建築基地保水滲透技術設計規範與法制化之研究子計畫二：透水鋪面技術規範與法制化之研擬
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(2) 建築基地保水滲透技術設計規範與法制化之研究 子計畫二：透水鋪面技術規範與法制化之研擬. 第六章. 第七章. 透水鋪面施工及養護規範草案之研擬 ................................123 第一節. 目前國內透水鋪面現有規範之探討.....................123. 第二節. 基地保水指標之探討.............................................130. 第三節. 施工及養護施工規範之草擬.................................132. 第四節. 本章小結 .................................................................162. 結論與建議 ............................................................................163 第一節. 結論 .........................................................................163. 第二節. 建議 .........................................................................164. 附錄一. 透水性材料資料庫查詢系統(PMDSS) ................................165. 附錄二. 審查會議紀錄及處理情形 ....................................................175. 參考書目.................................................................................................181. II.
(3) 表 次. 表 次 表 2-1 九十三年透水性鋪面工作之示範案例明細表........................19 表 2-2 CNS 14184 聚合物改質柏油分類...........................................20 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21 表 2-4 粗粒料建議檢驗規範 ................................................................22 表 2-5 細粒料建議檢驗規範 ................................................................22 表 2-6 礦物填充料建議檢驗規範 ........................................................23 表 2-7 纖維基本性質建議檢驗規範....................................................23 表 2-8 透水瀝青混凝土粒料級配建議規定........................................24 表 2-9 篩孔尺寸與過篩質量累計百分率之關係 1 .............................25 表 2-10 透水性混合物目標值 2 ............................................................27 表 2-11 CNS 13295 之內容 ..................................................................31 表 2-12 都市各種使用分區不透水率比較表......................................33 表 3-1 都市化之逕流係數(f) ................................................................47 表 3-2 透水瀝青模擬降雨數據 ............................................................48 表 3-3 透水瀝青自然降雨數據 ............................................................50 表 3-4 透水瀝青鋪面量測氣象相關係數............................................56 表 3-5 植草磚鋪面量測氣象相關係數................................................57 表 3-6 透水磚鋪面量測氣象相關係數................................................58 表 3-7 環保透水混凝土鋪面量測氣象相關係數................................59 表 3-8 透水瀝青溫度之變異數分析....................................................61 表 3-9 植草磚溫度之變異數分析 ........................................................62 表 3-10 透水磚溫度之變異數分析 ......................................................63 表 3-11 環保透水混凝土溫度之變異數分析 ......................................64 表 3-12 透水及非透水性鋪面境溫度長期監測單因子變異數分析..65 表 3-13 原土摻配 50％砂之粒徑分佈.................................................67 表 3-14 四斷面各層水力傳導係數（cm/sec） ..................................69 表 3-15 四斷面之等效水力傳導係數..................................................70 表 3-16 級配層及原土層（實驗室相關資料）..................................70 表 3-17 工地密度（kg/cm2） ..............................................................70 表 3-18 現地各層施工時含水量(%) ...................................................71 III.
(4) 建築基地保水滲透技術設計規範與法制化之研究 子計畫二：透水鋪面技術規範與法制化之研擬. 表 3-19 孔隙比(e)..................................................................................71 表 3-20 孔隙率(n%) .............................................................................71 表 3-21 飽和度(S%) .............................................................................72 表 3-22 四斷面各層分別保水量 ..........................................................72 表 3-23 保水量(全保水 cm) .................................................................73 表 3-24 估計面層水力傳導係數 ..........................................................74 表 3-25 完工初期及一年半後透水係數之比較..................................75 表 3-26 CI 指數分類表.........................................................................76 表 3-27 Heat Index 分類表 ..................................................................77 表 3-28 不同時間透水鋪面 CI 值 .......................................................78 表 3-29 不同時間透水鋪面 HI 值 .......................................................78 表 3-30 透水瀝青透水瀝青舒適度(HI)...............................................79 表 3-31 透水瀝青舒適度(HI)變異數分析...........................................79 表 3-32 植草磚舒適度(HI)...................................................................80 表 3-33 植草磚舒適度(HI)變異數分析...............................................80 表 3-34 透水磚舒適度(HI)...................................................................81 表 3-35 植草磚舒適度(HI)變異數分析...............................................81 表 3-36 環保透水混凝土舒適度(HI)...................................................82 表 3-37 環保透水混凝土舒適度(HI)變異數分析 ..............................82 表 3-38 酷熱指數長期監測單因子變異數分析..................................84 表 4-1 土壤水分監測儀器滿水位土壤濕度........................................88 表 4-2 葛洛夫現地透水率試驗數值....................................................88 表 4-3 葛洛夫現地透水率試驗數值....................................................93 表 4-4 土壤水分監測儀器滿水位土壤濕度........................................97 表 4-5 中正大學透水性鋪面滲透係數結果表....................................97 表 5-1 日本常用之透水性鋪面形式..................................................105 表 5-2 透水性鋪面工法比較表 ..........................................................107 表 5-3 中正大學特定停車場分析結果.............................................. 111 表 5-4 置換 8 公分透水瀝青面層力學分析結果表..........................113 表 5-5 破壞分析結果表 ......................................................................114 表 5-6 CBR 值強度轉換結果表.........................................................116 IV.
(5) 表 次. 表 5-7 ILLI-SLAB 分析結果.............................................................117 表 5-8 版理論應力、撓度計算結果表..............................................118 表 5-9 有限元素法與理論解應力、撓度比較表..............................118 表 5-10 連鎖磚分析結果表 ................................................................120 表 6-1 透水鋪面種類 ..........................................................................123 表 6-2 各國多孔隙瀝青混凝土級配設計..........................................124 表 6-3 透水磚之規範要求 ..................................................................125 表 6-4 本研究建議透水磚之強度規範..............................................126 表 6-5 透水混凝土規範要求 ..............................................................128 表 6-6 無細骨材混凝土水泥之配比設計參考..................................129 表 6-7 透水鋪面抗壓、抗彎強度比較..............................................130 表 6-8 各類保水設計之保水量及變數說明......................................131 表 6-9 各類保水設計之保水量計算及變數說明..............................136 表 6-10 統一土壤分類與土壤滲透係數 k 值對照表.........................137 表 6-11 土壤滲透係數 k 值簡易對照表 .............................................137 表 6-12 透水性瀝青處理底層的混合料的標準級配範圍表............138 表 6-13 透水性瀝青處理底層混合料之品質規定............................138 表 6-14 透水性瀝青混合料級配範圍表............................................139 表 6-15 透水性瀝青混合料的配合要求及滲透係數表....................139. V.
(6) 建築基地保水滲透技術設計規範與法制化之研究 子計畫二：透水鋪面技術規範與法制化之研擬. VI.
