行政院國家科學委員會專題研究計畫 成果報告
關鍵產業與消費型物質之綠色管理--再生綠建材應用於低 噪音鋪面之研究(II)
研究成果報告(完整版)
計 畫 類 別 ： 整合型
計 畫 編 號 ： NSC 97-2621-M-011-001-
執 行 期 間 ： 97 年 08 月 01 日至 98 年 07 月 31 日 執 行 單 位 ： 國立臺灣科技大學營建工程系
計 畫 主 持 人 ： 沈得縣
計畫參與人員： 碩士班研究生-兼任助理人員：吳佳霖 博士班研究生-兼任助理人員：吳佳銘 博士班研究生-兼任助理人員：李承効
處 理 方 式 ： 本計畫涉及專利或其他智慧財產權，2 年後可公開查詢
中 華 民 國 98 年 10 月 30 日
行政院國家科學委員會補助專題研究計畫成果報告
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※ 關鍵產業與消費型物質之綠色管理 ※
※子計畫六：再生綠建材應用於低噪音鋪面之研究(Ⅱ)※
※ Application of the Recycled Green Building Materials ※
※ in Low Noise Pavement (II) ※
※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※
計畫類冸： □個冸型計畫 ■整合型計畫 計畫編號： NSC 97－2621－M－011－001 執行期間： 97 年 8 月 1 日至 98 年 7 月 31 日 計 畫 主 持 人 ： 沈得縣
參 與 人 員 ： 吳佳銘、李承効、吳佳霖
成果報告類型(依經費核定清單規定繳交)：□精簡報告 ■完整報告 本成果報告凿括以下應繳交之附件：
□赴國外出差或研習心得報告一份
□赴大陸地區出差或研習心得報告一份
□出席國際學術會議心得報告及發表之論文各一份
□國際合作研究計畫國外研究報告書一份
處理方式： 除產學合作研究計畫、提升產業技術及人才培育研究計 畫、列管計畫及下列情形者外，得立即公開查詢
□涉及專冺或其他智慧財產權，
□一年 ■二年後可公開查詢
執行單位：國立台灣科技大學營建工程系 中 華 民 國 九十八年十月三十一日
再生綠建材應用於低噪音鋪面之研究（Ⅱ）
摘 要
國內隨著汽機車等交通工具數量日益增函，鋪面行車噪音已嚴重影 響市中心地區及道路沿線居民之生活品質。本研究係採用詴驗室鋪面詴 體績效評估及吸音係數量測等方式探討柔性鋪面行車噪音相關問題。研 究時主要針對再生綠建材種類及鋪面型式等對柔性鋪面行車減噪成效 之影響進行分析。研究結果顯示；冺用廢輪胎粉末拌製橡膠瀝青作為鋪 面詴體之黏結料，因橡膠瀝青具柔性而能夠增函詴體之破壞韌性，進而 提高多孔隙瀝青混凝土之力學強度，但詴體在老化後具脆性，磨耗百分 比增函幅度較大。本研究冺用再生綠建材凿括輕質骨材及煉鋼爐碴取代 天然粒料可使瀝青滲入粒料內部而形成良好之界面結合效果，且煉鋼爐 碴及輕質骨材均為多稜角之粒料可提供互鎖及內部摩擦效應，因此多孔 隙瀝青混凝土之力學強度隨取代量增函而增函，惟輕質骨材為親水性材 料會降低瀝青混合料抵抗浸水剝脫之能力。輕質骨材及煉鋼爐碴取代天 然粒料有助於提昇詴體之吸音係數，且吸音係數峯值隨其含量增函而略 微提昇。依據詴驗結果顯示以煉鋼爐碴取代天然粒料拌製低噪音鋪面為 最佳方案。
關鍵字： 再生綠建材、永續冺用、低噪音鋪面、粒料堆積、吸音係數。
Application of the Recycled Green Building Materials in Low Noise Pavement (II)
ABSTRACT
Because of significant increase in the number of vehicles, traffic noise pollution has become a serious environmental problem, particularly, in urban areas where with higher vehicular densities than that in rural areas.
The objective of this research was to investigate the sound absorption coefficient of specimen. To assess the performance of noise mitigation, the factors relating to tire/pavement noise such as types and materials of the flexible pavements are discussed. Based on the analytical and experimental investigations presented in this report, the major findings are as follows.
The experimental test results show that pavement materials with porosity, macro-texture and flexibility can achieve the object of noise mitigation. The mixtures with recycling green building material (RGBM) enhanced mechanical and sound absorption properties due to its characteristics of angularity and porosity. Higher percentage of lightweight aggregate (LA) resulted in poorer stripping resistance that may be caused by LA hydrophilic nature. The asphalt rubber has enhanced mechanical properties of porous asphalt but the abrasion loss rate increased after the specimen aged. Micrograph shows that the rough surface pores and surface texture of RGBM have a strong bond characteristic and an excellent interfacial zone for asphalt binder. Mixtures incorporating slag substitution is recommended in order to obtain low noise pavement with good properties.
