,錐面的傾斜角度以水平為基準在55至70度之間,開口應較大,卸料口之錐形部份應具加熱系統,使錐形倉壁保持高溫,以避免瀝青黏在上面造成阻塞,如圖3-8所示;儲存桶的其它部份,都應具密封及隔熱的作用,如圖3-9所示,以防止瀝青混凝土熱量(溫度)散失。

圖3-8 儲存桶倉底錐部及卸料口設計例[6]


 
圖3-9 儲存桶主體的隔熱材料例(桶頂:左,桶緣:右)[6]

近幾年關於瀝青路面產生粒料析離的實務研究更進一步指出,適當使用儲存桶可以避免粒料析離;主要的論點在於卸料於貨車上時出現的粒料析離,以分拌式熱拌廠沒有使用暫存倉或儲存桶,則只能採一拌一拌卸入貨車料斗中,這種卸料方式稱為「滴落(dribbling)」,若有暫存倉或儲存桶則可用「堆體卸入(mass drop)」貨車料斗的方式,可以避免滴落析離,但若是採一次卸滿,則堆體高大也會出現粒料析離,若能分三個堆體卸入料斗,並移動貨車使混合料均勻分佈於車斗內,依前、後、中三次堆體卸入,則可有效減少粒料析離,如圖3-10所示[9]。


圖3-10 以儲存桶採三個堆體卸入貨車斗避免粒料析離示意圖[9]

3.3 使用儲存桶的利弊分析

除了保溫及避免粒料析離外,欲長時間儲存瀝青混凝土,還有兩項缺失必須克服,即瀝青的氧化(Oxidation)和流失(Drainage);長時間處於高溫的瀝青混合料,裹覆於粒料表面的瀝青往下流動而流失,所以瀝青膜較厚或空隙率較高的越級配及開放級配瀝青混凝土,由於瀝青較易流失,不適於儲存[4];又瀝青於高溫薄膜狀與空氣長時間接觸,會因過度氧化而變硬,儲存桶設計的廠商可能以增進儲存桶的密閉性、隔熱作用、或提供整個倉壁的加熱系統、甚至吹入鈍氣防止氧化,使瀝青混凝土可在倉內存放數天至一周,而不會有溫度散失及瀝青氧化的現象,至於長時間儲存可能產生的瀝青流失,雖可由改變粒料級配和瀝青含量來改進,但這種改變影響到瀝青混凝土的力學性質,有可能因小(避免瀝青長時間儲存而流失)失大(力學性質)本末倒置,所以,長時間儲存瀝青混凝土是可以做到但不需要。

根據美國州公路及運輸官員司協會(AASHTO)提供的資料[4, 5],具錐形底部加熱系統且密封良好的儲存桶,在滿載的狀態下留存一、兩天內,氧化及溫度散失的現象很小,對於生產時間集中且保持連續性生產的拌合業而言,這一型的儲存桶已足敷使用;以臺灣的狀況而言,最多會想將瀝青混凝土暫時儲存以躲避西北雨,留存時間頂多過夜或一至兩天,若想用長時間的儲存以增加梅雨季節的產量,顯然不切實際。其實儲存桶的最大功能,在於使拌合廠持續運轉及對瀝青混凝土貨車迴路(Truck Cycle)的效率增進而提昇鋪路品質[10]。

添加舊路面刨除料(Recycled Asphalt Pavement, RAP)的瀝青混凝土,混拌均勻後,較硬的舊瀝青融入較軟的新瀝青而「軟化均質」,這種作用依靠新舊瀝青分子的擴散(diffusion)而受到材料堆存溫度與時間的影響;部份研究顯示[11, 12],若將拌合完成的瀝青混合料暫存在儲存桶一段時間,等於是延長了混合料維持在高溫的時間,對含RAP的混合料而言,得以促進新舊瀝青分子擴散作用而提昇品質。

