系統識別號 | U0002-1502201121042400 |
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DOI | 10.6846/TKU.2011.00478 |
論文名稱(中文) | 溫拌瀝青添加劑之實驗室性能評估 |
論文名稱(英文) | Laboratory Evaluation on Performance of Warm Mix Asphalt Additives |
第三語言論文名稱 | |
校院名稱 | 淡江大學 |
系所名稱(中文) | 土木工程學系碩士班 |
系所名稱(英文) | Department of Civil Engineering |
外國學位學校名稱 | |
外國學位學院名稱 | |
外國學位研究所名稱 | |
學年度 | 99 |
學期 | 1 |
出版年 | 100 |
研究生(中文) | 朱婷姿 |
研究生(英文) | Ting-Tzu Chu |
學號 | 696380236 |
學位類別 | 碩士 |
語言別 | 繁體中文 |
第二語言別 | |
口試日期 | 2011-01-16 |
論文頁數 | 165頁 |
口試委員 |
指導教授
-
劉明仁
委員 - 陳式毅 委員 - 沈得縣 |
關鍵字(中) |
溫拌添加劑 溫拌瀝青混凝土 A-C® 617A 經濟效益 |
關鍵字(英) |
warm mix additives warm mix asphalt A-C® 617A economic benefits |
第三語言關鍵字 | |
學科別分類 | |
中文摘要 |
Sasol Wax公司所開發之Sasobit系列產品為國外廣泛使用之溫拌瀝青添加劑,此添加劑添加於瀝青混凝土中,可使其在較低溫度下拌合與滾壓施工,但仍與傳統熱拌瀝青混凝土具有相同之路面性能。 本研究主要以Sasobit® H8、RedisetTMWMX、Sasobit® 和A-C®617A四種不同溫拌添加劑,進行瀝青膠泥及瀝青混凝土之各項試驗,以評估其性能之差異,瞭解溫拌添加劑應用於鋪面之性能。根據本研究試驗之結果可歸納以下幾點結論: 1.本研究使用之四種不同溫拌添加劑分別以三葉螺旋槳攪拌頭與瀝青膠泥預先進行攪拌,以使四種溫拌添加劑與瀝青膠泥間均勻混合,使用此類型攪拌頭可降低攪拌時微氣泡之產生。 2.本研究第一階段溫拌瀝青膠泥基本物性試驗結果顯示,商用溫拌添加劑最多能降低拌合與夯壓溫度約17.6℃,常溫時具有提升膠泥勁度之能力。非商用之溫拌添加劑(A-C®617A)最多能降低拌合與夯壓溫度約8.1℃,常溫時亦具有提升膠泥勁度之能力。 3.本研究第二階段溫拌瀝青混凝土績效試驗結果顯示,商用溫拌添加劑在回彈模數試驗、超音波彈性模數試驗、間接張力強度試驗、車轍輪跡試驗中,其強度或勁度值有較大幅度增加。非商用之溫拌添加劑(A-C®617A)在各項試驗中,則僅略大於控制組或與控制組無顯著差異 4.本研究之經濟效益評估結果顯示,傳統熱拌瀝青混凝土若添加溫拌添加劑,其材料成本提高約3.4%~9.0%,但其製程及鋪築時之降低能源消耗可抵銷其材料成本。若以添加35%刨除料之再生瀝青混凝土搭配溫拌添加劑之方式鋪築,可節省成本約13.5%~19.1%,添加70%刨除料之再生瀝青混凝土搭配溫拌添加劑之方式鋪築,可節省成本約35.3%~41.0%,能符合環保之功效外,亦能節省其成本。 |
英文摘要 |
Warm mix asphalt additives have been widely used in the world. The introduction of these additives to the asphalt mixtures can lower the mixing and compaction temperatures, while still have similar performance as tradition hot mix asphalt. This research focused at four different warm mix asphalt additives including Sasobit® H8, RedisetTMWMX, Sasobit® and A-C®617A. Tests were conducted to evaluate the performance of different additives that can be used in a variety of warm