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」工法性能實驗解析

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(1)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? 工法性能實驗解析. 內政部建築研究所研究委託研究報告. I.

(2) 092-301070000G1-005. 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? 工法性能實驗解析. 受委託者：台灣雨水利用協會研究主持人：林教授志棟協同主持人：鄭副教授光炎、鄭副教授政利研究員：陳順興研究助理：雷揚中、廖士煒、吳政松. 內政部建築研究所研究委託研究報告中華民國九十二年十二月. I.

(3) ARCHITECTURE & BUILDING RESEARCH INSTITUTE MINISTRY OF INTERIOR RESEARCH PROJECT REPORT. Study on the Design Guideline and Regularization of Rainwater Conservation and Infiltration Techniques at Building Site Sub-project Ⅱ: The Performance and Experimental Analysis of Porous Pavements. BY Jyh-Dong Lin Guang-Yan Cheng Cheng-Li Cheng December 30, 2003. II.

(4) 摘. 要. 關鍵詞：透水鋪面、土壤滲透能力、保水、法制化一、研究緣起由於都市人口因經濟發展而愈來愈稠密，對於防洪治水從以前的將雨水儘速排除的觀念，逐漸加以修正為與水親善及避洪之理念。以台北縣汐止市為例，因人口的大量遷入，造成周邊山坡地之大規模開發，致使該地區之滲透係數降低，使得每次颱風來臨之降雨量未必較之前之歷史紀錄為大，然其淹水情形卻較以往嚴重。如此這種不考慮土地保水、滲透、滯留之排水觀念，並不是一種維護生態的都市防洪計畫，因此為改善大地的滲透能力，增加其保水功效，就必須對我們日常賴以生活之人造環境在不影響其生活機能之條件下，進行全方位之透水化設計，其中較為簡易且具體之方式即為「透水鋪面」之鋪設法。「透水鋪面」工法在歐美日等國已行之有年，而台灣尚在起步階段，主要原因為法制工作尚未完成，造成技術面無法落實。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。接下來針對透水鋪面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。針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。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，進行法制初擬，編撰各項透水鋪面規劃設計、施工及維護管理綱要規範。. I.

(5) 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： 1. 路基土壤滲透能力將會影響透水鋪面的透水性質，因它為決定雨水滲透至面層、底層之後是否能入滲至地下水層之最重要環節，而且路基土壤的滲透係數並不能藉由人為因素去調整，因此如何選擇適當路基土壤層配合透水面層、基底層是需要特別注意。 2.車道使用透水性鋪面，可能會有路基因浸透水而造成侵蝕退化的問題，所以對於路基的強度與滲透能力的關係應多加以考慮。 3.透水性鋪面對強度的要求並不如一般路面高，所以往往為了提高更佳的耐久性必須選擇對材料有要特別求的材料，因此在單價方面往往會較一般路面高，如何選擇適宜的材料及設計參數是很重要的。 4.有關透水鋪面施工規範國內還尚無完整的規範標準，惟公共工程委員會近日施工綱要規範提出有關透水鋪面的規範，但整體規範內容還需再更進一步調整，在此次研究中著手進行建築技術規則保水滲透技術透水鋪面篇草案初擬，並且同時參考國內外已有規範，並配合實驗室成效分析及室外實驗區研究，制訂出適合台灣本土的透水路面規範，以期早日能提供規範給設計及施工單位參考。四、主要建議事項 1.目前所有實驗結果皆屬於室內實驗部分，未來需進行更多現地實驗以求試驗數據及設計參數的可靠性。 2.透水鋪面設計要考量的因子很多，不過惟有經過仔細調查環境及審慎規劃才能讓透水鋪面真正發揮其功能與效益。 3.降雨的強度與透水鋪面結構設計有很大關係，多少的厚度及材料的. II.

(6) 透水係數關係著透水鋪面滲透的效果。 4.透水鋪面除了講求設計、施工方面之外，最重要的還是要注重維護與管理，這樣才能維持其整體原有效能。. III.

(7) IV.

(8) 目錄第一章緒論. 1. 1.1 研究背景. 1. 1.2 研究目的. 1. 1.3 研究內容. 2. 1.4 研究步驟. 3. 第二章文獻回顧. 5. 2.1 透水鋪面與排水鋪面. 5. 2.1.1 排水性路面. 5. 2.1.2 透水性路面. 6. 2.1.3 排水性路面與透水性路面比較. 7. 2.2 國內外使用情形. 8. 2.2.1 國外使用情形. 8. 2.2.2 國內使用情形. 16. 2.3 透水鋪面種類. 21. 2.3.1 多孔隙瀝青混凝土鋪面. 21. 2.3.2 透水混凝土鋪面. 22. 2.3.3 塊狀或鏤空鋪面. 23. 2.4 透水性鋪面材料特性. 24. 2.4.1 多孔隙瀝青混凝土材料. 24. 2.4.2 透水混凝土材料. 34. 2.4.3 非連續拼接或鏤空鋪面材料. 35. 第三章透水性鋪面材料基本性能實驗. 37. 3.1 透水性基底層材料試驗. 37. 3.1.1 加州承載比試驗（CBR） 3.2 多孔隙瀝青混凝土鋪面之材料試驗. V. 38 43.

(9) 3.2.1 密度及空隙率試驗. 44. 3.2.2 馬歇爾穩定、流度值試驗. 46. 3.2.3 室內透水試驗. 47. 3.3 透水性連鎖磚鋪面之材料試驗. 49. 3.3.1 抗壓強度試驗. 50. 3.3.2 吸水率試驗. 50. 3.3.3 透水係數試驗. 50. 3.4 透水混凝土材料試驗. 51. 3.4.1 抗壓試驗. 51. 3.4.2 抗彎試驗. 52. 3.4.3 劈裂試驗. 52. 3.4.4 透水試驗. 53. 3.5 現場透水試驗. 53. 3.6 透水儀試驗. 55. 第四章透水性材料試驗成果. 57. 4.1 多孔隙瀝青混凝土實驗結果成效分析. 57. 4.2 透水性混凝土試拌結果. 62. 第五章透水性鋪面實驗區. 65. 5.1 新店實驗規劃區. 66. 5.2 萬里實驗規劃區. 76. 5.3 石牌國中實驗區. 79. 第六章建築基地保水滲透技術設計規則法制化之探討 6.1 透水鋪面技術規範編（草案）第七章結論與建議. 83 84 103. 7.1 結論. 103. 7.2 建議. 103. VI.

