多孔隙瀝青混凝土材料

由國外經驗可以發現，歐美地區在透水瀝青混凝土（或開放級配）

中大都採用等級較高的瀝青或改質瀝青配合纖維進行施作，而在日本方 面則採用高黏滯度改質瀝青或改質瀝青配合木質纖維來進行施作。在台 灣由於多孔隙瀝青混凝土並不適合在一般重交通量的道路，所以暫時以 低交通量為主，另外對於材料的要求也特別注重。

●瀝青膠泥

本研究擬探討適合台灣地區的瀝青使用等級，一般台灣常使用的 AC-20及AC-10的瀝青，根據經驗無法滿足台灣地區之氣候及交通量之需 求，應採用較高等級之直餾瀝青或是改質瀝青等才能達到較佳的包裹能 力，若選用其他瀝青應符合相關規定，如採用改質瀝青則須符合CNS 14184改質瀝青及日本排水性鋪面鋪裝綱要的相關規定其建議規範如表 2.2及表2.3所示：

表格 2表 2.2 CNS 14184 聚合物改質柏油分類

一般鋪面(改質瀝青種類) 試驗項目

III 型 針入度，25℃，100g，5sec，0.1mm（Min） 35 黏度，60℃，1s^-1Pas.s（Poise）(Min) 800(8000) 黏度，135℃，mm²(cSt)(Max) 3000

閃火點 COC，℃(Min) 232

三氯乙烯中溶解度，％(Min)

表格 3表 2.3 日本多孔隙瀝青混凝土鋪裝綱要中高黏度改質瀝青之規範

韌性（Toughness），N×m(kgf×cm) 20(200) 以上 黏結力(25℃)，N×m(kgf×cm) 15(150) 以上 黏滯度，60℃，1s^-1Pas.s（Poise） 20,000(200,000)以上

●粒料

(2)細粒料

細粒料則可用天然砂取代部分的細粒料，但天然砂必須堅硬，有稜 角且表面粗糙，並符合相關規範規定。最好使用堅硬的機製砂，機製砂 是利用堅硬的石料反覆破碎而製成的，它具有一定的粗細級配，不同於 從石屑中篩分出來的細顆粒碎屑。含石粉數量應予限制。〔通過4.75mm(4 號)篩者〕包括石屑、天然砂、機製砂或天然砂及機製砂之混合物，須 潔淨、質地堅硬、緻密、顆粒富有稜角、表面粗糙及不含有機土、粘土 及其他有害物質，且導入拌合機時不得有結塊情形。表2.5為細粒料建 議檢驗規範。

表格 5表 2.5 細粒料建議檢驗規範

試驗方式 單位 規範 規範值

健性 硫酸鈉 硫酸鎂

%

% ^{CNS 1167}

<15

<20 稜角率 % AASHTO TP 33 >45

液限 % CNS 5057 <25

塑性指數 % CNS 5088 無塑性

● 礦物填充料

礦物填充料可用完全乾燥之石灰、石粉末、粉煤灰，或其他經工程 司認可之塑性指數小於4之無機物粉末，不得用回收粉塵。使用石灰是 被容許的，但用量不宜超過2-3％，並符合相關規範規定。表2.6為礦物 填充料的建議檢驗規範。

表 2.6 礦物填充料建議檢驗規範

● 纖維材料

歐美地區的SMA及多孔性瀝青混凝土中纖維被使用地相當普遍，目 的在使瀝青混合物中的瀝青膠泥穩定及固化，纖維材料分為礦物纖維及 纖維素纖維兩種，但其使用量及纖維的檢驗方式必須符合相關規範規 定。表2.7為纖維基本性質建議檢驗規範。

表格 7表 2.7 纖維基本性質建議檢驗規範

Alpine 篩分析法 網篩分析法

纖維長度 <6mm 纖維長度 <6mm 通過

NO.20(0.85mm)

85±10﹪

通過 NO.40(0.425mm) 65±10﹪

通過 NO.100(0.15mm) 70±10﹪

通過 NO.140(0.106mm) 30±10﹪

殘餘量（﹪） 18±5.0（無揮發性）

酸鹼度（PH） 7.5±1.0

含油量（﹪） 5.0±1.0

木纖

含水量（﹪） ＜5﹪

篩分析

纖維長度 <6mm(0.25”) 最大平均值 纖維直徑 <5μm(0.0002”) 最大平均值

非纖維材料

通過 NO.60(0.25mm) 90±5﹪

礦纖

通過 NO.230(0.063mm) 70±10﹪

● 配合設計

當材料決定之後，粒料級配便是配合設計的核心，本研究擬提出決 定粒料級配的相關試驗及檢驗步驟，如下表 2.8。

表格 8表 2.8 透水瀝青混凝土粒料級配建議規定

孔徑

（mm） 最大粒徑 3/4” 最大粒徑 1/2”