mix asphalt mixtures. Major findings can be summarized as follows: 1. Our laboratory research used a three-blade propeller to mix each additive and asphalt binder thoroughly. This approach would enable mixtures of the additive and asphalt distributed uniformly and without generalization of micro bubbles. 2. Results of our first-phase research showed that commercial warm mix asphalt additives could reduce the mixing and compaction temperature by about 17.6 ℃. The selected warm mix asphalt additives, A-C®617A, also reduce the mixing and compaction temperature by about 8.1 ℃. All additives could enhance mixture stiffness during ambient temperature 3. Results of our second-phase research showed that the commercial warm mix additives performed better than the control group in resilient modulus, ultrasonic elastic modulus, indirect tensile strength and wheel tracking tests. The selected warm mix additives, A-C®617A, however, performed only slightly better than or sometimes equal to the control group in the performance tests. 4. Results of our economic evaluation showed that the addition of warm mix asphalt additives generally increase the material cost approximately 3.4% ~ 9.0%. However the total cost of warm mix asphalt could break even considering the reduction of the energy cost. |
第三語言摘要 | |
論文目次 |
目 錄 第一章 緒 論 1 1-1 研究背景 1 1-2 研究動機與目的 2 1-3 研究範圍 3 第二章 文獻回顧 5 2-1 瀝青與瀝青混凝土 5 2-1-1 瀝青特性與成分 5 2-1-2 瀝青老化 6 2-2 溫拌瀝青混凝土(WMA)與溫拌添加劑 8 2-2-1 各種添加劑之性質 8 2-2-2 溫拌再生瀝青的節能及減碳效益 10 2-3 刨除料(RAP)與再生瀝青混凝土 11 2-3-1 瀝青軟化劑 11 2-3-2 再生瀝青混凝土的組成 13 2-3-3 RAP的黏結料性質 14 2-3-4 RAP之老化過程 14 2-4 超音波原理與應用 15 2-4-1 超音波檢測方法 16 2-4-2 超音波量測混凝土波速 17 2-5 單軸動態潛變 21 第三章 試驗計畫 26 3-1 試驗材料 26 3-1-1 瀝青膠泥 26 3-1-2 路面刨除料 26 3-1-3 溫拌添加劑 26 3-1-4 替代之溫拌添加劑 29 3-1-5 試驗粒料 32 3-2 試驗組別配置 33 3-3 溫拌添加劑預混 36 3-4 瀝青膠泥基本物性試驗 37 3-4-1 針入度試驗 38 3-4-2 軟化點試驗 38 3-4-3 延展性試驗 38 3-4-4 黏滯度試驗 39 3-4-5 韌性試驗 40 3-5 粒料基本物性試驗 43 3-5-1 篩分析 44 3-5-2 比重及吸水率 44 3-5-3 扁長率 