第二章 文獻回顧
第二節 透水性鋪面材料特性
一、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。
z 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CNS14184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 2-2 CNS 14184 聚合物改質柏油分類
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
資料來源：公共工程委員會，2003
z 粒料 1.粗粒料
在多孔隙瀝青混凝土混合料中之粗粒料，其形狀必須為立方體而無扁平或細 長狀等別類型之粒料在內，則其成效較好。國外研究指出，稜角率高之粒料，粒 料之間互鎖之能力較好，較能發揮抗變形之能力。同時粒料表面組織必須粗糙，
以保證在承受交通荷重下仍保有良好的內在接合力，並符合相關規範之規定。表 2-4為粗粒料的建議檢驗規範。
表 2-4 粗粒料建議檢驗規範
資料來源：公共工程委員會，2003
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 2-5 細粒料建議檢驗規範
資料來源：公共工程委員會，2003
z 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
資料來源：公共工程委員會，2003 z 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 2-7 纖維基本性質建議檢驗規範
資料來源：公共工程委員會，2003
z 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 2-8 透水瀝青混凝土粒料級配建議規定
資料來源：公共工程委員會，2003
z 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。
2.試驗用的粒料配比，是將填充料的配比固定(約5%)，然後變化粗粒料和細粒料 的配比，接著決定8 號篩(2.36mm)過篩量在中央級配附近約±3%的三個級配值 為目標。
3.試驗用排水性混合物的暫定瀝青量，經驗上，在20%孔隙率的瀝青油膜厚大約
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2-9 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 2-9 篩孔尺寸與過篩質量累計百分率之關係
1資料來源：公共工程委員會，2003
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2-16 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 2-16 8 號篩(2.36mm)通過質量百分率—孔隙率曲線
資料來源：公共工程委員會，2003
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。
1. 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。
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2-17 所示為決定最佳瀝青量的方法。
圖 2-17 最適瀝青量之決定方法之概念圖
資料來源：公共工程委員會，2003
9.若由步驟8 中，可得良好的瀝青量(可確保瀝青膜厚的均勻混合物)，則可定為 最佳瀝青量。
10.最佳瀝青量，原則上採用垂流試驗所得的最大瀝青量，但若以此瀝青量製作 的試體上可觀察出有瀝青滲出，則可在垂流試驗所得的最大瀝青量與Cantabro 試驗所得的最小瀝青量之間作設定。此時的Cantabro試驗，是在瀝青量
4.0%~6.0%的範圍內以0.5%為刻度，針對五組排水性混合物製作馬歇爾試驗用
z 設計瀝青量的決定
1.透水性混合物的物性試驗，可針對設定的最佳瀝青量作密度試驗、馬歇爾穩定 值試驗，透水試驗或輪跡試驗。確認是否滿足表2-10 所列針對各試驗的目標 值，然後定為設計瀝青量。孔隙率則以孔隙率目標值的±1%為準。
2.透水試驗以日本「鋪裝試驗法便覽」之透水試驗法進行。
3.表2-10 中孔隙率目標值的20%左右，是指一般地區中施工實績最多的孔隙率。
在積雪寒冷地區及陡坡位置，可設定透水性混合物的孔隙率目標值在20%以 下。同時，在以排水效果為重點的試驗施工中，也有將孔隙率目標值定在20%
以上的例子。
表 2-10 透水性混合物目標值
2資料來源：公共工程委員會，2003 z 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。
視比重= （2.3）
面乾比重= （2.4）
式中：
Wa：粒料的烘乾質量(g)
Wb：粒料在面乾狀態下的質量(g)
Wc：24 小時浸水後粒料在水中的質量(g)
2. (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。
2.馬歇爾穩定值試驗用試體的密度測定依排水性瀝青混合物之密度試 驗方法，並以下述方法求得：
將已乾燥的試體秤重至0.1g之準確度。接著，用游標尺量測試體直 徑至0.1mm之準確度。測定直徑的位置為二處，測量厚度則是取互為直 角的四個位置，此測定值的平均值用於式(2.5)的密度計算中。
試體的密度＝ （2.5）
式中：
Ws：試體質量(g) A：試體斷面積(cm2) L：試體的平均厚度(cm) 試體的孔隙率以式 (2.6) 計算：
（2.6）
式中：
Vv：試體的孔隙率(%) Dm：試體的密度(g/cm3) Dt：理論的最大密度(g/cm3)
圖 2-18 多孔隙瀝青混凝土建議配合設計法流程
圖表 資料來源：公共工程委員會，2003 2
二、透水混凝土材料
透水混凝土使用的材料是由一般的水泥、粗骨材和水拌合而成，有時也會加 入少量的砂。粗骨材可以是碎石、卵石，也可以是人造輕骨材或再生骨材、工業 的爐渣廢料以及其它強度較高的建築廢棄物等。其強度的發揮性，藉著粗骨材表 面的一般水泥漿體，使之骨材表面接觸互相固結，形成多孔隙的結構體，因此具 有相當大的透水性。
1.粒料
粗骨材之選擇以卵石最好、碎石次之，而顆粒的總面積不應過份增
大。粒徑1~3cm或1~4cm的天然顆粒級配較適宜，並應符合CNS1240[混凝土用料]
之有關規定。
2.水泥
水泥使用卜特蘭第Ι型水泥，需符合CNS61[卜特蘭水泥]之有關規定。
3.水灰比
無細骨材混凝土的水灰比可變範圍較小，超過一定區間，就會形成 水泥漿流失和不能成型。比較理想範圍是0.45~0.6之間，較低者可選用0.35。
4.配合設計
傳統ACI配合設計法應用於透水混凝土配合設計無法使用，所以設計時最好 先用類似ACI配合設計法中體積法先估計粗骨材體積，然後換算重量，再把握要 使每一骨材都有足夠的水泥漿包裹的原則進行試辦調整水泥與骨材之間最佳重 量比，水泥漿不可過多以避免滲流至底層影響透水性能。如圖2-19
圖 2-19 透水性混凝土圖
三、非連續拼接或鏤空鋪面材料
在鋪面磚的相關規範中我國國家標準也有相關規定，CNS 13295[高壓混凝土 連鎖地磚]中就規定了高壓混凝土連鎖磚的外觀、尺寸、檢驗方式及基本之力學 性質，其主要內容如下表2-11。
表 2-11 CNS 13295 之內容
資料來源：公共工程委員會，2003
植草磚要依照規範ASTM C 1319-95、格子地磚特殊規格。最大尺寸610mm 長600mm寬最少80mm厚，格子洞的間距最少25mm。現品和樣品不能相差3.2mm 以上，植草磚的抗壓性平均要有5000psi、單磚不能少於4500psi，最大的吸水力 不能超過160kg/m3，植草磚的耐用度要依照植草磚的厚度和吸水力經過最少3年 的測試。
四、透水性黏結料
為配合何台北市人行道規範，必須採用硬底之材料，因此為將透水混凝土及 透水磚黏結，而透水性黏結料因運而生，其中包含樹脂砂漿及固化劑砂漿。
(1) 樹脂砂漿：利用樹脂及粗砂拌合，由於該砂漿皆為粗砂構成，經由高黏性樹 脂拌合而成，具有強度高粘性及透水性。如下圖2-20。
圖 2-20 樹脂砂漿
資料來源：林志棟，2005
資料來源：林志棟，2005