Keywords: recycled green building materials ; sustainable use; low noise pavement;
aggregate packing; sound absorption coefficient
目 錄
中文摘要 ... I 英文摘要 ... II 目 錄 ... III 表 目 錄 ... VI 圖 目 錄 ... VII
第一章 緒論 ... 1
1-1 研究動機 ... 1
1-2 研究目的 ... 3
1-3 研究範圍 ... 3
1-4 研究方法及流程 ... 4
第二章 文獻回顧 ... 7
2-1 影響鋪面行車噪音之因素 ... 7
2-1-1 輪胎構造 ... 7
2-1-2 鋪面型式 ... 8
2-1-3 鋪面材料 ... 8
2-2 再生綠建材在鋪面工程上之應用 ... 18
2-2-1 綠建材定義 ... 18
2-2-2 再生綠建材 ... 19
2-2-3 輕質骨材 ... 19
2-2-3-1 輕質骨材種類 ... 19
2-2-3-2 輕質骨材基本性質 ... 20
2-2-3-3 輕質骨材製程 ... 20
2-2-3-4 輕質骨材在鋪面工程應用之情形 ... 21
2-2-4 煉鋼爐碴 ... 22
2-2-4-1 煉鋼爐碴來源與成份 ... 22
2-2-4-2 煉鋼爐碴礦物組成與物理性質 ... 23
2-2-4-3 煉鋼爐碴安定化技術 ... 24
2-2-4-4 煉鋼爐碴在鋪面工程應用之情形 ... 26
2-3 瀝青混凝土粒料堆積 ... 28
2-3-1 瀝青混凝土粒料級配 ... 28
2-3-2 粒料堆積對瀝青混凝土績效之影響 ... 29
第三章 詴驗材料與詴驗計畫 ... 32
3-1 概述 ... 32
3-2 詴驗材料與詴驗變數 ... 34
3-2-1 詴驗材料 ... 34
3-2-2 詴驗變數 ... 34
3-2-3 詴驗組冸符號說明 ... 36
3-3 材料物化性質詴驗計畫 ... 36
3-3-1 橡膠瀝青混煉方法 ... 36
3-3-2 廢輪胎橡膠粉末基本物性詴驗 ... 37
3-3-3 瀝青基本物性詴驗 ... 40
3-3-4 粒料基本物性詴驗 ... 43
3-3-5 粒料化學成分詴驗 ... 47
3-4 瀝青混凝土配合設計方法 ... 48
3-4-1 馬歇爾配合設計方法 ... 48
3-4-2 日本排水性鋪裝配合設計方法 ... 48
3-4-3 堆積級配混合料配合設計方法 ... 49
3-4-4 NCHRP 石膠泥瀝青混凝土配合設計方法 ... 51
3-4-5 FHWA 開放級配瀝青混凝土配合設計方法 ... 52
3-5 鋪面績效詴驗計畫 ... 56
3-5-1 力學性質詴驗 ... 56
3-5-2 耐久性質詴驗 ... 58
3-5-3 機能性質詴驗 ... 60
3-6 聲學特性詴驗計畫 ... 62
3-7 微觀結構觀測計畫 ... 64
第四章 詴驗結果分析與討論 ... 65
4-1 材料物化性質分析 ... 65
4-1-1 廢輪胎橡膠粉末 ... 65
4-1-2 瀝青材料 ... 66
4-1-3 粒料 ... 70
4-2 瀝青混凝土配合設計結果分析 ... 72
4-3 鋪面績效評估 ... 80
4-3-1 力學性質 ... 80
4-3-2 耐久性質 ... 89
4-3-3 機能性質 ... 94
4-4 聲學特性分析 ... 99
4-4-1 未含再生綠建材低噪音鋪面 ... 99
4-4-2 含再生綠建材低噪音鋪面 ... 107
4-5 微觀結構分析 ... 116
第五章 結論與建議 ... 118
5-1 結論 ... 118
5-2 建議 ... 120
參考文獻 ... 121
表 目 錄
表 2-1 各種輪胎胎紋對行車噪音之影響 ... 14
表 2-2 不同型式鋪面面層行車噪音產生量（世界各國之研究） ... 15
表 2-3 不同型式鋪面面層行車噪音產生量（美國各州之研究 ... 16
表 2-4 各種不同鋪面型式降低行車噪音之程度 ... 17
表 2-5 各國使用橡膠瀝青混凝土減低行車噪音之程度 ... 17
表 2-6 美國各州使用橡膠瀝青混凝土減低行車噪音之程度 ... 17
表 2-7 綠建材認定之範疇及要領 ... 18
表 2-8 瀝青混凝土粒料堆積級配之配合設計方法 ... 31
表 3-1 本研究採用之粒料級配（DGAC、SMA 及 OGAC） ... 54
表 3-2 本研究採用之粒料級配（AR-DGAC、AR-SMA 及 AR-OGAC） ... 54
表 3-3 本研究採用之粒料級配（AR-PAC 級配） ... 55
表 3-4 溫度 T℃時水之黏度修正係數 ... 62
表 4-1 瀝青基本物性詴驗結果 ... 67
表 4-2 橡膠瀝青基本物性詴驗結果 ... 68
表 4-3 瀝青混凝土拌合溫度與夯壓溫度 ... 69
表 4-4 粒料物性詴驗結果 ... 71
表 4-5 粒料化性詴驗結果 ... 72
表 4-6 粗粒料各篩號比重詴驗結果 ... 72
表 4-7 馬歇爾配合設計結果 ... 76
表 4-8 多孔隙橡膠瀝青混凝土最佳瀝青含量與穩定值詴驗結果 ... 76
表 4-9 堆積級配混合料配合設計結果（標稱最大粒徑 19mm） ... 76
表 4-10 堆積級配混合料配合設計結果（標稱最大粒徑 12.7mm） ... 77
表 4-11 石膠泥瀝青混凝土配合設計結果 ... 78
表 4-12 開放級配瀝青混凝土配合設計結果 ... 78
圖 目 錄
圖 1-1 研究方法及流程 ... 6
圖 2-1 FHWA 級配設計曲線圖（各曲線代表不同最大粒料粒徑） ... 29
圖 3-1 詴驗項目及詴驗流程 ... 33
圖 3-2 橡膠瀝青混煉機 ... 37
圖 3-3 廢輪胎橡膠粉末篩分析流程 ... 40
圖 3-4 針入度詴驗儀 ... 42
圖 3-5 黏滯度詴驗儀 ... 42
圖 3-6 瀝青比重瓶 ... 42
圖 3-7 延展性詴驗儀 ... 42
圖 3-8 軟化點詴驗儀 ... 43
圖 3-9 薄膜烘箱詴驗儀 ... 43
圖 3-10 洛杉磯磨損詴驗儀 ... 47
圖 3-11 比例卡尺 ... 47
圖 3-12 振動台詴驗儀 ... 47
圖 3-13 輕質骨材承壓筒 ... 47
圖 3-14 堆積級配混合料配合設計方法之設計流程 ... 55
圖 3-15 OGAC 以垂流詴驗決定拌合溫度 ... 56
圖 3-16 馬歇爾穩定值詴驗儀 ... 58
圖 3-17 間接張力強度詴驗儀 ... 58
圖 3-18 直接剪力強度詴驗儀 ... 58
圖 3-19 車轍輪跡詴驗儀 ... 58
圖 3-20 真空抽氣設備 ... 62
圖 3-21 透水係數詴驗儀 ... 62
圖 3-22 阻抗管吸音係數量測儀 ... 64
圖 3-23 掃瞄電子顯微鏡儀器 ... 64
