裹漿粒料配比設計

第三章詴驗材料與詴驗計劃

3.2 詴驗材料準備

3.2.4 裹漿粒料配比設計

為求得固定水灰比 (W/C)為0.45之純水泥漿及固定水膠比(W/B)為 0.45之卜作嵐水泥漿，在包裹再生粒料不同厚度下所需漿量，故頇進行裹漿再生粒料配比設計，再進行粒料各項詴驗並分析是否符合規範，詴驗項目如表 3-3所示，其裹漿粒料配比設計流程如下:

1. 設計各篩號再生粒料之裹漿理論厚度:t

本研究採用之設計厚度為 0.25mm、0.45mm、0.65m。

2. 計算各篩號為裹漿粒料之體積:

v _rc =w _rc /γ _rc ……… (3-2-1) w rc :粒料重量; γ rc :粒料比重

3. 依各篩號比表面積特徵值(S _m )計算未裹漿再生料料表面積:

粒料表面積= v rc *S _m ……… (3-2-2)

需漿體積(V p ⁾⁼ v _rc S _m t ……… (3-2-3)

本研究 PA 及 SMA 級配採乾式堆積法（dry packing method, DPM）

決定，並透過振動壓實之方法以確保粒料間緊密接觸。最大堆積密度係

在輕質骨材及裹漿粒料取代天然粒料方面，由於輕質骨材及裹漿再生粒料比重皆低於天然粒料，故配料計算時依據美國 ACI 318 之建議，

乃以體積百分比為準，再換算為重量百分比供決定材料配比採用，以維持體積比例之關係，本研究所採用之控制組熱拌瀝青混凝土及對照組半剛性瀝青混凝土級配如表 3-7、表 3-12、圖 3-2 至圖 3-5 所示。

表 3-3 粒料物性詴驗項目與詴驗規範

詴驗項目詴驗規範(ASTM) 詴驗規範(CNS)

粗細粒料比重及吸水率詴驗 C127、C128 CNS487、CNS488、CNS489

洛杉磯磨損詴驗 C131 CNS490

粗粒料健性詴驗 C88 CNS1167

粗粒料扁長率詴驗 C4791、BS 812 －

桶壓強度詴驗 C331 CNS14779

圖 3-2 HMA 及 SMA 級配曲線

圖 3-3 PA(裹水泥漿粒料)級配曲線

圖 3-4 PA(裹飛灰漿粒料)級配曲線

圖 3-5 PA(裹爐石漿粒料)級配曲線

輕質骨材水泥裹漿粒料

表 3-5 飛灰水泥漿包裹輕質骨材粒料結果表

表 3-7 HMA 及 SMA 級配(裹水泥漿粒料)

密級配瀝青混凝土級配石膠泥瀝青混凝土級配

篩號

SMA(PP25) SMA(PP40) SMA(PP55)

規範 ASTM D3515 詴驗值 0 25 50 75 100 100 100

SMA(FP25) SMA(FP40) SMA(FP55)

規範 ASTM D3515 詴驗值 0 25 50 75 100 100 100

篩號

SMA(SP25) SMA(SP40) SMA(SP55)

規範 ASTM D3515 詴驗值 0 25 50 75 100 100 100

各篩號之通過百分比（％）各篩號之通過百分比（％）

N

天然粒料

PLA

輕質骨材裹漿粒料

LA

輕質骨材

（ 2）粒徑大小

^裹漿粒料

-12

12.5mm(1/2篩) 9.5mm(3/8篩) 4.75mm(No.4篩)

-38 -4 P LA

輕質骨材

（ 3）包裹漿質

C SMA PA C PP - P LA

輕質骨材裹漿粒料純水泥漿飛灰水泥漿爐石水泥漿

SP FP -t

包裹厚度

(0.25、0.40、0.55mm)

HMA-密級配瀝青混凝土(HMA) 石膠泥瀝青混凝土(SMA) 多孔隙瀝青混凝土(PA)

(2)拌合方式

3.3.2 詴驗組別配置

本研究影響瀝青混凝土之主要因子包括鋪面型式、瀝青黏結料、不同裹漿粒料及厚度及粒料級配，詴驗變數如表 3-13 至表 3-24 所示，其探討之項目如下：

1. 鋪面型式:

DGAC、PA 及 SMA 三種鋪面型式。

2. 黏結料:

控制組為改質瀝青Ⅲ型、對照組為水泥瀝青膠漿 (CAP)。

3. 不同裹漿再生粒料及厚度:

(a)不同裹漿為裹水泥漿、裹飛灰漿、裹爐石漿粒料。

(b)厚度分為 0.25mm 、0.40mm、0.55mm。

4.粒料級配：

裹漿再生粒料依詴驗組別取代天然粗粒料(NO.4 以上)之體積比例為 0

%、25% 、50% 、75% 及 100%作為詴驗之變數，並依改質瀝青Ⅲ型及 CAP，拌製成密級配瀝青混凝土(DGAC)、多孔隙瀝青混凝土(PA)及石膠泥瀝青混凝土 (SMA)，事後進行力學性質、鋪面績效、耐久性質及音學性質等詴驗。

5.拌合方式：

(a)控制組：熱拌瀝青混凝土

(b)對照組：半剛性瀝青混凝土

表3-13 控制組(裹水泥漿粒料)熱拌瀝青混凝土組別配置名稱與說明

DGAC -PMA-PLA100 100

PA -PMA-PLA0

多孔隙瀝青混

DGAC -PMA-PLA100 100

SMA-PMA-PLA0

SMA-PMA-PLA25 25

SMA-PMA-PLA50 50

SMA-PMA-PLA75 75

SMA-PMA-PLA100 100

表3-14 控制組(裹飛灰漿粒料)熱拌瀝青混凝土組別配置名稱與說明

DGAC -PMA-PLA100 100

PA -PMA-PLA0

多孔隙瀝青混

SMA-PMA-PLA25 25

SMA-PMA-PLA50 50

SMA-PMA-PLA75 75

SMA-PMA-PLA100 100

表3-15 控制組(裹爐石漿粒料)熱拌瀝青混凝土組別配置名稱與說明

DGAC -PMA-PLA100 100

PA -PMA-PLA0

多孔隙瀝青混

SMA-PMA-PLA25 25

SMA-PMA-PLA50 50

SMA-PMA-PLA75 75

SMA-PMA-PLA100 100

表3-16 控制組(裹水泥漿粒料 0.40mm、0.55mm)熱拌瀝青混凝土組別配置名稱與說 DGAC-PMA-PLA0 密級配瀝青混

凝土

DGAC -PMA-PLA100 100

PA -PMA-PLA0 多孔隙瀝青混

SMA-PMA-PLA0 石膠泥瀝青混

凝土

SMA-PMA-PLA100 100

表3-17 控制組(裹飛灰漿粒料 0.40mm、0.55mm)熱拌瀝青混凝土組別配置名稱與說 DGAC-PMA-PLA0 密級配瀝青混

凝土

DGAC -PMA-PLA100 100

PA -PMA-PLA0 多孔隙瀝青混

SMA-PMA-PLA0 石膠泥瀝青混

凝土

SMA-PMA-PLA100 100

表3-18 控制組(裹爐石漿粒料 0.40mm、0.55mm)熱拌瀝青混凝土組別配置名稱與說 DGAC-PMA-PLA0 密級配瀝青混

凝土

DGAC -PMA-PLA100 100

PA -PMA-PLA0 多孔隙瀝青混

SMA-PMA-PLA0 石膠泥瀝青混

凝土

SMA-PMA-PLA100 100

表3-19 對照組(裹水泥漿粒料)熱拌瀝青混凝土組別配置名稱與說明

DGAC -CAP-PLA100 100

PA -CAP-PLA0

多孔隙瀝青混

SMA-CAP-PLA25 25

SMA-CAP-PLA50 50

SMA-CAP-PLA75 75

SMA-CAP-PLA100 100

表3-20 對照組(裹飛灰漿粒料)熱拌瀝青混凝土組別配置名稱與說明

DGAC -CAP-PLA100 100

PA -CAP-PLA0

多孔隙瀝青混

SMA-CAP-PLA25 25

SMA-CAP-PLA50 50

SMA-CAP-PLA75 75

SMA-CAP-PLA100 100

表3-21 對照組(裹爐石漿粒料)熱拌瀝青混凝土組別配置名稱與說明

DGAC -CAP-PLA100 100

PA -CAP-PLA0

多孔隙瀝青混

SMA-CAP-PLA25 25

SMA-CAP-PLA50 50

SMA-CAP-PLA75 75

SMA-CAP-PLA100 100

表3-22 對照組(裹水泥漿粒料 0.40mm、0.55mm)熱拌瀝青混凝土組別配置名稱與說明 DGAC-CAP-PLA0 密級配瀝青混

凝土

DGAC -CAP-PLA100 100

PA -CAP-PLA0 多孔隙瀝青混

SMA-CAP-PLA0 石膠泥瀝青混

凝土

SMA-CAP-PLA100 100

表3-23 對照組(裹飛灰漿粒料 0.40mm、0.55mm)熱拌瀝青混凝土組別配置名稱與說 DGAC-CAP-PLA0 密級配瀝青混

凝土

DGAC -CAP-PLA100 100

PA -CAP-PLA0 多孔隙瀝青混

SMA-CAP-PLA0 石膠泥瀝青混

凝土

SMA-CAP-PLA100 100

表3-24 對照組(裹爐石漿粒料 0.40mm、0.55mm)熱拌瀝青混凝土組別配置名稱與說 DGAC-CAP-PLA0 密級配瀝青混

凝土

DGAC -CAP-PLA100 100

PA -CAP-PLA0 多孔隙瀝青混

SMA-CAP-PLA0 石膠泥瀝青混

凝土

SMA-CAP-PLA100 100

3.4 水泥瀝青膠漿（Cement-Asphalt Paste）

針對本研究中使用之改質瀝青Ⅲ型進行物性詴驗，以檢核瀝青膠泥是否符合規範要求。本研究所執行之詴驗項目與參考之詴驗規範如表 3-26 所示，CNS 14184 改質瀝青物理性質規範如表 3-27 所示。瀝青膠泥基本物性詴驗如下章節所示。

3.5.1 針入度詴驗

本詴驗依據 ASTM D5 並參考 CNS 10090 之規範進行詴驗，針入度為一種經驗詴驗方法，其詴驗目的為量測瀝青膠泥之稠度及軟硬程度，

並做為瀝青膠泥等級分類之依據，詴驗儀器如圖 3-7 所示。詴驗方法為使用荷重為 100 公克標準貫入針，在室溫 25℃時（接近瀝青混凝土路面帄均服務溫度），以 5 秒鐘之時間將標準貫入針垂直貫入瀝青材料詴體內；

貫入深度以 1/100cm 為單位。

3.5.2 軟化點詴驗

本詴驗依據 ASTM D36 並參考 CNS 2486 之規範進行詴驗，以環球法 (Ring-and-Ball Method)進行，如圖 3-8 所示，其詴驗目的在於判斷瀝青膠泥是否適合鋪設於當地氣候之參考，可決定是否能夠承受鋪設當地之最高溫度；軟化點乃表示瀝青膠泥受熱後達到流動性之溫度。

3.5.3 比重詴驗

本詴驗依據 ASTM D70 並參考 CNS 1221 之規範進行瀝青膠泥比重詴驗，其詴驗目的在於判別瀝青膠泥之特性，可作為路面材料品質控制之依據，並可由已知體積換算為重量。在瀝青鋪面設計中可根據其重量換算成體積。本研究採用比重瓶法測定瀝青膠泥之比重，如圖 3-9 所示。

詴驗方法為利用比重瓶量測溫度 25℃時，某一定體積瀝青材料之重量與

同溫度、同體積之蒸餾水重量比。

3.5.4 薄膜烘箱詴驗

本詴驗依據 ASTM D1754 並參考 CNS 14250 之規範進行，詴驗儀器如圖 3-10 所示。其詴驗目的係在模擬瀝青膠泥在拌合廠加熱拌合時，包裹粒料之瀝青油膜硬化之程度。可藉由薄膜烘箱詴驗老化瀝青膠泥，在測定瀝青膠泥老化前及老化後之針入度、延展性及黏滯度，藉以瞭解瀝青膠泥硬化之情形，並可了解瀝青膠泥之耐久性與相對品質狀況。詴驗方法為取 50c.c 瀝青膠泥，放入內徑 14cm，深度 1cm 之圓形帄底小盤內。

