排水性瀝青混合料鋪面試驗路段之成效評估｜國立中央大學博碩士論文系統

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研究生：	黃博仁 Bo-Ren Huang
論文名稱：	排水性瀝青混合料鋪面試驗路段之成效評估
指導教授：	林志棟 Jyh-Dong Lin
口試委員:
學位類別：	碩士 Master
系所名稱：	工學院 - 土木工程學系 Department of Civil Engineering
畢業學年度：	89
語文別：	中文
論文頁數：	128
中文關鍵詞：	排水性瀝青
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台灣地處亞熱帶地區，高溫濕熱又多雨，應很適合在密級配瀝青混凝土(不透水層)上再鋪築一層排水性瀝青，中山高速公路部分路段曾參照美國鋪築厚約1.5cm之開放級配摩擦層，結果除鋪築維修不易外，另因本省夏天多暴雨，雨勢大又急， 1.5cm厚之排水路徑常來不及宣洩，致表面有積水現象，當車輛行駛時車輪會激起水霧，使能見度降低，而路表的水膜會降低輪胎與路面之摩擦力，嚴重影響行車安全，常受用路人詬病。
公路局為嘗試解決上述問題，乃選在省道26號線17k+500~19k+500鋪設一段長2km的排水性瀝青鋪面試驗路面，參照歐洲地區鋪築厚度採用5cm，為瞭解其成效，由材料試驗所進行為期一年的成效評估，並與傳統之密級配瀝青混凝土比較，分四次至現場進行鑽心取樣及現地試驗，鑽心試體攜回試驗所辦理空隙率、透水係數、穩定值試驗，現地則辦理透水量、路面摩擦、平坦度、PSI、噪音、破壞調查等各項試驗，並將結果進行統計分析，結果顯示除排水能力(空隙率、透水係數及透水量等三種指標)外，其他各項性質與密級配瀝青鋪面無顯著差異，究其原因可能因沒有完整的施工、檢驗及驗收規範，且承包廠商又無辦理開放級配摩擦層或排水性瀝青之施工經驗，致本工程未能達成預期之目標。

目 錄
第一章 緒論……………………………………………………………………1
1.1前言………………………………………………………………….…1
1.2研究目的……………………………………………………………….2
1.3預期目標……………………………………………………………….3
1.4評估流程……………………………………………………………….3
第二章 文獻回顧…………………………………………………………….5
2.1排水性瀝青混合料的應用……………………………………………..5
2.2材料性質………………………………………………………………..5
2.2.1粒料品質與級配規格……………………………………………..5
2.2.1.1粒料品質……………………………………………………..5
2.2.1.2級配規格……………………………………………………..5
2.2.2填充料……………………………………………………………..7
2.2.3黏結料……………………………………………………………..7
2.2.4纖維………………………………………………………………..8
2.3配比設計………………………………………………………………..9
2.3.1美國………………………………………………………………..9
2.3.2日本………………………………………………………………11
2.3.2.1配比設計步驟………………………………………………11
2.3.2.2最佳瀝青量決定法…………………………………………12
2.3.2.3配比設計規範………………………………………………12
2.3.3西班牙……………………………………………………………12
2.3.4比利時………………………………….….……………..………13
2.4瀝青垂流性質…………………………………………………………14
2.4.1德國Schellenberger垂流經驗法………………………………..14
2.4.2美國ASTM D6390-99垂流試驗法…………………….………14
2.5抵抗粒料飛散性(Cantabro磨耗及衝擊試驗)…………………….…15
2.6排水性瀝青混合料鋪面成效…………………………………………15
2.6.1排水效果…………………………………………………………15
2.6.2降低噪音效果……………………………………………………16
2.7生產及鋪築……………………………………………………………17
2.8連續空隙率……………………………………………………………18
第三章 評估計畫與基本資料……………………………………………20
3.1試驗項目及數量………………………………………………………20
3.1.1觀測路段…………………………………………………………20
3.1.2試驗項目及數量…………………………………………………21
3.1.3試驗位置(點)圖示……………………………………………….21
3.2基本資料………………………………………………………………23
3.2.1排水性瀝青混合料配比設計數據………………………………23
3.2.2傳統密級配瀝青混合料(Ⅳ-C)配比設計數據………………..26
3.3施工規範及品質檢驗…………………………………………………27
3.3.1施工規範…………………………………………………………27