(7) 圖 次. 圖 次 圖 1-1 研究架構 ......................................................................................4 圖 2-1 美國多孔隙瀝青混凝土應用於停車場鋪面..............................6 圖 2-2 面層保水鋪面鑽心試體圖 ........................................................10 圖 2-3 面層保水鋪面氣溫改善示意圖 ................................................10 圖 2-4 面層保水鋪面與排水鋪面氣溫比較圖....................................11 圖 2-5 人造窯燒花崗石鋪磚 ................................................................12 圖 2-6 連鎖磚 ........................................................................................12 圖 2-7 花崗石鋪磚 ................................................................................13 圖 2-8 窯燒紅磚 ....................................................................................13 圖 2-9 純混凝土鋪面 ............................................................................14 圖 2-10 預鑄混凝土塊磚 ......................................................................14 圖 2-11 台南市中華西路 ......................................................................15 圖 2-12 高雄大學「竹鋪面」 ..............................................................16 圖 2-13 環保透水混凝土鋪面 ..............................................................16 圖 2-14 新店實驗區環保混凝土鋪面 ..................................................17 圖 2-15 台灣透水鋪面案例分布 ..........................................................18 圖 2-16 8 號篩(2.36mm)通過質量百分率—孔隙率曲線 ..................25 圖 2-17 最適瀝青量之決定方法之概念圖..........................................26 圖 2-18 多孔隙瀝青混凝土建議配合設計法流程..............................29 圖 2-19 透水性混凝土圖 ......................................................................30 圖 2-20 樹脂砂漿 ..................................................................................32 圖 2-21 固化劑砂漿 ..............................................................................32 圖 2-22 基地保水手說明圖 ..................................................................35 圖 2-23 透水鋪面 ..................................................................................36 圖 2-24 儲留滲透空地 ..........................................................................37 圖 2-25 地下礫石儲留滲透 ..................................................................38 圖 3-1 基地現況配置與本工程施做範圍............................................42 圖 3-2 新店實驗區規劃鋪面面層示意圖............................................43 圖 3-3 新店透水鋪面架構鋪設說明 ....................................................44 圖 3-4 不同透水鋪面鋪面圖及空間桁架 3D 模擬.............................45 VII.
(8) 建築基地保水滲透技術設計規範與法制化之研究 子計畫二：透水鋪面技術規範與法制化之研擬. 圖 3-5 鋪面下之土壤用混凝土隔開 ....................................................45 圖 3-6 不同鋪面下土壤滲水情況設計參考示意圖............................46 圖 3-7 透水瀝青鋪面模擬降雨 ............................................................48 圖 3-8 透水瀝青洪峰時間 ....................................................................49 圖 3-9 透水瀝青鋪面土層含水量 ........................................................49 圖 3-10 透水瀝青鋪面自然降雨 ..........................................................51 圖 3-11 透水瀝青洪峰時間 ..................................................................51 圖 3-12 自然降雨透水瀝青鋪面土層含水量......................................52 圖 3-13 5 月 18 日不同鋪面之表面溫度差異.....................................54 圖 3-14 5 月 17 日不同鋪面之表面溫度差異.....................................54 圖 3-15 6 月 1 日不同鋪面之表面溫度差異.......................................55 圖 3-16 透水瀝青鋪面量測氣象矩陣圖 ..............................................56 圖 3-17 植草磚鋪面量測氣象矩陣圖 ..................................................57 圖 3-18 透水磚鋪面量測氣象矩陣圖 ..................................................58 圖 3-19 環保透水混凝土磚鋪面量測氣象矩陣圖..............................59 圖 3-20 透水瀝青與不透水鋪面環境溫度..........................................61 圖 3-21 植草磚與不透水鋪面環境溫度 ..............................................62 圖 3-22 透水磚與不透水鋪面環境溫度 ..............................................63 圖 3-23 環保透水混凝土與不透水鋪面環境溫度..............................64 圖 3-24 透水及非透水性鋪面環境溫度長期監測分析圖..................65 圖 3-25 試驗流程 ..................................................................................66 圖 3-26 原土摻配 50%砂 .....................................................................68 圖 3-27 原土與原土摻配後之比較圖 ..................................................68 圖 3-28 較高處透水磚(良好) ...............................................................74 圖 3-29 較低處透水磚(阻塞) ...............................................................74 圖 3-30 模擬降雨後表面積水 ..............................................................75 圖 3-31 日照量與 HI 指數相關圖 .......................................................83 圖 3-32 COOL PAVEMETN 鋪設 ......................................................83 圖 3-33 透水及非透水性鋪面酷熱指標(HI)長期監測圖 ..................84 圖 4-1 觀音國小前人行道透水鋪面設計圖........................................85 圖 4-2 觀測井位置圖 ............................................................................86 VIII.
(9) 圖 次. 圖 4-3 觀音國小前人行道透水鋪面斷面圖........................................86 圖 4-4 透水性鋪面監測儀器配置圖 ....................................................87 圖 4-5 一般鋪面與透水性鋪面之環境溫度比較圖............................89 圖 4-6 一般鋪面與透水性鋪面之舒適度比較圖................................90 圖 4-7 一般鋪面與透水性鋪面之酷熱指數比較圖............................91 圖 4-8 橫山鄉內灣村透水鋪面斷面圖 ................................................91 圖 4-9 透水性鋪面監測儀器配置圖 ....................................................92 圖 4-10 觀測井之配置圖 ......................................................................92 圖 4-11 一般鋪面與透水性鋪面之環境溫度比較圖 ..........................94 圖 4-12 一般鋪面與透水性鋪面之舒適度比較圖..............................94 圖 4-13 中正大學特定停車場規劃設計圖..........................................95 圖 4-14 中正大學特定停車場斷面設計圖..........................................96 圖 4-15 中正大學特定停車場監測儀器架設示意圖..........................96 圖 4-16 日照強度計 ..............................................................................99 圖 4-17 溫度濕度計 ............................................................................100 圖 4-18 地溫計與土壤含水量量測儀 ................................................100 圖 4-19 雨量計 ....................................................................................101 圖 4-20 三角堰斷面圖 ........................................................................102 圖 5-1 中正大學停車場透水瀝青斷面示意圖..................................109 圖 5-2 透水瀝青鋪面分析示意圖 ......................................................109 圖 5-3 路基土壤強度轉換圖 ..............................................................109 圖 5-4 底層強度轉換圖 ......................................................................110 圖 5-5 基層強度轉換圖 ......................................................................110 圖 5-6 土壤飽和無法滲入-1............................................................... 111 圖 5-7 土壤飽和無法滲入-2............................................................... 111 圖 5-8 重車輾壓沉陷 ..........................................................................113 圖 5-9 路面推擠 ..................................................................................113 圖 5-10 環保透水混凝土鋪面 ............................................................116 圖 5-11 剛性鋪面荷重區域示意圖 ....................................................116 圖 5-12 複合土壤反力模數 K 轉換圖...............................................117 圖 5-13 連鎖磚鋪面分析示意圖 ........................................................120 IX.
(10) 建築基地保水滲透技術設計規範與法制化之研究 子計畫二：透水鋪面技術規範與法制化之研擬. 圖 5-14 台灣透水鋪面設計流程圖 ....................................................121 圖 6-1 透水磚透水形式 ......................................................................125 圖 6-2 透水磚舖設後之現況 ..............................................................126 圖 6-3 透水磚鋪面斷面圖 ..................................................................127 圖 6-4 空調導水管 ..............................................................................129 圖 6-5 高壓水柱沖洗堵塞物 ..............................................................130 圖 6-6 透水瀝青施工斷面圖 ..............................................................141 圖 6-7 透水磚路面施工斷面圖 ..........................................................149 圖 6-8 標定欲維修之範圍 ..................................................................151 圖 6-9 接縫砂之清除 ..........................................................................151 圖 6-10 首塊透水磚之移除方法 ........................................................152 圖 6-11 植草磚施工斷面圖 ................................................................156 圖 6-12 JW 生態工法施工斷面圖 .....................................................161. X.
