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研究生:許育德
研究生(外文):Yu-Te Hsu
論文名稱:營建廢料對石膠泥瀝青混凝土鋪面成效影響之研究
論文名稱(外文):Effects of Construction Wastes on the Pavement Performance of Stone Mastic Asphalt(SMA)
指導教授:沈得縣沈得縣引用關係
指導教授(外文):Der-Hsien Shen
學位類別:碩士
校院名稱:國立臺灣科技大學
系所名稱:營建工程系
學門:工程學門
學類:土木工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2002
畢業學年度:90
語文別:中文
論文頁數:159
中文關鍵詞:石膠泥瀝青混凝土(SMA)廢混礙土廢紅磚廢磁磚
外文關鍵詞:Stone Mastic Asphalt(SMA)waste concretewaste brickwaste tile
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本研究首先採用含廢紅磚及廢磁磚之廢混凝土以取代一半及取代全部之方式取代天然粗粒料,以石灰作為填充料,纖維作為瀝青流失抑制劑,使用改質Ⅱ型瀝青膠泥拌製成石膠泥瀝青混凝土,然後進行馬歇爾、車轍、回彈、間接張力,老化、浸水剝脫及Cantabria磨耗等試驗,以探討廢混凝土含紅磚與磁磚對石膠泥瀝青混凝土鋪面成效之影響。
研究結果顯示:石膠泥瀝青混凝土之瀝青含量隨廢混凝土、紅磚及磁磚之含量增加而上升。在工程性質方面,各取代組之穩定值均高於天然組,且以廢混凝土全部取代成效最佳。在車轍性質方面,25℃條件下,各取代組之車轍變形量未見明顯差異,60℃時以廢混凝土取代之成效最佳,且車轍變形量隨紅磚與磁磚含量增加而遞增。在間接張力方面,以廢混凝土取代強度最高,但隨紅磚及磁磚含量增加而降低。在浸水剝脫與回彈性質方面,以天然組成效最佳,並隨各取代量增加而降低。在烘箱老化性質方面,各組之穩定值隨養治時間增加而上升,且穩定值老化增損率均隨廢混凝土及紅磚含量增加而增加,但隨磁磚含量增加而降低。在磨耗試驗方面,以廢混凝土取代組成效最佳,磨耗率隨紅磚含量增加而增加,但隨磁磚含量增加而遞減。整體成效評估方面,石膠泥瀝青混凝土品質以廢混凝土取代最佳,但隨紅磚或磁磚含量增加而變差,其中又以磁磚表現最差。

In this study, waste concrete with waste brick and waste tile to replace natural aggregates in the mode of full and half of coarse aggregate. Lime is used to be the filler, and fiber for stability additive, Use modified asphalt cement to prepare SMA, Then conduct the Marshall test, rutting test and Mr test, indirect tension test, aging test, soaking stripping test and Cantabria wearing test so as to analyze the effects of waste concrete with waste brick and waste tile on the pavement performance of SMA.
The study results show that the optimal asphalt content of SMA will increase as the waste concrete, waste brick and waste tile increase. In engineering properties, the stability value of replacement set is higher than the natural set, and waste concrete in full mode replace has the highest value. On rutting property, there is no significant deference between each replacement set under the condition of 25℃, under the condition of 60℃, the performance of waste concrete replacement set is the best, the rutting deformation of SMA will increase as the content of waste brick and waste tile increase in SMA. On the indirect tension test, the strength of waste concrete replacement set is the highest, but decrease as the content of waste brick and waste tile. On the Mr test and soaking stripping test, natural set performance is the best. On the aging test, the stability value of each set will increase as the curing time increase. However the increase rate of stability value increase as the content of waste concrete and waste brick increase in SMA, but decrease as the content of waste tile increase. On the wearing rate increase as the content of waste brick increase but decrease as the content of waste tile increase. The overall evaluation indicates that the performance of SMA with waste concrete replacement will be best. The performance of SMA will deteriorate as the content of waste brick or waste tile increase, especially the latter one.

