談 影響瀝青混凝土耐久性之要素

房性中  技師

瀝青混凝土乃柔性鋪面工程所廣泛使用之材料，其設計與施工品質之良窳，明確影響完工後鋪面系統之使用績效，且攸關使用者生命安全性及駕駛車輛之舒適性，的確不容小覷。然而，影響瀝青混凝土使用成效及品質的重要因素，除了強度(穩定值)之外，尤以耐久性最為重要。大部分的從業人員均僅著重於強度值，卻忽略耐久性的重要。

其實，在許多的契約、設計圖說、施工規範，乃至於特定條款中之規定項目及規定值，均係針對瀝青混凝土之耐久性而訂定之標準值。因此許多檢（試）驗結果若不合格時，其材料被拒絕使用的原因，是顧慮瀝青混凝土耐久性不足之問題，而非強度值。

何謂瀝青混凝土耐久性？係指瀝青混凝土鋪面能夠抵抗自身及自然環境等多重因素之長期且持續破壞作用的能力，故當使用壽命愈長，亦表示其耐久性愈佳。

有關影響瀝青混凝土耐久性之要素，分述說明如下：

一、粒料級配

一般規範，皆規定瀝青混凝土使用混合料，各種粒料級配通過之篩號尺寸以及最大粒徑之篩號尺寸。若選定粒料級配時，選擇優良級配，則其耐久性一定優於均勻級配、跳躍級配及粗級配。

二、粒料粒徑

在選擇優良級配時，選定較大粒徑之粒料，其耐久性優於粒徑較小者。例如：選定1.5”或2”者，一定優於1”及1”以下者。

三、粒料硬度

粒料硬度愈高，表示其可抵抗自然環境之侵蝕作用、以及車輛行駛之磨耗作用愈高，鋪面之耐久性亦愈佳。至於硬度的表示方式，一般係以洛杉磯磨損率試驗值為基準，其值愈低，則表示粒料之硬度愈高。

四、粒料健性

將粒料置入硫酸鈉或是硫酸鎂水溶液中，進行健性試驗，當其試驗值愈低，則表示粒料具備較佳之健性。致其耐久性亦較佳。

五、粒料表面粗糙度

一般粒料表面粗糙度較大者，比諸表面圓滑的粒料，易增加其與瀝青膠泥間之黏結力。致一般規範規定：「粒料中至少應有75%(或90%)為碎石顆粒。」

六、扁平粒料使用率

設計工程師在設定瀝青混凝土混合料時，應限定扁平粒料之使用率，一般10%為上限值。由於扁平粒料的使用量如果太高，則鋪面易因重車輾壓，而衍生粒料斷裂或是粉碎性之狀況，不利於鋪面系統耐久性之維持。

七、粒料顆粒互鎖力效應

該效應愈明顯之瀝青混凝土材料，則其耐久性愈佳。筆者習慣選用較大粒徑之級配規格粒徑做為混拌材料，例如：最大粒徑1.5”及2”者，其耐久性一定優於最大粒徑1”及1”以下者。

八、孔隙率

不論選用任何級配規格之瀝青混凝土材料，皆須維持其完工後之孔隙率值在3%~5%之間。即使一味地增加壓實度值到達98%以上，瀝青混凝土材料之孔隙率仍為3%~5%之譜，不可能因提高壓實度值而降低孔隙率值至3%以下。因為瀝青膠泥，屬於半黏彈性材料；且粒料級配模式，係為｢粗粒料間之縫隙由細粒料及填充料填充之｣，另｢細粒料縫隙亦由填充料填充之｣，再者縫隙之間尚有瀝青膠泥之油膜被覆，故不可能因壓實度值愈趨近於100%，而孔隙率值就趨近於零。惟孔隙率值超過5%，則不利於耐久性。

九、適當瀝青含量及黏層噴灑量

瀝青膠泥材料，乃瀝青混凝土拌和料中必要之黏結材料。一般規範規定｢瀝青混凝土拌和料中之瀝青用量以配合設計準則試驗中所求得之最佳瀝青含量值為基準，並訂定允許差為±0.3%、±0.4%或±0.5%三種模式，三者擇一採用即可｣。以(最佳瀝青含量值±允許差值)做為選定適當瀝青含量之區間值。每天出料或每批出料，應維持固定的瀝青含量值，不可以任意變動。

此乃表示瀝青用量如果過少，將降低其與粒料間之黏結性能；惟使用瀝青含量過多，則又易於衍生冒油及鋪面表面打滑之狀況，增加行車危險性。故選用適當的瀝青含量，乃為維持瀝青混凝土材料具有良好耐久性的重要項目之一。