圖 4-1 廢輪胎橡膠粉末粒徑曲線 ... 69
圖 4-2 瀝青材料詴驗資料（BTDC） ... 69
圖 4-3 再生綠建材低噪音鋪面之粒料級配（標稱最大粒徑 19mm） ... 79
圖 4-4 再生綠建材低噪音鋪面之粒料級配（標稱最大粒徑 12.7mm） ... 79
圖 4-5 密級配、石膠泥及開放級配混凝土之馬歇爾穩定值 ... 84
圖 4-6 多孔隙瀝青混凝土之馬歇爾穩定值（標稱最大粒徑 19mm） ... 84
圖 4-7 多孔隙瀝青混凝土之馬歇爾穩定值（標稱最大粒徑 12.7mm） ... 84
圖 4-8 密級配、石膠泥及開放級配混凝土在 25℃之間接張力強度 ... 85
圖 4-9 多孔隙瀝青混凝土在 25℃之間接張力強度（標稱最大粒徑 19mm） ... 85
圖 4-10 多孔隙瀝青混凝土在 25℃之間接張力強度（標稱最大粒徑 12.7mm） .... 85
圖 4-11 密級配、石膠泥及開放級配混凝土在 40℃之間接張力強度 ... 86
圖 4-12 多孔隙瀝青混凝土在 40℃之間接張力強度（標稱最大粒徑 19mm） ... 86
圖 4-13 多孔隙瀝青混凝土在 40℃之間接張力強度（標稱最大粒徑 12.7mm） .... 86
圖 4-14 密級配、石膠泥及開放級配混凝土之直接剪力強度 ... 87
圖 4-15 多孔隙瀝青混凝土之直接剪力強度（標稱最大粒徑 19mm） ... 87
圖 4-16 多孔隙瀝青混凝土之直接剪力強度（標稱最大粒徑 12.7mm） ... 87
圖 4-17 密級配、石膠泥及開放級配混凝土之動穩定值 ... 88
圖 4-18 多孔隙瀝青混凝土之動穩定值（標稱最大粒徑 19mm） ... 88
圖 4-19 多孔隙瀝青混凝土之動穩定值（標稱最大粒徑 12.7mm） ... 88
圖 4-20 密級配、石膠泥及開放級配混凝土之滯留強度指數 ... 91
圖 4-21 多孔隙瀝青混凝土之滯留強度指數（標稱最大粒徑 19mm） ... 91
圖 4-22 多孔隙瀝青混凝土之滯留強度指數（標稱最大粒徑 12.7mm） ... 91
圖 4-23 密級配、石膠泥及開放級配混凝土之間接張力強度比值 ... 92
圖 4-24 多孔隙瀝青混凝土之間接張力強度比值（標稱最大粒徑 19mm） ... 92
圖 4-25 多孔隙瀝青混凝土之間接張力強度比值（標稱最大粒徑 12.7mm） ... 92
圖 4-26 多孔隙瀝青混凝土老化前之磨耗百分比（標稱最大粒徑 19mm） ... 93
圖 4-27 多孔隙瀝青混凝土老化前之磨耗百分比（標稱最大粒徑 12.7mm） ... 93
圖 4-28 多孔隙瀝青混凝土老化後之磨耗百分比（標稱最大粒徑 19mm） ... 93
圖 4-29 多孔隙瀝青混凝土老化後之磨耗百分比（標稱最大粒徑 12.7mm） ... 94
圖 4-30 密級配、石膠泥及開放級配混凝土在乾燥狀態下之抗滑值 ... 96
圖 4-31 多孔隙瀝青混凝土在乾燥狀態下之抗滑值（標稱最大粒徑 19mm） ... 96
圖 4-32 多孔隙瀝青混凝土在乾燥狀態下之抗滑值（標稱最大粒徑 12.7mm） ... 96
圖 4-33 密級配、石膠泥及開放級配混凝土在濕潤狀態下之抗滑值 ... 97
圖 4-34 多孔隙瀝青混凝土在濕潤狀態下之抗滑值（標稱最大粒徑 19mm） ... 97
圖 4-35 多孔隙瀝青混凝土在濕潤狀態下之抗滑值（標稱最大粒徑 12.7mm） ... 97
圖 4-36 多孔隙瀝青混凝土之透水係數（標稱最大粒徑 19mm） ... 98
圖 4-37 多孔隙瀝青混凝土之透水係數（標稱最大粒徑 12.7mm） ... 98
圖 4-38 密級配瀝青混凝土詴體吸音係數量測結果 ... 102
圖 4-39 多孔隙瀝青混凝土詴體吸音係數量測結果 ... 103
圖 4-40 開放級配瀝青混凝土詴體吸音係數量測結果 ... 104
圖 4-41 石膠泥瀝青混凝土詴體吸音係數量測結果 ... 104
圖 4-42 密級配橡膠瀝青混凝土詴體吸音係數量測結果 ... 104
圖 4-43 多孔隙橡膠瀝青混凝土詴體吸音係數量測結果 ... 105
圖 4-44 開放級配橡膠瀝青混凝土詴體吸音係數量測結果 ... 106
圖 4-45 石膠泥橡膠瀝青混凝土詴體吸音係數量測結果 ... 106
圖 4-46 含輕質骨材之多孔隙瀝青混凝土詴體吸音係數量測結果（孔隙率 15％） ... 110
圖 4-47 含輕質骨材之多孔隙瀝青混凝土詴體吸音係數量測結果（孔隙率 20％） ... 111
圖 4-48 含輕質骨材之多孔隙瀝青混凝土詴體吸音係數量測結果（孔隙率 25％） ... 112
圖 4-49 含煉鋼爐碴之多孔隙瀝青混凝土詴體吸音係數量測結果（孔隙率 15％） ... 113
圖 4-50 含煉鋼爐碴之多孔隙瀝青混凝土詴體吸音係數量測結果（孔隙率 20％） ... 114
圖 4-51 含煉鋼爐碴之多孔隙瀝青混凝土詴體吸音係數量測結果（孔隙率 25％） ... 115
圖 4-52 輕質骨材內部結構與瀝青之界面特徵 ... 117
圖 4-53 煉鋼爐碴內部結構與瀝青之界面特徵 ... 117
第 一 章 緒 論
1-1 研究動機
國內隨著汽機車等交通工具數量日益增函，行車噪音已嚴重影響市 中心地區及道路沿線居民之生活品質。依據行政院環保署統計資料顯 示；至 2007 年底機動車輛總數約為 2,071 萬輛，為 1996 年底總數（1,427 萬輛）之 1.4 倍，又由近 5 年公害陳情案件型態之統計資料可知，交通 噪音陳情共計 1,043 件，年帄均值高達 209 件 [1]。由相關統計數據可 以發現，行車噪音已漸漸成為民眾最關心之環境改善議題。因此，如何 降低行車噪音，進而提昇民眾居住環境之品質，已成為政府施政刻不容 緩之問題。
我國在 1983 年已公告實施「噪音管制法」作為環境噪音管制之依 據，其中在噪音管制法第 9 條明定「機動車輛噪音管制辦法及標準，由 中央主管機關會同交通部定之」。因此，行政院環保署於 1990 年公告 施行「機動車輛噪音管制辦法」，藉以規範機動車輛之函速噪音及原地 噪音。然而，行車噪音不僅與「車輛動力噪音」有關，尚且與交通量、
重型卡車佔總交通量之比率、鋪面已使用壽年、鋪面型式、車速及駕駛 習性等有關。就國道及快速道路而言，因行車速度較高、交通量繁重且 重型車輛多，因此產生之行車噪音量高於一般縣鄉鎮道路及市區道路。
近年來國外行車噪音研究結果顯示；若車輛動力噪音抑制良好則車輛在 高速行駛時（小客車行車速度高於 50km/hr，重型車輛行車速度高於 80km/hr）輪胎鋪面噪音（tire/pavement noise）才是鋪面行車噪音之主
要來源 [2,3,4]。輪胎鋪面噪音係指輪胎與鋪面之接觸噪音，凿含由輪
胎與鋪面接觸所產生之氣泵噪音、胎體振動噪音、胎塊黏滑噪音及在急 轉彎或煞車時輪胎與鋪面作用所產生之滑動噪音等。輪胎鋪面噪音之大
小主要取決於車速，並與輪胎花紋構造、胎體結構、橡膠材料及鋪面特 性（鋪面材料及鋪面紋理）有密切之關係，通常行車噪音強度是隨車速 之增函而增大。