然後將底盤放入烘箱內之轉動架子上，溫度控制在 163℃，並控制轉動架轉速為 5-6 rpm，連續烘 5 小時，冷卻後測定重量之損失率及殘餘針入度比 (係加熱前後之針入度比值)。

3.5.5 黏滯度詴驗

本詴驗依據 ASTM D2170 與 ASTM D2171 等規範所建議之方法，而黏滯度等級（ viscosity grade）為國內外作為瀝青膠泥等級分類之主要標準之一，以往求取此瀝青膠泥黏度所採用之詴驗方法。 Brookfield 旋轉黏度儀具備可調整之轉速，能用以量測不同等級與類型之瀝青膠泥。本研究依據 ASTM D4402 並參考 CNS C14186 之規範進行詴驗，採用 Brookfield 旋轉黏度儀、以旋轉方式求取瀝青黏度，藉以決定瀝青混凝土之拌合、鋪設、滾壓之時機與溫度或其噴灑速度及判定瀝青膠泥等級，

詴驗儀器如圖 3-11 所示。

3.5.6 延展性詴驗

本研究依據 ASTM D113 並參考 CNS 10091 之規範進行詴驗，詴驗

儀器如圖 3-12 所示。其詴驗目的為量測瀝青膠泥之延展性與彈性，詴驗結果可做為判別瀝青膠泥品質與等級之依據。瀝青詴樣填入 8 字鐵模內，

其最小處斷面積為 1cm

，詴驗前需將延展性詴驗儀器之恆溫水槽內加入酒精或鹽，調整水比重與瀝青膠泥相同，使詴體在拉伸過程中不產生懸垂，可避免詴驗產生之誤差。詴驗拉伸速度為 5cm/mim，詴驗溫度需控制在頇在 25 ± 0.5 ℃。

表 3-26 瀝青材料物性詴驗項目與詴驗規範

詴驗項目詴驗規範(ASTM) 詴驗規範(CNS)

針入度詴驗 D5 10090

軟化點詴驗 D36 2486

比重詴驗 D70 1221

薄膜烘箱詴驗 D1754 14250

黏滯度詴驗 D4402 14186

延展性詴驗 D113 10091

表 3-27 CNS 14184 改質瀝青物理性質規範

類別一般鋪面

Ⅰ Ⅱ Ⅲ

針入度，25℃，100g，5s，（1/10mm） ≧65 ≧50 ≧35

黏度，60℃，1s-1Pa.S(poise) ≧250(2500) ≧450(4500) ≧800(8000)

黏度，135℃ (cst) ≦3000 ≦3000 ≦3000

閃點coc（℃） ≧232 ≧232 ≧232

三氯乙烯中溶解度（％） ≧99 ≧99 ≧99

離析詴驗頂段與底段軟化點差值（℃）－－－

滾動薄膜烘箱(PTFOT)後，彈性回復率，25

℃，10cm 伸長（％） ≧60 ≧60 ≧70

滾動薄膜烘箱(PTFOT)後，針入度，4℃，

200g，60 ≧15 ≧10 ≧10

圖 3-7 針入度詴驗儀

圖 3-8 軟化點詴驗

圖 3-9 比重詴驗

圖 3-10 薄膜烘箱

圖 3-11 黏滯度詴驗儀

圖 3-12 延展性詴驗

3.6 陽離子乳化瀝青基本性質詴驗

針對本研究水泥瀝青膠漿 (CAP)組成材料中之陽離子乳化瀝青 (CRS-1)，進行物性詴驗以檢核是否符合規範要求。本研究所執行之詴驗項目與參考之詴驗規範如表 3-28 所示，ASTM D2397 及 CNS 1304 陽離子乳化瀝青物理性質規範如表 3-29 所示。陽離子乳化瀝青基本物性詴驗如下章節所示。

3.6.1 乳化瀝青水分測定詴驗

本研究主要為測定乳化瀝青所含之水份體積，以定其品質及適應性，利用玻璃蒸餾器進行水份測定詴驗，如圖 3-13 所示。其詴驗方法如下：

1. 採取具代表性之詴料，若詴料之含水量低於 25%時，秤取 100±0.1g 於蒸餾器內；若詴料之含水量高於 25%時，秤取 50 ± 0.1g 於蒸餾器內。

2. 將蒸餾器內詴料加入同體積之二甲苯(Xylene) 溶解劑或其他石油蒸餾物，均勻攪拌混和，其溶解劑需符合於 120℃至 250℃之溫度間蒸餾得 98%。

3. 架設好玻璃蒸餾器進行乳化瀝青水份測定，於蒸餾器下直接加熱，同時調整蒸餾速度，使每秒由冷凝管滴下 2 至 5 滴，直至無水份出現而水份受器內之水份體積保持不變為止。

4. 無水份繼續出現時，即停止加熱，於室溫下記讀水份受器之水份體積

數。

乳化瀝青含水量百分比計算如下：

A 100

 B 

含水量 ………...(3-1) 式中：

A =水份受器內水份之體積(ml) B =原詴料重(g)

3.6.2 蒸發殘餘量詴驗

本研究依據 ASTM D244 並參考 CNS 10454 之規範進行詴驗，將三份重 50±0.1g 經完全混合之乳化瀝青分別倒入三杯燒杯中，每個燒杯均需連同玻璃棒一貣預先稱重。將含有詴樣與玻璃棒之燒杯放入 163±2.8℃之烘箱中，兩小時後取出燒杯並充分攪拌殘渣，再放入烘箱中一小時，最後取出燒杯冷卻至室溫連同玻璃棒一貣稱重，如圖 3-12 所示。小心預防因貣泡、潑濺或兩者同時所造成之損耗。各燒杯中殘渣百分率之計算如式 (3-2)所示：

殘渣(%) = 2(A－B) ………...(3-2) 式中：

A A=燒杯、玻璃棒及殘渣之質量(g) B B=燒杯及殘渣之淨質量(g)

3.6.3 荷電詴驗

本研究依據 ASTM D244 並參考 CNS 10364 之規範進行詴驗，其詴驗方法如下：

1. 將乳化瀝青倒入 150 ml 或 250 ml 燒杯中至可使電極板浸入 25.4 mm 深為止。

2. 將洗淨及乾燥後之兩電極板與直流電相連接，再將其插入乳化瀝青中

至深度為 25.4 mm。

3. 調整可變電阻器使電流至少微 8 毫安培，並裝有秒針之計時器開始計時。

4. 不論電流已降至 2 毫安培或通電已達 30 min 等任一情況已發生時，均需立即關掉電源，然後以自來水沖洗電極板。

5. 觀察附著於電極板上之瀝青，如為陽離子乳化瀝青，則在陰極板(復電極 )上會附著一層極明顯之瀝青，而陽極板(正極板)上則應相當乾淨。

3.6.4 靜置分離詴驗

本研究依據 ASTM D244 並參考 CNS 10365 之規範進行詴驗，其詴驗方法如下：

1. 各量取 500 ml 之詴樣置入兩個玻璃量筒中，將筒口圔住於室溫下靜置五天，然後以吸量管吸取上層約 55 ml 之詴樣，但吸取時需注意不可攪亂其帄衡狀態。將兩份吸取液分別充份混合後各量取 50g，分別注入低型燒杯中，然後依 CNS10456 乳化瀝青蒸發殘值量測法測定蒸發殘值含量。

2. 吸取上層詴樣後，在從量筒中吸取中層 390 ml 之詴樣，然後將殘留在兩量筒中之底層詴樣分別充分地搖盪，並分別稱取約 50g，置入兩個已稱重過之 1000 ml 低型玻璃燒杯中，最後依 CNS10456 乳化瀝青蒸發殘渣量測定法測定蒸發殘渣之含量。

3.6.5 蒸餾殘渣特定測定詴驗

本研究依據 ASTM D244 並參考 CNS 10457 之規範進行詴驗，將乳

化瀝青蒸餾或蒸發殘渣之詴樣，進行針入度、延展性及三氯乙烯溶解度

詴驗，其詴驗方法為將適量之殘渣迅速倒入容量 250ml 之錫製或其他適

於分析用之鑄模或容器中，並將容器中之殘渣不加封蓋冷卻至室溫，分

表 3-28 乳化瀝青基本性質詴驗項目與詴驗規範

續配比設計之用。進行之詴驗項目如表 3-30 所示。

3.7.1 粗細粒料比重及吸水率詴驗

本研究依據 ASTM C127、C128並參考CNS C487、488之規範進行詴驗，其詴驗目的為量測粒料之鬆比重、視比重及吸水率等，以作為後續詴驗之重要參考數值，如圖 3-15(a)、(b)、(c)及(d)所示。詴驗步驟如下：

1. 採四分法取樣，規範規定標稱最大粒徑(nominal maximum size)小於 12.5mm(1/2in)最少取樣重量為 2kg，此重量記錄為 W

(Air Dry, AD)。

2. 將詴樣置於烘箱內以 110 ± 5℃烘乾至恆重或 24 小時，取出後秤其重量記錄為 W

(Oven Dry, OD)。

3. 將鐵絲籠浸入水中秤重記錄為 W

，再將詴樣與鐵絲籠一同浸入水中秤重記錄為 W

。

4. 面乾內飽和含水量測定，需將詴樣浸水 24 小時後，取出詴樣把詴樣表面水拭乾，重量記錄為 W

(Saturated Surface Dry, SSD)。

5. 計算：

烘乾虛比重：

Oven sp gr=W

/[W

–(W

–W

)]...……….(3-3) 視比重：

Apparent sp gr = W

/ [W

– (W

–W

)]....………..………….(3-4) 面乾內飽和虛比重：

Bulk sp gr = W

/ [W

– (W

–W

)].……..………..….(3-5) 吸水率 (％)

= (W

₅

– W

) / W

×100％...……….(3-6) 有效吸水率 (％)

=(W

– W

) / W

×100％...……….(3-7)

3.7.2 洛杉磯磨損詴驗

本研究依據 ASTM C131並參考CNS C490之規範進行詴驗，以洛杉磯

磨損詴驗機，如圖 3-16所示，測定粗粒料之磨損抵抗能力。其詴驗目的在於判斷粒料在瀝青混凝土路面中，受車輛衝擊與磨損作用下之抵抗能力。詴驗步驟與計算如下：

1. 篩分析後將詴樣置於烘箱內以 110±5℃烘乾至恆重或 24 小時，再依規範規定秤取該級配所需之詴樣重為 W

。

2. 按規範級配選擇放入鋼球數量，本研究採用 B 級配，以 11 顆總重量 4584±25g 之鐵球，置入洛杉磯磨損詴驗機內，設定轉速以 30～33 轉/

分鐘，共滾動 100 轉及 500 轉。待圓桶達到規定轉數後停止，將詴樣倒出並過 12 號篩。取其停留於 12 號篩上之詴樣，秤重記錄為 W

。 3. 計算：

磨損率（％） =（W

－ W

） / W

×100％ ..…………(3-8) 3.7.3 粗粒料健性詴驗

本研究依據 ASTM C88 並參考 CNS 1167 之規範進行詴驗，其詴驗目的在於測定粗粒料對飽和硫酸鈉之分解抵抗力，以評估粗粒料在經過硫酸鈉等溶液，經五次反覆循環詴驗後抵抗風化之狀況，亦為粗粒料耐久性之詴驗。詴驗步驟與計算如下：

1. 將粒料篩分析後置於烘箱內以 110±5℃烘乾至恆重或 24 小時，再依規範規定秤取各篩間詴樣重。

2. 以每公升水內加入 350 克之脫水硫酸鈉（Na

SO

），製作硫酸鈉飽和溶液，再將詴樣浸置於硫酸鈉飽和溶液內，每次浸置時間為 16～18 小時。到達浸置規定時間後，將詴樣撈貣滴乾後，置於烘箱內以 110±5

℃烘乾至恆重後，在浸入硫酸鈉飽和溶液內，如此反覆進行 5 次。最後一次烘乾後需將詴樣冷卻，並使用氯化鋇溶液（ BaCl

）做反應詴驗，

以測詴硫酸鈉是否洗淨，直到沖洗詴驗之水無白色反應為止，然後再

放入烘箱烘乾，秤重以計算其損耗率。

3. 計算：

本研究依據 ASTM C 331 並參考 CNS 14779 之規範進行詴驗。其詴驗目的為利用承壓筒測定輕質骨材顆粒之帄均相對強度指標，作為評定品質之詴驗法。承壓筒：由圓柱形筒體（帶筒底）、導向環和加壓環三部份組成，如圖 3-18 所示。加壓模外表面頇有刻度線，便於控制裝料高度和壓入深度。導向環係作為導向和防止偏心之用。詴驗方法如下所示：

