 |
| 系統識別號 |
U0002-1006200518154100 |
| 中文論文名稱
|
鋪面新維修材料與工法之研究 |
| 英文論文名稱
|
Study on New Pavement Rehabilitation Materials and Techniques |
| 校院名稱 |
淡江大學 |
| 系所名稱(中) |
土木工程學系碩士班 |
| 系所名稱(英) |
Department of Civil Engineering |
| 學年度 |
93 |
| 學期 |
2 |
| 出版年 |
94 |
| 研究生中文姓名 |
葉逸軒 |
| 研究生英文姓名 |
Yi-Hsuan Yeh |
| 學號 |
691310287 |
| 學位類別 |
碩士 |
| 語文別 |
中文 |
| 口試日期 |
2005-06-17 |
| 論文頁數 |
114頁 |
| 口試委員 |
指導教授-李英豪
委員-李泰明
委員-林志棟
委員-王明仁
|
| 中文關鍵字 |
鋪面材料
維修技術
半柔性鋪面
連鎖高壓磚鋪面
超薄混凝土加鋪
|
| 英文關鍵字 |
Pavement Materials
Rehabilitation Techniques
Semi-flexible Pavement
Interlocking Concrete Pavement
Ultra-thin Whitetopping
|
| 學科別分類 |
學科別＞應用科學＞土木工程及建築
|
| 中文摘要 |
我國公路與機場鋪面大多使用瀝青混凝土與水泥混凝土材料，因此對於國外鋪面新維修材料與工法的發展常忽略且較少探討。本研究主要目的除了介紹傳統鋪面的構造與特性，鋪面種類、損壞原因、維修方法外，並介紹新維修材料與工法。國內常見鋪面材料包括透水性鋪面、排水性鋪面、石膠泥瀝青混凝土、再生瀝青混凝土、廢輪胎橡膠瀝青混凝土、及再生水泥混凝土之材料特性、設計理念、構造特徵、與可能產生問題等。再參考國外施工經驗將半柔性鋪面、連鎖高壓磚鋪面及超薄混凝土加鋪等新維修材料與工法引進。希望透過對各項新材料之特性、標準施工步驟、應用限制、加鋪設計原理、維修方法與適用性等瞭解，可選擇較適宜的鋪面維修策略，以提升鋪面未來使用績效、減少維修頻率及延長使用壽命。以AASHTO、PCA、AI、FAA等鋪面設計法之加鋪設計程序為前提，進行相關設計觀念的闡述及維修方針。另外，以個案討論方式選擇不同之維修材料做成本分析與比較。新維修材料與工法未來將可根據國內鋪面使用現況，實際應用在鋪面維修與處理。本研究冀望能促進新維修材料與工法之技術轉移，確保未來在有限資源使用下能發揮最大的效益。 |
| 英文摘要 |
Since asphalt concrete and portland cement concrete have been successfully and widely adopted as our domestic highway and airport pavement materials, many most recent developments of pavement materials and techniques are often overlooked. The primary objective of this study is to not only investigate the material properties and structural characteristics of conventional pavement materials, but also introduce some of the new rehabilitation materials and technologies.
The material properties, design principles, structural characteristics, and potential problems of conventional pavement materials such as permeable pavement, drainable pavement, stone mastic asphalt (SMA) pavement, reclaimed asphalt pavement (RAP), rubber modified asphalt concrete (RMAC) pavement, and reclaimed concrete pavement materials are first investigated. Several new rehabilitation materials and technologies using semi-flexible pavement, interlocking concrete pavers (ICP), and ultra-thin whitetopping materials are also introduced. Through better understanding of their applicability, standard operating procedures, limitations and effectiveness, overlay design principles, and repair methods, this study attempts to assist in selecting more appropriate rehabilitation strategies to improve future pavement performance, reduce repair frequency, and prolong pavement’s service life.
