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熱拌再生瀝青混凝土 交通部公路總局材料試驗所 黃博仁 1 報告內容一 前言二 各機關辦理 AC 再生利用作業要點三 再生 AC 廠審查認可簡介四 再生 AC 施工五 再生 AC 配比設計六 再生 AC 品質檢驗七 國內再生 AC 廠概況八 結語 2 1

一 前言 AC 路面挖 ( 刨 ) 除料資源再利用 台灣天然資源有限, 石油仰賴進口, 河川禁採砂石 環保意識升高, 再利用可減少污染環境 AC 為 100% 可再利用材料 路面挖 ( 刨 ) 除料可直接作為基 底層及施工便道鋪設材料 加上新粒料 新瀝青或再生劑, 熱拌再生後重新作為道路面層鋪設之用, 成效不比新 AC 差 4 2

降低施工成本 再生 AC 之效益 減少新粒料及新瀝青用量, 保護天然資源 維持現有鋪面之幾何形狀及厚度 保護環境 節省能源 5 二 各機關辦理 AC 再生利用作二 各機關辦理 AC 再生利用作業要點 3

行政院於 91 年 6 月 10 日以院授工技字第 91023968 號函頒佈 內容共分成 15 點, 摘錄部分條文如下 : 一 ;; 公共工程主辦機關 ( 以下簡稱各機關 ) 辦理 AC 再生利用, 除法令另有規定外, 依本要點之規定 五 各機關應於招標文件中, 明定承包商應於施工前, 提報 AC 挖 ( 刨 ) 除料實施計畫書, 並經機關審核後, 使得施工 ; 並規定承包商於辦理工程款計價時, 應檢附 AC 挖 ( 刨 ) 除料流向證明文件, 其 AC 挖 ( 刨 ) 除料為經再生利用者, 應經審查認可之熱拌再生 AC 廠處理後, 始能再生利用 7 六 前點審查認可之熱拌再生 AC 廠, 應具再生 AC 之配合設計 製程管制及品質管制能力 ; 七 熱拌再生 AC 之施工及品質管制方法, 除應依一般 AC 之規定辦理外, 並應增加再生 AC 瀝青黏度試驗及挖 ( 刨 ) 除料之針入度試驗及瀝青含量試驗 ; 八 AC 挖 ( 刨 ) 除料作為熱拌再生 AC 之部分材料, 其配合設計拌合比例, 不得超過 40% 十二 各機關於辦理 AC 路面養護或新闢工程之預算編列時,AC 挖 ( 刨 ) 除料賸餘價值, 應依下列方式辦理 : 將 AC 挖 ( 刨 ) 除料賸餘價值, 以折價項目編列, 且不得因決標價所作之比例調整而變動 8 4

行政院 93.11.8 院臺環字第 0930050212 號函裁示 : 以內政部為 瀝青混凝土挖 ( 刨 ) 除料 再生利用業務之中央目的事業主管機關 內政部 96.4.23 台內營字第 0960802277 號公告 瀝青混凝土挖 ( 刨 ) 除料 為營建事業再生利用之再生資源項目 應取得環保署 事業廢棄物管制資訊網 管制編號 行政院 96.7.26 院授工技字第 09600296460 號函 : 各機關辦理 AC 再生利用作業要點 自即日起停止適用 9 內政部 96.8.7 營署建管字第 09600401032 號函 : 取得環保署 事業廢棄物管制資訊網 管制編號之再生 AC 廠共 108 家 一般事業單位 ( 產源 ) 及收受再生資源利用者 : 10 5

三 再生 AC 廠審查認可 11 認可作業原則及相關作業程序 審查認可作業 每年辦理 1 次審查, 於 5 月上網公告, 受理申請審查時間兩週 現場審查 每年 5 至 7 月 審查結果 函覆申請審查廠商 網站公告審查認可廠商名單, 並函知瀝青公會及工程主辦機關 12 6

認可作業原則及相關作業程序 不定期訪查 稽核及複驗 審查小組得不定期訪查及稽核經審查認可之熱拌再生 AC 廠 有效期限到期之審查 應於有效期限 (3 年 ) 到期當年之公告申請審查期間提出申請, 未提出申請之廠商, 其認可自動失效 13 產製熱拌再生 AC 之前置作業 RAP 堆料場取樣 篩分析 含油量 (3.8% 以上 ) 針入度 (20 以上 ) 60 黏度 不符規定符合規定 RAP 料震動篩 級配料使用 碎解機 振動篩 輸送帶 超過尺寸 輸送帶 碎解機 輸送帶 RAP 粗料 (3/4 ~1/2 ) RAP 細料 (1/2 以下 ) RAP 粗 細料 14 7

熱拌再生 AC 廠審查作業程序 書面資料審查 ( 工程會 )--- 不符規定, 通知補件 現場審查及現場取樣 (RAP 料 再生 AC 及瀝青 ) 綜合審查 ( 工程會 ) 決定是否認可 15 現場評鑑流程 聽取簡報 現場審查 生產管制 (AC 廠 ) 品質管制 ( 試驗室 ) 評鑑委員內部會議 缺失提出及說明 廠商負責人確認及簽名 現場取樣 ( 配比驗證 ) 16 8

再生 AC 廠現場檢查項目 拌合廠粒料儲存檢驗 原拌合機具等設備及控制設施 再生 AC 拌合設施及相關設備安全設施實驗室的設立與設備環保相關規定 17 四 再生 AC 施工 9

再生 AC 製程 : 舊鋪面刨 ( 挖 ) 除 再生 AC 產製 運送至堆料場或再生 AC 廠堆置 碎解 篩分及分堆儲存 生產及運送 施工 ( 鋪築及滾壓 ) 19 舊鋪面之刨除 ( 第 02961 章 ) 20 10