44 3-5-4 洛杉磯磨損試驗 44 3-6 再生瀝青混凝土馬歇爾配比設計法 45 3-7 瀝青膠泥人工老化試驗 48 3-8 瀝青混凝土績效試驗 49 3-8-1 回彈模數試驗 49 3-8-2 超音波試驗 52 3-8-3 間接張力強度試驗 54 3-8-4 單軸動態潛變試驗 57 3-8-5 車轍輪跡試驗 60 第四章 試驗結果分析與討論 63 4-1 瀝青膠泥人工老化試驗結果 63 4-2 粒料基本物性試驗結果 66 4-3 瀝青膠泥基本物性試驗結果 67 4-3-1 瀝青膠泥基本物性試驗結果 67 4-3-2 瀝青膠泥針入度試驗結果 68 4-3-3 瀝青膠泥軟化點試驗結果 70 4-3-4 瀝青膠泥黏滯度試驗結果 71 4-3-5 韌性試驗結果 75 4-4 再生瀝青混凝土馬歇爾配比設計結果 78 4-5 瀝青混凝土績效試驗結果 83 4-5-1 回彈模數試驗結果 83 4-5-2 超音波試驗結果 86 4-5-3 回彈模數與超音波彈性模數之迴歸分析 92 4-5-4 間接張力強度試驗結果 94 4-5-5 單軸動態潛變試驗結果 97 4-5-6 車轍輪跡試驗結果 101 4-5-7 單軸動態潛變試驗與車轍輪跡試驗之相關性 106 4-6 綜合績效評估 106 4-6-1 整體績效評估 107 4-6-2 經濟效益評估 111 第五章 結論與建議 113 5-1 結論 113 5-2 建議 115 參考文獻 116 附錄 123 表 目 錄 頁次 表2-1 Sasobit®與Sasobit® H8的比較表 9 表2-2 RedisetTM WMX之性質 9 表3-1 溫拌添加劑Sasobit®之性質 27 表3-2 溫拌添加劑Sasobit®H8之性質 27 表3-3 溫拌添加劑RedisetTM WMX之性質 27 表3-4 溫拌添加劑A-C®617A之性質 31 表3-5 本研究採用之密級配規範與試驗值 32 表3-6 本研究試驗組別配置 33 表3-7 馬歇爾試體製作採用之兩種不同夯壓溫度定義 34 表3-8 本研究瀝青膠泥基本物性試驗項目 37 表3-9 黏滯度轉子表 40 表4-1 瀝青膠泥黏滯度選取分析表 64 表4-2 粒料基本物性試驗結果 66 表4-3 AC-20瀝青膠泥基本物性試驗結果 67 表4-4 AC-10瀝青膠泥基本物性試驗結果 67 表4-5 瀝青膠泥針入度試驗結果 69 表4-6 RAP0%、35%軟化點試驗結果 70 表4-7 RAP70%軟化點試驗結果 71 表4-8 本研究瀝青膠泥之拌合溫度與滾壓溫度 74 表4-9 本研究含刨除料試體之拌合溫度與滾壓溫度 74 表4-10 各試體韌性值 76 表4-11 馬歇爾配合設計最佳瀝青含量(RAP0%) 79 表4-12 馬歇爾配合設計最佳瀝青含量(RAP35%) 79 表4-13 馬歇爾配合設計最佳瀝青含量(RAP70%) 79 表4-14 回彈模數種類間三因子Scheffe多重比較 86 表4-15 回彈模數RAP含量三因子Scheffe多重比較 86 表4-16 超音波彈性模數三因子Scheffe多重比較 92 表4-17 超音波彈性模數RAP含量三因子Scheffe多重比較 92 表4-18 最佳夯壓溫度下各試驗組別不同RAP間接張力強度之相關係數 95 表4-19 低溫夯壓溫度下各試驗組別不同RAP間接張力之相關係數 96 表4-20 間接張力強度三因子種類間Scheffe多重比較 97 表4-21 車轍動穩定值 102 表4-22 車轍輪跡試驗三因子Scheffe多重比較 103 表4-23 車轍輪跡試驗RAP含量三因子Scheffe多重比較 103 表4-24 不同溫拌添加劑於膠泥基本物性試驗之標準化分數(1/2) 107 表4-24 不同溫拌添加劑於膠泥基本物性試驗之標準化分數(2/2) 108 表4-25 不同溫拌添加劑於績效試驗之標準化分數(1/2) 109 表4-25 不同溫拌添加劑於績效試驗之標準化分數(2/2) 110 表4-26 瀝青混凝土價格調查表 111 表4-27 各種類瀝青混凝土估計價格 112 圖 目 錄 頁次 圖2-1 能耗比較 10 圖2-2 碳排放比較 11 圖2-3 再生瀝青膠泥黏滯度選取分析 13 圖2-4 60℃下瀝青黏度隨時間變化的情形 15 圖2-5 為人耳可以感受到的頻率範圍與振動的強度關係 16 圖2-6 直接傳遞法 18 圖2-7 半直接傳遞法 18 圖2-8 間接傳遞法 18 圖2-9 動態潛變試驗應力與應變之情形 21 圖2-10 