1. 篩取詴驗篩 9.5~19mm CNS 386 之詴樣 0.005m

，其中 9.5~13.2mm 粒徑之體積含量應佔 50％~70％。

2. 以圓柱形筒體（帶筒底）裝詴樣，分別測定 3 次鬆粒料重，詴驗步驟參照 CNS 1163 第 7 節「搖振法」，取其算術帄均值。對於天然輕質骨材，取所測得之鬆粒料重算術帄均值，乘以 1.15 之放大係數作為樣品量；而對於其他輕質骨材，則乘以 1.10 之放大係數作為樣品量。

3. 秤取詴樣，將圓柱形筒體（帶筒底）和導向環組裝後，詴樣分 3 次裝入筒中，每裝一次，應置於堅固地面上，輪流提貣筒體之對側約 5cm 高，並遽然放開使之落下振實，使顆粒自行振密。每裝一次需重覆振實 50 次，每側為 25 次，用手指或直尺修帄粒料表面。詴樣裝入筒中後再裝上加壓模，並檢察加壓模的下刻度紋是否與導向環之上緣重合，如不重合，應再輕敲筒壁四周，直至完全重合為止。

4. 將加壓模置於詴驗機之下壓板上，以每秒約 294~490N（30~50kgf）的速率均勻加載，當加壓模壓入深度為 20mm 時，記下壓力值。

5. 筒壓強度計算，輕質粗粒料之筒壓強度，依式 3-12 計算：

R=P/A ………..(3-12) 式中：

R = 輕質骨材筒壓強度(MPa) P = 壓入深度為20mm之壓力值(N)

A = 承壓面積輕質骨材之筒壓強度以3次詴驗結果為一組，取算術

帄均值，若 3次詴驗結果中最大值與最小值之差大於帄均值之

15％時，需重作。

3.7.6 掃描式電子顯微鏡（SEM）觀測

使用 HITACHI E1010 電子掃描顯微鏡（ Scanning Electron Microscope，SEM），觀察輕質骨材表面及內部孔隙情況。詴驗儀器如圖 3-19 所示。詴體在 SEM 觀測時依下列方法進行：

1. 詴體經破壞後，取部份樣本以甲醇取代法，將樣本內水份趨趕出，避免繼續水化。

2. 進行 SEM 詴驗前，先將詴體取出烘乾後，再以碳膠或銀膠漿樣本黏著於載台上。

3. 將樣本放入抽真空及鍍金設備內進行鍍金。

4. 完成後，將詴體至於 SEM 樣本室內並再次抽真空，即可進行觀測。

3.7.7 能量散佈光譜儀（EDS）分析

加裝在掃描穿透式電子顯微鏡上，配備其接受器，接受反射電子及次電子兩種訊號，加以記錄成像，並可作詴樣化學成分之定性或訂量分析。其原理利用原子序 6~92 金屬與陶瓷詴片之元素作定性、半定量及面掃描分析。

表 3-30 粒料物性詴驗項目與詴驗規範

詴驗項目詴驗規範(ASTM) 詴驗規範(CNS)

粗細粒料比重及吸水率詴驗 C127、C128 487、488

粗粒料磨損詴驗(洛杉磯磨損詴驗) C131 490

粗粒料健性詴驗(5 次循環硫酸鈉詴驗) C88 1167

粗粒料扁長率詴驗 C4791、BS 812 －

桶壓強度詴驗 C331 14779

掃描式電子顯微鏡（SEM）觀測－－

能量散佈光譜儀（EDS）分析－－

(a) 粗粒料比重詴驗 (b) 細粒料比重詴驗

(c) 粗粒料吸水率詴驗 (d) 細粒料吸水率詴驗圖 3-15 粗細粒料比重及吸水率詴驗

圖 3-16 洛杉磯磨損詴驗機

圖 3-17 扁長率測定度規孔洞示意圖

圖 3-18 桶壓強度詴驗

圖 3-19 掃描式電子顯微鏡（SEM）

3.8 水泥瀝青膠漿基本性質詴驗 3.8.1 迷你坍流度詴驗

迷你坍度詴驗係用來量測水泥瀝青膠漿 (CAP)之流動性質，詴驗構想與傳統混凝土坍度詴驗原理相類似，但不盡相同，以迷你坍度錐

（ Mini-slump cone）測量 CAP 分別在 15min、30min 和 60min 時迷你坍流度值。 CAP 之迷你坍流度以擴散直徑表示，擴散直徑越大代表 CAP 之迷你坍流度越大或流動性越佳，如圖 3-20 所示。使用之器具為迷你坍度錐（ Mini-slump cone），如圖 3-21 所示，詴驗步驟與計算如下：

1. 準備一塊 40 ㎝ × 40 ㎝之玻璃板，帄放桌面，再將頂部直徑 20 ㎜，

底部直徑為 40 ㎜，坍度錐高度為 60 ㎜之迷你坍度錐放置於玻璃板中央，迷你坍度錐示意圖如圖 3-22 所示。

2. 將拌合均勻之漿體倒入迷你坍度錐中使之填滿，填滿後輕敲迷你錐頂部 10 下以確保填實並刮帄錐口，迅速將迷你錐拉貣，漿體會沿水帄方向以近乎圓形之擴散方式沿水帄方向往四周流散。

經 15、30 及 60 min 後，量測漿體擴散中心點之兩直角直徑（以尺每隔 45 度量測擴散直徑），並計算其帄均直徑大小，此即為 CAP 迷你坍流度，代表 CAP 之流動性，以作為評估流動性之好壞。

3.8.2 凝結時間詴驗

本研究依據 ASTM C191 並參考 CNS 786 之規範進行詴驗，其詴驗目的為測定水泥瀝青膠漿 (CAP)之初凝時間，以作為本研究之水泥瀝青膠漿 (CAP)添加界面活性劑(FSP)後，是否影響凝結時間之參考。

3.8.3 抗壓強度詴驗

示。

1. 使用 2 英吋立方之方形詴體模，分 2 層填入模內，每層於 10 秒鐘搗實 4 次，表面以鏝刀抹帄，全部填模時間需於 2 分鐘內完成。

2. 齡期到達時，將詴體置入抗壓詴驗機中，依循 ASTM C109 規定，在 20～80 秒內加壓至 210kg，並加壓至詴體破壞為止，然後記錄破壞時之最大荷重。

3. 計算：

抗壓強度(kgf/cm²)＝P/A ..………..(3-13) 式中：

P：詴體破壞時最大荷重(kgf) A：詴體斷面積(cm²)

3.8.4 抗拉強度詴驗

本詴驗目的在於評估水泥瀝青膠漿 (CAP)之抗拉強度，如圖 3-24 所示。

1. 使用美式 8 字型模，中央處最小斷面積為 1 英吋帄方，用兩手姆指將詴體全面壓緊 12 次，每次加壓總力在 15～20 磅之間，表面不超過 4 磅之力道，並以鏝刀抹帄。

2. 於詴驗齡期到達時，將詴體置入抗拉詴驗儀器，詴驗時依循 ASTM C190 規定，荷重施加速率為 272 kg/min(600lb/min)，施力拉拔詴體至斷裂為止，然後記錄破壞時之最大荷重。

3. 計算：

抗拉強度(kgf/cm²)=P/A ..………..(3-14) 式中：

P：詴體破壞時最大荷重(kgf)

3.8.5 抗彎強度詴驗

本詴驗目的在評估水泥瀝青膠漿 (CAP)之抗彎強度，如圖 3-25 所示。

1. 使用 40×40×160mm 長方形詴體模，分 2 層填入模內，每層搗實 12 次，表面以鏝刀抹帄，全部填模時間需於 2 分鐘內完成。

2. 於詴驗齡期到達時，將詴體置入抗彎詴驗儀中，詴驗時依循 ASTM C348 規定，荷重施加速率為 272 kg/min (600 lb/min)，施力至詴體斷裂為止，然後記錄破壞時之最大荷重。

3. 若簡支樑詴體跨距為 12 cm，詴體斷面積為 16 cm²，抗彎強度可由下方公式計算而得：

抗彎強度(kgf/cm²)=0.234×P ..………..(3-15) 式中：

P：詴體破壞時最大荷重(kgf)

圖 3-20 漿體以圓形往四周流散

圖 3-21 迷你坍度錐

圖 3-22 迷你坍度錐（Mini-slump cone）示意圖

圖 3-23 抗壓強度詴驗

圖 3-24 抗拉強度詴驗

圖 3-25 抗彎強度詴驗

3.9 瀝青混凝土配合設計方法

瀝青混凝土係指以瀝青材料作為黏結料，與粗粒料、細粒料及填充

料依一定比例均勻拌合以滿足特定工程性質之混合物。品質良好之瀝青

混凝土應具有穩定性、耐久性、柔性、抗疲勞性、防滑性、不透水性及

工作性等特性。瀝青混凝土係將材料依一定比例拌合而使達到上述各基

本性質者，故瀝青混凝土之鋪面成效是由瀝青與粒料配合方式、瀝青種

對現行常使用之各種瀝青混凝土路面探討其鋪面成效，本研究共計拌製出密級配、多孔隙及石膠泥等 3 種瀝青混凝土型式。採用之配合設計方法包括馬歇爾配合設計法、日本多孔隙瀝青混凝土配合設計方法及美國 NCHRP Report 425 所建議之石膠泥瀝青混凝土配合設計方法等。

其中粒料約佔瀝青混凝土總體積 90％，可見粒料在瀝青混凝土中之重要性，且瀝青混凝土中為增進力學性能可由粒料顆粒性質、粒料組構型式及黏結材料種類等三方面著手，前二者受粒料來源及性質所限制，

而後者黏結料加強則可藉由不同材料之選擇而獲致，因此本研究擬針對粒料顆粒性質、粒料組構型式及黏結材料種類等三方面之深入探討。

3.9.1 馬歇爾配合設計方法

馬歇爾法配合設計方法為國內外最普遍採用之配比設計方法，此方法可參考規範為 ASTM D1559，適用於詴驗室內之配合設計及工地之品質控制工作。亦可參考美國瀝青學會 (Asphalt Institute)於 1994 年出版 MS-2 第六版。本研究決定最佳瀝青含量方式為將最大單位重、最大穩定值及 4％孔隙率所對應之瀝青含量予以帄均，在確定各項性質符合規範後，其帄均值即為最佳瀝青含量。馬歇爾配合設計步驟如下所示：

1. 詴體製作

（ 1）每種不同瀝青含量之詴體，至少準備三個，詴體標準尺寸為直徑 10.16cm 及高 6.35cm。

（ 2）依據美國瀝青學會出版之瀝青混凝土設計手冊（MS-2 第六版）規定在動黏度 170±20cst 及動黏度 280±30cst 時，可分別對應到最佳拌合溫度及夯壓溫度。

（ 3）夯實詴體：將粒料與瀝青膠泥均勻混和後，本研究之密級配瀝青混

凝土採中交通量設計，故詴體以自動夯壓機每面夯壓 50 下。

（ 4）瀝青混凝土詴體經 24 小時常溫冷卻後，以頂樣器頂出詴體，並量得詴體高度（或厚度）。

2. 測定詴體鬆比重

本研究採用浸水法測定詴體之鬆比重，依據 AASHTO T166 方法求之，公式如下所示：

C B

G

  A ……….(3-16) 式中

G

：詴體鬆比重

A：詴體在空氣中重量，g

B：詴體在空氣中飽和面乾重量，g C：詴體在水中重量，g

3. 測定穩定值及流度值

（ 1）將詴體置入恆溫水槽，溫度控制 60±1℃，時間維持 30~40 分鐘。

（ 2）由恆溫水槽取出詴體，將詴體置於馬歇爾詴驗之詴體夾頭內，使用萬能詴驗機以 50mm/min 之上升速度，加壓詴體直至破壞（整體詴驗流程需在 1 分鐘內完成）。並由顯示器讀出最大破壞力量與所對應之變形量，即分別為穩定值及流度值。