再生 AC 施工規範 工程會頒佈之 各機關辦理瀝青混凝土再生利用作業要點 第八點 : 熱拌再生瀝青混凝土應用於公共工程, 應依工程會函頒之 公共工程施工綱要規範 第 02966 章再生瀝青混凝土施工規範或各機關依工程特性訂定之施工規範辦理 第 02966 章再生瀝青混凝土最新版 :V4.0(96 年 12 月 18 日 ) 21 名詞定義 再生瀝青混凝土粒料 (Reclaimed Asphalt Pavement, 簡稱 RAP) 將舊有路面之瀝青混凝土, 經挖 ( 刨 ) 除後運回拌和廠, 打碎後可再利用者 再生級配粒料 (Reclaimed Aggregate Material, 簡稱 RAM) 係以既有路面之級配粒料經挖除運回拌和廠, 處理後可再利用者 22 11

新粒料 名詞定義 未曾使用過之級配粒料 再生瀝青混凝土 (Recycling Asphalt Concrete) 係將 RAP 料與新粒料分別加熱, 再與較軟的新瀝青或再生劑, 按一定比例拌和均勻後形成 國內係指廠拌式熱拌再生瀝青混凝土 (Central Plant Recycling Hot Mix Asphalt Concrete) 23 名詞定義 瀝青材料 ( 新瀝青 ): 實際所用種類及等級, 應依設計圖之規定, 或依工程司指示辦理 針入度分類 (CNS 2260) 40~50 60~70 85~100 120~150 200~300 黏度分類 (ASTM D3381 CNS15073) AC-2.5 AC-5 AC-10 AC-20 AC-40 再生劑 : 除另有規定或工程司指示外, 應符合 ASTM D4552( 熱拌再生 AC 再生劑分類規範 ) ASTM D5505( 乳化瀝青再生劑分類規範 ) 24 12

針入度 Vs. 黏度比較 針入度分級 黏度分級 黏度, 60 C 100 40 ~ AC 40 AR 16000 50 50 60 ~ AC 20 AR 8000 70 85 ~ AC 10 AR 4000 100 120 ~ AC 5 AR 2000 150 10 200 ~ AC 2.5 300 AR 1000 5 25 材料檢驗及規定 RAP: 不得含有木屑 鐵線 有機物 黏土等有害物 打碎分堆儲放 19~12.5mm 12.5mm~4.75mm及 4.75mm以下三種, 或 19~12.5mm及 12.5mm以下等二種 瀝青含量用於底層 3.0%( 混合料重 ) 用於面層 3.8%( 混合料重 ) 針入度 20(0.1mm) 26 13

材料檢驗及規定 新粒料 : 每 500m 3 檢驗一次 粗粒料 : 2.36mm(No.8) 篩 碎石顆粒 (ASTM D5821): 75% 扁平 狹長顆粒 (ASTM D4791, 寬 : 厚 長 : 寬 =3:1 10% 洛杉磯磨損 (CNS 490): 底層 聯結層 整平層 50% 面層 40 % 健度 (CNS 1167): 硫酸鈉溶液 12 % 硫酸鎂溶液 18 % 應依尺寸大小分別堆放 27 材料檢驗及規定 細粒料 :<2.36mm(No.8) 篩之石屑 天然砂等 硫酸鈉健度試驗 (CNS 1167) 損失率 : <15% 二種以上不同來源應分堆置放 礦物填縫料 : 係指通過 0.60mm (No.30), 可為完全乾燥之石灰 石粉末 水泥或 PI<4 之無機物粉末 試驗篩,mm(in.) 過篩百分率,% 0.60(No.30) 100 0.30(No.50) 95~100 0.075(No.200) 70~100 28 14

再生 AC 混合料 再生 AC 粒料 (RAP) 用量 : 分盤式拌和廠 40 %, 其他型式拌和廠依設計圖說規定 配比設計 依據方法 : AI MS-2 及 AI MS-20 施工前 15 天提出配合比公式 (JMF) 送工程司核可 29 施工 瀝青拌和廠 ( 分盤式 ) 必須設有再生 AC 粒料 (RAP) 及再生劑之稱重斗 必須加裝 RAP 料之專用加熱爐 ( 間接加熱順流式 ), 以分別烘乾新粒料 ( 直接加熱逆流式 ) 及處理 RAP 料之設備 燃燒室延長 燃燒室轉折 30 15

瀝青鋪築機 自走式 鋪築速度 <3~4m/min 自動平坦調整設備 施工 31 施工管理 溫度管理 AC 倒入鋪築機前之溫度不得低於 120 初壓溫度 : 約 110~125 125 複壓 ( 次壓溫度 ): 約 82~100 終壓 ( 修飾壓 ) 溫度 : 不得低於 65 開放交通溫度 : 至少冷卻 6h 或溫度降至 50 以下 滾壓機具 初壓 :8~10t 二軸三輪壓路機 複壓 : 至少七輪之雙軸膠輪壓路機 終壓 :6~8t 二軸二輪壓路機 32 16