另外，在噴灑黏層瀝青膠泥時，應適度噴灑，千萬不宜過量，以避免鋪設面層瀝青混凝土材料後，黏層之瀝青膠泥向上滲透，產生鋪面表面冒油之狀況。

十、瀝青膠泥種類

以瀝青膠泥材料具備高溫感性特性而言，在選用瀝青膠泥種類時，應同時考量氣溫效應以及鋪面系統的使用目的，方能提升其耐久性。一般選用之準則如下：

　　  1.工址位於熱帶時，應選用AC-20或AC-30之瀝青膠泥，例如：台灣南部地區以AC-20為主。

　　  2.工址位於亞熱帶或溫帶時，應選用AC-10之瀝青膠泥，例如：台灣北部地區即以AC-10為主。

　　  3.提供重型車輛及飛機使用時，應選用AR-4000或是高黏滯度之瀝青膠泥。惟AR-8000(含)以上種類者則不適合選用。

　　  4.一般市區道路或是供汽、機車使用時，應選用AC-10或AC-20之瀝青膠泥即可。

十一、壓實度

一般規範規定壓實度值為：「滾壓後取五個樣品進行壓實度試驗，單一值不得低於室內平均密度值之94%，且平均值不得低於室內平均密度值之96%。」然而，少數人冀望將壓實度值提高至100%以上之水準，筆者認為除了有試驗錯誤之顧慮外，亦反不利於耐久性之表現。

一如前述，瀝青混凝土材料之壓實度不易超過100%，此其一；  若在進行室內平均密度值之試驗時，選料中之細粒料或填充料偏多，而現場實際滾壓時之粗粒料卻較多時，才有可能發生壓實度值>100%的狀況。這表示配料作業喪失了均勻性，此其二；發生超過100%以上之壓實度時，應檢核是否有過度壓實之現象、以及粒料是否會被輾壓碎解、碎裂之情事？反不利於日後之耐久性，此其三。

十二、滾壓速率

瀝青混凝土混合料之滾壓速率，規定為初壓≦3km/hr、複壓及終壓≦5km/hr，但各階段滾壓速率仍以愈慢愈佳。故應選擇下限值及其以下者為主(<3km/hr或是<5km/hr)。

十三、最小厚度值

基於柔性鋪面之破壞機制乃係瀝青混凝土滾壓後，底部位置之張應力及張應變所控制，其所能承受之張力僅為壓力及壓應力的十分之一(10%)，因此美國AI MS-1之設計準則，皆設定柔性鋪面之最小厚度值應為10公分，以避免產生立即性之損壞情事，維持其應有之耐久性。

十四、滯留強度

瀝青混凝土材料之滯留強度值，一般規定應≧75%，且滯留強度值越高，則其耐久性越佳；若<75%時，應依下列方法尋求改善之道：

1.增加瀝青膠泥使用量。

2.使用防剝劑。

3.增加填充料的使用量。

4.更改粒料級配。

5.採用黏滯度較高之瀝青膠泥。

另依據經驗顯示，AR-8000分類之瀝青膠泥，使用於瀝青混凝土混合料時，其滯留強度值泰半皆<75%，且有低至50%以下之狀況。一如前述，實務上應避免選用AR-8000分類之瀝青膠泥做為黏結材料。

十五、混合料出廠溫度

出廠溫度一般皆以≦163℃為主，且須介於120℃~163℃之間；改質及特殊之瀝青混凝土混合料，則以≦175℃為主，且須介於150℃~175℃之間。若出廠溫度超過以上各材料規定之上限值，則瀝青混凝土之混合料，將快速氧化而產生老化現象；反之，低於以上各材料規定之下限值，將降低混合料黏結效能，難以達到滾壓成效，損及滾壓後之黏結性能及耐久性。

十六、運輸距離及時間

熱拌料出廠後，若運輸之距離越長或是運輸時間過久，則熱拌料將有漸次降溫之現象，當運抵現場之熱拌料溫度，降至120℃以下(正常瀝青膠泥之熱拌料)或150℃以下(改質及特殊瀝青膠泥之熱拌料)時，則難以達成滾壓之成效，即使勉強予以滾壓完成，日後亦易於衍生剝落(脫)之損壞狀況，將嚴重傷害鋪面之耐久性。

十七、養護作業及配合措施

瀝青混凝土完成滾壓作業後，應立即進行養護作業。其配合措施列述如下：

1.靜置冷卻，仍以24小時為最佳之養護時程。

2.完成滾壓作業後，不能採行灑水之方式予以降溫養護。

3.養護期程內應禁止車輛、人畜行走其上。

4.交通負載量愈大之鋪面，應延長養護至少須≧24(含)小時。

十八、視狀況使用附加劑

選用再生瀝青混凝土材料時，須使用再生劑；另為增加瀝青混凝土材料的抗剝脫能力、抵抗水分侵害之能力與增加瀝青膠泥之間接張力值，則可使用防剝劑（增加耐久性）。惟使用前述附加劑之前，尚須個別經過試拌試配作業，以取得各附加劑最佳之使用量暨獲致最佳之使用成效。

綜上所述，皆為影響瀝青混凝土材料耐久性之要素，各要素可相輔相成，亦互為因果關係，值得工程人員詳細了解並正確運用於工程實務之中，庶幾提升柔性鋪面工程之耐久性。