近年的研究發現將RAP經過再破碎及篩分處理,產出的所謂「篩過刨除料(Fractioned RAP,簡稱FRAP)」,品質可以等同於穩定的料原[13],設置多個儲存桶留存加熱過的FRAP,可同時供應不同配比的混合料;美國瀝青鋪面協會(NAPA)於2014年組成參訪團,深入瞭解日本高刨除料再生瀝青路面的製程與鋪築經驗,於2015年出版的報告中[14],指出日本的熱拌再生廠將加熱過的FRAP存放在儲存桶中,再依照需求送出桶再進拌合機拌製成不同RAP含量的成品,再存入成品儲存桶準備出貨的操作方式,該報告中指出這樣操作的分拌式熱拌廠共有7個儲存桶,如圖3-11所示。


圖3-11 日本熱拌再生廠安裝7座儲存桶
(左3座為加熱後RAP儲存桶, 右4座為成品儲存桶) [14]

綜合整理熱拌廠使用儲存桶可能出現的問題有溫度損失、粒料析離、瀝青流失、及瀝青氧化變硬,文獻上顯示這些問題已分別由良好儲存桶設計和正確的操作使用方式而解決,如表3-1所示,路面工程界的主流意見是使用儲存桶減少甚至免除停機再啟動引發的品質變異,也因有儲存桶可以在上班時間直接出料,不必讓客戶等,除了降低品質變異外,減少停機再啟動的次數,更能減少廢料和提高機械設備運作效率,設置多個儲存桶則可同時供應不同配比的混合料,顯然優點及效益相當高,儲存桶的設置已成為現代化熱拌瀝青廠的標準配備。

表3-1 熱拌廠使用儲存桶的優缺點彙整

3.4 施工技術規範對儲存桶的規定

本節說明施工技術規範對儲存桶的規定,整理查閱的規範有我國交通部頒「公路工程施工規範」(2013年)、及美國加州(2018年)、德州(2014年)、伊利諾州(2016年)、和佛羅里達州(2019年)共四個州公路局、及英國的施工規範。

交通部頒「公路工程施工規範」乃由國道高速公路局委由國立中央大學參酌行政院公共工程委員會「公共工程施工綱要規範」進行研究,於民國 2010 年 4 月提出修訂草案條文,交通部再委由中華民國結構工程學會邀集產官學界專家組成複審委員會,經召開多次複審會議獲得共識而定案,並正式於2013年1月頒布[15]。該規範含總則加上依工程類別區分共十一篇,其中第三篇路面工程編入共12章,組成架構如圖3-12所示,公共工程委員會於2013以後新編入的「橡膠瀝青混凝土」和「密級配改質瀝青混凝土」尚未編入;與熱拌廠儲存桶相關應列在設備或運送儲存的條文中,經查瀝青混凝土之一般要求(第02741章)的2.4節設備中列出的10項設備,沒有與儲存桶相關的條文;3.3.4 瀝青混凝土之運送規定中,也沒有與儲存桶相關的條文;而第02742章中所列的設備規定,已無「瀝青拌和廠」之規定,運輸設備部份也只有關於運輸貨車的相關規定;其它與熱拌瀝青混凝土相關的章節,包括第02743章石膠泥瀝青混凝土鋪面、第02798章多孔隙瀝青混凝土鋪面、第02966章再生瀝青混凝土鋪面,也都沒有與儲存桶相關的條文。

 
圖3-12 交通部頒「公路工程施工規範」篇名章節架構及與熱拌廠儲存桶相關之章節

美國佛羅里達州公路局於2019年發布的「道路與橋梁施工標準規範(Standard Specification for Road and Bridge Construction)」則由一般要求和契約相關條文、施工細節、及材料三個分部(Division)組成,如圖3-13所示[16];施工細節分部(Division II Construction Details)的章節編號為三位數字,區分為一般施工操作、清理施工場地、土方相關操作、底層、面層(瀝青鋪面、面層、和混凝土鋪面)、結構物、重要配件施作、交控設施、號誌標線與照明等九大類;其中面層的章節含瀝青鋪面、面層、和混凝土鋪面的章節編號從300起編,與儲存桶相關的章節編號為320熱拌瀝青-工廠與設備(Hot Mix Asphalt – Plant Methods and Equipment), 320-5.3針對鼓式廠明確列出「確保順暢均勻生產應設暫存倉或儲存桶」,320-6.2關於熱拌瀝青混合料的儲存條文中,則明定「儲存時間不得超過72小時,含礦物纖維的FC-5 (摩擦層)儲存時間不得超過1小時,含木質纖維的FC-5儲存時間不得超過1.5小時。」。