Several overlay design procedures including AASHTO, PCA, AI, and FAA are subsequently discussed. Some specific rehabilitation guidelines are also provided. A case study for the relevant cost analysis of various feasible rehabilitation options is conducted and compared. The applicability of the newly introduced rehabilitation materials and techniques shall be further validated through practical trial applications according to domestic conditions. The ultimate goal of this study is to promote technology transfer of new rehabilitation materials to assure the best use of our limited resources. |
| 論文目次 |
目錄
圖目錄…………………………………………………………………Ⅳ
表目錄…………………………………………………………………Ⅵ
第一章 緒論……………………………………………………………1
1-1 研究緣起 …………………………………………………………1
1-2 研究目的 …………………………………………………………2
1-3 研究範圍 …………………………………………………………2
1-4 研究流程圖 ………………………………………………………3
1-5 論文之組織架構 …………………………………………………5
第二章 文獻回顧………………………………………………………6
2-1 傳統鋪面構造與特性 ……………………………………………6
2-2 柔性鋪面 …………………………………………………………8
2-2-1 柔性鋪面之種類 ………………………………………………8
2-2-2 損壞原因 ………………………………………………………9
2-2-3 維修工法………………………………………………………11
2-3 剛性鋪面…………………………………………………………14
2-3-1 剛性鋪面之種類………………………………………………15
2-3-2 損壞原因………………………………………………………16
2-3-3 維修工法………………………………………………………17
2-4 傳統鋪面技術……………………………………………………20
2-5 加鋪技術發展……………………………………………………22
第三章 國內常見鋪面材料 …………………………………………26
3-1 透水性鋪面………………………………………………………26
3-1-1 材料特性………………………………………………………26
3-1-2 國內外應用情況………………………………………………28
3-2 排水性鋪面………………………………………………………29
3-2-1 材料特性………………………………………………………30
3-2-2 國內外應用情況………………………………………………31
3-3 石膠泥瀝青混凝土………………………………………………32
3-3-1 材料特性………………………………………………………33
3-3-2 國內外應用情況………………………………………………34
3-4 再生瀝青混凝土…………………………………………………35
3-5 廢輪胎橡膠瀝青混凝土…………………………………………37
3-6 再生水泥混凝土…………………………………………………39
3-7 綜合評析…………………………………………………………40
第四章 鋪面新維修材料與工法 ……………………………………43
4-1 半柔性鋪面材料…………………………………………………43
4-1-1 Densiphalt 鋪面………………………………………………46
4-1-2 多孔隙瀝青混凝土……………………………………………48
4-1-3 水泥砂漿………………………………………………………51
4-1-4 材料特性………………………………………………………54
4-1-5 施工方法與步驟………………………………………………55
4-2 連鎖高壓磚………………………………………………………60
4-2-1 使用材料………………………………………………………61
4-2-2 施工方法與步驟………………………………………………62
4-2-3 維修方法與步驟………………………………………………66
4-2-4 國內外應用情況………………………………………………67
4-3 超薄混凝土加鋪…………………………………………………69
4-3-1 使用材料………………………………………………………70
4-3-2 使用特性………………………………………………………70
4-3-3 施工方法與步驟………………………………………………71
4-3-4 維修方法與步驟………………………………………………73
4-3-5 國內外應用情況………………………………………………75
4-4 半剛性瀝青混凝土………………………………………………75
4-4-1 使用材料………………………………………………………76
4-4-2 國內發展情況…………………………………………………77
第五章 鋪面維修材料之比較 ………………………………………78
5-1 鋪面維修材料種類………………………………………………78
5-2 鋪面加鋪設計……………………………………………………80
5-2-1 鋪面加鋪種類…………………………………………………84
