3-1 試驗計畫
本論文為探討再生材料應用於瀝青混凝土抗剝脫性質之影響。首 先分別將來自苗栗後龍溪、中部濁水溪及南部里港溪三種料源之砂石 和三種再生材料(廢玻璃砂、橡膠粉及垃圾焚化底渣)進行物理性質試 驗，後以馬歇爾配合設計求出密級配瀝青混凝土之最佳含油量，並將 每種再生材料依固定添加比及固定含油量與後龍溪、濁水溪及里港溪 三種料源，分別拌製成瀝青混凝土(以添加焚化底渣為例，焚化底渣 與後龍溪、濁水溪及里港溪三種料源分別拌製成不同料源之焚化底渣 瀝青混凝土，取代細粒料的量皆為25%，添加之含油量皆為 7.5%)，
再以浸水馬歇爾試驗、ASTM D3625 煮沸試驗及 AASHTO T283 抗剝 脫試驗評估抗剝脫能力。其主要目的是在探討瀝青混凝土在添加再生 材料後其抗剝脫性是否會比未添加時佳，並完整紀錄及比較再生材料 之抗剝脫性質。圖3-1 為本試驗之計畫流程圖。
本研究利用再生材料與後龍溪、濁水溪及里港溪三種料源，分別 拌製成瀝青混凝土其固定含油量及固定添加量分別為：
1、未添加再生材料之密級配瀝青混凝土固定之含油量為 6.8%。
2、廢玻璃瀝青混凝土固定之含油量為 6.5%，固定之添加量 20%。
3、焚化底渣瀝青混凝土固定之含油量為 7.5%，固定之添加量為 25%。
4、廢輪胎橡膠瀝青固定之含油量為 8.0%，固定之添加量為 20%(橡 膠粉重量是依瀝青膠泥之重量比例計算)。
圖 3-1、本試驗之計畫流程圖
3-2 基本物性試驗項目
本研究針對三種天然骨材(後龍溪、濁水溪、里港溪)及三種再生 材料(廢玻璃砂、橡膠粉、垃圾焚化底渣)進行基本物理性質試驗，以 瞭解材料本身之性質，並作為配比設計及抗剝脫試驗之依據。
粒料準備
河川料源及再生材料物性試驗
馬歇爾配合設計
決定再生材料添加百分比及含油量
垃圾焚化底渣以 25%取代細骨材
橡膠粉以瀝青重量 之20%添加
廢玻璃砂以20%
取代細骨材
浸水馬歇爾試驗 AASHTO T283
抗剝脫試驗
ASTM D3625 煮沸試驗 評估抗剝脫狀況
以無母數分析、雙因子 變異數及Duncan 多重
比較法分析
3-2-1 瀝青膠泥及粒料來源 1、瀝青膠泥之來源
本研究所使用之瀝青膠泥於桃園縣龍潭鄉某實業股份有限公司 取得，等級為中油AC-10，以作為試驗中瀝青混凝土的黏結料。
2、粒料來源
本研究分別用由北部、中部及南部三家瀝青拌合場內取得不同料 源之砂石，由廠商所提供之資料，料源分別取自苗栗地區後龍溪、中 部地區濁水溪及南部地區里港溪，整理如表3-1 所示。
表 3-1、本研究所使用粒料來源之簡介
標稱最大粒徑 產地
北部 1cm 料、0.5 cm 料及砂 苗栗地區後龍溪 中部 2cm 料、1 cm 料及砂 中部地區濁水溪 南部 2cm 料、1 cm 料及砂 屏東地區里港溪 3、再生材料來源
本研究所取得之再生材料其供應廠商及材料種類如表 3-2 所示。
表3-2、再生粒料來源簡介
供應廠商 材料種類
春池玻璃實業有限公司 廢玻璃砂
高雄縣保原實業股份有限公司 橡膠粉 國賓大地環保事業股份有限公司所提
供，料源來自台北縣新店焚化爐 垃圾焚化底渣
3-2-2 瀝青膠泥基本試驗
瀝青材料物理性質試驗主要項目為針入度、比重及黏滯度。
1、瀝青比重試驗
