2008年5月9日

瀝青實驗中心

提昇再生瀝青資源利用研發能量暨再生瀝青廠品管人員訓練計畫

  由於第一年獲教育部補助款添購儀器設備,
雖已依照進度辦理招商採購(已完成採購程序),但尚 未正式加入陣容
研發團隊在既有的設備基礎下, 計畫執行內容與產學合作密合情形說明如下:
一、再生瀝青材料特性研究
  維修瀝青道路使用之再生鋪築材料技術在國內漸漸盛行,舊瀝青路面之刨除材料的處理,成為一個大問題,再生瀝青混凝土的使用推廣,其學理與實務均已確實印證。配合現行綠色環保標章及生態工法,經過適當處理後,當作鋪路材料可再予以利用,拌合廠再生混合物之製程關係再生瀝青混凝土鋪面品質之良窳,本團隊研究再生瀝青混凝土,從蒐集中山高速公路整修的原始資料,並引用日本道路協會頒行「鋪裝廢材再生利用準則」,評估再生瀝青混凝土之品質特性,探討瀝青拌合廠製造再生瀝青鋪裝材料的生產與施工品質管理及注意事項,以利國內規範與工程會使用之確保與適用性。
節錄其中成果,如下:
(1) 針對再生材料、配比設計、再生瀝青拌合廠、再生材料之製造、施工方式、拌合廠之管理與檢查作通盤性調查,建議國內再生瀝青拌合廠所需之儲存設備及實驗室之再生瀝青混凝土研究項目等品質管理。
(2) 再生加熱瀝青混合物之作業安全性、品質確認及儲存性。
(3) 再生劑、軟化劑、防剝劑等加入刨除料之瀝青粘結料性質之研究。
  例如,添加入2.5%石灰時對瀝青混合料可有效抵制剝脫。本研究團隊主持人陳偉全博士致力於再生瀝青混凝土研究,於民國八十三年至今已近十年,於擔任高雄市政府工務局新工處、養工處及高雄縣政府工務局專題研究計劃審查委員與交通部公路總局計劃審查委員時,參與工程會有關再生瀝青鋪面各項實務工作與規範研擬,後續任教於高苑技術學院土木工程系主任,開發實驗室再生料各項研究等,發表於(日本瀝青再生鋪裝技術之研究) 再生瀝青混凝土剝脫性質之初步研究再生瀝青混凝土實驗室品質管理、再生瀝青混凝土廠品質管制、再生瀝青混凝土配比設計、再生瀝青混凝土配比設計中目標黏度控制方式之探討、再生瀝青路面設計瀝青含量之研究等數篇論文及專業技術報告『再生瀝青添加改質材料(PP)對再生瀝青混凝土性質影響之研究』與『中山高速公路柔性路面回收材料再使用之砰估』,提出再生材料各相關項目之參考值供公路與學術單位參考。相關研究成果如下:
1.陳偉全、程金龍,2002.10“日本瀝青再生鋪裝技術之研究“
,中華民國第五屆鋪面材料再生學術研討會,台中,pp360~367.
2.黃文琛、陳偉全、劉哲雄、葉殷廷、簡士杰,2002.10.“再生瀝青混凝土剝脫性質之初步研究“
中華民國第五屆鋪面材料再生學術研討會,台中,pp17~24.
3.陳偉全、張偉哲、曾禹睿、黃志聖,
2002.12.『再生瀝青混凝土品質檢驗之研究』專題研究報告,高苑技術學院土木工程系.
4. 陳偉全、張偉哲、簡士杰、許哲源,
2002.12.『再生瀝青添加改質材料(PP)對再生瀝青混凝土性質影響之研究』
專題研究報告,高苑技術學院土木工程系.
5.陳偉全、黃文琛、張唐豪、陸保坤、連文耀,2000.11.
“再生瀝青混凝土實驗室品質管理“中華民國第四屆鋪面材料再生學術研討會,
高雄,pp383~392.
6.陳偉全、黃文琛、李育昌、李金芳、張書橋,2000.11.“再生瀝青混凝土廠品質管制“,中華民國第四屆鋪面材料再生學術研討會,高雄,pp373~382.