施工檢驗 試驗項目 試驗方法 試驗頻率 規範值 瀝青含量及級配 AASHTO T164 T30 每天 2 次 如下頁 壓實度馬歇爾法 : 鑽心及標準試體密度 :CNS 8757 或 8759 核子密度儀法 :D2950 厚度 CNS 8755 完成路面辦理 5 件 1,000m 2 一件 設計圖說規定或 [5 處工地密度試驗平均值 /6 個室內夯壓試驗平均值 ] 96%, 且 [ 任一工地密度 / 室內平均值 ] 94% 任一點厚度 ( 設計厚度 -1 cm ) 平均厚度 ( 設計厚度 -0.5 cm ) 33 施工檢驗 ( 續 ) 試驗項目 試驗方法 試驗頻率 規範值 平整度 3m 直規或 完成後路面 任一點高低差 : 高低平坦儀底層 聯結層 ±0.66 cm沿平行 垂一般公路面層 ±0.6cm直方向高速公路面層 ±0.3cm 回收瀝青 60 黏度 CNS 14186 2000t 一次 [ 每工程至少一次 ] 標準差 (S): 底層 聯結層 0.26cm一般公路面層 0.26cm高速公路面層 0.24cm目標黏度 ±35% ( 不得超過工程司核定再生 AC 黏度值之 ±35 %--92.8.7 修 ) 34 17

AC 瀝青含量與級配許可差 試驗篩 mm(in.) 許可差 % 12.5 及 12.5 以上 (1/2in. 及 1/2in. 以上 ) ±8 9.5 及 4.75(3/8in 及 No.4) ±7 2.36 及 1.18(No.8 及 No.16) ±6 0.60 及 0.30(No.30 及 No.50) ±5 0.15(No.100) ±4 0.075(No.200) ( ) ±3 瀝青含量,%( 以混合料之總重量計算 ) ±0.5 35 現場品質管理 如經試驗及檢測結果, 其壓實度 平整度或厚度未能符合規定時, 應即挖除, 並就所用材料 施工機具及施工方法等加以檢討改正 36 18

五 再生 AC 配比設計 37 概述 再生 AC 與傳統 AC 配合設計原理相同 國內均使用馬歇爾配比設計法 (AI MS-2) 所使用的材料亦相近, 再生 AC 增加 RAP 料與再生劑 ( 必要時 ) 增加 RAP 料瀝青含量 級配及其回收瀝青之針入度 60 黏度值試驗 ( 配比設計時 ) 驗收檢驗增 60 黏度值試驗 38 19

再生 AC 部分名詞定義 萃取粒料 (Extracted Aggregate) 以溶劑將 RAP 料或再生 AC 之瀝青分離後之殘留粒料 萃取瀝青 (Extracted Asphalt) 以溶劑將 RAP 料或再生 AC 之瀝青分離, 再經去除粉塵及溶劑後之瀝青 瀝青再生劑 (Asphalt Recycling Agents) 為將已老化的瀝青材料, 使其恢復原有膠結性能之一種有機材料 39 P 黏度 (Viscosity): 剪應力 (SS) 與剪應變率 (SR) 的比值, 稱為視黏度或黏滯度係數, 簡稱黏度 S.I 制單位為 Pa s 1N s/m 2 =1Pa s=10 Poises CGS C.G.S 制單位為 Poises 1P=0.1Pa s 1cP(centipoise)=0.01P=0.001Pa s Brookfield 黏度儀以 cp 為讀數單位 40 20

目標或設計黏度 (poises): 配比設計時設定再生 AC 黏度之目標值, 作為選用新瀝青種類及比例之依據, 並作為再生 AC 之品質管制項目之一 再生 AC 選用新瀝青等級之建議指南 (AI MS-20) RAP 使用 20% 以下 : 不改變瀝青等級 RAP 使用 20% 以上 : 選用較全部使用新 AC 時所指定瀝青軟一個等級 ( 如以 AC-10 取代 AC-20) 黏度 (η 1.0 ): 工程會建議以旋轉式黏度儀量測黏度時, 表示 60 黏度之方法, 用以計算 SR 為 1.0sec -1 時之黏度, 以 η 1.0 表示 41 再生 AC 配比設計法依據方法 AI MS-2 瀝青混凝土及其他熱拌類之配比設計法 ( 馬歇爾法 ), 及 AI MS-20 熱拌再生瀝青混凝土 42 21

配比設計準則 重級交通 試體上下每端各夯打次數 75 穩定值,kgf, 最小 800 流度,025mm(0,0.25mm(0.01in) 01in) 8~14 空隙率,% 3~5 粒料間空隙率 (V.M.A),% 見下表 瀝青填充率 (V.F.A),% 65~75 VMA 之最低要求 標稱最大粒徑 設計空隙率,% mm in. 3.0 4.0 5.0 9.5 3/8 14.0 15.0 16.0 12.5 1/2 13.0 14.0 15.0 19.0 3/4 12.0 13.0 14.0 25.0 1.0 11.0 12.0 13.0 43 級配規範 密級配 AC 之粒料級配及瀝青含量 試驗篩 過篩重量百分率,% mm (in.) 37.5mm 25.0mm 19.0mm 12.5mm 9.5mm 50.0 (2.) 100 37.5 (1 1/2.) 90~100 100 25.0 (1.) - 90~100 100 19.0 (3/4.) 56~80-90~100 100 12.5 (1/2.) - 56~80-90~100 100 9.5 (3/8.) - - 56~80-90~100 4.75 (No.4) 23~53 29~59 35~65 44~74 55~85 2.36 (No.8) 15~41 19~45 23~49 28~58 32~67 1.18 (No.16) - - - - - 060 0.60 (No.30) - - - - - 0.30 (No.50) 4~16 5~17 5~19 5~21 7~23 0.15 (No.100) - - - - - 0.075 (No.200) 0~6 1~7 2~8 2~10 2~10 瀝青含量,% 3~8 3~9 4~10 4~11 5~12 44 22