(11) 摘要. 摘 要. 關鍵詞：透水鋪面、熱島效應、降雨延時、基地保水、施工規範、法制化 一、研究緣起 台灣地處於亞熱帶地區高溫多雨，洪水及都市熱島效應亦趨明顯，因此降雨 及氣溫造成之災害是一項嚴重的課題。由於台灣都市化程度日漸加劇，而都市化 的過度開發所造成之熱島效應必須正視及解決，而採用透水鋪面工法，利用基地 保水、滲透、滯留之排水觀念，不但能有效提高降雨延時，延長洪峰時間，而且 能降低環境溫度，減輕熱島效應之強度。 透水性鋪面之施工關係其日後成效，因此對於透水性鋪面之施工(新工及修 繕)、維護及管理，必須有一套完善之施工規範來約束，最後達到法治化來有效 推廣實施。 二、研究方法及過程 在研究方法上，首先蒐集國外有關透水鋪面工法文獻、案例、使用情形、遭 遇問題等資料，進行彙整歸納，以提供最適合台灣本土環境設計應用參考。接下 來針以新店透水鋪面試驗區來模擬現地四種鋪面，求得四種鋪面之滲透係數、保 水量、地表及空氣溫度之差異；進而建立保水指標、舒適度指及酷熱指數指標等 透水性鋪面之三大指標來驗證其成效，供日後其推廣法制化之基本成效依據；再 以觀音、橫山及中正大學等現地採用透水性鋪面工法施作，並進行現地監測，再 利用現地資料驗證於試驗區所建立之三大指標，求其適用性。最後依其成效及各 項試驗建立一套完善之透水性鋪面施工及養護規範，進而推廣至法制化。 本計畫最後一個研究重點乃為進行「透水鋪面」法制化探討，並配合相關研 究成果，進行法制擬訂，編撰各項透水鋪面規劃設計、施工及維護管理綱要規範。 三、重要發現 經過文獻蒐集、實驗研究及實驗區現地試鋪等研究工作之後有以下幾點結 論：. XI.
(12) 建築基地保水滲透技術設計規範與法制化之研究 子計畫二：透水鋪面技術規範與法制化之研擬. 1. 於基地保水部分，綠建築之基地保水指標與現地量測之儲存方式有所差異， 因此較難以比較驗證基地保水量。 2. 透水性鋪面之熱導效應長效監測，本研究利用單因子變異性分析方式，進行 其透水性鋪面與非透水性鋪面差異性之探討，經檢定後發現不論是酷熱指數 或是氣溫皆有顯著差異，並且根據其長期監測成效可發現，透水性鋪面於日 落後其涼化程度確實高於一般性鋪面，證實其透水性鋪面改善熱島效應之成 效。 3. 目前透水性鋪面與一般鋪面於氣溫上成效差異顯著，且有明顯改善之現象， 值得繼續推廣研究。 4. 本研究針對國內三試鋪案例針對其透水鋪面成效進行長期監測，利用已收集 到之現地資料針對此三案例之成效進行評估，在舒適性指標以及酷熱指數之 評估上，確實優於一般性鋪面。 5. 國內透水性鋪面的各項規範大多參考國外，許多規範與計算公式尚未本土 化，由於國內與國外之材料性質、施工品質、環境因素都不相同，本研究草 擬施工規範仍需國內相關研究及工程不斷修正補強，才能逐漸發展成ㄧ套完 整之施工規範。. 四、主要建議事項 立即可行之意見 主辦機關：內政部建築研究所 協辦機關：行政院公共工程委員會、內政部營建署、縣市政府 1. 可考量多增加所需之監測儀器，以更全面性的對其透水鋪面成效進行分析與 驗證。 2. 本研究建議將透水鋪面從功能性上去探討，將常用保水設計之內容修改草 地、為半保水鋪面、全保水鋪面，並配合其他保水設計相互配合。. 長期性建議 主辦機關：內政部建築研究所 協辦機關：行政院公共工程委員會、內政部營建署、縣市政府 1. 可針對不同雨型之設計雨型，評估透水鋪面都市之洪水設計之成效。. XII.
(13) 摘要. 2. 透水性鋪面於台灣地區應用尚未普級，並且由於其本身沉陷之問題，因此亦 有許多特殊工法為產生，如新竹縣橫山內灣停車場車道為抵抗透水性鋪面沉 陷之問題，採用連鎖磚鋪面配合蜂巢式加勁格網以及環保透水混凝土鋪面， 此二工法於國內外並無一完整之力學分析與評估報告。未來可利用有限元素 法更進一步針對其力學特性做探討。以確實了解其於車道、停車場之適用性。 3. 本研究針對中正大學特定停車場進行其鋪面破壞模式分析，由於國內對透水 鋪面之壽年預估以及其破壞模式之建立皆無相關之預測模式，未來可利用「力 學-經驗法則」進行其相關模式之建立。. XIII.
(14) 建築基地保水滲透技術設計規範與法制化之研究 子計畫二：透水鋪面技術規範與法制化之研擬. XIV.
(15) 摘要. Abstract. Key words: permeable pavement , simulate rainfall , water-holding capacity of building , heat island effect , comfortability , noise The flosishing ecomony has brought populos. People stare to change the rainwater to the idea of preventing the flood and controlling the flood as quickly as possible in the past, Revise for the goodwill with water and avoid the flood gradually.As the urbanization has raised bringing population concentration and artificial land, let impermeability area has been increased. Which decrease natural plant blanket , and reduce rainfall to infiltrate under ground.Urbanization increased the heat source producing and energy consuming.It changed the thermal balance, forming heat island effect. The simple and concrete way to improve city of climate use the 'permeable pavement 'The method of the permeable administer a lot of years in America ,Europe and Japan .Taiwan is still under study. Public Construction Sommission Executive Yuan promote permeable pavement was completed.It will be measured continuously in the future. At sindian city, we make four type of permeable pavement experiment zone.At laboratory, the coefficient of permeability was all above 10-3cm/sec, and the average of water-holding is 18 cm.We had gathered the data for last one and half years, find that permeable concrete perform the best e for water-holding capacity.The second one is permeable asphalt. We find out that brick and permeable brick, show no difference. The permeable brick couldn’t work might be that the permeable brick blocked seriously.From the data of heat island effect, we find out the main relation between sunshine and environmental temperature. The relation between ground temperature and sunshine is negative coefficient. (R=-0.7).The relation between water content. and environmental temperature is negative coefficient (R=-0.7).The reduce environmental temperature for Permeable pavement. The comparison with concrete pavement, permeable asphalt can lower 2-3℃, brick can lower 4-5℃, permeable brick can lower 3-4℃,permeable concrete can lower 3-4℃. By GPR map we determinedthat, it was agitated obviously between surface and subbase. The result XV.
(16) 建築基地保水滲透技術設計規範與法制化之研究 子計畫二：透水鋪面技術規範與法制化之研擬. show that the permeable pavement couldn't reduce comfortability rapidly, but could be improved. Based on the research findings listed above, permeable pavement. perform well, we can analyses the cost in the future. To judge the difference between permeable pavement and traditional one.. XVI.