目錄
中文摘要 Ⅰ
英文摘要 Ⅱ
誌謝 Ⅲ
目錄 Ⅳ
表目錄 Ⅷ
圖目錄 Ⅹ
第一章 緒論
1-1研究動機 1
1-2研究目的 2
1-3研究範圍 2
1-4研究方法 2
1-5研究步驟及流程 3
第二章文獻回顧
2-1營建廢棄物資源化與應用 5
2-1-1營建廢棄物資源化重要性 5
2-1-2廢棄混凝土之基本性質 8
2-1-3 廢棄混凝土在工程上之應用 8
2-2紅磚與磁磚基本性質 11
2-2-1紅磚基本性質 11
2-2-2磁磚基本性質 12
2-3改質瀝青之分類及性質 12
2-4 瀝青混凝土之特性 15
2-4-1 瀝青混凝土之組成結構 15
2-4-2 密級配瀝青混凝土 16
2-4-3多孔隙瀝青混凝土 17
2-4-4 石膠泥瀝青混凝土 17
2-4-5密級配、多孔隙、石膠泥瀝青混凝土之比較 17
2-5 石膠泥瀝青混凝土(SMA)之配合設計 18
2-5-1 SMA特性 18
2-5-2 SMA之級配與組成 19
2-5-3 SMA要求骨材之架構 22
2-5-4 SMA使用之瀝青膠泥 22
2-5-5 SMA使用之填充料 23
2-6 SHRP旋轉剪力壓實機 24
第三章 試驗材料與試驗計劃
3-1試驗材料準備 26
3-2試驗變數與試驗流程 27
3-2-1試驗變數介紹 27
3-2-2試驗流程 28
3-3材料試驗計劃 30
3-3-1瀝青材料物性試驗 30
3-3-2粒料物性試驗 32
3-4 SMA配合設計 33
3-4-1 SMA配合設計之特性 33
3-4-2試驗儀器 33
3-4-3試驗步驟 34
3-5瀝青流失率試驗(垂流試驗) 39
3-6瀝青混凝土車轍及回彈模數試驗計劃 40
3-6-1車轍試驗計劃 40
3-6-2回彈模數試驗計劃 42
3-7 瀝青混凝土間接張力試驗 43
3-8 瀝青混凝土耐久性之烘箱加熱老化試驗 44
3-9 瀝青混凝土浸水剝脫試驗 45
3-10 瀝青混凝土Cantabria磨損試驗 46
第四章 試驗結果分析與討論
4-1 試驗材料基本物性分析 55
4-1-1瀝青材料之基本物性 55
4-1-2粒料之基本物性 56
4-2石膠泥瀝青混凝土之馬歇爾試驗結果分析 57
4-2-1 廢混凝土抗壓試體取代一半之紅磚群(SRC-B) 57
4-2-2 廢混凝土抗壓試體取代一半之磁磚群(SRC-T) 65
4-2-3 廢混凝土抗壓試體取代全部之紅磚群(ARC-B) 70
4-2-4 廢混凝土抗壓試體全部取代之磁磚群(ARC-T) 75
4-2-5 馬歇爾工程性質綜合分析 80
4-3 瀝青垂流試驗(Draindown test) 83
4-4石膠泥瀝青混凝土車轍結果分析 84
4-4-1車轍試驗結果分析 84
4-4-2動穩定值 106
4-4-3 變形率 112
4-4-4 回彈模數試驗結果分析 118
4-5 瀝青混凝土間接張力試驗結果分析 122
4-6 瀝青混凝土耐久性之烘箱加熱老化試驗結果分析 124
4-7 浸水剝脫試驗結果分析 135
4-8 Cantabria磨損試驗結果分析 138
4-9 各營建廢棄物拌製瀝青混凝土之應用成效評估 141
第五章 結論與建議
5-1 結論 152
5-2建議 154
參考文獻 155
表目錄
表2-1 建築拆除廢棄物中廢混凝土塊、廢棄磚石類數量之比率 6
表2-2 台灣地區目前規劃、施工與營運中土資場 7
表2-3 日本再生混凝土種類及用途 10
表2-4 瀝青膠泥之物理性質 13
表2-5 中國國家標準CNS之改質瀝青規範 13
表2-6 德國IFM之SMA級配規範 20
表2-7 歐洲瀝青舖面協會提出之SMA歐洲標準草案 21
表2-8 美國NCAT之SMA暫行規範建議級配容許範圍 21
表2-9 SMA粗粒料規範 22
表2-10 壓實旋轉圈數之規定 24
表3-1 石膠泥瀝青混凝土級配 27
表4-1 瀝青膠泥物理性質試驗值 55
表4-2 粒料之基本物性試驗 56
表4-3 各組馬歇爾工程性質結果 81
表4-4 瀝青垂流試驗結果 83
表4-5 SRB-B群之25℃ 車轍試驗值 86
表4-6 SRB-T群之25℃車轍試驗值 87
表4-7 ARB-B群之25℃車轍試驗值 88
表4-8 ARB-T群25℃之車轍試驗值 89
表4-9 SRB-B群之60℃車轍試驗值 90
表4-10 SRB-T群之60℃車轍試驗值 91
