鋼床鈑鋪面換鋪溫拌橡膠瀝青越級配-新北大橋經驗
摘要
針對鋪面材料無法迎合載重對鋼床鈑產生的變形而頻繁龜裂造成的養護負擔，國內亦於上世紀末引進日本實證成效的「底層使用熱鑄型瀝青混凝土(GUSS)、上層使用熱拌改質瀝青混凝土」之雙層式特殊鋪面設計，類比長壽鋪面(Perpetual Pavement)概念，底層固蝕（GUSS)保護鋼床鈑且能迎合變形避免結構破壞，只要選用耐用的面層，即可符合「在少量的表面層維修下可無限期使用的路面。」以公路局台4線崁津大橋鋼床鈑鋪面為例，40mmGUSS+40mm改質AC，自2002年完工通車至今，23年未有刨鋪紀錄；相較之下，新北大橋的40mmGUSS+40mm改質AC鋪面，完工通車15年雖未有刨鋪紀錄，但已出現縱向裂縫必須刨鋪以避免惡化。顧問公司提出刨除40mm改質AC，鋪回40mm標稱最大粒徑19mm的改質AC的方案。本團隊基於：（1）橡膠瀝青越級配（Asphalt Rubber Gap-Graded, ARGG) 抗開裂能力高，（2）越級配完成面紋理深較抗滑，（3）標稱最大粒經12.5mm鋪40mm壓實性較佳，（4）使用廢輪胎膠粉替代改質劑符合低碳環保，（5）ARGG已經是成熟的技術加上發泡溫拌工作性提昇等，多項優點決定採用溫拌橡膠瀝青越級配方案。本文詳實紀錄這個特殊的新式鋼床鈑鋪面換鋪案執行過程及材料檢測紀錄，以為後續相關工程參考。
關鍵詞：鋼床鈑鋪面、熱鑄型瀝青混凝土(GUSS)、橡膠瀝青越級配(ARGG)、長壽鋪面、抗裂指數
一、前言
以鋼床鈑作為橋樑上部結構，由於單位靜載重比混凝土版小，故單位面積可以承載的荷重較大，適用於大跨度的橋梁；但鋼床鈑荷重產生之局部變形較大，若未針對其上鋪面材料的變形迎合能力進行考慮，常出現結構性的疲勞開裂，造成養護單位的沉重負擔。新北大橋的「40mm固蝕+40mm改質AC」鋪面，完工通車15年雖未有刨鋪紀錄，但已出現縱向裂縫必須刨鋪以避免惡化，研究團隊引用美國長壽鋪面的設計概念，將原設計的改質瀝青密級配，換成抗裂指數明顯較高的橡膠瀝青越級配，本文詳實紀錄執行過程及材料檢測紀錄，以為後續相關工程參考。
二、文獻整理
針對鋼床鈑鋪面換鋪橡膠瀝青越級配議題，本文依鋼床鈑鋪面結構問題、國內引進的固蝕鋼床鈑鋪面、及固蝕鋼床鈑鋪面類比長壽鋪面設計概念，共三節重點整理支撐「換鋪橡膠瀝青越級配」的文獻。
2.1 鋼床鈑鋪面結構問題
鋼床鈑主要由主鋼鈑(Steel Plate)與加勁材所組成，載重傳遞方式為輪重作用於鋼床鈑，由鈑傳遞至肋梁(Rib)，再由助梁傳遞至版梁(Floor Beam)，再經由版梁將載重傳遞至主梁，如圖1所示[1]；將主鋼鈑承受荷重傳至主梁的肋梁與版梁，即為主鋼鈑的加勁材，因加勁材中肋梁與版梁互相垂直(正交)且兩者的剛度不同，斷面行為與結構彈性性質在縱向與橫向不同，故又稱為正交異向性鋼鈑(Orthotropic Steel Plate)。以鋼床鈑作為橋樑上部結構主要構件之上翼版(Top Flange)，由於單位靜載重比混凝土版小，故單位面積可以承載的荷重較大，適用於都會區之河川跨越橋，若以斜張橋或懸索橋構築，主跨距可達300公尺以上，主梁如為鈑樑結構時，主跨距亦可達250公尺左右[2]。