(17) 第一章 緒論. 第一章 緒論 第一節. 研究目的. 過去的建築開發常採用不透水鋪面設計，使得大地喪失良好滲透吸水、涵養 保水之能力，因此剝奪了土壤內微生物之生存條件，降低了大地滋養植物的能 力。同時因不保水，而使土地失去了蒸發水分、釋放潛熱，進而調節氣候之功能， 甚至引發居住環境日漸高溫化之「都市熱島效應」。此外，過去都市防洪的觀念， 是希望將雨水盡速排除，正因如此，造成都市公共排水設施莫大的負擔，每逢颱 風、豪雨，都市近郊低窪地區必定因匯集各地雨水一時無法完全排出而造成淹水 現象發生，北縣汐止便是如此。事實上這種不考慮土地保水、滲透、滯流之排水 觀念，而為了改善大地滲透能力，增加其保水功效，就必須進行人造環境之全面 透水化設計。目前完成國外透水鋪面設計現況調查分析及實驗研究、分析、歸納 透水鋪面相關設計工法及參數、透水鋪面實驗區建構完成。. 第二節. 研究方法及過程. 在研究方法上，首先蒐集國外有關透水鋪面工法文獻、案例、使用情形、遭 遇問題等資料，進行彙整歸納，以提供最適合台灣本土環境設計應用參考。接下 來針對降雨強度和透水鋪面之保水量與滲透性對整體結構的材料做一探討，藉以 找出相關設計參數，其中在此部分進行相關材料試驗，以驗證各參數其適用性。 對各項參數實做現地透水鋪面結構設計及試鋪工程，以便進行後續成效研究及降 雨與容量方面之研究。利用簡易氣象量測，評估透水鋪面對人體之舒適性，以及 環境噪音之益處。. 1.
(18) 建築基地保水滲透技術設計規範與法制化之研究 子計畫二：透水鋪面技術規範與法制化之研擬. 第三節. 研究內容. 以台灣各地降雨資料進行透水鋪面性能分析。透水鋪面之性能除受入滲率影 響外，降雨之特性亦為主要影響因素，故針對區域降雨特性對於透水鋪面之性能 進行探討，以作為將來實際設置之依據。探討透水鋪面之設置影響因素及選址原 則。透水鋪面是否適用必須考量當地土壤性質及其他現地條件，因此本計畫擬針 對各項影響因素，審慎擬定透水鋪面選址原則，以利透水鋪面配合現地狀況完全 發揮其功能。發展適於台灣之透水鋪面設置容量計算方法本計畫擬初步整理歸納 相關透水鋪面之容量設計方法，並考慮透水鋪面之特性，參考入滲、容量設計等 相關理論，發展適於台灣之透水鋪面容量計算方法。本研究內容主題如下: 1.研究透水鋪面技術設計手冊與規範 2.透水性材料資料庫之構建 3.透水鋪面施工與維護管理 4.研擬透水鋪面績效成果 5.透水鋪面第三階段法制化、專家審核. 第四節. 研究步驟. 為了解透水鋪面之設計與選址之研究工作，本研究步驟如下: 1. 文獻回顧 透水鋪面是未來的趨勢，將對於國內外之透水性鋪面設計、工法、材料之 資料收集相關文獻、案例、使用情形、遭遇之問題等資料，進行彙整歸納。 2. 新店透水鋪面之建構 新店透水鋪面之基礎設計、施工及使用期間相關資料，分析所需之地層結 構、土壤之參數等資料。加上降雨資料進而決定適不適合透水性鋪面之建構。 3. 降雨強度對新店實驗區透水鋪面之成效與之保水及滲透研究 對於完工後之新店實驗區，將由現地四種斷面之材料性質不同，對其滲透 性及保水進行評估。並設計模擬現地降雨強度之試驗，進行各斷面之實際保水及 滲透性之驗証。. 2.
(19) 第一章 緒論. 4. 探討透水鋪面之成效 利用新店透水鋪面鋪設結果結合其他案例，探討透水鋪面對都市社會之益 處。由噪音及 heat index、人體舒適指數了解透水鋪面之效益。歸納所有分析項 目，評估透水鋪面成效益分析。 5.透水鋪面結構分析之探討 利用軟體分析透水鋪面之結構設計，探討透水鋪面對於輕、中、重之交通 量受荷載能力及破壞程度、狀況。 6.建立材料之基本資料庫 利用Windows XP IIS 5.0建立資料庫伺服器及SQL Server 2000資料庫應用程 式，架構透水性材料之規格、單價、規範值，並對系統之編輯查詢系統做介紹。 7.草擬透水鋪面之施工規範 收集國內外之施工規範做一整合，並研擬透水鋪面施工與維護管理規範， 將透水鋪面之設計、施工及維護管理程序予以標準化。. 3.
(20) 建築基地保水滲透技術設計規範與法制化之研究 子計畫二：透水鋪面技術規範與法制化之研擬. 第五節. 研究架構. 圖 1-1 研究架構. 4.
(21) 第二章 文獻回顧. 第二章 文獻回顧 第一節. 透水性鋪面國內外現況. 透水性鋪面有許多種，有各種塊磚整合而成之，亦有使用透水磚、多孔隙瀝 青混凝土及透水性水泥混凝土，連鎖磚常使用於人行步道和公園，植草磚則常用 在停車場，多孔隙瀝青混凝土在國內使用情形尚為少數，國外是使用在輕交通量 車道、停車場等區。本章將彙整台灣透水性鋪面之發展現況與美國、歐洲及日本 推動透水性鋪面之案例分析。 ㄧ、國外使用情形 z. 美國 1970年代早期於美國開始發展，為的是要改善鋪面面層的透水性、降低噪音. 和增加雨天時的抗滑，而當時早就有許多歐洲國家採用，現今至少也有7個國家 採用，他們都有所共識，鋪設厚度應為45~50mm、孔隙率在17~20%左右，粒料 標稱直徑為11mm或16mm，較大或較小的篩號則不常使用，瀝青膜厚度約在 20~40µm。 一般而言，多孔隙瀝青混凝土可以看作與歐洲之OGAFC（open-graded asphalt friction courses ）相當或者是在美國使用的OFC（open friction courses）。二者預 期提供一個雨水能迅速從行人穿越道表面排水。OGAFC 的原始美國設計方法在 Smith et al.(1974) 中有討論並可作比較。 由於透水性混合料之瀝青含量一般稍高於密級配混合料，且粒料的比表面積 相對較低，為使在生產、運送及鋪築期間不會產生瀝青垂流現象，並能具有足夠 的瀝青油膜厚度以增加耐久性，除使用改質瀝青外，亦可添加纖維加以改善，或 兩者並用，一般常用的纖維分為礦物纖維及有機纖維，用量約在0.3﹪~0.4﹪間， 經過調查發現，大部份使用纖維的州因為擔心使用纖維素可能會吸水而導致混合 料受水害的問題，而使用礦物纖維，唯近來歐洲及美國都有研究顯示，使用纖維 素的鋪面成效與使用礦纖者相同。 美國聯邦公路總署在1974年曾發展一套OGFC配合設計法供各州公路局使 用，但因沒有規定最小孔隙率及瀝青最大垂流量，因此成效並不佳，致有些州停 止使用，1990年時美國聯邦公路總署建議孔隙率為15﹪，但其建議之垂流試驗並 非用於決定最佳瀝青含量，而是校正OGFC拌合溫度用。 5.