(10) 圖目錄圖 1.1 研究架構. 4. 圖 2.1 排水性鋪面排水路徑. 6. 圖 2.2 透水性鋪面水分滲透路徑. 6. 圖 2.3 一般鋪面、排水性、透水性鋪面之比較. 7. 圖 2.4 美國多孔隙瀝青混凝土應用於停車場鋪面. 9. 圖 2.5 日本多孔隙瀝青混凝土步道. 14. 圖 2.6 人造窯燒花崗石鋪磚. 16. 圖 2.7 連鎖磚. 17. 圖 2.8 花崗石鋪磚. 17. 圖 2.9 窯燒紅磚. 17. 圖 2.10 純混凝土鋪面. 18. 圖 2.11 預鑄混凝土塊磚. 18. 圖 2.12 台南市中華西路. 19. 圖 2.13 高雄大學「竹鋪面」. 20. 圖 2.14 環保透水混凝土鋪面. 20. 圖 2.15 多孔隙瀝青混凝土鋪面斷面圖. 22. 圖 2.16 透水混凝土磚. 22. 圖 2.17 透水混凝土製品. 23. 圖 2.18 塊狀或鏤空鋪面已廣泛的應用於停車場. 23. 圖 2.19 8 號篩(2.36mm)通過質量百分率—孔隙率曲線. 29. 圖 2.20 最適瀝青量之決定方法之概念圖. 30. 圖 2.21 多孔隙瀝青混凝土建議配合設計法流程. 33. 圖 3.1 CBR 夯實器具. 39. 圖 3.2 CBR 貫入試驗儀器. 40. 圖 3.3 CBR 試驗流程圖. 42. VII.

(11) 圖 3.4 測試體重量. 45. 圖 3.5 以游標卡尺量測試體直徑及厚度. 45. 圖 3.6 馬歇爾夯壓機. 47. 圖 3.7 馬歇爾試驗儀. 47. 圖 3.8 室內透水試驗器示意圖. 48. 圖 3.9 室內透水試驗. 48. 圖 3.10 磚室內透水試驗器示意圖. 51. 圖 3.11 磚室內透水儀器. 51. 圖 3.12 透水試驗試驗架設示意圖. 53. 圖 3.13 現場透水試驗儀詳圖. 54. 圖 3.14 現場量測照片. 54. 圖 3.15 室內透水儀. 55. 圖 3.16 模擬現場施工之試驗容器斷面圖. 56. 圖 4.1 瀝青混和料垂流試驗圖. 58. 圖 5.1 新店實驗區. 65. 圖 5.2 萬里實驗區. 65. 圖 5.3 石牌國中實驗區. 65. 圖 5.6 新店實驗區規劃鋪面圖. 67. 圖 5.7 不同透水鋪面路面圖及空間桁架 3D 模擬. 68. 圖 5.8 鋪面下之土壤用混凝土隔開. 68. 圖 5.9 透過窗戶觀察不同鋪面下土壤滲水情況設計參考示意圖. 69. 圖 5.10 漸層色透水磚路面施工斷面圖. 71. 圖 5.11 透水磚路面施工斷面圖. 73. 圖 5.12 環保透水混凝土施工斷面圖. 75. 圖 5.13 實驗區位置圖. 76. 圖 5.14-1 步道及腳踏車鋪面構造. 77. 圖 5.14-2 停車場鋪面構造. 77. VIII.

(12) 圖 5.14-3 低中承載鋪面構造. 77. 圖 5.15 透水混凝土. 79. 圖 5.16 透水性混凝土與石英砂面層. 80. 圖 5.17 試驗區觀測井. 80. IX.

(13) 表目錄圖 1.1 研究架構. 4. 圖 2.1 排水性鋪面排水路徑. 6. 圖 2.2 透水性鋪面水分滲透路徑. 6. 圖 2.3 一般鋪面、排水性、透水性鋪面之比較. 7. 圖 2.4 美國多孔隙瀝青混凝土應用於停車場鋪面. 9. 圖 2.5 日本多孔隙瀝青混凝土步道. 14. 圖 2.6 人造窯燒花崗石鋪磚. 16. 圖 2.7 連鎖磚. 17. 圖 2.8 花崗石鋪磚. 17. 圖 2.9 窯燒紅磚. 17. 圖 2.10 純混凝土鋪面. 18. 圖 2.11 預鑄混凝土塊磚. 18. 圖 2.12 台南市中華西路. 19. 圖 2.13 高雄大學「竹鋪面」. 20. 圖 2.14 環保透水混凝土鋪面. 20. 圖 2.15 多孔隙瀝青混凝土鋪面斷面圖. 22. 圖 2.16 透水混凝土磚. 22. 圖 2.17 透水混凝土製品. 23. 圖 2.18 塊狀或鏤空鋪面已廣泛的應用於停車場. 23. 圖 2.19 8 號篩(2.36mm)通過質量百分率—孔隙率曲線. 29. 圖 2.20 最適瀝青量之決定方法之概念圖. 30. 圖 2.21 多孔隙瀝青混凝土建議配合設計法流程. 33. 圖 3.1 CBR 夯實器具. 39. 圖 3.2 CBR 貫入試驗儀器. 40. 圖 3.3 CBR 試驗流程圖. 42. 圖 3.4 測試體重量. 45. X.

(14) 圖 3.5 以游標卡尺量測試體直徑及厚度. 45. 圖 3.6 馬歇爾夯壓機. 47. 圖 3.7 馬歇爾試驗儀. 47. 圖 3.8 室內透水試驗器示意圖. 48. 圖 3.9 室內透水試驗. 48. 圖 3.10 磚室內透水試驗器示意圖. 51. 圖 3.11 磚室內透水儀器. 51. 圖 3.12 透水試驗試驗架設示意圖. 53. 圖 3.13 現場透水試驗儀詳圖. 54. 圖 3.14 現場量測照片. 54. 圖 3.15 室內透水儀. 55. 圖 3.16 模擬現場施工之試驗容器斷面圖. 56. 圖 4.1 瀝青混和料垂流試驗圖. 58. 圖 5.1 新店實驗區. 65. 圖 5.2 萬里實驗區. 65. 圖 5.3 石牌國中實驗區. 65. 圖 5.6 新店實驗區規劃鋪面圖. 67. 圖 5.7 不同透水鋪面路面圖及空間桁架 3D 模擬. 68. 圖 5.8 鋪面下之土壤用混凝土隔開. 68. 圖 5.9 透過窗戶觀察不同鋪面下土壤滲水情況設計參考示意圖. 69. 圖 5.10 漸層色透水磚路面施工斷面圖. 71. 圖 5.11 透水磚路面施工斷面圖. 73. 圖 5.12 環保透水混凝土施工斷面圖. 75. 圖 5.13 實驗區位置圖. 76. 圖 5.14-1 步道及腳踏車鋪面構造. 77. 圖 5.14-2 停車場鋪面構造. 77. 圖 5.14-3 低中承載鋪面構造. 77. XI.

(15) 圖 5.15 透水混凝土. 79. 圖 5.16 透水性混凝土與石英砂面層. 80. 圖 5.17 試驗區觀測井. 80. XII.

(16) XIII.

(17) 第一章緒論 1.1 研究背景台灣因都會區綠地不足與社區過度不透水化，土地喪失水之涵養力亦使得地表逕流量暴增造成水災頻傳。然而這些災難並非不可避免，山坡地社區也並非完全不可開發，因此只要加強建築基地保水及透水設計就可減緩其弊害。為緩和都市氣候之惡化，生活居住環境之「綠化」、「基地保水設計」及採用透水性結構物是有效之方法。「綠化」不但因其潛熱蒸發，有緩和氣候之功能，也因其光合作用，而有固定空氣中 CO2，達到減緩溫室效應之功能。「基地保水設計」不但對於土壤、植栽、生物之生態環境有極大貢獻，對於防洪、降低都市排水設施亦有相當大助益。在排水設施上設計滲水管、滲水井或將雨水先導入大地內部保水，再行排入都市排水設施中，讓地面盡量保持透水功能，如在車道、步道、廣場等人工地盤上，儘量採透水性鋪面設計，均可解決基地保水之問題。. 1.2 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。目前我國綠建築九大指標中的基地保水指標主要分為兩大部分，一是『直接滲透設計』，二是『貯集滲透設計』，而透水鋪面設計工法既是 1.

