中華鋪面研究室

 控制再生瀝青混凝土中黏結料的量(RBA)與質(RBR) 刨除料中的粒料品質不太可能因為使用多年的老化或是一再刨除再製而降級，反而是一而再地受到嚴格的管制而具有可靠的品質；需要較多關注的是刨除料中的瀝青，包括因老化而改變的物理性質(針入度、黏度)及前次裹覆在粒料表面上的體積(瀝青含量)，亦即再生黏結料的「量」與「質」。 選用較低的RBA確保黏結料的量 在量的方面，最糟的狀況是刨除料(RAP)中的瀝青完全失去黏結料的作用，也就是不能提供所需的黏結作用，但，仍可將RAP視為「黑粒料」再用回瀝青混凝土，其實，再老的瀝青經加熱或添加再生劑「激活(activated)」後，大都能有黏結料的部份性質；美國路面工程界以「再生瀝青黏結效率(Recycled Binder Availability, RBA)」代表加入熱拌瀝青混凝土的RAP中「被激活的黏結料占比」，大部份研究認為RBA在60%~80%之間，受到包括組成配比、拌合溫度、及再生黏結料的勁度等變數影響。 一般再生瀝青混合料的配比設計選定RBA=100%，也就是說「RAP中的所有黏結料都有效再用為黏結料」，依照實務經驗將出現「黏結料用量不足」，不足的量受RAP添加量及RBA影響，如表1所示。以RAP用量超過40%來看，設計的再生瀝青混凝土每公噸短少至少3.6公斤新瀝青黏結料。 詳參「 舊路面刨除料只是黑色粒料嗎? 」 表1、三種RBA對應的「黏結料不足量」 避免RBR過大以確保黏結料的質 設計添加RAP的再生瀝青混凝土時，需要依據RAP的添加量、RAP中瀝青含量、及設計瀝青含量(總黏結料量)，依下式計算「再生瀝青比(Recycled Binder Ratio, RBR)」： 一般密級配例：刨除料的瀝青含量為4.5%、刨除料的添加量為40%、設計總黏結料量為5.0%，則： 橡膠瀝青越級配例：刨除料的瀝青含量為4.5%、刨除料的添加量為40%、設計總黏結料量為8.0%，則： 依AASHTO M323對含RAP混合料的新瀝青選定指引表，如表2所示，同樣採用40%RAP，橡膠瀝青越級配的RBR值只有0.225，只要選用比慣用軟一級的瀝青即可，而添加40%RAP的傳統密級配，則必需以新舊兩種瀝青的性質構成的「線性拌合圖」決定新瀝青的等級。(詳參「 再生瀝青混凝土的配比設計 」) 表2、AASHTO M323含RAP混合料的新瀝...

 橡膠瀝青混合料平衡式配比設計報告 因應未來高效低碳的道路養護需求，環境部資源循環創新及研究發展計畫支助的「以廢輪胎橡膠推動道路養護資源循環減碳技術(RECA-113-034, RECA-114-021)」以「輪胎循環高值化、道路養護低碳排」為願景，沿續歷年廢輪胎橡膠鋪路的成果，結合歐美實證可行的溫拌技術，在實驗室研發創新材料設計，提出以平衡式配比設計(Balanced Mix Design, BMD)法設計含刨除料的橡膠瀝青混合料；國內尚未有正式的執行程序與報告提交方式，本文紀錄該研究團隊在實驗室試執行的含刨除料橡膠瀝青平衡式配比設計成果以供參照。內容除第一節說明該團隊建議的配比設計流程，及結算試驗材料量與各類試驗數量計算外，其餘各節依配比設計試驗報告的提出型式列出試驗成果。(詳參「 同時以「成效」設計及檢驗瀝青混凝土 」) 本次配比設計試驗也展示： (1)處理刨除料時，若能積極將粗刨除料篩出，則有可能再提高刨除料添加量，(2)高瀝青用量的橡膠瀝青越級配添加刨除料後仍能維持較低的再生瀝青比(RBR)(詳參「 控制再生瀝青混凝土中黏結料的量(RBA)與質(RBR)  」)，(3)用BMD設計含刨除料瀝青混凝土，不需受制於RAP中瀝青的老化程度，及(4)在品質判釋圖上，ARGG添加RAP後雖也是向「硬脆」方向移動，但可彌補ARGG偏軟的效果。 一、建議的平衡式配比設計流程及試樣準備 所謂平衡式配比設計(BMD)是一種新的瀝青混合料的配比設計方法，主要是在實驗室針對不同的氣候與交通荷載狀況及用在鋪面結構層中的位置，用適當老化模擬的試樣，以多種破壞模式的成效試驗檢測後，依據最佳化的成效決定材料組成配比。採用平衡式配比設計可以打破傳統體積特性的束縛，用更合理且與實際使用成效搭配的方法，提昇成效、實現創新、最佳化成本並且提昇永續性。依照AASHTO PP105 Standard Practice for Balanced Design of Asphalt Mixtures, 從過渡BMD到全面BMD，可有體積設計為主附加成效臨界值(A法)、以體積設計求得用油量後用成效試驗最佳化(B法)、以成效試驗為主調整體積性質(C法)、及直接用成效試驗做配比最佳化不規定體積性質(D法)，共四種選擇；環境部研究團隊基於「永續鋪面四策略」建議選用對組成原料較少限制的D法，並...