5-2-2 AI加鋪設計法 …………………………………………………87
5-2-3 AASHTO加鋪設計法 …………………………………………89
5-2-4 FAA加鋪設計法………………………………………………92
5-2-5 PCA加鋪設計法………………………………………………94
5-2-6 國內常見維修方法……………………………………………95
5-3 適用性分析………………………………………………………95
5-3-1 材料加鋪之設計………………………………………………95
5-3-2 材料加鋪成本分析……………………………………………97
第六章 結論與建議…………………………………………………101
6-1 結論………………………………………………………………101
6-2 建議………………………………………………………………105
參考文獻 ……………………………………………………………108
圖目錄
圖1-1 本研究之流程 …………………………………………………4
圖2-1 不同鋪面結構設計之比較 ……………………………………6
圖2-2 柔性鋪面示意圖 ………………………………………………8
圖2-3 傳統式柔性鋪面 ………………………………………………9
圖2-4 全厚度瀝青混凝土鋪面 ………………………………………9
圖2-5 剛性鋪面示意圖………………………………………………14
圖2-6 剛性鋪面的種類………………………………………………15
圖2-7 傳統混凝土加鋪鋪面結構圖…………………………………23
圖3-1 多孔隙水泥混凝土鋪面………………………………………27
圖3-2 非連續拼接鋪面設計…………………………………………28
圖3-3 不同鋪面型式之排水方式……………………………………30
圖3-4 國道SMA鋪面…………………………………………………35
圖3-5 再生瀝青混凝土鋪面機具施工………………………………37
圖3-6 廢輪胎橡膠瀝青混凝土鋪面…………………………………39
圖4-1 鋪築於機場之適用情形………………………………………44
圖4-2 鋪築於廠房之適用情形………………………………………45
圖4-3 鋪築於加油補給區域…………………………………………45
圖4-4 Densiphalt 鋪面………………………………………………46
圖4-5 半柔性鋪面材料拌合之流程…………………………………47
圖4-6 半柔性鋪面結構剖面圖………………………………………49
圖4-7 添加強塑劑前、後粒子表面之反應…………………………52
圖4-8 添加強塑劑前、後顆粒間之排列……………………………53
圖4-9 添加矽灰前、後之架構………………………………………53
圖4-10 材料特性之比較 ……………………………………………55
圖4-11 機具施工情形 ………………………………………………57
圖4-12 砂漿拌合之情形 ……………………………………………58
圖4-13 砂漿計時量測之情形 ………………………………………58
圖4-14 砂漿鋪抹 ……………………………………………………58
圖4-15 鋪築在水泥處理底層上 ……………………………………61
圖4-16 加鋪在瀝青或水泥混凝土鋪面上 …………………………61
圖4-17 連鎖高壓磚鋪設型式 ………………………………………63
圖4-18 連鎖高壓磚之隔磚條設計圖例 ……………………………64
圖4-19 連鎖高壓磚之連鎖機制 ……………………………………64
圖4-20 人工鋪築方式 ………………………………………………64
圖4-21 機械式鋪築方式 ……………………………………………65
圖4-22 地工織物之鋪設圖例 ………………………………………65
圖4-23 鋪磚提取器 …………………………………………………66
圖4-24 停機坪與滑行道之圖例 ……………………………………68
圖4-25 機場勤務道路之圖例 ………………………………………68
圖4-26 鋪築於車道、停車場、工業廠房鋪面 ……………………69
圖4-27 鋪築於國內七堵前APL貨櫃中心 …………………………69
圖4-28 超薄混凝土加鋪鋪面 ………………………………………70
圖4-29 UTW鋪面荷重傳遞情形……………………………………71
圖4-30 UTW鋪面施工程序…………………………………………72
圖4-31 黏結式混凝土加鋪之破壞型式 ……………………………73
圖4-32 UTW鋪面維修施工程序……………………………………74
圖5-1 服務能力、結構數與交通荷重次數關係圖…………………89
表目錄
表2-1 鋪面工程特性之比較 …………………………………………7
表4-1 半柔性鋪面在各區域適用之範圍……………………………46
表4-2 Densiphalt 鋪面基本性質之試驗規範彙整…………………48
表4-3 多孔隙瀝青混凝土粒料級配(累積過篩百分比) ……………49
表4-4 試驗項目規範值………………………………………………50
表4-5 孔隙率對後續施工結果影響…………………………………51
表4-6 砂漿基本性質之試驗規範彙整………………………………53
表4-7 材料組成基本性質比較………………………………………53
表4-8 不同溫度之養治時間(小時) …………………………………58
表5-1 各種加鋪材料種類之使用功能………………………………80
表5-2 加鋪瀝青混凝土成本範例表(元/平方公尺)…………………98
表5-3 加鋪水泥混凝土成本範例表(元/平方公尺)…………………98
表5-4 加鋪半柔性鋪面材料成本範例表(元/平方公尺)……………99
表5-5 加鋪連鎖高壓磚成本範例表(元/平方公尺) ………………100
表5-6 超薄混凝土加鋪成本範例表(元/平方公尺) ………………100 |
| 參考文獻 |
1.AASHTO (1993), AASHTO Guide For Design of Pavement Structures.