再生 AC 配合設計流程圖 RAP 料瀝青含量及粒料級配, 回收瀝青黏度及針入度 新粒料級配及比重等物理性 1. 計算再生瀝青混凝土之粒料配比 2. 決定組合粒料所需之近似瀝青含量 (Pb) 3. 估計再生瀝青混凝土之新瀝青含量 (Pnb) 4. 選用新瀝青等級 5. 以 AI MS-2 之馬歇爾法進行試拌 6. 選用工作拌和公式 (JMF) AI MS-20(1986) 再生瀝青混凝土配比設計流程圖 45 配比設計計算各材料比例公式 公式用途 瀝青含量 材料名稱 新瀝青 (%),P nb 佔總混凝土重量比 ( 對混合料 ) 佔總粒料重量比 ( 對乾粒料 ) 2 (100 rpsb ) Pb (100 r) P 100(100 P ) 100 P sb P sb 100(100 r) (100 r) Pb RAP(%),P sm 100 Psb 100 Psb rp 新粒料 (%),P r b ns 100 合計 100 新瀝青佔總瀝青 100P nb 含量 (%),R P b P sm = 再生 AC 粒料 (RAP) P b = 經驗公式計算所得之近似總瀝青含量 ( %) P sb = RAP 料之瀝青含量 ( %) P nb = 新瀝青 / 再生劑之重量百分比 ( %) P ns = 新粒料之重量百分比 ( %) r= 新粒料佔再生 AC 中總粒料的重量百分比 R= 新瀝青 / 再生劑佔總瀝青含量之重量百分比 ( %) sb ( 100 r) Psb P b 100 ( 100 P sb )(100 r) 100 r 100 P b 100P nb P b 23

配比設計步驟 - 以範例說明 設計條件 : 目標黏度 :2,000 poises( 依當地氣候選用 ) 級配種類 : 密級配 AC [NMPS:19.0mm(3/4in.) ] RAP 料種類 : 19.0~12.5mm 及 12.5mm 以下二種 新粒料種類 : 6 分料 3 分料 細粒料 ( 砂 ) 礦物填縫料 ( 石粉 ) 新瀝青 :?? (AC-10) 47 步驟 1. 測定 RAP 料瀝青含量 級配 針入度 黏度及物理性質 樣品種類 RAP(1) 19-12.5mm RAP(2) <12.5mm 1" 100 100 烘乾容積 3/4" 95.2 100 比重 1/2" 25.3 100 吸水率 3/8" 5.1 87.9 (%) #4 0.8 65.2 針入度 #8 0 35.3 (0.1mm) #16 #30 0 0 24.6 17.1 瀝青含量 (%) #50 0 14.8 60 黏度 #100 0 10.4 (poises) #200 0 6.9 RAP(1) 19-12.5mm RAP(2) <12.5mm 2.615 2.586 1.5 1.7 23 25 4.3 4.5 21,600 23,100 24

步驟 2. 測新粒料 新瀝青之物理性質 ( 一 ) 新粒料 : 樣品種類 6 分料 3 分料 砂 石粉 1" 100 100 100 100 3/4" 75.1 100 100 100 1/2" 33.8 80.5 100 100 3/8" 0.2 51.2 100 100 #4 0 4.2 98.2 100 #8 0 0.6 72.1 100 #16 0 0 53.7 100 #30 0 0 33.2 100 #50 0 0 18.6 98.6 #100 0 0 8.5 92.3 #200 0 0 3.6 85.6 烘乾虛比重 2.636 2.615 2.608 2.761( 視比重 ) 吸水率 (%) 1.3 1.4 1.8 - 粗料 : 扁平率 =6.5 %, 狹長率 =8.2 %, 磨損率 =27.9 %, 健度 =1.2 %, 破碎顆粒 =95.7 % 細料 : 健度 =1.2 % 49 ( 二 ) 新瀝青試驗結果 種類 比重 60 黏度 (Poises) AC-10 1.023 1,065 50 25

步驟 3. 粒料配比計算圖解法 ( 改良羅斯福卻斯法 ) 數值法 :P=Aa+Bb+Cc+ Aa+Bb+Cc+ ; ; 電腦試算程式 (Excel, AI SW-2) 51 粒料試配計算結果混合料種類 :19mm 密級配 AC 粒料 6 分 3 分砂石粉 RAP(1) RAP(2) 篩號 配合比例 JMF 15% 24 % 29 % 2 % 12 % 18 % 級配規範 25mm 100 15 100 24 100 29 100 2 100 12 100 18 100 100 19mm 75 11 100 24 100 29 100 2 95 11 100 18 96 90-100 12.5mm 34 5 81 19 100 29 100 2 25 3 100 18 76 ------ 9.5mm 0 0 51 12 100 29 100 2 5 1 88 16 60 56-80 4.75mm 0 0 4 1 98 29 100 2 1 0 65 12 43 35-65 2.36mm 0 0 1 0 72 21 100 2 0 0 35 6 29 23-49 600μm 0 0 0 0 33 10 100 2 0 0 17 3 15 300μm 0 0 0 0 19 5 99 2 0 0 15 3 10 5-19 150μm 0 0 0 0 9 3 92 2 0 0 10 2 6 75μm 0 0 0 0 4 1 86 2 0 0 7 1 4 2-8 52 26

