¶ 流動性瀝青混凝土(Guss)之配比設計與鋪築|三、配比設計結果與討論
發布機關:交通部公路總局(現交通部公路局)
作者:陳建旭、黃建中
出處:《臺灣公路工程》第35卷第4期,民國98年4月(2009年4月),原刊第2–21頁
文件性質:技術論文/工程案例研究
官方原檔:公路局原刊PDF(整期)
閱讀提醒:本文為材料試驗與鋪築技術論文,記載當時材料、試驗及工程結果;不得直接視為現行通案施工規範。
作者:陳建旭、黃建中
出處:《臺灣公路工程》第35卷第4期,民國98年4月(2009年4月),原刊第2–21頁
文件性質:技術論文/工程案例研究
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閱讀提醒:本文為材料試驗與鋪築技術論文,記載當時材料、試驗及工程結果;不得直接視為現行通案施工規範。
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三、配比設計結果與討論
3.1 級配曲線
依據不同類型粒料之篩分析結果進行粒料配合比例與Guss 設計級配之摻配,結果如表7、
表8 及圖4 所示,結果符合規定的級配範圍。需注意石粉用量對Guss 工程性質影響甚巨,縱使
0.1%的變化,皆可能造成動穩定值小於規範值300 cycle/mm。
表7 粒料之配合比例
材料類型 三分石 二分石 砂 石粉
配合比例 17% 23% 36% 24%
表8 Guss 之設計級配
篩號 3/4’’ 1/2’’ 3/8’’ #4 #8 #16 #30 #50 #100 #200
(mm) (19.0) (12.5) (9.5) (4.75) (2.36) (1.18) (0.6) (0.3) (0.15) (0.075)
規範
100 95~100 - 65~85 45~62 - 35~50 28~42 25~34 20~27
級配
設計
100 97.3 94.3 69.5 56.9 48.2 37.6 31.3 28.4 25.7
級配
100
規範上限
規範下限
80
設計級配
60
40 通過百分率(%)
20
0
0.01 0.10 1.00 10.00 100.00
篩號(mm)
圖4 設計級配之曲線圖
Vol.35. No.4 Apr. 2009 11 臺灣公路工程第35 卷第4 期-143¶ 原刊第 12 頁(來源PDF第 11 頁)
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3.2 Lueer 流動性試驗
照片6 為Guss 瀝青混合料進行
Lueer 流動性試驗之情形,Lueer 流動性
試驗結果如圖5 與圖6 所示,其中圖6
乃是以240℃時,依據不同用油量下之
流動性繪製而得。由圖5 流動性變化趨
勢說明Guss 材料的溫度敏感性相當
高,受到用油量多寡影響頗大,同時,
石粉添加量亦對流動性有所影響;考量
上述因素,為達適當的施工性,流動性
可由溫度的高低加以調整。配合溫度調
整,本次配比設計之流動性可符合規範 照片6 Lueer 流動性試驗情形
要求,然而用油量9.0%之流動性過高,
於鋪築Guss 過程中可能產生材料析離的現象。根據圖6 流動性曲線的變化趨勢,顯示用油量
8.75%於240℃的流動性約為15 秒,符合規範3~20 秒之要求。
280
8.5%
8.75%
260 9.0%
240 Guss混合物之溫度(℃) 220
200
0 20 40 60 80 100
Lueer流動性(sec)
圖5 Lueer 流動性與溫度之關係圖
臺灣公路工程第35 卷第4 期- 144 12 Vol.35. No.4 Apr. 2009¶ 原刊第 13 頁(來源PDF第 12 頁)
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30
25
20
15
10 Lueer流動性(240℃,sec) 5
0
8.4 8.5 8.6 8.7 8.8 8.9 9.0 9.1
用油量(%)
圖6 Lueer 流動性試驗結果
3.3 貫入試驗
照片7 為Guss 瀝青混合料進行貫入
試驗之情形,圖7 為貫入試驗之結果,可
知用油量8.5%、8.75%、9.0%之平均貫入
量介於1.0~1.6 mm 之間,顯示此材料用油