2.AASHTO (1998), AASHTO Guide For Design of Pavement Structures, Washington, D. C.
3.ACPA (2004), Repair of Ultra-Thin Whitetopping, Roadways and Airfields, American Concrete Pavement Association.
4.ACPA (1999), Mack, J. W., Hawbaker, L., and Cole, L. W., "Thin Bonded Concrete Overlays of Asphalt Pavement : The U.S. Experience with Ultra-Thin Whitetopping " American Concrete Pavement Association.
5.Asphalt Institute (1991), Mix Design Method for Asphalt Concrete and Other Hot-Mix Types, AI MS-2.
6.Asphalt Institute (1979), A Basic Asphalt Emulsion Manual, MS-19.
7.CAC (2003), Ultra-Thin Whitetopping -Technical Inquiries, Cement Association of Canada, December.
8.Dave Amos (2001), "Evaluation of Ultra-Thin Whitetopping," Research Investigation RI99-012, MDOT Research, Development and Technology Division, October.
9.Densit (2000a), Densiphalt Handbook, Aalborg Denmark.
10.Densit (2000b), Flooring and pavements, Aalborg Denmark.
11.Densit (2000c), Airport Pavements, Aalborg Denmark.
12.Densit (2004), Aalborg Denmark. Retrieved 10, 26, 2004, from http://www.densit.com .
13.Evans, L. D., K. L. Smith, and A. R. Romine (1999), "Materials and Procedures for Repair of Joint Seals in Portland Cement Concrete Pavements－Manual of Practice, "Strategic Highway Research Program, National Research Council, Report No. FHWA/RD-99/146, June.
14.FAA (1978), "Airport Pavement Design and Evaluation, " FAA Advisory Circular AC 150/5320-6C.
15.FAA (1989), "Airport Pavement Design and Evaluation, " FAA Advisory Circular AC 150/5320-6C.
16.FAA (1995), "Airport Pavement Design and Evaluation, " FAA Advisory Circular AC 150/5320-6D.
17.FAA (1964), Airport Paving.
18.FHWA (1998), "Techniques For Pavement Rehabilitation, A Training Course," Final Edition.
19.Huang, Y. H. (1993), Pavement Analysis and Design, Prentice Hall, Englewood Cliffs, New Jersey.
20.ICPI (2004), Technical Specifications of the Interlocking Concrete Pavement Institute. Retrieved 10, 20, 2004, from http://www.icpi.org/design/tech_specs.cfm .
21.Interpave (2004), The precast concrete paving and kerb association, "Guide to the Reinstatement of Concrete Block Paving,". Retrieved 10, 27, 2004, from http://www.paving.org.uk .
22.Mack, J. W., Hawbaker, L., and Cole, L. W. (1998), " Ultra-Thin Whitetopping (UTW) ", The State-of-the-practice for Thin Concrete Transportation Research Record 1610, Transportation Research Board, Washington, D. C.
23.Matthew J. Sheehan, Scott M. Tarr, and Shiraz Tayabji (2004), "Instrumentation and Field Testing of Thin Whitetopping Pavement in Colorado and Revision of The Existing Colorado Thin Whitetopping Procedure, "Colorado Department of Transportation Research Branch, Report No. CDOT-DTD-R-2004-12, Final Report, August.