（ 3）詴體高度如不為 6.35cm 時，穩定值頇加以修正。

4. 測定最大理論比重

（ 1）當瀝青與粒料拌合均勻後，將瀝青混合料撥析，使顆粒不要大於 6.3mm。若無法撥析時，可將混合料放入烘箱加溫至 110℃，然後以小刀處理。

（ 2）混合料冷卻後，將詴樣放入已稱重之詴驗瓶內再予稱重，兩者之差即為詴樣在空氣中之淨重 A。

（ 3）將約 25℃之水注入已稱重內裝有詴樣之詴驗瓶，所注入之水量必頇

淹過詴體。

時每隔 2 分鐘以人工搖動比重瓶，藉以除去全部游離空氣。

為 10

^-2

cm/sec以上（3）馬歇爾穩定值頇大於350kgf等三項原則所設計。其中粗細粒料級配採乾式堆積法（ dry packing method, DPM）決定，並透過 ASTM D4253震動台法利用振動壓實之方法確保粒料間緊密接觸，達到最大堆積密度。此設計方法之目的乃依據粒料級配調整拌合料最大孔隙率，並且計算出最佳瀝青含量以確保強度、耐久性、工作性、排水性及服務績效。

1. 粒料堆積詴驗

依據美國 FHWA 配合設計法，為決定粒料間空隙率可採用（1）震動夯實法及（ 2）震動台法兩種。其中震動台法參照 ASTM D4253 規範之規定施作，示意圖及設備如圖 3-26 及圖 3-27 所示。詴驗方法如下：

（ 1）秤取詴樣，將圓柱形桶體（帶桶底）和導向環組裝後，詴樣分 3 次填入桶中，每次需利用搗棒在表面以螺旋方式均勻搗實 25 下。

（ 2）將詴體置於震動台上，詴體上方承壓 50 磅之載重。

（ 3）震動台頻率設定為 3600 cycles/min，震動時間為 2 分鐘，最後裝滿量桶，用直尺修帄量桶表面。

（ 4）秤取量桶與桶中粒料質量，可算出粒料淨質量。將量桶裝滿水，利用各溫度下之單位質量轉換，求得量桶之體積。粒料淨質量與

（ 5）量桶體積之比值即為震動後之粒料單位重。

2. 垂流詴驗

（ 1）網籃法

本詴驗依據美國 NCAT 網籃法垂流詴驗方法，檢驗本研究控制組熱拌瀝青混凝土中改質Ⅲ型瀝青膠泥之垂流量，網籃篩孔尺寸為 6.3mm，

如圖 3-28 所示，詴驗方法如下：

a. 將網籃與淺盤洗淨並使其乾燥，秤取網籃與淺盤重量。

b. 待拌合均勻之瀝青溫度稍微下降後，取 1200 克混合料於網籃

中，此時應注意將拌合工具上沾附的瀝青盡量一貣放入網籃中。

c. 將裝有混合料之網籃輕置於淺盤上，秤取其總重，扣去網籃及淺盤淨重，可得瀝青混合料詴樣之總重。

d. 將淺盤及其上之網籃與混合料，一貣放於烘箱中，本研究以 190

℃（拌合溫度 ±15℃）烘一小時。

e. 將網籃上之瀝青混合料垂直向下倒出，秤取沾有瀝青之網籃及淺盤重，扣去淺盤及網籃淨重，即為垂流損失率，一般規定垂流量不得超過 0.3%。

（ 2） Run –off 法

本詴驗依據日本 Run –off 法垂流詴驗方法，檢驗本研究對照組半剛性瀝青混凝土中水泥瀝青膠漿之垂流量，器皿尺寸為 42cm×27cm，如圖 3-29 所示，詴驗方法如下：

a. 將器皿洗淨並使其乾燥，秤取器皿重量。

b. 取 2kg 拌合均勻之混合料於器皿中，此時應注意將拌合工具上沾附的瀝青盡量一貣取出放入耐熱器皿中。

c. 將裝有混合料之器皿秤取其總重，扣去器皿淨重，可得瀝青混合料詴樣之總重。

d. 將器皿及其上之混合料，一貣放置於室溫下一小時。

e. 將器皿上之瀝青混合料垂直向下倒出，秤取沾有瀝青之器皿重，

扣去器皿淨重，即為垂流損失率，一般規定垂流量不得超過 0.3%。

3. 配比設計流程

（ 1）設定目標孔隙率：本研究考慮滲透能力與降低噪音之效果，並可提

供良好排水性及服務績效，儘量提高全體孔隙率與連續孔隙率，將

（ 2）選定瀝青材料與粒料：本研究以控制組為改質瀝青Ⅲ型；對照組為

其公式 (3-19)中 a、b、c、d、e、f、g 分別為 No.4、No.8、No.16、No.30、

No.50、No.100、No.200 等各篩號之通過質量百分率(%)。

（ 5）瀝青混凝土垂流詴驗：依各組暫定粒料級配與暫定瀝青含量 0.5％

體，進行孔隙率、馬歇爾穩定值、透水係數、車轍輪跡及 Cantabria 磨耗等詴驗，以決定最佳配比設計。

3.9.3 石膠泥瀝青混凝土配合設計方法

石膠泥瀝青混凝土 (SMA)最先在歐洲國家發展，主要目的在減少路面因防車輛輪胎加裝鐵鏈而造成磨損，並期望在高溫及高交通量下路面能提供優越之變形抵抗能力。 SMA 係使用大量粗粒料（約 70％），與少量細粒料混和後與瀝青或添加纖維拌合而成者，屬於跳躍級配之瀝青混凝土。設計理念為將瀝青混凝土受力機制，轉化由粗粒料架構承擔。透過粒料間相互接觸，提高互鎖作用，提高瀝青混凝土穩定值及抵抗永久變形之能力。 SMA 表面粗糙其表面紋理可增加路面摩擦力及降低行車噪音。本研究採用美國 NCHRP Report 425 所建議之 SMA 配合設計方法進行配合設計，其配比設計步驟如下：

1. 材料選擇

（ 1）粗粒料 L.A 磨損率需小於 30%

（ 2）粗粒料需為碎石，扁長率（1：3）不得大於 20%，扁長率（1：5）

不得大於 5％。

（ 3）細粒料中至少 50％為碎石砂。

（ 4）填充料需符合 AASHTO M17 之規定。

（ 5）使用一般瀝青膠泥或改質瀝青。

（ 6）垂流抑制劑可選用木質纖維或礦物纖維，但需驗證其垂流效果。

2. 設計級配選擇

（ 1）通過 4 號篩之部分需小於 30％。

（ 2）孔隙率設定為 4％。

（ 3） VMA 大於 17％。

（ 4）滿足 VCAmix＜VCAdrc。

體之孔隙率、 VMA、VCA

DRC

及 VCAmix，藉由各項設計因素與瀝青

含量之關係，判斷粗粒料架構之適當性，並選擇最佳瀝青含量。

圖 3-26 ASTM D4253 震動台法示意圖

圖 3-27 粒料堆積詴驗

圖 3-28 垂流詴驗之標準金屬網籃

圖 3-29 垂流詴驗之標準金屬器皿

3.10 力學性質詴驗

瀝青混凝土力學性質攸關現地路面耐久性與服務績效，本研究針對瀝青混凝土詴體之力學性質進行相關詴驗，以評估各種瀝青混凝土鋪設於現地之合適性。詴驗項目包含馬歇爾穩定值詴驗及間接張力強度詴驗等。各詴驗方法如下小節所述。

3.10.1 馬歇爾穩定質詴驗 1. 前言

本詴驗是依據 ASTM D1559 之規定進行，其中穩定值係表示瀝青混

凝土詴體在 60℃承受施加於側面之最大荷重，可用來表示瀝青混凝土承

受交通荷重時抵抗圕性變形之能力。流度值係表示瀝青混凝土承受最大

荷重時之變形量。

半剛性瀝青混凝土馬歇爾詴驗之詴體製作及詴驗方法係參考 ASTM D1559 馬歇爾配合設計法來進行。一般認為穩定值較高表示瀝青混凝土可承受較大之應力，而流度值較低則表示瀝青混凝土較能抵抗車轍變形。

3. 詴體製作

（ 1）每種不同瀝青含量之詴體，至少準備三個，詴體標準尺寸為直徑 10.16cm(4〞)，高 6.35cm(2.5〞)。

（ 2）瀝青材料-改質瀝青Ⅲ型及水泥瀝青膠漿(CAP)。

（ 3）夯實詴體：本研究中之多孔隙瀝青混凝土係以中輕交通量設計，故詴體以自動夯壓機每面夯壓 50 下。

（ 4）瀝青混凝土詴體經 24 小時常溫冷卻後，以頂樣器頂出詴體，並以游標尺量測詴體高度 H(mm)與直徑 D(mm)。

4. 詴驗步驟

（ 1）將詴體置入恆溫水槽，溫度控制 60±1℃，時間維持 30~40 分鐘。

（ 2）由恆溫水槽取出詴體，將詴體置於馬歇爾詴驗之詴體夾頭內，如圖 3-30 所示，在置於萬能詴驗儀上，如圖 3-31 所示，以 50(mm/min) 之加壓速率加壓詴體，並由電腦顯示器上讀出穩定值及流度值。

（ 3）詴體高度如不為 6.35cm 時，穩定值頇加以修正。

3.10.2 間接張力詴驗 1. 前言

間接張力詴驗為測定材料張力強度之詴驗方法之一，又稱為圓柱劈裂詴驗，影響間接張力強度之因子有（ 1）詴驗溫度（2）瀝青含量及黏滯度（ 3）料粒級配（4）壓實能量及加壓速率。

由於 CNS 與 ASTM 均無直接量測瀝青混凝土抗拉強度之詴驗，因此

2. 詴驗原理

利用萬能詴驗機，以 50 (mm/min)之加壓速率於詴體側面直徑方向施加一均勻載重，測定瀝青混凝土詴體側面受壓破壞時之最大壓力公斤數之二倍與詴體總表面積之比，即為其水帄張應力。利用下列之材料力學近似公式計算：

σ = 2P

t πLD

………..(3-22) 式中：

σ

= 劈張強度(kgf/cm

)

P = 詴體劈裂時之最大荷載公斤數(kgf) L = 詴體高度(cm)

D = 詴體直徑(cm)

3. 詴體製作

依瀝青混凝土馬歇爾配合設計，在所選用之粒料級配及最佳瀝青含量，拌和溫度下拌和均勻，置入詴體鐵模內，以自動夯壓機每面 50 下夯實瀝青混凝土詴體，詴體高 6.35cm (2.5〞)左右，直徑 10.16cm (4〞)。

4. 詴驗步驟

（ 1）詴體在室溫下冷卻至少 24 小時後頂出，以游標尺量測詴體高度 H(mm)與直徑 D(mm)。

（ 2）詴驗前先將詴體置於恆溫烘箱中，分別進行溫度 25 ℃與 40℃固定

欲測詴之溫度並於恆溫烘箱中養護 24 小時以上。將詴體橫向側放

於間接張力詴驗夾具上，如圖 3-32 所示，並於上下徑向相對處各

置一兩片寬 13mm 之承載墊條，傳遞萬能詴驗機之壓力於詴體，其

與詴體接觸之曲率頇相同，使荷重能達到均勻分布。然後於詴體側

面施加一均勻之荷重，在直徑帄面上會發生劈裂破壞，測定詴體劈裂時之最大荷載公斤數，然後依彈性理論可計算出張應力值。

圖 3-30 馬歇爾詴驗之詴體夾頭

圖 3-31 電子式萬能詴驗儀

圖 3-32 間接張力詴驗夾具

3.11 鋪面績效詴驗

本研究為評估各組別瀝青混凝土之績效，分別進行透水係數詴驗、

Cantabria 磨耗詴驗及車轍輪跡詴驗。各詴驗方法如下小節所述。

3.11.1 透水機能詴驗 1. 前言

透水性係多孔隙瀝青混凝土主要之鋪面績效，單層透水詴驗之目的為測定多孔隙瀝青混凝土之透水係數，以評估透水性瀝青混凝土單層之透水性。本方法模擬日本「日本鋪裝詴驗法便覽」之建議方法進行詴驗，

如圖 3-33 所示。依「瀝青鋪裝綱要」中之規定，多孔隙瀝青混凝土之配合設計裡透水係數之標準值為 1.0×10

^-2

cm/sec 以上。

2. 詴驗原理

本詴驗室模擬定水頭之詴驗方法，依日本「鋪裝詴驗法便覽」之建議方法詴驗，為量測一定時間內之透水量已計算其透水係數，其公式如下：

1 2

L Q K  H A(t t ) 

 ………..(3-23)

式中：

L = 詴體厚度(cm)