3.3.2品質檢驗…………………………………………………………29
3.3.3檢驗結果…………………………………………………………30
第四章 室內及現場試驗設備與方法…………………………………….33
4.1室內試驗設備與方法…………………………………………………33
4.1.1密度及空隙率試驗………………………………………………33
4.1.2馬歇爾穩定、流度值試驗………………………………………34
4.1.3室內透水試驗……………………………………………………36
4.2現場試驗設備與方法…………………………………………………38
4.2.1現場透水能力試驗………………………………………………38
4.2.2抗滑試驗…………………………………………………………39
4.2.3彭柯曼樑撓度試驗………………………………………………41
4.2.4路面平坦度試驗(三公尺高低平坦儀)………………………….42
4.2.5路面平坦度試驗(加州平坦儀)………………………………….43
4.2.6車轍量測…………………………………………………………45
4.2.7噪音量測…………………………………………………………46
4.3現況服務指數(PSI)…………………………………………………...47
4.4路面破壞調查…………………………………………………………48
第五章 結果分析…………………………………………………………...52
5.1室內試驗………………………………………………………………52
5.1.1空隙率試驗結果…………………………………………………52
5.1.2透水係數試驗結果………………………………………………58
5.1.3馬歇爾穩定值試驗結果…………………………………………64
5.2現場試驗………………………………………………………………69
5.2.1透水量試驗結果…………………………………………………69
5.2.2抗滑試驗結果……………………………………………………75
5.2.3縱斷面指數PrI…………………………………………………..78
5.2.4路面服務指數PSI……………………………………………….80
5.2.5彭柯曼樑路面撓度試驗結果……………………………………81
5.2.6路面平坦度(三公尺高低平坦儀)檢驗結果…………………….83
5.2.7路面破壞調查……………………………………………………84
5.2.8噪音量測結果……………………………………………………85
第六章 結論與建議………………………………………………………88
6.1結論……………………………………………………………………89
6.2建議……………………………………………………………………93
參考文獻………………………………………………………………….94
附錄一、路面破壞調查之損壞圖………………………………………….97
附錄二、路面損壞調查手冊………………………………………………120
2.1簡介…………………………………………………………………..120
2.2損壞調查之設備……………………………………………………..120
2.3指導完成損壞圖……………………………………………………..120
2.3.1瀝青混凝土面層鋪面…………………………………………..121
2.3.2接縫混凝土鋪面及連續式鋼筋混凝土鋪面…………………..122
2.4全部調查表之共通資料單位………………………………………..122
2.5指導完成瀝青混凝土(ACP)損壞調查表……………………...……122
圖 目 錄
圖1.1排水性鋪面排水路徑設計例…………………………………………..2
圖1.2評估作業流程圖…………………………………………………………4
圖2.1礦物纖維外觀……………………………………………………………9
圖2.2配合設計之步驟…………………………………………………….11
圖2.3最適(最大)瀝青量決定方法概圖……………………………………12
圖2.4排水性瀝青混合料之空隙示意圖……………………………………18
圖3.1 17k+500~21k+500南下加封路段評估路面平面示意圖……………20
圖3.2 17k+500~19k+500剖面示意圖………..……………………………20
圖3.3 19k+500~21k+500剖面示意圖………………………………………20
圖3.4排水性瀝青級配分佈圖……………………………………………..24
圖3.5 HBDV-Ⅲ型Brookfield 黏度儀及加熱系統………………...25
圖3.6黏度對應溫度關係圖……………………………………………….26
圖3.7 Ⅳ-C密級配AC級配分佈圖………………………………………..27
圖3.8瀝青含量驗收管制圖……………………………………………….31
圖3.9粒料級配圖(FHWA 0.45次方)…………………………………………31
圖3.10鑽心試體空隙率驗收管制圖……………………………………….32
圖4.1測試體重量…………………………………………………………..33
圖4.2以游標卡尺量測試體直徑及厚度……………………………………33
圖4.3馬歇爾夯壓機………………………………………………………….35
圖4.4馬歇爾試驗儀………………………………………………………….35
