土做過一系列研究【
6~9】
。廢棄混凝土經破碎及篩分等處理過程後,以Field 首先應用再生粒料於道路底層;1976年愛荷華州詴鋪了17英哩的水
2-3 水泥瀝青膠漿之材料組成
後會先由表面產生劇烈反應,待表面水化反應物將顆粒包裹住後,水化 負電者,即為陰離子乳化瀝青(Anionic Asphalt Emulsions);帶正電者,即 為陽離子乳化瀝青(Cationic Asphalt Emulsions)。前者不適用於矽質粒料 或表面含水分之一般粒料,因其表面多成負電現象,兩者皆為同性電荷,
簡易,可縮短施工期限,使用時不頇加熱,且不受天候限制等優點,而
圖 2.1 SNF 之紅外光(IR)光譜分析
【 17】
圖 2.2 強塑劑分子與水泥顆粒吸附模式示意圖
【 18】
圖2.3 強塑劑在水中使水泥顆粒分散之機理示意
【 18】
圖2.4 C-S-H 膠體之微觀結構
圖2.5 乳化瀝青製造系統
【 19】
圖2.6 瀝青微粒散佈於水中之形態
【 19】
2-4 鋪面行車噪音產生之機理
2. 空氣動力過程 (aerodynamic processes)輪胎碾壓於道路表面時,空氣將陷入胎紋之區塊間,當輪胎在鋪面 上滾動時,空氣受到壓縮與解壓後即產生氣泵(air pumping)噪音,如
圖 2.7(b)及(c)
所示【20】
。氣泵噪音為高頻率噪音(>1000 Hz),且其大小隨 車速之增加而增加;在帄滑鋪面表面時較大,於具微小表面紋理或多孔 隙之面層時則較小,其為鋪面噪音之主要因素【21】
。3. 黏著與微滑動效應 (adhesion and micro-movement)
黏著與微滑動效應為輪胎與鋪面接觸時之摩擦力所產生,黏著與微
5. 增加鋪面表面紋理
鋪面表面紋理可減少輪胎與路面接觸而產生黏著與微滑動效應。
2-6 鋪面型式對行車噪音之影響
車輛行駛於道路所產生之噪音大小,會隨鋪面形式而不同。依據美 國與世界各國噪音量測資料顯示,車輛行駛於卜特蘭水泥混凝土(Portland Cement Concrete, PCC)鋪面所產生之噪音,一般皆大於密級配熱拌瀝青混 凝土(Hot Mix Asphalt, HMA)路面約3 dB(A)左右。此外,在一些實際案例
中顯示以瀝青混凝土加鋪於水泥混凝土鋪面時,加鋪前後噪音降低達8
dB(A)。
密級配瀝青混凝土鋪面不具減噪之功能,但相較於水泥混凝土路面 行車噪音較低;水泥混凝土鋪面之行車噪音大小受到糙度、掃紋方向性,
溝紋深度及寬度影響。因此,選擇路面面層型式將有助於降低路面噪音。
表2.2與表2.3分別表示世界各國與美國各州在不同形式鋪面面層之行車 噪音產生量,表2.4則歸納出各種不同鋪面型式對行車噪音降低之程度
【 23】
。表2.2 不同形式鋪面面層行車噪音產生量(世界各國之研究)
【 22】
表2.3 不同形式鋪面面層行車噪音產生量(美國各州之研究)
【 22】
(2002) HMA, SMA, PCC 使用 CPX 法(close proximity method),考慮蒐 集之噪音資料在行車速率為 60 mph 時(約 96 km/h),且詴驗輪胎具有明顯胎紋,量測噪音結 果顯示:
1. HMA=98.8 dB(A)、SMA=98.3 dB(A)
2. PCC=98.9-100.8 dB(A),其中 PCC 表面若以
(1975) 約2 dB(A),HMA 噪音量低於 PCC 2 dB(A)
2-7 多孔隙瀝青混凝土(PA)
多孔隙瀝青混凝土(PA)之粒料級配係以大量粗粒料及少量細粒料所 組成,級配類型屬於殘缺級配,藉以產生較大孔隙率;通常PA 孔隙率約 20~25%,OGFC 之孔隙率為 10~15%,相形之下 PA 擁有良好之排水 或透水能力。PA 在 1970 年代中期於西班牙、英國、法國、荷蘭、瑞士、
比利時等歐洲國家已廣泛使用,亞洲國家中最早為日本於1980 年引進並 從事相關研究與發展。使用PA 之主要目的為提高行車舒適與安全性,增 加雨天路面摩擦力,減低車輪所帶起之水霧。此外,PA 由於具有大量之 連通孔隙,因此具有較高吸音係數可減低行車噪音【
25】
。Nelson 研究 顯示當鋪面面層為多孔隙時聲音傳播至接收者之路徑較長,路基亦可吸 收部分噪音【26】
,具反射性鋪面及多孔隙混凝土聲音傳遞如圖2.8
及圖2.9
所示【22】
。圖2.8 具反射性鋪面聲波傳遞示意圖
【 22】
圖2.9 多孔隙瀝青混凝土聲音傳遞示意圖
【 22】
根據歐洲國家實測孔隙率20%之多孔隙瀝青混凝土鋪面噪音之結果
表2.5 鋪面厚度及粒料粒徑對多孔隙瀝青混凝土吸音能力之影響
【 31】
圖 2.10 路面厚度及粒料粒徑對多孔隙瀝青混凝土減噪之影響
【 32】
面層型式 粒料粒徑
(mm) 厚度
(mm) 最大吸音頻率
(Hz) 最大吸音率
(%)
密級配AC 0-16 - - -
多孔隙AC 8-11 50 900 87
多孔隙AC 6-16 55 840 89
多孔隙AC 4-8 60 810 95
雙層多孔隙
AC 4-8 (top) 25(頂層)
40(底層) 600 92
2-8 多孔隙瀝青混凝土粒料堆積配合設計法
多孔隙瀝青混凝土(PA)粒料堆積配合設計方法係利用填塞粒料間孔 隙之觀念來進行粒料級配配比設計,粗粒料堆積時採逐步填塞方式,由 大至小依序填塞,待獲得各篩號最佳混合比例後,再反算出粗粒料級配;
粗粒料堆積方式如圖
2.11
所示。而細粒料主要負責填充粗粒料架構中之 剩餘孔隙,填充量之多寡視設計孔隙率而定。圖 2.11 粗粒料堆積方式
【 33】
2-9 孔隙鋪面雙層化 【 32】
多孔隙瀝青混凝土鋪面之所以能夠降低噪音污染,乃因鋪面表面之 開放性加上鋪面中含有大量孔隙的特性,但容易因細小雜物入侵孔隙,
而使得孔隙率降低,導致孔隙連貫空間之減少,而影響到減噪效果。基 於上述原因雙層化鋪面變因應而生。
孔隙性路面雙層化之理念首先由荷蘭在1990年代提出,主要是將鋪 設於路面單層之多孔隙瀝青混凝土,區分為上層與下層兩部分,通常上
層所採用之粒料粒徑較小,底層所採用之粒料粒徑較大,且各層間孔隙 dB(A),DA5-55 及DA5-90的噪音量略微下降0.5 dB(A)及0.3 dB(A)。對照 組密級配瀝青混凝土(AC8-den)在第二年噪音量下降1.4dB(A),較不尋 常,可能與道路交通狀況變異有關,但單就三種雙層多孔隙鋪面案例比 較,雙層化確實能延長道路減噪壽命。
圖2.12 雙層多孔隙瀝青混凝土斷面
【 32】
圖2.13 丹麥雙層多孔隙道路噪音觀測值