動態潛變曲線 22 圖3-1 A-C®617A物理性質 30 圖3-2 四種添加劑之樣本 31 圖3-3 三種攪拌頭 36 圖3-4 三種不同之攪拌頭攪拌瀝青之狀態 37 圖3-5 Brookfield HBDV-II+旋轉黏度儀 40 圖3-6 韌性曲面下面積 42 圖3-7 韌性試驗儀 43 圖3-8 滾動薄膜烘箱試驗 49 圖3-9 回彈模數試驗之重複載重與變形圖 51 圖3-10 回彈試驗儀 52 圖3-11 超音波試驗儀 54 圖3-12 間接張力強度試驗 56 圖3-13 間接張力試驗儀 57 圖3-14 單軸動態潛變試驗儀 59 圖3-15 車轍輪跡試驗試體滾壓機 61 圖3-16 車轍輪跡試驗儀 62 圖4-1 RTFOT老化瀝青黏滯度與時間關係 64 圖4-2 RAP35%瀝青膠泥黏滯度選取分析圖 65 圖4-3 RAP70%瀝青膠泥黏滯度選取分析圖 65 圖4-4 不同溫拌添加劑及再生瀝青含量之針入度變化 69 圖4-5 不同溫拌添加劑及再生瀝青含量之軟化點變化 71 圖4-6 AC-20與不同比例溫拌劑之溫度對黏滯度關係 73 圖4-7 35%及70%老化瀝青與膠泥不同比例溫拌劑之溫度對黏滯度關係 75 圖4-8 RAP0%韌性試驗之力量位移關係 77 圖4-9 RAP35%韌性試驗之力量位移關係 77 圖4-10 RAP70%韌性試驗之力量位移關係 77 圖4-11 0%刨除料瀝青混合料分析曲線圖 80 圖4-12 35%刨除料瀝青混合料分析曲線圖 81 圖4-13 70%刨除料瀝青混合料分析曲線圖 82 圖4-14 RAP0%回彈模數試驗結果比較 84 圖4-15 RAP35%回彈模數試驗結果比較 84 圖4-16 RAP70%回彈模數試驗結果比較 84 圖4-17 最佳夯壓溫度下回彈模數試驗結果比較 85 圖4-18 低溫夯壓溫度下回彈模數試驗結果比較 85 圖4-19 最佳夯壓溫度下RAP含量與波速關係 87 圖4-20 低溫夯壓溫度下RAP含量與波速關係 87 圖4-21 最佳夯壓溫度下密度與波速關係 87 圖4-22 低溫夯壓溫度下密度與波速關係 88 圖4-23 最佳夯壓溫度下RAP含量與密度關係 88 圖4-24 低溫夯壓溫度下RAP含量與密度關係 88 圖4-25 綜合夯壓溫度比較 89 圖4-26 RAP含量最佳夯壓溫度比較 90 圖4-27 RAP含量低溫夯壓溫度比較 90 圖4-28 RAP0%彈性模數 91 圖4-29 RAP35%彈性模數 91 圖4-30 RAP70%彈性模數 91 圖4-31 控制組之回彈模數與超音波彈性模數迴歸分析 93 圖4-32 1.5%Sasobit-H8試驗組之回彈模數與超音波彈性模數迴歸分析 93 圖4-33 2%RedisetTM WMX試驗組之回彈模數與超音波彈性模數迴歸分析 94 圖4-34 3%Sasobit試驗組之回彈模數與超音波彈性模數迴歸分析 94 圖4-35 1.5%617A試驗組回彈模數與超音波彈性模數迴歸分析 94 圖4-36 最佳夯壓溫度下各試驗組別不同RAP含量之間接張力強度 95 圖4-37 低溫夯壓溫度下各試驗組別不同RAP含量之間接張力強度 96 圖4-38 三次方程式-各組別間臨界時間之關係 98 圖4-39 三次方程式-各組別間中點斜率之關係 99 圖4-40 乘冪模式-各組別間參數b值之關係 100 圖4-41 不同RAP比例下車轍穩定值 102 圖4-42 RAP0%最佳夯壓溫度車轍試驗 104 圖4-43 RAP0%低溫夯壓車轍試驗 104 圖4-44 RAP35%最佳夯壓溫度車轍試驗 104 圖4-45 RAP35%低溫夯壓車轍試驗 105 圖4-46 RAP70%最佳夯壓溫度車轍試驗 105 圖4-47 RAP70%低溫夯壓車轍試驗 105 圖4-48 各種類瀝青混凝土價格趨勢 112 附 錄 目 錄 頁次 附表1 老化試驗結果 123 附表2 粗粒料洛杉磯磨損試驗結果 123 附表3 粗粒料扁平率、細長率、扁長率試驗結果 124 附表4 粒料比重及吸水率試驗結果 124 附表5 針入度試驗結果 125 附表6 軟化點試驗結果 126 附表7 延展性試驗結果 126 附表8 AC-20對不同比例添加劑之溫度對黏滯度檢測(1/2) 127 附表8 AC-20對不同比例添加劑之溫度對黏滯度檢測(2/2) 127 附表9 RAP35%與AC-20對不同比例添加劑之溫度對黏滯度檢測 128 附表10 RAP70%與AC-20對不同比例添加劑之溫度對黏滯度檢測 128 