鋼床鈑承載輪荷重後的變形，受主鋼鈑厚度、助梁型式與淨距、版梁間距、與主梁型式等設計參數的影響變化很大；一般而言，鋼床鈑受輪荷重產生的局部撓度大都大於一般路基路面，且有反翹的狀況，如圖2所示[3]，鋪在鈑上的鋪面材料若無法迎合局部變形，即出現鋪面結構破壞；以關渡大橋為例，比對日本規範建議值，關渡大橋的肋梁淨距與版梁間距都較大，而主鋼鈑厚度也只有一般常用的12mm，整體結構承重後的變形較大[4]，可說是鋪面材料無法迎合變形而頻繁出現縱向開裂的典型，如圖3所示，養護單位的橋面維修負擔相當沉重。圖3所示照片為民國89年5月26日拍攝，拍攝時亦量測裂縫所在的位置，經整理可知裂縫所在位置平均分佈在肋梁處及肋梁間，判斷是由荷重產生之鋼床鈑局部應變，而鋪面材料因無法迎合此種應變而產生的開裂，此裂縫的產生應該是發生在氣溫較低時[4]。
在鋼床鈑鋪面上發生「縱向裂縫」的主要位置在兩肋梁間及主梁與肋梁間，且都屬於荷重產生的疲勞開裂；主梁與肋梁間的疲勞開裂由橫梁間距影響，在有佈置景觀人行道的鋼床鈑，此處荷重較小可以忽略；兩肋梁間的疲勞開裂，則以增加主鋼鈑厚度較有效。鋼床鈑上的鋪面兼具保護鋼床鈑(防蝕)及提供行車所需的摩擦力，出現結構性開裂將失去防蝕功能，或若造成鋪面與鋼鈑間的接合不良，則荷載後，無論是在兩助梁間或是在肋梁處受撓面的曲率半徑大減，很容易產生開裂。
熱鑄型瀝青混凝土(GUSS)的勁度相當高，冷卻至常溫時堅硬如鐵，高溫熱鑄成型時具流動性且與鋼床鈑密合，但完成面光滑不能直接做為表面層，日本的經驗大都是加鋪一層改質瀝青混凝土，形成「底層使用熱鑄型瀝青混凝土(GUSS)、上層使用熱拌改質瀝青混凝土」之雙層式特殊鋪面設計，一般採用「40mm固蝕+40mm改質AC」，國內高速公路在2000年成功鋪築「南二高高屏溪橋」的「40mm固蝕+40mm改質AC」後，在2009年國道6號的國姓高架橋改採用「40mm固蝕+40mm多孔AC」，又在2013年國道1號五股楊梅高架段的兩處跨國1段大跨徑鋼箱型梁橋改用「50mm固蝕+30mm多孔AC」，如表1所示。
2.2 國內引進的固蝕鋼床鈑鋪面
國內早期在設計鋼床鈑結構時，大都未針對其上鋪面材料的變形迎合能力進行考慮，也未在鋼床鈑上採用特殊的鋪面材料，北部地區除關渡大橋外，華江橋和十八王公橋，也都在開放交通五年內，在車道輪跡處都有縱向裂縫產生，可能是鋪面材料無法迎合載重對鋼床鈑產生的變形而產生龜裂[2]。交通部公路局跟在苗栗縣新東大橋、國工局(高公局)南二高(國3)高屏溪橋、及台北市政府新大直橋之後，於2022年鋪築完成崁津大橋[5]。
崁津大橋位於桃園市大溪區外環線跨越大漢溪路段，主橋長270公尺，為繫索鋼拱橋，主橫梁跨距為21.4公尺，橋面寬25公尺，鋼床鈑採用封閉型肋梁，主鋼鈑厚14mm，肋梁鋼鈑厚8mm，助梁間距與跨距皆為320mm，如圖4所示，鋼床鈑鋪面則由底層40mm熱鑄型瀝青混凝土(GUSS)加表層40mm熱拌改質瀝青混凝土組成(40mm固蝕+40mm改質AC)，如圖5所示。底層固蝕又稱為熱鑄型瀝青混凝土，所使用材料中包括千里達島皮基湖所生產之天然瀝青與針入度20~40級之直餾瀝青，按比例(25%:75%)混合後之膠結材料(約占9%)，粒料級配規定標稱最大粒徑12.5mm、過#4篩65%~85%、過#200篩20%~27%，因此，需添加高比例之石粉填充料(約21%)；嵌津大橋的廠商用碎石38%、砂40%、石粉22%，工地現場施工部份，因GUSS瀝青混凝土施工溫度高達260℃，為彌補工廠拌合時之溫度不足，於運送GUSS瀝青混凝土時採用日本進口之加熱攪拌車(Cooker)，可於運送途中持續加溫與攪拌，以達施工需求溫度，並採用有加熱設備之特殊鋪裝機舖築；在不需滾壓的施工條件下，可與鋼床鈑密實(空隙率在1%以下)結合，有相當良好的防水防蝕功能。
