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系統識別號 U0002-3007201511113800
中文論文名稱 導電瀝青混凝土電學性能之實驗研究
英文論文名稱 Experimental Study of Electrical Properties of Conductive Asphalt Concrete
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 103
學期 2
出版年 104
研究生中文姓名 陳村羽
研究生英文姓名 Tsun-Yu Chen
學號 601380420
學位類別 碩士
語文別 中文
口試日期 2015-07-20
論文頁數 123頁
口試委員 指導教授-段永定
共同指導教授-劉明仁
委員-陳式毅
委員-葉怡成
委員-劉明仁
中文關鍵字 導電瀝青混凝土  壓敏  溫敏 
英文關鍵字 Conductive Asphalt Concrete  pressure-sensitive  temperature-sensitive 
學科別分類 學科別應用科學土木工程及建築
中文摘要 世界各國最主要之路面材料就是瀝青混凝土(asphalt concrete,又稱為hot mix asphalt, HMA),當這種長期使用的結構物投入使用後,必須對其進行管理和預防性養護,以維持其正常功能。導電瀝青混凝土受壓後,先歷經壓密、穩定、破壞階段,其輸出電阻率也會發生相對應變化,電阻率和內部結構中存在一定影響的關係,本研究即利用導電瀝青混凝土優秀之電學性能,分析其各種試驗下力學及電阻變化間之關係。
瀝青混凝土已被廣泛用於道路及橋梁鋪面,本研究通過加入適當的導電材料(石墨、鋼棉)有效的大幅提升其導電性能,以達到電學診斷的目的。即是利用導電瀝青混凝土的壓敏及溫敏特性來針測外部應力及其產生的應變。這將會對瀝青路面損壞檢測、交通流量和車輛載重進行監控和調配等公路交通智能化管理等產生深遠的影響。本研究試驗結果顯示:

1.本研究車轍輪跡試驗結果顯示,鋼棉的添加量都有效的降低試體受滾壓時造成的沉陷量,可看出鋼棉有不錯的抵抗車轍變形的能力。
2.本研究疲勞試驗結果得知,石墨摻量及鋼棉摻量對疲勞壽命影響都很顯著(降低)。
3.由試驗結果得知,氯化鈉(NaCl)對試體電阻的影響不大,排除了鋼棉繡蝕造成電阻率上升而對試體品質造成的危害性。
4.在考量試體路用性能及擁有優秀電阻率下(<100Ωm),當石墨5%、鋼棉7.5%時表現最佳。










英文摘要 The world's most important material is asphalt concrete pavement(also known as hot mix asphalt, HMA) , when the structure of this long-term use is put into use, it must be managed and preventive maintenance in order to maintain its normal function . After conducting asphalt concrete under pressure, it will go through compaction, stability, undermining three stages, the output corresponds to a resistivity change will occur, there is a certain influence of the resistivity and the internal structure of the relationship, In this study, the use of excellent electrical properties of the conductive concrete, analyze the relationship between the mechanical and the resistance change under its various tests.

Asphalt concrete has been widely used in road and bridge pavement, The study by adding suitable conductive material (graphite, steel) effective boost its conductive properties in order to achieve electrical diagnosis. That is the use of a pressure-sensitive conductive asphalt concrete and
temperature sensitive properties to probing the external stress and the resulting strain. This will detect damaged asphalt pavement, traffic flow and vehicle load monitoring and deployment of intelligent road traffic management, etc. have a profound impact. The study results showed:

1.In this study, the wheel track rutting test results show that the amount of steel are effective in reducing the amount subsidence caused by rolling the test specimen, you can see the steel wool has a good ability to resist rutting deformation.
2.The fatigue test results of that study, graphite content and steel content is very significant effect on the fatigue life.
3.The test results that have little effect on the test volume resistivity of NaCl, excluding stainless steel erosion caused harm resistivity rise due to the quality of the test specimen.
4.In consideration of the test substance has excellent road performance and lower resistivity (<100Ωm), when the amount of 5% of graphite, steel the amount of 7.5% for the best results.
論文目次 目錄………………………………………………………………V
表目錄……………………………………………………………VIII
圖目錄……………………………………………………………VIII
附錄…………………………………………………………X
目錄
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研究範圍與流程 2
第二章 文獻回顧 5
2-1 導電水泥混凝土 5
2-2 瀝青混凝土 6
2-3 導電瀝青混凝土 9
2-4 導電材料之電阻率 12
2-5 導電材料之滲濾理論 13
2-6 導電材料之溫敏特性 13
2-7導電瀝青混凝土之壓敏特性 17
2-8 導電金屬材料之抗蝕性 20
第三章 試驗規劃與方法 23
3-1試驗材料 23
3-1-1瀝青膠泥 23
3-1-2試驗粒料 23
3-1-3導電材料 24
3-2試驗組別配置 25
3-3粒料基本物性試驗 26
3-3-1 比重及吸水率 27
3-3-2扁長率 27
3-3-3 洛杉磯磨損試驗 28
3-4馬歇爾配比設計 29
3-5 導電瀝青混凝土試體製作 35
3-6瀝青混凝土績效試驗 38
3-6-1 馬歇爾穩定值、流度值試驗 38
3-6-2間接張力強度試驗 39
3-6-3車轍輪跡試驗 42
3-6-4回彈模數試驗 46
3-6-5 勁度模數試驗 49
3-6-6 抗疲勞試驗 50
3-7 導電瀝青混凝土電學性能試驗 52
3-7-1導電瀝青混凝土之溫敏試驗 53
3-7-2導電瀝青混凝土之壓敏試驗 54
3-7-3 導電瀝青混凝土抗環境侵蝕能力試驗 54
第四章 試驗結果 56
4-1瀝青膠泥基本物性 56
4-2粒料物性試驗結果 56
4-3瀝青混凝土績效試驗結果 57
4-3-1馬歇爾穩定值及流度值試驗結果 57
4-3-2間接張力試驗結果 59
4-3-3車轍輪跡試驗結果 62
4-3-4回彈模數試驗結果 64
4-3-5 勁度模數試驗結果 69
4-3-6 疲勞試驗結果 71
4-4導電瀝青混凝土電學性能試驗結果 74
4-4-1導電瀝青混凝土之溫敏試驗結果 74
4-4-2 導電瀝青混凝土之壓敏性試驗 82
4-4-3導電瀝青混凝土受環境侵蝕的穩定性試驗結果 85
第五章 結論與建議 88
5-1結論 88
5-2 建議 90
參考文獻 91
附錄 96

表目錄
表1 規範與本研究所採之級配 23
表2 本研究試驗組別 25
表3 基本物性試驗項目及試驗依據規範 26
表4 AC-20瀝青膠泥基本物性試驗結果* 56
表5 粒料基本物性試驗結果與交通部公路總局施工技術規範 57
表6 不同石墨(G)和鋼棉(S)的配比測得之穩定值與流度值 58
表7 不同配比之間接張力強度 60
表8 間接張力強度一階迴歸分析程式輸出 61
表9 各級配對應之動態穩定值DS、變形率RD及壓密變形d0 63
表10 動態穩定值一階交互迴歸分析程式輸出 64
表11 10℃、25℃回彈模數試驗結果 65
表12 10℃時回彈模數二階迴歸分析程式輸出 67
表13 25℃時回彈模數一階交互迴歸分析程式輸出 68
表14 不同配比測得之勁度模數 69
表15 勁度模數一階回歸分析程式輸出 71
表16 不同配比測得之疲勞壽命 71
表17 疲勞壽命一階迴歸分析程式輸出 73
表18 溫度變化電應的電阻情形 74
表19 電阻率之二階迴歸分析程式輸出 80
表20 不同級配之電阻率和平均疲勞壽命 82
表21 不同配比在氯化鈉溶液中電阻率變化情形 85