樣品種類 級配調整結果 6 分料 3 分料砂石粉 RAP(1) 19-12.5mm RAP(2) <12.5mm 配合比例 (%) 15 24 29 2 12 18 100 級配種類 規範值 第 02742 章第一類型 19.0 mm密級配 AC 試配值 (RAP=30%) 合計 篩 號 過篩百分率 過篩百分率 [JMF] 累計留篩百分比 (%) mm (in.) (%) (%) 25.0 ( 1 ) 100 100 0 19.0 (3/4) 90-100 96 4 12.5 (1/2) - 76 24 9.5 (3/8) 56-80 60 40 4.75 (No.4) 35-65 43 57 2.36 (No.8) 23-49 29 71 0.60 (No.30) - 15 85 0.30 (No.50) 5-19 10 90 0.15(No.100) - 6 94 0.075(No.200) 2-8 4 96 53 試配級配繪於 FHWA 0.45 次方級配圖 54 27

步驟 4. 計算再生 AC 所需之近似總含油量公式法 P b (%) 0.035a 0. 045b Kc F a=no.8 篩之留篩百分比 ( 取整數 ) b=no.8~no.200 篩之粒料重量百分比 ( 取整數 ) c= 通過 No.200 篩之百分比 K=0.15,c 值為 11~15% =0.18,c 值為 6~10% =0.20,c 值 <5% F=0~2, 依粒料的吸油率而定, 無資料時, 一般採 0.7 P b (%)=0.035 71+0.045 25+0.20 4+0.7 =5.1 離心煤油當量 (CKE) 試驗 --ASTM D5148 55 P nb 步驟 5. 估計再生 AC 中新加瀝青比例 RAP(1) 及 RAP(2) 之平均含油量 (P sb )=4.4 ( 對混合料 ) RAP(1) 及 (2) 回收瀝青加權平均 60 黏度 =22,476poises r( 新粒料 )=70 % 2 (100 rp sb ) Pb (100 r ) P 100(100 P ) 100 P P nb sb 100P R P b nb sb sb (10000 70 4.4) 4) Pb 100(100 4.4) 1.01 5.1 1.38 3.77% 100 3.77 73.9% 5.1 P nb = 新瀝青之重量百分比 ( %) P sb = RAP 料之瀝青含量 (%) P b = 估計近似總瀝青含量 ( %) R= 新瀝青用量 (%) (100 70)4.44 1.01Pb 1.38 100 4.4 56 28

步驟 6. 決定新瀝青膠泥之等級公式法 log (logη Tar )=a[log( logη RAP )]+b[log (logη New )] 式中 : η Tar : 目標黏度 (poises) η RAP : RAP 料回收瀝青黏度 (poises) η New : 新瀝青黏度 (poises) a+b=1 a:rap 之瀝青含量佔總瀝青量之比 ( 以小數表示 ) b: 新瀝青佔總瀝青量之比 ( 以小數表示 ) 例 : η Tar =2000(AC-20), η RAP =22476,R=73.9% R=73.9%, b=0.739, a=1-b =1-0.739=0.261 log( log2000)=0.261[log( log22476)]+0.739[log( log η New )] η New =986 (poises), 即選用 AC-10 瀝青 (1000±200Poises) 57 圖解法 (log-log) 1E+06 1E+05 22,476 A 60 黏度 (poise) 1E+04 2,000 1000 B C 986 AC-10 100 0.25 0 10 20 30 40 50 60 73.9 70 80 90 100 R,(%) 58 29

黏度, Poise, 60 需添加再生劑之例 10 7 10 6 10 5 RAP 黏度 =100,000p 10 4 2,000 10 3 10 2 10 1 AC 2.5=250±50p min 黏度 :200p 150 ( 新瀝青黏度 ) 5( 再生劑黏度 ) 28 % 57% 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 新瀝青或再生劑, R, (%) 步驟 7. 試拌設計 ( 一 ) 選用瀝青用量 一般以近似總含油量 (P b ) 之上下各選 2 組含油量 ( 共 5 組 ) 為試拌試體 P b =5.1 % 選用 4.0% 4.5% 5.0% 5.5% 6.0% 共 5 組 P nb 1.01P 1.38 P sm b 100(100 r) (100 r) Pb (100 P ) (100 P ) sb 100(100 70) (100 4.4) b Psm 31.38 0. 31 rp 100 sb (100 70) P (100 4.4) 70P 100 b b Pns r 70 70 0. 7 P b P b 60 30

5 組瀝青含量之各種材料用量 ( 對混合料重 ) 計算 瀝青含量,P b (%) 40 4.0 45 4.5 50 5.0 55 5.5 60 6.0 P nb =1.01P b -1.38 2.7 3.2 3.7 4.2 4.7 P sm =31.38-0.31P b 30.1 30.0 29.8 29.7 29.5 P ns =70-0.7P b 67.2 66.8 66.5 66.1 65.8 合計 100 100 100 100 100 註 : P nb : 新瀝青 P sm :RAP 料 P ns : 新粒料 61 ( 二 ) 樣品準備 ( 每組 3 個試體 ): 依試配比例配料 ( 以 5.0% 為例 ) 每組含油量夯製 3 個試體, 每個樣品重量約為 1,250g 另增加 2 組預估最佳瀝青含量之試樣, 作最大理論比重 (2,000g) 滯留強度試驗(1,250 3=3750g) 6 分料 :15% (66.5/70) 1250=178.1g 3 分料 :24 % (66.5/70) 1250=285.0g 砂 :29 % (66.5/70) 1250=344.4g 石粉 :2% (66.5/70) 1250=23.8g23 RAP(1) :12 % (29.8/30) 1250=149.0g RAP(2) :18 % (29.8/30) 1250=223.5g 新瀝青 :3.7% 1250=46.2g Total=1,250g 62 31