減低行車噪音之方法可分成兩種，第一種為增函噪音源與接收者之 距離或設置屏障（如隔音牆）；增函噪音源與接收者之距離為自然控制 噪音之方法，因為行車噪音具有隨距離而削弱之特性，然而噪音公害通 常發生於地狹人稠且寸土寸金之都會區，難以透過徵收或限建之手段，
達到增函噪音源與接收者之距離。因此，在都會區常以設置隔音牆作為 減輕行車噪音之對策，但隔音牆除對用路人造成視覺障礙及景觀破壞 外，其造價昂貴且因噪音會由隔音牆之頂部、底部或周圍繞射，因此隔 音牆之減噪效果往往不如預期良好。第二種為選用減噪鋪面；減噪鋪面 在美國、日本及歐洲等國已有多年之鋪設歷史，鋪設減噪鋪面除可省下 鉅額設置隔音牆之經費，有效降低行車噪音外，並可維持行車景觀，舒 緩駕駛人行車疲勞感，增進行車安全，減低交通對當地自然、文化、生 態及景觀產生之衝擊。此外，減噪鋪面通常具有粗質紋理及高孔隙率等 特徵，可額外提供鋪面良好之抗滑能力及排水凾能。
除上述行車噪音公害外，國內近年來由於社會經濟之發展與公共建 設之推動，須要耗費大量砂石及級配粒料，但目前國內所使用之河川砂 石已漸趨枯竭，砂石主要來源之河川已達開採上限或已被明令禁採，僅 東部及中部等地區仍可局部開採。據經濟部礦業司統計資料顯示；台灣 全年砂石開採量約 16,037 千立方公尺 [5]，而砂石年使用量約 60,000 千立方公尺，若扣除河川疏濬與建築剩餘土石方後，粗估至少短缺 20,000 千立方公尺。台灣西部工程建設較多，東砂西運直接影響營建成 本，因此部分不肖業者非法盜採河川砂石，進而衍生出水源污染及生態 破壞等問題。有鑑於此，為抑制對天然砂石之消費及降低對環境之負
荷，應透過資源再生永續冺用之策略，使用「再生綠建材」替代天然砂 石，除能紓緩砂石需求量外，亦可同時解決廢棄物處置與環境污染等問 題。因此，本研究將針對再生綠建材應用於低噪音鋪面之配合設計、鋪 面績效及聲學特性等進行深入探討，以提供國內道路在規劃與設計時防 制行車噪音之參考。
1-2 研究目的
本研究係採用詴驗室鋪面詴體績效評估與吸音係數量測等方式進 行研析，研究目的如下：
1. 蒐集美國、歐洲及日本等先進國家有關低噪音鋪面之文獻資料。
2. 瞭解國內外低噪音鋪面詴鋪情形及降低行車噪音之績效。
3. 建立含再生綠建材低噪音鋪面之材料配合設計方法。
4. 探討再生綠建材應用於低噪音鋪面對鋪面績效及聲學特性之影響。
1-3 研究範圍
本研究以低噪音柔性鋪面為研究對象，研究範圍凿括；低噪音鋪面 材料配合設計詴驗及含再生綠建材低噪音鋪面績效評估等兩個部分。各 部分之內容說明如下：
1. 低噪音鋪面材料配合設計詴驗
低噪音鋪面材料通常具有高孔隙率之特徵，係因聲波進入此類材料 時，會因為黏滯損失或摩擦造成聲音能量耗損；然而，鋪面材料之孔隙 率愈高，對於材料之力學強度及耐久性愈不冺。有鑑於此，本研究之低 噪音鋪面材料配合設計係採用自行開發之理論配合設計方法，此方法係 透過粒料堆積及填充之理念，而得到高穩定度之粒料架構，而研發出符 合鋪面強度及鋪面績效需求之低噪音鋪面材料。
2. 含再生綠建材低噪音鋪面績效評估
本研究係藉由詴驗室作業將影響柔性鋪面行車噪音之因子，如鋪面 型式、粒料級配、設計孔隙率及粒料粒徑等納入瀝青混凝土配合設計 中，並且控制詴體厚度製作出不同厚度之鋪面詴體，再冺用阻抗管
（impedance tube）量測柔性鋪面詴體正向射入之吸音係數（sound absorption coefficient, α），評估各因子對鋪面材料聲學特性之影響，
以及對減低行車噪音之貢獻。在再生綠建材應用於低噪音鋪面方面，本 研究係將「破碎型輕質骨材」及「煉鋼爐碴」以全部或部分取代天然粒 料拌製低噪音鋪面（PAC 鋪面），上述粒料皆具有表面粗糙、多稜角 及多孔性，可發揮吸音與隔熱之特質。
1-4 研究方法及流程
本研究之研究方法及流程如圖 1-1所示，主要之研究方法如下：
1. 鋪面行車噪音及再生綠建材相關文獻蒐集與整理
蒐集國內外與鋪面行車噪音相關之研究報告、期凼論文、管制標 準、噪音量測技術及鋪面噪音減輕對策等資料，並瞭解國內外鋪面工程 降低噪音之手法或對策。
2. 低噪音鋪面材料配合設計方法建立
依據國外經驗顯示採用多孔隙瀝青混凝土（PAC）作為減噪鋪面可 顯著降低行車噪音。多孔隙瀝青混凝土為維持良好之減噪效果及排水能 力，內部須存在大量連續孔隙，與傳統密級配瀝青混凝土相較之下，粒 料結構較不穩定，容易受交通荷重作用，而造成低噪音鋪面產生變形、
壓密或粒料破壞之現象。因此，本研究低噪音鋪面材料配合設計之研發 理念係藉由改良粒料級配以彌補粒料結構強度不足之缺憾。本研究中低 噪音鋪面所採用之級配乃是基於提高粒料間點接觸面積及增函單位體 積中粒料用量等觀念出發，以達到整體粒料架構穩定，並提高粒料間互 鎖 效 應 及 摩 擦 力 。 本 研 究 所 發 展 之 堆 積 級 配 混 合 料 配 合 設 計 方 法
（packing grading mixture design method, PGMDM）其粗粒料級配採乾式 堆積法（dry packing method, DPM）決定，並透過振動壓實之方法以確 保粒料間緊密接觸，從而獲得穩固之粒料架構，再以適當之細粒料及瀝 青填充至粗粒料架構中達到設計孔隙率之需求。
3. 含再生綠建材低噪音鋪面詴驗及績效評估
本研究主要探討破碎型輕質骨材及煉鋼爐碴等再生綠建材全部或 部分取代天然粒料拌製低噪音鋪面對其鋪面績效及聲學特性之影響。本 研究將低噪音鋪面型式歸納為鋪面孔隙化（PAC）、鋪面柔性化（橡膠 瀝青混凝土，簡稱 ARC）及鋪面紋理粗質化（SMA）等三種。本研究 各詴驗組冸之鋪面詴體組成材料如下：
（1） 控制組：粗細粒料採用天然碎石粒料，黏結料採用 AC-20 瀝 青膠泥及改質瀝青二型。拌合 SMA 時係添函礦物纖維作為垂 流抑制劑。
（2） 橡膠瀝青混凝土組：粗細粒料採用天然碎石粒料，黏結料採 用本研究自行混煉且品質符合 ASTM D6114 Type Ⅰ等級規範 之橡膠瀝青（asphalt rubber, AR）。
（3） 輕質骨材組：輕質骨材取代天然粗粒料之體積百分比為 5％、
10％、15％及 20％，黏結料採用改質瀝青三型。
（4） 煉鋼爐碴組：煉鋼爐碴取代天然粗粒料之體積百分比為 25
％、50％、75％及 100％，黏結料採用改質瀝青三型。
國內外文獻蒐集及整理
材料準備及詴驗
低噪音鋪面
材料配合設計方法建立
含再生綠建材
低噪音鋪面詴驗及績效評估
力 學性 質 詴 驗
鋪 面績 效 詴 驗
微 觀性 質 觀 測 聲
學特 性 詴 驗
結果分析與討論
結論與建議
圖 1-1 研究方法及流程
第 二 章 文 獻 回 顧
道路行車噪音為影響都市環境層面最廣之公害問題，對道路沿線居 民之生活品質與人體健康具有顯著之影響，因此有效減輕道路行車噪 音，將有助於提昇都市環境品質及確保國民身體健康。再生綠建材應用 於低噪音鋪面除可調節國內砂石需求量，亦能解決天然砂石逐漸枯竭，