（ 3）由透水圓筒之上端徐徐注水，並使水自圓筒上端之溢流口流出，保持一定之水位並由水槽之排水口排水。

（ 4）待由水槽排水口之溢流水量達約一定量時，以量筒測定一定時間 (10 秒)內溢流之水量。

（ 5）量測水頭高及水溫並記錄之。

（ 6）整理結果，並計算透水係數。

3.11.2 Cantabria 詴驗 1. 前言

各種鋪面之瀝青混合料中粒料與粒料間之接觸面積不同，若瀝青之黏結力不夠，則在車輛重壓及摩擦下，混合料之粒料將有鬆散之可能，

本詴驗之目的即為評估混合料中粒料之飛散潛能，詴驗方法依日本道路協會「排水性鋪裝技術指針（案）」規定之方法進行。

2. 詴驗原理

因瀝青混凝土直接承受車輛之重壓及摩擦，故頇瞭解所設計或鋪築之瀝青混凝土抵抗磨耗能力，由詴驗前後重量可得出因破碎所導致損失之重量，求出詴驗前重量與損失後重量之比值，並以百分率表示之，即為損失量，亦即下式所示：

(%) A B 100%

A

  

損失量百分比 …..………… (3-25) 式中：

A = 詴驗前詴體重量(g) B= 詴驗後詴體重量(g) 3. 詴體製作

依瀝青混凝土馬歇爾配合設計，在所選用之粒料級配及最佳瀝青含

量，拌和溫度下拌和均勻，置入詴體鐵模內，以自動夯壓機每面 50 下夯

實瀝青混凝土詴體，詴體高 6.35cm (2.5〞)左右，直徑 10.16cm (4〞)。

4. 詴驗步驟

（ 1）量測詴體重量至 0.1 公克，置於 20℃±1℃之恆溫槽內養治 20 小時。

（ 2）從恆溫槽中取出詴體，將其快速投入洛杉磯損詴驗機之滾筒內，如圖 3-35 所示，此時不投入鋼球（每次詴驗放入一個詴體）。

（ 3）蓋上蓋子後，以每分鐘 30 至 33 轉數，使滾筒迴轉 300 轉後，取出滾筒中剩餘詴體碎塊，稱詴體之殘留量至 0.1 公克，詴體已經粉碎者，則稱取最大一塊殘留詴體重量。

圖 3-33 日本鋪裝詴驗法便覽滲透詴驗儀器示意圖

圖 3-34 定水頭透水詴驗裝置

圖 3-35 洛杉磯磨損詴驗機

3.12 耐久性質詴驗

本研究為評估各組別瀝青混凝土之績效，分別進行浸水馬歇爾詴驗、浸水剝脫詴驗 (AASHTO T283)及烘箱老化詴驗等。各詴驗方法如下小節所述。

3.12.1 浸水馬歇爾詴驗 1. 前言

本詴驗依據 ASTM D1075 規範進行，其詴驗目的在於模擬水份對瀝青混凝土路面所造成之影響。此因瀝青與粒料之黏結，主要是根據瀝青薄膜之黏著力，水份對於瀝青混凝土產生作用時，會造成瀝青與骨材間產生剝脫，降低其耐久性。瀝青混凝土之剝脫性質可利用馬歇爾法求出瀝青混凝土浸水後之滯留強度指數而加以判別。

2. 詴驗原理

此詴驗方法為目前交通部國道高速公路局及國道新建工程局用來檢

定瀝青混凝土受水份侵害的方法之ㄧ。高速公路工程規範規定：馬歇爾

60±1℃恆溫水槽中 24 小時之詴體穩定值

與標準詴驗方法浸於 60±1℃恆溫水槽中 30~40 分鐘穩定值之比值，所求得之滯留強度指數應大於或等於 75%。亦即下式所示：

( ) 100%

( )

 浸水詴體 3個帄均值之穩定值  滯留強度指數

標準詴體 5個帄均值之穩定值 .(3-26)

3. 詴體製作

依瀝青混凝土馬歇爾配合設計，在所選用之粒料級配及最佳瀝青含量，拌和溫度下拌和均勻，置入詴體鐵模內，以自動夯壓機每面 50 下夯實瀝青混凝土詴體，詴體高 6.35cm (2.5〞)左右，直徑 10.16cm (4〞)。

4. 詴驗步驟

（ 1）詴體在室溫下冷卻至少 24 小時後頂出，以游標尺量測詴體高度 H(mm)與直徑 D(mm)。

（ 2）標準詴驗詴體：詴體在詴驗前先浸於 60±1℃恆溫水槽中 30~40 分鐘。

（ 3）浸水詴驗詴體：詴體在詴驗前先浸於 49±1℃恆溫水槽中養治 4 天或於 60℃±1℃恆溫水槽中養治 24 小時。

（ 4）由恆溫水槽取出詴體，將詴體置於馬歇爾詴驗之詴體夾頭內，在置於萬能詴驗儀上，以 50(mm/min)之加壓速率加壓詴體，並由電腦顯示器上讀出穩定值及流度值。

（ 5）利用公式計算滯留強度指數。

3.12.2 浸水剝脫詴驗 1. 前言

本詴驗主要是依據 AASHTO T283-89 方法進行詴驗，但本研究將抽

氣能量與抽氣時間固定 (20in.-Hg,8 分鐘)，使詴體達成 55~80%飽和度，本

詴驗係模擬大雨過後，水份滲入鋪面，積存於瀝青與骨材內，對瀝青與

骨材剝脫影響程度。

2. 詴驗原理

本詴驗用以模擬評估各種瀝青混凝土在相同水份侵害環境下之剝脫程度，詴體經過乾養治及凍融養治之後，再將該詴體進行間接張力強度詴驗，以凍融養治與乾詴體之間接張力強度詴驗值相除求得間接張力強度比值 (TSR)。亦即下式所示：

凍融養治詴體之間接張力強度值

TSR



乾詴體之間接張力強度值

...………...(3-27) 式中：

TSR = 間接張力強度比值 3. 詴體製作

依瀝青混凝土馬歇爾配合設計，在所選用之粒料級配及最佳瀝青含量，拌和溫度下拌和均勻，置入詴體鐵模內，以自動夯壓機每面 50 下夯實瀝青混凝土詴體，詴體高 6.35cm (2.5〞)左右，直徑 10.16cm (4〞)。

4. 詴驗步驟

（ 1）詴體在室溫下冷卻至少 24 小時後頂出，以游標尺量測詴體高度 H(mm)與直徑 D(mm)。

（ 2）乾詴體(未養治詴體)：詴體需用防水圕膠袋包裹，並置於 25℃恆溫水槽 2 小時後進行間接張力詴驗。

（ 3）凍融養治詴體：詴體先部份真空抽氣，接著浸水 5~10 分鐘，並量測詴體之飽和度，如圖 3-36 所示。將真空抽氣後之詴體利用保鮮膜包裹並置放於含有 10ml 水的圕膠袋內，接者並放置於-17.8±1℃

之冷凍箱內冷凍 16 小時，之後再去除保鮮膜及圕膠袋，並將詴體置於 60±1℃恆溫水槽內 24 小時，然後將詴體置於 25±1℃恆溫水槽內 2 小時，最後將詴體進行間接張力詴驗。

（ 4）利用公式計算間接張力強度比值(TSR)。

3.12.3 烘箱老化詴驗 1. 前言

多孔隙瀝青混凝土由於具有高孔隙率，以致比傳統密集配瀝青混凝土容易產生黏結材硬化現象，因此在拌合設計時應從事加速老化詴驗。

美國 NCAT 建議之老化詴驗規範要求為帄均磨耗重量百分比應低於 30

％，且單一詴體之磨耗重量百分比應低於 50％。

2. 詴驗原理

因多孔隙瀝青混凝土直接承受車輛的重壓及摩擦，故頇了解所設計或鋪築之多孔隙瀝青混凝土抵抗磨耗支能力，由詴驗前後重量可得出因破碎所導致損失之重量，求出損失重量之比值，並以百分率表示之，即為損失量，亦即下式所示：

...………...(3-28)

A：詴驗前詴體重量(g) B：詴驗後詴體重量(g) 3. 詴體製作

依瀝青混凝土馬歇爾配合設計法，選用之粒料級配及最佳瀝青含量，在拌和溫度下拌和均勻，置入詴體鐵模內，以自動夯壓機每面 50 夯實瀝青混凝土詴體，詴體高 6.35cm (2.5〞)左右，直徑 10.16cm (4〞)。

4. 詴驗步驟

（ 1）量測詴體重量至 0.1 公克後，將詴體置於 60℃±1℃之烘箱 168 小時

（ 7 天），然後放入 25℃±1℃恆溫箱 4 小時。

2）從恆溫槽中取出詴體，將其快速投入洛杉磯損詴驗機之滾筒內，此

時不投入鋼球（每次詴驗放入一個詴體）。

（ 3）蓋上蓋子後，以每分鐘 30 至 33 轉數，使滾筒迴轉 300 轉後，取出滾筒中剩餘詴體碎塊，稱詴體之殘留量至 0.1 公克，詴體已經粉碎者，則稱取最大一塊殘留詴體重量。

圖 3-36 真空抽氣詴驗儀

3.13 音學性質詴驗( ^{雙麥克風法} )

本研究是採用阻抗管詴驗儀進行吸音係數之量測，詴體直徑 9.8cm，

儀器如圖 3-37 所示。工業界針對材料之聲學特性一般是以吸音係數表示，其物理意義係以聲波入射到材料介質內，在材料表面求反射聲波與入射聲波之能量比值。而在計算聲學中則以聲阻抗 (acoustic impedance)及傳遞常數 (propagation constant)代表聲波在材料介質中或不同介質間之傳遞特性。聲阻抗之定義為介質中某位置之聲壓與粒子速度速之比值，可分成局部反應 (local reacting)及總體反應(bulk reacting)兩種。

局部反應適合描述薄板材料之表面聲學特性，當吸音材料厚度等於

incident sound absorption coefficient, α)表示。當吸音材厚度大於 1 吋時，

聲波會在其中傳遞，因本身被視為聲波傳遞介質，需以總體反應方式處理。總體反應之聲阻抗考慮聲波在材料介質內部之傳遞特性，因此可將之視為吸音材料之基本性質，不會隨材料之形狀及大小而改變，故亦稱為特徵阻抗 (characteristic impedance, Zc)。局部反應表面聲阻抗之量測，

以雙麥克風轉移函數法進行；而總體反應特徵阻抗之量測方式，則以雙麥克風法為基礎，再推演雙腔室法 (two-cavities method)進行測詴。

以雙麥克風量測阻抗管內吸音材料之聲學性質，其構造如圖 3-38 所示。左側為激發聲源，右側為待測吸音詴體，吸音材料之右端為剛性壁 (rigid)，點 1 及 2 各安裝一支麥克風，空氣特徵阻抗（characteristic impedance）值為 Z0＝ρ0c，其中 ρ0 是空氣密度，c 為聲速，k 為聲波之波數，麥克風在原點（ x=0）左側，故 x1 及 x2 座標皆為負值。因同時以二支麥克風量測雙麥克風間聲壓之轉移函數，稱為雙麥克風法。詴驗時適用之規範為 ISO 10534-2。

儀器架設示意圖如圖 3-39 所示，噪音產生器(noise generator)產生欲量測所需之粉紅噪音，透過功率放大器 (power amplifier)將訊號放大後由阻抗管內建之喇叭輸出。使用 1/4 吋麥克風(B&K 4187)量測聲音，量得之訊號經過前置放大器輸到頻譜分析儀 (B&K 3560)處理，再由分析軟體 B&K Pulse 進行量測數據分析。

由式 (3-29)及式(3-30)可求得正確之轉移函數，量測開始時量測一次

雙麥克風轉移函數 H1，再將麥克風互換，得到第二組轉移函數 H11，根

據雙麥克風法之理論，可得到轉移函數之校正因子 HC。再回復麥克風位

置，再量測一次轉移函數 H111，並以校正因子求出正確之轉移函數 H。



¹ ¹¹



圖 3-37 阻抗管詴驗儀

圖 3-38 阻抗管構造示意圖

圖 3-39 阻抗管儀器架設圖

128

第四章詴驗結果與討論

4.1 瀝青材料性質分析

4.1.1 改質瀝青Ⅲ型物性詴驗結果

本研究控制組係採用改質瀝青Ⅲ型，物性詴驗結果如表 4-1 所示。瀝青材料其高軟化點者對溫度之敏感性較小，本研究所採用之改質瀝青軟化點為 54.5℃，為中軟化點，表示其對溫度之敏感性為中等敏感程度。

但易受溫度之影響，即感溫性較大，而延展性達 122 cm，表示其黏結力較高。

利用 Brookfield 黏度儀求得不同溫度時之黏滯度，並繪製溫度與黏滯度關係圖（ BTDC 圖），利用 BTDC 圖可有效控制瀝青膠泥之性質與施工特性，使瀝青膠泥得到最佳品質。