7.陳偉全、黃文琛、林垂賓、紀添源、林銘換,2000.11.
“再生瀝青混凝土配比設計“,中華民國第四屆鋪面材料再生學術研討會,高雄,pp68~79.
8.陳偉全、黃文琛、林垂賓、紀添源、林銘換,1999.12.
『再生瀝青混凝土配比設計』,專題研究報告,高苑技術學院土木工程系. 
9.陳偉全、黃文琛、張唐豪、陸保坤、連文耀,1999.12.
『再生瀝青混凝土實驗室品質管理』,專題研究報告,高苑技術學院土木工程系. 
10.陳偉全、黃文琛、李育昌、李金芳、張書橋,1999.12.
『再生瀝青混凝土廠品質管制』『再生瀝青混凝土廠品質管制』
,專題研究報告,高苑技術學院土木工程系. 
11.黃文琛、張偉哲、陳偉全、蔡攀鰲、蕭志銘,1999.7
“再生瀝青混凝土配比設計中目標黏度控制方式之探討
“第十屆鋪面工程學術討會,pp313~322. 
12.陳偉全,1998.5“再生瀝青路面設計瀝青含量之研究“,
中華民國第三屆鋪面材料再生學術研討會,台北,pp387~396.
二、再生瀝青材料特性研究
  路面績效為主的瀝青規範制定工作,其可行性需視各地區現場路面破壞狀況而定,考量規範是否適合台灣多雨、冬低溫、夏炎熱、高交通量及重負載的特性,本研究團隊針對台灣環境、地質、材料及交通因子深入暸解瀝青材料性質與路面破壞之關係,依試驗分析及現場實測資料,提出建議參考規範。
具體成果如參考資料中專書論文與技術報告中所示,節錄其中成果,如下:   
(1) 研究所設計之試驗道路觀測路段位於中山高速公路嘉義大林附近,路段上舖築材料有一般瀝 青與改質瀝青等數種,針對交通量及環境因素作現地觀測與鑽心取樣,期能以試鋪材料之績 效評估,提供道路主管單位在路面設計、施工之前,可針對道路之交通狀況及所處區域性環境,選擇最適合的材料及設計最佳結構,以最少的費用,鋪設出服務效能最大的路面。
(2) 觀測各種試鋪材料隨時間變化之鋪面績效,現場之試驗工作有:
縱斷面量測、橫斷面量測、 面層摩擦係數試驗、彭柯曼樑撓度試驗、FWD撓度試驗等,分析路面強度,並於現場以鑽心機鑽取試體,將鑽心試體於實驗室進行各種強度試驗工作,含劈張強度與回彈模數等試驗。建立試驗道路資料庫以供績效評估。
  本研究團隊主要著重於試鋪各種瀝青材料,比較使用之優劣及績效評估,由長達三年之現場觀測結果得知,由各方面表現可得績效優劣順序為:改質Ⅱ型、改質Ⅰ型、40/50瀝青、60/70纖維瀝青、60/70瀝青及60/70纖維再生瀝青混凝土。由總體評估而言,改質瀝青有最佳表現,
且較能承受鋪面高溫時之重車輾壓作用,同時可節省材料費用,供公路單位使用參考。相關研究成果如下: 
1.陳偉全、林志憲, 2003,“中山高道路鋪面試驗之績效評估”
土木工程技術期刊, Vol 7,No 2,pp19~38. 
2.陳偉全、林志憲、程乙子平、姚志廷,2003,
“以極致編程法建構鋪面績效資料庫“,
第十二屆鋪面工程學術討會,pp118~123. 
4.林志棟、陳偉全、蔣子平、蕭良豪、呂雨蓉,2003.8
“台灣地區鋪面績效指標之探討“,第十二屆鋪面工程學術討會,
pp291~296.  5.陳偉全、程金龍,范惠琪,2003.8.
“提昇剛性路面施工品質之研究“中國土木水利學會、國立中央大學土木系,第四屆鋪面工程師生研究成果聯合發表會,中壢. 
6.陳偉全、程金龍,楊昇錞,2003.8.“剛性路面水泥混凝土材料品質控制之研究
“中國土木水利學會、國立中央大學土木系,
第四屆鋪面工程師生研究成果聯合發表會,中壢 
7.林志棟,蔣子平, 陳偉全,姚志廷.