表4-11 ARB-B群之60℃車轍試驗值 92
表4-12 ARB-T群之60℃車轍試驗值 93
表4-13 瀝青混凝土車轍試驗動穩定值 107
表4-14 瀝青混凝土車轍試驗變形率 113
表4-15 瀝青混凝土回彈模數試驗結果 119
表4-16 瀝青混凝土間接張力試驗 123
表4-17 瀝青混凝土烘箱加熱老化試驗之穩定值 126
表4-18 瀝青混凝土烘箱加熱老化試驗之流度值 1 2 6
表4-19 瀝青混凝土馬歇爾穩定值殘餘率 136
表4-20 瀝青混凝土Cantabria磨耗試驗結果 139
表4-21 各組馬歇爾工程性質成效評分表 144
表4-22 車轍試驗成效評分表 145
表4-23 車轍動穩定值成效評分表 146
表4-24 回彈模數及浸水剝脫成效評分表 147表4-25 間接張力試驗成效評分表 148
表4-26 Cantabria磨耗試驗與烘老化成效評分表 149
表4-27 成效評估之總評比 150
圖目錄
圖1-1 研究步驟流程圖 4
圖2-1 再生骨材應用之途徑 10
圖2-2 密級配瀝混凝土 1 8
圖2-3 多孔隙瀝青混凝土 18
圖2-4 石膠泥瀝青混凝土 18
圖2-5 剪力壓實機示意圖 25
圖2-5 剪力壓實機原理示意圖 25
圖3-1 台中總茂公司廢棄物處理之大型破碎機 47
圖3-2 最大粒徑2〞之中型鍔式破碎機 47
圖3-3 最大粒徑3/8〞之小型鍔式破碎機 48
圖3-4 混凝土抗壓圓柱試體收集堆置場 48
圖3-5 破碎後之紅磚粒料 49
圖3-6 破碎後之磁磚粒料 49
圖3-7 粗粒料取代方式與變數代號示意圖 50
圖3-8 試驗計畫流程圖 29
圖3-9 針入度試驗 50
圖3-10 Brookfield黏度儀 51
圖3-11 延展性試 51
圖3-12 馬歇爾試驗機 52
圖3-13 SGC旋轉壓實機 52
圖3-14 馬歇爾配合設計流程 38
圖3-15 垂流試驗 53
圖3-16 車轍試驗滾壓機 53
圖3-17 車轍輪跡試驗機 54
圖3-18 回彈模數試驗機 54
圖4-1 SRC-B群之穩定值與瀝青含量關係圖 61
圖4-2 SRC-B群之流度值與瀝青含量關係圖 61
圖4-3 SRC-B群之單位重與瀝青含量關係圖 62
圖4-4 SRC-B群之空隙率與瀝青含量關係圖 62
圖4-5 SRC-B群之V.M.A與瀝青含量關係圖 63
圖4-6 SRC-B群之V.F.A與瀝青含量關係圖 63
圖4-7 SMA瀝青混凝穩定值試驗 64
圖4-8 密級配瀝青混凝穩定值試驗 64
圖4-9 SRC-T群之穩定值與瀝青含量關係圖 67
圖4-10 SRC-T群之流度值與瀝青含量關係圖 67
圖4-11 SRC-T群之單位重與瀝青含量關係圖 68
圖4-12 SRC-T群之空隙率與瀝青含量關係圖 68
圖4-13 SRC-T群之V.M.A與瀝青含量關係圖 69
圖4-14 SRC-T群之V.F.A與瀝青含量關係圖 69
圖4-15 ARC-B群之穩定值與瀝青含量關係圖 72
圖4-16 ARC-B群之流度值與瀝青含量關係圖 72
圖4-17 ARC-B群之單位重與瀝青含量關係圖 73
圖4-18 ARC-B群之空隙率與瀝青含量關係圖 73
圖4-19 ARC-B群之V.M.A與瀝青含量關係圖 74
圖4-20 ARC-B群之V.F.A與瀝青含量關係圖 74
圖4-21 ARC-T群之穩定值與瀝青含量關係圖 77
圖4-22 ARC-T群之流度值與瀝青含量關係圖 77
圖4-23 ARC-T群之單位重與瀝青含量關係圖 78
圖4-24 ARC-T群之空隙率與瀝青含量關係圖 78
圖4-25 ARC-T群之V.M.A與瀝青含量關係圖 79
圖4-26 ARC-T群之V.F.A與瀝青含量關係圖 79
圖4-27 最佳瀝青含量之穩定值比較圖 82
圖4-28 最佳瀝青含量之單位重比較圖 82
圖4-29 SRC-B群之25℃11.4kgf/cm2車轍試驗值 94
圖4-30 SRC-B群之25℃16.8kgf/cm2 車轍試驗值 94
圖4-31 SRC-B群之25℃22.2kgf/cm2 車轍試驗值 95
圖4-32 SRC-T群之25℃11.4kgf/cm2車轍試驗值 95
圖4-33 SRC-T群之25℃16.8kgf/cm2車轍試驗值 96
圖4-34 SRC-T群之25℃22.2kgf/cm2車轍試驗值 96