 

圖3-13 美國佛羅里達州公路局「道路與橋梁施工標準規範」章節架構
及與熱拌廠儲存桶相關之條文

美國德州公路局2014年發布的「公路、街道與橋梁施工維護標準規範」與佛州有很類似的章節架構,如圖3-14所示[17],與熱拌廠儲存桶相關之條文列在320-2.1.1.7混合料儲存與出貨(Mixture Storage and Discharge),也是針對鼓式廠規定「為極小化生產中斷,除另經特許外,應設置暫存-儲存系統,且應有適當料斗或其它裝置極小化粒料析離。」;另在340-4.4.1、341-4.5.1、342-4.5.1、344-4.5.1、346-4.5.1、347-4.5.1、及348-4.5.1都同樣有「存留時間以不影響品質為原則,最長不得超過12小時。」的規定,不同類別熱拌瀝青混合料在儲存桶的最長存留時間都是12小時。



圖3-14 美國德州公路局「公路、街道與橋梁施工維護標準規範」章節架構
及與熱拌廠儲存桶相關之條文

美國伊利諾州公路局2016年發布的「道路與橋梁施工標準規範」雖也有類似的章節架構,但將材料與設備分別單獨列在第1000分部和第1100分部,如圖3-15所示,與熱拌廠儲存桶相關之條文列在1102.01 (a)(5)熱拌混合料儲料倉(Hot-Mix Surge Bins),規定「承包商可在HMA的製程中使用儲料系統」,是針對所有熱拌廠的條文,前提是儲料倉使用方式滿足工程師的要求,且應符合以下規定[18]:

  1. 儲料系統的整體設計和操作應防止粒料離析和溫度損失;
  2. 除非工程師書面授權更長的保留時間, 最長存留時間為8小時;
  3. 承商如提出延長存留時間要求,則將根據當前的材料和物理研究局政策備忘錄“熱拌瀝青混合料的儲存”評估更長的保留時間;
  4. 儲料倉應有效隔熱和/或加熱,並且是封閉式防風雨類型;
  5. 應提供組合式低量位指示器和切斷系統,當倉中混合料量低於卸料錐頂部時,該系統將自動停止從儲料倉卸料;
  6. 用於將混合料從拌和機輸送到儲料倉的輸送系統應封閉、加熱和/或隔熱,以有效控制混合料溫度;
  7. 儲料系統應被視為完整熱拌瀝青廠的一部分,不應單獨批准某種儲料系統;
  8. 從儲料倉中卸出的混合料應滿足與生產混合料的所有規格要求;
  9. 工程師可隨時因操作不滿意而撤銷對使用儲料系統的批准;
  10. IL-4.75 和石膠泥瀝青 (SMA) 混合料,因含有吸水率大於或等於 2.5% 的粒料或含有鋼渣砂,則應極小化儲料時間,在料倉暫存再加上運輸時間,應不超過1.5 小時。

 

圖3-15 美國伊利諾州公路局「道路與橋梁施工標準規範」章節架構
及與熱拌廠儲存桶相關之條文

美國加州運輸部公路局2018年發布的「標準規範」[19],分部章節與伊利諾州類似,但材料單獨列在第XI分部,沒有單獨列出設備的章節,各章節以二位數字編排,如圖3-16所示,面層與鋪面的章節編號自36到44,其中第39章為瀝青混凝土(Asphalt Concrete),探究相關內容發現規範條文主述材料類別與品質需求,要求品質管理績效和驗收檢測項目與制度,對於熱拌廠的設備細節已不再規定,而是由州公路局執行的「供料廠品質計畫(the Department's Material Plant Quality Program)」管理認證合格與否。這種傾向要求成效的規範已在歐洲盛行[20],將材料設計、配比、工法等技術規範,改由承商自行選定,如圖3-17所示,規範條文中已不再有施工方法與設備的要求條款。
綜合整理不同規範對儲存桶的規定如表3-2所示,由表3-2可知我國因未引進連續拌合的鼓式廠而沒有關於儲存桶的條文,美國有些州(如佛州與德州)則針對鼓式廠確保生產順暢提高品質,規定應設置儲存桶;伊利諾州則並不針對鼓式廠,只要確保溫度不損失和粒料不析離的前題下,允許(可)設置儲存桶;未來的趨勢則是採用成效規範(如美國加州及英國),主述材料類別與品質需求,要求品質管理績效和驗收檢測項目與制度,對於熱拌廠的設備及操作細節已不再規定。



