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技師報於85年11月18日土木日創刊
新聞局出版事業登記證局版省報字第48號


中華民國一○二年九月二十一日

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本期主筆:魏嘉甫
執行編撰:李惠華
文字記者:許素梅

阿太堡限度與指數應用於鋪面工程規範說明暨探討

房性中 技師

前言

近日來,陸續有從業人員詢及:「阿太堡(Atterberg)限度與指數應如何運用於鋪面工程規範?」以及「相關注意事項若何?」等提問。

筆者基於教學立場,除分別予以當面立即釋疑之外,尚利用空閒時間逐一蒐集國內外參考文獻及個人工程實務資料,經綜合整理暨歸納後,擬藉本文之發表,完整地呈現阿太堡限度與指數使用於鋪面工程規範應有之全貌,俾利澄清業界混淆之用法或誤用之情形。則幸甚!

另外一方面,筆者並擬針對阿太堡限度與指數試驗時應注意事項、重點以及規範規定阿太堡限度與指數之用意,做進一步之說明與探討,以竟釋疑之全功。 

基本定義

一般而言,阿太堡限度與指數分為兩個部份,茲列述如下。

1.阿太堡限度。

(1)液性限度(Liquid Limit;簡稱LL)

(2)塑性限度(Plastic Limit;簡稱PL)

(3)縮性限度(Shrinkage Limit;簡稱SL)

2.阿太堡指數。

(1)稠度指數(Consistency Index;簡稱CI)

(2)流性指數(Flow Index;簡稱FI)

(3)液性指數(Liquidity Index;簡稱LI)

(4)塑性指數(Plasticity Index;簡稱PI)

(5)韌性指數(Toughness Index;簡稱TI)

以上各項僅LLPI兩者被廣泛運用於鋪面工程規範。

職是之故,本文擬將其定義分別列述如下。

1.LL:定義為土壤自液體狀態進入塑性狀態時之含水量,以百分比(%)表示,一般可省略%之標示。

2.PI:定義為土壤液性限度與塑性限度之差,亦即可採用公式(1)表示之。

         PI=LL-PL   公式(1)

  式中:PL=土壤自塑性狀態進入半固體狀態時之含水量,以百分比(%)表示,一般可省略%之標示。

 

規範及機構代號名稱說明

  在列述各規範及機構針對LLPI敘述規定值之前,茲先行說明各代號名稱所代表之意義或全名(含中譯名稱)如下。

 1.AASHTOAmerican Association of State Highway and Transportation Officials. 美國州公路及運輸協會。

 2.AI MS-1Asphalt Institute, ”Thickness Design- Asphalt Pavements for

Highway & Streets”,  Manual Series No.1. 美國瀝青學會MS-1設計手冊。

 3.ASTMAmerican Society for Testing and Materials. 美國材料試驗協會。

 4.FAAFederal Aviation Administration. 美國聯邦航空署。

 

規範及機構規定值

有關LLPI運用於鋪面工程,各規範及機構之規定值詳如下列所示。

 1.一般路基土壤 及路床土壤規定。

  (1)PI6者為塑性土壤。

  (2)PI6者為非塑性土壤。

 2.一般面層瀝青混凝土通過No.200號篩之填充料規定。

   PI4

 3.AASHTO M147規定:

  基底層級配料之LL25PI6

 4.AI MS-1規定。

  (1)基層級配料之LL25PI6

  (2)底層級配料應為N.P.(Non-plastic;無塑性)之材料。

 5.ASTM D2940規定。

基底層級配料之LL25PI4

 6.FAA規定。

  (1)基層級配料之LL25PI6

  (2)底層級配料之LL25PI4

 7.日本瀝青混凝土鋪裝要綱規定。

   再生粒料之PI4 

試驗時應注意之事項及重點

 1.土壤無塑性之定義如下。

  (1)土壤塑性偏低而無法做塑性限度PL試驗時,PI值可訂定為N.P.

  (2)PL值大於LL值時,亦可稱之為N.P.。亦即公式(1)產生負值之情況。

 2.PL試驗時之土樣細條直徑應維持在3.0~3.2mm(1/8”)之間。

 3.試驗程序以自較濕點至較乾點比較便利。

 4.不可以在液限儀銅盃內再加水拌和樣品。

 5.非電動式之液限儀,應維持每秒打擊兩次之速率。

 6.液限儀銅盃每起伏一次之落差應維持在1cm,不可忽高忽低(或忽大忽小)

 7.試驗完成後,應立即進行含水量測求之工作,以避免水份散失。

 8.液限儀打擊次數應介於15~35之間,否則不宜採用;且在試驗進行中,亦不可再加入乾土調拌。

 9.除有機土壤必須以烘箱設定110℃烘乾外,其他各類土壤以氣乾方式烘乾為主,不得已時只可採用烘箱設定60℃以下之溫度烘乾之。

 10.校對或是分析試驗值之正確性時,不可以採用單點式方法試驗之。 

綜合討論暨建議事項

 1.部份從業人員經常詢及:『鋪面工程各層鋪築材料皆已訂定級配規格及CBRRMRK值強度規定,另行再訂定LLPI值之目的為何?』筆者擬說明如下。

   (1)一般而言,土木及建築工程結構體,除了必須顧及強度值之外,尚須特別注意及加強耐久性之課題。

   (2)LLPI值,依照土壤力學基本分類,PI值≧7者,即屬於中、高塑性土壤;LL值≧25者,則可能具較多黏性土壤之含量或歸類為黏性土壤(CL),以致壓縮性大幅度增加;以上兩類土壤,皆屬於具備中、高膨脹性或壓縮性不利於鋪面工程穩定之因素,且容易飽含水份又排水困難,進而兩項因素皆可能損及鋪面鋪築層材料之耐久性。

   (3)另據筆者親自參與工程研究案之經驗得知:『各鋪築層材料即使強度值皆符合設計值規定,但若LLPI值超過規定值甚高時,鋪面即有產生嚴重隆起、沉陷或唧水之現象。』而此三種現象,皆起因於高膨脹性或高壓縮性土壤及高地下水位所衍生之惡果。對鋪面工程而言,三者實具累積性之損壞致因。不可不慎呀!

 2.日本瀝青混凝土鋪裝要綱規定再生粒料之PI4,屬於最嚴格之規定。設計工程師若擬採用時,建議務必取樣試驗並印證之,方較為妥當。

 3.試驗樣品之試驗值,究應採用何種統計方法進而擬定為設計值,應視狀況而定,不可一招半式即想走遍江湖呀!一般而言,筆者強烈建議:『儘量少用試驗值之平均值做為設計值。』因為如果各位讀者若採用此一作法,即表示工程案必須承擔50%的失敗率,這是任何單位與個人皆無法承擔之重呀!筆者語重心長,殷望讀者切記之!  

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