崁津大橋之鋼床鈑鋪面為公路局首次採用GUSS瀝青混凝土固蝕經驗，且所使用材料中千里達湖瀝青、黏著層、黏層、接縫材料等由日本進口，其餘粗、細骨材、填充料(石粉)、石油瀝青(改用AR8000)等則採用國內產品，配合設計也由國內研究單位承辦，自配合設計至現場施工首次由公路局養護工程處工程司全程參與及主導，該項特特殊鋪面材料技術逐步走向本土化。
2.3 固蝕鋼床鈑鋪面類比長壽鋪面設計概念
基於英國TRRL曾測得未鋪任何鋪面材料前鋼床鈑結構承受輪荷重產生的受撓曲面曲率遠大於一般道路鋪面的受撓曲面曲度[2]，崁津大橋鋪築完成後曾以彭柯曼樑檢測受撓曲面，顯示崁津大橋鋼床鈑鋪面受輪荷重產生的局部撓度值小於一般路基段鋪面之受撓度[5]，顯示鋪面結構「40mm固蝕+40mm改質AC」已有效減緩鋼床鈑的受撓曲率，但因鋼床鈑鋪面結構局部不均質(正交異向)，鋪面材料反復承受翹起再凹陷，局部的撓度變化率比路基段鋪面嚴重。撰寫本文稿期間，本團隊電詢崁津大橋養護單位相關人員，並請公路局北區養護分局養護科以竣工圖檔複核，確認「自2002年完工通車至今未有刨鋪紀錄」。
除了引進固實鋪面系統外，經由增加主鋼板厚度、降低肋梁淨距、與降低版梁間距等，提高鋼床鈑本身勁度也能有效降低受輪荷重後的局部撓度，而減少鋼床鈑鋪面的縱向開裂，公路局的工程司說明像與嵌津大橋同時期施工的頭前溪大橋，鋼床鈑鋪面採用兩層共80mm改質瀝青密級配，也在接近20年後才有維修紀錄的抗開裂成效。鋪面材料反復承受翹起再凹陷持續超過20年未有刨鋪，依美國長壽鋪面(Perpetual Pavement)設計的概念[6, 7]是避免了結構性的破壞，在現代力學經驗法的設計界值[8, 9]來看，主要是避免(1)HMA底層「由下而上」的疲勞開裂、(2)HMA面層「由上而下」的疲勞開裂、及(3)路基面不出現永久變形；跨度較大的鋼床鈑鋪面採用「40mm固蝕+40mm改質AC」，或是勁度較大的鋼床鈑鋪面採用80mm改質AC，在確保鋪面底層與鋼床鈑的密合，有效消除底層「由下而上」開裂及「路基」面的永久變形，日後只需關注風吹日曬的面層「由上而下」的疲勞開裂，成為典型的「長壽鋪面設計」。
簡言之，長壽鋪面是指「在少量的表面層維修下可無限期使用的路面。」美國瀝青鋪面聯盟(Asphalt Pavement Alliance, APA)頒授的長壽鋪面設計獎(Perpetual Pavement Award)，規定該瀝青鋪面至少用35年，期間不能出現結構性破壞，且面層重鋪的平均間隔年應超過13年，累積增加(刨鋪)的厚度不能超過4英吋(10公分)；以這個標準來看，再過12年，崁津大橋的橋面鋪面設計，應有資格獲「長壽鋪面設計獎」；表1所列的新式鋼床鈑鋪面設計，及許多橋面段鋪面也都有很大的機會，這類鋪面在維修表面開裂時，建議選用兼具抗滑、抗車轍、及抗開裂具佳的高效瀝青混凝土[10, 11, 12]。
三、新北大橋的鋼床鈑鋪面換鋪規劃與執行