本試驗依據 ASTM D70 執行[34,35]，其目的在辨別瀝青材料之 特性，試驗步驟如下：
(1) 將恆溫水槽控溫至 25±0.1℃，並將燒杯填滿水，置入恆溫水槽 中，使溫度平衡，燒杯內的水需足以蓋滿比重瓶，並高於瓶身 4 公分。
(2) 比重瓶秤重 A。
(3) 比重瓶加入水後，置入恆溫水槽的燒杯內，30 分鐘後取出拭乾 瓶身的水分秤重B。
(4) 將比重瓶內的水倒出，比重瓶拭乾或烘乾，將加溫至流動狀態 的瀝青膠泥倒入比重瓶，數量以佔比重瓶瓶身約3/4 高為原 則，置於常溫下40 分鐘，使之自然冷卻後稱重 C。
(5) 於裝有試樣之比重瓶加入水後，置入恆溫水槽的燒杯內，40 分 鐘後取出，拭乾瓶身秤重D。
(6) 計算比重數據，公式如下。
瀝青膠泥25℃比重=
) (
)
(
B A D C A C
−
−
−
−
2、針入度試驗
本試驗依據 ASTM D5[36]之規範進行，其目的在於表示瀝青膠 泥之軟硬程度和稠度，作為瀝青膠泥分類等級之依據。此試驗步驟如 下：
(1) 將瀝青膠泥置於 25±0.1℃之恆溫水槽內 30 分鐘。
(2) 以 100g 之標準針於 5 秒內貫入瀝青膠泥，其貫入深度既為此 瀝青膠泥之針入度，再求取5 點並取其平均值。
3、黏滯度試驗
本試驗依據工程會所列之檢測法執行黏度量測[37]，Brook field 黏度試驗儀和不同的試驗轉子照片如圖3-2 所示，試驗步驟整理如下：
(1) 將黏度儀調整至水平狀態並啟動開關執行儀器歸零動作。
(2) 啟動溫度控制器並設定所要量測之溫度。
(3) 將加熱後的瀝青膠泥裝填適當的量於試樣管。
(參照儀器說明，依選用的轉子號數而定)
(4) 使受測試樣於常溫冷卻一段時間(低於試驗溫度)，置入控溫 槽；選擇適當的轉子，並調整黏度儀高度旋扭，使轉子緩緩浸 入試樣至適當位置。
(5) 設定黏度儀的轉子號數，於溫度平衡後始量測。
(6) 啟動黏度計馬達 60 秒後讀值，儀器讀得的扭力百分比需介於 2~98%之間。
(7) 需量得三筆以上不同轉速下的剪應力、剪應變資料，以剪應變 率的對數值為自變數，剪應力的對數值為因變數，用簡單線性 迴歸，求算剪應變率為1.0 時之黏度，如表 3-3 之例所示。
表3-3、Brookfield 黏度儀檢測 60℃黏度記錄與計算例
記錄部份 計算部份（註）
編號 轉速 RPM
扭力
% cP SS 剪應力
SR
剪應變 logSS logSR η1.0
poises 2.0 10.3 412000 2000 0.5 3.301 -0.301
3.0 15.2 405300 3048 0.75 3.484 -0.125 4.0 19.8 402000 4020 1.0 3.604 0 6.0 29.8 397300 5960 1.5 3.775 0.176 B1
12.0 58.8 392000 11760 3.0 4.070 0.477
R-Square
=0.999 斜率
=0.985 截距=
logη1.0
=3.602
4000
註：
以logSS 為 Y 軸、logSR 為 X 軸，簡單線性迴歸求出直線之斜率（C）、截距
黏度儀主體 顯示幕
控制面
加溫槽
溫度控制器
在0.90 以上），迴歸的直線方程式為：
logSS＝C×logSR＋I
