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評估成果

在文檔中 中 華 大 學 (頁 81-106)

依第三章所述之評估方法,本章依材料基本性質、養護再生劑軟 化效率、抗滑性評估及整體成效四節,說明本研究之執行成果。

4-1、材料基本物性試驗結果與分析

本研究所取得的三種不同養護再生劑,皆為國內代理廠商所提 供,在經過基本物性檢驗後,其檢驗結果再於廠商所提供的產品規 範,及一般油溶或乳化瀝青規範比對,整理成表 4-1、4-2、4-3。

表 4-1 養護再生劑 A 基本物性試驗結果

檢測項目 檢測方法

ASTM 檢測結果 廠商產品

規範

符合的油溶 瀝青種類

材料外觀及氣味 -

黑 色 帶 有 柴 油 味 的 液體,攪拌 後 無 結 塊 分層現象

- -

瀝青比重 D70 1.109 >1.04 -

蒸餾至 260℃的蒸餾量佔全部

(360℃)蒸餾量中的體積(%) 89.5

油溶瀝青蒸餾後餾出的液體體

積(360℃,%) 37.2

-

油溶瀝青蒸餾後殘渣體積

(360℃,%)

D402

62.8 65

RC-70

殘渣黏度(60℃,Poises) D4402 1,427 - 符合速凝油溶

瀝青規定

殘渣針入度(25℃,0.1mm) D5 64 - 無符合的油溶

瀝青規定

乾燥時間(小時) D2939 7 - -

註 -:表示沒有規定

表 4-2 養護再生劑 B 基本物性試驗結果

檢測項目 檢測方法

ASTM 檢測結果 廠商產品

規範值

符合的乳化 瀝青種類

材料外觀及氣味 -

黏 稠 的 深 褐 色 液 態 狀,氣味接 近 一 般 瀝 青,攪拌後 無 結 塊 或 分層現象

攪拌後無 結塊或分 層現象

-

瀝青比重 D70 1.165 >1.13 -

乳化瀝青電荷 D244 無電荷 - -

篩分析殘渣重量(%) D244 0.04 - 符合乳化瀝青

規定

D244 43.5 - 無符合的乳化

瀝青規定 乳化瀝青蒸發後殘渣重量(%)

D2939 44.0 44~48 -

乳化瀝青蒸餾後餾出的液體體

積(%) D244 57.0 - -

乳化瀝青蒸餾後殘渣重量(%) D244 42.7 - 無符合的乳化

瀝青規定

殘渣黏度(60℃,Poises) D4402 - -

殘渣針入度(25℃,0.1mm) D5 - 無符合的乳化

瀝青規定

乾燥時間(小時) D2939 2 0.5~1 -

註 -:表示沒有規定

*:表示該材料已呈固態無法施作

表 4-3 養護再生劑 C 基本物性試驗結果

檢測項目 檢測方法

ASTM 檢測結果 廠商產品

規範值

符合的乳化 瀝青種類

材料外觀及氣味 -

黏 稠 的 深 褐 色 液 態 狀,氣味接 近 一 般 瀝 青,攪拌後 無 結 塊 或 分層現象

攪拌後無 結塊或分 層現象

-

瀝青比重 D70 1.106 >1.1 -

乳化瀝青電荷 D244 無電荷 - -

篩分析殘渣重量(%) D244 0.02 - 符合乳化瀝青

規定

D244 44.3 - 無符合的乳化

瀝青規定 乳化瀝青蒸發後殘渣重量(%)

D2939 44.0 44~48 -

乳化瀝青蒸餾後餾出的液體體

積(%) D244 58.0 - -

乳化瀝青蒸餾後殘渣重量(%) D244 41.2 - 無符合的乳化

瀝青規定

殘渣黏度(60℃,Poises) D4402 - -

殘渣針入度(25℃,0.1mm) D5 - 無符合的乳化

瀝青規定

乾燥時間(小時) D2939 2 0.5~1 -

註 -:表示沒有規定

*:表示該材料已呈固態無法施作

依第三章所規劃的材料基本物性試驗計劃與方法,所測得各項基 本物性試驗結果與分析如下

1. 材料外觀及氣味敘述

本研究所取得三種不同的養護再生劑,在經過均勻攪拌後皆無 出現結塊或分層現象。外觀上養護再生劑 A 於常溫下為黑色的液態 狀,並帶有濃烈的柴油味,經加熱後,惡臭的氣味更加明顯;養護再