新北大橋的鋼床鈑鋪面換鋪，是新北市政府工務局養護工程處規劃改善通行環境之一環，本研究依橡膠瀝青越級配的應用經驗、選用橡膠瀝青越級配方案、施工整合會議及調校配比、及溫拌橡膠瀝青的拌合溫度共四節，說明換新北大橋的鋼床鈑鋪面換鋪規劃與執行。
3.1 橡膠瀝青越級配的應用經驗
將廢輪胎橡膠做為替代的瀝青改質劑，證實可防止路面過早出現車轍和開裂，而延長路面壽命，也可以降低鋪面噪音，並提高平坦度和安全性；在經濟成本方面，則因增加路面的使用壽命並減少路面維修的需求，具有顯著的全生命週期成本優勢；在環境效益方面，則因大量降低改質劑的內含碳及製程溫度較低減少的營運碳，而具有明顯的減碳效果。
過去10餘年，前環保署因應能源轉型將廢輪胎資源轉向物質再用，並以「延續輪胎生命，守護道路安全」為願景，已成功將橡膠瀝青即拌即用(溼式)製程技術轉移，相繼在國道及省道公路面層已有超過60車道公里的實績，如表2所示[13]，驗證橡膠瀝青混凝土較能抗車轍變形、較能抗疲勞開裂、鋪面噪音較低、及具有較長的使用壽年。表2中木柵路五段及113年仁愛路三段鋪築的橡膠瀝青越級配(Asphalt Rubber Gap-Graded, ARGG)，皆由一享營造團隊施工，該團隊搭配大正熱拌瀝青廠，在環境部研究團隊的輔導下，已有超過5,000公噸的ARGG實績。
配合現階段循環經濟及「臺灣2050淨零排放路徑及策略」中的可行低碳技術，環境部資源循環署於2024年支助台灣輪胎循環經濟協進會執行「以廢輪胎橡膠推動道路養護資源循環減碳技術」二年計畫[13]，以「研發創新、化解疑慮、輔導扎根、成果推廣」四個面向，進一步推動將胎磨膠粉應用到道路工程以提升物質循環及高值化，在實驗室研發及實廠實地進行測試，加上擴大推廣等工作，期能延續既有廢輪胎循環高值化鋪路的成果。
3.2 選用橡膠瀝青越級配方案
新北大橋長460公尺於2010年8月完工通車，為亞洲最長的對稱型單橋斜張橋，鋼箱型梁寬46公尺，雙向各有4線汽車道、路肩、機車道及人行步道，但機車道受橋塔墩柱影響呈現S型彎道路型，常發生事故。新北市政府工務局養工處規劃的改善工程整體方案為改善後的機車道寬度達3公尺，人行道寬度平均3.4公尺，雙向機車道改善工程，將主橋周邊最外側汽車道改做機車道，汽車道由4個車道縮減為3車道，讓機車避開轉折S型彎道，合理分配道路空間，斷面如圖6所示[14]，提供更安全舒適的通行環境。
在完成雙向機車道改善後，執行汽車道換鋪的一享營造公司，針對橋面縱向開裂的現況，如圖7所示，提出換鋪橡膠瀝青鋪面的構想，並建議由環境部執行中橡膠瀝青專案的團隊進行整合，環境部橡膠瀝青專案團隊依據標準作業流程，如圖8所示，於2025年7月16日啟動新北大橋換鋪ARGG專案，綜合整理將原規劃「刨4cm鋪4cm厚19mm改質III型瀝青混凝土」更換為「刨4cm鋪4cm厚溫拌橡膠瀝青越級配(ARGG)」，可有下列5項優點：
- 橡膠瀝青越級配（Asphalt Rubber Gap-Graded, ARGG) 抗開裂能力高；
- 越級配完成面紋理深較抗滑；
- 標稱最大粒經12.5mm鋪40mm壓實性較佳；
- 使用廢輪胎膠粉替代改質劑符合低碳環保；
- ARGG已經是成熟的技術加上發泡溫拌工作性提昇。
3.3 以旋轉壓實曲線調校配比
