What/Why/How平衡式配比設計(BMD)?

一、 為什麼需要平衡式配比設計（Balanced Mix Design, BMD）？

1. 傳統設計法的侷限：

過去幾十年來，瀝青配比主要依賴體積參數法（Volumetrics）（如馬歇爾法或超級鋪面 Superpave 設計法）。工程師透過挑選骨材並調整瀝青用量，只要達到目標的空隙率（Air Voids）與粒料間孔隙（VMA），就假設路面品質沒問題。

2. 環境與材料的改變：

傳統體積法的規範源自 1960 年代。然而，現代的瀝青混合料廣泛使用了高分子聚合物改質瀝青、回收瀝青路面（Reclaimed Asphalt Pavements, RAP）、回收瀝青瓦（Recycled Asphalt Shingle, RAS）、纖維及各類添加劑。舊有的「體積法則」已無法準確預測這些新材料的實際路面表現。

3. BMD 的解決方案：

平衡式配比設計直接在傳統體積法的基礎上（或直接取代體積法），導入實際的實驗室路用性能測試（Performance Tests），藉此精準評估材料的耐久性。

詳參「瀝青混凝土成效試驗與平衡式配比設計」(重點整理NCAT主任Dr. Randy West來台演講(Performance Tests & Balanced Mix Design))

二、 平衡式配比設計（BMD）的核心理念：尋求平衡

BMD 的名稱來源，在於它必須在瀝青路面的兩種主要破壞模式之間取得平衡：

1.抗車轍能力（Rutting / 變形與推擠）：

• 特性：要抗車轍，瀝青混合料需要較硬（Stiffer）、瀝青用量較少。

2.抗裂能力（Cracking / 疲勞龜裂、溫差開裂與反射裂縫）：

• 特性：要抗開裂，瀝青混合料需要較具韌性/彈性（Flexible, softer），這通常需要較多的瀝青用量。

矛盾點：如果將配比往其中一個方向推（例如減少瀝青以防車轍），就會損害另一個性能（導致更容易開裂）。

因此，BMD 透過搭配抗車轍與抗開裂兩種主要的性能測試，尋找兩者之間的「最佳平衡點（Sweet Spot）」。

三、 實務上的測試與應用

1. 常見的測試組合：

• 抗車轍與水受損測試：例如「漢堡輪跡試驗（Hamburg Wheel Tracking Test, HWTT）」、抗車轍指數試驗(RTindex)。
• 抗裂性能測試：例如「伊利諾彈性指數試驗（Illinois Flexibility Index Test, I-FIT）」、抗開裂指數試驗(CTindex)。

2.品質判釋圖（Performance Diagram）：(詳參「以理想抗車轍與抗開裂試驗法探究瀝青混凝土的品質」)

將「抗開裂數據」與「抗車轍數據」繪製在品質判釋圖上，找到同時滿足兩項指標的配比區間。

3. 實際效益：

採用 BMD 設計出來的瀝青配比，通常會比傳統配比稍微增加一點瀝青用量。這樣可以在不犧牲抗車轍能力的前提下，顯著提升路面的抗裂性與整體耐久度。