"建構台灣區高速公路柔性鋪面品質指標之研究,"
中國土木水利工程學刊,(審查中,運字第0303號(034)). 
8.Jyh-Dong Lin, Zi-Ping Chiang, Wei-Chyum Chen and John Wu.
"The Study of Pavement Index Forecasting   
Via Improving Grey Rolling Model," 中國工程學刊, (審查中, 102號).
三、再生瀝青材料特性研究
  推展國內改質瀝青材料於高級公路使用,研究團隊從民國八十三年『中山高速公路鋪面廢料再生利用之研究』、『柔性路面材料改良』、『FCC觸媒改質瀝青混土工程性能評估』專題研究,後續於民國八十八年『台灣柔性路面破壞與瀝青材料性質關係之研究』專題研究中於中山高速公路試鋪改質瀝青,以實際考量其適用性。同時審視Superpave黏結料規範,由於加入改質劑後的改質瀝青會產生非均向性(anisotropy),例如135℃時材料呈現非牛頓流、非均質、非等向,不再是簡單質流行為,並不適用。節錄其中成果,如下:
(1)若要達日本JRA高黏滯度瀝青韌性值之最小值標準,且同時降低瀝青的溫感性,改善瀝青勁度最顯著及溫感性呈現較穩定狀態,則SBS添加量須在5%以上。  
(2)由SEM實驗結果可知,隨著SBS含量的增加,SBS區域由稀疏分散的不連續微凝膠狀(microgel)漸漸聚集成團,有構成連續網絡之趨勢,要使SBS高分子改質劑發揮纏繞、強化瀝青之效果。  
(3)比對SHRP車轍績效方面,建議改質瀝青在溫度60℃、頻率1.59 Hz所得之G*/ sinδ應以4KPa(約 40,000 dyne/cm2)做為規範之最小值。  
(4)要保持良好的熱儲存穩定性及拌合效果,則SBS含量應在5~6%範圍。以分離指數Is整體趨勢來分析改質瀝青之熱儲存穩定性,可知Is隨SBS含量愈高、熱儲存天數愈長而越大,熱儲存3天內以SBS添加含量6%較為穩定。
  國內使用之中國國家標準1998年改質瀝青規範(編號為CNS 14184),此規範乃依據ASTM D5892修訂而成,規範中所用之改質劑為SBS,所訂定之規範值以針入度及黏滯度等傳統試驗為主,本研究團隊再參照日本JRA高黏滯度瀝青之改質瀝青規範,於研究中再增列改質瀝青之物性變化、韌性值、黏性值與兩相分離現象等嚴密規定,以適用於本省路面使用之依據。相關研究成果如下: 
1.林志憲、陳偉全,2004.1”台灣地區超載車輛之軸重當量因子研究”
技術學刊;Vol.18.No.1,pp1~11。 
2.林志憲、陳偉全、蔡雅芳(2004),”卡車軸組移動之動態分析”,
台灣公路工程,第30卷,第7期,第38-48頁。 
3.陳偉全、林志憲、蔡信輝, 2003, 高分子改質瀝青之規範研擬”,
材料科學與工程技術期刊,(審核中,編號:92-23) 
4.陳建旭、陳偉全、林志憲、蘇珍立2003, “柔性路面震害之裂縫模擬』,
台灣公路工程,Vol 29No l2,pp21-35. 
5.陳偉全,林志憲,蔡信輝,2003.12”柔性鋪面車轍預測模式之發展與驗證”
中華民國二十七屆全國力學會議,PP382~386(台南)。 
6.陳偉全、張偉哲、鄭嘉展、孫義欽,2002.12.『模擬瀝青老化性質之研究』
專題研究報告,高苑技術學院土木工程系. 
7.蔡攀鰲、陳偉全、陳建旭,2001.12.『台灣柔性路面破壞與瀝青材料性質關係之研究』
(第三期)專題研究報告,交通部科技顧問室 
8.蔡攀鰲、陳偉全、陳建旭,2000.12『台灣柔性路面破壞與瀝青材料性質關係之研究』
(第二期)專題研究報告,財團法人成大研究發展基金會
9.林志憲、陳偉全,
「以連續疊代之有限元素分析瀝青混凝土彈-黏-塑材料特性之於永久變形預測」,
力學期刊(第92-1-1B號,審查中).