(18) 屬於『直接滲透設計』中的技術之一，其可加強大地土壤保水功能，健全水循環，改善都市熱島效應影響，使人民的生活環境能跟得上物質環境提升之腳步。本研究之目的即為發揮透水鋪面的功能，對透水鋪面的設計與工法做一完整性研究。從文獻回顧瞭解世界各國使用透水鋪面之現況以及相關之法規外，並針對目前各種不同型態之透水性鋪面、材料、設計、施工法具體的於現地實鋪，進行成效試驗，以驗證設計理論是否可行，最後再依最佳化模式制訂出一套設計與施工規範，使得日後對於透水鋪面設計與施工有一標準可依循。. 1.3 研究內容一般所熟知之「鋪面」，大略可依其功能分為上下兩部份，上為面層，下為基底層。面層通常為「耐磨材」，其功用在於增加與車輪間之摩擦力，避免打滑並提供行人車輛舒適平整表面；而基底層又稱「承載層」，是由砂石、級配、混凝土等所構成，使上部承載荷重能均勻傳遞至路基土壤，而所謂的「透水性鋪面」係將透水性良好、級配孔隙率高之材料應用於面層與基底層，使雨水通過人工鋪築之多孔性鋪面，直接滲入路基土壤，而具有讓水還原於地下之性能。目前透水鋪面主要包括以下三種：多孔隙瀝青混凝土鋪面、無細骨材混凝土鋪面材料、非連續拼接或鏤空鋪面等三種。本研究之主要研究內容如下： 1. 國內外「透水鋪面」設計現況調查分析 2. 「透水鋪面」性能實驗研究 3. 分析、歸納「透水鋪面」相關施工方法及設計參數 4. 進行「透水鋪面」第一階段法制化研究. 2.

(19) 1.4 研究步驟為落實評估「透水鋪面」調查實驗研究工作，本研究步驟歸納如下： 1. 文獻回顧透水鋪面工法歐美日等國已行之有年，而台灣尚在起步階段故本計畫將擬收集國外有關透水鋪面工法相關文獻、案例、使用情形、遭遇之問題等資料，進行彙整歸納。 2. 「透水鋪面」材料基本參數試驗及配比設計從各項透水鋪面的材料進行基本的物理與力學試驗，透過實驗結果可供未來鋪面材料的分析以及配比設計之用。 3. 「透水鋪面」結構設計根據國內外以往建立的實驗數據並配合材料基本性能的試驗，歸納分析各種透水鋪面材料的性能，並且建立透水鋪面配比資料庫做為設計參考的依據。依據材料的特性整體做進一步結構設計，並且分析、歸納透水鋪面相關設計參數，以便進行現地實驗觀測，進而選擇出影響透水鋪面性能之主要參數，實驗結果可作為適合台灣本土化透水性鋪面設計理論發展之依據。 4. 「透水鋪面」實際試鋪以及成效驗證由於近年來大部分國內針對透水鋪面的研究尚處於實驗室內配合設計，並且所有試驗條件也是給予假設的方式去施做，然而對於台灣地區無論是天候、交通量、以及其他眾多的影響條件下，若要推行一種鋪面新工法是需要於現地實際試鋪，以及多項的成效評估才可推行完成，因此本研究將選定一實驗路段以實際推行透水鋪面工法，再藉由現地成效試驗結果，修正配合設計以及設計參數。 5. 「透水鋪面」法制化之探討技術面之落實得先有法制化作業層面之實現，本計畫第一年度擬探討基地保水滲透設計手法對於現行相關法規，如建築相關法規（建築技術規則、綠建築設計技術）之適用性，並檢討其是否有衝突點，提出初步的因應與改善方式；同時收集、歸納國內、外相關法規及使用經驗，. 3.

(20) 探討其在設計、施工及維護管理所需考慮之層面，編撰各項透水鋪面規劃設計、施工及維護管理綱要規範。本計畫之研究架構. 文獻回顧. 國外文獻蒐集、回顧. 基本試驗. 透水鋪面材料基本及成效試驗. 多孔隙瀝青混凝土鋪面. 透水性混凝土鋪面. 透水鋪面規劃設計規劃設計. 透水性鋪面試鋪實驗區施工第一階段法制化研究圖表 1. 圖 1.1 研究架構. 4. 非連續拼接或鏤空鋪面.

(21) 第二章文獻回顧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。. 2.1 透水鋪面與排水鋪面對於透水鋪面與排水鋪面往往會混淆了許多人，認為此兩種鋪面是屬於同一種鋪面，然而此兩種鋪面因為結構的不同，所以會造成水在鋪面鋪面下流動的效果造成很大的差異，以下將對此兩種鋪面結構利用圖文的方式做說明。 2.1.1 排水性路面傳統的瀝青混凝土面層，不論採用密級配或粗級配，原則上是不允許水份滲透的；惟於 1987 年時，日本為改進賽車競技場鋪面天雨濕滑之缺失、增加安全性等緣由，乃於「東京都」率先使用所謂的「多孔隙瀝青混凝土鋪面」，由於功效卓著、至 1999 年 12 月止，全國已累積了 1000 萬平方公尺以上的施工實績，且日本道路學會自 1992 年起，積極收集資料、召開審查、編定等會議，已於 1996 年 11 月制訂完成「排水性鋪裝技術指針(案)」乙書，作為此類工程頗具權威之指導準則。排水性鋪面為發揮良好之排水功能，且雨水不致滲透而軟弱路基，排水層下應有一不透水層（一般採用密級配瀝青混合料），並應有良好坡度及平整度以利迅速排水，圖 2.1 為排水性鋪面排水路徑設計例，惟空隙率及排水能力會隨時間因車輛碾壓及灰塵或石屑堵塞而降低，若黏層設計及施工不當，也可能造成排水層與不透水層之結合面剝脫及鬆散。. 5.

(22) 圖表 2. 圖 2.1 排水性鋪面排水路徑. 2.1.2 透水性路面透水性鋪面其在透水級配層上鋪設多孔隙瀝青混凝土，使落在鋪面上之雨水能完全滲入土壤，所以在多孔隙瀝青混凝土下設置透水層，避免採用不透水的黏層。因雨水通過路面直接滲入路基，會使路基土含水量增大而變軟。但據日本東京市建設局追蹤調查發現，路基土壤並沒有因為其含水量增高而有變軟的傾向，主要係此種路面均鋪築於人行道停車場及交通較少之車道，因此目前透水性路面適用對象為人行道停車場及輕交通量車道，相當於國內五、六級路之縣鄉專用道路及社區道路，集水區內之道路一般車流量不高，故採用透水性鋪面，應可承受交通荷重。. 圖表 3. 圖 2.2 透水性鋪面水分滲透路徑. 6.

