摘 要
現今台灣地區天然砂石料源開發已面臨嚴重短缺，為了能兼顧生 態環境維護及自然資源永續利用，且目前再生材料已被大量使用於營 建工程上，而廢玻璃砂、橡膠粉及垃圾焚化底渣等再生材料應用於瀝 青混凝土更從實驗室試驗階段進展至現地鋪設與實際應用階段，鑑於 一般傳統級配（密級配、越級配、開放級配）於一段時間使用後皆有 剝脫的情形產生，再生材料用於瀝青混凝土也會有相同情形，不過這 項研究尚未有完整之數據彙整，或只對特定之再生材料進行抗剝脫性 的評估。
本研究以廢玻璃砂、橡膠粉及垃圾焚化底渣三種再生材料，拌製 成瀝青混凝土並利用ASTM D3625 煮沸試驗、浸水馬歇爾試驗及 AASHTO T283 抗水份侵害試驗三種評估抗剝脫之試驗，了解其剝脫 狀況最後將所得之結果進行統計分析，除ASTM D3625 煮沸試驗於 檢驗結果發現在料源方面並無明顯差異；但在添加材料方面四種材料 有顯著差異，其餘兩種試驗所得之結果天然河川粒料抗剝脫成效依序 為里港溪、後龍溪及濁水溪；以再生材料拌製成瀝青混凝土抗剝脫成 效依序為垃圾焚化底渣瀝青混凝土、未添加再生材料之密級配瀝青混 凝土、廢輪胎橡膠瀝青混凝土及廢玻璃砂瀝青混凝土。
本研究將所得抗剝脫性質之成效數據及成果加以彙整，將有助於 往後實驗室對再生材料用於瀝青混凝土之研究或現地鋪築之依據。
關鍵字：廢玻璃砂、橡膠粉、垃圾焚化底渣、再生材料
致謝
本論文承蒙恩師 邱垂德老師於研究期間細心指導，並於論文撰 寫期間給予學術上的建議與指導，使論文得以順利完成，謹此致上最 高敬意與謝意。同時感謝口試委員 李明君教授、吳淵洵教授給予諸 多協助與指正與建議，使本文更臻完善。
感謝學習期間研究室所有成員學長姐理成、郁青、原旭、同宇、
同學育立、濬哲、永駿、學弟振緯、嶺億等人協助，陪我走過研究所 生活，在此致上最誠摯的謝意。
特別感謝父母周億通、林秋妮的養育之恩與栽培之情，更要感謝女 友莉千一路的支持與鼓勵，使我永不放棄。
最後將本論文成果獻給曾經協助我與關心愛我的親朋好友，謝謝 並感恩你們。
目錄
摘 要... I 目錄...II 表目錄... VI 圖目錄... IX
第一章、緒論...1
1-1 研究背景 ...1
1-2 研究動機 ...1
1-3 研究目的 ...1
1-4 研究方法與本論文架構 ...2
第二章 文獻回顧 ...4
2-1 再生材料 ...4
2-1-1 再生材料簡介 ...4
2-1-2 廢玻璃砂 ...5
2-1-3 橡膠粉 ...6
2-1-4 垃圾焚化底渣 ...9
2-2 再生材料應用於瀝青混凝土 ...12
2-2-1 廢玻璃砂應用於瀝青混凝土...13
2-2-2 廢輪胎應用於瀝青混凝土...14
2-2-3 垃圾焚化底渣應用於瀝青混凝土...18
2-3 瀝青混凝土之剝脫機制 ...19
2-3-1 剝脫成因 ...19
2-3-2 剝脫型式 ...22
2-3-3 剝脫現象的預防 ...23
2-4 評估瀝青混凝土抗剝脫的方法 ...25
2-4-1 浸水馬歇爾試驗 ...25
2-4-2 ASTM D3625 煮沸試驗...26
2-4-3 AASHTO T283 抗剝脫試驗 ...26
第三章、試驗計畫與方法介紹...28
3-1 試驗計畫 ...28
3-2 基本物性試驗項目 ...29
3-2-1 瀝青膠泥及粒料來源...30
3-2-2 瀝青膠泥基本試驗 ...31
3-2-3 粒料物性試驗 ...33
3-3 瀝青混凝土配合設計 ...37
3-3-1 馬歇爾法配合設計特性...37
3-3-2 馬歇爾配合設計試驗設備...37
3-3-3 馬歇爾法配合設計步驟...39
3-4 瀝青混凝土剝脫試驗方法 ...43
3-4-1 浸水馬歇爾試驗 ...43
3-4-2 ASTM D3625 煮沸試驗...44
3-4-3 AASHTO T283 抗剝脫試驗 ...45
3-4-4 統計分析模式 ...52
第四章、試驗結果與分析...55
4-1 瀝青膠泥與粒料物性試驗結果 ...55
4-1-1 瀝青膠泥基本物性試驗結果...55
4-1-2 瀝青膠泥拌合及夯壓溫度決定...57
4-1-3 粒料物性試驗結果 ...58
4-2 瀝青混凝土配合設計結果 ...64
4-3 瀝青混凝土剝脫特性試驗結果 ...66
4-3-1 浸水馬歇爾試驗結果...66
4-3-2 ASTM D3625 煮沸試驗結果...69
4-3-3 AASHTO T283 抗剝脫試驗結果...70
4-3-4 剝脫試驗結果分析及比較...73
第五章、結論與建議...82
5-1 結論 ...82
5-2 建議 ...83 參考文獻...84
表目錄
表2-1、廢玻璃砂物理特性及化學成分 ...6
表2-2、廢輪胎碎片磨碎處理成橡膠粉末製程...8
表2-3、不同尺寸的廢輪胎衍生資源及其在公路工程之可能應用範圍 ...9
表2-4、焚化底渣主要成份分析 ...10
表2-5、各國焚化底渣主要成份分析 ...10
表2-6、環保署垃圾焚化廠焚化底渣再利用規定...11
表2-7、廢玻璃砂於國內應用之狀況 ...14
表2-8、廢玻璃於國外應用之狀況 ...14
表2-9、ASTMD6114-97 所列的橡膠瀝青物理性質規定...15
表2-10、廢輪胎於國內應用之狀況 ...17
表2-11、廢輪胎於國外應用之狀況 ...17
表2-12、焚化底渣於國內應用之狀況 ...18
表2-13、焚化底渣於國外應用之狀況 ...19
表3-1、本研究所使用粒料來源之簡介 ...30
表3-2、再生粒料來源簡介 ...30
表3-3、BROOKFIELD黏度儀檢測60℃黏度記錄與計算例...32
表4-1、AC-10 瀝青膠泥及橡膠瀝青 25℃比重試驗數據...55
表4-2、AC-10 瀝青膠泥及橡膠瀝青針入度試驗數據...56
表4-3、BROOKFIELD黏度儀檢測60℃黏度記錄與計算...56
表4-4、瀝青材料物性試驗結果 ...57
表4-5、瀝青混凝土所需之拌合及夯壓溫度...58
表4-6、砂石粒料比重及吸水率試驗結果...59
表4-7、廢玻璃砂、焚化底渣比重及吸水率試驗結果...59
表4-8、一般粒料洛杉磯磨耗試驗結果 ...59
表4-9、後龍溪篩分析試驗結果 ...60
表4-10、濁水溪篩分析試驗結果 ...61
表4-11、里港溪篩分析試驗結果 ...61
表4-12、垃圾焚化底渣及廢玻璃砂篩分析試驗結果...62
表4-13、橡膠粉含水率試驗結果 ...62
表4-14、橡膠粉篩分析試驗結果 ...63
表4-15、橡膠粉比重試驗結果 ...63
表4-16、後龍溪乾、濕組穩定值及滯留強度值...67
表4-17、濁水溪乾、濕組穩定值及滯留強度值...67
表4-18、里港溪乾、濕組穩定值及滯留強度值...68
表4-19、浸水馬歇爾試驗所得之滯留強度值...68
表4-20、後龍溪煮沸試驗目視評估狀況...69
表4-21、濁水溪煮沸試驗目視評估狀況...70
表4-22、里港溪煮沸試驗目視評估狀況...70
表4-23、ASTMD3625 煮沸試驗平均分數 ...70
表4-24、後龍溪乾、濕組間接張力及 TSR 試驗值 ...71
表4-25、濁水溪乾、濕組間接張力及 TSR 試驗值 ...71
表4-26、里港溪乾、濕組間接張力及 TSR 試驗值 ...72
表4-27、AASHTOT283 試驗所得之 TSR 值 ...72