步驟 8. 瀝青混合料試拌 ( 一 ) 製作樣品 將各組配料 瀝青樣品分別置於烘箱加熱 ( 粒料溫度較拌合溫度高約 5~10 ) 將瀝青徐徐加入粒料並秤重, 以控制加入瀝青量 倒入拌合器拌合均勻 ( 控制拌合溫度 ) 63 ( 二 ) 試體夯製 試樣拌合後, 取出均勻的將試樣置入試模 (H2.5 D4in) 內搗實 ( 周圍 15 次, 中間 10 次 ) 以 10-lb 重, 落高 18in. 之夯錘自由落體方式夯打試體 ( 每面 75 次 ) 俟試體冷卻後頂出 AC 試體, 並量測試體高度與直徑 64 32

( 三 ) 試體容積比重試驗 量測乾燥試體空中重 (Wm) 再將試體浸於水中量測水中重 (W sub ), 並量測水溫 擦乾試體表面並測重量 (W SSD ) G mb W W SSD m W sub 65 ( 四 ) 理論最大比重 (Gmm) 試驗 將鬆散瀝青混合料秤重 (A) 將混合料放入比重瓶, 加水至能完全掩蓋樣品, 以泵浦抽真空排除空氣 比重瓶加滿水後秤 瓶 + 水 + 樣品重 (E) 移除樣品, 比重瓶填滿水秤 瓶 + 水重 (D) A G mm A D E Gmb Va ( 1 ) 100% Gmb Ps VMA 100 Gmm Gsb VMA Va VFA 100% VMA 66 33

( 五 ) 馬歇爾穩定 流度試驗將試體置於 60±1 水槽 30~40min 將試體放在半圓形試體夾頭內 以 2in./min 之速率加壓至試體破壞 記錄破壞時之最大壓力是為穩定值 (kgf), 破壞時之變形量為流度值 (0.25 mm ) 67 含油量 (%) 對乾粒料 對混合料 步驟 9. 試驗結果計算整理例 試體高度 (cm) 試體容積比重 理論最大比重 Va (%) VMA (%) VFA (%) 穩定值 kgf 實測 校正 流度 (0.25mm) 4.167 4.0 2.549 A 96.0 6.38 2.341 8.2 14.0 41.4 775 756 10.8 B 6.18 2.354 7.7 13.5 43.0 759 792 10.3 C 6.38 2.358 7.5 13.4 44.0 795 776 10.8 平均 2.351 7.8 13.7 43.1 775 10.6 4.712 4.5 2.530 A 95.5 6.13 2.374 6.2 13.3 53.4 780 826 11.6 B 6.11 2.375 6.1 13.2 53.8 780 831 11.2 C 6.27 2.379 6.0 13.1 54.2 850 867 10.8 平均 2.376 6.1 13.2 53.8 841 11.2 68 34

步驟 10. 繪製含油量 Vs.AC 各性質圖 2430 1200 18 2410 1100 1000 16 單位重 kg/m 3 2390 2370 穩定值 kgf 900 800 700 流度度值 0.25mm 14 12 2350 600 10 2330 4.0 4.5 5.0 5.5 6.0 含油量 %( 對混合料 ) 500 4.0 4.5 5.0 5.5 6.0 含油量 %( 對混合料 ) 8 4.0 4.5 5.0 5.5 含油量 %( 對混合料 ) 6.0 15 8.5 90 7.5 80 V.M.A. % 14 13 空隙率 % 65 6.5 5.5 4.5 3.5 ) % 瀝青填充率 (V.F.A.) 70 60 50 2.5 40 12 4.0 4.5 5.0 5.5 6.0 含油量 %( 對混合料 ) 1.5 4.0 4.5 5.0 5.5 6.0 含油量 %( 對混合料 ) : 試驗結果個別值 圖例 : : 試驗結果平均值 30 4.0 4.5 5.0 5.5 6.0 含油量 %( 對混合料 ) 69 單位重穩定值流度值 V.M.A Va V.F.A 瀝青用量 步驟 11. 決定最適含油量 瀝青含量最窄可接受範圍 : 5.10~5.50% 建議瀝青含量 :5.2% 70 35

配比報告例 項目建議配比及相應各值規範值 * 1. 粒料配合比 如 粒料配比計算表 如 粒料配比計算表 之規範 2. 瀝青含量 a. 對乾粒料 (%) 5.5 - b. 對混合料 (%) 5.2 4~10 3.RAP 料 (%) 29.8 40 4. 新粒料 (%) 66.3-5. 新瀝青添加量 (%) 3.9-6. 試體密度 (kg/m 3 ) 2,397-7. 穩定值 (kgf) 940 817 8. 流度值 (0.25mm) 13.0 8~14 9. 粒料間空隙率 (V.M.A.%) 13.1 12.6 10. 瀝青填充率 (V.F.A.%) 67.0 65~75 11. 空隙率 (Va %) 4.2 3~5 12. 混合料最大理論密度 (kg/m 3 ) 2,502-13. 目標黏度 (poises) 2,000-14. 滯留強度指數 (%) 85 75 71 步驟 12. 決定工作拌合公式 (JMF) 新粒料 (%) RAP(%) 新瀝青 目標黏度 新瀝青 6 分 3 分 砂 石粉 (1) (2) 用量 (%) (poises) 等級 14.2 22.7 27.5 1.9 11.9 17.9 3.9 2,000 AC-10 100% AC 廠每盤產量 :2T(2,000kg) 284 454 550 38 238 358 78 Σ=2,000kg 篩號 mm 25.0 19.0 9.5 4.75 2.36 0.30 0.075 建議瀝 (in.) (1) (3/4) (3/8) (No.4) (No.8) (No.50) (No.200) 青用量 級配規範 100 90~100 56~80 35~65 23~49 5~19 2~8 (%) JMF 100 95.7 59.7 43.3 29.4 10.1 3.9 5.2 允許規範帶 ±8 ±8 ±7 ±7 ±6 ±5 ±3 ±0.5 允許限度 92~100 87.7~100 66.7~52.7 36.3~50.3 23.4~35.4 5.1~15.1 0.9~6.9 4.7~5.7 72 36