圖4-35 ARC-B群之25℃11.4kgf/cm2車轍試驗值 97
圖4-36 ARC-B群之25℃16.8kgf/cm2車轍試驗值 97
圖4-37 ARC-B群之25℃22.2kgf/cm2車轍試驗值 98
圖4-37 ARC-T群之25℃11.4kgf/cm2車轍試驗值 98
圖4-39 ARC-T群之25℃16.8kgf/cm2車轍試驗值 99
圖4-40 ARC-T群之25℃22.2kgf/cm2車轍試驗值 99
圖4-41 SRC-B群之60℃11.4kgf/cm2車轍試驗值 100
圖4-42 SRC-B群之60℃16.8kgf/cm2車轍試驗值 100
圖4-43 SRC-B群之60℃22.2kgf/cm2車轍試驗值 101
圖4-44 SRC-T群之60℃11.4kgf/cm2車轍試驗值 101
圖4-45 SRC-T群之60℃16.8kgf/cm2車轍試驗值 102
圖4-46 SRC-T群之60℃22.2kgf/cm2車轍試驗值 102
圖4-47 ARC-B群之60℃11.4kgf/cm2車轍試驗值 103
圖4-48 ARC-B群之60℃16.8kgf/cm2車轍試驗值 103
圖4-49 ARC-B群之60℃22.2kgf/cm2車轍試驗值 104
圖4-50 ARC-T群之60℃11.4kgf/cm2車轍試驗值 104
圖4-51 ARC-T群之60℃16.8kgf/cm2車轍試驗值 105
圖4-52 ARC-T群之60℃22.2kgf/cm2車轍試驗值 105
圖4-53 SRC-B群之25℃車轍試驗動穩定值趨勢圖 108
圖4-54 SRC-T群之25℃車轍試驗動穩定值趨勢圖 108
圖4-55 ARC-B群之25℃車轍試驗動穩定值趨勢圖 109
圖4-56 ARC-T群之25℃車轍試驗動穩定值趨勢圖 109
圖4-57 SRC-B群之60℃車轍試驗動穩定值趨勢圖 110
圖4-58 SRC-T群之60℃車轍試驗動穩定值趨勢圖 110
圖4-59 ARC-B群之60℃車轍試驗動穩定值趨勢圖 111
圖4-60 ARC-T群之60℃車轍試驗動穩定值趨勢圖 111
圖4-61 SRC-B群之25℃車轍試驗變形率趨勢圖 114
圖4-62 SRC-T群之25℃車轍試驗變形率趨勢圖 114
圖4-63 ARC-B群之25℃車轍試驗變形率趨勢圖 115
圖4-64 ARC-T群之25℃車轍試驗變形率趨勢圖 115
圖4-65 SRC-B群之60℃車轍試驗變形率趨勢圖 116
圖4-66 SRC-T群之60℃車轍試驗變形率趨勢圖 116
圖4-67 ARC-B群之60℃車轍試驗變形率趨勢圖 117
圖4-68 ARC-T群之60℃車轍試驗變形率趨勢圖 117
圖4-69 瀝青混凝土回彈模數 120
圖4-70 瀝青混凝土25℃回彈與單位重比較 120
圖4-71 瀝青混凝土40℃回彈與單位重比較 121圖4-72 瀝青混凝土間接張力試驗 123
圖4-73 SRC-B群烘箱加速老化之穩定值 127
圖4-74 SRC-B群烘箱加速老化之穩定值變化率 127
圖4-75 SRC-T群烘箱加速老化之穩定值 128
圖4-76 SRC-T群烘箱加速老化之穩定值變化率 128
圖4-77 ARC-B群烘箱加速老化之穩定值 129
圖4-78 ARC-B群烘箱加速老化之穩定值變化率 129
圖4-79 ARC-T群烘箱加速老化之穩定值 130
圖4-80 ARC-T群烘箱加速老化之穩定值變化率 130
圖4-81 SRC-B群烘箱加速老化之流度值 131
圖4-82 SRC-B群烘箱加速老化之流度值變化率 131
圖4-83 SRC-T群烘箱加速老化之流度值 132
圖4-84 SRC-T群烘箱加速老化之流度值變化率 132
圖4-85 ARC-B群烘箱加速老化之穩定值 133
圖4-86 ARC-B群烘箱加速老化之穩定值變化率 133
圖4-87 ARC-T群烘箱加速老化之穩定值 134
圖4-88 ARC-T群烘箱加速老化之穩定值變化率 134
圖4-89 瀝青混凝土浸水前與浸水後穩定值之比較 137
圖4-90 瀝青混凝土浸壓指數之比較 137
圖4-91 Cantabria 磨耗試驗損失率比較 140
圖4-92 成效評估之總評比 151

參考文獻
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