圖4.5室內透水試驗器示意圖……………………………………………….36
圖4.6室內透水試驗………………………………………………………….36
圖4.7現場透水試驗儀詳圖………………………………………………….38
圖4.8實地量測照片………………………………………………………….38
圖4.9大英鐘擺試驗儀近照………………………………………………….39
圖4.10實地操作照片………………………………………………………..39
圖4.11彭柯曼樑示意圖………………………………………………………41
圖4.12撓度試驗…………………………………………………………..41
圖4.13三公尺高低平坦儀(HI-LO Detector)示意圖………………………42
圖4.14高低平坦儀照片………………………………………………………42
圖4.15加州平坦儀組合及實地施測圖…………………………………….44
圖4.16以控制尺計算PrI之計算圖例……………………………………..45
圖4.17車轍儀示意圖……………………………………………………….46
圖4.18車轍實地量測……………………………………………………….46
圖4.19噪音監測…………………………………………………………….47
圖4.20噪音累積百分率圖例……………………………………………….47
圖4.21鋪面損壞調查之破壞圖例………………………………………….49
圖5.1外車道輪跡處空隙率之四次觀測結果平均值趨勢圖……………….53
圖5.2外車道非輪跡處空隙率之四次觀測結果平均值趨勢圖…………….54
圖5.3內車道輪跡處空隙率之四次觀測結果平均值趨勢圖……………….56
圖5.4內車道非輪跡處空隙率之四次觀測結果平均值趨勢圖…………….57
圖5.5外車道輪跡處透水係數之四次觀測結果平均值趨勢圖…………….59
圖5.6外車道非輪跡處透水係數之四次觀測結果平均值趨勢圖………….60
圖5.7內車道輪跡處透水係數之四次觀測結果平均值趨勢圖…………….61
圖5.8內車道非輪跡處透水係數之四次觀測結果平均值趨勢圖………….63
圖5.9外車道輪跡處穩定值之四次觀測結果平均值趨勢圖……………….64
圖5.10外車道非輪跡處穩定值之四次觀測結果平均值趨勢圖……………66
圖5.11內車道輪跡處穩定值之四次觀測結果平均值趨勢圖………………67
圖5.12內車道非輪跡處穩定值之四次觀測結果平均值趨勢圖……………68
圖5.13外車道輪跡處透水量之四次觀測結果平均值趨勢圖………………70
圖5.14外車道非輪跡處透水量之四次觀測結果平均值趨勢圖……………71
圖5.15內車道輪跡處透水量之四次觀測結果平均值趨勢圖………………73
圖5.16內車道非輪跡處透水量之四次觀測結果平均值趨勢圖……………74
圖5.17外車道輪跡處抗滑值之四次觀測結果平均值趨勢圖………………76
圖5.18內車道輪跡處抗滑值之四次觀測結果平均值趨勢圖………………77
圖5.19內車道左輪跡處各次縱斷面指數PrI平均值趨勢圖……………….79
圖5.20內車道左輪跡處各次現況服務指數PSI平均值趨勢圖……………80
圖5.21內車道左輪跡處各次路面撓度平均值趨勢圖………………………82
圖5.22內車道左輪跡處各次平坦度標準差平均值趨勢圖…………………83
圖5.23路面損壞面積百分率趨勢圖…………………………………………85
圖5.24排水性AC四次監測之噪音累積百分率圖…………………………86
圖5.25密級配AC四次監測之噪音累積百分率圖…………………………86
圖6.1兩種路面雨後車輪濺起水霧狀況…………………………………..92
附圖2.1試驗區域調查界限─瀝青面層……………………………………121
附圖2.2試驗區域調查界限─混凝土面層…………………………………121
附圖2.3標出瀝青混凝土面層鋪面輪跡位置………………………………122
附圖2.4瀝青混凝土面層鋪面損壞圖形符號………………………………123
附圖2.5第一個30.5m(100ft.)瀝青混凝土鋪面區域圖例………………123
表 目 錄
表2.1各國對排水性瀝青混合料內粗粒料之品質要求………………………6
表2.2各國排水性瀝青混合料之級配規格……………………………………6
表2.3填充料級配規格…………………………………………………………7
表2.4 CNS14184聚合物改質柏油規範……………………………………..8
表2.5 Kandhal及Mallick建議設計準則……………………………………10
表2.6排水性混合料之目標值………………………………………………12
表2.7瀝青含量設計規範(西班牙)………………………………………...13
表2.8比利時多孔隙瀝青之組成規範……………………………………….13
表3.1試驗項目及數量總表………………………………………………..21
表3.2排水性瀝青之級配規格及JMF………………………………………..23
表3.3排水性瀝青之配比設計準則及建議瀝青含量對應值……………….24
表3.4建議各種材料用量(配比)……………………………………………24
表3.5密級配瀝青混合料之級配規格及JMF………………………………..26
表3.6密級配瀝青之配比設計準則及建議瀝青含量對應值……………..27