2. 瀝青比重試驗結果

三種不同養護再生劑比重試驗結果,皆符合產品供應商的產品規 範,但都比一般的瀝青膠泥比重 1.03~1.05 稍重,當中以乳化柏油養 護再生劑的比重 1.165 最高,其次為油溶性養護再生劑的 1.109,最 低的為乳化瀝青養護再生劑 1.106,由廠商產品規範查得,這些養護 再生劑都含有不同百分比的礦物成份,故比重較一般瀝青膠泥重。

3. 乳化瀝青電荷試驗結果

依試驗檢測方法,若受檢試驗試樣為陽離子類型的乳化瀝青時,

其負極電板上,應會附著一層不易擦拭或沖洗的瀝青;陰離子則附著 於正極板上。本試驗所檢驗的養護再生劑 B、C,於最後清除附著在 電極板上的瀝青判斷乳化瀝青所帶電荷時,皆可利用衛生紙將附著於 正負電極板上的養護再生劑順利擦拭乾淨如圖 4-1 所示,依此結果,

故可判斷這兩種養護再生劑皆不具電荷,於現行乳化瀝青產品規範中 尚無此類型的規範。

圖4-1 電荷板經擦拭後無附著瀝青 4. 乳化瀝青篩分析試驗結果

乳化瀝青篩分析試驗依據 ASTM D244 執行,養護再生劑 B、C

試驗結果皆低於現行乳化瀝青產品規範值 0.1%,達到篩分析試驗規 範的要求,其殘渣留於篩網情況如圖 4-2、4-3 所示。

圖4-2 試驗前篩網情況 圖4-3 試驗後殘留於篩網情況 5. 乳化瀝青蒸發試驗結果

乳化瀝青蒸發試驗依 ASTM D244 執行,試驗結果顯示養護再生 劑 B、C 蒸發後殘渣重量百分比皆在 43%~44%左右;與依 ASTM D2939 執行的蒸發試驗結果和前述的結果 44%相近,符合廠商提供 的產品規範,但一般乳化瀝青產品品質規範中無符合的產品。在蒸發 後殘渣的部分,由於這兩種養護再生劑的殘渣於高溫下皆為固體狀如 圖 4-4 所示,於一般乳化瀝青的殘渣於高溫下所呈現的液體狀不同如 圖 4-5 所示,表示這兩種材料基本組成成份已和一般乳化瀝青不同。

圖4-4 養護再生劑B、C殘渣狀況 圖4-5 一般乳化瀝青殘渣狀況 6. 蒸餾試驗結果

蒸餾試驗結果包括油溶瀝青蒸餾試驗與乳化瀝青蒸餾試驗,油溶 瀝青蒸餾試驗是依 ASTM D402 執行,依試驗結果,蒸餾後殘渣的部 份量占試樣體積的 62.8%,及當蒸餾至 260℃時的蒸餾量,已佔全部

(蒸餾至 360℃時)蒸餾出的液體體積中 89.5%,此結果和 RC-70 速 凝油溶瀝青產品規範相近。乳化瀝青蒸餾試驗是依 ASTM D244 執 行,經蒸餾後殘渣量分別為 B 的 42.6%與 C 的 41.2%,表示這兩種 材料成份中脂油的部份約占 58%,可大量補充老化後的瀝青所損失 的脂油以恢復瀝青的柔性。

經由蒸餾後餾出的液體,可明顯發現三種養護再生劑所採用的溶 劑不同,養護再生劑 A 的溶液為帶有琥珀色的油性液體,B 為帶有些 許的油脂透明狀液體,C 在經過蒸餾後溶液呈現透明狀,如圖 4-6 所 示,這是因材料原本的組成差異所造成蒸餾後的液體不同。

圖4-6 養護再生劑蒸餾後餾出的溶液(左至右:A、B、C)

7. 蒸餾後殘渣檢驗結果

三種不同養護再生劑,在經過蒸餾完成的殘渣狀況如圖 4-7,養 護再生劑 A 蒸餾後殘渣於室溫下已凝結為固態膠體,在施以針入度 試驗後結果為 64,相當於針入度等級在 60~70 之瀝青;而以旋轉式 黏度儀 60℃黏度檢測結果為 1,427 Poises,介於 AC-10~20 的瀝青黏 度等級內。由於養護再生劑 B、C 的殘渣在高溫下已成為固態,故已 無法進行後續的殘餘物針入度及黏度試驗。

8. 乾燥時間結果

本試驗於室溫 23±1℃的室內進行,並於每小時檢測一次,直到 材料乾燥為止。由試驗結果顯示,這三種養護再生劑中以油溶性材料 所需乾燥時間長達七小時為最久;乳化的兩種材料僅需兩小時即可乾 燥,此試驗結果與試驗場地當天噴灑後材料所需乾燥時間相近,皆以 乳化類的乾燥時間較短,但與材料供應商所提供的規範相比慢 1 小 時。