表4-28、浸水馬歇爾試驗所得之乾組數據...74
表4-29、浸水馬歇爾試驗雙因子變異數乾組分析表...74
表4-30、浸水馬歇爾試驗所得之濕組數據...75
表4-31、浸水馬歇爾試驗雙因子變異數濕組分析表...75
表4-32、浸水馬歇爾試驗雙因子變異數滯留強度分析表...76
表4-33、AASHTOT283 剝脫試驗所得之乾組數據...77
表4-34、AASHTOT283 剝脫試驗雙因子變異數乾組分析表 ...77
表4-35、AASHTOT283 剝脫試驗所得之濕組數據...78
表4-36、AASHTOT283 剝脫試驗雙因子變異數濕組分析表 ...78
表4-37、AASHTOT283 剝脫試驗雙因子變異數 TSR 值分析表...79
表4-38、瀝青混凝土試驗結果表現料源之成效排序...81
表4-39、瀝青混凝土試驗結果表現材料之成效排序...81
圖目錄
圖1-1、本論文架構 ...3
圖2-1、處理完成之玻璃砂 ...5
圖2-2、輪胎橫斷面圖 ...7
圖2-3、經處理過後之橡膠粉細粒 ...8
圖2-4、經烘乾之廢棄物焚化底渣 ...10
圖2-5、美國聯邦公路總署建議之廢輪胎橡膠瀝青命名方式...16
圖3-1、本試驗之計畫流程圖 ...29
圖3-2、BROOK FIELD黏度試驗儀(左圖)與不同的試驗轉子(右圖) ....33
圖3-3、馬歇爾自動夯壓機 ...39
圖3-4、馬歇爾試驗儀 ...39
圖3-5、馬歇爾配比設計流程圖 ...42
圖3-6、試體於恆溫水槽中養治 ...44
圖3-7、以馬歇爾試驗儀求穩定值 ...44
圖3-8、瀝青混凝土混合料於煮沸中之蒸餾水內進行煮沸...45
圖3-9、煮沸試驗後之鬆散料 ...45
圖3-10、真空抽氣儀器照片 ...49
圖3-11、水面覆蓋試體示意圖 ...49
圖3-12、儀器架設與抽氣狀況照片 ...49
圖3-13、乾濕二組試體在恆溫水槽中以 25℃溫度養治的狀況...50
圖3-14、間接張力環與執行間接張力的儀器配置照片...50
圖3-15、按 AASHTOT283 執行的抗水份侵害評估流程 ...51
圖4-1、本研究採用 AC-10 之黏度與溫度關係圖 ...58
圖4-2、密級配曲線圖 ...64
圖4-3、添加 25%焚化底渣之級配曲線圖...65
圖4-4、添加 20%廢玻璃砂之級配曲線圖...65
圖4-5、廢輪胎橡膠瀝青級配曲線圖 ...66
圖4-6、再生材料瀝青混凝土滯留強度指數比較圖...68
圖4-7、再生材料瀝青混凝土間接張力強度比值比較圖...72
第一章、緒論
1-1 研究背景
近年台灣地區天然砂石料源面臨極度短缺現象，常造成工程進度 的落後，且國內正逐步提倡永續發展之資源再利用以減少能源的消 耗，並加速推動再生材料於營建工程上之應用，而廢玻璃砂、橡膠粉 及垃圾焚化底渣應用於瀝青混凝土已有多年成效，不僅可提高對廢棄 物的資源再利用，更可彌補國內河川砂石逐漸枯竭之窘境。
1-2 研究動機
由於剝脫問題長久以來一直存在且瀝青混凝土路面發生水侵害 的機率很高，目前又正好提倡資源再利用，本研究藉此將再生材料應 用於瀝青混凝土，並藉由不同再生材料之特性利用抗水份侵害的試驗 方法，探討其抗剝脫能力，以減少水份侵害的發生，進而提高舖面成 效，增加舖面的壽命及廢棄物資源化。
1-3 研究目的
基於上述的背景及研究動機，本研究利用廢玻璃砂、橡膠粉及垃 圾焚化底渣等再生材料和後龍溪、濁水溪及里港溪等不同料源拌製成 瀝青混凝土。其目的如下：
1、瞭解再生材料應用於瀝青混凝土之抗剝脫性。
2、將實驗所得之抗剝脫數據彙整並加以分析，以提供往後實驗室 研究或現地鋪築之依據。
1-4 研究方法與本論文架構
本論文由文獻收集能瞭解再生材料特性與適用性，爾後再檢測三 種料源(後龍溪、濁水溪、里港溪)及三種再生材料(垃圾焚化底渣、橡 膠粉、廢玻璃砂)之物理性質，以相同含油量拌製成瀝青混凝土並進 行ASTM D3625 煮沸試驗、浸水馬歇爾及 AASHTO T283 抗剝脫試驗 三種抗剝脫試驗，瞭解再生材料於相同含油量且不同料源下其抵抗剝 脫之能力，並經由無母數統計分析、雙因子變異數分析及Duncan 多 重比較法判斷料源及材料之間的差異性，最後提出結論與建議。本論 文之架構如圖1-1 所示。
第一章、緒論 1.研究背景、動機、目的 2.研究方法與本論文架構
第二章、文獻回顧 1.再生材料
2.再生材料應用於瀝青混凝土 3.瀝青混凝土之剝脫機制
4.評估瀝青混凝土抗剝脫的方法
第三章、試驗計畫與方法介紹 1.試驗計畫
2.基本物性試驗
3.瀝青混凝土配合設計 4.瀝青混凝土剝脫試驗方法
第四章、試驗結果與分析 1.瀝青膠泥與粒料物性試驗結果 2.瀝青混凝土配合設計結果 3.瀝青混凝土剝脫特性試驗結果
第五章、結論與建議 1.結論
2.建議
圖 1-1、本論文架構
第二章 文獻回顧
本章收集之國內外文獻，在於說明再生材料之特性及其應用於瀝 青混凝土之抗剝脫性、檢驗抗剝脫所需之規範及剝脫形式。
2-1 再生材料
自聯合國在1987 年的 42 屆大會上提出「永續發展（Sustainable Development）」的理念後，先進國家莫不致力於將廢棄物進行資源化 處理，除了持續以往環保團體主張的減量（Reduction）和重複使用
（Reuse）外，並積極地構築循環利用（Recycling）和回收利用
（Recovery）體系，以此所謂的「4R 觀念」來努力促成永續發展目 標。且2005 年 2 月 16 日，「京都議定書」的正式生效已逐漸對營建 產業有所影響，廢棄材料資源化除能有效降低廢棄物產量外，更有助 於廢棄物的再利用，如能在廢棄物再生再利用上建立更完整的評估制 度，秉持著「永續發展」的理念，將使環境品質及環境生態共生共榮 [1]。
2-1-1 再生材料簡介
目前家庭及事業單位所產生之固體廢棄物常面臨處理困難，且固 體廢棄物大多採用垃圾焚化爐焚化處理，焚化後仍有底渣等必須處 理。前述固體廢棄物係指經使用而降低所須效能之物質(如瀝青混凝 土刨除料)，或為事業單位淘汰不符其產品需求之材料(如石材加工之 邊角料)，或生產作業所產生不符該事業所須之物質(如燃煤發電廠所 產生之飛灰及底灰)。上述廢棄物若經適當處理且無毒害之顧慮，尚 有甚多種類可再利用，這些再利用之廢棄物統稱再生材料[2]。
2-1-2 廢玻璃砂
廢玻璃為一種可以完全再生及再利用的材料，以台灣為例，環保 署自西元1998年實施「四合一資源回收計畫」提升各類物品回收量，
廢玻璃資源回收量由西元1997年13,375公噸增至西元2002年66,239公 噸，增加近5倍，若這些廢玻璃若能有效加以回收再利用，則對環境 保護與資源運用之效率皆有極大的幫助[3]。由於自然生物無法分解 廢玻璃，也不適合掩埋或焚化處理，且玻璃性質與砂石極為接近，目 前已有許多將玻璃回收再利用取代人行道鋪設、瀝青鋪路之案例。圖 2-1為處理完成之玻璃砂。
圖2-1、處理完成之玻璃砂 1、廢玻璃來源
廢玻璃主要來源有平板玻璃、容器玻璃(透明、茶色、綠色)、汽 車玻璃、映像管等，現有資源回收管道主要為玻璃製造業者、回收業 者及清潔隊。
2、物理特性及化學成分
廢玻璃物理特性及化學成分如表2-1所示。
表2-1、廢玻璃砂物理特性及化學成分[3]
廢玻璃之物理特性 廢玻璃之化學成分
(依顏色不同而有所差別) 單位重(T/M3) 1.3~1.4 SiO2 70.87~72.83％