環境部橡膠瀝青團隊已在2024年的公路局台三乙線9K~10K的溫拌橡膠瀝青案，建立用旋轉壓實曲線調校配比的方法[13]，依圖8所示之作業流程，本團隊以國立中央大學受大正熱拌瀝青廠委託(接近未滿一年)，依據施工綱要規範第02749章(橡膠瀝青混凝土鋪面)執行的配比設計為基礎，先檢核預計進廠供新北大橋使用的三種配比設計上列的砂石(1公分、0.5公分、及砂)，比對篩分析數據判斷1公分稍偏細、0.5公分沒變、砂稍變粗；依照這三種材料重新計算符合原選拌合公式(Job Mix Formula, JMF)用量分別為36%、48%、及16%；團隊認為原設計的#4篩過篩量為41%，已接近規範上限(42%)，以往有偏上限所得材料較不穩定的經驗，嚐試調整三種材料的配比為50%、35%、及15%，得到的調校拌合公式(Adjusted Job Mix Formula, AJMF)，可以符合規範並將#4篩過篩量降為35.2%。
在實驗室用橡膠瀝青用量8.0%，拌製原JMF及調校的AJMF兩種ARGG，每盤拌4800公克，各拌3盤，其中一盤四分法分樣成兩個理論最大密度試樣，餘二盤依AASHTO T312-15求得旋轉壓實曲線，如圖9所示；由圖9發現N1試樣的壓實曲線較突出外，其它三試樣曲線呈現一致的壓實變化，原配比的試樣確有在最大圈數時空隙率低於2%的風險。
在實驗室進行配比設計調校試驗的成果，得到以下四點結論：
- 配料時的篩析試驗得知，三種原料大致與一年前送做配比的狀況相似，但，1公分和砂兩種的變異較大，可依規定採用原配比試驗報告，正式生產時應加強管制。
- 因原配比試驗建議的拌合公式中，過#4篩部份為41%，已接近規範的上限值(42%)，環境部橡膠瀝青團隊基於以往的成效經驗(過#4篩偏上限受重壓有車轍變形顧慮)，建議依1公分用量調高，將拌合公式調校為過#4篩35.2%，並在實驗至拌製原配比及調校配比試樣，用SGC旋轉壓實試驗調校適切與否。
- 在實驗室拌製兩種配比的橡膠瀝青越級配，橡膠瀝青用量皆為8.0%，從試驗數據觀察，用理論最大密度試驗數據與原配比設計試驗數據相近，誤差在可接受範圍。
- 兩種配比共四個旋轉壓實曲線的比對，發現N1試樣的壓實曲線較突出外，其它三試樣曲線呈現一致的壓實變化，而依AASHTO T312-15建議的校正方式精算後，原配比的試樣確有在最大圈數時空隙率低於2%的風險，建議正式生產時採用調校配比。
3.4 溫拌橡膠瀝青的拌合溫度
以環境部團隊在111年度「廢輪胎橡膠瀝青混凝土製程節能減排之工廠實證及工地試鋪計畫」[15]及113年度公路局台三乙線9K~10K的溫拌橡膠瀝青案的經驗[13]，兩案不同熱拌廠安裝的不同廠牌設備，搭配加壓供水控制單元的瀝青發泡管，皆可降低橡膠瀝青拌合溫度至少20°C；負責供料的熱拌廠安裝類似的發泡設備(與111年度案同廠牌)，本團隊先檢核設備並瞭解設備商建議的噴入水量、取樣口、及發泡性質量測設備，如圖10所示；再於橡膠瀝青拌製設備進廠測試時，先練習以廠內一般中油瀝青(155℃)，用水量1.5%測得膨脹比8倍，半縮期2秒 ；半縮期表現怪異，一次大崩盤式消泡，後續則正常緩慢消泡，原因不明；橡膠瀝青備妥時，橡膠瀝青(175℃)，用水量調整為1.8%，測得膨脹比7倍，半縮期6秒，由於ARGG的瀝青用量高達8%，不會有降溫後拌不均勻的問題，這種發泡狀況足可達到降溫的目的。
