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系統識別號 U0002-2408200817272900
中文論文名稱 溫拌瀝青混凝土之水份侵害特性研究
英文論文名稱 Evaluation on Moisture Susceptibility of Warm Mix Asphalt
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 96
學期 2
出版年 97
研究生中文姓名 葉斯文
研究生英文姓名 Sze-Wen Yeh
學號 695381078
學位類別 碩士
語文別 中文
口試日期 2008-07-22
論文頁數 100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 溫拌瀝青混凝土  水份侵害  剝脫  Sasobit® 
英文關鍵字 warm mix asphalt (WMA)  moisture damage  stripping  Sasobit® 
學科別分類 學科別應用科學土木工程及建築
中文摘要 溫拌瀝青混凝土(WMA)具有環保、節能及工作性良好等特性,現今國際原油與燃料價格飆漲,加上全球溫室效應地球暖化,如何能響應環保且節能,將溫拌瀝青混凝土應用於實務鋪面工程實為一重要課題。溫拌瀝青混凝土具有較低之拌合和夯壓溫度,故粒料於較低的溫度無法將表面水份排除,加上台灣地區屬於溼熱多雨的氣候,使得實務應用上受到水份侵害之影響也較大。本研究目標在於檢測溫拌瀝青混凝土和傳統熱拌瀝青混凝土(HMA)水份侵害之差異性及特性,以提供鋪面工程上應用溫拌瀝青混凝土之參考依據。
本研究以添加有機添加劑 Sasobit®製成之溫拌瀝青混凝土為研究對象,並使用不同填充材料石粉、熟石灰及水泥,分為控制組與防剝組,並利用試驗室內檢驗剝脫試驗,進行WMA與HMA受到水份侵害之評估與特性研究。本研究試驗結果顯示:
1.根據本研究試驗得知Sasobit®具有使瀝青膠泥高溫降低黏滯度,低溫提高黏滯度之特性。瀝青膠泥加入2%及3% Sasobit®時,能使拌合溫度降低約11℃及14℃,以製作成溫拌瀝青混凝土。
2.根據本研究剝脫試驗結果(除煮沸試驗結果外),發現添加2%及3%Sasobit®製成之溫拌瀝青混凝土對抵抗剝脫能力略優於熱拌瀝青混凝土。而在煮沸試驗結果中,發現未經防剝處理組別在受到高溫時,其剝脫情形較為嚴重,可能是由於加入之有機添加劑具有高溫降低黏滯度的特性。
3.添加熟石灰與水泥防剝材料,能有效提升溫拌瀝青混凝土抵抗水份侵害能力,其中添加熟石灰之組別,於各項剝脫試驗中,都能達到規範要求或建議值,防剝效果最為明顯;添加水泥之組別明顯提高瀝青混凝土穩度值和間接張力強度
4.防剝材料拌合方式不同也對其發揮防剝效能有關,本研究於AASHTO T283試驗另使用預先包裹漿體的濕拌法,結果顯示將防剝材料與水以適當比例混合成漿體,再與粒料混合裹漿之組別,其抵抗剝脫能力與直接添加之組別相比提升約7~10%左右,表示預先將粒料裹漿濕拌的方式能提升防剝能力。
英文摘要 Nowadays the price of crude oil and fuels are getting costly every day. Global warming and greenhouse effect have become important issues in pavement engineering research and development. Warm mix asphalt (WMA) is a new technology that uses lower mixing and compacting temperatures for the production of asphalt mixtures. WMA, therefore, have benefits of environmental protection, saving energy resources, and good workability. Moisture susceptibility of WMA, however, may be a crucial problem due to not completely dried aggregates resulting from its lower mixing temperature, especially in Taiwan’s hot and humid environment.

This study investigated the potential of moisture damage of WMA which contained Sasobit® as an additive, and the effectiveness of hydrated lime and portland cement for reducing moisture susceptibility of WMA. Based on the results of several stripping tests, the major conclusions of this study were summarized as follows:

1.Viscosity test results showed that WMA containing Sasobit® had decreased viscosity at higher temperature, and increased viscosity at lower temperature. The reductions of mixing temperature were 11℃ and 14℃ with the addition of 2% and 3% Sasobit®, respectively.
2.Laboratory stripping test results (except boiling test) showed that WMA with 2% and 3% Sasobit® generally performed better than HMA in stripping resistance. The reason why WMA showed worse performance than the HMA did in the boiling test, however, was possibly related to the thermal behavior of Sasobit® and the nature of the boiling test at high temperature.
3.Laboratory stripping test results showed that addition of hydrated lime and portland cement to WMA substantially increased its stripping resistance. Hydrated lime performed better than portland cement did in all stripping tests.
4.Two methods of introducing hydrated lime, dry mixing and wet mixing, were examined. Results of AASHTO T283 test showed that WMA using wet mixing (aggregates coated and dried with lime slurry in advance) performed better than WMA using dry mixing.
論文目次 目錄……………………………………………………………..……………….…. Ⅰ
圖目錄…………………………………………………….…………………..…….. Ⅳ
表目錄………………………………………………………………..………………Ⅵ
附錄目錄……………………………………………..………………………..…..…Ⅶ



第一章 緒論………………………………………………………………………….1
1-1 研究背景與動機………………..……………………………………....…..1
1-2 研究目的………………………..…………………………………………..2
1-3 研究範圍及流程…………………………..………………………………..3

第二章 文獻回顧……………………………………………………………….…….5
2-1 溫拌瀝青混凝土……………..……..………………………………….…..5
2-1-1 溫拌瀝青混凝土來源…………………..……………………………...5
2-1-2 溫拌瀝青混凝土特性…………………..……………...........................6
2-1-3 溫拌瀝青混凝土技術………………..………………………………...7
2-1-4 溫拌瀝青混凝土配合設計……………..……………………………...9
2-2 國內外溫拌瀝青混凝土研究與應用………..……..………………….....10
2-2-1 國內溫拌瀝青混凝土研究與應用…………………..……………….10
2-2-2 國外溫拌瀝青混凝土研究與應用………..………………………….10
2-2-3 溫拌瀝青混凝土之水份侵害研究…………..……………………….12
2-2-4 溫拌瀝青混凝土之成本比較………………..……………………….13
2-3 水份侵害………………..…………..…………………………………….14
2-3-1 水份侵害成因………………………..……………………………….14
2-3-2 水份侵害形式……………………………..………………………….18
2-3-3 水份侵害現象預防及改善…………………..……………………….20
2-4 石灰防剝處理…………………………..………..………………….……21
2-4-1 填充料對瀝青混凝土之影響………..…………………………….....22
2-4-2 填充料種類…………………………………………..……………….23
2-4-3 石灰防剝處理方式…………………………..……………………….24
2-5 試驗室評估水份侵害之試驗……………………..……..……………….24
2-5-1 試驗室之水份侵害試驗分類………………………..……………….25
2-5-2 溫拌瀝青混凝土之水份侵害試驗…………..……………………….25


第三章 試驗計畫…………………………………………………………………....28
3-1 試驗材料……………………..……………………………………………28
3-2 試驗級配與配置………………………..…………………………………29
3-2-1 試驗級配…………………..……………………………………….....29
3-2-2 填充料級配………………………..………………………………….31
3-2-3 試驗配置……………………..……………………….………………31
3-3 瀝青膠泥物性試驗…………………..…………………………………….32
3-3-1 黏滯度試驗…………………..……………………………………….33
3-3-2 針入度試驗………………..………………………………………….33
3-3-3 瀝青比重試驗……………..……………………………………….....33
3-3-4 軟化點試驗…………………..…………………………………….…34
3-3-5 延展性試驗…………………..……………………………………….34
3-4 粒料物性試驗……………………..……………………………………….34
3-4-1 洛杉磯磨損試驗…………..………………………………………….35
3-4-2 扁長率試驗………………..………………………………………….35
3-4-3 粒料比重及吸水率………………..………………………………….35
3-5 瀝青混凝土配合設計方法………………..……………………………….35
3-5-1 馬歇爾配合設計準則………………………..……………………….36
3-5-2 馬歇爾配合設計步驟…………………..…………………………….36
3-6 瀝青混凝土剝脫試驗……………………..…………………………….…41
3-6-1 浸水馬歇爾試驗………………………..…………………………….41
3-6-2 改良式羅特曼試驗 AASHTO T283………..………………………..42
3-6-3 煮沸試驗 ASTM D3625……………..………………………………47
3-6-4 浸水車轍輪跡試驗…………………………..……………………….48