(23) 2.1.3 排水性路面與透水性路面比較排水性鋪面與透水性鋪面均有各自適用的特性其共同的特點如下： 1. 排水性鋪面與透水性鋪面其面層均使用有較大的孔隙率的多孔隙瀝青混凝土，所以具有良好的滲透性能。 2. 使落在鋪面上之雨水能迅速排除，可防止車輛雨中打滑，並降低水珠飛濺及起霧現象。 3. 降低熱島效應，減少能源消耗 4. 減輕排水設施負擔，進而減少排水設施建造費用。相異點： 1. 排水性鋪面面層之下使用透層或黏層形成一不透水層，避免水份滲入路基土壤中，透過路面坡度將雨水排至排水溝，因此可使路基維持一定的強度，此路面才可適用於交通量較多的道路上。 2. 透水性鋪面不使用透層或黏層，使雨水能滲入路基土壤中，因此達到涵養水源的目的，但由於雨水儲存於土壤中，其強度將不較一般道路或排水性路面高，故此路面大部分適用於低交通量路面、人行道、停車場等。 3. 多孔隙瀝青混凝土鋪面將使用黏性較強的瀝青材料，透水性則不一定需使用。 4. 透水性鋪面對滲透性能特別講求，因此基底層、路基需特別考慮此條件。下圖 2.3 為一般鋪面、排水性、透水性鋪面之比較圖。降雨. 降雨. 降雨. 滲透. 排水瀝青面層瀝青底層排水路基底層. 一般鋪面圖. 透水性鋪面表 4. 排水性鋪面. 圖 2.3 一般鋪面、排水性、透水性鋪面之比較. 7.

(24) 2.2 國內外使用情形 2.2.1 國外使用情形 l 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。. 8.

(25) 圖表 5. 圖 2.4 美國多孔隙瀝青混凝土應用於停車場鋪面. 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. 9.

(26) 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。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。. 10.

(27) l 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. 11.

(28) 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。 (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。 l 日本. 12.

(29) 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。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. 13.

(30) 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。. 圖表 6. 圖 2.5 日本多孔隙瀝青混凝土步道. 14.

(31) 表格 1. 設計區別人步道 I 行道路鋪面. 步道 II. 車車道 I 行道路車道 II 鋪面. 車道 III. 表 2.1 日本常用之透水性鋪面型式. 適用場所. 適用條件. 步道、廣場、徒步區、慢跑步道、腳踏車道. 提供行人、腳踏車通行的步道，腳踏車專用道. 鋪設剖面圖面層材料多孔隙瀝青混凝土混凝土連鎖磚天然砂礫橡膠屑. 步道入口輕型車處、廣場、輛、管理用停車場車輛. 車道、步車共存道路、停車場、商店街、廣場、徒步區. 大型車輛多孔隙瀝青通行量小混凝土混凝於 10 輛土連鎖磚大型車輛通行量小於 10∼55 輛. 重交通程度. 15. 標準斷面.

(32) 2.2.2 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。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：. 圖表 7. 圖 2.6 人造窯燒花崗石鋪磚. 16.

(33) 圖表 8. 圖表 9. 圖 2.7 連鎖磚. 圖 2.8 花崗石鋪磚. 圖表 10. 圖 2.9 窯燒紅磚. 17.

(34) 圖表 11. 圖表 12. 圖 2.10 純混凝土鋪面. 圖 2.11 預鑄混凝土塊磚. 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。. 18.

(35) 圖表 13. 圖 2.12 台南市中華西路. 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。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2.13所示。. 19.

(36) 圖表 14. 圖 2.13 高雄大學「竹鋪面」. 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。. 圖表 15. 圖 2.14 環保透水混凝土鋪面. 20.

(37) 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。. 2.3 透水鋪面種類鋪面的設計是影響地表滲透量最重要的因子，假使一個基地之中使用了大量的不透水鋪面，容易使降落的雨水形成逕流而排出基地之外，導致基地的排水性差。然而，鋪面的設計也是控制基地保水性的最佳方式，要提高基地的保水性應從兩方面著手，一是增加地表水分滲透量；二為增加綠地。關於前者可採用多孔性透水鋪面；後者則可使用塊狀或鏤空的鋪面以非連續拼接的方式安置，讓地表土有和空氣、陽光接觸的機會，以利植被生長，增加土壤的含水量，以下分別簡介之： 2.3.1 多孔隙瀝青混凝土鋪面多孔隙瀝青混凝土係具有高孔隙之排水材料，其發展最早開始於歐洲，1970年代中期在歐洲地區大量使用，日本則是於1980年代開始發展。多孔性瀝青混凝土主要的原理乃利用級配調整使粗骨材間的孔隙率提高至20％左右，以使降於鋪面上的水可由大量的孔隙迅速滲透至路基。此多孔性瀝青鋪面由下至上由四層所構成：（1）路基層：由原來土壤構成，土壤性質需具有良好之透水性。（2）雨水儲留層：由 2.54∼5.08 公分直徑之礫石所構成，厚度視雨量強度而定。（3）過濾層：由 1.27 公分直徑碎石夯實 5.08 公分厚。（4）多孔性瀝青層：厚度視使用需求面定，一般以 6.35 公分應用較多。. 21.

(38) 多孔隙瀝青層. 過濾層碎石. 雨水儲留層碎石. 路基層（原存在土壤）. 圖表 16. 圖 2.15 多孔隙瀝青混凝土鋪面斷面圖. 2.3.2 透水混凝土鋪面一般定義為由均勻級配之粗骨材、微量或無細骨材、且無足量水泥漿之混凝土材料。藉由配比設計與製程控制其特性以達合適強度、高透水性、無析離等工程需求，主要作為無須壓密之回填材料或水工結構物，其抗壓強度約在200psi（1.5 Mpa）至2000 psi（14 Mpa）之間，藉由粗骨材表面的一般水泥漿體使之骨材表面接觸互相固結而發揮強度，同時形成多孔隙的結構體，因此具有相當大的透水性。其滲透係數隨含砂量而不同，一般混凝土為增加透水性而犧牲強度，因此無法承受太大的載重，一般使用於載重較小的區域，如人行道、停車場或行人廣場等。. 圖表 17. 圖 2.16 透水混凝土磚. 22.

(39) 圖表 18. 圖 2.17 透水混凝土製品. 2.3.3 塊狀或鏤空鋪面塊狀或鏤空連鎖磚鋪面，目前最常見的為混凝土面磚，面磚類別分透水及高壓連鎖等。無論是在人行道、公園廣場或停車場均可見到此種鋪面。其主要是以非連續性拼接塊狀鋪面，係指在鋪面與鋪面間有很大的間隙可填入砂土，鋪面下則採用透水性底層，在無細骨材混凝土或砂土層而鏤空的路面，如植草磚，則直接提供植被生長的環境，使得人車行走在上面，不致於使植物壞死。由於此種鋪面可依據不同排列方式及多樣性色澤變化出多采多姿之圖案，因此在使用上有越來越多的趨勢。在鋪面磚相關規範方面，我國國家標準CNS13295（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）也有相關的規定。. 圖表 19. 圖 2.18 塊狀或鏤空鋪面已廣泛的應用於停車場. 23.