(22) 建築基地保水滲透技術設計規範與法制化之研究 子計畫二：透水鋪面技術規範與法制化之研擬. 圖 2-1 美國多孔隙瀝青混凝土應用於停車場鋪面. 資料來源：Huang Yang H，2004 在1970年代中期，很多州立的公路行政機構就已經開始採用多孔隙瀝青混凝 土路面，目前美國已有15州廣泛地使用，且還有數個州也正在考慮跟進。在美國， 多孔隙瀝青混凝土是從廠拌封層試驗中發展出來的，封層處理是先鋪上一層瀝 青，隨後再撒佈蓋面粒料，並將粒料夯實置進瀝青膠泥中，如此可增強摩擦層， 但相對地在高速及高承載的情形下會減低壽命。 為了維持摩擦層的功能及減少粒料的流失，美國公路局在1970年代開始研究 在熱拌廠拌合時，於瀝青膠泥中拌入大量的碎石粒料，其直徑為9.5~12mm，並 使用傳統鋪築機鋪設19mm厚，這種鋪面的優點是表面有孔隙及增加摩擦力，但 因為鋪設的厚度較薄，孔隙較少，所以透水及降低輪胎噪音的效果較小。 有關於多孔隙瀝青混凝土的較常見問題不外乎，粒料過早剝落、黏結劑的流 失及下層的瀝青混凝土惡化等問題。大部份公路單位所使用之標稱最大粒徑為 9.5mm。此級配最大不同點在於通過2.36mm和200篩的百分率，當其它地方著重 在孔隙率以改善內部排水問題時，有一些州確較偏愛使用細粒料以增加混合料的 穩定性。然而，在美國所規範的孔隙率和歐州大部份的國家不同。 亞利桑那州和佛羅里達州成功廣泛地在州際公路面層鋪設多孔隙瀝青混凝土，在 佛羅里達州的多孔隙瀝青混凝土面層其鋪設厚度只有16mm，這兩州都報導使用 添加劑可提升鋪面的成效。喬治亞州在1970年代曾採用多孔隙瀝青混凝土，但到 了1982年即停止使用，因為濕氣會導致底層的瀝青混凝土剝落，後來使用石灰當 防剝劑並量測底層所減少的滲水量，發現此法可降低剝落的問題，因此喬治亞州 現在要求所有的州際公路都要採用多孔隙瀝青混凝土。 6.
(23) 第二章 文獻回顧. 奧立岡州所使用多孔隙瀝青混凝土在某些方面如同歐州大部份的國家所採 用，現在，奧立岡州的多孔隙瀝青混凝土鋪設厚度為38~50mm。其標稱最大粒徑 為25mm，然而，混合料的孔隙率約為10%，此值遠低於歐州偏愛的孔隙率，在 此州多孔隙瀝青混凝土設計在第一次夯實後的孔隙率應在7~11%之間。 美國的透水性鋪面較常發生因黏結力不夠而剝落的問題，因其封層厚度太 薄，無法於其底層間形成有效地黏結。若使用與歐洲相同之黏結劑，則將使其厚 度增加16~19mm，黏結劑最後甚至會移到表面，可能會嚴重危及防滑性及穩定性。 相較於歐洲的瀝青含量，美國在多孔隙瀝青混凝土上偏好使用粒徑較大的粒 料，所以瀝青膜厚可能較薄，厚度約為8~11µm，這樣瀝青膜厚可能無法補足因 粒料黏結力不夠而降低之混合料強度，也無法防止混合料因大量空隙而加速風化 的情形，若使用改質瀝青及較厚之黏層可減少粒料剝落。 多孔隙瀝青混凝土混合的主要特性是他們的高孔隙含量，於 20 % 或者更多 的範圍，它提供對於排水和降低噪音是必要的。這孔隙含量由使用縫隙等級 (gap-graded) 的粒料或者減少在總粒料中的細粒料和填充料對重量的比例小於 20 % 而獲得這些孔隙含量值；不論哪一種情況，都會使用到占總混合物重5 % 範圍的瀝青。 改質瀝青專門用於多孔隙瀝青混凝土混合中。黏合劑大多使用纖維素和礦物 的纖維及聚合物來修正，多孔隙瀝青混凝土的修正是要防止它在混合生產和運輸 期間的排水，但是，也打算這個修正能增加當它就暴露在空氣和水中時混合的耐 久性。. z. 歐洲. （1）瑞典 瑞典國家公路管理局SNRA (Swedish National Road Administration)表明多孔 隙瀝青混凝土的耐久性不比一般密級配瀝青混凝土來的好。的確，在許多情況中 多孔隙瀝青混凝土對大頭釘胎環的損害比對一般密級配瀝青的更具有較低的抵 抗力，因此多孔隙瀝青混凝土的使用多半是基於對噪音的減少和水的排除。 多孔隙瀝青混凝土混合了 5.0% 的瀝青，並用 0.8%的礦物纖維，用來增加連結 劑的耐久性及風化強度）。施工期之瀝青混凝土之孔隙率大於15﹪。 哥德堡(Goteborg) 和 郝爾辛堡(Helsingborg) 之間之 E─6 高速公路上幾個 多孔隙瀝青混凝土的表面也被調查過。城市道路當局選擇新的多孔隙瀝青混 7.
(24) 建築基地保水滲透技術設計規範與法制化之研究 子計畫二：透水鋪面技術規範與法制化之研擬. 凝土表面道路主要用於減少交通噪音；在城市，排水是次要重要的。在中等的降 雨量以後，可見到只有較少的水留在多孔隙瀝青混凝土表面上。 1980's 早期，在哥德堡(Goteborg) 測量到多孔隙瀝青混凝土的噪音量在 2 年之中由初始的 4.8 分貝增加到6.0分貝，其原因為道路的排水容量在 3 年之內 減少了50％這些減少的空間主要源自於道路上灰塵的堆積和大頭釘胎環（studded tire）的損害。但哥德堡(Goteborg) 道路當局還是認為這些現象足以證明多孔隙 瀝青混凝土的使用是正確的。 （2）德國 在德國多孔隙瀝青混凝土（德國術語為 Larmmindemde 瀝青）還沒有標準 的規格，由於民眾的壓力漸增為的是使用它來減少交通的噪音。如同在瑞典，多 孔隙瀝青混凝土是用來減少交通噪音和排水。，多孔隙瀝青混凝土設計有 8 和 11 mm 兩種名義粒料尺寸。有 15 到 25 % 的孔隙率含量，大約 5 % 混合物重 的瀝青含量。 應用 40 mm 厚的多孔隙瀝青混凝土面層，使用最大尺寸為 11mm 的粗粒 料，85% 的粗粒料保留在 2mm 篩子上，含有 0.5 %（混合物的重量）的纖維 素纖維 (cellulose fibers)。 德國多孔隙瀝青混凝土的鋪面層費用比傳統路面多大約100%。這個費用， 主要是用來減少因高速行駛在住宅地區附近或者通常在其中的公路上時所產生 的噪音。 （3）法國 法國使用多孔隙瀝青混凝土是以不影響建築物結構的保養技術來分類，主要 係在恢復人行道鋪面及公路路面，以降低噪音和增加滲漏，並減少路面逕流。 粒料最大尺寸 10mm 或 14mm 的粒料皆可使用， 其中粗粒料（2mm以上） 佔總粒料的 85% ，空氣孔隙含量設計約為 22%。黏合劑組成範圍很廣，包括 瀝青、改質瀝青、橡膠瀝青和添加纖維的瀝青。法國認為多孔隙瀝青混凝土光使 用瀝青無法抵抗重交通所需的凝聚力及柔性，所以自1982年開始採用橡膠瀝青。 透水性底部基礎，使用未被修質過的 60/70 滲透等級瀝青，粒料最大尺寸 有 14 mm 和粘結劑如瀝青。跳躍（gap-graded）級配的粒料，大多在 10 到 14 mm，但是只有很少的礦物填充，一年後，這個高交通流量的城市道路面外表上 還是沒有顯示出任何的損壞。. 8.