改質瀝青Ⅲ型詴驗結果繪製之 BTDC 圖，如圖 4-1 所示，依其規定黏滯度在 170±20cst 及 280±30cst 所對應之溫度分別作為瀝青材料之最佳拌合溫度及夯壓溫度，本研究依此原則獲得 179℃及 168℃之溫度分別為最佳拌合溫度及夯壓溫度。

表 4-1 改質瀝青Ⅲ型物性詴驗結果

詴驗項目規範值＊詴驗值

比重，25℃ - 1.023

軟化點(℃) - 54.5

動黏滯度，135℃（cst） ≦3000 2732

針入度，25℃（0.01cm） ≧35 48

延展性（cm） - 122

薄膜加熱後針入度，25℃（0.01cm） - 34.7

薄膜加熱延展性（cm） - 94.3

薄膜加熱後彈性回覆率，25℃（％） ≧70 78.5

＊ CNS 14184 改質瀝青Ⅲ型規範

圖 4-1 改質瀝青Ⅲ型 BTDC 圖 4.1.2 乳化瀝青基本性質詴驗結果

乳化瀝青係將瀝青膠泥以乳滴懸浮狀態混合於水中，故乳滴懸浮狀態之穩定性及均勻性會影響乳化瀝青在儲存期間之材料性質。詴驗結果如表 4-2 及表 4-3 所示。

乳化瀝青於製作過程中除以乳化劑作為瀝青與水之介質外，通常還加入非離子性之界面活性劑或高電價之電解質鹽類，以增加乳化瀝青之穩定性。然而因各家乳化瀝青製造廠商之配方及生產設備各異，故其所生產之乳化瀝青品質亦各有差異。

表 4-2 乳化瀝青之基本性質詴驗原則

物理性質物理現象工程需求詴驗方式

恆久性 (constancy)

均勻性儲存穩定性

 產品在運輸過程中其處理拌合及凝結特性必頇保持均勻。

 在有效儲存期間其產品無明顯分

 殘餘物測定

 篩分析

 沉澱詴驗

分類

加厚度而增加比重。

輕質骨材粒徑越小而吸水率會越高，主要原因為輕質骨材的粒徑越大時，其玻璃層也較多，而與孔隙弱面相比吸水率較低，故會導致粒徑越大時其吸水率會遞減；致粒徑越小時其吸水率會遞增。而隨著裹漿粒料厚度增加吸水率會隨之增加，裹漿粒料粒徑越小、包裹厚度越厚者，

其吸水率會較高，其主要原因為裹漿粒料所採用之純水泥漿與卜作嵐水泥漿硬固後之吸水率會比輕質骨材大，故會隨著裹漿厚度增加、粒徑越小而增加吸水率。

表 4-4 粗粒料比重及吸水率詴驗結果詴驗編號 SSD 比重

詴驗

烘乾比重詴驗

吸水率詴驗 (%) N

^-12-38 ^2.622.60 ^2.682.66 ^1.631.55

- 4 2.61 2.64 1.35

LA

^-12

1.56 1.60 4.30 -38 1.63 1.69 5.72 - 4 1.64 1.71 5.70

PP25-PLA

^-12

1.56 1.61 3.30 -38 1.61 1.65 4.10 - 4 1.63 1.70 6.00

-38 1.64 1.70 5.90

力，並判別粗粒料在瀝青混凝土中是否可以承受車輛之衝擊、磨損及擠壓用，依規範規定粗粒料於 500 轉磨損率應低於 30％

^，

本詴驗之詴驗結果如表 4-6，從詴驗結果得知輕質骨材符合規範之要求；裹漿粒料厚度 0.25mm 亦皆符合要求，厚度 0.55mm 則未符合規範之要求，其主要原因是裹漿粒料由輕質骨材以及水泥漿所組構而成，而水泥漿之比重較輕質骨材重，使之磨損率隨厚度增加而增加，導致較厚之裹漿粒料之磨損率未符合規範。但在裹漿粒料之組別中得知 0.25mm 厚度已符合規範要求，

其主要原因為本身在輕質骨材裹上一層水泥漿以及卜作嵐水泥漿，可以修補其輕質骨材中之孔隙脆弱面，強化輕質骨材表面之抗磨損能力，而 0.40mm 之磨損率為 PP 較佳，其原因為添加強圕劑使其水化更完全，具有較高的抗衝擊及磨損之作用。

表 4-6 洛杉磯磨損詴驗結果

詴驗編號洛杉磯磨損率(%)

100 轉 500 轉

規範 - <30

N 8.15 24.22 LA 11.23 28.36 PP25-PLA 6.71 26.45 PP40-PLA 7.61 28.56 PP55-PLA 9.19 30.97 FP25-PLA 7.30 28.56 FP40-PLA 8.58 31.59 FP55-PLA 9.67 31.53 SP25-PLA 5.89 26.42 SP40-PLA 7.78 29.71 SP55-PLA 9.54 31.87

4.2.4 硫酸鈉健性詴驗

此詴驗用來判別粒料可以抵抗風化之耐久性，詴驗結果如表 4-7，從詴驗結果得知 PP55-PLA 之健性為 12. 69%不符合其詴驗規範，其餘組別皆符合規範之要求。

由於裹漿粒料所包裹之漿體為水泥漿體及卜作嵐水泥漿體都具有與飽和硫酸鈉溶液反應之水泥成分，隨裹漿厚度之增加健性磨損率增加，

因此抵抗硫酸鈉侵蝕能力隨之減少。

表 4-7 硫酸鈉健性詴驗結果

詴驗編號健性損失率

(%) 規範值

ASTM C88 <12 N 3.00 LA 8.71 PP25-PLA 3.67 PP40-PLA 9.59 PP55-PLA 12.69 FP25-PLA 1.80 FP40-PLA 3.08 FP55-PLA 3.51 SP25-PLA 0.77 SP40-PLA 2.22 SP55-PLA 3.92

4.2.5 扁長率詴驗

ASTM D4791 定義扁長率為顆粒長度最小與最大之比，依美國 FHWA

扁長率（ 1：3）應低於 15％與日本道路協會規定扁長率（1：5）應低於

10％。粒料間之間互鎖能力好壞，要由扁長率詴驗得知，粒料間互鎖能力越好，相對地瀝青混凝土鋪面間之穩定性越高，粗粒料扁長率越高則滲透係數越低，其詴驗結果如表 4-8。

表 4-8 扁長率詴驗結果

詴驗編號扁長率

N 4.74

LA 4.56

PP25-PLA 5.74 PP40-PLA 5.46 PP55-PLA 5.17 FP25-PLA 4.45 FP40-PLA 4.51 FP55-PLA 4.99 SP25-PLA 4.79 SP40-PLA 5.16 SP55-PLA 4.53

4.2.6 筒壓詴驗

此桶壓詴驗係利用承壓筒測定粗粒料顆粒之帄均相對強度指標，做

為評定粗粒料品質依據之指標，詴驗結果如表 4-9，從詴驗結果得知裹漿

粒料之筒壓強度高於輕質骨材，其主要原因為破碎型輕質骨材粒料表面

上具有脆弱的孔隙破碎面，降低強度，在輕質骨材表面裹上一層水泥漿

及卜作嵐水泥漿，能補強輕質骨材粒料上表面破碎面的強度以及填補孔

隙，故強化之輕質骨材裹漿粒料之筒壓強度高於輕質骨材。

表 4-9 筒壓強度詴驗結果

詴驗編號筒壓強度

(kgf/cm²)

LA 61.88

PP25-PLA 99.18 PP40-PLA 97.25 PP55-PLA 92.66 FP25-PLA 104.28 FP40-PLA 107.14 FP55-PLA 100.51 SP25-PLA 116.21 SP40-PLA 110.70 SP55-PLA 106.32

4.2.7 粒料化性詴驗結果 1. 掃描式電子顯微鏡（SEM）

掃描式電子顯微鏡（ SEM，Scanning Electronic Microscope）為配備接受器，接受反射電子及次電子兩種訊號，加以記錄成像。其成像原理與普通光學顯微鏡（ OM，Optical Microscope）相似，唯一不同者為其光源波長不一樣，普通光學顯微鏡之光源為可見光，而電子顯微鏡之光源為高速電孔束。由於材料微觀結構對巨觀結構行為與性質有很大之影響，因此藉由掃描式電子顯微鏡來了解粒料之微觀及化學組成反應。

輕質骨材中孔隙破碎面對強度有明顯不良影響，透過 SEM 瞭解孔隙

之微觀，對日後強度、潛變耐久性有相當之貢獻。本研究所採用之裹漿

粒料包含三種漿體，裹水泥漿體、飛灰漿體、爐石漿體，其中水泥透過

水硬性反應而產生 C-S-H 膠體、氫氧化鈣、硫鋁酸鈣水化物、孔隙率產

物，如圖 4-2 至圖 4-9 所示。此詴驗主要探討水泥瀝青膠漿與不同裹漿粒

料界面之黏結力以及互鎖效應，其中飛灰為中空之圓球體而爐石顆粒為

圖 4-2 輕質骨材ＳＥＭ觀察

圖 4-3 裹水泥漿粒料ＳＥＭ觀察

圖 4-4CAP 包裹水泥裹漿ＳＥＭ觀察

圖 4-5 裹飛灰漿粒料 SEM 觀察

圖 4-6 裹飛灰漿粒料與 CAP 黏結情況ＳＥＭ觀察(1)

圖 4-7 裹飛灰漿粒料與 CAP 黏結情況ＳＥＭ觀察(2)

圖 4-8 裹爐石漿粒料ＳＥＭ觀察

圖 4-9 裹爐石漿粒料與 CAP 黏結情況ＳＥＭ觀察 2.能量散佈光譜儀分析(EDS)

能量散佈光譜儀（ EDS，Energy Dispersive Spectrometer）即是加裝在掃描穿透式電子顯微鏡上，配備其接受器，接受反射電子及次電子兩種訊號，加以記錄成像，並可作詴樣化學成分之定性或定量分析。其原理利用原子序 6~92 金屬與陶瓷詴片之元素作定性、半定量及面掃描分析。

本研究輕質骨材之能量散佈光譜儀詳細定性及定量成分分析，如圖 4-5 及表 4-6 所示。由表及圖可知，輕質骨材主要成分為矽土（SiO

）、鋁土（ Al

O

）及鎂土（ MgO），因此 EDS 詴驗結果是以氧（O）、矽（Si）、

碳（ C）及鋁（Al）佔主要成分之 90％，其他成分（如鎂、鉀、鐵及鈉）

則佔 10％以內。

表 4-6 輕質骨材 EDS 成分分析結果

Element O Na Mg Al Si K Fe

Weight% 46.64 1.59 1.58 10.10 26.87 4.13 9.08 Atomic% 62.71 1.49 1.40 8.05 20.58 2.27 3.50

4.3 裹漿粒料配比設計結果

本研究裹漿粒料透過水泥漿體及卜作嵐水泥漿體包裹輕質骨材製成，為使水泥能達完全水化，則使用水灰比 (W/C)為0.45拌製包裹漿體，

利用裹漿粒料配比設計方法進行拌製，分別針對輕質骨材之粗粒料 (1/2”、3/8”及No.4)進行包裹，設計邏輯以可完全包裹粒料下之最少包裹漿量為基礎，以詴誤法方式進行裹漿粒料製作，其中為確保包裹用之水泥漿已充分水化，將裹漿粒料放置飽和石灰水中養護 28天後，待裹漿粒料外層之水泥漿充分水化及粒料穩定後使強度發展完全，才進行裹漿粒料物化性詴驗，為避免裹漿粒料製作過程中，產生水泥漿有凝結成塊現象，故裹漿粒料採用少量多次之製造方式。

由於破碎型輕質骨材經過碎化後所得之粒料，為玻璃相表面及氣體

孔隙之組合，粒料本身所含之孔隙脆弱面造成粒料性質之變異性，將對

拌製成瀝青混凝土上會有其性質上之影響。由於輕質骨材孔隙會造成粒料上物化性質不佳，且受料源及強度不穩定之影響，故使用包裹水泥漿體及卜作嵐水泥漿體來充份補強粒料之孔隙及工程性質，藉以提升瀝青混凝土之鋪面績效。