(40) 2.4 透水性鋪面材料特性 2.4.1 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。 ●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CNS 14184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：表格 2. 表 2.2 CNS 14184 聚合物改質柏油分類一般鋪面(改質瀝青種類). 試驗項目. III 型針入度，25℃，100g，5sec，0.1mm（Min）黏度，60℃，1s-1 Pas.s（Poise）(Min). 35 800(8000). 黏度，135℃，mm2 (cSt)(Max). 3000. 閃火點 COC，℃(Min). 232. 三氯乙烯中溶解度，％(Min). 99. 離析試驗頂段與底段軟化點差值，℃. 試驗記錄. 滾動薄膜烘箱試驗(RTFOT)後，彈性回復 70. 率，25℃，10cm 伸長，％(Min) 滾動薄膜烘箱試驗(RTFOT)後，針入度，. 10. 4℃，200g，60sec(Min). 24.

(41) 表格 3. 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. 試驗項目. 規範值. 針入度，25℃，100g，5sec，0.1mm. 40. 以上. 軟化點，℃. 80.0. 以上. 延展性，15℃（cm）. 50. 以上. 閃火點 COC，℃. 260. 以上. 薄膜加熱質量變化率，％. 0.6. 以下. 薄膜加熱針入度殘留率，％. 65. 以上. 韌性（Toughness），N×m(kgf×cm). 20(200) 以上. 黏結力(25℃)，N×m(kgf×cm). 15(150) 以上. 黏滯度，60℃，1s-1 Pas.s（Poise）. 20,000(200,000)以上. ●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。表格 4. 表 2.4 粗粒料建議檢驗規範. 試驗方式. 單. 規範. 位洛杉磯磨損率扁長狀顆粒含量. 1：3 1：5. 吸水率健性粗粒料稜角率. 硫酸鈉硫酸鎂一個破碎面兩個破碎面. 規範值. %. AASHTO T96. <30. % %. ASTM D 4791. <20 <5. %. AASHTO T85. <2. % % % %. AASHTO T104 ASTM D5821. 25. <15 <20 >100 >90.

(42) (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。表格 5. 表 2.5 細粒料建議檢驗規範. 試驗方式健性. 單位. 硫酸鈉. 規範. %. <15 CNS 1167. %. 硫酸鎂. 規範值. <20. 稜角率. %. AASHTO TP 33. >45. 液限. %. CNS 5057. <25. 塑性指數. %. CNS 5088. 無塑性. ● 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。表格 6. 表 2.6 礦物填充料建議檢驗規範. l. 試驗篩（mm）. l. 通篩重量百分率（％）. l. 0.60(No.30). l. 100. l. 0.30(No.50). l. 90~100. l. 0.075(No.200). l. 75~100. 26.

(43) ● 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。表格 7. 表 2.7 纖維基本性質建議檢驗規範. Alpine 篩分析法. 網篩分析法纖維長度. 纖維長度. <6mm. 通過. <6mm. 85±10﹪. NO.20(0.85mm) 木纖. 通過 NO.100(0.15mm) 70±10﹪. 通過 NO.40(0.425mm). 65±10﹪. 通過 NO.140(0.106mm). 30±10﹪. 殘餘量（﹪）. 18±5.0（無揮發性）. 酸鹼度（PH）. 7.5±1.0. 含油量（﹪）. 5.0±1.0. 含水量（﹪）. ＜5﹪ 篩分析. 礦纖. 纖維長度. <6mm(0.25”). 最大平均值. 纖維直徑. <5μm(0.0002”) 最大平均值非纖維材料. 通過 NO.60(0.25mm). 90±5﹪. 通過 NO.230(0.063mm). 70±10﹪. 27.

(44) ● 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。表格 8. 孔徑（mm）. 表 2.8 透水瀝青混凝土粒料級配建議規定最大粒徑 3/4”. 最大粒徑 1/2”. 規範上限. 規範下限. 規範上限. 規範下限. 25.0. 100. 100. 100. 100. 19.0. 100. 90. 100. 100. 12.5. 74. 50. 100. 90. 9.5. 60. 25. 78. 26. 4.75. 25. 20. 28. 20. 2.36. 24. 16. 24. 16. 1.18. 21. 13. 21. 13. 0.60. 18. 12. 18. 12. 0.30. 15. 12. 15. 12. 0.075. 10. 8. 10. 8. 瀝青含量範圍. 4.0-6.0. 4.0-6.0. ● 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。. 28.

(45) 暫定瀝青量 (對應於粒料 ) = 假設膜厚 (14 μ m) × 粒料表面積 (2.1) 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 2.10 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。表格 9. 表 2.9 篩孔尺寸與過篩質量累計百分率之關係. 篩孔尺寸（mm）. 4.75. 2.36. 1.18. 0.6. 0.3. 0.15. 0.075. a. b. c. d. e. f. g. 0.02. 0.04. 0.08. 0.14. 0.3. 0.6. 1.6. 過篩質量累計百分率（％）係數. 註：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。. 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 2.19 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。. 圖表 20. 圖 2.19 8 號篩(2.36mm)通過質量百分率—孔隙率曲線. 29.

(46) 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。 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 2.20 所示為決定最佳瀝青量的方法。. 圖表 21. 圖 2.20 最適瀝青量之決定方法之概念圖. 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. 30.

(47) 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。 ● 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。表格 10. 表 2.10. 透水性混合物之目標值. 項目. 目標值. 孔隙率（％）. 20 程度. 透水係數(cm/sec). 10-2 以上. 註：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。 ● 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. 31.

(48) 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。 Wa W a − Wc Wb 面乾比重= Wb − Wc. 視比重=. （2.3）（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.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＝. Ws ( g / cm3 ) A× L. （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： Vv= (1 −. Dm ) × 100% Dt. （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). 32.

(49) 空隙率選擇. 粒料配合比選擇. ,決定用砂量與孔隙率曲線 (以三組間隔 3%用砂量 (8#過篩率 )粒料配比決定 ) no 瀝青用量計算. 製作夯打試體. 空隙率校核. 配合比決定. (垂流驗証） (c a n t a b r i a試驗 ). no. 決定用油量. 物性試驗校核. 決定最終配比. 圖表 22. 圖 2.21 多孔隙瀝青混凝土建議配合設計法流程. 33.

(50) 2.4.2 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。 l 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。 l 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。 l 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。 l 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。. 34.

(51) 2.4.3 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。表格 11. 表 2.11 CNS 13295 之內容. 檢驗項目. 內容摘要＊尺寸不予以硬性規定，但長寬比不得超過 280mm，慣用厚度為 60、80、100、120 及 140mm。. 外觀、尺寸. ＊表面若敷面層，其厚度至少 6mm 以上＊尺寸許可差：長寬為±2mm，厚度為±3mm。厚度在 80mm 以下，不得有超過 2mm 之瑕疵突出物，在 80mm 以上，不得有超過 3 mm 之瑕疵突出物 A 級平均值 55Mpa 以上，個別 50Mpa 以上；B 級平均值 40Mpa 以上，. 抗壓強度. 個別 36Mpa 以上；C 級平均值 35Mpa 以上，個別 31Mpa 以上。加壓速率 0.5Mpa/sec. 吸水率. 耐磨性. A 級平均值 5％以下，個別 7％以下；B 級平均值 6％以下，個別 8 ％以下；C 級平均值 7％以下，個別 9％以下，依噴砂法，體積損失不得超過 15cm3/50cm2，厚度磨耗平均值需小於 3mm. 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。. 35.