六 再生 AC 品質檢驗 73 增加檢驗項目 再生 AC 增加之檢驗項目 施工前之 RAP 料 瀝青含量 RAP 料抽油後之粒料級配回收瀝青針入度回收瀝青 60 黏度值 施工中之再生 AC 回收瀝青 60 黏度值 74 37

再生 AC 檢驗流程 取得代表性樣品 加入溶劑以離心機法分離瀝青與粒料 灰份法或高速離心機求灰份量 計算瀝青含量 ( 溶劑 + 瀝青 + 灰份 ) 溶液 以分盤式或連續式高速離心機分離灰份 ( 溶劑 + 瀝青 ) 溶液以真空濃縮機回收瀝青 粒料級配篩分析灰份量計算粒料級配 溶劑 回收瀝青 針入度試驗 黏度試驗 75 瀝青分離試驗 試驗目的利用有機溶劑將 RAP 料或再生 AC 之瀝青與粒料分離, 再回收瀝青以辦理針入度及黏度試驗 刨除料或再生 AC 粒料 分離後溶液 76 38

試驗方法 瀝青分離試驗 AASHTO T164 A 法 ( 瀝青混合料之瀝青含量試驗法 - 離心機法 ) 77 瀝青分離試驗 瀝青含量 ( 分離 ) 試驗建議 AC 樣品量標稱最大粒徑工地取樣之大試樣最少質量 mm in. 約質量 ( kg ) ( kg ) 475 4.75 No. 4 2 05 0.5 9.5 3/8 4 1.0 12.5 1/2 5 1.5 19.0 3/4 7 2.0 25.0 1 9 3.0 37.5 11/2 1/2 11 40 4.0 78 39

瀝青分離試驗 ( 離心機法 ) 試驗流程將試樣置於試驗缽內, 蓋上濾紙再安置於離心機上 加上缽蓋栓緊之, 並將離心機之外蓋蓋上扣緊 加入溶劑, 浸泡 20 至 40min 啟動離心機, 逐漸加速至 3,600rpm, 溶液流出 重覆 3 次以上動作 ( 流出的溶液顏色須呈潔淨淺稻穀色為止 ) 分離完成後之 溶劑 + 瀝青 + 灰份 溶液約 2,500~3,000c.c 79 瀝青回收法 試驗目的 將洗油後之溶液, 利用分盤式離心機或連續式高速離心機將 瀝青 + 溶劑 + 灰份 溶液中之灰份分離 以真空濃縮方式將灰份分離後之 瀝青 + 溶劑 溶液中的溶劑蒸發, 回收瀝青辦理針入度或黏度試驗 試驗方法 行政院公共工程委員會 各機關辦理瀝青混凝土再生利用作業要點 中附件 : 再生瀝青混合料中瀝青之回收方法 80 40

試驗設備 灰份分離 分盤式離心機連續式高速離心機 瀝青回收法 瀝青回收 ( 真空濃縮機法淬取瀝青 ) 81 瀝青回收法 - 灰份分離 試驗流程 ( 分盤式離心機 ) 將離心抽油後約 2,500~3,000g 之 溶劑 + 瀝青 + 灰份 置於電磁爐以 90 加熱, 使溶劑揮發, 濃縮至約 1,000c.c(1,000g) 將 洗油後溶液 以等重倒入 4 個 250ml 離心瓶 置入離心機, 蓋上機蓋 設定轉速為 2,800rpm(770G 以上 ) 及時間 (30min), 啟動離心機開始分離 82 41

瀝青回收法 - 灰份分離 30min 後打開機蓋取出離心瓶 將離心完成後之 瀝青 + 溶劑 溶液倒入梨形蒸餾瓶, 剩下灰份 83 瀝青回收法 - 瀝青回收 真空濃縮機法淬取瀝青 啟動真空控制器 油浴槽溫度設定為 140 打開冷卻水循環系統, 溫度設為 7 (10 以下 ) 真空控制系統 油浴槽 冷卻循環系統 84 42

瀝青回收 - 瀝青回收 將蒸餾瓶置於真空濃縮機上 油浴槽溫度到達 140 時, 蒸餾瓶轉速設為 30rpm 將蒸餾瓶降入油浴槽中 ( 入油深度大於瀝青溶液面 ), 並吹入氮氣 (400ml/min) 蒸餾瓶轉速改為 60rpm, 真空控制器設定為 300mbar 持續蒸餾至溶劑不再滴入收集瓶為止 ( 一般約 45min) 氮氣瓶 85 瀝青回收 - 瀝青回收 油浴槽溫度設為 160, 蒸餾瓶轉速設為 80rpm, 真空控制器設定為 330mbar, 氮氣增為 600ml/min 繼續蒸餾 15min 後結束試驗 取下蒸餾瓶, 將瓶內回收瀝青倒入適當容器中, 以備進行針入度或黏度試驗 86 43

瀝青針入度試驗 試驗目的測定瀝青的軟硬程度, 作為判斷新瀝青之等級或回收瀝青之老化程度 針入度值較小表示材質較硬, 大則表示較軟 瀝青在加熱拌合過程會老化變硬 鋪於路面後, 在路面繼續使用期間, 會因氧化作用造成硬化 ( 老化 ) 現象 100 g 貫入 (0.1 mm) 25 25 開始 5 秒後 87 試驗方法 瀝青針入度試驗 CNS 10090( 瀝青物針入度試驗法 ) 試驗設備 針入度儀 貫入針 恆溫水槽 水浴槽 計時器 溫度計 41.5mm 79~80mm 試驗條件 : 若無指定, 為 25, 載重 100g, 貫入時間 5 秒 88 44