圖目錄
圖1研究範圍與流程 4
圖2典型的正溫度係數(PTC)材料電阻率對應溫度曲線 14
圖3 石墨摻量40%時溫度對導電瀝青混凝土的影響 16
圖4 石墨摻量32%時溫度對導電瀝青混凝土的影響 17
圖5 加載至試件破壞過程中電阻率(粗線)與縱向位移(細線)的變化曲線 18
圖6 導電瀝青混凝土和普通瀝青混凝土檢測點提出的養護後延長路面使用壽命對比 19
圖7 鹽水噴霧試驗櫃 22
圖8 石墨 24
圖9 鋼棉 25
圖10 細料料搖篩機及粗粒料搖篩機 27
圖11 比例卡尺 28
圖12 洛杉磯磨損試驗儀 29
圖13 馬歇爾配比設計流程 34
圖14 導電瀝青混凝土製作流程 37
圖15 馬歇爾穩定值試驗儀 39
圖16 間接張力試驗儀 41
圖17 滾壓機 45
圖18 車轍輪跡試驗儀 46
圖19 回彈模數試驗 49
圖20 勁度模數試驗儀 50
圖21 疲勞試驗儀 51
圖22 馬歇爾試體及電極網之示意圖 52
圖23 三用電表 53
圖24 不同石墨(G)和鋼棉(S)的配比所對應之穩定值 59
圖25 不同石墨(G)和鋼棉(S)的配比所對應的間接張力強度 60
圖26 60℃時滾壓次數所對應的沉陷量 62
圖27 10℃時不同石墨和鋼棉的配比所對應的回彈模數 66
圖28 25℃時不同石墨和鋼棉的配比所對應的回彈模數 66
圖29 不同配比之勁度模數變化 70
圖30 不同配比測得之疲勞壽命 72
圖31 石墨摻量5%、鋼棉摻量1 5%時溫度對應電阻率的變化 75
圖32 石墨摻量5%、鋼棉摻量1 75%時溫度對應電阻率的變化 75
圖33 石墨摻量5%、鋼棉摻量2%時溫度對應電阻率的變化 76
圖34 石墨摻量7 5%、鋼棉摻量1 5%時溫度對應電阻率的變化 76
圖35 石墨摻量7 5%、鋼棉摻量1 75%時溫度對應電阻率的變化 77
圖36 石墨摻量7 5%、鋼棉摻量1 75%時溫度對應電阻率的變化 77
圖37 石墨摻量10%、鋼棉摻量1 5%時溫度對應電阻率的變化 78
圖38 石墨摻量10%、鋼棉摻量1 75%時溫度對應電阻率的變化 78
圖39 石墨摻量10%、鋼棉摻量2%時溫度對應電阻率的變化 79
圖40 不同配比之溫度對應電阻率的變化 79
圖41 石墨5%、鋼棉1 5%時試體受載後水平變形量與電阻率對應加載時間的關係 83
圖42 石墨5%、鋼棉1 75%時試體受載後水平變形量與電阻率對應加載時間的關係 83
圖43 石墨5%、鋼棉2%時試體受載後水平變形量與電阻率對應加載時間的關係 84
圖44 不同配比在氯化鈉溶液中電阻率對應天數之變化 86

附錄
附錄1粗粒料扁平率、細長率、扁長率試驗結果 96
附錄2粗粒料扁平率、細長率、扁長率試驗結果 96
附錄3 粗粒料洛杉磯磨損試驗結果 97
附錄4 AC-20馬歇爾配合設計最佳瀝青含量設計結果 97
附錄5 求得拌合夯壓溫度 98
附錄6 決定最佳瀝青含量 99
附錄7 穩定值、流度值試驗結果 102
附錄8 10℃、25℃回彈模數試驗結果 102
附錄9 0℃至40℃時試體的電阻變化情形 103
附錄10 疲勞試驗各種級配的變形量對應疲勞次數 103
附錄11 間接拉伸式疲勞試驗測試報告 106
附錄12 間接拉伸式勁度模數測試報告 108
附錄13 間接張力強度迴歸分析程式輸出 110
附錄14 動態穩定值迴歸分析程式輸出 112
附錄15 10℃迴彈模數迴歸分析程式輸出 114
附錄16 25℃迴彈模數迴歸分析程式輸出 116
附錄17勁度模數迴歸分析程式輸出 118
附錄18 疲勞壽命迴歸分析程式輸出 120
附錄19 不同溫度之電阻率回歸分析程式輸出 121
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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2016-08-10公開。
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