比重 ≒2.5 Na2O 12.40~13.67％
含水量 約0.3~0.4％ CaO 8.84~10.47％
Al2O3 1.47~2.43％
K2O 0.79~1.17％
顆粒大小
鋪設材料用之玻璃粒料的 直徑宜在13.2mm以下，但
最為常用者為4.75mm SO2 0.20~0.26％
熱膨脹係數 88×10-7/℃.92×10-7/℃ MgO 0.11~3.91％
軟化點 718~738℃ Fe2O3 0.03~0.37％
硬度值 莫氏6.6 TiO2 0.01~0.04％
3、廢玻璃使用限制
用於瀝青混凝土之廢玻璃砂，若有含螢光劑、重金屬等成分其含 量需符合行政院環保署毒性溶出試驗(TCLP)規範值，如為電視螢光 幕、農藥瓶、日光燈、感染性醫療容器及劇毒容器等之廢玻璃，未經 有效處理，不得摻雜使用。
玻璃之膨脹係數與化學成份因玻璃「顏色」之不同而有所差異，
若廢玻璃須大量回收並重新熔製成玻璃製品，應先作好「分色」與「分 類」之要求，不僅可減少對環境之污染，並可達到資源有效再利用之 目的[4]。
2-1-3 橡膠粉
國內於西元1989 年訂定廢輪胎回收清除處理辦法，並將廢輪胎 納入正常的回收體系，行政院環保署亦於同年成立「資源回收管理基 金管理委員會」，對各式廢棄物的回收進行宣導與流向管理業務，廢
輪胎的回收處理係採「責任回收處理制度」，也就是將市面上的廢輪 胎回收後，直接送處理廠處理，一方面減少廢輪胎貯存可能導致的環 境問題，另一方面則降低廢輪胎貯存成本的浪費[5]。
廢輪胎主要是由橡膠、鋼絲、尼龍與纖維所組成，如圖 2-2 所示。
於胎唇趾部位由兩條胎唇鋼絲所組成，胎唇趾並以纖維保護，除了胎 面與胎壁的主要橡膠成分外，胎面下有尼龍加強，整個胎體皆佈滿鋼 絲環帶。
圖2-2、輪胎橫斷面圖[6]
因為輪胎的外型是固定的，所以在處理上會有很大的困擾，許多 容許掩埋處理的國家，皆要求廢輪胎必需經切割後，才能掩埋，至於 公路工程方面，則除了少數以原型再利用的狀況外，廢輪胎大都要經 過切割或磨碎的處理程序才能方便再利用。依美國FHWA 提供的資 料[7]，廢輪胎的處理程序為先經輪胎切割機(Tire Cutting Machine)，
將其切割成兩半，或是將胎壁與胎面切割開，再用第二部切碎機(Tire Shredder)之剪力切成 100mm 至 460mm 長的廢輪胎碎片，若再將這些
胎壁
尼龍層 鋼絲環帶 胎體
胎唇趾 橡膠內襯
胎唇鋼絲 胎面
胎肩
胎邊 胎唇
碎片進行第二次切碎，則可得長度在 76mm 至 13mm 間的碎片，這些 廢輪胎碎片(Scrap Tire)邊緣都還會有鋼絲祼露的狀況，而將廢輪胎碎 片進行磨碎處理成橡膠粉末的製程，表 2-2 中三種磨碎製程都會要使 用數道磁鐵，將廢輪胎中含有的鋼絲吸走，有些甚至會使用液態氮將 廢輪胎橡膠顆粒冷凝至零下87℃，使橡膠顆粒變脆而容易碎成粉狀。
如圖2-3 為橡膠粉細粒。
表2-2、廢輪胎碎片磨碎處理成橡膠粉末製程[7]
破碎機製程 (Crackermill Process)
由鋼製旋轉齒組成，廢輪胎碎片餵入後被撕裂破碎的形狀 不規則，顆粒粒徑在5mm 至 0.5mm 之間，擁有較大的表 面積。
造粒製程 (Granulator Process)
由旋轉鋼製刀片切過一定材料出口組成，廢輪胎碎片餵入 後，被切割成形狀較規則，顆粒粒徑在9.5mm 至 0.5mm 之 間。
研磨製程
(Micro-Mill Process) 研磨所得的顆粒較細，粒徑在0.5mm 至小於 0.075mm。
圖 2-3、經處理過後之橡膠粉細粒
綜合上述廢輪胎的處理程序，由廢輪胎依其外觀尺寸，由大至小 分別如表2-3 所示。其中橡膠細粒和粉末，乃經磁選處理後不含金屬 成份的細粒產品，由於處理的程序較繁複，必須付出較高的處理成 本，此六種不同尺寸廢輪胎在公路工程的可能應用範圍。
表2-3、不同尺寸的廢輪胎衍生資源及其在公路工程之可能應用範圍
資源名稱 英文原名 尺寸(mm) 應用範圍
原型廢輪胎 Whole Tire 原尺寸 公路邊坡擋土設施 廢輪胎長條片 Slit Tire 原尺寸之一半或1/4 護欄墊片、填方材 廢輪胎切碎片 Shredded Tire 460~100 輕質填方材
廢輪胎顆粒 Chipped Tire 76~13 輕質填方材、排水濾層材 廢輪胎橡膠細粒 Ground Rubber 19~0.15 取代骨材、瀝青改質劑 廢輪胎橡膠粉末 Crumb Rubber 0.6~0.075 瀝青面層改質劑
資料來源：[7]經邱垂德整理
2-1-4 垃圾焚化底渣
西元2003 年起環保署委辦的垃圾焚化底渣再利用案，使得垃圾 焚化底渣逐步應用於營建工程上，目前以應用於路基底層及瀝青混凝 土最為普遍。
1、物理特性
垃圾焚化底渣屬於一種非均質性混合物，包含有熔渣、非鐵金屬 物質、陶瓷、玻璃、不可燃物質，以及未完全燃燒之有機物質，這些 物質通常在粒徑較大的顆粒中可清楚辨識。由於一般垃圾焚化底渣的 含水率較高，呈灰黑色且散發出類似腐敗之臭味，烘乾後之垃圾焚化 底渣呈灰白色，並呈團塊的現象，經由手或振動篩即可容易將部份團 塊分散。圖2-4 為烘乾後之焚化底渣照片。
圖 2-4、經烘乾之廢棄物焚化底渣 2、化學特性
垃圾焚化底渣之主要成份分析於表2-4 中所列，表 2-5 中為各國 焚化底渣主要成份分析。
表2-4、焚化底渣主要成份分析
百分比 成份
80.9 O、Si、Fe、Ca、Al、Na、K 和 C 約0.1 Mg、Ti、Cl、Mn、Ba、Zn、Cu、Pb、Cr
＜0.1 Sn、Sb、V、Mo、As、Se、Sr、Ni、Co、Ce、
Ag、Hg、B、Br、F 和 I
表2-5、各國焚化底渣主要成份分析（單位：％）
國別
成份 美國 日本 新加坡 台灣
SiO2 39.2~44.7 34.7~39.9 26 43.1~56.5 CaO 10.5~14.8 11.7~18.2 16.8 11.8~18.1 Fe2O3 9.2~10.4 7.1~8.6 13.1 5.6~12.0 Al2O3 17.0~17.4 12.3~16.5 12.3 12.1~14.4
Na2O 3.46~8.1 1.8~2.6 2.5 5.79 MgO 1.9~2.1 2.2~4.5 1.3 1.7~1.8
由於每個垃圾焚化爐焚化的效能不同，垃圾來源組成不同，以致 每批焚化底渣粒徑分佈不一[8]，但經初步篩分後，粒徑小於 4.75 ㎜ 之垃圾焚化底渣粒徑大小分佈較穩定，便於控制加入瀝青混凝土時的 添加比例；且國內砂石價格以細骨材較高，取代部分的細骨材可降低 整個瀝青混凝土的價格，達到環保及經濟的目標。表 2-6 為環保署垃 圾焚化廠焚化底渣再利用規定。
目前國內大部份焚化底渣還是送至掩埋場作最終的處理，只有少 數焚化底渣以再利用的方式。以新店焚化廠所產出之焚化底渣最終送 至國賓陶瓷公司作為再利用用途，分別作為道路基底層級配料、管溝 回填材料、控制性低強度材料（CLSM）、回填土以及瀝青混凝土骨 材等。
表2-6、環保署垃圾焚化廠焚化底渣再利用規定(92 年 6 月 12 日) [9]
再利用
種類 垃圾焚化廠焚化底渣
再利用 管理方
式
一、一般廢棄物來源：執行機關所屬之公有公營垃圾焚化廠、公有民 營垃圾焚化廠焚化廢棄物後所產生之底渣。
二、再利用條件：底渣再利用前須先經篩分、破碎或篩選等前處理；