一般施工規範會規定熱拌瀝青混凝土「拌合溫度」與「滾壓溫度」，例如美國佛羅里達州的規範[16]，規定承商必需在提出的配比設計報告中列出目標拌合溫度及目標滾壓溫度供審查核定；提出的拌合溫度對一般瀝青不應超過315oF (157℃)，聚合物改質瀝青不應超過340 oF (171℃)，橡膠瀝青不應超過330 oF (166℃)。對於所謂溫拌瀝青則規定要要採用認可的溫拌技術，採用一般瀝青黏結料時，拌合溫度要低於285 oF (140℃)，採用改質瀝青(包括橡膠瀝青)拌合溫度要低於305 oF (152℃)；至於滾壓溫度則應依據包括天候、使用滾壓機具、及鋪築工地狀況等選定，有時甚至規劃以試鋪段選定。
本案雖不允許規劃試鋪段，但依團隊在台七乙線試鋪段及正式鋪築的經驗，施工團隊選擇充份應用溫拌的工易性，將橡膠瀝青拌合溫度選在145℃，並引用國外規範的建議，施工日首發前5車採不降溫拌製，以不超過166℃管制，以避免鋪築機具接觸面吸熱降溫；至於傳統規範中對滾壓步驟中的溫度規定，也比照國外先進規範解除溫度的束縛，以管制壓密度為原則，選擇合適的設備、壓實順序和壓實覆蓋範圍（壓路機在路面給定區域壓實的次數），以滿足規定的密度要求；無論採用何種壓實程序，應在路面表面溫度下降到無法達到有效壓實或壓路機再壓會損壞路面前完成最終壓實[16]。
四、正式施工與材料檢測成果
本案依環境部團隊建立的「橡膠瀝青越級配專案標準流程執行(圖8)」，於2025年8月8日完成施工整合，受天氣影響在8月14日及15日連續兩個夜間施工完成，共鋪築1,110公噸ARGG，兩天的「橡膠瀝青專案鋪築施工品質管制紀錄日報表(ARPMP009)」如表3及表4所示；本章分二節說明正式施工品質管制與材料檢測成果。
4.1 施工品質管制
正如表3及表4之日報表所列，正式施工時的主要管制項為橡膠瀝青溫度、橡膠瀝青視黏度、熱拌料的溫度、各倉配合比、發泡控制、及瀝青用量；主要由熱拌廠的三位品質管制人員執行，由監造派駐廠的一位工程師監督，環境部團隊人員亦在廠進行輔導。圖11左上為橡膠瀝青專用拌合機進廠安裝測試完成待命中照片，右上為膠粉進廠情形，下圖則為橡膠瀝青拌製完成後取樣進行視黏度檢測的三張照片，左上確認反應槽中的橡膠瀝青溫度(在180~185℃)、右則為以一加侖桶從取樣口取得試樣後，以手持式黏度計馬上檢測視黏度，左下為手持式黏度計檢測桶中橡膠瀝青視黏度的狀況(讀值應在15~50 P之間)。
圖12左測為以粉粒採樣器(Thief Sampler)取得代表性膠粉試樣的照片，圖12中為出廠前過磅時監造工程師逐車檢測「拌合溫度」的照片，圖12右上為觀察出廠成品狀況，圖右下則監督運輸車輛確實覆蓋帆布保溫的照片。本團隊以監造工程師逐車檢測的「拌合溫度」值，依序點繪得圖13，由圖13可知拌合溫度已依規劃控制，第一天的平均為145.5℃，第二天的平均為147.7℃，兩天的變異都不大。
由日報表可知負責施工的一亨營造鋪築團隊進行順暢，很可能是已有不少ARGG的鋪築經驗，圖13左上為以兩部鋪築機同時鋪築橋面外側兩個車道的照片，圖13右上為以一部鋪築機鋪築橋面內側車道的照片；採兩部鋪築機可熱接消除可能發生的縱縫，橋面三車道不能以兩部鋪裝機一次鋪築，則是因為外側車道需供運料車道。圖13下方為以二部重型鋼輪壓路機滾壓的照片。鋪築完成後拍攝的橋面照片則如圖14所示。