(25) 第二章 文獻回顧. (4) 比利時 比利時在1970年代開始使用，其填充料小於0.08mm，黏結劑採改質瀝青和 橡膠瀝青，90±5﹪通過No.60篩，70±10﹪通過No.200篩，孔隙率為19%~25%， 有建議不適合用多孔隙瀝青混凝土路面之處： 1.落塵量大的道路，因粒料間之空隙很快被堵塞。 2.低交通量或慢速車道，因為車速不夠快被堵塞。 3.承受高剪力荷重路面(彎道，上、下坡道)，因目前尚不明瞭多孔隙瀝青混凝土 混合料對此種荷重能否有足夠抵抗能力。 (5)日本 自1973年，日本採用之多孔隙瀝青混凝土鋪面至今已近三十年。當時東京都 建設局為改善行道樹之生長環境，進行人行道透水性鋪面規劃、設計、施工及後 續追蹤調查之研究，於1973至1995年共築220萬平方公尺，並以政策性及階段性 的推行，於1986~1995年以10~20萬平方公尺/年速度成長，東京都透水性鋪面之 推動成果，在日本具有指標性意義，促使日本全國進行透水性鋪面之鋪設，至1999 年，全國已累積了1000萬平方公尺以上的施工實蹟。 其壓碎石灰岩所得之石粉，其含水量在10﹪以下，且為了抵抗粒料飛散性、 耐候性、耐水性、耐流動性等功能，但實際上則是為了考慮耐久性、排水機能之 持續性，則多採用高黏度改質瀝青。其混合料的配比設計中，在由試誤法決定粒 料配比的混合料垂流試驗中取得最佳瀝青含量，接著由密度試驗、馬歇爾穩定值 試驗、透水試驗及Cantabro磨耗試驗決定設計瀝青量，製作馬歇爾試體的夯壓次 數為每面各50下。 日本在多孔隙瀝青混凝土之材料發展、規範研擬、配比設計、現場施工、績 效評估方面，累積多年實務經驗，台灣與日本地理位置接近，工程技術交流頻繁 且施工機具類似，日本推行經驗頗值台灣借鏡。以下為日本透水性鋪面之發展歷 程： ․1973年東京建設局建立三個人行道透水鋪面試驗區 ․1975年日本道路建設協會成立「透水性路面研究委員會」 ․1978年將透水性路面列入「瀝青路面綱要」 ․1982年技術成熟，應用於全國人行道 ․1983年在「都市防洪政策」中納入雨水儲留、滲透設施設置，其中透水性道路 鋪面逐步被採用 ․1999年全國已累積了1000萬平方公尺以上的施工實績。 9.
(26) 建築基地保水滲透技術設計規範與法制化之研究 子計畫二：透水鋪面技術規範與法制化之研擬. ․2004年透水性鋪面技術研發於面層孔隙填入保水材，達到面層保水技術。相關 研究如下圖2-2、2-3、2-4。. 圖 2-2 面層保水鋪面鑽心試體圖. 資料來源：日本大有建設中央研究所，2005. 圖 2-3 面層保水鋪面氣溫改善示意圖. 資料來源：日本大有建設中央研究所，2005. 10.
(27) 第二章 文獻回顧. 圖 2-4 面層保水鋪面與排水鋪面氣溫比較圖. 資料來源：日本大有建設中央研究所，2005. 日本在發展透水性試驗路面時，特別重視下列課題： 1.瀝青混合料最大粒徑之研究 2.路盤級配(碎石或礫石)及其厚度之研究 3.試驗路面所處地點的土質、地勢等環境條件 4.用消石灰加入瀝青混合料所產生之效果 日本透水性鋪面發展至今，依其用途可區分為三類： 1.步行道路鋪面 2.車行道路鋪面 3.戶外體育、景觀設施鋪面 推廣過程是以步行道路鋪面、車行道路鋪面及其他(如體育、景觀)之應用次 序發展，從其發展歷程知，透水性鋪面並無一蹴可幾，而是由試驗區開始，獲得 成功之案例，再自局部地區推動至全國。 二、國內使用情形 國內透水性鋪面之發展尚處於研究發展階段，尤其近年因台灣都會區水災頻 傳，都市化結果不透水面績逐年增加，不透水鋪面直接衝擊地表之保水效能。 校園環境調查報告顯示三十五所國中小學校園環境現況，地面覆蓋的平均不 透水面積，國中校園高達69%，國小達68%，環境保水現況十分不良，此一驅勢 已令相關管理單位正視鋪面透水議題。 11.
(28) 建築基地保水滲透技術設計規範與法制化之研究 子計畫二：透水鋪面技術規範與法制化之研擬. 台灣目前停車場、廣場、人行道、道路等鋪面，尤其後二者均以不透水鋪面 為主，耐用、美觀及保護地下工程設施為考量因素。常見的人行道鋪面如下：. 圖 2-5 人造窯燒花崗石鋪磚. 資料來源：林志棟，2004. 圖 2-6 連鎖磚. 資料來源：林志棟，2004. 12.
(29) 第二章 文獻回顧. 圖 2-7 花崗石鋪磚. 資料來源：林志棟，2004. 圖 2-8 窯燒紅磚. 資料來源：林志棟，2004. 13.
(30) 建築基地保水滲透技術設計規範與法制化之研究 子計畫二：透水鋪面技術規範與法制化之研擬. 圖 2-9 純混凝土鋪面. 資料來源：林志棟，2004. 圖 2-10 預鑄混凝土塊磚. 資料來源：林志棟，2004. 而在車行道瀝青路面，台南市中華路有試鋪與透水性鋪面面層相同之排水性 瀝青路面，其添加木質纖維材料，使其有較高黏度，強化路面結構強度，屬於中 低承載之路面。. 14.
