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研究生: 許家祥
Chia-hsiang Hsu
論文名稱: 廢棄混凝土裹漿技術及其應用於瀝青混凝土鋪面績效之研究
Technical Development and Performance Evaluation of Asphalt Concrete with Recycled Concrete Aggregate Precoating
指導教授: 沈得縣
Der-hsien Shen
口試委員: 黄兆龍
none
劉明仁
none
郭銘峰
none
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 工程學院 - 營建工程系
Department of Civil and Construction Engineering
論文出版年: 2008
畢業學年度: 96
語文別: 中文
論文頁數: 145
中文關鍵詞: 裹漿再生粒料粒料性質瀝青混凝土鋪面成效
外文關鍵詞: recycled aggregate precoating, aggregate property, asphalt concrete, pavement performance
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  • 本研究係以純水泥漿及卜作嵐水泥漿包裹廢棄混凝土再生粒料,並變化包裹厚度製成裹漿再生粒料,藉由各項粒料物化性試驗比較不同漿質及不同裹漿厚度之裹漿再生粒料與廢棄混凝土未裹漿再生粒料之粒料性質。並以漿質及漿厚最佳之裹漿再生粒料取代天然粗粒料應用在各式鋪面上,藉由力學性質、耐久性質及鋪面績效等評估裹漿再生粒料應用在鋪面之可行性及尋找廢棄混凝土之裹漿技術。
    研究結果顯示,裹漿再生粒料因表面附著一層緻密之水泥漿,具有修補再生粒料表面細微裂縫及補強再生粒料表面強度較弱之水泥砂漿。再生粒料裹漿可增加抗硫酸鹽侵蝕及抗磨耗能力,亦可提高力學強度,但也造成吸水率增加;依力學、耐久性質及鋪面績效等試驗綜合評估,裹漿再生粒料取代天然粗粒料應用在SMA及PA鋪面最為可行。相對於廢棄混凝土再生粒料取代天然粗粒料,應用在SMA鋪面時整體成效可提升6.5~12.5%,應用在PA鋪面時整體成效可提升3.8~7.1%,而在各漿質之裹漿再生粒料中以飛灰水泥漿所拌製之裹漿再生粒料對提升之鋪面整體成效為最佳。


    The study used the pozzolan-cement as the coating of the recycled cement aggregate and made the models with different thickness of coating. Then, several material performance tests on every aggregate type were conducted to make comparisons on the different coating of aggregates and thickness and the recycled cement aggregated without coating to identify their features. Also the study use the best recycled aggregates with best coating material and thickness on different pavements and evaluated their mechanic feature, endurance and pavement performance to identify the feasibility of each application and the ranges to enhance the pavement performance for each aggregate material.
    According to the results of the study, due to the surface coated with a layer of delicate cement grout, the recycled aggregate precoating can fix the tiny cleavages on the recycled aggregate surface and strengthen the mortars and cements with lower intensity and increase the anti-Sodium Sulfate ability and reduce the attrition. The relative intensity indicators will be promoted but the hydrophile ratio will increase as well. According to the evaluation on mechanics, endurance feature and pavement performance, the best solution is to replace the natural aggregate