 兼顧成本與環境衝擊又能增強鋪面回復力 美國麻州公路局的高效瀝青加鋪層 麻州公路局正進行以橡膠瀝青越級配為主的高效瀝青加鋪層最佳化研究 ( Optimizing of MassDOT’s High Performance Asphalt Overlay (HPOL) Mixtures ) 照片顯示麻州公路局在轄區內州際公路I-295成功試鋪橡膠瀝青越級配路面 瀝青鋪面的回復力與高效瀝青加鋪層 回復力(Resilience)定義為災難性的衝擊發生時能及時有效地對抗、吸納、調適、及復原的能力[2]。面對全球氣候變遷及推動循環經濟的雙重考量下，歐美過去十年來的研究，用「回復力(resilience)」描述公路鋪面等基礎設施對極端氣候的調適和回復能力，在公路規劃、設計、施工及養護等階段，應考量回復力才能有效因應未來的極端氣候（強降雨、極高溫、極低溫、長時間乾旱等），包括提高設計規範要求及延長設施的壽年。 對瀝青鋪面工程師而言，最直接的是遇「百年一遇」的高溫或低溫過後，道路面層是否出現過度損傷不易修復；提高回復力要靠添加改質劑，最普遍的瀝青改質劑為類似苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(Stadiene Butadiene Stadiene block copolymer, 簡稱SBS)的高分子聚合物，除了增加成本外也提高鋪面材料的隱含碳；石膠泥瀝青面層是實證能在高溫抗荷重變形的高成效瀝青混合料，該類混合料的組成需有高品質的粗粒料、聚合物改質瀝青、抑制瀝青流失的纖維、及礦物填縫料等，也同樣面臨經濟及環境性質的挑戰；高品質的瀝青混合料若能兼顧經濟與環境性質，則成為高績效的瀝青混合料。 美國許多州公路局基於經濟成本與環境效益的考量下要提高鋪面回復力，已經開始探究及試鋪各種特殊的熱拌瀝青混凝土(Hot Mix Asphalt, HMA)，尤其是降低成本與環境衝擊且又提高路面品質的橡膠瀝青混合料，本文介紹麻州公路局在這方面的探究工作。 麻州公路局2020年版的公路及橋梁標準規範中，用於摩擦層及面層採用的熱拌瀝青混凝土類型，如圖1所示，標稱最大粒徑9.5mm的開放級配摩擦層，可用高分子聚合物改質瀝青及橡膠瀝青兩種黏結料；面層材料則標稱最大粒徑19.0mm、12.5mm、9.5mm、及4.75mm四種超級鋪面密級配，可用傳統瀝青及高分子聚合物改質瀝青，組成共8種混合料，外加標稱最大...

 廢輪胎橡膠使石膠泥瀝青混合料成為環保材料 源於歐洲以粗粒料架構搭配瀝青膠漿的SMA，經實證是抗車轍變形且又耐久的優質瀝青混凝土，於上世紀末引入美國並大量用在高交通承載的路面；主要是需要較高品質的粗粒料、添加聚合物或纖維、及較高含量的瀝青及礦物填料，成本約比傳統熱拌瀝青混凝土高20%；源於亞利桑納州的橡膠瀝青越級配(ARGG)與SMA同樣採用越級配設計，以大量橡膠青與細粒料組成的膠漿填滿粗粒料間的空隙，不需添加聚合物或纖維，也不需過多礦物填縫料，成本相近實證成效也與SMA相當。採用ARGG則比SMA更環保。(有關ARGG可參作者另文「 橡膠碰觸公路之處 」) 圖1、ARGG與傳統HMA的比較 石膠泥瀝青混凝土(Stone Matrix Asphalt，簡稱SMA)是各國風行的優質鋪面表層材料，源於歐洲稱為Stone Mastic Asphalt並大量採用，不同於以往慣用細料料過半之密級配，SMA採用大量粗骨材及許多填縫料，通過#4、#8、及#200號篩的百分比，大約分別為30、20、及10，故在SMA級配設計上有所謂「30/20/10原則」；美國鋪面工程界詳細探究後，將中間的「Mastic」一字改為「Matrix」，以強調「由石材組成堅強構架」之主要重點；中國大陸的學者也針對SMA相較於傳統密級配，有粗粒料多、瀝青用量多、填縫料用量多、而砂用量少，稱SMA有「三多一少」之特性；國內由中華鋪面工程學會引進，採用「石膠泥瀝青混凝土」一詞。詳參作者另文「 SMA: 越級配瀝青混合料 」「 瀝青混凝土類別與設計粒料結構 」。 彙整SMA在國內推動的狀況，發現在材料的供應上，有粗骨材粒形較差、填縫料的品質不確認、改質瀝青偶有儲存均勻性顧慮、纖維材料則有市場混亂品質認定不易等困擾；最近幾年在快速道路鋪築的橡膠瀝青越級配面層的成效良好(詳參作者另文： 廢輪胎鋪路台灣比美加州 )，施工及品質控制的回饋是要加強控制混合粒料的過#4篩量，若過高則有趨近密級配不穩定的風險，儘量壓低過#4篩量，如圖1所示，是確保粒料架構的重要手段。 2006 年，位於美國芝加哥的「S.T.A.T.E. 測試」為伊利諾伊州首個使用工廠化橡膠瀝青的示範項目提供材料配比設計，該公司的成名作品是號稱「 最強十字路口瀝青路面 」設計的鋼爐石SMA面層的成效優異，促成在伊利諾公路局（IDOT）管轄的芝加哥地區...