附表11 AC-20馬歇爾配合設計最佳瀝青含量設計結果(1/3) 129 附表11 RAP35%馬歇爾配合設計最佳瀝青含量設計結果(2/3) 130 附表11 RAP70%馬歇爾配合設計最佳瀝青含量設計結果(3/3) 131 附表12 最佳夯壓溫度下回彈模數試驗結果 132 附表13 低溫夯壓下回彈模數試驗結果 133 附表14 超音波彈性模數試驗結果(1/2) 134 附表14 超音波彈性模數試驗結果(2/2) 135 附表15 超音波彈性模數與回彈模數綜合數據 136 附表16 單軸動態潛變試驗-三次方程式分析(1/2) 137 附表16 單軸動態潛變試驗-三次方程式分析(2/2) 138 附表17 單軸動態潛變試驗-乘冪模式分析(1/2) 139 附表17 單軸動態潛變試驗-乘冪模式分析(2/2) 140 附表18 車轍動態穩定值試驗結果 140 附表19 回彈模數試驗間因子 141 附表20 回彈模數試驗效應項的檢定 141 附表21 回彈模數試驗種類之多重比較 142 附表22 回彈模數種類間同質子集 143 附表23 回彈模數RAP間同質子集 143 附表24 超音波試驗因子 144 附表25 超音波彈性模數試驗效應項的檢定 144 附表26 超音波彈性模數試驗種類之多重比較 145 附表27 超音波試驗種類間同質子集 146 附表28 超音波試驗RAP含量間同質子集 146 附表29 間接張力強度試驗間因子 147 附表30 間接張力強度試驗效應項的檢定 147 附表31 間接張力強度試驗同質子集 148 附表32 單軸動態潛變乘冪b值間因子 148 附表33 單軸動態潛變乘冪b值效應項的檢定 149 附表34 單軸動態潛變臨界時間因子 149 附表35 單軸動態潛變臨界時間效應項的檢定 150 附表36 車轍試驗間因子 150 附表37 車轍試驗效應項的檢定 151 附表38 車轍試驗種類同質子集 151 附表39 車轍試驗之多重比較 152 附表40 車轍試驗RAP含量同質子集 152 附圖1 AC-20 瀝青膠泥黏滯度與溫度之關係 153 附圖2 AC-20+1.5% Sasobit-H8瀝青膠泥黏滯度與溫度之關係 153 附圖3 AC-20+3%Sasobit-H8 瀝青膠泥黏滯度與溫度之關係 153 附圖4 AC-20+2%Rediset 瀝青膠泥黏滯度與溫度之關係 154 附圖5 AC-20+3% Rediset 瀝青膠泥黏滯度與溫度之關係 154 附圖6 AC-20+1.5%AC-617A 瀝青膠泥黏滯度與溫度之關係 154 附圖7 AC-20+3%AC-617A瀝青膠泥黏滯度與溫度之關係 155 附圖8 AC-20+1.5%Sasobit瀝青膠泥黏滯度與溫度之關係 155 附圖9 AC-20+3%Sasobit瀝青膠泥黏滯度與溫度之關係 155 附圖10 RAP35%瀝青膠泥黏滯度與溫度之關係 156 附圖11 RAP35% +1.5% Sasobit-H8瀝青膠泥黏滯度與溫度之關係 156 附圖12 RAP35%+2%Rediset 瀝青膠泥黏滯度與溫度之關係 156 附圖13 RAP35%+1.5%AC-617A瀝青膠泥黏滯度與溫度之關係 157 附圖14 RAP35%+3%Sasobit 瀝青膠泥黏滯度與溫度之關係 157 附圖15 RAP70% 瀝青膠泥黏滯度與溫度之關係 157 附圖16 RAP70%+1.5% Sasobit-H8 瀝青膠泥黏滯度與溫度之關係 158 附圖17 RAP70%+2%Rediset瀝青膠泥黏滯度與溫度之關係 158 附圖18 RAP70%+1.5%AC-617A 瀝青膠泥黏滯度與溫度之關係 158 附圖19 RAP70%+3%Sasobit瀝青膠泥黏滯度與溫度之關係 159 附圖20 回彈模數試驗種類間之交互作用關係 159 附圖21 超音波試驗種類間之交互作用關係 160 附圖22 間接張力強度試驗種類間之交互作用關係 160 附圖23 動態潛變試驗乘冪b值種類間之交互作用關係 161 附圖24 動態潛變試驗臨界時間種類間之交互作用關係 161 附圖25 動態潛變試驗臨界時間種類間之交互作用關係 162 附圖26 車轍動態穩定值與潛變試驗結果關係圖(1/3) 163 附圖26 車轍動態穩定值與潛變試驗結果關係圖(2/3) 164 附圖26 車轍動態穩定值與潛變試驗結果關係圖(3/3) 165 |
參考文獻 |
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