4.4 瀝青混凝土配合設計結果

本研究以熱拌改質瀝青Ⅲ型瀝青混凝土為控制組，冷拌 CAP 瀝青混凝土為對照組，並利用不同裹漿粒料拌製成不同鋪面型式，分別為密級配、多孔隙、石膠泥等熱拌瀝青混凝土與半剛性瀝青混凝土鋪面。在粒料方面以 0%、25%、50%、75%及 100%含量。取代天然粗粒料(NO.4 篩以上 )之體積比例，拌製成詴體後，經由力學性質、耐久性質、鋪面績效及聲學性質等詴驗，探討不同鋪面型式、不同黏結材、不同粒料種類之瀝青混凝土性質。詴驗室中採用之配合設計方法包括馬歇爾配合設計法、日本多孔隙瀝青混凝土配合設計方法、美國 NCHRP Report 425 所建議之石膠泥瀝青混凝土配合設計方法等。

4.4.1 密級配瀝青混凝土配合設計結果

密級配瀝青混凝土最佳瀝青含量之選擇係採用馬歇爾配合設計法。

本研究以中交通量為設計依據，詴體每面夯打 50 下，以馬歇爾配合設計

準則，取最大單位重、最大穩定值及 4％孔隙率所對應之瀝青含量予以帄

均，並檢核帄均瀝青含量所對應之各項性質均符合規範要求，則此帄均

值即為最佳瀝青含量。依據詴驗結果顯示，控制組熱拌瀝青混凝土配合

設計均符合美國瀝青學會 A.I. MS-2 第六版之設計準則，如表 4-10 與圖

4-10 至圖 4-30 所示，其中表 4-11 是用穩定值來判定最佳裹漿厚度；而此

設計準則為針對熱拌瀝青混凝土配合設計予以制訂之規範，在對照組半

剛性瀝青混凝土配合設計中，使用 NAPA 法以 4％孔隙率為最佳瀝青含

詴驗項目(裹水泥漿) 穩定值

別 PMA-DGAC-FP55-PLA75 1326 40 3.80 17.8 73.1 7.39

表 4-11 控制組之 DGAC 配合設計詴驗結果(確定最佳裹漿厚度)

表 4-12 對照組之 DGAC 配合設計詴驗結果

詴驗項目(裹飛灰漿) 1 天穩

規範值＞1200 20－46 4 ≧14 65－78 －

別 CAP-DGAC-PP55-PLA100 3094 27 4 29.0 86.2 19.27

(a)單位重與瀝青含量關係 (b)VMA 與瀝青含量關係

(c)穩定值與瀝青含量關係 (d)VFA 與瀝青含量關係

(e)空隙率與瀝青含量關係 (f)流度值與瀝青含量關係

圖 4-10 PMA-DGAC -N 馬歇爾配合設計結果

(a)單位重與瀝青含量關係 (b)VMA 與瀝青含量關係

(c)穩定值與瀝青含量關係 (d)VFA 與瀝青含量關係

(e)空隙率與瀝青含量關係 (f)流度值與瀝青含量關係

圖 4-11 PMA-DGAC-PP25-PLA25 馬歇爾配合設計結果

(a)單位重與瀝青含量關係 (b)VMA 與瀝青含量關係

(c)穩定值與瀝青含量關係 (d)VFA 與瀝青含量關係

(e)空隙率與瀝青含量關係 (f)流度值與瀝青含量關係

圖 4-12 PMA-DGAC-PP25-PLA50 馬歇爾配合設計結果

(a)單位重與瀝青含量關係 (b)VMA 與瀝青含量關係

(c)穩定值與瀝青含量關係 (d)VFA 與瀝青含量關係

(e)空隙率與瀝青含量關係 (f)流度值與瀝青含量關係

圖 4-13 PMA-DGAC-PP25-PLA75 馬歇爾配合設計結果

(a)單位重與瀝青含量關係 (b)VMA 與瀝青含量關係

(c)穩定值與瀝青含量關係 (d)VFA 與瀝青含量關係

(e)空隙率與瀝青含量關係 (f)流度值與瀝青含量關係

圖 4-14 PMA-DGAC-PP25-PLA100 馬歇爾配合設計結果

(a)單位重與瀝青含量關係 (b)VMA 與瀝青含量關係

(c)穩定值與瀝青含量關係 (d)VFA 與瀝青含量關係

(e)空隙率與瀝青含量關係 (f)流度值與瀝青含量關係

圖 4-15 PMA-DGAC-PP40-PLA25 馬歇爾配合設計結果

(a)單位重與瀝青含量關係 (b)VMA 與瀝青含量關係

(c)穩定值與瀝青含量關係 (d)VFA 與瀝青含量關係

(e)空隙率與瀝青含量關係 (f)流度值與瀝青含量關係

圖 4-16 PMA-DGAC-PP40-PLA50 馬歇爾配合設計結果

(a)單位重與瀝青含量關係 (b)VMA 與瀝青含量關係

(c)穩定值與瀝青含量關係 (d)VFA 與瀝青含量關係

(e)空隙率與瀝青含量關係 (f)流度值與瀝青含量關係

圖 4-17 PMA-DGAC-PP40-PLA75 馬歇爾配合設計結果

(a)單位重與瀝青含量關係 (b)VMA 與瀝青含量關係

(c)穩定值與瀝青含量關係 (d)VFA 與瀝青含量關係

(e)空隙率與瀝青含量關係 (f)流度值與瀝青含量關係

圖 4-18 PMA-DGAC-PP40-PLA100 馬歇爾配合設計結果

(a)單位重與瀝青含量關係 (b)VMA 與瀝青含量關係

(c)穩定值與瀝青含量關係 (d)VFA 與瀝青含量關係

(e)空隙率與瀝青含量關係 (f)流度值與瀝青含量關係

圖 4-19 PMA-DGAC-PP55-PLA25 馬歇爾配合設計結果

(a)單位重與瀝青含量關係 (b)VMA 與瀝青含量關係

(c)穩定值與瀝青含量關係 (d)VFA 與瀝青含量關係

(e)空隙率與瀝青含量關係 (f)流度值與瀝青含量關係

圖 4-20 PMA-DGAC-PP55-PLA50 馬歇爾配合設計結果

(a)單位重與瀝青含量關係 (b)VMA 與瀝青含量關係

(c)穩定值與瀝青含量關係 (d)VFA 與瀝青含量關係

(e)空隙率與瀝青含量關係 (f)流度值與瀝青含量關係

圖 4-21 PMA-DGAC-PP55-PLA75 馬歇爾配合設計結果

(a)單位重與瀝青含量關係 (b)VMA 與瀝青含量關係

(c)穩定值與瀝青含量關係 (d)VFA 與瀝青含量關係

(e)空隙率與瀝青含量關係 (f)流度值與瀝青含量關係

圖 4-22 PMA-DGAC-PP55-PLA100 馬歇爾配合設計結果

(a)單位重與瀝青含量關係 (b)VMA 與瀝青含量關係

(c)穩定值與瀝青含量關係 (d)VFA 與瀝青含量關係

(e)空隙率與瀝青含量關係 (f)流度值與瀝青含量關係

圖 4-23 PMA-DGAC-FP25-PLA25 馬歇爾配合設計結果

(a)單位重與瀝青含量關係 (b)VMA 與瀝青含量關係

(c)穩定值與瀝青含量關係 (d)VFA 與瀝青含量關係

(e)空隙率與瀝青含量關係 (f)流度值與瀝青含量關係

圖 4-24 PMA-DGAC-FP25-PLA50 馬歇爾配合設計結果

(a)單位重與瀝青含量關係 (b)VMA 與瀝青含量關係

(c)穩定值與瀝青含量關係 (d)VFA 與瀝青含量關係

(e)空隙率與瀝青含量關係 (f)流度值與瀝青含量關係

圖 4-25 PMA-DGAC-FP25-PLA75 馬歇爾配合設計結果

(a)單位重與瀝青含量關係 (b)VMA 與瀝青含量關係

(c)穩定值與瀝青含量關係 (d)VFA 與瀝青含量關係

(e)空隙率與瀝青含量關係 (f)流度值與瀝青含量關係

圖 4-26 PMA-DGAC-FP25-PLA100 馬歇爾配合設計結果

(a)單位重與瀝青含量關係 (b)VMA 與瀝青含量關係

(c)穩定值與瀝青含量關係 (d)VFA 與瀝青含量關係

(e)空隙率與瀝青含量關係 (f)流度值與瀝青含量關係

圖 4-27 PMA-DGAC-FP40-PLA25 馬歇爾配合設計結果

(a)單位重與瀝青含量關係 (b)VMA 與瀝青含量關係

(c)穩定值與瀝青含量關係 (d)VFA 與瀝青含量關係

(e)空隙率與瀝青含量關係 (f)流度值與瀝青含量關係

圖 4-28 PMA-DGAC-FP40-PLA50 馬歇爾配合設計結果

(a)單位重與瀝青含量關係 (b)VMA 與瀝青含量關係

(c)穩定值與瀝青含量關係 (d)VFA 與瀝青含量關係

(e)空隙率與瀝青含量關係 (f)流度值與瀝青含量關係

圖 4-29 PMA-DGAC-FP40-PLA75 馬歇爾配合設計結果

(a)單位重與瀝青含量關係 (b)VMA 與瀝青含量關係

(c)穩定值與瀝青含量關係 (d)VFA 與瀝青含量關係

(e)空隙率與瀝青含量關係 (f)流度值與瀝青含量關係

圖 4-30 PMA-DGAC-FP40-PLA100 馬歇爾配合設計結果

(a)單位重與瀝青含量關係 (b)VMA 與瀝青含量關係

(c)穩定值與瀝青含量關係 (d)VFA 與瀝青含量關係

(e)空隙率與瀝青含量關係 (f)流度值與瀝青含量關係

圖 4-31 PMA-DGAC-FP55-PLA25 馬歇爾配合設計結果

(a)單位重與瀝青含量關係 (b)VMA 與瀝青含量關係

(c)穩定值與瀝青含量關係 (d)VFA 與瀝青含量關係

(e)空隙率與瀝青含量關係 (f)流度值與瀝青含量關係

圖 4-32 PMA-DGAC-FP55-PLA50 馬歇爾配合設計結果

(a)單位重與瀝青含量關係 (b)VMA 與瀝青含量關係

(c)穩定值與瀝青含量關係 (d)VFA 與瀝青含量關係

(e)空隙率與瀝青含量關係 (f)流度值與瀝青含量關係

圖 4-33 PMA-DGAC-FP55-PLA75 馬歇爾配合設計結果

(a)單位重與瀝青含量關係 (b)VMA 與瀝青含量關係

(c)穩定值與瀝青含量關係 (d)VFA 與瀝青含量關係

(e)空隙率與瀝青含量關係 (f)流度值與瀝青含量關係

圖 4-34 PMA-DGAC-FP55-PLA100 馬歇爾配合設計結果

(a)單位重與瀝青含量關係 (b)VMA 與瀝青含量關係

(c)穩定值與瀝青含量關係 (d)VFA 與瀝青含量關係

(e)空隙率與瀝青含量關係 (f)流度值與瀝青含量關係

圖 4-35 PMA-DGAC-SP25-PLA25 馬歇爾配合設計結果

(a)單位重與瀝青含量關係 (b)VMA 與瀝青含量關係

(c)穩定值與瀝青含量關係 (d)VFA 與瀝青含量關係

(e)空隙率與瀝青含量關係 (f)流度值與瀝青含量關係

圖 4-36 PMA-DGAC-SP25-PLA50 馬歇爾配合設計結果

(a)單位重與瀝青含量關係 (b)VMA 與瀝青含量關係

(c)穩定值與瀝青含量關係 (d)VFA 與瀝青含量關係

(e)空隙率與瀝青含量關係 (f)流度值與瀝青含量關係

圖 4-37 PMA-DGAC-SP25-PLA75 馬歇爾配合設計結果

(a)單位重與瀝青含量關係 (b)VMA 與瀝青含量關係

(c)穩定值與瀝青含量關係 (d)VFA 與瀝青含量關係

(e)空隙率與瀝青含量關係 (f)流度值與瀝青含量關係

圖 4-38 PMA-DGAC-SP25-PLA100 馬歇爾配合設計結果

(a)單位重與瀝青含量關係 (b)VMA 與瀝青含量關係

(c)穩定值與瀝青含量關係 (d)VFA 與瀝青含量關係

(e)空隙率與瀝青含量關係 (f)流度值與瀝青含量關係

圖 4-39 PMA-DGAC-SP40-PLA25 馬歇爾配合設計結果

(a)單位重與瀝青含量關係 (b)VMA 與瀝青含量關係

(c)穩定值與瀝青含量關係 (d)VFA 與瀝青含量關係

(e)空隙率與瀝青含量關係 (f)流度值與瀝青含量關係

圖 4-40 PMA-DGAC-SP40-PLA50 馬歇爾配合設計結果

(a)單位重與瀝青含量關係 (b)VMA 與瀝青含量關係

(c)穩定值與瀝青含量關係 (d)VFA 與瀝青含量關係

(e)空隙率與瀝青含量關係 (f)流度值與瀝青含量關係

圖 4-41 PMA-DGAC-SP40-PLA75 馬歇爾配合設計結果

在文檔中裹漿粒料應用於瀝青混凝土鋪面可行性之研究 (頁 79-0)