with the recycled aggregate coating on the SMA and PA pavements. Compared to the solution of taking the recycled cement aggregate as the replacement of natural aggregate, the total performance increased 6.5%~12.5% on SMA pavement and increased 3.8~7.1% on PA pavement. Compared with different recycled aggregate coating materials, the material which can create the best total performance on the pavement is the coating mixed with the fly ash grout.

    目錄 中文摘要Ⅰ 英文摘要Ⅱ 誌謝Ⅳ 目錄Ⅴ 表目錄IX 圖目錄XI 第一章 緒論 1 1.1 研究動機 1 1.2 研究目的 2 1.3 研究方法 2 1.4 研究流程 4 第二章 文獻回顧 5 2.1天然粒料 5 2.2廢棄混凝土再生粒料 5 2.2.1廢棄混凝土分類與來源 5 2.2.2廢混凝土再生利用之推動 8 2.2.3廢棄混凝土骨材化之技術-再生粒料 9 2.2.4廢棄混凝土再生粒料之基本性質 10 2.3廢棄混凝土再生粒料應用於瀝青混凝土 13 2.3.1廢棄混凝土再生粒料應用在密級配瀝青混凝土 14 2.3.2廢棄混凝土再生粒料應用在石膠泥瀝青混凝土 17 2.3.3廢棄混凝土再生粒料應用在開放級配瀝青混凝土 18 2.4 水泥漿包裹粒料 19 2.4.1水泥漿包裹輕質骨材 19 2.4.2水泥漿包裹廢棄混凝土再生粒料 21 2.5粒料表面積估算 23 2.6瀝青混凝土配合設計法 27 2.6.1密級配瀝青混凝土(HMA) 28 2.6.2石膠泥瀝青混凝土(SMA) 29 2.6.3多孔隙瀝青混凝土(PA) 29 第三章 試驗材料與試驗計畫 31 3.1概述 31 3.2試驗材料及試驗流程 33 3.2.1試驗材料 33 3.2.2試驗流程 34 3.3試驗組別配置 41 3.3.1試驗編號 42 3.3.2試驗組別配置及試驗項目 43 3.4水泥漿抗壓試驗 46 3.5粒料基本物化性試驗 47 3.5.1粗細粒料比重試驗 47 3.5.2吸水率試驗 48 3.5.3硫酸鈉健性試驗 48 3.5.4粗粒料洛杉磯磨損試驗 49 3.5.5筒壓強度試驗 50 3.5.6粗粒料扁長率試驗 51 3.6瀝青膠泥基本物性試驗 52 3.6.1針入度試驗 52 3.6.2比重試驗 53 3.6.3黏滯度試驗 53 3.6.4軟化點試驗 54 3.6.5延展性試驗 54 3.6.6薄膜烘箱試驗 54 3.7瀝青混凝土配合設計方法 56 3.7.1馬歇爾配合設計法 56 3.7.2石膠泥瀝青混凝土配合設計法 60 3.7.3多孔隙瀝青混凝土配合設計法 63 3.8瀝青混凝土力學性質試驗 64 3.8.1馬歇爾試驗 64 3.8.2間接張力強度試驗 65 3.8.3直接剪力強度試驗 66 3.9瀝青混凝土耐久性質試驗 67 3.9.1浸水馬歇爾試驗 67 3.9.2浸水剝脫試驗 68 3.9.3烘箱老化試驗 70 3.10瀝青混凝土鋪面績效試驗 71 3.10.1 Cantabria磨耗試驗 71 3.10.2車轍輪跡試驗 72 3.10.3透水係數試驗 75 第四章 試驗結果分析與討論 77 4.1試驗材料性質分析 77 4.1.1水泥漿抗壓試驗 77 4.1.2比重及吸水率試驗 79 4.1.3硫酸鈉健性試驗 83 4.1.4洛杉磯磨損試驗 85 4.1.5筒壓試驗 87 4.1.6扁長率試驗 88 4.1.7裹漿再生粒料綜合評比 88 4.1.8瀝青膠泥基本物性試驗 89 4.2瀝青混凝土配合設計方法 90 4.2.1密級配瀝青混凝土配合設計結果 91 4.2.2石膠瀝青混凝土配合設計結果 97 4.2.3多孔隙瀝青混凝土配合設計結果 103 4.2.4各鋪面配合設計結果 106 4.3瀝青混凝土力學試驗 106 4.3.1馬歇爾試驗結果 107 4.3.2間接張力強度試驗結果 111 4.3.3直接剪力強度試驗結果 114 4.4瀝青混凝土耐久性質試驗 116 4.4.1浸水馬歇爾試驗結果 116 4.4.2浸水剝脫試驗結果 120 4.4.3烘箱老化試驗結果 123 4.5瀝青混凝土鋪面績效試驗 125 4.5.1 Cantabria磨耗試驗 125 4.5.2車轍輪跡試驗 127 4.5.3透水係數試驗 130 4.6瀝青混凝土鋪面整體成效及材料成本評估 130 4.6.1各式瀝青混凝土鋪面整體成效評估 130 4.6.2各式瀝青混凝土鋪面材料成本評估 134 第五章 結論與建議 135 5.1 結論 135 5.1.1裹漿對廢棄混凝土再生粒料性質之影響 135 5.1.2廢棄混凝土再生粒料及裹漿再生粒料應用於瀝青混凝土鋪面 137 5.2 建議 138 參考文獻 140 表目錄 表2-1 營建剩餘土石方之分類 6 表2-2 內政部營建署公告八種再利用項目 6 表2-3 各機關通過營建資源再回收利用主要法規 9 表2-4 國內再生細骨材物理性質之比較 11 表2-5 