24.Michael J. Eacker (2004), "Three Year Evaluation of Whitetopping Project on M-46," Michigan Department of Transportation (MDOT), February.
25.Mindess, S. and J. F., Young (1981), Concrete, Prentice-Hall, Englewood Cliffs, New Jersey.
26.Missouri Department of Transportation (2004), "Pavement Rehabilitation Through Ultra-Thin Whitetopping (UTW) Overlays," Research Development and Technology, Research Report RI 97-043, RI 99-012, May.
27.NCHRP 116 (1988), "Asphalt Overlay Design Procedures, " National Corrperative Highway Research Program Synthesis of Highway Practice. Washington, D. C.
28.PCA (1984), Thickness Design for Concrete Highway and Street Pavements, Skokie, Illinois.
29.Scherocmam, J. A. (1992), "The Design Construction of Stone Mastic Asphalt Pavement," AASHTO Annual Meeting.
30.SHRP (1993), "Distress Identification Manual for the Long-Term Pavement Performance Project," SHRP-P-338, Strategic Highway Research Program, National Research Council, Washington, D.C., May.
31.Smith, T. (2002), " Ultra-Thin Whitetopping in Canada State Of- ractice ", 4th Transportation Specialty Conference of the Canadian Society for Civil Engineering.
32.Vandenbossche, J. M. and Fagerness, A. J. (2002), "Performance, Analysis and Repair of Ultra-Thin and Thin Whitetopping at Mn/Road, "Transportation Research Board (TRB) Annual Meeting.
33.Wilson, T. P., K. L. Smith, and A. R. Romine (1999), "Materials and Procedures for Rapid Repair of Partial-Depth Spalls in Concrete pavements-Manual of Practice, "Strategic Highway Research Program, National Research Council, Report No.FHWA/RD-99/152, June.
34.內政部建築研究所 (2003)，建築基地保水滲透技術設計規範與法制化之研究，台北。
35.丘惠生、陳振川、許凱麟 (1990)，「無細骨材混凝土之破壞行為」，第一屆結構工程研討會論文集，南投，第57~60頁。
36.日本道路協會，瀝青再生舖裝技術指針，社團法人日本道路協會，平成4年12月。
37.中華鋪面工程學會 (2002)，「排水性瀝青混凝土鋪面特性研討會專輯」，國立中央大學土木工程研究所，中壢。
38.中華鋪面工程學會 (2004)，近代新瀝青混凝土路面材料及產製鋪設技術，台北。
39.中華鋪面工程學會 (2004)，英漢鋪面工程名詞彙編，社團法人中華鋪面工程學會，台北。
40.交通部 (1989)，交通技術標準規範公路類公路工程部－公路養護手冊，幼獅出版社，台北。
