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系統識別號 U0002-1702201100023600
中文論文名稱 溫拌再生瀝青混凝土水分侵害特性之研究
英文論文名稱 Evaluation of Moisture Damage on Warm Mix Asphalt with Reclaimed Asphalt Pavement Material
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 99
學期 1
出版年 100
研究生中文姓名 侯此威
研究生英文姓名 Tzu-Wei Hou
學號 694311332
學位類別 碩士
語文別 中文
口試日期 2011-01-16
論文頁數 133頁
口試委員 指導教授-劉明仁
委員-沈得縣
委員-陳式毅
中文關鍵字 再生瀝青混凝土  溫拌瀝青混凝土  Sasobit H8  Rediset WMX  水分侵害  剝脫 
英文關鍵字 reclaimed asphalt pavement (RAP)  warm mix asphalt (WMA)  Sasobit H8  Rediset WMX  moisture damage  moisture susceptibility  stripping 
學科別分類 學科別應用科學土木工程及建築
中文摘要 再生瀝青混凝土之刨除料(reclaimed asphalt pavement, RAP)回收再利用不僅能解決國內天然砂石資源枯竭、舊路面刨除廢土棄置等問題,還可減少新鮮粒料與瀝青膠泥之使用,大量降低生產業者之生產成本。且國內基礎交通道路面積約97%以上為瀝青混凝土鋪面,回收價值相當可觀。但是再生瀝青混凝土之刨除料使用量卻須避免製作過程中,老舊瀝青膠泥因高溫過度老化而將有所限制。溫拌瀝青混凝土(warm mix asphalt, WMA)除了兼具環保與節能等特性,並且能有效降低瀝青混凝土之拌合溫度,減低材料過度老化產生之風險,以提高刨除料可能之使用量。

水分侵害又稱之為剝脫,為瀝青混凝土鋪面常見的破壞形式之一。台灣位處亞熱帶地區,夏季高溫潮濕多雨,加上溫拌瀝青混凝土技術低溫製程之特性,勢必將殘留較多之水分於粒料表面,進而提升水分侵害產生之潛在威脅。本研究旨在探討溫拌處理技術用於再生瀝青混凝土時,抵抗水分侵害特性之差異,以供日後鋪面工程應用之參考。研究中採用兩種溫拌添加劑Sasobit® H8與Rediset® WMX,並分別添加至0%、35% 及70%三種刨除料取代量之再生瀝青混凝土中,利用試驗室水分侵害試驗檢驗其剝脫性質。

研究結果顯示溫拌添加劑 Rediset® WMX相較於Sasobit® H8更能有效降低瀝青混凝土所需之拌合溫度,各項水分侵害試驗結果之表現亦優於 Sasobit® H8,說明Rediset® WMX兼具溫拌處理與防剝之效果。然而就剝脫性質而言,Sasobit® H8之添加與否並無顯著差異,其表現甚至略遜於傳統熱拌瀝青混凝土。研究顯示,於改良式羅特曼試驗中,當再生瀝青混凝土之刨除料含量達70%時,試驗結果並不符合規範要求,若添加Rediset® WMX則將可提升試驗結果至合格標準,說明即使於高刨除料使用量下,Rediset® WMX仍可避免溫拌低溫條件之不良影響並有效改善溫拌再生瀝青混凝土抵抗水分侵害之能力。
英文摘要 The use of reclaimed asphalt pavement (RAP) helps saving natural resources and money. More than ninety-seven percent of the roads surface in Taiwan is paved with hot-mix asphalt (HMA). Recycling of RAP is a crucial necessity to save precious nature aggregates, and reduce the use of costly asphalt binder. But the higher production temperature limits the amount of RAP. To avoid deterioration of the aged binder, RAP should not be exposed to too high temperatures. The introduction of warm-mix asphalt (WMA) technologies, however, provides the opportunity to mix and compact asphalt mixtures at a lower than conventional temperature, and hence could increase the percentage of RAP usage to save more energy and natural resources.

Moisture susceptibility of mixtures, generally called stripping, is a major form of distress in asphalt concrete pavements. High temperature, humidity and massive rainfall in summer characterize the climate in Taiwan. Moisture susceptibility of recycled HMA with warm mix asphalt technologies may be a critical problem due to incompletely dried aggregates resulting from its lower mixing and compacting temperature, especially in Taiwan’s climate. This study investigated the effects of WMA additives on moisture susceptibility of recycled HMA containing RAP by using several major stripping tests.