國內再生粗骨材物理性質之比較 12 表2-6 再生粒料瀝青混凝土最佳瀝青含量值 17 表2-7 單粒級粒料各種特徵值 26 表3-1 純水泥漿包裹再生粒料試拌結果表 39 表3-2 飛灰水泥漿包裹再生粒料試拌結果表 40 表3-3 爐石水泥漿包裹再生粒料試拌結果表 40 表3-4 瀝青混凝土粒料級配表 41 表3-5 粗粒料性質試驗組別配置及試驗項目 44 表3-6 瀝青混凝土試驗組別配置及試驗項目 45 表3-7 粒料物化性試驗項目與試驗規範(標準) 47 表3-8 粗粒料洛杉磯磨損試驗試樣規格 50 表3-9 溫度T℃時水之黏性修正係數 76 表4-1 水泥漿方塊抗壓強度試驗結果 78 表4-2 水泥、飛灰及爐石粉比重試驗結果 79 表4-3 粗粒料比重及吸水率試驗結果 81 表4-4 硫酸鈉健性試驗結果 84 表4-5 洛杉磯磨損試驗結果 85 表4-6 筒壓強度試驗結果 表4-7 扁長率試驗結果 88 表4-8 裹漿再生粒料綜合評比表 89 表4-9 AC-20瀝青膠泥基本物性試驗結果 90 表4-10 HMA馬歇爾配合設計結果 91 表4-11 SMA配合設計結果 97 表4-12 PA暫定級配表 103 表4-13 PA配合設計結果 103 表4-14各鋪面配合設計結果之最佳瀝青含量 106 表4-15各鋪面瀝青混凝土馬歇爾穩定值試驗結果 109 表4-16 HMA瀝青混凝土馬歇爾流度值試驗結果 109 表4-17各鋪面瀝青混凝土間接張力強度試驗結果 112 表4-18各鋪面瀝青混凝土直接剪力強度試驗結果 114 表4-19各鋪面瀝青混凝土浸水馬歇爾試驗結果 117 表4-20各鋪面瀝青混凝土浸水剝脫試驗結果 120 表4-21各鋪面瀝青混凝土烘箱老化試驗結果 123 表4-22各鋪面瀝青混凝土CANTABRIA磨耗試驗結果 125 表4-23各鋪面瀝青混凝土車轍輪跡試驗結果 128 表4-24 PA瀝青混凝土透水係數試驗結果 130 表4-25各鋪面瀝青混凝土試驗組別之主要試驗結果彙總表 132 表4-26各鋪面瀝青混凝土試驗組別整體成效評分表 133 表4-27各式瀝青混凝土鋪面材料成本評估表 134 圖目錄 圖1-1 研究流程圖 4 圖2-1 國內廢棄混凝土處理現況 7 圖2-2 再生粒料生產製程 10 圖2-3 水泥漿包裹輕質骨材圖 21 圖2-4 瀝青包裹輕質骨材圖 21 圖2-5 密級配粒料架構 30 圖2-6 石膠泥粒料架構 30 圖2-7 多孔隙粒料架構 30 圖3-1 第1階段試驗流程圖 32 圖3-2 第2階段試驗流程圖 32 圖3-3 未裹漿/裹漿再生粒料試體 39 圖3-4 試體模 46 圖3-5 抗壓試驗機 46 圖3-6 洛杉磯磨損試驗機 50 圖3-7 承壓筒 51 圖3-8 針入度試驗儀 55 圖3-9 黏滯度試驗儀 55 圖3-10延展性試驗儀 55 圖3-11薄膜烘箱 55 圖3-12馬歇爾試驗儀器 60 圖3-13最大理論比重試驗儀器 60 圖3-14間接張度強度試驗儀器 66 圖3-15直接剪力強度試驗儀器 67 圖3-16真空抽氣試驗儀 70 圖3-17車轍輪跡試體及試體模具 74 圖3-18車轍輪跡試驗機 74 圖3-19定水頭透水試驗裝置 76 圖4-1 水泥漿方塊抗壓強度比較圖 78 圖4-2 SSD比重比較直方圖 82 圖4-3 烘乾比重比較直方圖 82 圖4-4 吸水率比較直方圖 82 圖4-5 健性損失率比較直方圖 84 圖4-6 洛杉磯100轉磨損率比較直方圖 86 圖4-7 洛杉磯500轉磨損率比較直方圖 86 圖4-8 筒壓強度比較直方圖 87 圖4-9 控制組HMA-N 馬歇爾配合設計各項性質試驗結果 92 圖4-10對照組HMA-RC 馬歇爾配合設計各項性質試驗結果 93 圖4-11對照組HMA-PP-PRC 馬歇爾配合設計各項性質試驗結果 94 圖4-12對照組HMA-FP-PRC 馬歇爾配合設計各項性質試驗結果 95 圖4-13對照組HMA-SP-PRC 馬歇爾配合設計各項性質試驗結果 96 圖4-14控制組SMA-N配合設計各項性質試驗結果 98 圖4-15對照組SMA-RC配合設計各項性質試驗結果 99 圖4-16對照組SMA-PP-PRC配合設計各項性質試驗結果 100 圖4-17對照組SMA-FP-PRC配合設計各項性質試驗結果 101 圖4-18對照組SMA-SP-PRC配合設計各項性質試驗結果 102 圖4-19 PA各組NO.8通過率與孔隙率關係圖 104 圖4-20 PA各組瀝青含量與垂流量關係圖 105 圖4-21各鋪面瀝青混凝土馬歇爾穩定值試驗結果直方圖 110 圖4-22 HMA瀝青混凝土馬歇爾流度值試驗結果直方圖 111 圖4-23各鋪面瀝青混凝土間接張力強度試驗直方圖 113 圖4-24各鋪面瀝青混凝土直接剪力強度試驗直方圖 115 圖4-25各鋪面浸水馬歇爾試驗-浸水及標準試體穩定值直方圖 118 圖4-26各鋪面浸水馬歇爾試驗-滯留強度指數直方圖 119 圖4-27各鋪面浸水剝脫試驗-凍融及乾試體劈張應力直方圖 121 圖4-28各鋪面浸水剝脫試驗-間接強度比值(TSR)直方圖 122 圖4-29各鋪面瀝青混凝土烘箱老化損失量直方圖 124 圖4-30各鋪面瀝青混凝土CANTABRIA磨耗損失量直方圖 126 圖4-31各鋪面瀝青混凝土車轍輪跡試驗折線圖 129

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