(52) 36.

(53) 第三章透水性鋪面材料基本性能實驗本研究室內實驗依材料的不同共分為五大部分，分別為透水性基底層材料試驗、多孔隙瀝青混凝土鋪面之材料試驗、透水性鋪面塊磚之材料試驗、透水混凝土之材料試驗、室內透水儀試驗等。此五部分的實驗規劃乃是先求出各種鋪面材料特性值及透水性基底層材料性質，最後再利用透水試驗儀模擬室外透水性人行道實際狀況，評估不同因子（不同路基土壤、路基層厚度與級配層厚度）對透水性鋪面之適用性，提供將來透水鋪面之參考。. 3.1 透水性基底層材料試驗透水性基底層材料試驗主要是針對土壤層及粗、細級配層的材料進行試驗，已獲得各材料層組合後的結構強度、透水性能、含水量。所需進行實驗如下表3.1所示。表格 12. 表 3.1 透水性基底層材料試驗. 試驗名稱. 試驗方法. 夯壓試驗. AASHTO T180. 加州承載比（CBR）試驗法. AASHTO T193. 調整土壤夯實密度方法. AASHTO T224. 土壤液性限度試驗法. AASHTO T89. 土壤塑性限度及塑性指數. AASHTO T90. 定水頭試驗. AASHTO T215. 37.

(54) 3.1.1 加州承載比試驗（CBR） CBR為路基土壤或路面粒料之承載力與一種標準優良級配碎石承載力之百分比，因此為求得路基之設計CBR需要從路基採得土樣並進行CBR 試驗。一、試驗方法：依據 AASHTO T193 之規範規定進行。二、試驗設備：試體模具、墊塊、加重塊、夯錘、膨脹值量測器、測微錶、圓形貫入柱、加壓設備、浸水槽、烘箱及雜項設備，如圖 3.1 所示。三、樣品之準備 1.將全部採取之土樣，曬乾至鬆散程度，如有烘箱則以，60℃烘乾，如果結塊應予揉散但不可破壞原來顆粒。 2.篩取通過3/4篩留於NO4篩之粒料，土樣至少要準備21公斤，分作三份，每份7公斤用作CBR試體之用。四、試驗步驟 1.將三份土樣，加水以達夯壓試驗求得之最佳含水量，並拌合均勻，養治備用。 2.將鐵模夾在底板上，套上延伸鐵模，稱其總重量準確至5g，然後放墊塊於鐵模中，在墊塊上放一濾紙。 3.將準備好之試樣中之一份，分三等分以三層置入鐵模，每層夯壓 10下，使其總厚度約達127㎜（5in），密度約為夯壓試驗最大乾密度之95％（或稍低）。 4.在夯壓前、後應分別測定土樣之含水量，若為細粒土，每一試樣應稱取100g以上，粗粒土則每一試樣應稱取500g以上。 5.移去延伸鐵模，用直尺將試體修平。並與鐵模頂面齊平，若有不規則之凹陷，應以細粒土補平。拿掉墊塊，於有孔底板上鋪一張濾紙，倒轉連整修之試體的鐵模並安置於底板上夾好，稱其總重量準確至5g。 6.將另兩份土樣，除夯壓次數分別每層30和65次，其餘依上述步驟，製成另兩組試體。. 38.

(55) 圖表 23. 圖 3.1 CBR 夯實器具. 五、浸水 1.置中央附有調整桿之圓孔銅板於鐵模內試體上，再放加重鉛塊於圓銅模上，使試體單位面積上所受之載重相當於現地加諸於測試土樣之鋪面土重5 lb（2.25㎏），唯加重鉛塊不得小於10 lb（4.54 ㎏）。 2.將附有測微錶之三腳架放在鐵模上，支於鐵模之邊緣點，調整測微錶使與銅板中央之調整桿觸及，此時測微錶之讀數即為最初讀數。 3.將試體泡在水中，使水由試體頂面與底面自由吸入，維持鐵模內、外水面在試體之頂面上25.4㎜。試體泡水應達96小時（4天）。依據經驗，高透水性之土壤，可縮短泡水時間（不得小於24小時），黏性土壤之泡水時間，則可能需要4天以上。 4.於泡水達96小時（4天）時，再讀測微錶讀數為最終讀數，計算膨脹百分率係以原試體高度為基準。膨脹％=（膨脹量/原試體高度）× 100 39. (3.1).

(56) 5.鐵模自水槽中取出，將鐵模上方積水倒掉，（注意勿擾動試體）將鐵模靜置，讓試體中水分自由排除15分鐘，然後取出加重鉛塊、有孔銅板及濾紙。若需求試體泡水及排水後之平均濕密度，此時可稱其重量。六、貫入試驗(如圖 3.2 所示) 1.將鐵模置於壓力架上，放加重鉛塊於鐵模內試體頂面，鉛塊重量應與泡水時相同，通常為防止軟土料自環狀加重鉛塊之中心孔向上擠出，先放一塊2.25㎏（5 lb）環形加重鉛塊在土面上，然後再加其餘加重鉛塊，最後調整貫入圓柱。 2.調整鐵模位置，使貫入圓柱在試體中心，加壓4.54㎏（10 lb）加壓後，將貫入深度測微錶及力壓測微錶歸零。 3.對貫入圓柱施壓，使能以1.3㎜/min之均勻速率貫入試體於貫入深度為0.64㎜、1.27㎜、1.91㎜、2.54㎜、5.08㎜及7.62㎜時分別記錄所施的壓力值。 4.12.70㎜時亦記錄其壓力值，並在貫入試驗後測定試體頂面下 25.4㎜後之土壤含水量。. 圖表 24. 圖 3.2 CBR 貫入試驗儀器. 40.

(57) 七、計算 1.貫入深度與貫入壓力曲線貫入試驗完畢後，對每一試體在計算貫入應力後，繪製貫入深度與貫入應力之關係曲線，在某些狀況下（如試體表面不平），最初階段之貫入深度不與貫入應力呈線形比例，而呈上凹狀，為求實際應力與貫入深度之關係，應校正接近原點的向上凹曲線，其法可藉向下延伸應力貫入深度曲線之直線段與橫座標相交以其交點為新原點，所有之橫座標再根據此新原點做調整。 2.CBR值對每一試體均應求得其在貫入深度為2.54㎜及5.08㎜之CBR值，係準貫入應力值（70㎏f/㎝ 2及105㎏f/㎝ 2）再乘以100得之。 CBR值=（校正後之貫入應力/標準貫入應力值）×100. (3.2). 3.CBR值一般選用貫入深度為2.54㎜所計算得者，若以貫入深為 5.08㎜所計算得之值較大時，則應做重新調整。若重做試驗的結果相同，應採用貫入深度為5.08㎜時之應力比值為CBR值。 4.依據三個不同夯壓能量夯實得之試體，分別作貫入試驗，繪 CBR 值與乾密度之關係曲線。以此土壤夯壓試驗求得之最大乾密度之百分率，（一般為夯壓規範所定之最小壓實百分率），求出 CBR 值。. 41.

