Stone-Mastic-Asphalt

1石膠泥瀝青混凝土(StoneMasticAsphalt,SMA)材料特性和配合設計陳建旭國立成功大學土木系教授5/26/200823國道6號SMA+PAC鋪面路堤段4三種不同瀝青混凝土材料組織架構之比較5SMAvs.密級配vs.PAC7自我支承之SMA粒料架構8SMA材料特性9瀝青種類國道6號一般瀝青AC-30（需加纖維）AR-80（需加纖維）改質瀝青改質III（需加纖維）高黏度（可不加纖維）10改質瀝青11瀝青種類靭性試驗高黏度改質III純瀝青12CNS14184改質瀝青規範13633146337614141414212163甲3甲14乙14乙14丁3甲14乙148147133133131131131投7513314136大里大溪里中投公路交流道霧峰系統交流道南投交流道中興系統交流道南投羅貓霧峰路線終點埔里國姓國姓二號隧道愛蘭交流道埔里隧道國姓一號隧道草屯中興新村中橫系統交流道東草屯交流道埔里交流道國姓交流道路線起點九九峰九份二山中台禪寺九份二山震災紀念公園地理中心碑九九峰草屯交流道草屯路邊停車場手工藝研究所0K+00037K+346國道六號南投段6433圖例橋梁隧道路堤路塹標別C601標C602標(Ⅰ)C603標(Ⅰ)C604標C605標C606標C603標(II)C607標C602標(II)C608標(I)C609標C608標(II)標名霧峰路段工程東草屯交流道及國姓路段工程草屯路段及國姓一號隧道工程平林高架橋工程雙冬高架橋工程石灼高架橋及國姓交流道工程草屯路段及國姓一號隧道工程斗山高架橋工程東草屯交流道及國姓路段工程埔里隧道及愛蘭交流道工程埔里高架橋及交流道工程埔里隧道及愛蘭交流道工程長度(M)4,7501,5407805,6552,4502,4852,5603,3693,9072,7736,2451,07614改質瀝青III型國道6號C608和C609標試驗項目C608C609規範值60C黏度，poise1500029800＞8000135C黏度，cSt16061593＜3000三氯乙烯溶解度試驗，%99.599.6＞99離析試驗，C1.52.0－閃火點，C＞240＞232＞232RTFOT後彈性回復率，%8682＞7025℃針入度，dmm4127＞3515SMA建議溫度範圍(17020和28030cSt)拌合溫度(C)滾壓溫度(C)C608(改III)180-184173-177C609(改III)187-195171-17816SMA粗粒料性質17扁長率FlatandElongated(F&E)短軸dS扁率dS:dM長率dM:dLF&EdS:dL1:51:318粒料形狀19車轍值20SMA側擠變形21SMA粗粒料性質`C608C609規範要求洛杉磯磨損率（%）24.120.6＜30扁長率（%）小於1:3小於1:511.34.66.92.1＜15＜5吸水率（%）0.870.97＜2健度（損失%）1.210.44＜12破碎面（%）一面二面1009610097100＞9022國道6號C609標粒料專案採購租用碎石場，二次加工23塊狀粒料是最好的形狀24塊狀粒料承受較大的荷重25石粉（水泥）的重要性石粉（水泥）與瀝青混合，形成瀝青膠漿填充粒料間空隙增加混合料穩定性水泥可提升防剝能力26添加纖維目的增加瀝青薄膜厚度運送時防止瀝青垂流(drain-off)鋪設時防止冒油及片狀出油(fatspot)27瀝青垂流28片狀出油29纖維種類鬆散狀木纖顆粒狀木纖礦物纖纖(I)礦物纖維(II)木質纖維(cellulosefibers)礦物纖維(mineralfibers)瀝青包裹纖維＋瀝青纖維31瀝青垂流SSSSSSSSSSSSSS組成75wt.%粗粒料13wt.%細粒料12wt.