規範上限 規範下限 規範上限 規範下限

25.0 100 100 100 100

19.0 100 90 100 100

12.5 74 50 100 90

9.5 60 25 78 26

4.75 25 20 28 20

2.36 24 16 24 16

1.18 21 13 21 13

0.60 18 12 18 12

0.30 15 12 15 12

0.075 10 8 10 8

瀝青含量範圍 4.0-6.0 4.0-6.0

● 最佳瀝青量的設定

1.先選擇所要設計的目標孔隙率，暫定中央級配的設定，是參考表 2.9 之中央級配附近或過去的施工例子。

暫 定 瀝 青 量 (對 應 於 粒 料 ) = 假 設 膜 厚 (14 μ m) ×粒 料 表 面 積 (2.1)

粒 料 表 面 積 = (2+0.02a+0.04b+0.08c+0.14d+0.3e+0.6f+1.6g)/48.74 (2.2) 表 2.10 所示為公式(2.2)中所使用的篩孔尺寸與過篩質量累計百分率的 關係。

表格 9表 2.9 篩孔尺寸與過篩質量累計百分率之關係

篩孔尺寸（mm） 4.75 2.36 1.18 0.6 0.3 0.15 0.075

過篩質量累計百分率（％） a b c d e f g

係數 0.02 0.04 0.08 0.14 0.3 0.6 1.6 註：若無 16 號(1.18mm)篩，則可由級配曲線讀取 16 號篩的過篩質量累計百分率。

4.製作馬歇爾(Marshall)試體的搗實次數為兩面各 50 次。

5.製作馬歇爾(Marshall)試體的孔隙率，是以多孔隙瀝青混凝土混合物密 度試驗法來求得。

6.圖 2.19 所示為暫定三個級配的孔隙率與 8 號篩(2.36mm)過篩質量百分 率的關係圖，可求得對應於孔隙率目標值的 8 號篩(2.36mm)過篩質量 百分率，並決定粒料配比。

圖表 20圖 2.19 8 號篩(2.36mm)通過質量百分率—孔隙率曲線

7.若無法找出孔隙率目標值，則必須改變 8 號篩(2.36mm)的過篩率，並 改進粗粒料等材料的選定。

8.在已決定的粒料配比方面，可實施排水性混合物的垂流試驗。垂流試 驗一般在瀝青量 4.0%~6.0%的範圍內以 0.5%為刻度，針對五組排水 性混合物求得其個別的瀝青漿垂流量。在 4.0%~6.0%的範圍內無明確 的反曲點時，可針對 4%以下或 6%以上的瀝青量以 0.5%為刻度追加 試驗至得到明確反曲點為止。

垂流試驗用於針對排水性混合物在高溫下保持靜態的最大瀝青 量，以瀝青漿的垂流與瀝青量的關係曲線中的反曲點來求得。所得到 的最大瀝青量可設定為最佳瀝青量。此外，圖 2.20 所示為決定最佳瀝 青量的方法。

圖表 21圖 2.20 最適瀝青量之決定方法之概念圖

試驗，是在瀝青量 4.0%~6.0%的範圍內以 0.5%為刻度，針對五組排

註：1.在最佳瀝青量下的馬歇爾穩定值，希望能定在 3.5kN(350kg)以上。

2.在大型車流量大的道路上的動態穩定值目標值，可考慮交通條件、氣象條件 及經濟性而設定為 15000 cycle/mm。

3.實施 Cantabro 試驗的目的，在評估於設計瀝青量下粒料的飛散性。此試驗是 為了明瞭在透水性鋪裝的適用性與設計瀝青量之下與 Cantabro 損失率的關 係，因而作資料的收集與累積。因此現階段並無目標值。

● 配比設計中使用的計算

1.在排水性混合物的理論最大密度計算中使用的粒料比重，採用以式 (2.3)得到的視比重(apparent density)。然而，吸水率超過 1.5%的

粗粒料則是將視比重與由式(2.4)所得的面乾比重求平均值。

空 隙 率 選 擇

粒 料 配 合 比 選 擇

, 決 定 用 砂 量 與 孔 隙 率 曲 線 ( 以 三 組 間 隔 3 % 用 砂 量 ( 8 # 過 篩

率 ) 粒 料 配 比 決 定 )

瀝 青 用 量 計 算

製 作 夯 打 試 體

空 隙 率 校 核

n o

配 合 比 決 定

） ( 垂 流 驗 証 ( c a n t a b r i a 試 驗 )

決 定 用 油 量

物 性 試 驗 校 核

n o

決 定 最 終 配 比

圖表 22圖 2.21 多孔隙瀝青混凝土建議配合設計法流程