4.2 材料檢測成果
本團隊規劃的材料檢測項目，區分為在熱拌廠內執行的日報項目及施工完成後在環境部團隊實驗室執行的後檢項目兩大類。日報項目包括橡膠瀝青的視黏度、拌製成品的粒料級配、理論最大密度、及壓實曲線；後檢項目則規劃抗開裂及抗車轍兩種新式成效試驗。正式執行時因熱拌廠尚未配置旋轉壓實機(Superpave Gyratory Compactor, SGC)，故將壓實曲線也列入後檢項目。本節主要說明壓實曲線及成效檢測成果。
壓實曲線及成效檢測乃依平衡配比設計理念建立的瀝青混凝土品管程序進行，如圖15所示[17]；在廠內運輸貨車上取得代表性試樣，以五加侖桶裝運回實驗室後，用150℃烘箱烘2小時後，以分樣器分樣得壓實曲線試樣(約4,700克)及成效試驗試樣(約2,400克)兩類，均布不壓實裝於適當的金屬烤盆內[17]；壓實曲線試樣在150℃烘箱烘1小時後，以標準軸壓600kPa及傾角1.16度，旋轉壓實至最大圈數(200圈)，紀錄圈數及試體高，頂出試樣放冷後(第二天)測得壓實試樣的試體高及密度，依AASHTO T312用頂出試體實測試體高及密度，計算各圈數對應的校正後密度，搭配當日在熱拌廠測得的理論最大密度值，繪製成壓實曲線如圖16所示。
圖16也將環境部團隊實驗室在同一期間執行的一般密級配和改質密級配的數據做比較，圖中三條曲線，上線為本專案的13mm橡膠瀝青越級配(ARGG)、中線為13mmAC-20密級配、下線為25mm改質密級配，三條壓實曲線明顯區分粒料架構的差異；相較於一般密級配，ARGG的最終空隙率最高且在設計圈數範圍的空隙率也只略低於5%，是用SGC旋壓來看「較難」壓密的材料，瀝青含量高達8.0%在200圈時的空隙率超過3%，應可消除車轍冒油的疑慮；而25mm改質密級配則顯示很容易壓密，用油量雖只有4.5%，在最大圈數時空隙率已低於2%，反而有車轍冒油的風險。
成效試驗試樣經短期老化模擬後(本案為150℃烘箱烘1小時)以旋轉壓實機壓製成標準成效試驗試體(試體高62mm、空隙率6%~8%之間)，頂出放冷量測試體高及密度，以確認空隙率在規定範圍內，再置入50℃恆溫水槽45分鐘後，依ASTM D8360-22法壓裂求得最大荷重，並計算RTindex；另一組成效試驗試樣則先經嚴重老化模擬後(135℃烘箱烘8小時)，再以150℃烘箱烘1小時後以旋轉壓實機壓製成標準成效試驗試體(試體高62mm、空隙率6%~8%之間)，頂出放冷量測試體高及密度，以確認空隙率在規定範圍內，再置入25℃恆溫水槽120分鐘後，依ASTM D8225-19法壓裂，並計算CTindex。兩種試驗不同的荷載底座及荷重後的破裂模式如圖17所示。
表5為兩種成效試驗所得數據彙整表，表中也將台三乙線9K~10K的溫拌橡膠瀝青越級配列出供比對，由表可知本案橡膠瀝青越級配的抗裂指數平均值為541，略高於國內經驗值(200~500)，遠大於一般路面抗開裂所需(>50)，確認是很好的抗開裂材料；抗車轍指數平均值為40.6，符合國內既有ARGG的經驗值(30~50)。