圖3-16 美國加州運輸部公路局「標準規範」章節架構及與熱拌廠相關之條文


 

圖3-17 英國成效契約中的成效規範與傳統技術規範關聯框架示意圖[20]

表3-2 不同規範對熱拌瀝青廠儲存桶的規定彙整

四、保溫儲存桶使用管制焦點團體座談

本研究邀請國內產、官、學、研各界對瀝青路面工程有影響之專業人士,採焦點團體(Focus Group)座談法,對國道瀝青混凝土廠保溫儲存桶使用管制措施進行腦力激盪凝聚共識,既發揮儲存桶使用效益也避免使用不當產生的品質問題;本節說明執行過程與成果。

4.1 保溫儲存桶焦點團體座談規劃

為確實了解各界對國道瀝青混凝土廠保溫儲存桶使用管制措施之相關意見,共同探討國道瀝青混凝土廠保溫儲存桶的使用管制措施,供做為相關工程案件執行之參考,特採焦點團體(Focusing Group)方式,先由「國道瀝青混凝土廠保溫儲存桶使用管制措施探討」專案整理相關文獻確定議題,再邀集業界、學界、與道路主管機關專業人士審閱後,聚集召開焦點座談會,由主持人闡述界定議題後,請參與專家提供意見,最後則由專案小組解釋、分析、撰寫報告。該焦點座談會議時間、地點、及各界專家出席名單如下,該座談會的簽到單及回收的發言單如附錄一所示。

1. 會議時間:2022年12月28日下午13:30至15:30。
2. 會議地點:弼聖實業熱拌瀝青廠會議室(國道3號73K高原交流道下)。
3. 出專家:
學界:楊士賢(成功大學)、陳世晃(中央大學)
業界(顧問公司):張振珉(華光)、李俊明(世合)
業界(熱拌廠方):建中、偉雍、拓洋
機關代表:北、中、南各分局指派二員
4.   主議題(聚焦點):
熱拌廠使用儲存桶的負面經驗說明。(難防摻入它料、老化及析離)
熱拌廠使用儲存桶的正面闡述。(熱拌廠運作效率、品質提昇較少析離)
儲存桶的正確使用方式。(時機、操作重點、保養關鍵)
國道瀝青混凝土廠保溫儲存桶使用的管制措施。(准用條件、最長暫存時間、管制方式)
其它相關議題。(後續落實)

該座談會規劃的議程如表4-1所示,實施狀況照片如圖4-1所示。

表4-1 保溫儲存桶焦點團體座談會議程



 
圖4-1 保溫儲存桶焦點團體座談會狀況照片

4.2 保溫儲存桶的聚焦點

綜合整理該焦點團體座談的意見,可知對於熱拌廠保溫儲存桶的正反面看法與文獻論述一致,部份參與座談成員有「目前高速公路刨鋪路面大都採夜間施工且施工時間受限,每天只能鋪400公噸以內,實務上較少保溫儲存桶的需求」及「既使出現需求只要多調派幾輛車不讓生產中斷就能解決」的務實看法。這種未納入「貨車迴路」對品質影響的看法,其實也是許多熱拌廠沒有裝設保溫儲存桶的主因,甚至有些熱拌廠裝設儲存桶卻很少使用看似虛設。國內規範沒有准用連續式熱拌廠,也沒有衍生出儲存桶的使用經驗及貨車迴路提昇鋪路品質的概念;近年來,部份新設熱拌廠逐步提高拌合機的能量,從每盤(拌)2公噸提高到每盤(拌)4公噸,產量已逼近連續式拌合廠的每小時300公噸,每小時要超過10部貨車來保持生產不中斷,已明顯出現貨車迴路不順暢的情況,裝設儲存桶搭配新設的大拌合能量熱拌廠成為常態。