%石粉&6.8%瀝青拌和溫度180°C垂流32增加瀝青薄膜厚度傳統密級配瀝青薄膜5-8mSMA瀝青薄膜10-15m粒料33加入纖維(fiber)防止垂流沒有垂流SMA乾拌混合料中可看到纖維木質纖維木質纖維紙帶狀較扁平多孔性長度1000-1500m比表面積1-2m2/gBasalt堅硬平滑表面圓桿直徑3-15m長度1000-6000m比表面積0.1-0.5m2/g礦物纖維37SMA材料特色經由粗粒料間互鎖作用(interlocking)承受荷重，減少車轍粗粒料間以膠漿(Mastic)連接膠漿–瀝青＋細沙＋石粉＋纖維–不含孔隙38SMA配合設計39AASHTO建議級配標稱最大粒徑(mm)孔徑(mm)251912.594.7537.510025.090~10010019.030~8690~10010012.526~6350~7490~1001009.524~5225~6026~7890~1001004.7520~2820~2820~2826~6090~1002.3616~2416~2416~2420~2828~651.1813~2113~2113~2113~2122~360.6012~1812~1812~1812~1818~280.3012~1512~1512~1512~1515~220.0758~108~108~108~1012~1540篩號C608C609規範要求3/4”98.19590-1001/2”68.26350-743/8”50.53725-60#425.62220-28#818.81816-24#1616.91513-21#3014.61312-18#5012.41212-15#10010.710-#2008.48.18-10SMA級配國道6號C608和C609標41粗粒料、細粒料、填充料分析空隙率，確定最佳瀝青用量由設計級配改變不同含油量分析VMA、VCA，確定設計級配依粒料比重選擇初試瀝青用量，進行馬歇爾試驗以4.75mm通過率選用三個級配選擇級配材料的選擇與試驗纖維傳統瀝青或改質瀝青垂流試驗浸水殘餘強度試驗粗粒料VCADRCSMA配合設計流程圖(1/2)42粗粒料、細粒料、填充料分析空隙率，確定最佳瀝青用量由設計級配改變不同含油量分析VMA、VCA，確定設計級配依粒料比重選擇初試瀝青用量，進行馬歇爾試驗以4.75mm通過率選用三個級配選擇級配材料的選擇與試驗纖維傳統瀝青或改質瀝青垂流試驗浸水殘餘強度試驗粗粒料VCADRCSMA配合設計流程圖(2/2)43SMA配合設計案例（1/2）孔隙率VMAVFA44SMA配合設計案例（2/2）45SMA品質規定試驗項目試驗值穩定值kN6.2流度值0.25mm8~16空隙率%3~4料料間空隙率(VMA)%17VCAmix%VCADRC飽和度(VFA)%75~85垂流試驗%0.30滯留強度(TSR)%70粒料間空隙VoidsinMineralAggregate(VMA)適當空隙給瀝青包裹粒料，防止冒油VMA太小瀝青膜薄，耐久性問題VMA太大粒料架構鬆散，穩定性問題47SMA配比設計值國道6號C608和C609標(改質III+木纖)C608C609規範要求最佳瀝青含量(%)6.36.2－穩定值(kN)11.710.7＞6.2流度值(0.25mm)10.315.18-16空隙率(%)3.83.93-5VMA(%)17.317.4＞17VCAmix(%)＜VCADRC＜VCADRC＜VCADRC垂流量(%)0.020.028＜0.3VFA(%)77.877.875-8582.783.8馬歇爾法＞80滯留強度(%)TSR＞7548標別瀝青/含量纖維/含量石粉+水泥608改質III/6.3%木纖/0.3%5%+3%609改質III/6.2%木纖/0.3%0%+7%國道6號SMA所採用之材料49SMA配合設計•粗粒料：70％-80%•填充料：8％-10%•瀝青用量：5％-8%•細粒料：18％-20%三多一少50結語高品質之粗粒料–自我支承之粒料架構，減少車轍增加瀝青薄膜厚度–高稠度之瀝青膠漿，防止老化、垂流低孔隙率–避免雨水侵入SMA，防止剝脫、龜裂足夠穩定性–降低骨材析離(segregation)