Results from our laboratory study indicated that the use of Rediset® WMX provided better performance in reducing mixing temperature and stripping resistance, compared to Sasobit® H8. No significant difference was found between moisture susceptibility with and without Sasobit® H8. The results of stripping tests showed that Rediset® WMX did have good performance in resisting moisture damage even with 70% of RAP. The use of Rediset® WMX in recycled HMA to increase RAP content at a lower mixing and compacting temperature seemed feasible based on the results of our study.
論文目次 目 錄 I
表目錄 IV
圖目錄 VI
附錄目錄 VII

第一章 緒論 1
1-1 研究背景 1
1-2 研究目的 2
1-3 研究流程 3

第二章 文獻回顧 5
2-1 再生瀝青混凝土 5
2-1-1 再生瀝青混凝土現況 5
2-1-2 軟化劑 6
2-1-3 刨除料添加比例 6
2-2 溫拌瀝青混凝土 7
2-2-1 溫拌瀝青混凝土之特性 8
2-2-2 溫拌瀝青混凝土處理技術種類 10
2-3 溫拌技術於再生瀝青混凝土上之應用 12
2-3-1 溫拌添加劑與刨除料關係 13
2-3-2 溫拌再生瀝青混凝土成本效益 13
2-4 水分侵害 15
2-4-1 水分侵害之成因 15
2-4-2 再生瀝青混凝土之水分侵害研究 16
2-4-3 溫拌瀝青混凝土之水分侵害研究 17
2-4-4 防剝材料 18
2-5 評估水分侵害之試驗方法 21
2-5-1 試驗室之水分侵害試驗類別 21
2-5-2 評估水分侵害之試驗方法 22

第三章 試驗計畫 28
3-1 試驗材料 28
3-1-1 瀝青膠泥 28
3-1-2 新粒料 28
3-1-3 刨除料 28
3-1-4 溫拌添加劑 29
3-1-5 填充材料 29
3-1-6 防剝材料 29
3-2 試驗級配與配置 30
3-2-1 試驗級配 30
3-2-2 試驗配置 31
3-3 瀝青膠泥基本物性試驗 33
3-3-1 針入度試驗 33
3-3-2 軟化點試驗 33
3-3-3 黏滯度試驗 34
3-3-4 延展性試驗 34
3-3-5 瀝青比重試驗 35
3-4 粒料基本物性試驗 35
3-4-1 篩分析試驗 35
3-4-2 粒料比重及吸水率試驗 36
3-4-3 扁長率試驗 36
3-4-4 洛杉磯磨損試驗 36
3-5 瀝青混凝土配合設計 36
3-5-1 再生瀝青混凝土配合設計方法 36
3-5-2 馬歇爾配合設計方法 38
3-6 瀝青混凝土水分侵害試驗 42
3-6-1 浸水馬歇爾試驗 42
3-6-2 AASHTO T283改良式羅特曼試驗 43
3-6-3 煮沸試驗 46
3-6-4 浸水車轍輪跡試驗 47

第四章 試驗結果與分析 51
4-1 基本物性試驗結果 51
4-1-1 瀝青膠泥基本物性試驗結果 51
4-1-2 拌合及夯壓溫度 55
4-1-3 粒料基本物性試驗結果 59
4-1-4 填充料基本物性試驗結果 60
4-2 再生瀝青混凝土配合設計結果 61
4-3 溫拌添加劑對再生瀝青混凝土之水分侵害試驗結果 66
4-3-1 浸水馬歇爾試驗之結果分析 66
4-3-2 AASHTO T283改良式羅特曼試驗之結果分析 71
4-3-3 煮沸試驗之結果分析 78
4-3-4 浸水車轍輪跡試驗之結果分析 81
4-4 水分侵害試驗結果之綜合比較 84
4-4-1 水分侵害試驗方法之比較 84
4-4-2 水分侵害試驗結果之比較 86