參與焦點團體座談的成員並未明確反應有因使用保溫儲存桶而出現的品質問題,但指出保溫儲存桶使用在工程實務上出現的問題有二:(1)不能依施工規範執行「拌合廠之設備應做定期檢查」之規定,(2)駐廠人員不能確定從儲存桶卸出的料是否與及時拌製的料相同。為確保從儲存桶卸出的料就是駐廠時拌製的料的做法,目前是生產前駐廠人員要求熱拌廠「清空儲存桶後才開始生產」的方式因應,熱拌廠方也都能配合而尚無爭議;對於不能依施工規範執行「拌合廠之設備應做定期檢查」之規定,則是部頒技術標準規範第02741章之3.2.2的規定,抄錄如下:

依照該項規定,負責駐廠的顧問公司反應「地磅秤出瀝青混凝土的淨重,與每一車裝料之各盤重量總和之相差應在±2%以內。」在熱拌廠採用儲存桶後,裝料貨車從儲存桶裝料,已沒有「各盤重量」,有些駐廠人員會因不能執行該項「定期檢查(檢核地磅秤出瀝青混凝土的淨重與每一車裝料之各盤重量總和是否相差在±2%以內)」,而有「是否仍應簽發出料單」的顧慮。熱拌廠出料地磅與拌合機台上的計量磅秤,都是品質管理上必需執行的「定期檢查」項目,明列在3.2.2的「定期檢查」項目不適用在以儲存桶裝料的情況,由於是「定期檢查」,其實可以在決定要檢核此項目時,要求暫不採用儲存桶來受檢,若遇只能從儲存桶裝料的熱拌廠,則可改用「裝入儲存桶的總盤數與卸空儲存桶的所有裝料車的地磅秤出淨重的總和」做檢核,也可以改執行第02741章2.4.2(1)A的規定「任何稱重箱或漏斗所用磅秤…均需經度量衡檢定所檢驗合格」,應不至於無法執行3.2.2之規定而無法簽發出料單。

該座談會對於正確使用儲存桶方面,一致認為裏覆油膜較厚而需採用纖維的混合料,包括OGFC,SMA, 及PAC,最好不要儲存後再出料;美國的規範是限制最長存留時間,例如在儲存桶留存及運至工地鋪築的總時間不得超過1.5小時,這是因為連續式熱拌廠必需進入儲存桶後才能順暢卸料至貨車斗,留存加運輸至工地鋪築的總時間限制在1.5小時以內的規定,等同於在儲存桶的留存時間必需在30分鐘以內;國內部份廠商引進的分拌式熱拌廠也有「必需進入儲存桶後才能順暢卸料至貨車斗」的機型,可以比照限縮儲存桶的留存時間在30分鐘以內;密級配改質瀝青混凝土鋪面(第02796章)與橡膠瀝青混凝土鋪面(第02749章)部份,雖尚未列入部頒規範內,已是高速公路鋪面常採用的材料,國外規範並未對這兩種材料有特別留存時間的規定;國內橡膠瀝青採用的技術與國外相同,很少有垂流的狀況,可以比照一般密級配的規定;改質瀝青部份則引用的技術規範與歐美差異較大,其中施工溫度的規定(如表4-2所示),初壓溫度要求大於170℃,已很難有留存於儲存桶的時間,使得國內的密級配改質瀝青混凝土的留存時間應可比照PAC的規定。