(58) 試驗流程：試驗材料準備,將土樣分為三份,每份約6.8Kg. 將模子栓緊於底板秤重, 再放圓形墊塊進模子,並放一張濾紙在墊塊上. <貫入試驗>浸水四天後,從浸水槽移開試樣,將模頂之水倒出並使之向下排水15min. 依AASHTO T180所求之最佳含水量,加水均勻拌合三份各6.8Kg之試樣. 放置加重塊及裂口塊於試樣上,其重量與浸水時相同,然後放置貫入圓棒. 將上三份試樣分別以每層10,30,65下,分五層夯製成三個試體. 穩放圓棒,加4.54kg荷重於貫入圓棒,然後設置兩測微錶 (壓力測微錶及變位測微錶). 夯壓前後應求材料之含水量,濕土樣至少重500g (精確至0.1g). 加壓-以每分鐘1.3mm的均勻貫入速率之荷重作用於貫入圓棒,當貫入 0.64,1.27,1.91,2.54,3.81,5.08及 7.62mm時,紀錄荷重讀數. 夯壓完成後,移開延伸環,用刮刀修飾試體表面,移開墊塊,放一張濾紙在有孔底鈑,翻轉試模將土樣面至於濾紙上,然後秤重 <浸水>放可調節之軸之膨脹鈑於模內土樣上,並在膨脹鈑上加足夠重之環型鉛塊 (至少4.54Kg). 設置測微錶於試模頂端,並讀測最初讀數. 將試模浸入水中四天,每日量測其膨脹量(水位約高於試體頂端2.5cm). 圖表 25. 圖 3.3 CBR 試驗流程圖. 42.

(59) 3.2 多孔隙瀝青混凝土鋪面之材料試驗多孔隙瀝青混凝土鋪面材料試驗主要執行的重點為，改變傳統的密級配配合設計，藉由瀝青混合物之各項力學試驗，尋求最適合台灣地區的多孔隙瀝青混凝土，所需進行的試驗如表 3.2、3.3、3.4 所示。表格 13. 表 3.2 改質瀝青材料試驗試驗方法. 試驗項目. AASHTO. CNS 14248K61054. A.黏度. T201, T202. 14249K61055. B.針入度. 10090K6755. T49. C.閃火點. 3775K6377. T48. D.薄膜烘箱. 10093K6758. T179. E.滾動薄膜烘箱. T240. F.三氯乙烯溶解度. 10092K6757. G.離析試驗. 14184K5150（4.6 節）. H.滾動薄膜烘箱後. T44. 14184K5150（4.7 節）. 彈性回復率格 14. 表 3.3 粒料之試驗試驗方法. 試驗項目 A.粒料之取樣 B.粗粒料磨損試驗. CNS 485A3004 490A3009（< 37.5mm） 3408A3059（> 19.0mm）. AASHTO T2 T96. C.粒料單位重量標準試驗. 1163A3027. T19. D.粒料健性試驗. 1167A3031. T104. E.粗、細粒料篩分析. 486A3005. T27. F.填充料篩分析. 5265A3094. T37. G.粗粒料比重、吸水率. 488A3007. T85. 43.

(60) 表 3.3 粒料之試驗(續) G.粗粒料比重、吸水率. 488A3007. T85. H.細粒料比重、吸水率. 487A3006. T84. I.填充料比重試驗. T133. J.含砂當量試驗. T176. K.粒料扁長率. ASTM D4791. L.粗粒料破裂面. ASTM D5821 表格 15. 表 3.4 多孔隙瀝青混合料之試驗. 試驗項目. 試驗方法 CNS. A.配合設計（馬歇爾方法） B.瀝青鋪面混合料理論最大比重試驗法. AASHTO AI MS-2. 8758A3150. C.瀝青含量抽油及. T209. T164，T30. 粒料篩析法 D.包裹及剝脫試驗. T182 T165. E.滯留強度指數. （或用馬歇爾方法）. F.拌和廠駐廠試驗. T172-93. G.壓實度試驗. T230. H.動態穩定值 I. Cantabro Test. 西班牙 Cantabria University 法. J.垂流試驗(網籃法). 美國 NAPA、AASHTO T305. K.透水試驗. 日本道路協會「排水性鋪裝技術指針」. 3.2.1 密度及空隙率試驗本試驗的目的，用以測定多孔隙瀝青混合物之密度，再據以計算空隙率及壓實程度，適用於試驗室夯製試體或工地鑽心試體。一、試驗方法：日本道路協會「鋪裝試驗法便覽」(多孔隙瀝青混凝土. 44.

(61) 混合物之密度試驗方法)。二、試驗設備： 1.磅秤：如圖 3.4 示，可秤重量 5kg 以上，靈敏度 0.5g 以下。 2.游標卡尺：如圖 3.5。. 圖表 26. 圖 3.4 測試體重量. 表 27. 圖 3.5 以游標卡尺量測試體直徑及厚度. 三、試驗步驟 1.以馬歇爾夯壓機每面夯打 50 下製作或在工地鑽取 10cm 直徑試體。 2.將乾燥後的試體放在秤上測量其質量(W)。 3.以游標卡尺測定試體之直徑與厚度，直徑測 2 個位置，厚度則測互為直角的 4 個位置，以平均值用於計算密度。四、結果計算 1.試體的密度 d(g/cm3) = 式中：. W A× L. （3.3）. W: 試體質量 (g) A: 試體橫斷面積 (cm2) L: 試體厚度 (cm). 2.空隙率 Va(％)=1 −. d × 100 D mm. （3.4）. 式中： d：試體密度(g/cm3)。 Dmm：理論最大密度(g/cm3)，可由配比設計資料查得，或由下式計算：Dmm＝. 100 × Dw Ps Pb + Gse Gb. 式中：Ps=粒料佔混合料重量百分率（％），由工地瀝青含量檢驗. 45.

(62) 求得。 Pb=瀝青佔混合料重量百分率（％），由工地瀝青含量檢驗求得。 Gse=粒料之有效比重（由試驗室配比設計試驗求得）。 Gb=瀝青之比重（由試驗室配比設計試驗求得）。 Dw=水之密度，通常假設為 1000kg/m3。 3.壓實度 U(%)=. d d field. × 100. （3.5）. d：工地鑽心試體密度(g/cm3)。. 式中：. dfield：工地現場夯製試體之基準密度(g/cm3) 3.2.2 馬歇爾穩定、流度值試驗馬歇爾穩定值為試體受壓破壞時之最大荷重，穩定值越高代表瀝青混合料可承受較大的輪荷重；流度值為試體破壞時之最大垂直變形量，流度值越低表示瀝青混合料較能抵抗車轍變形，適用於試驗室夯製試體或工地鑽心試體。一、試驗方法：CNS 12395 或 ASTM D1559 (以馬歇爾儀試驗瀝青混合料塑性流動阻力試驗法) 二、試驗設備： 1.馬歇爾夯壓機：如圖 3.6 所示，由鐵鍊條帶動 4.45kg(10lb)重夯錘，以 45.7cm(18in.)落高自由落體方式夯製試體，排水性混合料一般每面打 50 下。. 46.