第五章 結論與建議 88
5-1 結論 88
5-2 建議 90

參考文獻 91


表2-1 Sasobit® H8與Sasobit®特性規格之比較 12
表2-2 溫拌與熱拌瀝青混凝土間接張力強度比值TSR之比較 18
表2-3 水分侵害試驗方法之優缺點比較 27
表3-1 本研究採用之級配規範值與試驗值 30
表3-2 本研究試驗組別配置 32
表3-3 瀝青膠泥基本物性試驗項目 33
表3-4 粒料基本物性試驗項目 35
表3-5 瀝青混凝土水分侵害試驗項目 42
表4-1 AC-20瀝青膠泥基本物性試驗結果 51
表4-2 回收瀝青基本物性試驗結果 52
表4-3 瀝青膠泥黏滯度試驗結果 53
表4-4 瀝青膠泥針入度試驗結果 54
表4-5 瀝青膠泥軟化點試驗結果 55
表4-6 溫拌添加劑處理技術之降溫幅度 55
表4-7 AC-20溫拌組合之拌合溫度及夯壓溫度適用範圍 56
表4-8 35%刨除料溫拌組合之拌合溫度及夯壓溫度適用範圍 57
表4-9 70%刨除料溫拌組合之拌合溫度及夯壓溫度適用範圍 58
表4-10 刨除料篩分析試驗結果 59
表4-11 粒料基本物性試驗結果 60
表4-12 填充料篩分析試驗結果 61
表4-13 填充料比重試驗結果 61
表4-14 新瀝青膠泥之等級選定結果 62
表4-15 密級配瀝青混凝土馬歇爾配合設計結果 65
表4-16 溫拌再生瀝青混凝土之浸水馬歇爾試驗變異數分析 67
表4-17 溫拌再生瀝青混凝土之浸水馬歇爾試驗多重比較結果 67
表4-18 再生瀝青混凝土添加防剝材料之浸水馬歇爾試驗變異數分析 69
表4-19 再生瀝青混凝土添加防剝材料之浸水馬歇爾試驗多重比較結果 69
表4-20 Sasobit® H8添加防剝材料之浸水馬歇爾試驗變異數分析 70
表4-21 Sasobit® H8添加防剝材料之浸水馬歇爾試驗多重比較結果 71
表4-22 夯擊次數對孔隙率之變化 72
表4-23 溫拌再生瀝青混凝土之改良式羅特曼試驗變異數分析 73
表4-24 溫拌再生瀝青混凝土之改良式羅特曼試驗多重比較結果 74
表4-25 再生瀝青混凝土添加防剝材料之改良式羅特曼試驗變異數分析 76
表4-26 再生瀝青混凝土添加防剝材料之改良式羅特曼試驗多重比較結果 76
表4-27 Sasobit® H8添加防剝材料之改良式羅特曼試驗變異數分析 77
表4-28 Sasobit® H8添加防剝材料之改良式羅特曼試驗多重比較結果 77
表4-29 煮沸試驗之剝脫百分率結果 79
表4-30 溫拌再生瀝青混凝土之煮沸試驗變異數分析 79
表4-31 溫拌再生瀝青混凝土之煮沸試驗多重比較結果 80
表4-32 再生瀝青混凝土添加防剝材料之煮沸試驗變異數分析 80
表4-33 再生瀝青混凝土添加防剝材料之煮沸試驗多重比較結果 81
表4-34 溫拌再生瀝青混凝土之浸水車轍輪跡試驗結果 82
表4-35 溫拌再生瀝青混凝土之浸水車轍輪跡試驗變異數分析 82
表4-36 溫拌再生瀝青混凝土之浸水車轍輪跡試驗多重比較結果 82
表4-37 再生瀝青混凝土添加防剝材料之浸水車轍輪跡試驗結果 83
表4-38 再生瀝青混凝土添加防剝材料之浸水車轍輪跡試驗變異數分析 84
表4-39 再生瀝青混凝土添加防剝材料之浸水車轍輪跡試驗多重比較結果 84
表4-40 本研究採用之水分侵害試驗方法之優缺點比較 86


圖1-1 研究試驗流程 4
圖2-1 瀝青混凝土施作溫度比較 8
圖2-2 傳統熱拌與溫拌瀝青混凝土鋪築過程之煙害情形比較 9
圖2-3 溫拌瀝青混凝土處理技術降溫效果比較 11
圖2-4 添加溫拌添加劑之瀝青膠泥的黏滯度與溫度關係 13
圖2-5 刨除料添加量與總成本之關係 14
圖2-6 間接張力強度比值與刨除料含量之比較 17
圖2-7 石灰添加前後電荷作用防剝機理示意 19
圖2-8 石灰拌入方式之於間接張力強度損失率變化 20
圖3-1 本研究採用之粒徑分布曲線 31
圖3-2 馬歇爾配合設計流程 41
圖4-1 AC-20之瀝青膠泥試驗資料BTDC圖 56
圖4-2 35%刨除料之瀝青膠泥試驗資料BTDC圖 57
圖4-3 70%刨除料之瀝青膠泥試驗資料BTDC圖 58
圖4-4 35%刨除料之新瀝青膠泥黏滯度選取分析圖 63
圖4-5 70%刨除料之新瀝青膠泥黏滯度選取分析圖 64
圖4-6 溫拌再生瀝青混凝土之浸水馬歇爾試驗結果 67
圖4-7 再生瀝青混凝土添加防剝材料之浸水馬歇爾試驗結果 68
圖4-8 Sasobit® H8添加防剝材料之浸水馬歇爾試驗結果 70
圖4-9 溫拌再生瀝青混凝土之改良式羅特曼試驗結果 73
圖4-10 再生瀝青混凝土添加防剝材料之改良式羅特曼試驗結果 75
圖4-11 Sasobit® H8添加防剝材料之改良式羅特曼試驗結果 77
圖4-12 煮沸試驗後之試樣外觀差別 78