第四章 試驗結果與分析……………………………………………………………52
4-1 瀝青膠泥基本物性試驗………………………..…………………….......52
4-1-1 瀝青膠泥基本物性試驗結果………………..…………………..….52
4-1-2 拌合及夯壓溫度之決定……………………..………………..…….52
4-2 粒料基本物性試驗結果……………………..……………………...……53
4-2-1 粒料基本物性試驗結果……………………..………………..….…53
4-2-2 填充材料基本物性試驗結果…………………..……………..…….54
4-3 密級配瀝青混凝土配合設計結果………………….....…………….…...54
4-4 瀝青混凝土剝脫試驗結果……………………..………………………...55
4-4-1 浸水馬歇爾試驗結果…………………………..………………..….55
4-4-2 AASHTO T283試驗結果………………….……………………..…58
4-4-3 煮沸試驗結果…………………………………..………………..….64
4-4-4 浸水車轍輪跡試驗結果………………..………………………..….67
4-5 瀝青混凝土剝脫試驗結果之比較……………………..…………….......70
4-5-1 剝脫試驗方法比較…………………………..……………………...70
4-5-2 剝脫試驗結果綜合比較…………………..……………………..….71

第五章 結論與建議………………………………………………………...………75
5-1 結論………………………………………………………………...…….75
5-2 建議…………………………………………………...……………..…...76

參考文獻……………………………………………………………………………..78

圖目錄
頁次
圖1-1 本研究之試驗流程圖………………..………………………………………4
圖2-1 瀝青混凝土施作溫度圖………………………..……………………………6
圖2-2 溫拌瀝青混凝土黏滯度對溫度關係圖…………..………………...……….9
圖2-3 溫拌瀝青混凝土添加劑於拌合時添加方式…………..………………...….9
圖2-4 Akzo Nobel公司新溫拌添加劑和保輪跡試驗結果……….……………...13
圖2-5 孔隙率和殘餘強度示意圖………………………………….....……….…..16
圖2-6 瀝青混凝土受水份與溫度影響情形…………..……………….……...…..16
圖2-7 瀝青混凝土受水份與交通作用影響情形………………….....……….…..17
圖2-8 添加過多防剝劑之剪斷面……………………………..…………………..18
圖2-9 防剝劑原理………………………………………………………..………..21
圖2-10 粒料添加石灰前後之剝脫現象…………………..……………………....22
圖3-1 本研究使用之有機添加劑……………………………..…………………..29
圖3-2 本研究試驗採用之粒料級配曲線………………………..………………..30
圖3-3 馬歇爾試體自動夯打機………………………..…………………………..39
圖3-4 馬歇爾試驗儀…………………………………..…………………………..39
圖3-5 馬歇爾配合設計流程…………………………..…………………………..40
圖3-6 模擬短期老化……………………………..………………………………..45
圖3-7 孔隙率約7%試體(左)與4%試體(右)………..…………………………..45
圖3-8 凍融養治試體……………………..………………………………………..45
圖3-9 間接張力試驗儀………………………………..…………………………..45
圖3-10 AASHTO T283試驗流程圖……………………………….……………...46
圖3-11 煮沸試驗…………………………..………………………………………48
圖3-12 車轍輪跡試體滾壓機………………………..……………………………51
圖3-13 車轍輪跡試驗儀……………………………..……………………………51
圖4-1 本研究之瀝青膠泥試驗資料圖……………………....……………………53
圖4-2 浸水馬歇爾試驗結果……………………..…………..……………………56
圖4-3 浸水馬歇爾試驗各試驗組別穩定值比較圖………………………………57
圖4-4 AASHTO T283試驗結果……………………….………………………….59
圖4-5 AASHTO T283間接張力強度結果……………….……………………….60
圖4-6 AASHTO T283試驗拌合方式比較圖……………….…………………….62
圖4-7 AASHTO T283試體觀測………………………….……………………….63
圖4-8 AASHTO T283漿體預包裹試體觀測…………………………………..…63
圖4-9 煮沸試驗評分結果…………………..…………………………………..…65
圖4-10 煮沸試驗表現較佳之組別(W2%H)…………………………………..…67
圖4-11 煮沸試驗表現較差之組別(W3%C)……………………………………..67
圖4-12 浸水車轍輪跡試驗結果…………………………………………………..69
圖4-13 不同組別動態穩定值比較圖……………………………………………..69