底渣經前處理後於再利用前，再利用機構應每五百公噸進行毒性 特性溶出程序﹙TCLP﹚檢測一次，其溶出值應低於有害事業廢棄 物認定標準附表三之溶出標準；若溶出值超過溶出標準時，應依 一般廢棄物回收清除處理辦法第二十七條規定辦理。
三、再利用用途：作為無筋混凝土添加料、瀝青混凝土添加料、磚品 添加料、道路工程級配料及掩埋場每日覆土替代材料等用途。
四、再利用機構：
（一）政府機關或合法登記有案之工商廠﹙場﹚；其取得公民營廢棄 物清理、處理許可證者，執行機關得依廢棄物清理法第十四條 第二項前段規定報經上級主管機關核准後據以辦理；未取得公 民營廢棄物清理、處理許可證者，執行機關應依同法第十四條 第二項後段規定依報經中央主管機關核准之方式據以辦理。
（二）再利用機構應具有底渣篩分、破碎或篩選等設備，其主要產品
應包括無筋混凝土、瀝青混凝土、磚品等相關產品。
（三）利用於道路工程級配料或掩埋場每日覆土替代材料之再利用機 構，不受前項有關主要產品之限制。
五、再利用產品之使用應符合下列規定（再利用用途為掩埋場每日覆 土替代材料者除外）：
（一）使用地點與飲用水源及水井距離需在二十公尺以上。
（二）使用位置需高於最高地下水位。
（三）使用厚度需在二公尺以下，且單一工程使用面積以二千平方公 尺以下為原則。但單一工程使用面積超過二千平方公尺者，應 經中央主管機關核准。
六、再利用前貯存清除應符合一般廢棄物回收清除處理辦法之規定，
貯存場所應設有排水收集處理設施。
七、再利用後之剩餘廢棄物應依廢棄物清理法相關法規規定辦理。
八、再利用機構應按季將再利用底渣之來源、數量、採樣檢測、再利 用用途等紀錄及剩餘廢棄物處置證明文件，報底渣產生及再利用 所在地之地方主管機關備查，並自行妥善保存該等紀錄文件三年 供查核。
九、再利用用途之產品應符合國家標準、國際標準或該產品之相關使 用規定。
2-2 再生材料應用於瀝青混凝土
921 大地震後，行政院公共工程委員會委託台灣營建研究院進行
「營建資源再利用於公共工程之研究」，並於2002 年陸續完成對舊 混凝土、廢玻璃砂及廢輪胎等營建資源於公共工程上的試用。在廢輪 胎再利用於瀝青混凝土路面之相關研究，經由推派研究人員赴美國考 察學習開發廢輪胎橡膠瀝青拌合技術，並在公路單位的配合下，已在 國內主要幹道上鋪築，其試驗路面服務已超過四年，整體成效相當良 好。廢玻璃方面則因出現清理回收通路不順暢的問題，但在環保署補 助下，已有玻璃瀝青路面的鋪築。垃圾焚化底渣於近幾年環保署及國
科會皆有相關之研究，且在這兩年也有焚化底渣瀝青路面的鋪築 [10]。
本節以廢玻璃砂、橡膠粉及垃圾焚化底渣應用於瀝青混凝土探 討。
2-2-1 廢玻璃砂應用於瀝青混凝土
廢玻璃砂再利用於瀝青路面，於日本、美國等先進國家已有廿餘 年之經驗，對廢玻璃資源再生利用已建立了完善的制度與開發之技 術，先進國家之經驗頗值得我們效法與學習。
一般將加有廢玻璃砂之瀝青混凝土稱為玻璃瀝青(Glass
Asphalt)，根據熱拌瀝青混凝土施工經驗，廢玻璃砂之添加量於10％
~15％可獲得令人滿意之成效。因玻璃含有70.87~72.83%之矽(SiO2) 質材料，而矽質含量因玻璃顏色及種類之不同而異，又矽質係屬酸性 親水材料，對剝脫將有負面之影響。且玻璃質地亦較砂石堅硬，具耐 磨之特性，如將玻璃破碎篩選通過4.75mm(No.4)取代河砂在添加量 (對總粒料之比例)15%以內對瀝青混凝土剝脫之影響不大。另因玻璃 本身具有反光之特性，夜間駕車時因燈光照射下，會使路面閃閃發 亮，不僅可提高駕駛人注意力更可促進夜間行車安全。
廢玻璃物理性質與砂石極為接近，可用在道路瀝青路面、道路底 層、基層或作為填方材料，在用於道路工程方面，應視廢玻璃回收處 理程度，依序由瀝青面層、底層、路基基層、添填方料應用，以充分 利用材料性質[4]。
1、國內經驗
西元2000年雲林科技大學於雲林縣境內進行兩條玻璃瀝青路面 試鋪，該試鋪案係利用本土之廢玻璃砂取代瀝青混凝土中之細粒料
(砂)，試鋪路面在通車後及工地試鋪評估，成效良好，值得推廣至工 程單位應用。2003年中央大學也於臺北市以廢玻璃砂進行試鋪，成效 良好。表2-7中為廢玻璃試鋪路段及使用方式。
表 2-7、廢玻璃砂於國內應用之狀況[10]
試驗名稱 試驗位置 使用方式
雲林縣玻璃瀝青混
凝土試鋪路面 雲林縣縣道156及158線 瀝青混凝土面層 台北市玻璃瀝青混
凝土試鋪路面 台北市新光路及至善路 瀝青混凝土面層 九十二年度道路預
約維護工程（以玻璃 瀝青辦理試舖）
台北市復興南路、八德 路、長春路、中正路、東 山路、敦化北路、忠孝東 路等
瀝青混凝土面層
2、國外經驗
在美國及日本早已成功地將玻璃加到瀝青混凝土中取代粒料，用 來舖設公路路面、人行步道。表2-8中為美、日兩國對廢玻璃之使用 方式。
表2-8、廢玻璃於國外應用之狀況[4]
地區 使用方式
美國 道路面層、基(底)層或作為填方材
日本 瀝青混凝土面層、基底層
2-2-2 廢輪胎應用於瀝青混凝土
利用廢輪胎研磨而成的橡膠粉末，可作為瀝青膠泥改質添加劑使 用，國外應用於公路鋪築已行之有年，由多方面的資料顯示，使用廢 輪胎粉改質的瀝青混凝土，因感溫性較低可能兼具有較佳的抗車轍變 形與抗低溫龜裂能力，進而可增加路面壽命、節省養路經費，額外效
益尚可降低路面噪音，增加路面的服務品質。在美國亞歷桑納州、加 州、佛羅里達州早已將其視為常規的公路鋪築材料，且已有完整的品 質規範依據[5]，表 2-9 為 ASTM D6114 所列的橡膠瀝青物理性質規 定。
表2-9、ASTM D6114-97 所列的橡膠瀝青物理性質規定[11]
類別 Type I Type II Type III 視黏度, 175℃, cP, 最小~最大 1500~5000 1500~5000 1500~5000 針入度, 25℃, 100g, 5s, 0.1mm,
最小~最大 25~75 25~75 50~100
針入度, 4℃, 200g, 60s, 0.1mm, 最小 10 15 25
軟化點, ℃, 最小 57.2 54.4 51.7
回彈率*, 25℃, %, 最小 25 20 10
閃火點, ℃, 最小 232.3 232.2 232.2
4 ℃殘餘針入度%, 最小 75 75 75
由生產廢輪胎橡膠改質瀝青的製程可概括分為濕式製程與乾式 製程兩種。濕式製程乃指將廢輪胎橡膠粉加入傳統的瀝青膠泥中（皆 採用瀝青重量百分比計算，一般約為5％~20％），拌合成具有改質瀝 青特性的橡膠瀝青，可用作為密級配、越級配或開放級配瀝青混凝土 的黏結料（但由於橡膠顆粒持續與瀝青交互作用，體積膨脹可能持續 進行，因此在密級配中會產生體積膨脹，易有永久變形等問題。）；
而乾式製程乃指直接將廢輪胎橡膠粉加入骨材中，再加入瀝青膠泥拌 製成橡膠改質瀝青混凝土(Rubber Modified Asphalt Concrete，簡稱為 RUMAC)，橡膠改質瀝青混凝土中的瀝青亦可能藉由橡膠粉與瀝青膠 泥反應而達到改質的效果，可稱為橡膠瀝青。此兩種拌製方式加入的 廢輪胎橡膠粉因皆扮演著改變瀝青膠泥黏結性質的角色，因此統稱為 橡膠粉改質劑(Crumb Rubber Modifier，簡稱為 CRM)。
美國FHWA 曾於 1991 年針對添加廢輪胎橡膠的瀝青產品，根據 製程的差異加以分類，並對兩種不同製程的技術名詞予以標準化，如 圖2-5 所示。
圖 2-5、美國聯邦公路總署建議之廢輪胎橡膠瀝青命名方式[12]