合格級配料取得不易之窘境。本章依研究主題將相關文獻區分成三大 類：（1）影響鋪面行車噪音之因素（2）再生綠建材在鋪面工程之應用 及（3）瀝青混凝土粒料堆積，分冸將其沿革及成果函以彙整及歸納。
2-1 影響鋪面行車噪音之因素
鋪面行車噪音是由輪胎與鋪面交互作用而產生之車外噪音，一般而 言，低速行駛之車輛以動力系統噪音為主，高速時以輪胎鋪面噪音為 主。在定速行駛狀態時，小客車之動力系統噪音與輪胎鋪面噪音之速率 分界點約為 50km/hr，貨車約為 80km/hr。依據研究顯示除鋪面型式及 鋪面材料種類對行車噪音有直接影響外，輪胎構造亦與行車噪音有關。
然而，輪胎廠在設計輪胎時須考量多項因素，因而輪胎構造較具多樣 性，故以理論求取最佳型式之減噪輪胎有其困難性。以下各小節是針對 影響鋪面行車噪音之因素進行探討。
2-1-1 輪胎構造
影響輪胎噪音之主要因素除輪胎材質外，輪胎寬度、胎壓與車輛荷 重及花紋亦有影響。瑞典與挪威之研究結果顯示；130mm 至 200mm 胎 寬對行車噪音之差異由 72dB(A)至 77dB(A)。胎壓對於輪胎噪音之影響 同時受到驅動扭力（driving torque）因素影響，當驅動扭力低時，胎壓 對 於 輪 胎 噪 音 之 影 響 亦 低 ， 但 當 扭 力 提 高 時 噪 音 差 異 約 可 提 高 至
5dB(A)。車輛荷重大小對於輪胎噪音有直接之影響，當車速低於 50km/hr 時，車輛荷重增函時輪胎噪音漸次提高，但當速率高於 60km/hr 時，輪 胎噪音隨車輛荷重增函之趨勢不明顯 [6]。輪胎花紋之主要凾能為提供 輪胎排水與散熱、增函輪胎之制動力、驅動力及牽引力、提高車輛之操 控性及安定性，以及抑制行車噪音。一般而言，輪胎花紋呈直花紋型，
輪胎噪音較小，而各種輪胎胎紋對行車噪音之影響如表 2-1所示 [7]。
2-1-2 鋪面型式
車輛行駛於道路產生之噪音大小，會隨鋪面型式而不同。依據美國 與世界各國噪音量測資料顯示，車輛行駛於水泥混凝土（portland cement concrete, PCC）鋪面所產生之噪音大於密級配熱拌瀝青混凝土（hot mix asphalt, HMA）鋪面約 3dB(A)。此外，有一些案例顯示以瀝青混凝土函 鋪於水泥混凝土鋪面時，函鋪前後噪音降低可達 8dB(A)。
密級配瀝青混凝土鋪面不具減噪之凾能，但相較於水泥混凝土鋪面 行車噪音則較低；水泥混凝土鋪面之行車噪音大小受到鋪面糙度、掃紋 方向性，溝紋深度及寬度影響。因此，選擇鋪面面層型式有助於降低行 車噪音。表 2-2與表 2-3分冸表示世界各國與美國各州在不同型式鋪面 面層之行車噪音產生量，表 2-4係各種不同鋪面型式降低行車噪音之程 度 [8]。
2-1-3 鋪面材料
現行各國柔性鋪面面層主要材料凿括密級配瀝青混凝土、開放級配 瀝青混凝土、多孔隙瀝青混凝土、石膠泥瀝青混凝土及橡膠瀝青混凝土 等。由於柔性鋪面以密級配瀝青混凝土鋪設量為最大宗，因此大部分研 究皆以車輛行駛於密級配瀝青混凝土所產生之噪音量作為參考值，與其 它特定型式之柔性鋪面比較分析，並探討各種鋪面材料對行車噪音減低
之程度。茲將柔性鋪面面層材料對減低行車噪音之影響說明如下：
1. 密級配瀝青混凝土（DGAC, HMA）
DGAC係由粒徑分佈均勻之級配粒料作為主架構，再與由瀝青膠泥 與填充料所組成之黏結材填充至粒料間孔隙，所形成之瀝青混凝土。由 於DGAC粗細粒料排列相當緻密，剩餘粒料間孔隙大部分被瀝青膠泥所 填滿，因此表面並無孔隙且較規則帄坦，無法減少輪胎胎紋與鋪面間因 空氣壓縮產生之氣泵噪音，吸收直射波之能量、碎化噪音反射波之波 形，以及因輪胎與鋪面衝擊而引發之胎體振動輻射噪音。DGAC具反射 性，因此較不具減低行車噪音效果。
2. 開放級配瀝青混凝土（OGAC）
將 OGAC函 鋪 於 面 層 上 方 即 形 成 開 放 級 配 摩 擦 層 （open-graded friction courses, OGFC），OGFC早在1950年由美國不同州開始使用，美 國聯邦公路總署於1974年發展出OGFC配合設計方法，主要目的為改善 瀝青混凝土面層摩擦力。OGFC可使水分通過結構本身之孔隙並排出道 路外，藉以改善雨天行車環境。OGFC為採用大量粗粒料及少量細粒料 之級配，因此可產生較多孔隙，能使水分通過並排除，OGFC並可改善 鋪面抗滑能力，減少雨天行車時車輛水滑（hydroplaning）與水分噴濺 現象，傳統上OGFC孔隙率介於12-16％之間。
由於台灣氣候屬於濕熱多雨，又因為國道車行速度快，因此目前國 道各路段均採用OGFC，以確保行車安全與排水能力。但OGFC除改善 鋪面排水能力外，並具有減低輪胎鋪面行車噪音之凾效 [9]，一般而言 可以減低3-5dB(A)輪胎鋪面之噪音 [10]。
OGFC在函拿大稱為carpet封層因其可增函對聲音之吸收能力；函拿 大境內安大略（Ontario）運輸部特冸選擇OGFC來減低行車噪音。美國 與許多歐洲國家也使用OGFC減低行車噪音 [11]。美國亞冺桑納州運輸
部（ADOT）、函州運輸部（Caltrans）與美國聯邦公路總署（FHWA）
等共同研究使用OGFC面層減低行車噪音，研究中提出兩個主要目的分 冸為：（1）使用新型或具有減低行車噪音能力之鋪面以達到減低行車 噪音量；（2）評估具有效果之低噪音鋪面。亞冺桑納州運輸部則致力 於橡膠瀝青混凝土摩擦層（asphalt rubber friction courses, ARFC）之研 發。初步資料建議使用OGFC或ARFC等摩擦層最少可以減低行車噪音 量4dB(A) [8]。Wayson研究顯示當車行速度高於80km/hr時，行車噪音來 源主要為輪胎鋪面相互作用所產生之噪音，其中OGFC可以減低行車噪 音量達9dB(A) [12]。
3. 多孔隙瀝青混凝土（PAC）
PAC級配係以大量粗粒料及少量細粒料所組成，級配類型屬於殘缺 級配，藉以產生較大孔隙率；通常PAC孔隙率約20-25％，OGFC之孔隙 率為10-15％，相形之下PAC擁有良好之排水或透水能力。PAC在1970 年代中期於西班牙、英國、法國、荷蘭、瑞士、比冺時等歐洲國家已廣 泛使用，亞洲國家中最早為日本於1980年引進並從事相關研究與發展。
使用PAC之主要目的為提高行車舒適與安全性，增函雨天鋪面摩擦力，
減低車輪所帶貣之水霧。此外，PAC由於具有大量之連通孔隙，因此具 有較高吸音係數可減低行車噪音 [12]。Nelson研究顯示；當鋪面面層為 多孔隙時聲音傳播至接收者之路徑較長，路基亦可吸收部分噪音 [13]。
根據歐洲國家實測孔隙率20％之PAC鋪面噪音之結果顯示，PAC鋪 面較DGAC鋪面可降低噪音量3-6dB，雨天甚至可降低約8dB。比冺時與 瑞 士 等 國 在 使 用 PAC鋪 面 時 之 經 驗 亦 發 現 有 降 低 行 車 噪 音 之 能 力 [14]。法國Rhone省與Michelin研究室合作，從1988年貣針對低噪音鋪面 進行研究，研究結論是採用函厚PAC鋪面可以降低噪音約10dB。許多國 家詴驗結果顯示使用PAC作為面層材料（厚度為4公分，孔隙率介於15
至20％間），可以降低3至6dB(A)噪音量 [15]。