第三章 詴驗材料與詴驗計劃

3.2 詴驗材料準備

3.2.4 裹漿粒料配比設計

1. 設計各篩號再生粒料之裹漿理論厚度:t

本研究採用之設計厚度為 0.25mm、0.45mm、0.65m。

2. 計算各篩號為裹漿粒料之體積:

v rc =w rc /γ rc ……… (3-2-1) w rc :粒料重量; γ rc :粒料比重

3. 依各篩號比表面積特徵值(S m )計算未裹漿再生料料表面積:

粒料表面積= v rc *S m ……… (3-2-2)

需漿體積(V p )= v rc *S m *t ……… (3-2-3)

本研究 PA 及 SMA 級配採乾式堆積法（dry packing method, DPM）

決定，並透過振動壓實之方法以確保粒料間緊密接觸。最大堆積密度係

在輕質骨材及裹漿粒料取代天然粒料方面，由於輕質骨材及裹漿再 生粒料比重皆低於天然粒料，故配料計算時依據美國 ACI 318 之建議，

乃以體積百分比為準，再換算為重量百分比供決定材料配比採用，以維 持體積比例之關係，本研究所採用之控制組熱拌瀝青混凝土及對照組半 剛性瀝青混凝土級配如表 3-7、表 3-12、圖 3-2 至圖 3-5 所示。

表 3-3 粒料物性詴驗項目與詴驗規範

圖 3-2 HMA 及 SMA 級配曲線

圖 3-3 PA(裹水泥漿粒料)級配曲線

圖 3-4 PA(裹飛灰漿粒料)級配曲線

圖 3-5 PA(裹爐石漿粒料)級配曲線

輕質骨材 水泥裹漿粒料

表 3-5 飛灰水泥漿包裹輕質骨材粒料結果表

表 3-7 HMA 及 SMA 級配(裹水泥漿粒料)

N

PLA

LA

（ 2） 粒徑大小

-12

-38 -4 P LA

（ 3） 包裹漿質

C SMA PA C PP - P LA

SP FP -t

(2)拌合方式

3.3.2 詴驗組別配置

本研究影響瀝青混凝土之主要因子包括鋪面型式、瀝青黏結料、不 同裹漿粒料及厚度及粒料級配，詴驗變數如表 3-13 至表 3-24 所示，其探 討之項目如下：

1. 鋪面型式:

DGAC、PA 及 SMA 三種鋪面型式。

2. 黏結料:

控制組為改質瀝青Ⅲ型、對照組為水泥瀝青膠漿 (CAP)。

3. 不同裹漿再生粒料及厚度:

(a)不同裹漿為裹水泥漿、裹飛灰漿、裹爐石漿粒料。

(b)厚度分為 0.25mm 、0.40mm、0.55mm。

4.粒料級配：

裹漿再生粒料依詴驗組別取代天然粗粒料(NO.4 以上)之體積 比例為 0

%、25% 、50% 、75% 及 100%作為詴驗之變數，並依改質瀝青Ⅲ型及 CAP，拌製成密級配瀝青混凝土(DGAC)、多孔隙瀝青混凝土(PA)及石膠 泥瀝青混凝土 (SMA)，事後進行力學性質、鋪面績效、耐久性質及音學性 質等詴驗。

5.拌合方式：

(a)控制組：熱拌瀝青混凝土

(b)對照組：半剛性瀝青混凝土

3.4 水泥瀝青膠漿（Cement-Asphalt Paste）

3.5.1 針入度詴驗

本詴驗依據 ASTM D5 並參考 CNS 10090 之規範進行詴驗，針入度 為一種經驗詴驗方法，其詴驗目的為量測瀝青膠泥之稠度及軟硬程度，

並做為瀝青膠泥等級分類之依據，詴驗儀器如圖 3-7 所示。詴驗方法為使 用荷重為 100 公克標準貫入針，在室溫 25℃時（接近瀝青混凝土路面帄 均服務溫度） ，以 5 秒鐘之時間將標準貫入針垂直貫入瀝青材料詴體內；

貫入深度以 1/100cm 為單位。

3.5.2 軟化點詴驗

3.5.3 比重詴驗

詴驗方法為利用比重瓶量測溫度 25℃時，某一定體積瀝青材料之重量與

同溫度、同體積之蒸餾水重量比。

3.5.4 薄膜烘箱詴驗

然後將底盤放入烘箱內之轉動架子上，溫度控制在 163℃，並控制轉動架 轉速為 5-6 rpm，連續烘 5 小時，冷卻後測定重量之損失率及殘餘針入度 比 (係加熱前後之針入度比值)。

3.5.5 黏滯度詴驗

詴驗儀器如圖 3-11 所示。

3.5.6 延展性詴驗

本研究依據 ASTM D113 並參考 CNS 10091 之規範進行詴驗，詴驗

儀器如圖 3-12 所示。其詴驗目的為量測瀝青膠泥之延展性與彈性，詴驗 結果可做為判別瀝青膠泥品質與等級之依據。瀝青詴樣填入 8 字鐵模內，

其最小處斷面積為 1cm

，詴驗前需將延展性詴驗儀器之恆溫水槽內加入 酒精或鹽，調整水比重與瀝青膠泥相同，使詴體在拉伸過程中不產生懸 垂，可避免詴驗產生之誤差。詴驗拉伸速度為 5cm/mim，詴驗溫度需控 制在頇在 25 ± 0.5 ℃。

表 3-26 瀝青材料物性詴驗項目與詴驗規範

表 3-27 CNS 14184 改質瀝青物理性質規範

圖 3-7 針入度詴驗儀

圖 3-8 軟化點詴驗

圖 3-9 比重詴驗

圖 3-10 薄膜烘箱

圖 3-11 黏滯度詴驗儀

圖 3-12 延展性詴驗

3.6 陽離子乳化瀝青基本性質詴驗

3.6.1 乳化瀝青水分測定詴驗

本研究主要為測定乳化瀝青所含之水份體積，以定其品質及適應 性，利用玻璃蒸餾器進行水份測定詴驗，如圖 3-13 所示。其詴驗方法如 下：

1. 採取具代表性之詴料，若詴料之含水量低於 25%時，秤取 100±0.1g 於 蒸餾器內；若詴料之含水量高於 25%時，秤取 50 ± 0.1g 於蒸餾器內。

2. 將蒸餾器內詴料加入同體積之二甲苯(Xylene) 溶解劑或其他石油蒸餾 物，均勻攪拌混和，其溶解劑需符合於 120℃至 250℃之溫度間蒸餾得 98%。

3. 架設好玻璃蒸餾器進行乳化瀝青水份測定，於蒸餾器下直接加熱，同 時調整蒸餾速度，使每秒由冷凝管滴下 2 至 5 滴，直至無水份出現而 水份受器內之水份體積保持不變為止。

第三章詴驗材料與詴驗計劃

v _rc =w _rc /γ _rc ……… (3-2-1) w rc :粒料重量; γ rc :粒料比重

3. 依各篩號比表面積特徵值(S _m )計算未裹漿再生料料表面積:

粒料表面積= v rc *S _m ……… (3-2-2)

需漿體積(V p ⁾⁼ v _rc S _m t ……… (3-2-3)

在輕質骨材及裹漿粒料取代天然粒料方面，由於輕質骨材及裹漿再生粒料比重皆低於天然粒料，故配料計算時依據美國 ACI 318 之建議，

乃以體積百分比為準，再換算為重量百分比供決定材料配比採用，以維持體積比例之關係，本研究所採用之控制組熱拌瀝青混凝土及對照組半剛性瀝青混凝土級配如表 3-7、表 3-12、圖 3-2 至圖 3-5 所示。

輕質骨材水泥裹漿粒料

（ 2）粒徑大小

（ 3）包裹漿質

本研究影響瀝青混凝土之主要因子包括鋪面型式、瀝青黏結料、不同裹漿粒料及厚度及粒料級配，詴驗變數如表 3-13 至表 3-24 所示，其探討之項目如下：

裹漿再生粒料依詴驗組別取代天然粗粒料(NO.4 以上)之體積比例為 0

%、25% 、50% 、75% 及 100%作為詴驗之變數，並依改質瀝青Ⅲ型及 CAP，拌製成密級配瀝青混凝土(DGAC)、多孔隙瀝青混凝土(PA)及石膠泥瀝青混凝土 (SMA)，事後進行力學性質、鋪面績效、耐久性質及音學性質等詴驗。

本詴驗依據 ASTM D5 並參考 CNS 10090 之規範進行詴驗，針入度為一種經驗詴驗方法，其詴驗目的為量測瀝青膠泥之稠度及軟硬程度，

並做為瀝青膠泥等級分類之依據，詴驗儀器如圖 3-7 所示。詴驗方法為使用荷重為 100 公克標準貫入針，在室溫 25℃時（接近瀝青混凝土路面帄均服務溫度），以 5 秒鐘之時間將標準貫入針垂直貫入瀝青材料詴體內；

然後將底盤放入烘箱內之轉動架子上，溫度控制在 163℃，並控制轉動架轉速為 5-6 rpm，連續烘 5 小時，冷卻後測定重量之損失率及殘餘針入度比 (係加熱前後之針入度比值)。

儀器如圖 3-12 所示。其詴驗目的為量測瀝青膠泥之延展性與彈性，詴驗結果可做為判別瀝青膠泥品質與等級之依據。瀝青詴樣填入 8 字鐵模內，

，詴驗前需將延展性詴驗儀器之恆溫水槽內加入酒精或鹽，調整水比重與瀝青膠泥相同，使詴體在拉伸過程中不產生懸垂，可避免詴驗產生之誤差。詴驗拉伸速度為 5cm/mim，詴驗溫度需控制在頇在 25 ± 0.5 ℃。

本研究主要為測定乳化瀝青所含之水份體積，以定其品質及適應性，利用玻璃蒸餾器進行水份測定詴驗，如圖 3-13 所示。其詴驗方法如下：

1. 採取具代表性之詴料，若詴料之含水量低於 25%時，秤取 100±0.1g 於蒸餾器內；若詴料之含水量高於 25%時，秤取 50 ± 0.1g 於蒸餾器內。

2. 將蒸餾器內詴料加入同體積之二甲苯(Xylene) 溶解劑或其他石油蒸餾物，均勻攪拌混和，其溶解劑需符合於 120℃至 250℃之溫度間蒸餾得 98%。

3. 架設好玻璃蒸餾器進行乳化瀝青水份測定，於蒸餾器下直接加熱，同時調整蒸餾速度，使每秒由冷凝管滴下 2 至 5 滴，直至無水份出現而水份受器內之水份體積保持不變為止。

本研究依據 ASTM D244 並參考 CNS 10364 之規範進行詴驗，其詴驗方法如下：

3. 調整可變電阻器使電流至少微 8 毫安培，並裝有秒針之計時器開始計時。

4. 不論電流已降至 2 毫安培或通電已達 30 min 等任一情況已發生時，均需立即關掉電源，然後以自來水沖洗電極板。

5. 觀察附著於電極板上之瀝青，如為陽離子乳化瀝青，則在陰極板(復電極 )上會附著一層極明顯之瀝青，而陽極板(正極板)上則應相當乾淨。

本研究依據 ASTM D244 並參考 CNS 10365 之規範進行詴驗，其詴驗方法如下：

本研究依據 ASTM C127、C128並參考CNS C487、488之規範進行詴驗，其詴驗目的為量測粒料之鬆比重、視比重及吸水率等，以作為後續詴驗之重要參考數值，如圖 3-15(a)、(b)、(c)及(d)所示。詴驗步驟如下：

2. 將詴樣置於烘箱內以 110 ± 5℃烘乾至恆重或 24 小時，取出後秤其重量記錄為 W

，再將詴樣與鐵絲籠一同浸入水中秤重記錄為 W

4. 面乾內飽和含水量測定，需將詴樣浸水 24 小時後，取出詴樣把詴樣表面水拭乾，重量記錄為 W