溼式製程加入的橡膠量較少，只要使用的材料恰當，大部份的橡 膠粉末有機會與瀝青反應，是故應採用較細的橡膠粒，並且要有適當 的拌合溫度及時間，以使瀝青膠泥及橡膠粉反應完全，因此溼式製程 所生產的橡膠瀝青比較可以取代傳統瀝青作為各種瀝青混凝土的黏 結料。
乾式製程中在使用上相當方便，對多數公路單位或廠商於發展初 期而言，可以說是一種較簡單、沒有設備投資風險的選擇，但由於橡 膠與瀝青在拌合反應的時間過短，反應程度不容易獲得控制，加上若 骨材架構中並沒有提供足夠的容納橡膠顆粒空間，常使得橡膠顆粒在 經輪荷重滾壓後，由鋪面表層彈出而發生鬆散破壞，因此其產品品質 相當難以控制，在成效的表現上不如溼式製程。
材料 製程 產品
濕式
乾式
橡膠瀝青(Asphalt Rubber,簡稱AR)
橡膠改質瀝青混凝土 (Rubber Modified Asphalt Concrete,簡稱
RUMAC)
拌製中心拌製 一拌接一拌製 連續拌製 橡膠粉改質劑
(Crumb Rubber Modifier,簡稱
CRM)
1、國內經驗
在國內大部分都用濕式製程來拌製廢輪胎橡膠瀝青，2000 年至 2003 年間中華大學於桃竹苗地區進行廢輪胎橡膠瀝青試鋪路面，且 試鋪路面有的已超過四年，沒有一般承受重載交通量路面常有的變形 及龜裂，整體成效相當良好，預估成效將可超越一般傳統的瀝青混凝 土路面。表2-10 中為廢輪胎試鋪路段及使用方式。
表2-10、廢輪胎於國內應用之狀況[10]
試驗名稱 試驗位置 使用方式
營建資源再利用於公 共工程之研究工地試
舖計畫
台一線 60K+200 至
63K+100（北上路段） 瀝青混凝土面層
苗栗縣造橋鄉
台一線100K+380 至 100K+880 共 500 公尺 雙向四車道
瀝青混凝土面層（開 放級配）
桃園縣中壢市公所普 義路等道路加封工程
中壢市普義路等三段
道路 瀝青混凝土面層
2、國外經驗
廢輪胎橡膠瀝青已在美國行之有年，且有不少鋪築成功案例，如 亞利桑那州、加州、佛羅里達州、及路易斯安那州等，表 2-11 中所 示。
表2-11、廢輪胎於國外應用之狀況[5]
地區 使用方式
亞利桑那州 瀝青混凝土面層（越級配）
加州 瀝青混凝土面層（密級配、開放級配、越級配）
佛羅里達州 瀝青混凝土面層（密級配、開放級配）
路易斯安那州 瀝青混凝土面層（開放級配、越級配）
2-2-3 垃圾焚化底渣應用於瀝青混凝土
歐美等先進國家針對垃圾焚化底渣的資源化再利用已有具體的 成果，可分為直接利用或間接利用等兩種方式進行資源化，可直接利 用於填海掩埋及經處理後可用作土木建築業之骨材[13]，除了可將垃 圾焚化底渣資源化外，亦同時降低工程界對砂石的需求量。用於取代 瀝青混凝土中部份天然骨材，使用成效頗佳，特別是在底層和聯結層 使用。一般建議值是，用於面層可取代10~25%的天然骨材，用於底 層可取代50%的天然骨材。
國內自1995年起既針對垃圾焚化底渣進行多方面研究，但依據台 大環工所的統計[14]，環保署委辦及國科會資助的研究案裡，專注探 討焚化底渣應用於瀝青混凝土者只有一案，且由民間資助及研究案及 碩士論文則一只有淡江大學[15]及中央大學[16]各一篇。
1、國內經驗
中華大學於新竹及桃園各有一條試驗路面，中央大學也於台北縣 鋪築了一條試驗路面，可見國內對底渣於瀝青混凝土的研究經驗缺 乏。表2-12中為焚化底渣試鋪路段及使用方式。
表2-12、焚化底渣於國內應用之狀況[10]
試驗名稱 試驗位置 使用方式
焚化底渣試驗道路 台北縣 瀝青混凝土基、底層及面 層（密級配）
焚化底渣試驗道路 新竹市 瀝青混凝土面層（密級配）
焚化底渣試驗道路 桃園縣 碎石底層及瀝青混凝土面 層（密級配）
2、國外經驗
在國外除了部分的歐洲國家（像英國、荷蘭、丹麥等）還有美國 及日本，將底渣應用於路基填方材或是用於取代瀝青混凝土部份骨材 之研究。表2-13 中為國外使用焚化底渣狀況。
表 2-13、焚化底渣於國外應用之狀況[2]
國別 再利用方式
美國
建築用混凝土磚、路基材、掩埋場覆土、停車場底層材料、
人工漁礁、海岸侵蝕防護應用等，或作為瀝青混凝土及卜 特蘭水泥的骨材取代物。
德國 道路工程路基配、隔音牆填充材、堤防建築之骨材取代物、
土壤改良劑。
荷蘭 去除鹽類後投海、工廠地基、道路路基、堤防、隔音牆、
防風牆材料，或是當為混凝土及瀝青混凝土骨材。
法國 道路建築之基層級配、含鐵物質回收、玻瑙及其它非鐵金 層之分選、廢水處理劑。
丹麥 工程骨材或填料。
日本
建築材料、分選處理作為骨材或製造陶瓷體、高溫熔融作 為骨材、分選後回收金屬。研究用於AC、PCC 及道路底 層。
新加坡 以往運棄於掩埋場，配合環境局之零掩埋計畫，正轉移用 途，做為道路基層及底層。
2-3 瀝青混凝土之剝脫機制
本研究以再生材料添加於瀝青混凝土中，以評估其抗剝脫之研 究。本節針對剝脫成因、剝脫型式及剝脫現象的預防說明如下。
2-3-1 剝脫成因
剝脫（stripping）發生的原因可能是由黏結力喪失（loss of
adhesion）及凝聚力喪失（loss of cohesion）任一種或兩種共同造成。
1、黏結力喪失：指水份的侵入而造成瀝青膠泥及粒料表面的黏結力
（adhesion bond）發生破壞。
2、凝聚力喪失：因水份的作用而使瀝青膠泥乳化，進而造成瀝青膠 泥失去凝聚力並與粒料產生分離。
剝脫通常最先發生於瀝青混凝土底部[17,18]，然後由下往上逐漸 擴散。當一鋪面發生嚴重剝脫時，在交通荷重重複作用下則會喪失強 度且嚴重變形，導致鋪面粒料分離，進而產生其它類型之破壞，如坑 洞（potholes）、龜裂（cracking）或鬆散（raveling），所以剝脫為一極 嚴重問題[19]。
台灣地處亞熱帶海島形氣候，年平均降雨量達2500公厘，尤其雨 量大都集中在北部，且在夏季時瀝青混凝土路面長時間處於高溫潮濕 狀態，裂縫一旦形成，水分容易從裂縫或孔隙處滲入瀝青混凝土內 部，由於水份侵入瀝青與粒料之界面後，因為交通作用壓力影響下，
易造成路面破壞[20,21]。
影響瀝青混凝土路面「剝脫」之因素很多，而「水」為影響剝脫 最重要之成因，其他影響剝脫之因素可歸納以下幾項 [22~25]。
1、粒料特性
根據研究指出[26~28]：親油性（hydrophobic）粒料比親水性
（hydrophilic）粒料更容易抵抗瀝青薄膜發生剝脫。通常親水性粒料 多呈酸性，含矽量較高，而表面若存在鈉、鉀元素時也會有不利影響；
親油性粒料一般呈鹼性，含矽量較低，所以較可抵抗剝脫現象。
2、瀝青特性
瀝青對於剝脫的造成並不是一個主要的原因，但在瀝青材料中，
瀝青的黏滯度確實是一項很重要的因素。大部分研究中指出[27,28]，
具有較高黏滯度的瀝青膠泥比低黏滯度的瀝青膠泥更具有抵抗水份
侵蝕的能力，這可能是較高黏度的瀝青膠泥在包裹能力方面有較佳的 極性。
3、級配種類
對瀝青混凝土而言，採用密級配因組織較緻密，且孔隙率低不易 形成通水路徑，因而對路面有較佳之抵抗剝脫能力。如路面採用開放 級配或多孔隙(排水路面)級配，將因瀝青混凝土中之孔隙而形成連續 通水路徑，在水分長時間滲入與瀝青接觸下，瀝青混凝土容易造成剝 脫之現象。因此，在設計開放級配或多孔隙(排水路面)時須增加瀝青 含量使粒料表面有較厚之油膜，來抵抗剝脫及提高耐久性[4]。
4、交通量
國內載重車輛(如砂石車、貨櫃車等大型車輛)常有超載之習性，
因而常造成瀝青混凝土路面未達使用年限就有嚴重損壞之情形。交通 載重型式對鋪面會造成相當大的影響，若再加上水份侵害之因素，則 鋪面剝脫現象將大幅提昇。