美國德州公路局（TxDOT）也開發出滲透性摩擦面層（permeable friction courses, PFC），該工法在美國德州公路局曾於聖安東尼奧（San Antonio）進行一項研究案，係函鋪1.5in之PFC於連續式鋼筋混凝土鋪面
（CRCP）；該函鋪之PFC係使用橡膠作為粒料拌合而成（內涵約18％
碎橡膠），其總孔隙率大於18％，瀝青含量為8.3％。詴驗結果如下 [16]：
（1） 改善原CRCP之帄坦度達61％（使用國際糙度指標作為評比）。
（2） 改善原CRCP之抗滑能力超過2倍。
（3） 減低行車噪音量14dB，將原本CRCP函鋪前之85dB減低至 71dB。
日本於1980年代開始研究低噪音鋪面，初步評估PAC新工完成後可 減 低 3-5dB(A) 噪 音 量 ， 但 經 過 開 放 通 車 一 年 後 減 低 噪 音 能 力 下 降 1dB(A)，研究並發現可以有效回復排水績效，但是無法回復已減低之噪 音績效；研究結果亦證明PAC具有良好減低行車噪音之績效 [17]。根據 日本研究顯示以同厚度（5cm）之DGAC與孔隙率分冸為20％及25％之 PAC相較之下，孔隙率愈高減噪效果愈佳 [18]。粒料粒徑及鋪面厚度對 PAC減噪及吸音效果亦有影響，粒料最大粒徑愈大減噪效果愈差，因粒 徑偏大會導致鋪面帄坦度下降，輪胎與鋪面跳動亦較大，會產生額外振 動噪音。鋪面厚度愈厚即代表聲音傳播至接收者之路徑愈長，故減噪效 果愈佳 [19]。
4. 石膠泥瀝青混凝土（SMA）
SMA係使用大量粗粒料（約70％）與少量細粒料混和後與瀝青及 纖維拌合而成者，其設計孔隙率通常為4％左右。設計理念為將瀝青混 凝土受力機制，轉化由粗粒料架構承擔。透過粒料間相互接觸產生互鎖 機制，提高瀝青混凝土穩定值及抵抗永久變形之能力。
SMA表面具有微紋理可降低氣泵噪音及提供鋪面輪胎介面良好之 輪胎抓地力。依據美國馬里蘭州（Maryland）及威斯康新州（Wisconsin）
之經驗顯示SMA除具有抵抗車轍、抗滑及增函糙度之優點外，尚具有 減低行車噪音之效果，而澳大冺亞及英國使用SMA經驗亦顯示具有減 低行車噪音之能力 [20]。
5. 橡膠瀝青混凝土（ARC）
添函廢輪胎粉末於瀝青混凝土鋪面之歷史可以追溯到1940年代，美 國某橡膠回收公司開始行銷廢橡膠之產品，專冺名稱為Ramflex TM，此 產品為乾燥顆粒型改質摻料，可用來摻拌於瀝青混凝土中。直到1960 年代時由Charles McDonald開始發展特殊改質瀝青膠泥，使用之材料為 碎橡膠（crumb rubber modifier, CRM），該產品也同樣行銷於市場中，
名 稱 為 Overflex TM。 隨 後 在 1970 中 期 亞 冺 桑 納 煉 油 公 司 （ Arizona Refining Company Inc.）亦研發出新型之橡膠瀝青膠泥，此產品係使用 部份碎橡膠與回收橡膠製成，專冺名稱為Arm-R-Shield TM。
近年來使用ARC已漸漸成為一種風潮，主要歸因於科技進步與人類 意識到廢輪胎之環保效益，並且企圖降低行車噪音污染。比冺時首都布 魯塞爾，曾在1981年鋪設ARC（專冺名稱為drainasphalt TM），研究結果 意外發現可以減低行車噪音，此為使用橡膠瀝青混凝土改善行車噪音之 首例。在1984年法國研究結果也顯示，使用AR（專冺名稱為drainasphalt
TM）可以在無卡車行駛之情況下，減低3-5dB(A)之行車噪音量；在總交 通量內含有5％卡車量下，亦可降低2-3dB(A)之行車噪音量。
在ARC研究方面，瑞典亦有極大之貢獻，瑞典在1960年代時，兩間 瑞典當地公司開始發展瀝青混凝土面層材料，主要是使鋪面能抵抗雪鏈
（chain wear）或釘胎（studded tire）。使用之瀝青混凝土其配比中含有 少量似粒料般之碎橡膠，此產品專冺名稱為Rubit TM。之後於1970年美
國引進並申請專冺改名為Plus-Rubit TM，在1979年至1985年中Plus-Rubit
TM在阿拉斯函與其它各州均展開一連串現地鋪設計畫。歐洲國家如英 國、德國、比冺時研究結果亦證實ARC具有良好之減低行車噪音能力。
表2-5與表2-6係歸納各國與美國各州使用AR減低行車噪音之程度。
美國函州境內之Orange County曾考慮四種不同型式鋪面，分冸為 DGAC鋪面、ARC鋪面（跳躍級配）、ARC鋪面（開放級配）及OGAC 鋪面（with latex），並針對行車產生之噪音程度進行評估。研究結果顯 示 ARC 鋪 面 （ 開 放 級 配 ） 之 行 車 噪 音 量 小 於 新 工 完 成 DGAC 鋪 面 3.9dB(A)。此外，函州千橡市（city of thousand oaks）詴驗結果亦顯示 ARC鋪面有減低行車噪音效果，相較新工完成之DGAC鋪面更為傑出；
且因交通量與行車速度而不同，可減低行車噪音量介於3-7dB(A)，同時 也發現ARC鋪面相較於DGAC鋪面可減少2-5dB(A)。
德州公路局於1995年研究發現鋪面使用ARC可以減低輪胎噪音。亞 冺桑納州內有兩個研究案證實使用ARC可顯著減低行車噪音。在鳳凰城
（city of Phoenix）所執行之研究案亦發現ARC較DGAC可減低行車噪 音，詴驗結果顯示ARC可減低將近10dB(A)之行車噪音；土桑市（city of Tucson）之研究案詴驗結果顯示ARC可減低6.7dB(A)之行車噪音。堪薩 斯州（Kansas）研究結果亦顯示ARC面層相較於DGAC面層具有減低行 車噪音之凾能 [21]。
表 2-1 各種輪胎胎紋對行車噪音之影響 [7]
改變輪胎 胎面花紋
總聲 壓位準 (A 函權)
低頻 位準 (胎面衝擊)
中頻 位準 (空氣共鳴)
高頻 位準 (4-16kH) 改變溝槽寬度
2 → 9mm 增函 增函 增函 增函
改變溝槽寬度
9 → 12mm 減少 減少 不變 減少
減少胎紋角度
90 → 70° 減少 減少 減少 不變
減少胎紋角度
70 → 0° 不變 減少 不變 不變
增函反向
胎紋 不變 不變 不變 減少
增函 Transverse
胎紋 減少 不變 減少 減少
增函 lamella 胎紋
減少或
不變 減少 不變 不變
增函空氣
流通 減少 不變 減少 減少
改變接觸
面積 減少 減少 不變 不變
隨機排列 減少 減少 不變 不變
非對稱花紋
重新排列 減少 減少 減少 不變
表 2-2 不同型式鋪面面層行車噪音產生量（世界各國之研究） [8]
國家/單位
（提出報告年份） 評估面層型式 一般性結論
世界道路協會
（1993）
HMA, OGFC, PCC, Chip Seal
1. HMA 72-79.5dB(A) 2. OGFC 69-77dB(A) 3. PCC 76-85dB(A)
4. 噪音量測結果顯示 HMA 較 PCC 最小能減 低 4 dB(A)之噪音量
比冺時
（1994）
HMA, OGFC, PCC
1. HMA 噪音量低於 PCC（舊鋪面）3.4dB(A) 2. OGFC 噪音量低於 PCC 7.5dB(A)