附表1 AC-20之瀝青膠泥黏滯度試驗結果 96
附表2 35%刨除料之瀝青膠泥黏滯度試驗結果 97
附表3 70%刨除料之瀝青膠泥黏滯度試驗結果 98
附表4 瀝青膠泥針入度試驗結果 99
附表5 瀝青膠泥軟化點試驗結果 99
附表6 瀝青膠泥延展性試驗結果 99
附表7 粗粒料洛杉磯磨損試驗結果 99
附表8 粗粒料扁平率、細長率、扁長率試驗結果 100
附表9 粒料比重及吸水率試驗結果 100
附表10 馬歇爾配合設計結果(刨除料0%) 101
附表11 0%刨除料之最佳瀝青含量(對混合料)分析曲線圖 102
附表12 馬歇爾配合設計結果(刨除料35%) 103
附表13 35%刨除料之最佳瀝青含量(對混合料)分析曲線圖 104
附表14 馬歇爾配合設計結果(刨除料70%) 105
附表15 70%刨除料之最佳瀝青含量(對混合料)分析曲線圖 106
附表16 浸水馬歇爾試驗結果(刨除料0%) 107
附表17 浸水馬歇爾試驗結果(刨除料35%) 107
附表18 浸水馬歇爾試驗結果(刨除料70%) 108
附表19 浸水馬歇爾試驗結果(with hydrated lime) 108
附表20 浸水馬歇爾試驗結果(with Wetfix BE) 109
附表21 浸水馬歇爾試驗結果(刨除料0%,Sasobit® H8,防剝材料) 109
附表22 浸水馬歇爾試驗結果(刨除料35%,Sasobit® H8,防剝材料) 110
附表23 浸水馬歇爾試驗結果(刨除料70%,Sasobit® H8,防剝材料) 110
附表24 改良式羅特曼試驗結果(刨除料0%) 111
附表25 改良式羅特曼試驗結果(刨除料35%) 112
附表26 改良式羅特曼試驗結果(刨除料70%) 113
附表27 改良式羅特曼試驗結果(with hydrated lime) 114
附表28 改良式羅特曼試驗結果(with Wetfix BE) 115
附表29 改良式羅特曼試驗結果(刨除料0%,Sasobit® H8,防剝材料) 116
附表30 改良式羅特曼試驗結果(刨除料35%,Sasobit® H8,防剝材料) 117
附表31 改良式羅特曼試驗結果(刨除料70%,Sasobit® H8,防剝材料) 118
附表32 煮沸試驗剝脫百分率結果(刨除料0%) 119
附表33 煮沸試驗剝脫百分率結果(刨除料35%) 119
附表34 煮沸試驗剝脫百分率結果(刨除料70%) 121
附表35 煮沸試驗剝脫百分率結果(with hydrated lime) 122
附表36 煮沸試驗剝脫百分率結果(with Wetfix BE) 123
附表37 溫拌再生瀝青混凝土之浸水馬歇爾試驗變異數分析結果 124
附表38 再生瀝青混凝土添加防剝材料之浸水馬歇爾試驗變異數分析結果 125
附表39 Sasobit® H8添加防剝材料之浸水馬歇爾試驗變異數分析結果 126
附表40 溫拌再生瀝青混凝土之改良式羅特曼試驗變異數分析結果 127
附表41 再生瀝青混凝土添加防剝材料之改良式羅特曼試驗變異數分析結果 128
附表42 Sasobit® H8添加防剝材料之改良式羅特曼試驗變異數分析結果 129
附表43 溫拌再生瀝青混凝土之煮沸試驗變異數分析結果 130
附表44 再生瀝青混凝土添加防剝材料之煮沸試驗變異數分析結果 131
附表45 溫拌再生瀝青混凝土之浸水車轍輪跡試驗變異數分析結果 132
附表46 再生瀝青混凝土添加防剝材料之浸水車轍輪跡試驗變異數分析結果 133
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