5、環境因素
環境之因素有很多，如溫度變化、颱風豪雨造成路面積水、夏季 時路面溫度高達近60℃午後雷陣雨造成乾濕交替及高山地區晝夜溫 差變化遽烈造成凍融循環等現象，極易使水分侵入瀝青混凝土路面，
而造成剝脫之現象。
6、施工因素
瀝青混凝土為高感溫性之材料，施工時瀝青混合料是否達到規定 之溫度，關係到滾壓時之工地壓實度，而壓實度為影響剝脫之關鍵因 素，如未達到設計之壓實度，則將造成孔隙率過高，而導致水分及濕 氣之進入瀝青混凝土內，以致於產生剝脫之現象[29]。
2-3-2 剝脫型式
造成瀝青混凝油膜與粒料表面黏著力喪失而造成剝脫，主要有下 列情形[4,20,21]：
1、分離作用（detachment）
分離作用主要是因瀝青油膜與粒料表面間的一層水膜所引起，通 常水較瀝青更容易將粒料包裹住，主要因為水的黏滯度遠比瀝青膠泥 低，加上水也具有較低的表面張力，因此當水份進入瀝青油膜和粒料 的表面時，水將取代瀝青而吸附於粒料表面。
2、置換作用（displacement）
當水份從破損的瀝青油膜滲入粒料表面，而使水膜取代油膜。造 成此種剝脫的主要原因可能是因拌合時瀝青膠泥無法完全包裹粒 料，或是瀝青油膜破損所致。若粒料表面如有太多粉塵也可能造成瀝 青膠泥無法與粒料有良好的包裹，而使水份容易侵入造成剝脫。
3、沖刷作用（hydraulic scouring）
當車輛輪胎行駛於在飽和路面時，前輪先將水分壓入路面裂縫 中，後輪隨至將裂縫中之水分帶出，如此反覆循環之沖刷瀝青薄膜，
將造成路面產生剝脫。
4、乳化作用（spontaneous emulsification）
水分進入瀝青混凝土裂縫與瀝青接觸時，瀝青仍呈連續性狀態，
此時水分在該處會形成轉化性乳化劑，而此種乳化劑一旦穿透瀝青薄 膜到達粒料表面時，將造成瀝青產生剝脫之現象。水對瀝青所產生之 乳化作用會改變瀝青顏色，一般觀察經乳化造成剝脫之瀝青膠泥呈褐 色。
5、孔隙水壓（pore pressure）
孔隙水壓增高是造成瀝青鋪面剝脫的一個原因。在具有高孔隙的 瀝青鋪面中，水份可在孔隙內自由流動，當路面受到輪胎壓力作用 時，路面中的孔隙會逐漸減少，此時孔隙內之水分無法自由流動，再 經車輛重複載重作用下，將造成路面中孔隙水壓逐漸升高，經一段時 間後，即造成瀝青自粒料表面剝脫。
2-3-3 剝脫現象的預防
防止瀝青混凝土路面剝脫之方法有很多種，須視鋪面所處環境及 工程經費等因素作綜合考量，一般工程常採用之施工方式如下所示 [26,27,30]。
1、使用良好的粒料
粒料的表面必須粗糙且潔淨，較圓及光滑的粒料如卵石則必須打 碎至形成粗糙的外表並保持潔淨度，選用粒料時也應考慮選用親油性 粒料，將對抗剝脫有所幫助。
2、使用密級配的瀝青拌合料
所選用的拌合料必須能充分阻絕水份侵入鋪面結構並能降低及 封閉孔隙。故使用密級配瀝青混凝土能降低鋪面受水份的侵害。
3、改善排水設施
如果瀝青鋪面上的水份可以迅速而有效的排除則對乳化作用、分 離作用、薄膜破裂及水力沖刷等作用所造成剝脫都不太有機會發生。
水停留在鋪面表面時間愈短，剝脫就愈不會發生。
4、確實做好鋪面夯實工作
現地鋪築時應考慮當時天候狀況，太冷或降雨時應避免進行鋪 築；瀝青路面如果分層鋪築時，各層皆要確實做到良好的滾壓，滾壓
良好的密級配瀝青混凝土在各層較沒有讓水可自由流通的孔隙。
5、粒料預先處理
粒料預先處理之目的為尋求改善粒料表面性質，以增加粒料表面 與瀝青膠泥的包裹能力。
6、防剝劑（antistripping agent）的應用
瀝青混凝土路面剝脫情形被認為是材料黏結方面的問題，因此防 剝劑的研究與使用便逐漸受到重視。防剝劑的功能是降低瀝青膠泥與 粒料間的表面張力，使瀝青膠泥能充分包裹粒料並增加期間的黏結 力。防剝劑主要分為化學防剝劑與石灰兩種。
（1）化學防剝劑(chemical antistripping)
防剝劑是一種化學界面活性劑，其主要種類為金屬肥皂(含鉛 皂、鈣皂、鎂皂等)、油脂胺類及高分子有機酸類等。防剝劑主要 作用在於使瀝青均勻分佈於粒料表面，且有效緊密的將粒料包裹，
防止水分侵入及材料分離，提高瀝青膠泥與粒料間之黏結力。防剝 劑使用時必須能與瀝青膠泥充分拌和，與瀝青混合後加熱時不起泡 沫及無不良之副作用。
（2）石灰(lime)
石灰比重約2.4，酸鹼值大於12，屬強鹼具有大量的活性化學 物質，顆粒非常細緻(約有85%可通過#325篩，細度大於
7000cm2/g)，與粒料有較大之接觸面積，且表面組織粗糙，故添加 少量石灰即可使瀝青高度「加勁」之效果。另外，石灰成份中含有
「鈣」質能與粒料表面的鉀、氫、鈉及其他陽離子產生「置換作用」
反應，同時在下雨時石灰與水作用產生化學作用與反應，可使瀝青 成份中「環烷酸」作用形成「環烷酸鈣」，讓瀝青能更緊密的吸附 於料料表面上，以達到抵抗剝脫之功效。
2-4 評估瀝青混凝土抗剝脫的方法
在 1930 年代既發展出評估瀝青混凝土剝脫試驗方法，往後又陸 續發展出許多有助於鑑定瀝青混凝土剝脫之標準試驗方法
[22,28,31,32]。由於各種試驗方法所考慮瀝青混凝土受水分侵害的程 度及作用方式不同，因此發展出許多不同的試驗方法提供量測。無論 簡單或複雜的試驗方法，其最終目的就是為能結合現地氣候、交通狀 況和時間等環境因素，使實驗室評估結果能實際模擬現地鋪面狀況，
以提供實務單位參考與應用[32]。通常評估水分侵害的試驗方法大致 可分為兩類[27]。
1、以瀝青被覆粒料表面程度為標準
使用鬆散的拌合料完全浸泡於水中（靜置於室溫下或將水煮 沸），然後以目測法評估瀝青從粒料表面的剝脫程度。
2、以夯實試體進行力學分析
此方法是將實驗室所夯打完成的試體或現場鑽心試體，利用一些 可模擬鋪面現地狀況的條件，評估在限制條件與未限制條件下其回彈 模數或間接張力試驗的比值，及目測為判定標準。
本研究以浸水馬歇爾試驗、ASTM D3625 煮沸試驗及 AASHTO T283 抗剝脫試驗評估再生材料（廢玻璃砂、橡膠粉及垃圾焚化底渣）
應用於瀝青混凝土時其剝脫之情形。
2-4-1 浸水馬歇爾試驗
本試驗採用馬歇爾試體進行試驗，試體養治方式分為兩組，一組 將試體置於60±1℃恆溫水槽 30~40 分鐘（標準試體）。另一組（浸水 試體）將試體置於49±1℃恆溫水槽 4 天或置於 60±1℃恆溫水槽 1 天
（兩種養治條件任選一種）[33]。
求出每一試體單位重、穩定值後，再計算滯留強度指數，如公式
滯留強度指數= 100%
) 5
(
) 3
( ×
之穩定值 個平均值
標準試體
之穩定值 個平均值
浸水試體
2-4-2 ASTM D3625 煮沸試驗
將約 250 公克鬆散（未夯實）之瀝青混凝土級配料（試驗的瀝青 混凝土如果是熱拌料，則在放進蒸餾水煮沸前，拌合料的溫度不得高 於沸點，亦不得低於82.2℃（180℉）；如果試驗的瀝青混凝土為冷拌 料，則拌合料需於室溫時放入煮沸的蒸餾水進行煮沸試驗。）置入煮 沸的蒸餾水中（至少500ml）煮沸 10 分鐘±15 秒，煮沸過程中需將水 面上漂浮的油料及掉落的膠泥碎屑撈起，以避免再度包裹。待冷卻至 室溫後，再將水倒掉並將骨材倒置於乾淨的白色紙巾上，利用人為目 測的方式，紀錄包裹粒料的瀝青膠泥的殘餘包裹百分比。在記錄過程 中，任何薄片狀的、呈褐色的及半透明狀的面積，均被視為完全包裹。
一般認為煮沸試驗可以初步判定瀝青拌合料是否有剝脫現象[27]，且 和現地試驗有良好的關聯性。