表目錄
頁次
表2-1 歐洲各國溫拌瀝青混凝土氣體排放減少報告……………………....……11
表2-2 Sasol Wax公司於美國鋪設實例…………………………………………...12
表2-3 溫拌瀝青混凝土成本比較………………..………………………………..13
表3-1 本研究採用之粒料級配規範與試驗值…………..……………………..…30
表3-2 填充料級配要求表……………………..………………………………..…31
表3-3 本研究試驗組別配置……………………..…………………………..……32
表3-4 本研究試體編號意義………………………..…………………………..…32
表3-5 瀝青膠泥基本物性試驗…………………..……………………………..…32
表3-6 粒料基本物性試驗…………………..……………………….……….……34
表3-7 馬歇爾配合設計品質要求表…………………..……..……………………36
表3-8 本研究所使用之剝脫試驗………………..……………..…………………41
表4-1 AC-20瀝青膠泥基本物性試驗結果………………...…………………..…52
表4-2 本研究之試體拌合溫度與夯壓溫度…………………..………………..…53
表4-3 本研究粒料基本物性試驗結果……………………..…………………..…54
表4-4 為填充材料基本物性試驗結果………………..…………………………..54
表4-5 密級配瀝青混凝土配合設計結果……………………..………………..…55
表4-6 浸水馬歇爾試驗結果………………………..…………………………..…56
表4-7 浸水馬歇爾填充材料之變異數分析………………………..….……….…58
表4-8 浸水馬歇爾填充材料Duncan多重比較法………………….…………….58
表4-9 AASHTO T283試驗結果……………………………………….………….59
表4-10 AASHTO T283填充材料之變異數分析……………….…………….......60
表4-11 AASHTO T283填充材料Duncan多重比較法…………….………...…..61
表4-12 AASHTO T283試驗拌合方式比較結果……...…….……………………62
表4-13 AASHTO T283觀測結果……………………….………………………...63
表4-14 煮沸試驗評分結果…………………………..……………………………64
表4-15 煮沸試驗目測情形…………………………..……………………………65
表4-16 煮沸試驗Duncan多重比較分析結果……….…………………….…..…67
表4-17 浸水車轍輪跡試驗結果……………………..…………………………....68
表4-18 本研究剝脫試驗結果排序表……………………..……………………....72
表4-19 本研究剝脫試驗結果標準化分數評分表………………..……………....73
表4-20 本研究剝脫試驗結果評分比較……………………..…………………....74





附錄目錄
頁次
附表1 AC-20黏滯度試驗結果………………………………………….…...……82
附表2 AC-20+Sasobit®黏滯度試驗結果……………………………….…………82
附表3 針入度試驗結果………………………………………………………...…82
附表4 軟化點試驗結果……………………………………………………...……83
附表5 延展性試驗結果………………………………………………………...…83
附表6 洛杉磯磨損試驗結果…………………………………………………...…83
附表7 扁長率(1:3)試驗結果…………………………………….……………..83
附表8 扁長率(1:5)試驗結果…………………………………….…………..…84
附表9 粗粒料比重及吸水率試驗結果……………………………………...……84
附表10 細粒料比重及吸水率試驗結果……………………………………...…..84
附表11 填充材料比重試驗結果…………………………………………………..85
附表12 密級配馬歇爾配合設計結果…………………………………...………..86
附表13 浸水馬歇爾試驗結果(HC組)…………………………………………88
附表14 浸水馬歇爾試驗結果(W2%C組)…………………………………….88
附表15 浸水馬歇爾試驗結果(W2%H組)…………………………………….89
附表16 浸水馬歇爾試驗結果(W2%P組)…………………………………….89
附表17 浸水馬歇爾試驗結果(W3%C組)………………….…………………90
附表18 浸水馬歇爾試驗結果(W3%H組)………………………………….…90
附表19 浸水馬歇爾試驗結果(W3%P組)………………………………….….91
附表20 AASHTO T283試驗結果(HC組)……………………………….….…91
附表21 AASHTO T283試驗結果(W2%C組)…………………………….…..92
附表22 AASHTO T283試驗結果(W2%H組)……………………………...…92
附表23 AASHTO T283試驗結果(W2%P組)……………………….……..…93
附表24 AASHTO T283試驗結果(W3%C組)……………………………..…93
附表25 AASHTO T283試驗結果(W3%H組)….……………………………..94
附表26 AASHTO T283試驗結果(W3%P組)…………….………………..…94
附表27 煮沸試驗評分結果…………………………………………………...…..95
附表28 AASHTO T283漿體預包裹試驗結果(W2%H組)…………………….96
附表29 AASHTO T283漿體預包裹試驗結果(W2%P組)…………….……..96
附表30 浸水車轍輪跡試驗結果………………………………………………….97
附表31 煮沸試驗評分之Duncan多重比較分析結果……………………………98
附表32 浸水馬歇爾試驗防剝處理變異數分析結果………………………….....98
附表33 浸水馬歇爾試驗防剝處理之Duncan多重比較結果……………………99
附表34 AASHTO T283試驗防剝處理變異數分析結果………………………...99
附表35 AASHTO T283試驗防剝處理之Duncan多重比較結果……..……….100
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