四、排水鋪面部份
  台灣地區經年多雨,使得道路兩旁的水不易即時排出,若瀝青混凝土鋪面中貯存過量的水,不但易造成鋪面破壞,更造成駕駛人行車的危險;另一方面,嚴重的超載情況更加速剝脫(stripping)的發生。日本近十年來使用排水性鋪面(drainage pavement),係具有高孔隙率之瀝青混凝土,可迅速排水與降低行駛噪音,對於提高行車安全與提昇服務水準等方面績效卓著,然而台灣相關研究卻十分缺乏,實在需要建立多孔性瀝青混凝土之工程性質與其績效之關係,落實排水鋪面的技術,以利全面推廣。節錄其中成果,如下:  
(1)在台灣高速公路採用之1.5公分厚開放級配摩耗層,雖亦具有排水功能,惟因鋪築厚度較4~5公分厚之排水性路面薄,級配需嚴控,本研究研議引用排水鋪面技術,參照歐洲、日本等國使用規範之配合設計,並試鋪於國內高速公路,雙向並行以循求土土使用之鋪面技  
(2)粗骨材物性對排水效能有直接影響,例如日本規範規定其洛杉礫磨損率不得大於25%,在台灣使用,本研究建議需調整碎石廠常用之鍔式碎石機改採離心式碎石機,進而滿足低扁平率富稜角較立體之形狀需求。  
(3)排水性瀝青混凝土除對骨材粒料品質要求較高,對於瀝青黏結料亦採高黏度瀝青以增加骨材間的黏力,另外添加0.3~0.5%之植物性纖維以增加油膜厚度等,具較佳之抗變形及耐摩性,本研究配合前述改質瀝青並增列加纖維瀝青,試鋪評估其排水績效。排水性鋪面有別於一般傳統瀝青混凝土,近年來引進台灣,期欲改善國內多雨造成路面損壞與維修、安全性問題。本研究團隊為充分瞭解並掌握各項用料需求,以各種骨材級配與研發適用之高黏度瀝青,防止老化、剝脫、垂流等問題,並擬定施工計畫注意事項,提供國內廠商使用,加強用料及拌合品質管制之要求,及高黏度改質瀝青廠拌感溫性之控管,除有關製造與搬運。另外,工地現場鋪築之孔隙與滾壓要求,與建造後之維護工作,亦深入加以整合,配合生態工法作為完整性考量。上述發表“排水鋪面技術之探討”與”鋪面工程與綠營建對環境影響之初步研究”,提出排水性鋪面有關骨材、瀝青、產製、施工、品控、保存、維護等各相關項目之參考值可供相關單位試驗與施工參考。相關研究成果如下: 
1.陳偉全、程金龍、楊昇錞,2003, “鋪面工程與綠營建對環境影響之初步研究”
,鋪面工程,Vol.2.No.1, pp69-79. 
2.陳偉全、陳聰達,1998.6.“排水鋪面技術之探討
“1998年瀝青混凝土路面及材料特性研討會,中壢,pp217~240. 
3.陳偉全、陳聰達,1998.2『多孔隙排水面層之設計與施工技術考察報告』,
交通部高速公路局.