2-4-3 AASHTO T283 抗剝脫試驗
本試驗方法為 Lottman 試驗的改良方法，其最大差異在於改良 Lottman 試驗規定的孔隙率需為 7±1％且試體養治條件的不同[27]。
此試驗也是利用馬歇爾試體，分為養治組與未養治組進行試驗。未養 治組試體需用防水塑膠袋包裹，並置於25℃恆溫水槽 2 小時後進行 間接張力試驗；而養治組之試體則利用真空抽氣（10~26in.-Hg，5~10 分鐘），接著浸水5~10 分鐘，並量測試體之飽和度；其主要目的以模
超過80％，則表示該試體產生膨脹現象，改變試體內部之孔隙結構，
此種情況與路面的實際情形不符，應予拋棄。將真空抽氣候的試體利 用保鮮膜包裹並置放於10ml 水的塑膠袋內，接著並放置於-17.8℃的 冰箱冷凍16 小時，之後再除去保先膜及塑膠袋，並將試體置於 60℃
恆溫水槽24 小時，然後再將試體置於 25℃恆溫水槽 2 小時並進行間 接張力試驗。
試驗結果是以養治與未養治試體（兩組試體孔隙率相近者）的間 接張力強度值相除求得間接張力強度比值（TSR），TSR 值越高則表 示瀝青混凝土地抗剝脫能力越強。
TSR= ×100%
td tm
S S
其中TSR=間接張力殘餘值
Stm=經濕養治後試體之間接張力強度值 Std=乾試體之間接張力強度值
根據Coplantz 和 Newcomb 對實驗室各種評估水份侵害方法的比 較研究發現：若只進行試體真空浸透養治時，所產生剝脫的現象並不 明顯，故只進行真空浸透養治時，較無法預測剝脫傾向。然而當採用 凍融養治時，若增加試體的浸透度，將加速水份侵害現象的發生。
AASHTO T283 抗剝脫試驗之優點是結果具有相當高的重現 性。美國 NCAT 及 SHRP 研究計畫 Superpave 設計部份也同樣建議使 用AASHTO T283 剝脫試驗。
第三章、試驗計畫與方法介紹
3-1 試驗計畫
本論文為探討再生材料應用於瀝青混凝土抗剝脫性質之影響。首 先分別將來自苗栗後龍溪、中部濁水溪及南部里港溪三種料源之砂石 和三種再生材料(廢玻璃砂、橡膠粉及垃圾焚化底渣)進行物理性質試 驗，後以馬歇爾配合設計求出密級配瀝青混凝土之最佳含油量，並將 每種再生材料依固定添加比及固定含油量與後龍溪、濁水溪及里港溪 三種料源，分別拌製成瀝青混凝土(以添加焚化底渣為例，焚化底渣 與後龍溪、濁水溪及里港溪三種料源分別拌製成不同料源之焚化底渣 瀝青混凝土，取代細粒料的量皆為25%，添加之含油量皆為 7.5%)，
再以浸水馬歇爾試驗、ASTM D3625 煮沸試驗及 AASHTO T283 抗剝 脫試驗評估抗剝脫能力。其主要目的是在探討瀝青混凝土在添加再生 材料後其抗剝脫性是否會比未添加時佳，並完整紀錄及比較再生材料 之抗剝脫性質。圖3-1 為本試驗之計畫流程圖。
本研究利用再生材料與後龍溪、濁水溪及里港溪三種料源，分別 拌製成瀝青混凝土其固定含油量及固定添加量分別為：
1、未添加再生材料之密級配瀝青混凝土固定之含油量為 6.8%。
2、廢玻璃瀝青混凝土固定之含油量為 6.5%，固定之添加量 20%。
3、焚化底渣瀝青混凝土固定之含油量為 7.5%，固定之添加量為 25%。
4、廢輪胎橡膠瀝青固定之含油量為 8.0%，固定之添加量為 20%(橡 膠粉重量是依瀝青膠泥之重量比例計算)。
圖 3-1、本試驗之計畫流程圖
3-2 基本物性試驗項目
本研究針對三種天然骨材(後龍溪、濁水溪、里港溪)及三種再生 材料(廢玻璃砂、橡膠粉、垃圾焚化底渣)進行基本物理性質試驗，以 瞭解材料本身之性質，並作為配比設計及抗剝脫試驗之依據。
粒料準備
河川料源及再生材料物性試驗
馬歇爾配合設計
決定再生材料添加百分比及含油量
垃圾焚化底渣以 25%取代細骨材
橡膠粉以瀝青重量 之20%添加
廢玻璃砂以20%
取代細骨材
浸水馬歇爾試驗 AASHTO T283
抗剝脫試驗
ASTM D3625 煮沸試驗 評估抗剝脫狀況
以無母數分析、雙因子 變異數及Duncan 多重
比較法分析
3-2-1 瀝青膠泥及粒料來源 1、瀝青膠泥之來源
本研究所使用之瀝青膠泥於桃園縣龍潭鄉某實業股份有限公司 取得，等級為中油AC-10，以作為試驗中瀝青混凝土的黏結料。
2、粒料來源
本研究分別用由北部、中部及南部三家瀝青拌合場內取得不同料 源之砂石，由廠商所提供之資料，料源分別取自苗栗地區後龍溪、中 部地區濁水溪及南部地區里港溪，整理如表3-1 所示。
表 3-1、本研究所使用粒料來源之簡介
標稱最大粒徑 產地
北部 1cm 料、0.5 cm 料及砂 苗栗地區後龍溪 中部 2cm 料、1 cm 料及砂 中部地區濁水溪 南部 2cm 料、1 cm 料及砂 屏東地區里港溪 3、再生材料來源
本研究所取得之再生材料其供應廠商及材料種類如表 3-2 所示。
表3-2、再生粒料來源簡介
供應廠商 材料種類
春池玻璃實業有限公司 廢玻璃砂
高雄縣保原實業股份有限公司 橡膠粉 國賓大地環保事業股份有限公司所提
供，料源來自台北縣新店焚化爐 垃圾焚化底渣
3-2-2 瀝青膠泥基本試驗
瀝青材料物理性質試驗主要項目為針入度、比重及黏滯度。
1、瀝青比重試驗
本試驗依據 ASTM D70 執行[34,35]，其目的在辨別瀝青材料之 特性，試驗步驟如下：
(1) 將恆溫水槽控溫至 25±0.1℃，並將燒杯填滿水，置入恆溫水槽 中，使溫度平衡，燒杯內的水需足以蓋滿比重瓶，並高於瓶身 4 公分。
(2) 比重瓶秤重 A。
(3) 比重瓶加入水後，置入恆溫水槽的燒杯內，30 分鐘後取出拭乾 瓶身的水分秤重B。
(4) 將比重瓶內的水倒出，比重瓶拭乾或烘乾，將加溫至流動狀態 的瀝青膠泥倒入比重瓶，數量以佔比重瓶瓶身約3/4 高為原 則，置於常溫下40 分鐘，使之自然冷卻後稱重 C。
(5) 於裝有試樣之比重瓶加入水後，置入恆溫水槽的燒杯內，40 分 鐘後取出，拭乾瓶身秤重D。
(6) 計算比重數據，公式如下。
瀝青膠泥25℃比重=
) (
)
(
B A D C A C
−
−
−
−
2、針入度試驗
本試驗依據 ASTM D5[36]之規範進行，其目的在於表示瀝青膠 泥之軟硬程度和稠度，作為瀝青膠泥分類等級之依據。此試驗步驟如 下：
(1) 將瀝青膠泥置於 25±0.1℃之恆溫水槽內 30 分鐘。
(2) 以 100g 之標準針於 5 秒內貫入瀝青膠泥，其貫入深度既為此 瀝青膠泥之針入度，再求取5 點並取其平均值。
3、黏滯度試驗
本試驗依據工程會所列之檢測法執行黏度量測[37]，Brook field 黏度試驗儀和不同的試驗轉子照片如圖3-2 所示，試驗步驟整理如下：
(1) 將黏度儀調整至水平狀態並啟動開關執行儀器歸零動作。
(2) 啟動溫度控制器並設定所要量測之溫度。
(3) 將加熱後的瀝青膠泥裝填適當的量於試樣管。
(參照儀器說明，依選用的轉子號數而定)
(4) 使受測試樣於常溫冷卻一段時間(低於試驗溫度)，置入控溫 槽；選擇適當的轉子，並調整黏度儀高度旋扭，使轉子緩緩浸 入試樣至適當位置。
(5) 設定黏度儀的轉子號數，於溫度平衡後始量測。
(6) 啟動黏度計馬達 60 秒後讀值，儀器讀得的扭力百分比需介於 2~98%之間。
(7) 需量得三筆以上不同轉速下的剪應力、剪應變資料，以剪應變 率的對數值為自變數，剪應力的對數值為因變數，用簡單線性 迴歸，求算剪應變率為1.0 時之黏度，如表 3-3 之例所示。
表3-3、Brookfield 黏度儀檢測 60℃黏度記錄與計算例
記錄部份 計算部份（註）