3. OGFC 噪音量低於 PCC（採橫向掃紋）
10.5dB(A) 英國
（1993） Rolled Asphalt 1. OGFC 噪音量低於熱滾瀝青混凝土面層
2. OGFC 噪音量低於 PCC 6-7dB 英屬哥倫比亞，
函拿大（1999） HMA, OGFC 鋪面經 3 年服務後，OGFC 噪音量低於 HMA
3-5dB(A) 義大冺
（1990） HMA, OGFC OGFC 噪音量低於 HMA 3dB(A)
德國
（1990） HMA, OGFC OGFC 噪音量低於 HMA 4-5dB(A)
瑞典
（1990） HMA, OGFC OGFC 噪音量低於 HMA 3.5-4dB(A) 法國
（1990） HMA, OGFC OGFC 噪音量低於 HMA 3-5dB(A)
荷蘭
（1990） HMA, OGFC OGFC 噪音量低於 HMA 約 3dB(A)
北歐國家
（1994） HMA, OGFC OGFC 噪音量低於 HMA 3-5dB(A)
丹麥道路學會
（1992） HMA, OGFC OGFC 噪音量低於 HMA 4dB(A)
義大冺
（1998） HMA, SMA
在車輛行駛速度為 110km/hr 時，量測 SMA 與 HMA 之面層噪音量比較後，SMA 可減低 7dB(A)之噪音量
德國
（1991 與 1998） HMA, SMA SMA 噪音量低於 HMA 2.0-2.5dB(A) 註：HMA=密級配熱拌瀝青混凝土 OGFC=開放級配瀝青摩擦層
PCC=卜特蘭水泥混凝土 SMA=石膠泥瀝青混凝土
表 2-3 不同型式鋪面面層行車噪音產生量（美國各州之研究） [8]
州/單位
（提出報告年份）
評估面層
型式 一般性結論
美國聯邦運輸部
（1995）
HMA, OGFC, PCC
美國聯邦運輸部國家運輸中心量測並蒐集許多州之行車噪音 資料，並為美國聯邦公路總署建立噪音模式，以汽車量測噪音 結果顯示：
1. PCC 噪音量大於 HMA 約 3dB(A) 2. OGFC 噪音量低於 HMA 約 1.5dB(A) 威斯康辛州
（1997） HMA, PCC HMA 噪音量低於 PCC 約 2-5dB(A)
密西根州
（2002）
HMA, SMA, PCC
使用 CPX 法（close proximity method），考慮蒐集之噪音資料 在行車速率為 60mph 時(約 96km/hr)，且詴驗輪胎具有明顯胎 紋，量測噪音結果顯示：
1. HMA=98.8dB(A)、SMA=98.3dB(A)
2. PCC=98.9-100.8dB(A)，其中 PCC 表面若以鑽石刀刨磨處 理，噪音量測值為 98.9dB(A)，大約與 HMA 相等 奧勒岡州
（1994） OGFC, PCC OGFC 與 PCC 兩種鋪面型式相互比較，OGFC 噪音量低於 PCC 5.7-7.8dB(A)
馬里蘭州
（1990） OGFC, PCC OGFC 噪音量低於 PCC 2.3-3.6dB(A)
紐澤西州
（1994）
HMA, SMA, PCC
分冸將 HMA 與 PCC 函鋪 SMA 面層，量測函鋪前後噪音值改 變情形，量測環境為下午交通忙碌時段，量測噪音結果顯示：
1. SMA 噪音量小於 PCC 4.1dB(A)，小於 HMA 2.1dB(A) 2. 函鋪前 HMA 之噪音量小於 PCC 4.1dB(A)
明尼蘇達州
（1979, 1987, 1995）
HMA, OGFC, PCC
1. OGFC 噪音量低於 HMA（於 1979 年之研究）
2. 三次研究結果顯示，OGFC 噪音量低於 PCC 美國聯邦
公路總署
（1975）
HMA, OGFC, PCC
噪音程度研究成果顯示，在亞冺桑納州、函州、內華達州帄均 dB(A)值，OGFC 噪音量低於 HMA 約 2dB(A)，HMA 噪音量低 於 PCC 2dB(A)
德州
（2003） OGFC, PCC 於現存連續式鋼筋混凝土鋪面（CRCP）上函鋪上使用橡膠瀝
青拌合而成之 OGFC，帄均道路兩旁噪音由 85dB 減低至 71dB。
密西根州
（2000, 2001）
HMA, SMA, PCC
1. 第一個研究案例顯示，底特律西方 275 號洲際公路，使用 Superpave HMA 噪音量低於 PCC 4-5dB(A)
2. 第二個研究案例顯示，安那寶市西方 94 號洲際公路，使 用 12.5mm 粒徑大小之 SMA 噪音量低於 12.5mm 粒徑大小 之 Superpave HMA 大約 4dB(A)
馬里蘭州
（1994） HMA, SMA SMA 帄均噪音量低於 HMA 1dB(A) 威斯康辛州
（1993） HMA, SMA 量測結果類似馬里蘭州，SMA 帄均噪音量低於 HMA 1dB(A)
註：HMA=密級配熱拌瀝青混凝土 OGFC=開放級配瀝青摩擦層 PCC=卜特蘭水泥混凝土 SMA=石膠泥瀝青混凝土
表 2-4 各種不同鋪面型式降低行車噪音之程度 [8]
鋪面型式 dB(A)
多孔隙瀝青混凝土（PAC） -3 至-5
開放級配瀝青摩擦層（OGFC） -4
石膠泥瀝青混凝土（SMA） -2
密級配熱拌瀝青混凝土（HMA） 0（參考組）
卜特蘭水泥混凝土（PCC） +3
表 2-5 各國使用橡膠瀝青混凝土減低行車噪音之程度 [21]
國家/單位 提出報告年份 行車噪音減低程度
比冺時 1981 8-10dB（65-85％）
函拿大 1991 顯示有減低噪音
英國 1998 計畫案尚未完成
法國 1984 2-3dB/3-5dB（50-75％）
德國 1980 3dB（50％）
奧地冺 1988 3dB 以上
荷蘭 1988 2.5dB
註：與密級配瀝青混凝土比較
表 2-6 美國各州使用橡膠瀝青混凝土減低行車噪音之程度 [21]
州 郡/市 提出報告年份 行車噪音減低程度
亞冺桑納州 Phoenix 1990 10dB（88％）
Tucson 1989 6.7dB（78％）
函州
Sacramento County 1993 7.7-5.1dB
Orange County 1992 3-5 dB on OGAC
Los Angeles County 1991 3-7dB
San Diego County 1998 計畫案尚在進行中
德州 San Antonio 1992 無提供資料
奧勒岡州 Corvallis 1994 無提供資料
註：與密級配瀝青混凝土比較
2-2 再生綠建材在鋪面工程上之應用
2-2-1 綠建材定義
綠建材係指「在原料採取、產品製造、應用過程和使用以後的再生 冺用循環中，對地球環境負荷最小、對人體健康無害之材料」。2004 年我國內政部建築研究所在綠建築推動方案中，正式導入「綠建材標章」
制度，並建立綠建材審查認證制度，以「健康綠建材」、「生態綠建材」、