(31) 第二章 文獻回顧. 圖 2-11 台南市中華西路. 資料來源：林志棟，2001 而彰濱試車場，位於彰濱工業區鹿港區，總面積達一百廿九公頃的彰濱試車 場暨實驗室，主要設施包括了高速周回路、綜合性能測試道、煞車性能測試道、 噪音測試道、 綜合耐久測試道、標準不良路、斜坡測試道、滑行暨振動噪音測 試道、實驗室等。 建中工程公司為發展多孔隙瀝青混凝土，在該廠鋪設多孔隙 瀝青混凝土鋪面，並測試各項功能。設計之孔隙率目標值為20%，經測試透水效 能達100ml/sec，透水係數3.1×10-1cm/sec。 另外在中二高後龍段去年12月鋪設一段長400 m的排水性瀝青鋪面試驗路 面，參照歐洲地區鋪築厚度採用5cm，而排水性能施工後量測之15秒鐘排水量為 1143.56 ml/15sec，開放通車三個月後量測為1063.42 ml/15sec，由此可看出隨著 時間的增加，空隙會逐漸被細小粉塵所堵塞，因此施工後定期之維護管理相當重 要。而今年93年六月北二高關西段鋪設將近7公里排水性鋪面，鋪設鋪設厚度 2.5cm、3cm、4cm，九種排水性瀝青混凝配合設計，九種不同材料之成效進行評 估。 其他比較特殊的透水鋪面如高雄大學為推展綠色校園所設置的「竹鋪面」， 竹舖面能增加雨水的滲流時間以及機會，使土地有機會能夠涵養更多的水分，設 置於該校大學南路停車場段與親水空間段，目前已完成設置，如下圖2-12所示。. 15.
(32) 建築基地保水滲透技術設計規範與法制化之研究 子計畫二：透水鋪面技術規範與法制化之研擬. 圖 2-12 高雄大學「竹鋪面」. 資料來源：林志棟，2004 另外台灣最近年也有材料廠商自行研發相關的透水性混凝土路面，其效果似 乎還不錯，如環保透水混凝土鋪面等。 環保透水混凝土鋪面乃由國人自行所研發，並且獲得多國專利，此種鋪面是 在地面鋪設時使用級配層先鋪設一層「副集水透水層」在於上方使用較大之卵石 或粗砂層鋪設「主水流空調層」再加上埋設單元架構的「導水管組合」及灌注細 料的混凝土主體架構，並可在水泥未凝結前，利用硬化色料塗灑於混凝土上，並 經「導水管組合」單元之上單元或利用各式形狀或材質事先欲埋設於未凝結之混 凝土上薄片掀起，使其製成地磚效果，並藉由掀起時的磚縫凹槽成為導水溝，使 混凝土灌注後變成一體成型地磚；因此雨水可由導水溝經「導水管」進入「主水 流空調層」的緩衝區再滲入「副集水透水層」最後由土壤吸收，因而達到具有透 水透氣之環保作用。目前在新店透水性鋪面實驗區裡鋪設一段環保透水混凝土， 是否成效能達當初設計要求將對環保透水混凝土鋪面進行評估。. 圖 2-13 環保透水混凝土鋪面. 資料來源：林志棟，2004. 16.
(33) 第二章 文獻回顧. 圖 2-14 新店實驗區環保混凝土鋪面. 資料來源：林志棟，2004. 透水鋪面因使路基或基層土壤長期處於超飽和之狀態，將使路基土壤之剪力 強度降低，且多孔隙瀝青（水泥）混凝土之粒料堆積狀態造成鋪面結構抗剪及抗 變形之能力不足，且此技術問題目前尚無令人滿意之解決方案，因此目前國內外 之透水鋪面大多未使用於重交通之道路。圖2-15為目前台灣公共工程推動生熊工 法，進行透水性鋪面之分布圖。. 17.
(34) 建築基地保水滲透技術設計規範與法制化之研究 子計畫二：透水鋪面技術規範與法制化之研擬. 圖 2-15 台灣透水鋪面案例分布. 1.台北縣新 店水利署. 6.台北縣北 91 道路改 善工程. 基隆. 2.觀音觀國小前 人行道工程. 台北. 桃園縣. 台北縣及基隆 市. 新竹. 新竹縣. 3.新竹縣橫 山鄉新興村 都市計劃人 行道. 宜蘭縣. 苗栗縣. 台中縣 台中. 4.嘉義縣 中正大學 特定區停 車場. 花蓮. 彰化縣 南投縣 雲林縣. 澎湖群 島. 花蓮縣. 嘉義. 嘉義縣 台南縣 台南. 高雄縣 台東縣 台東. 高雄. 屏東縣. 綠島. 蘭嶼. 資料來源：林志棟，2005. 18. 5.台北市地 震中心前人 行道.
(35) 第二章 文獻回顧. 表2-1 編號 1. 縣市政府 高雄市. 2. 九十三年透水性鋪面工作之示範案例明細表 工程名稱 高雄市立左 營高中校園 鋪設透水性 鋪面工程 台北縣北91 道路改善工 程 鶯歌鎮建國 路、育英 街、國華街 等透水性鋪 面 觀音觀國小 前人行步道 工程 橫山鄉新興 村都市計劃 人行道 中正大學特 定區停車場. 工程地點 高雄市左 營高中. 中華西路 (安平路臨 安橋至和 緯路) 關廟鄉立 圖書館前. 3. 台北縣. 4. 桃園縣. 5. 新竹縣. 6. 嘉義縣. 7. 台南市. 中華西路人 行道改善工 程. 8. 台南縣. 9. 屏東縣. 10. 宜蘭縣. 關廟鄉立圖 書館前廣場 工程 滿州鄉佳樂 停車場及港 口吊橋停車 工程 宜蘭縣政中 心和平路人 形步道及颽 旋路端點廣 場景觀工程. 合計. 板橋市萬 板橋下至 縣民大道 鶯歌鎮. 觀音國小 前人行步 道 橫山鄉新 興村 民雄中正 大學特定 區. 工程內容 敲除既有瀝青混凝土不透 水鋪面約2400M2，改採高 壓連鎖磚、植草磚及木棧 板等設施取代 兩側人行道改為環保透水 性混凝土鋪面施作600M2. 經費 337萬. 配合鶯歌陶瓷博物館觀光 發展，進行周遭整體透水 性規劃作業. 90萬. 敲除既有不透水破損磚人 行步道鋪面約600M2，改採 環保透水性鋪面施作 規劃採用複式強網+陶磚 (8cm)方式施作透水人行步 道鋪面600M2 施作停車場透水性植草磚 鋪面工程3000M2，縣府配 合編列預算辦理景觀綠美 化 30公尺寬路兩側人行步道 翻新施作透水性鋪面工程 4400M2. 200萬. 200萬. 217萬. 200萬. 460萬. 再生高壓地磚綠建材及植 草透水性鋪面工程600M2. 80萬. 佳樂水及 港口吊橋 風景區. 施作透水性鋪面停車場 4000M2及景觀綠美化. 200萬. 宜蘭縣政 中心. 園路及廣場分別採三合土 鋪面、北宜景石鋪面、填 料卵石鋪面及鋪預鑄版鋪 面等方式施作約2900M2透 水性鋪面. 300萬. 2284萬. 資料來源：林志棟，2004. 19.
(36) 建築基地保水滲透技術設計規範與法制化之研究 子計畫二：透水鋪面技術規範與法制化之研擬. 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. 資料來源：公共工程委員會，2003. 20.
(37) 第二章 文獻回顧. 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。. 21.
(38) 建築基地保水滲透技術設計規範與法制化之研究 子計畫二：透水鋪面技術規範與法制化之研擬. 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. 22.
(39) 第二章 文獻回顧. 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 23.