五、水泥混凝土再生分級與升級技術之研究
  水泥混凝土再生骨材性能,國內外已有不少之研,其作為210kgf/cm2以下強度之混凝土與普通混凝土比較,並不遜色,但在分級與升級技術方面有待突破。目前國外在分級與升級技術方面,前者係吸水率來分級;升級技術方面,包刮軋壓、鐵板刷與加熱水淬等方法。在前者實施上有其盲點;後者在經濟性上效益甚差,因此在國內之工程環境更難以推廣。
   本中心目前發展出之成果如下: 
1.分級技術方面,發展比重分級法。以比重原理分類,且藉由簡易設備,僅需小幅修正現行碎石廠之動線,即可直接分級。 
2.升級技術方面,發展低成本升級法,並且流程上配合分級設備。
六、再生瀝青混凝土培訓班及改質瀝青混凝土培訓班
  高苑技術學院綠工程技術研發中心資源再生實驗室獲教育部補助成立以來,研發團隊即努力與產、官、學界密切配合,為推動政府大力推行瀝青路面再生計劃,不遺餘力,經與中華鋪面工程學會蔡攀鰲理事長及國立成功大學土木系陳建旭教授的再三討論,為提昇國內再生瀝青(RAC)拌合廠的品管品質必須對RAC試驗人員,RAC配合設計員及品管主任加以輔導與訓練,才能確實國內再生路面使用績效,達到真正節約能源,永續與環保的功能,因此本計劃延續第一年的研發成果,積極與中華鋪面學會,國立成功大學土木系成立再生及改質瀝青的人才培訓計劃,研提全國性的RCA廠提昇品質計劃,分:甲.初級班(RAC試驗員)、乙.中級班(RAC配合設計員)、丙.高級班(品管主任)等三級,其訓練課程初步擬定如下:
甲、初級班(RAC試驗員)
一.課程
課程名稱
時數 (小時)
一 .瀝青材料
  1.石油瀝青製程: 0.5
  2.瀝青分級(Pen.ACI.AR):0.5
  3.瀝青種類(瀝青膠泥、油溶瀝青、乳化瀝青、改質瀝青):1
  4.瀝青物性: 1
二 .級配粒料
  1.粒料來源:0.5
  2.粒料物性:0.5
二.試驗
試驗名稱
時數
一 .瀝青材料
  1.針入度▲: 1
  2.軟化點
  3.粘滯度
  4.閃火點 :1
  5.延展性
  6.比重▲
  7.乳化瀝青沉澱(依規定先準備式樣靜置):1
  8.改質瀝青強韌性
  9.乳化瀝青電荷性
二 .級配粒料(粗粒料、細粒料、填充料)
  1.比重及吸水率▲:1
  2.篩分析▲
  3.洛杉磯磨損率 :1
  4.健性(依規定先準備式樣靜泡)
  5.扁平率及二破裂面百分率 :1
  6.含砂當量▲
  7.液性限度、塑膠性限度▲
三 .AC混合料
  1.瀝青材料及篩分析 :1
  2.瀝青粘滯度
三.考試及檢討
說明:
1.修習時間共八天,每天以八小時計。 
2.有▲號之試驗儀器請自備,材料請自備。 
3.每項試驗完畢後,隔天交報告,報告內容包括:
試驗目的、試料準備、試驗結果、試驗檢討、試驗注意事項。 
4.以實習態度、試驗報告、考試成績之平均達到80分以上著為合格,發結業證書。

乙、中級班(RAC配合設計員)
一.AC路面結構課程
課程名稱
時數
一.AC路面結構
  1.密級配瀝青混凝土:0.5
  2.石膠泥SMA瀝青混凝土
  3.排水性瀝青混凝土
  4.GUSS瀝青粘泥
二.工地測試
  1.AC測試:1
  2.厚度測試
  3.壓實測試
  4.平坦度
二.配合設計
課程名稱
時數
一.密級配再生配合設計法
1.粒料配比分析 2.設計理論 3.組成材料試驗 4.最佳瀝青含量分析:3
二.再生AC配合設計
1.RAC料、配比分析 2.設計理論 3.配比分析 4.組成材料試驗 5.再生劑分析 6.最佳瀝青含量分析:5
三.資料建檔(包括:取樣記錄表、測試記錄表、日報表)
四.考試級檢討
說明 :
1.修習時數九天,每天以八小時計。 
2.每天配合設計完畢業交配合設計書。 
3.以學習態度、考試、配合設計書之成績平均達到80分以上著為合格,發結業證書。

丙、高級班(品管主任)
一.AC路面厚度設計
1.交通量分析 2.路基強度 3.厚度設計法(1)面層(2)底層(3)基層:0.5天
二.SMA配合設計
  1.設計理論2.組成材料測試3.配比分析4.垂流測試5.最佳瀝青含量分析:3天
三.排水性AC配合設計
 1.設計理論 2.組成材料測試 3.配比分析 4.垂流測試 5.最佳瀝青含量分析 :3天
四.品管統計分析:1.5天

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