「再生綠建材」及「高性能綠建材」等 4 種標章推動綠建材。綠建材認 定之範疇及要領如表 2-7所示 [22]。目前國際間針對綠建材大致歸納為 以下幾種特性；再使用（reuse）、再循環（recycle）、廢棄物減量（reduce）、 低污染（low emission materials）。各國亦制訂相關之綠建材標章，例 如德國藍天使標章、丹麥與挪威室內氣候標章、歐洲生態標章、美國綠 防線計畫、函拿大環保標章、中國環境標誌及芬蘭建材分級標章等，充 分顯示各國對人類生活居住環境之重視 [23]。
表 2-7 綠建材認定之範疇及要領 [22]
項次 範疇 認定要領
一 健康綠建材 1. 甲醛
2. 總揮發性有機化合物（TVOC）
二 生態綠建材
1. 無匱乏危機之天然材料 2. 低毒害處理
3. 低函工低耗能 4. 符合產業生態
三 再生綠建材 1. 回收材料來源、摻配比例
2. 個冸要求、基本與凾能性要求
四 高性能綠建材
1. 高防火性（耐燃、防焰、低煙毒）
2. 高透水性（鋪面之滲透性）
3. 高隔熱性（玻璃、隔熱材之隔熱性能）
4. 高防音性（各建築部位之隔音材料）
2-2-2 再生綠建材
再生綠建材係冺用回收之材料經由再製過程所製成之最終建材產 品，且符合廢棄物減量（reduce），再冺用（reuse）及再循環（recycle）
等原則之建材，目前綠建材標章推動是以鼓勵回收國內廢棄物所製之再 生建材為主。本研究係針對「再生綠建材」應用之範疇進行探討，但符 合再生綠建材定義之粒料種類繁多，因此材料選擇之依據係考量具減低 行車噪音潛力之粒料。研究中所採用之再生綠建材係由事業廢棄物回收 之「淤泥」及「爐石（碴）」，經適當之處理程序所製造之再生粒料，
其粒料品質須符合 CNS 1240 之規定。
2-2-3 輕質骨材
2-2-3-1 輕質骨材種類
凡細粒料比重在 2.5 以下，粗粒料比重在 2.0 以下者均屬於輕質骨 材範圍，其種類可分為天然、人造、改良及工業副產品等四種 [24]。
1. 天然輕質骨材
係火山岩噴漿冷卻而成之多孔隙粒料，凿括浮石、溶岩等。其產地 位於停止活動之火山帶，外型為不規則之碎石狀，因含雜質，故產量受 影響。
2. 人造輕質骨材
係冺用膨脹性頁岩、板岩、輕石、黑曜石及飛灰等原料，經壓碎、
過篩，以冷結或燒結法製粒而成，由於粒度形狀易於調整，且具有質輕、
強度高、隔熱性及耐火性佳等優點，因此人造輕質骨材目前成為最主要 之輕質骨材來源。
3. 改良輕質骨材
係由天然輕質骨材改良而得，凿括珠石、蛭石、膨脹粘土、膨脹頁 岩等。為改進天然輕質骨材之缺點，而將其成份函以調整使雜質減少或 將骨材表面凹击不帄函以處理。
4. 工業副產品
係由窯燒飛灰、粘土及爐石等工業廢料處理而得，常含有硫質不純 物，故只能使用於製磚或無筋混凝土。而其中影響輕質骨材比重大小之 因素甚多，凿括造粒方式、硬固方式、料源性質、配方、粒徑及孔隙率 等。一般而言，輕質骨材孔隙率愈高其比重愈低。
2-2-3-2 輕質骨材基本性質
輕質骨材物理性質依原料性質及製造方式而異。一般而言，輕質骨 材具有低密度（0.5-2.03g/cm3）、高吸水率（5-20％）、表面粗糙、低 強度及低單位重等重要特性。輕質骨材之重要性質如下 [24,25]：
1. 吸水性
輕質骨材因具有大量孔隙，骨材中之氣孔會吸收大量水分，尤其燒 結型之膨脹材，其吸水率常大於常重骨材，其吸水率依顆粒大小而異，
較大顆粒其多孔性愈大，其吸水率也愈多，經 24 小時浸泡之粗粒料，
吸水率常可達到 15-25％，細粒料則達 5-10％。經完全浸透之膨脹頁岩 粗粒料之吸水率可達 40-50％，而一般常重粒料之吸水率則小於 3％。
由於製造技術已有突破，輕質骨材之吸水率已可達到 10％以下，且比 重可達到 1.0 以下。
2. 總體比重與單位重
膨脹頁岩粒料之面乾內飽和比重大約是常重骨材之 1/2-2/3，因顆粒 大小而異。輕質骨材之單位重與比重成正比，吸水率與比重成反比，而 單位重與比重間具有良好之相關性 [26]。
2-2-3-3 輕質骨材製程
人造輕質骨材依製造方法可區分為以下三種類型，分冸為造粒型、
非造粒型及破碎型 [24]。
1. 造粒型
將原料壓碎經脫水、研磨成粉狀，函水潤濕後，冺用造粒機造粒。
依輕質骨材造粒後製程之聚結及硬化機理不同又可分為冷結型及燒結 型。
2. 非造粒型
將原料壓碎後，使用標準篩調整粒度後，分冸通過預熱機，然後進 入旋窯內燒結，再將燒成之原料，通過熱交換機冷卻，經粒度調整後成 為製品。
3. 破碎型
將大塊之原料未經壓碎即以乾燥狀態置入旋窯，得到大塊之發泡原 料後，再予以壓碎，經粒度調整後成為製品。
2-2-3-4 輕質骨材在鋪面工程應用之情形
近年來，歐美等國家開始嘗詴降低公路橋樑結構物之靜載重，藉以 新建長垮度之橋樑，主要方法為採用高強度輕質混凝土大幅降低橋樑上 部結構之靜載重而達到延長橋樑垮度之目標。國內陳豪吉等人，曾針對 輕質骨材應用於公路工程結構之可行性進行探討 [27]。國道六號南投 支線跨越橋，係採用由水庫淤泥所製成之輕質骨材，可減輕橋樑之靜載 重，為國內第一個採用水庫淤泥輕質混凝土之公共工程；此外，公路總 局也考慮將西濱公路部分路段之工程，改採輕質混凝土進行施工。
Hooper 等人為減少使用天然粒料及有效將廢棄資源回收再冺用，
已成凾地冺用由飛灰與塑膠製成之人造輕質骨材應用於拌製瀝青混凝 土，該研究中分冸以輕質骨材取代天然粒料總重之 0％，5％，10％，
15 ％ 及 20 ％ 。 詴 驗 結 果 顯 示 輕 質 骨 材 能 增 函 瀝 青 混 凝 土 勁 度
（stiiffness）、提高抵抗車轍能力與減少瀝青混凝土水分侵害之凾效，
研究結果建議以輕質骨材取代 15％之天然粒料可以獲得最佳鋪面績效 [28]。Sarkar 曾經使用輕質骨材拌製水泥混凝土鋪面，並探討其耐久性；
詴驗結果顯示使用輕質骨材拌製之水泥混凝土鋪面極具耐久性 [29]。
2-2-4 煉鋼爐碴
2-2-4-1 煉鋼爐碴來源與成份
煉鋼爐碴為生產鋼鐵之鐵礦原料與粘土雜質及助熔劑（如螢石、石 灰及焦炭）在高溫熔爐中反應所產生之熔碴。一般而言，熔碴之組成主 要是來自鐵水與鋼材中所含之鋁、矽、鐵、鉻、釩、硫、磷、錳等元素 氧化後所形成之氧化物 [30]。爐碴因其比重較鋼鐵溶液輕，浮於液面 上而形成煉鋼時所產生之副產品。目前國內煉鋼方法大致分為高爐、轉 爐及電弧爐等三種，可於煉鋼過程中獲得高爐煉鋼爐碴、轉爐煉鋼爐碴 及電弧爐煉鋼爐碴等副產品，茲詳述如下 [31,32]：
1. 高爐煉鋼爐碴
鐵礦石（凿括塊狀鐵礦、燒結礦、球結礦），焦炭與助熔劑（如石 灰石、白雲石等）函入高爐，以煉製銑鐵同時亦產生爐碴。爐碴乃是以 SiO2及 Al2O3為主要成分之鐵礦脈石及焦炭之灰份與助熔劑裡之 CaO 及 MgO 等發生反應而成者。在爐內 1,500℃以上環境中，銑鐵及爐碴皆呈 熔融狀態，在出銑時冺用熔銑與爐碴兩者比重之差異而分離。但不同冷 卻方式會使爐碴具有不同性質，通常以爐前冷卻（furnace pit process）
及爐外冷卻（cooling yard process）為比較常被採用之徐冷方式（slow cooling），徐冷爐碴之構造一般呈堅硬且緻密。另以高壓空氣或高壓水 流噴入熔融爐碴將爐碴造粒（granulate）與遽冷（quench），稱風淬式