表3.7建議各種材料用量(配比)……………………………………………27
表3.8瀝青混凝土粒料級配及瀝青含量允許誤差………………………..29
表3.9排水性瀝青鋪築時之粒料級配及瀝青含量………………………..30
表4.1由溫度T℃透水係數所得之補正係數μT/μ15…………………….37
表4.2統計係數C值………………………………………………………….43
表5.1外車道輪跡處之空隙率(%)及統計檢定..………………………….53
表5.2排水性AC及密級配AC空隙率四次觀測結果平均值之檢定……..53
表5.3外車道非輪跡處之空隙率(%)及統計檢定……………………….54
表5.4排水性AC及密級配AC空隙率四次觀測結果平均值之檢定……..55
表5.5內車道輪跡處之空隙率(％)及統計檢定..………………………….55
表5.6排水性AC及密級配AC空隙率四次觀測結果平均值之檢定……...56
表5.7內車道非輪跡處之空隙率(%)及統計檢定…………………………..57
表5.8排水性AC及密級配AC空隙率四次觀測結果平均值之檢定……...58
表5.9外車道輪跡處鑽心試體之透水係數K15(cm/sec)及統計檢定………58
表5.10排水性AC及密級配AC透水係數四次觀測結果平均值之檢定…..59
表5.11外車道非輪跡處鑽心試體之透水係數K15(cm/sec)及統計檢定….60
表5.12排水性AC及密級配AC透水係數四次觀測結果平均值之檢定…..60
表5.13內車道輪跡處鑽心試體之透水係數K15(cm/sec)及統計檢定…….61
表5.14排水性AC及密級配AC透水係數四次觀測結果平均值之檢定.…..62
表5.15內車道非輪跡處鑽心試體之透水係數K15(cm/sec)及統計檢定….62
表5.16排水性AC及密級配AC透水係數四次觀測結果平均值之檢定…..63
表5.17外車道輪跡處鑽心試體之馬歇爾穩定值(kgf)及統計檢定………64
表5.18排水性AC及密級配AC穩定值四次觀測結果平均值之檢定…….65
表5.19外車道非輪跡處鑽心試體之馬歇爾穩定值(kgf)及統計檢定……65
表5.20排水性AC及密級配AC穩定值四次觀測結果平均值之檢定…….66
表5.21內車道輪跡處鑽心試體之馬歇爾穩定值(kgf)及統計檢定………67
表5.22排水性AC及密級配AC穩定值四次觀測結果平均值之檢定…….67
表5.23內車道非輪跡處鑽心試體之馬歇爾穩定值(kgf)及統計檢定……68
表5.24排水性AC及密級配AC穩定值四次觀測結果平均值之檢定…….69
表5.25外車道輪跡處之現場透水量(ml/15sec)及統計檢定………………69
表5.26排水性AC及密級配AC透水量四次觀測結果平均值之檢定…….70
表5.27外車道非輪跡處之現場透水量(ml/15sec)及統計檢定……………71
表5.28排水性AC及密級配AC透水量四次觀測結果平均值之檢定…….72
表5.29內車道輪跡處現場透水量(ml/15sec)及統計檢定…………………72
表5.30排水性AC及密級配AC透水量四次觀測結果平均值之檢定…….73
表5.31內車道非輪跡處現場透水量(ml/15sec)及統計檢定………………74
表5.32排水性AC及密級配AC透水量四次觀測結果平均值之檢定…….75
表5.33外車道輪跡處之抗滑值(BPN)及統計檢定………………………..75
表5.34排水性AC及密級配AC抗滑值四次觀測結果平均值之檢定……..76
表5.35內車道輪跡處之抗滑值(BPN) 及統計檢定…..…………………..77
表5.36排水性AC及密級配AC抗滑值四次觀測結果平均值之檢定……..78
表5.37內車道左輪跡處之縱斷面指數PrI…………………………………78
表5.38內車道左輪跡處PrI平均數檢定…………………………………..79
表5.39內車道左輪跡處之現況服務指數PSI……………………………….80
表5.40內車道左輪跡處排水性AC及密級配AC之PSI值檢定…………..81
表5.41內車道左輪跡處之彭柯曼樑撓度平均值………………………….81
表5.42內車道左輪跡處排水性AC及密級配AC之撓度值檢定………….82
表5.43內車道左輪跡處之平坦度標準差平均值……………………………83
表5.44內車道左輪跡處排水性AC及密級配AC之平坦度檢定………….84
表5.45各次路面損壞百分率計算表……………………………………….85
表5.46排水性AC之音量變動範圍………………………………………….86
表5.47密級配AC之音量變動範圍………………………………………….87
表5.48排水性AC及密級配AC噪音水準(dB)檢定………………………..87
表6.1排水性AC及密級配AC各種成效總表………………………………88
表6.2排水性AC各項功能下降百分率………………………………………91
附表2.1瀝青混凝土鋪面損壞調查紀錄表……………………………….126
附表2.2瀝青混凝土鋪面損壞調查紀錄表(續)……………………………127
附表2.3瀝青混凝土鋪面損壞調查紀錄表(續)…………………………..128

                                

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