(40) 建築基地保水滲透技術設計規範與法制化之研究 子計畫二：透水鋪面技術規範與法制化之研擬. 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 為14µm，而將暫定三個級配值分別由下式求得瀝青量，並用以製作馬歇爾試體。 暫定瀝青量(對應於粒料) = 假設膜厚(14 µ m) 粒料表面積 24. (2.1).
(41) 第二章 文獻回顧. 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。 25.
(42) 建築基地保水滲透技術設計規範與法制化之研究 子計畫二：透水鋪面技術規範與法制化之研擬. 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 試體。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。. 26.
(43) 第二章 文獻回顧. 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。 因此現階段並無目標值。 27.
(44) 建築基地保水滲透技術設計規範與法制化之研究 子計畫二：透水鋪面技術規範與法制化之研擬. 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). 28.
(45) 第二章 文獻回顧. 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 29.
(46) 建築基地保水滲透技術設計規範與法制化之研究 子計畫二：透水鋪面技術規範與法制化之研擬. 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. 資料來源：林志棟，2005 30.
(47) 第二章 文獻回顧. 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。 31.
(48) 建築基地保水滲透技術設計規範與法制化之研究 子計畫二：透水鋪面技術規範與法制化之研擬. (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 (2) 固化劑砂漿：利用固化劑、水泥及細砂拌合而成，固化劑可將細砂膠結成粗 粒沙石，再經由水泥拌合產生膠結之黏性，具有強度、黏性及透水性。如下 圖2-21。. 圖 2-21 固化劑砂漿. 資料來源：林志棟，2005 32.
(49) 第二章 文獻回顧. 第三節. 建築技術規則基地保水指標探討. 一、都市高密度開發導致洪水問題 建築開發對於淹水現象會產生如此大的影響，其主因就是地表不透水面的增 加，一般較常使用都市「不透水表面率」(percentage ofimpervious area，簡稱IMP) 來評估都市中不透水面積占都市全部面積的比例，其數值愈高，也代表開發的密 度愈大。成功大學建築研究所曾針對台北市及台南市的都市透水性進行實地的調 查。根據其使用分區，抽樣出台北市335 個案例及台南市181 個案例，以田野調 查的方式來解析這兩個都市各類分區的透水性能。結果發現各個不透水率的值均 比過去預估值偏高，顯見過去文獻之推估過於樂觀。同時，也證明了隨著時間的 增加，都市開發密度也相對提高，故都市的不透水表面率也日趨提升。而也由於 這種都市透水環境的惡化，造成了都市洪水發生的頻率上升。(如表2-12). 表 2-12 都市各種使用分區不透水率比較表. 資料來源：林憲德，2005 二、以基地保水指標改善都市水循環能力 由於都市過度不透水化，使得大地喪失了水之涵養力，使得地表逕流量暴增 而造成水災頻傳。有鑑於此，在內政部建築研究所的推動之下，在綠建築的評估 體系中，以「基地保水指標」來定量化評估基地中雨水涵養的能力，以有效改善. 33.
(50) 建築基地保水滲透技術設計規範與法制化之研究 子計畫二：透水鋪面技術規範與法制化之研擬. 日漸惡化的都市水循環問題。所謂基地的「保水性能」，就是建築基地涵養水分 及貯留雨水的能力。 「基地保水設計」主要分為兩大部分，一是「直接滲透設計」， 二是「貯留滲透設計」。所謂「直接滲透設計」就是完全利用土壤孔隙的毛細滲 透原理來達成土壤涵養水分的功能。所謂「貯留滲透設計」就是設法讓雨水暫時 留置於基地上，然後再以一定流速讓水滲透循環於大地的方法。基地的保水性能 愈佳時，基地涵養雨水的能力愈好，有益於土壤內微生物的活動，進而改善土壤 之有機品質並滋養植物，對生態環境有莫大助益，這是在綠建築中推動生態環保 不可或缺的指標。過去的建築環境開發常採用不透水舖面設計，使得大地喪失良 好的吸水、滲透、保水能力，剝奪了土壤內微生物的活動空間，減弱了大地滋養 植物的能力。同時因為土地失去了蒸發水分潛熱的能力，而喪失調節氣候的功 能，甚至引發居住環境日漸高溫化的「都市熱島效應」。保水指標公式如下 n. ∑ Qi Q' i =1 λ= ≥ λc Q0 A × k × t 式中: λ:基地保指標 λc: 基地保指標標準。學校0.5、建築基地0.8×最小空地比 Q’:保水量總和 Q0:原地保水量 Qi:各類保水量 A:透水鋪面面積(m2) K:土壤滲透係數(m/s) t:最大降雨延時(s). 34. (2.7).
(51) 第二章 文獻回顧. 圖 2-22 基地保水手說明圖. 資料來源：林憲德，2005 三、透水舖面設計： 車道、步道、廣場等人類活動的地面構造，通常由地面表層及基層所構成。 所謂「透水鋪面」，就是表層及基層均具有良好透水性能的鋪面（圖2-23）。表 層通常由連鎖磚、石塊、水泥塊、磁磚塊、木塊、HDPE 格框(High DensityPolyethylene， 高密度聚乙烯)等硬質材料以乾砌方式拼成，其透水性能 主要由表面材的乾砌間隙來達成。表層下的基層則由透水性十分良好的砂石級配 構成。依地面的承載力要求，其表層材料及基層砂石級配的耐壓強度有所不同， 但是絕不能以不透水的混凝土作為基層結構以阻礙雨水之滲透。一般良好透水鋪 面的透水性能均如同裸露土地，因此增加透水鋪面，相當於增加裸露土地一樣， 對基地保水有良好的貢獻。其保水量公式如下 Q = A×k×t+0.15×h×A. (2.8). 式中 Q:保水量(m3) A:透水鋪面面積(m2) K:土壤滲透係數(m/s) h:透水鋪面基層厚度(m) t:最大降雨延時(s). 35.
(52) 建築基地保水滲透技術設計規範與法制化之研究 子計畫二：透水鋪面技術規範與法制化之研擬. 圖 2-23 透水鋪面. 資料來源：林憲德，2005. 四、地面貯留滲透設計 所謂雨水的「貯留滲透」，就是讓雨水暫時貯存於水池、低地，然後再慢慢 以自然滲透方式滲入大地土壤之內的方法。具體的貯留滲透設計有「景觀貯留滲 透水池」與「貯留滲透空地」兩種作法。「景觀貯留滲透水池」通常將水池設計 成高低水位兩部分，低水位部分底層以不透水層為之，高水位部分四周則以自然 滲透土壤設計做成，下大雨時可暫時貯存高低水位間的雨水，然後讓之慢慢滲透 回土壤，水岸四周通常種滿水生植物作為景觀庭園之一部份。「貯留滲透空地」 通常利用停車場、廣場、草地之空間，將之做成較低窪的高透水性地面，平時為 一般的活動空間，在下大雨時則可暫時貯存雨水，待雨水以自然滲透方式滲入地 下後便恢復原有空間機能，是一種兼具防洪功能的生態透水設計(圖2-24)。此貯 留滲透設計當然必須做在透水良好的粉土上才有滲透保水的功能，假如做在不透 水的黏土地形上就毫無意義了。其保水量公式如下: Q = A×k×t+V 式中: Q:保水量(m3) A:儲存空地面積(m2) K:土壤滲透係數(m/s) V:儲存空地之可存體積(m3) t:最大降雨延時(s). 36. (2.9).
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