此中，C 稱為流體指數（Flow Index）或稱為「感剪性」（Shear Susceptibility），
可用以判斷屬於何種廣義的牛頓流體（Generalized Newtonian Flow）：
C＝1.0 牛頓流體（Newtonian）
C＜1.0 假塑性流體（Pseudo plastic）
C＞1.0 膨脹性流體（Dilatant）
圖3-2、Brook field 黏度試驗儀(左圖)與不同的試驗轉子(右圖)
3-2-3 粒料物性試驗
粒料物性試驗係針對天然砂石、廢玻璃砂、橡膠粉及垃圾焚化底 渣分別進行下列各項試驗。
試樣管 轉子21、27 與 29 號
轉子 1~7 號
1、粗、細粒料比重及吸水率試驗
粗、細粒料依據ASTM C127及C128[38,39]規範，量測粒料之比重 及吸水率，以決定壓實後瀝青混凝土之空隙率。試驗儀器包括：烘箱、
磅秤、比重瓶以及容器等。
2、粗粒料洛杉磯磨損試驗
本試驗依據ASTM C131[40]規範，以洛杉磯磨損試驗機，測定粗 粒料之磨損抵抗能力。本試驗三種料源皆採用B級配，置入11個鋼珠 磨球，每分鐘轉速為30~33轉，轉數設定為500轉。試驗儀器包括：洛 杉磯磨損試驗儀、鋼球、篩網及電子秤。
3、篩分析試驗
本試驗依據ASTM C136[41]進行粗、細粒料之篩分析試驗，主要 目的在於瞭解粒料的級配，也就是顆粒大小分佈之情形，以提供瀝青 混凝土配比設計之用，同時也為焚化底渣再利用時的重要考量因素。
試驗儀器包括：標準篩網一套、烘箱與磅秤。
4、橡膠粉之基本性質檢測
橡膠粉之基本性質檢測包括：篩分析、含水率試驗、比重試驗，
試驗方法依據ASTM D6114 所建議的方法執行，概述如下：
(1)含水率試驗
橡膠粉之含水率試驗依據ASTM D1864 執行[5,42]，並依 ASTM D6114 修改烘箱溫度為 105±5℃，使用儀器包括烘箱、磅秤 與淺盤。實驗時先秤得淺盤容器的重量為A，再將約 500g 之試樣 置於淺盤容器後秤得重量為B，將含試樣之淺盤置入溫度為
105±5℃的烘箱內 4 個小時，4 個小時後自烘箱取出試樣，並於乾 燥器內冷卻後秤重，得烘乾後試樣與容器重，再置入烘箱內1 小時 後秤重，直至所秤得的重量為一定值C。
計算含水率的方法如下：
含水率(%) = 100 ) (
)
( ×
−
−
A C
C B
(2) 篩分析試驗
橡膠粉的篩分析依據ASTM D5644「回收之硫化橡膠的粒徑分 佈量測方法」執行[5,43]，土木工程經常使用於篩析粗細骨材的方 法並不適用，規定之儀器有搖篩機、標準篩與磅秤，如前節所述，
另外需準備軟刷(本研究使用塑膠材質的軟刷)、試藥級滑石粉、容 量為500 cm3的空瓶一個、直徑25~50 mm 橡膠球數個，於篩分析 時每個篩網需放置2 個橡膠球。本研究使用的美國標準篩號組合為 No.16、No.20、No.30、No.40、No.50、No.80、No.100、No.200 及 底盤。