量介於8.5~9.0%間皆具有良好靜態穩定度
的性質,貫入量目標值1.5 mm 對應之用
油量為8.75%。實驗過程發現Guss 貫入量
大小明顯受拌合溫度、拌合時間的影響,
因此實驗室最好控制在拌合溫度240℃與
拌合時間1 小時的情況下進行取樣,避免
實驗誤差導致添加過量或不足的瀝青用油
照片7 貫入量試驗情形量。根據上述流動性與貫入量試驗之結
果,選擇瀝青用量為8.75±0.25%,再進一
步檢測工程性質。
Vol.35. No.4 Apr. 2009 13 臺灣公路工程第35 卷第4 期-145¶ 原刊第 14 頁(來源PDF第 13 頁)
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3.0
2.5
2.0
1.5 貫入量(mm)
1.0
0.5
0.0
8.4 8.5 8.6 8.7 8.8 8.9 9.0 9.1
用油量(%)
圖7 貫入量試驗結果
3.4 輪跡試驗與彎曲試驗
照片8 為Guss 瀝青混合料進行輪跡
試驗之情形,圖8 輪跡試驗結果可知用油
量8.5%和8.75%之動態穩定度皆高於規範
值300 cycle/mm,圖中亦顯示此材料用油
量介於8.5~8.96%可符合動態穩定度之規
範要求;Guss 動態穩定與拌合溫度、拌合
時間、輪跡試體高度有顯著的關聯,因此
實驗時最好控制在相同的試驗情況下,避
免實驗誤差的產生。彎曲試驗之結果如圖
9 所示,由圖中可知用油量對低溫彎曲破
斷應變的影響不顯著,用油量8.5%、 照片8 輪跡試驗情形
8.75%、9.0%之彎曲破斷應變介於12×
10-3~14×10-3 之間,符合規範值8×10-3 以上
之要求。
臺灣公路工程第35 卷第4 期- 146 14 Vol.35. No.4 Apr. 2009¶ 原刊第 15 頁(來源PDF第 14 頁)
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10000
1000 動態穩定度(cycle/mm)
100
8.4 8.5 8.6 8.7 8.8 8.9 9.0 9.1
用油量(%)
圖8 輪跡試驗結果
16
14
12
10 彎曲破斷應變(×10^-3)
8
6
8.4 8.5 8.6 8.7 8.8 8.9 9.0 9.1
用油量(%)
圖9 彎曲試驗結果
3.5 建議用油量
綜合上述試驗資料並加以彙整,以圖10 說明配合設計成果,建議所使用的Guss 之用油量為
8.75%(對混合料),其中直餾瀝青(Pen20/40)和TLA 的比例分別為75%和25%;此建議用油
量可視現地狀況由現地工程師加以調整,且需符合規範值。
Vol.35. No.4 Apr. 2009 15 臺灣公路工程第35 卷第4 期-147¶ 原刊第 16 頁(來源PDF第 15 頁)
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5
流動性 4
貫入量 3
動態穩定度 2
彎曲破斷應變 1
0
8.4 8.5 8.6 8.7 8.8 8.9 9.0 9.1
用油量(%)
圖10 Guss 配比設計之成果
3.6 Guss 混合料之最大理論密度Gmm
一般瀝青混合料試體求取孔隙率是藉由CNS C8758 之實驗方法求得最大理論
密度Gmm,之後再求取壓實試體之密度Gmb,根據公式(1)計算孔隙率。分別對用
油量8.5%、8.75%、9.0%之Guss 瀝青混凝土進行最大理論密度實驗,同時以公式
(2)計算最大理論密度,試驗結果如表9 所示。由表中可看出,實驗與公式求得之
Guss 最大理論密度皆非常相近,介於2.36 至2.38 之間;Gmm 值隨著用油量增加而
減少,乃是合理趨勢。
G mb ⎞ 孔隙率(%) =⎜⎛−1 ⎟×100 (1) ⎜ ⎟ ⎝ G mm ⎠
Gmb:瀝青混合料之鬆比重
Gmm:瀝青混合料之最大理論密度
100
G mm = (2)
P1 P2 Pn Pac + +... + +
γ1 γ2 γn γac
臺灣公路工程第35 卷第4 期- 148 16 Vol.35. No.4 Apr. 2009
公式文字對照:
式(1)孔隙率(%)=(1 − Gmb/Gmm)× 100。
式(2)Gmm=100/(P1/γ1+P2/γ2+…+Pn/γn+Pac/γac)。