對於一般允許儲存的瀝青混合料,該座談會上有顧問公司提出儲存桶設備沒有標準不易查核,至少應由廠商自行提出其儲存桶及操作使用標準條件,甚至指出有熱拌廠說明其儲存桶留存時間不超過3小時…等意見,依本專案綜整的成果顯示儲存桶的技術已經相當成熟,遇有查核需求時可以設備的效用做為基準,像本專案報告3.4節整理的2016美國伊利諾州公路局發布的儲存桶10項要求,可供參照選用為查核標準;至於熱拌廠自述其儲存桶留存時間以3小時為限,則可能設置的是沒有適切保溫隔熱設計的「暫存槽」,儲存桶的留存時間依前述表3-2的彙整成果來看,本專案報告建議參採的美國伊利諾州公路局規範「以不影響品質為原則,且最長存留時間不超過8小時」屬於與我國規範較契合的保守規定,未來的趨勢顯然是要求品質管理績效,不需要求熱拌廠的設備細節。

表4-2 比對我國瀝青鋪面施工綱要規範中的材料溫度相關規定

4.3 保溫儲存桶的使用管制措施

綜整焦點團體座談會上對本專案規劃議題的主要看法,如表4-3所示,表中亦將文獻整理的成果列出以供對照;由表可知國內熱拌廠使用儲存桶的經驗尚待累積,目前也還未有因採用儲存桶而出現品質問題的明確個案,多數國道供料熱拌廠沒有使用儲存桶,少數必需經由儲存桶才能裝料的「新設熱拌廠」,在監造實務上有難防摻入它料及從儲存桶裝料無法依規範條文經由料車裝料盤數與地磅單做定期檢核的顧慮。


表4-3 保溫儲存桶焦點團體座談成果彙整

使用儲存桶難防摻入它料雖是不該有的誠信問題,實務上也可採「要求清空儲存桶後才開始生產」來消除疑慮;明列在3.2.2的「定期檢查」項目不適用在以儲存桶裝料的情況,由於是「定期檢查」,其實可以在決定要檢核此項目時,要求暫不採用儲存桶來受檢,若遇只能從儲存桶裝料的熱拌廠,則可改用「裝入儲存桶的總盤數與卸空儲存桶的所有裝料車的地磅秤出淨重的總和」做檢核,也可以改執行第02741章2.4.2(1)A的規定「任何稱重箱或漏斗所用磅秤…均需經度量衡檢定所檢驗合格」,應不至於無法執行3.2.2之規定而無法簽發出料單。
在擬定保溫儲存桶使用管制措施方面,本研究建議遵循「要求品質管理績效,不要求熱拌廠設備細節」的趨勢,以「儲存桶的使用以不影響品質為原則」,通案上不需明確列出管制細節,賦予工程司在個案上自行斟酌引用。本研究截取美國伊利諾州公路局的相關規定,調整成可採行的管制措施共6條,依序列出如下:

  1. 儲存桶的整體設計和操作應防止粒料離析和溫度損失;
  2. 除非工程師書面授權更長的留存時間, 最長存留時間為8小時(可視情況延長至24小時);
  3. 儲存桶應有效隔熱和/或加熱,並且是封閉式防風雨類型;
  4. 從儲存桶中卸出的混合料應滿足與生產混合料相同的品質要求;
  5. 工程師可隨時因操作不滿意而撤銷對使用儲存桶的批准;
  6. 開放級配摩擦層(OGFC)、透水瀝青混合料(PAC)、密級配改質瀝青混凝土(第02796章)、和石膠泥瀝青 (SMA) 混合料,應極小化在儲存桶的留存時間,此留存時間再加上運輸時間,應不超過1.5 小時。

五、結論與建議

保溫儲存桶是由連續式熱拌廠必需設置的暫存設備演進而來,現代化的保溫儲存桶在良好的桶頂裝料設計和正確的使用操作方式下,已鮮少粒料析離及溫度散失的問題,運料車上的析離現象反而因裝料方式從滴落變為堆體卸落而減少,不但是連續式鼓式廠應設置的設備,也是分拌式廠提昇生產效率與品質得選用的重要設備;我國技術規範因未引進連續式熱拌廠而一直沒有保溫儲存桶的相關規定,國外的規範則規定連續式鼓式廠應設置,分拌式廠得選用,目的都是確保順暢均勻生產進而獲取貨車迴路最佳化的品質與效率。