圖18將實驗室在同一期間執行的一般密級配和改質密級配的抗開裂試驗的代表性荷重-垂直位移量數據繪出做比較，圖中峰值區段三條曲線，上線為25mm改質密級配、中線為13mmAC-20密級配、下線為本專案的13mm橡膠瀝青越級配(ARGG)；抗開裂指數(CTindex)是從荷重-位移曲線的峰值後部份，計算代表裂縫成長速率的值，圖中峰後曲線愈陡峭則代表裂縫成長愈快，計算所得的CTindex值愈低，反之，峰後曲線愈平緩則代表裂縫成長愈慢，計算所得的CTindex值愈高；由圖可知本案採用的橡膠瀝青越級配的曲線非常平緩，是很好的抗開裂材料。
五、結論與建議
本團隊基於：（1）抗開裂能力高，（2）完成面紋理深較抗滑，（3）標稱最大粒經12.5mm鋪40mm壓實性較佳，（4）使用廢輪胎膠粉替代改質劑符合低碳環保，（5）ARGG已經是成熟的技術加上發泡溫拌工作性提昇等，多項優點決定將新北大橋面已出現縱向開裂之面層改質瀝青混凝土換鋪為溫拌橡膠瀝青越級配，從執行的過程和檢視初步成果，搭配取得代表性試樣的實驗室成效試驗數據，得到以下五點結論。
- 橡膠瀝青越級配已是成熟技術，依據環境部推動團隊擬定的標準作業程序執行，從專用橡膠瀝青拌合機進廠安裝開始，包括調校配比在內只需一週的準備時間，即可依據既有規範(第02749章)順利生產「即拌即用橡膠瀝青混凝土(越級配或開放級配)」；
- 依據正式施工兩個夜間逐車量測出廠溫度的數據，可知本案橡膠瀝青越級配的「拌合溫度」在145~150℃之間，比一般橡膠瀝青越級配低10~15℃，比一般改質瀝青密級配低至少20℃；
- 以取得代表性樣品在實驗室以旋轉壓實機依AASHTO T312求出的壓實曲線觀察，ARGG呈現標準的越級配特性，在設計圈數(Ndes)勉強進入規定空隙率範圍(3~5%)，在最大圈數(Nmax)的空隙率不低於2%，沒有重壓冒油車轍的風險；
- 以取得代表性樣品在實驗室依標準程序，以135℃烘箱8小時模擬嚴重老化後旋壓成空隙率7%標準試體，測得25℃抗開裂指數平均值為541，略高於國內既有ARGG經驗值(200~500)，遠大於一般路面抗開裂所需(>50)，確認是很好的抗開裂材料；
- 以取得代表性樣品在實驗室依標準程序，以150℃烘箱1小時模擬短期老化後旋壓成標準試體，測得50℃抗車轍指數平均值為40.6，符合國內既有ARGG經驗值(30~50)。
基於本次新北大橋換鋪ARGG案的執行成果，搭配環境部團隊以往累積的經驗，提出以下二項建議：
- 國內多數道路的高架橋面及高快速公路的鋪面結構，大都符合長壽鋪面設計的概念，在開裂破壞而有表層刨鋪需求時，應選用兼具抗滑、抗車轍、及抗開裂具佳的高效面層材料，若再考慮低碳環保，則橡膠瀝青越級配是最優選項；
- 搭配熱拌廠為溫拌安裝的適當發泡管，即可順利降低ARGG製程溫度，由於ARGG的用油量高達8.0%，不發泡也能溫拌均勻，因此，以發泡特性(膨脹比和半縮期)搭配拌製均勻性決定拌合溫度，已不切合實際，應改以發泡特性搭配不同溫度的壓實特性決定拌合溫度。
謝誌
本團隊溫拌橡膠瀝青技術開發及實驗室成效試驗之執行，受行政院環境部資源循環署114年度補助資源循環創新及研究發展計畫補助，計畫編號RECA-114-021, 以廢輪胎橡膠推動道路養護循環減碳技術(第二年)；在新北大橋刨鋪專案之規劃執行則獲新北市政府工務局養護工程處、顓垣工程顧問公司、一亨營造公司、及大正瀝青公司全力協助，在此一併致謝。
參考文獻
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