試驗流程 回收瀝青針入度試驗 將試樣置於室溫冷卻 1~1.5hr 連同水浴槽放入 25 恆溫水槽中 1~1.5hr 取出試樣及水浴槽, 置於針入度儀台上 調整貫入針, 使其剛好和試樣接觸 將針入度儀歸零 打開針入度儀固定夾, 開始貫入 紀錄 5 秒後之貫入深度 (0.1mm) 89 刨除料回收瀝青針入度試驗統計圖 針入度 20(0.1mm), 佔 92.5% 90 45

試驗目的 瀝青黏度測定法 (Brookfield 法 ) 用於瀝青黏度分類 再生 AC 在配比設計時選用新瀝青等級 再生 AC 施工時之黏度 ( 驗收用 ; 核定黏度之 ±35%) 及選定 AC 拌和及夯壓溫度 ( 繪製黏度 Vs. 溫度圖 ) 試驗方法 CNS 14186 [ 無填充料瀝青黏度測定法 ( 布魯克熱力黏度計法 )] ASTM D4402 91 試驗設備 儀器 : 瀝青黏度測定法 (Brookfield 法 ) 布魯克 (Brookfield) 熱力黏度計, 常用之儀器型號為 HBDV-Ⅱ + 控溫器 加熱槽 配件 : 轉子 (Spindle):AC 常用轉子有 SC4-21 SC4-27 SC4-28 SC4-29 等 4 種 連接桿 接頭 試管 試管夾 試管架 92 46

試驗流程 瀝青黏度測定法 (Brookfield 法 ) 將約 13g 瀝青倒入試樣管 控溫器設為 60 試樣管置入加熱槽 當控溫器顯示樣品溫度已經平衡 ( 約需 30min), 將轉子掛於轉軸吊鉤上並浸入試樣中 黏度儀歸零並輸入轉子型號 ( 如 SC4-29) 40min 後, 開始試驗 93 瀝青黏度測定法 (Brookfield 法 ) 輸入選定之 轉速 (RPM),1min 後開始讀取扭力 (%) 剪應力 剪應變率 黏度(cP) 等數據 扭力值需在 2~98% 之間, 若超出該範圍需更換 RPM 改變 轉速 (RPM), 1min 後分別紀錄扭力 % 剪應力 剪應變率 黏度 (cp) 值 94 47

瀝青黏度測定法 (Brookfield 法 ) 共讀取 5 個轉速之試驗值 ( 最少需 3 個轉速之試驗值 ) 將不同轉速下之剪應力 (SS) 剪應變率 (SR) 數據, 分別繪於對數圖之 Y 軸及 X 軸 以簡單線性迴歸, 計算截距 (I) 與斜率 (C) 計算 : 求出 SR=1.0sec -1 時之黏度, 以 1.0 表示 95 log SS 瀝青黏度測定法 (Brookfield 法 ) 線性迴歸計算範例 4.200 4.100 4.000 3.900 3.800 3.700 3.600 3.500 3.602 y = 0.9847x + 3.6022 R 2 = 0.9998 3.400 3.300 I 3.200 3.100 3.000-0.400-0.300-0.200-0.100 0.000 0.100 0.200 0.300 0.400 0.500 0.600 SR 1,log SR 0.0 log SS C log SR I, I log SS C log SR 3.602 0.945 0 3.602 I log SS log, log SR I 3.602 1.0 1.0 10 10 4,000 poises 96 48

再生 AC 回收瀝青黏度試驗統計圖 70 92 年再生瀝青混凝土回收瀝青黏度值試驗統計 60 50 ( 件數 ) 40 30 20 10 0 1999 以下 2000~3999 4000~5999 6000~7999 黏度值 (poises) 8000~9999 10000~20000 20000 以上 97 七 國內再生 AC 廠概況 98 49

傳統及再生瀝青混凝土拌合廠廠數 依據台灣區瀝青工業同業公會公布至民國 93 年之資料及再生 AC 廠成長趨勢如下表及圖 拌合廠類型 傳統 AC 廠 (94 年 154 家 ) 再生 AC 廠 (96 年 108 家 ) 年度 76 84 85 86 87 88 90 93 87 88 90 91 92 93 公會會員數 成長家數 57 141 157 177 176 180 189 182 12 15 20 45 77 96 83 16 20-1 4 9-7 3 5 25 32 19 年成長率 (%) 18 11 13-0.6 2.3 2.5-1.2 25 17 125 71 25 99 八 結語 100 50

傳統與再生 AC 之比較 項目 傳統 AC 再生 AC 組成材料 粗 細粒料, 瀝青 同左, 增 RAP 料 配比設計 馬歇爾法 同左, 增 RAP 料瀝青含量 級配, 回收瀝青針入度 黏度 生產設備 分盤式拌合場 同左, 加裝 RAP 料加熱爐 施工方式 傳統熱鋪 同左 施工品管 溫度 厚度 壓實 同左 度 平坦度 材料驗收 瀝青含量 粒料級配 同左, 增回收瀝青 60 黏度 101 熱拌再生 AC 在歐 美 日等先進國家已廣泛且例行性的使用多年, 只要適當的設計及注意施工品質, 其成效並不比傳統 AC 差 為維持再生 AC 之工程品質及鋪面長期成效, RAP 料之添加量 ( 40%) 應嚴格管控 102 51

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