41.交通部國道新建工程局 (1993)，「剛性路面實用設計本土化研究，期末報告」，台北。
42.交通部國道新建工程局 (1996)，「台灣地區柔性路面厚度設計手冊研擬」，台北。
43.交通部國道新建工程局 (2003)，「石泥瀝青混凝土與排水性鋪面應用研討會專輯」，台北。
44.交通部 (2002)，柔性鋪面設計規範，台北。
45.房性中 (2003)，「剛性鋪面再生利用之問題探討」，現代營建月刊第284期。
46.房性中 (2004)，「台灣地區使用柔性鋪面現況問題探討與展望」，現代營建月刊第292期。
47.李英豪、張德文 (2002)，「台灣地區鋪面工程之研究與展望」，鋪面工程第一卷第三期，第80~101頁。
48.邱垂德 (2002)，道路工程施工維護管理，台灣營建研究院，台北。
49.呂正宗 (1996)，「半剛性瀝青混凝土配比與性質之研究」，碩士論文，國立台灣科技大學營建工程研究所，台北。
50.吳鶯榮 (1987)，「乳化柏油砂漿對AC路面施工與維護之檢討」，第二屆路面工程學術研討會論文集。
51.吳佳銘 (2004)，「多孔隙混凝土應用於道路面層工程性質之研究」，碩士論文，淡江大學土木工程研究所，台北。
52.林志棟 (1983)，瀝青混凝土配合設計與其原理，科技圖書公司。
53.林志棟、姜榮彬 (2001)，「SHRP成效規範之探討」，第十一屆鋪面工程學術研討會論文集，義守大學，高雄縣，第721-730頁。
54.林登峰、王和源、鄭仁崇、鍾志仁 (2002)，「UTW鋪面破壞診斷之研究」，中華民國第五屆鋪面材料再生學術研討會，第154-161頁。
55.林登峰、黃景茂、葉銘欽、蔡明篤 (2003)，「UTW剛性道面不同修補方法之研究」，第十二屆鋪面工程學術研討會，第198-206頁。
56.林登峰、王和源、黃景茂、鄭仁崇 (2002)，「UTW試驗道路設計與鋪築」，中華民國第五屆鋪面材料再生學術研討會，第146-153頁。
57.林登峰、羅煥琳、沈永年 (2002)，「UTW鋪面破壞診斷」，高雄市政府工務局養護工程處報告。
58.林沂賢、林志棟 (2002)，「HDM-4於台灣地區柔性路面養護工程應用之研究」，第三屆鋪面工程師生研究成果聯合發表會論文集。
59.林志棟 (1985)，瀝青混凝土配合設計及其原理，科技圖書股份有限公司。
60.周義華 (2000)，運輸工程，鼎漢國際工程顧問股份有限公司。
61.沈得縣、呂正宗 (2000)，「半剛性瀝青混凝土之材料配比及製造方法」，中華民國專利公報，第二十七卷，第二十九期，第557-565頁。
62.沈得縣、呂正宗 (2002)，「半剛性瀝青混凝土工程性質之研究」，鋪面工程，第一卷第二期，第53-72頁。
63.徐志忠 (2002)，「剛性鋪面養護與維修技術智慧型諮詢系統雛型之建立」，碩士論文，淡江大學土木工程研究所。
64.莊世隆 (2002)，「透水性鋪面透水性之研究」，碩士論文，國立台北科技大學土木與防災研究所，台北。
65.許時豪 (2002)，「柔性鋪面養護與維修技術智慧型諮詢系統雛型之建立」，碩士論文，淡江大學土木工程研究所，台北。
66.陳建旭 (2001)，「再生瀝青鋪面於國外應用之技術及成效」，再生瀝青混凝土研討會論文集。
67.黃裔炎 (2002)，「剛性路面施工與維護」，交通部國道新建工程局，道路工程施工維護管理。
68.葉韓生 (2002)，「高速公路柔性路面維護」，交通部國道高速公路局，道路工程施工維護管理。
69.廖學水、房性中 (2005)，「台灣地區鋪面工程之現況問題探討與展望」，中華技術季刊第六十五期。
70.張貴祿 (1999)，「剛性鋪面評估與維修智慧型諮詢系統之研究-評估系統雛型之建立」，碩士論文，淡江大學土木工程研究所，台北。
71.張記恩 (1997)，「撓度試驗數據與路面結構指標之結合運用」，碩士論文，淡江大學土木工程研究所，台北。
72.張偉哲 (1981)，「冷拌瀝青混凝土添加橡膠之效果研究」，碩士論文，國立成功大學土木工程研究所，台南。
73.國道新建工程局 (2005)，施工篇，資料截取時間2005年1月16日。http://www.taneeb.gov.tw/question911018.htm
74.蔡攀鰲 (2003)，公路工程學，鵬逞實業有限公司，台南。
|
| 論文使用權限 |
同意紙本無償授權給館內讀者為學術之目的重製使用，於2006-07-15公開。同意授權瀏覽/列印電子全文服務，於2007-07-15起公開。 |
 |
|
 |