試驗時先於150~200g 的試樣中，秤得 100g 的試樣，由於本研究 所取得的橡膠粉最大粒徑皆較40mesh 為粗，因此僅使用 5g 的滑石 粉均勻攪拌，置入空瓶中振動，此一目的在減少橡膠粉的結塊現 象，試樣與滑石粉混合均勻之後置入備妥之篩網內，因橡膠粉粒徑 較50mesh 為粗，故於搖篩機內篩分析 10 分鐘，篩分析完畢後開始 進行每一篩網的秤重，將留有試樣之篩網輕敲並秤重，經輕敲後尚 留於篩網之試樣，以軟刷輕刷並計入下層篩網秤重，直至每個篩網 (包含底盤)秤重完畢。
(3) 比重試驗
橡膠粉之比重試驗依據ASTM D297「橡膠產品的化學分析」
第16.2 節之比重瓶法執行[5,44]，試驗之溫度需控制於 25±0.5℃之 間，與一般量測比重時的水置換法原理相同，關鍵在於使用酒精取 代水，以避免氣泡產生。試驗儀器包括有比重瓶、磅秤，但規範中
並沒有試驗器材的規定，亦沒有詳細的試驗步驟，執行後的密度 公式計算如下：
25℃的密度 Mg/m3=
D C B
A A ×
−
−
× ) (
997 . 0
式中：
A = 試樣質量(g)
B = 裝有試樣的比重瓶填滿酒精重 C = 比重瓶填滿酒精重
D = 酒精的密度(25℃) Mg/m3(gm/cc) 本研究準備的儀器有瀝青比重瓶、磅秤與恆溫水槽、1000 毫升 的燒杯、無水酒精(比重為 0.797)。試驗步驟如下：
(a) 將恆溫水槽的溫度控制於 25±0.5℃，並將燒杯填滿酒精，置 入恆溫水槽中，使溫度平衡，酒精的加入量需能於比重瓶置 入時足以完全覆蓋，並高出比重瓶4 公分。
(b) 比重瓶加滿酒精後，置入恆溫水槽的燒杯內，30 分鐘後取出 比重瓶，拭淨瓶身的酒精並秤重，得比重瓶裝滿酒精重 C。
(c) 將比重瓶之酒精倒出，並拭乾或烘乾，置於磅秤上歸零，加 入試樣秤重，得試樣重A。
(d) 於裝有試樣之比重瓶填滿酒精，蓋上瓶蓋並輕輕搖晃，使酒 精均勻分佈於CRM 之間，置入恆溫水槽的燒杯內，40 分鐘 後秤重，得裝有試樣的比重瓶填滿酒精重B。
(e) 代入公式計算，計算公式如下。
25℃的密度 Mg/m3= 0.797 )
( 997 .
0 ×
−
− ×
C B A
A
5. 焚化底渣之基本性質檢測
焚化底渣之基本性質檢測為篩分析試驗（ASTM C136）、粗、
細粒料比重及吸水率試驗（ASTM C127、ASTM C128）。
3-3 瀝青混凝土配合設計
本研究採用馬歇爾法配合設計法，該試驗方法為美國ASTM D1559[45]規範進行。
3-3-1 馬歇爾法配合設計特性[46,47]
本試驗採用馬歇爾法配比設計，本法為二次世界大戰後，廣泛 應用於熱拌瀝青混凝土以求最佳瀝青含量，常被使用於試驗室配比 設計及工地施工品質控制試驗，目前為國內主最常使用之法。此法 為美國瀝青協會（Asphalt Institute, AI）於 1988 年所出版之 MS-2 馬 歇爾配合設計法[48]，此版馬歇爾配合設計法是以最大單位重、最大 穩定值及孔隙率4%之瀝青含量平均值作為設計最佳含油量。於 1994 年馬歇爾配合設計法則建議當空隙率為4％時之瀝青含量作為設計之 最佳瀝青含量。
3-3-2 馬歇爾配合設計試驗設備 1、夯壓設備
(1) 自動夯壓機：如圖3-3所示，係以鏈條帶動夯錘，上升至18"後，
以自由落體方式自動夯實試體，並有自動計數及自動斷電之裝 置。
(2) 鐵模固定器：設有彈簧扳手之裝置，可將鐵模、底鈑及延伸套 圈三者結合成一體，並固定於夯壓底座上，使其夯錘與中心線