(63) 圖表 28. 圖 3.6 馬歇爾夯壓機. 圖表 29. 圖 3.7 馬歇爾試驗儀. 2.馬歇爾試驗儀：如圖 3.7，由安裝於馬歇爾穩定儀荷重架上之荷重元 (Load Cell)及配合荷重元使用之自動記錄器 (X-Y Recorder)所組成，記錄器能繪出荷重-變形圖，不需使用流度計；破壞時之荷重為穩定值 (kgf)，破壞時之變形量為流度值(0.25mm)。三、試驗步驟： 1.以馬歇爾夯壓機每面夯打 50 下製作或在工地鑽取 10cm 直徑試體。 2.將試體浸入溫度維持在 60±1.0℃水箱中 30∼40 分鐘。 3.自水箱中取出試體，將試體放在兩半弧形模中並置於試驗機上定位。 4.以 50.8mm/min 速率對試體施加荷重直至破壞，試體須在離開水箱後 30 秒內完成試驗。 5.由自動記錄器之記錄紙讀出穩定值及流度值。 6.若試體厚度不是 63.5mm(2.5in.)時，則需乘以校正係數。 3.2.3 室內透水試驗進行此試驗之目的，在於評估多孔隙瀝青混合物之透水性，一般以透水係數表示，適用於試驗室夯製試體或工地鑽心試體。. 47.

(64) 一、試驗方法：日本道路協會「鋪裝試驗法便覽」(多孔隙瀝青混凝土混合物之透水試驗法) 二、試驗設備： 1.透水試驗器：如圖 3.8 所示，包括直徑約為 10.2cm，高約 18cm，上端具備溢流口的透水圓筒、承載圓筒用厚約 5cm 之附腳有孔黃銅板及塑膠製水槽，圖 3.9 為室內透水試驗實測照片。 2.其他設備：游標卡尺，容量 1000ml、刻度為 10ml 之量筒、碼錶、量測範圍可達 50℃或 100℃之溫度計、凡士林、膠帶等。. 圖. 表 30. 圖 3.8 室內透水試驗器示意圖. 圖表 31. 圖 3.9 室內透水試驗. 三、試驗步驟： 1.量測夯製試體或鑽心試體之直徑至 0.1mm。 2.以膠帶纏繞及塗抹凡士林之試體置入透水圓筒，試體與圓筒間再以凡士林密封，以防水從筒壁間滲漏。 3.將裝有試體之圓筒置於水槽內之有孔銅鈑上。 4.由透水圓筒的上端徐徐注水，並使水自圓筒上端的溢流口流出，保持一定的水位並由水槽的排水口排水。. 48.

(65) 5.等待由水槽排水口的溢流量達到約一定量，此時以碼錶測定一定時間內溢流至量筒之水量(Q)。 6.量測水頭高(h)及水槽中的水溫。四、計算： 1.溫度 T℃下之滲透係數 KT(cm/sec)=. L Q × H A(t 1 − t 2 ). （3.6）. 式中： L＝試體厚度(cm) A=試體斷面積(cm2) H＝水頭(cm) t1＝測定開始時間 (s) t2＝測定結束時間 (s) Q＝由 t1 至 t2 的溢流水量 (cm3) 溫度 15℃之滲透係數 K15 可由上式及表 3.5 所示溫度 T℃時水之黏度修正係數μT/μ 15 求得： 2.溫度 15℃時之滲透係數 K15 = K T × 表格 16. T℃. 0. µT µ15. （3.7）. 表 3.5 由溫度 T℃透水係數所得之補正係數μT/μ15 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 0. 1.567 1.513 1.460 1.414 1.369 1.327 1.286 1.248. 1.211 1.177. 10. 1.144 1.113 1.082 1.053 1.026 1.000 0.975 0.950 0.926 0.903. 20. 0.881 0.859 0.839 0.819 0.800 0.782 0.764 0.747 0.730 0.714. 30. 0.699 0.684 0.670 0.656 0.643 0.630 0.617 0.604 0.593 0.582. 40. 0.571 0.561 0.550 0.540 0.531 0.521 0.513 0.504 0.496 0.417. 50. 0.479 0.472 0.465 0.458 0.450 0.443 0.436 0.430 0.423 0.417. 3.3 透水性連鎖磚鋪面之材料試驗連鎖磚、透水磚及植草磚之材料試驗主要是以基本物理及力學試驗為主，強調磚的耐久性以及強度等特性，以維持鋪面長久的完整性。其. 49.

(66) 主要的試驗如下表 3.6 所示表格 17. 表 3.6 透水性連鎖磚鋪面之材料試驗. 試驗名稱. 實驗方法. 外觀尺度試驗. CNS 13295. 抗壓強度試驗. CNS 13295. 吸水率試驗. CNS 13295. 耐磨性試驗. CNS 13297. 3.3.1 抗壓強度試驗本試驗目的獲得連鎖磚、透水磚及植草磚之抗壓強度一、試驗方法：本試驗所依方法則為 CNS 13295 二、試驗原理：抗壓強度（磅/平方英吋）＝試體破壞時之最大荷重/塊磚試體面積 3.3.2 吸水率試驗本試驗目的為求磚之吸水率以作為磚品質優良否之判斷參考，因磚之吸水量即其耐久性之表徵。一、試驗方法：依據準則為 CNS 13295 二、試驗原理：浸水 24 小時之吸水率可以下式求之：吸水率（％）＝（試樣浸水飽和重量 W2-試樣磚之乾燥重 W1）/試樣磚之乾燥重。. （3.7）. 3.3.3 透水係數試驗本試驗目的為求得連鎖磚、透水磚及植草磚之透水係數一、試驗原理：. 50.

(67) 利用落水頭公式 K=. a × L h1 ln ，求其透水係數，其中 K 為透水係數， A× T h2. A 為透水面積，h 為水頭高，a 為豎管之橫斷面積，L 為整體試體厚. 圖表 32. 圖 3.10 磚室內透水試驗器示意圖. 圖表 33. 圖 3.11 磚室內透水儀器. 3.4 透水混凝土材料試驗透水混凝土之檢、試驗進行之方法，與一般混凝土相比並無太大的差異，其主要仍以國家規範規定之內容為主加上透水試驗的方法，規範整個材料的性質。其主要試驗如表 3.7 所示。表格 18. 表 3.7 透水混凝土材料試驗. 實驗名稱. 試驗方法. 抗壓試驗. CNS 1232. 抗彎試驗. CNS 1233. 劈裂試驗. CNS 3801. 透水試驗. -. 3.4.1 抗壓試驗本試驗目的為測試混凝土的抗壓強度一、試驗方法：依據準則為 CNS 1232 二、試驗原理：抗壓強度（磅/平方英吋）＝試體破壞時之最大荷重/試體斷面積（3.8）. 51.