雖然本研究取得的三種不同養護再生劑,依供應商提供的材料產 品性質規模與一般油溶或乳化瀝青相近,但這三種養護再生劑在經基 本性質檢驗後,大都無法完全滿足一般油溶或乳化瀝青產品規範,像 是本研究所取得的兩種乳化類型養護再生劑,經過蒸發或蒸餾後殘渣 都已一般乳化瀝青殘渣差異很大,故養護再生劑不適宜採用一般油溶 或乳化瀝青的產品品質規範。

4-2、軟化效率評估成果

本節將依 3-3 節所述的檢驗方法,對於原始鋪面狀況進行試驗並 加以分析,以求得養護再生劑噴灑前鋪面原始狀況,再與噴灑後的鋪 面狀況進行比對,以瞭解養護再生劑的軟化效率。

4-2-1、原始鋪面狀況

本研究所選定的試驗場地為停車場在經過使用 12 年後,空隙率 達 9.7%,且鋪面結構完整僅表面有鬆散現象,適合採用養護再生劑 進行養護。在經過鑽心試體分層切割回收黏度試驗後,測得原始鋪面 各層的瀝青含量如表 4-4 所示。

表 4-4 原始鋪面各層瀝青含量整理表

層別 第一層 第二層 第三層 第四層

編號 1 2 1 2 1 2 1 2 瀝青含量(%) 3.75 4.44 5.17 5.39 5.47 5.27 5.02 5.23 平均 4.10 5.28 5.37 5.13

0.0 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0

第一層 第二層 第三層 第四層

瀝 青 含 量 (%)

圖4-8 原始鋪面各層瀝青含量

由圖 4-8 中發現,試驗場地的鑽心試體在經過分層切割後,求得 的第一層瀝青含量明顯低於其它三層,是由於表面層瀝青老化造成骨 材鬆散,使骨材中吸油量較多的細骨材流失,瀝青含量也就隨之降 低,而其餘三層因受到面層的覆蓋保護,故細骨材則不易直接流失,

瀝青含量也就變異不大。為驗證第一層瀝青含量偏低的原因是因細骨 材的流失所造成,故將經過迴流分離後的骨材分層進行篩分析,詳細 試驗結果如表 4-5 所示。

表 4-5 原始鋪面各層不同粒徑留篩百分比 各篩留篩百分比(%)

粒徑大小

(mm) 第一層 第二層 第三層 第四層

第四層 第三層 第二層 第一層

層 別

累積留篩百分比(%)

>4.75mm 2.36~4.75mm <2.36mm

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

圖4-9 原始鋪面各層粒徑分佈圖

從圖 4-9 中發現,於第一層中骨材粒徑小於 4.75mm 的比例明顯 低於其它三層,表示第一層的骨材結構已有所改變,由於試驗場長年 使用,期間又未進行過養護作業導致瀝青老化無法有效黏著骨材,造 成鋪面的鬆散破壞,使比表面積較大相對吸油量較多的細骨材流失,

造成瀝青含量減少,驗證第一層的瀝青含量較其它三層低的原因,主 要是因為表面層的細骨材流失所致。

在回收瀝青黏度方面,由於本研究選取的試驗場地已使用多年,

在進行分層回收瀝青黏度試驗時,原始鋪面的第一、二層的黏度皆超 出儀器所能檢測的範圍,故以外插的方式回推該層 60℃時之黏度,

計算方法如表 4-6 及圖 4-10 範例,其餘各層回收黏度檢測值及高溫黏 度迴歸外插計算如附錄一所示。

表 4-6 以高溫黏度迴歸外插計算 60℃黏度例 試驗溫度(℃) 黏度(Poises) Log(Poises)

70 137,750 5.1390924 75 61,330 4.7876743 80 27,059 4.4323124 85 12,292 4.0896385 90 6,123 3.7869586

迴歸計算

R-Square 斜率 截距

0.999084 -0.06805 9.8908207 迴歸方程式

890820 .

9 06805 .

0 +

= X

y

60℃ Log Poises 5.8078207 60℃ Poises 642,422

y = -0.068x + 9.8908 R2 = 0.9991

3.0 3.5 4.0 4.5 5.0 5.5 6.0

55 60 65 70 75 80 85 90 95

Log poises

溫度(℃)

圖4-10 以高溫黏度迴歸外推計算60℃黏度示意圖 表 4-7 原始鋪面各層 60℃黏度

層別 編號 60°C Poises 平均 1 642,422*

第一層 2 825,528* 733,975 1 210,621*

第二層 2 265,799* 238,210 1 56,771

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