編號 轉速 RPM
扭力
% cP SS 剪應力
SR
剪應變 logSS logSR η1.0
poises 2.0 10.3 412000 2000 0.5 3.301 -0.301
3.0 15.2 405300 3048 0.75 3.484 -0.125 4.0 19.8 402000 4020 1.0 3.604 0 6.0 29.8 397300 5960 1.5 3.775 0.176 B1
12.0 58.8 392000 11760 3.0 4.070 0.477
R-Square
=0.999 斜率
=0.985 截距=
logη1.0
=3.602
4000
註：
以logSS 為 Y 軸、logSR 為 X 軸，簡單線性迴歸求出直線之斜率（C）、截距
黏度儀主體 顯示幕
控制面
加溫槽
溫度控制器
在0.90 以上），迴歸的直線方程式為：
logSS＝C×logSR＋I
此中，C 稱為流體指數（Flow Index）或稱為「感剪性」（Shear Susceptibility），
可用以判斷屬於何種廣義的牛頓流體（Generalized Newtonian Flow）：
C＝1.0 牛頓流體（Newtonian）
C＜1.0 假塑性流體（Pseudo plastic）
C＞1.0 膨脹性流體（Dilatant）
圖3-2、Brook field 黏度試驗儀(左圖)與不同的試驗轉子(右圖)
3-2-3 粒料物性試驗
粒料物性試驗係針對天然砂石、廢玻璃砂、橡膠粉及垃圾焚化底 渣分別進行下列各項試驗。
試樣管 轉子21、27 與 29 號
轉子 1~7 號
1、粗、細粒料比重及吸水率試驗
粗、細粒料依據ASTM C127及C128[38,39]規範，量測粒料之比重 及吸水率，以決定壓實後瀝青混凝土之空隙率。試驗儀器包括：烘箱、
磅秤、比重瓶以及容器等。
2、粗粒料洛杉磯磨損試驗
本試驗依據ASTM C131[40]規範，以洛杉磯磨損試驗機，測定粗 粒料之磨損抵抗能力。本試驗三種料源皆採用B級配，置入11個鋼珠 磨球，每分鐘轉速為30~33轉，轉數設定為500轉。試驗儀器包括：洛 杉磯磨損試驗儀、鋼球、篩網及電子秤。
3、篩分析試驗
本試驗依據ASTM C136[41]進行粗、細粒料之篩分析試驗，主要 目的在於瞭解粒料的級配，也就是顆粒大小分佈之情形，以提供瀝青 混凝土配比設計之用，同時也為焚化底渣再利用時的重要考量因素。
試驗儀器包括：標準篩網一套、烘箱與磅秤。
4、橡膠粉之基本性質檢測
橡膠粉之基本性質檢測包括：篩分析、含水率試驗、比重試驗，
試驗方法依據ASTM D6114 所建議的方法執行，概述如下：
(1)含水率試驗
橡膠粉之含水率試驗依據ASTM D1864 執行[5,42]，並依 ASTM D6114 修改烘箱溫度為 105±5℃，使用儀器包括烘箱、磅秤 與淺盤。實驗時先秤得淺盤容器的重量為A，再將約 500g 之試樣 置於淺盤容器後秤得重量為B，將含試樣之淺盤置入溫度為
105±5℃的烘箱內 4 個小時，4 個小時後自烘箱取出試樣，並於乾 燥器內冷卻後秤重，得烘乾後試樣與容器重，再置入烘箱內1 小時 後秤重，直至所秤得的重量為一定值C。
計算含水率的方法如下：
含水率(%) = 100 ) (
)
( ×
−
−
A C
C B
(2) 篩分析試驗
橡膠粉的篩分析依據ASTM D5644「回收之硫化橡膠的粒徑分 佈量測方法」執行[5,43]，土木工程經常使用於篩析粗細骨材的方 法並不適用，規定之儀器有搖篩機、標準篩與磅秤，如前節所述，
另外需準備軟刷(本研究使用塑膠材質的軟刷)、試藥級滑石粉、容 量為500 cm3的空瓶一個、直徑25~50 mm 橡膠球數個，於篩分析 時每個篩網需放置2 個橡膠球。本研究使用的美國標準篩號組合為 No.16、No.20、No.30、No.40、No.50、No.80、No.100、No.200 及 底盤。
試驗時先於150~200g 的試樣中，秤得 100g 的試樣，由於本研究 所取得的橡膠粉最大粒徑皆較40mesh 為粗，因此僅使用 5g 的滑石 粉均勻攪拌，置入空瓶中振動，此一目的在減少橡膠粉的結塊現 象，試樣與滑石粉混合均勻之後置入備妥之篩網內，因橡膠粉粒徑 較50mesh 為粗，故於搖篩機內篩分析 10 分鐘，篩分析完畢後開始 進行每一篩網的秤重，將留有試樣之篩網輕敲並秤重，經輕敲後尚 留於篩網之試樣，以軟刷輕刷並計入下層篩網秤重，直至每個篩網 (包含底盤)秤重完畢。
(3) 比重試驗
橡膠粉之比重試驗依據ASTM D297「橡膠產品的化學分析」
第16.2 節之比重瓶法執行[5,44]，試驗之溫度需控制於 25±0.5℃之 間，與一般量測比重時的水置換法原理相同，關鍵在於使用酒精取 代水，以避免氣泡產生。試驗儀器包括有比重瓶、磅秤，但規範中
並沒有試驗器材的規定，亦沒有詳細的試驗步驟，執行後的密度 公式計算如下：
25℃的密度 Mg/m3=
D C B
A A ×
−
−
× ) (
997 . 0
式中：
A = 試樣質量(g)
B = 裝有試樣的比重瓶填滿酒精重 C = 比重瓶填滿酒精重
D = 酒精的密度(25℃) Mg/m3(gm/cc) 本研究準備的儀器有瀝青比重瓶、磅秤與恆溫水槽、1000 毫升 的燒杯、無水酒精(比重為 0.797)。試驗步驟如下：
(a) 將恆溫水槽的溫度控制於 25±0.5℃，並將燒杯填滿酒精，置 入恆溫水槽中，使溫度平衡，酒精的加入量需能於比重瓶置 入時足以完全覆蓋，並高出比重瓶4 公分。
(b) 比重瓶加滿酒精後，置入恆溫水槽的燒杯內，30 分鐘後取出 比重瓶，拭淨瓶身的酒精並秤重，得比重瓶裝滿酒精重 C。
(c) 將比重瓶之酒精倒出，並拭乾或烘乾，置於磅秤上歸零，加 入試樣秤重，得試樣重A。
(d) 於裝有試樣之比重瓶填滿酒精，蓋上瓶蓋並輕輕搖晃，使酒 精均勻分佈於CRM 之間，置入恆溫水槽的燒杯內，40 分鐘 後秤重，得裝有試樣的比重瓶填滿酒精重B。
(e) 代入公式計算，計算公式如下。
25℃的密度 Mg/m3= 0.797 )
( 997 .
0 ×
−
− ×
C B A
A
5. 焚化底渣之基本性質檢測
焚化底渣之基本性質檢測為篩分析試驗（ASTM C136）、粗、
細粒料比重及吸水率試驗（ASTM C127、ASTM C128）。
3-3 瀝青混凝土配合設計
本研究採用馬歇爾法配合設計法，該試驗方法為美國ASTM D1559[45]規範進行。
3-3-1 馬歇爾法配合設計特性[46,47]
本試驗採用馬歇爾法配比設計，本法為二次世界大戰後，廣泛 應用於熱拌瀝青混凝土以求最佳瀝青含量，常被使用於試驗室配比 設計及工地施工品質控制試驗，目前為國內主最常使用之法。此法 為美國瀝青協會（Asphalt Institute, AI）於 1988 年所出版之 MS-2 馬 歇爾配合設計法[48]，此版馬歇爾配合設計法是以最大單位重、最大 穩定值及孔隙率4%之瀝青含量平均值作為設計最佳含油量。於 1994 年馬歇爾配合設計法則建議當空隙率為4％時之瀝青含量作為設計之 最佳瀝青含量。
3-3-2 馬歇爾配合設計試驗設備 1、夯壓設備
(1) 自動夯壓機：如圖3-3所示，係以鏈條帶動夯錘，上升至18"後，
以自由落體方式自動夯實試體，並有自動計數及自動斷電之裝 置。
(2) 鐵模固定器：設有彈簧扳手之裝置，可將鐵模、底鈑及延伸套 圈三者結合成一體，並固定於夯壓底座上，使其夯錘與中心線