近年來,國道路面刨除重鋪作業的部份供料熱拌廠引進使用保溫儲存桶,甚至有分拌式但只能從儲存桶裝料的製程設計,引發駐廠人員提出「難防摻入它料及從儲存桶裝料無法依規範條文經由料車裝料盤數與地磅單做定期檢核」的顧慮;為利履約品管作業之順暢,本探討專案藉由回顧國內外瀝青廠保溫儲存桶相關規範與研究成果等文獻,整理在熱拌瀝青廠使用保溫儲存桶的正面與負面效果,並邀集國內產官學研代表組成小組舉辦焦點座談,共同探討國道瀝青混凝土廠保溫儲存桶的使用管制措施,得到的結論如下:

  1. 熱拌廠使用儲存桶可能出現的問題有溫度損失、粒料析離、瀝青流失、及瀝青氧化變硬,文獻上顯示這些問題已分別由良好儲存桶設計和正確的操作使用方式而解決。
  2. 使用儲存桶減少甚至免除停機再啟動引發的品質變異,也可以在上班時間直接出料,不必讓客戶等,更能減少廢料和提高機械設備運作效率,儲存桶的設置已成為現代化熱拌瀝青廠的標準配備。
  3. 我國因未引進連續拌合的鼓式廠而沒有關於儲存桶的條文,美國有些州(如佛州與德州)針對鼓式廠規定應設置儲存桶;伊利諾州則並不針對鼓式廠,只要確保溫度不損失和粒料不析離的前題下,允許(可)設置儲存桶;採用成效規範的地區(如美國加州及英國),主述材料類別與品質需求,要求品質管理績效和驗收檢測項目與制度,對於熱拌廠的設備及操作細節已不再規定。
  4. 國內熱拌廠使用儲存桶的經驗尚待累積,目前也還未有因採用儲存桶而出現品質問題的明確個案,多數國道供料熱拌廠沒有使用儲存桶,少數必需經由儲存桶才能裝料的「新設熱拌廠」,在監造實務上有難防摻入它料及從儲存桶裝料無法依規範條文經由料車裝料盤數與地磅單做定期檢核的顧慮。
  5. 使用儲存桶難防摻入它料雖是不該有的誠信問題,實務上也可採「要求清空儲存桶後才開始生產」來消除疑慮;明列在第02741章3.2.2的「定期檢查」項目不適用在以儲存桶裝料的情況,由於是「定期檢查」,其實可以在決定要檢核此項目時,要求暫不採用儲存桶來受檢,若遇只能從儲存桶裝料的熱拌廠,則可改用「裝入儲存桶的總盤數與卸空儲存桶的所有裝料車的地磅秤出淨重的總和」做檢核,也可以改執行第02741章2.4.2(1)A的規定「任何稱重箱或漏斗所用磅秤…均需經度量衡檢定所檢驗合格」,應不至於無法執行3.2.2之規定而無法簽發出料單。

在擬定保溫儲存桶使用管制措施方面,本研究建議遵循「要求品質管理績效,不要求熱拌廠設備細節」的趨勢,以「儲存桶的使用以不影響品質為原則」,通案上不需明確列出管制細節,賦予工程司在個案上自行斟酌引用。本研究截取美國伊利諾州公路局的相關規定,調整成可供個案採行的管制措施共6條,依序列出如下:

  1. 儲存桶的整體設計和操作應防止粒料離析和溫度損失;
  2. 除非工程師書面授權更長的留存時間, 最長存留時間為8小時(可視情況延長至24小時);
  3. 儲存桶應有效隔熱和/或加熱,並且是封閉式防風雨類型;
  4. 從儲存桶中卸出的混合料應滿足與生產混合料相同的品質要求;
  5. 工程師可隨時因操作不滿意而撤銷對使用儲存桶的批准;
  6. 開放級配摩擦層(OGFC)、透水瀝青混合料(PAC)、密級配改質瀝青混凝土(第02796章)、和石膠泥瀝青 (SMA) 混合料,應極小化在儲存桶的留存時間,此留存時間再加上運輸時間,應不超過1.5 小時。

六、參考文獻

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