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研究生:簡大淵
研究生(外文):Da-YuanJian
論文名稱:評估瀝青混凝土添加底碴與回收料之疲勞性質
論文名稱(外文):Evaluation of Fatigue Properties of Asphalt Mixtures Contained with Bottom Ash and Reclaimed Asphalt Pavement
指導教授:陳建旭陳建旭引用關係
指導教授(外文):Jian-Shiuh Chen
學位類別:碩士
校院名稱:國立成功大學
系所名稱:土木工程學系碩博士班
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:2010
畢業學年度:98
語文別:中文
論文頁數:113
中文關鍵詞:底碴(BA)回收料(RAP)鬆弛模數疲勞性質
外文關鍵詞:Bottom Ash(BA)Reclaimed Asphalt Pavement(RAP)Relaxation modulusfatigue properties
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近年來,由於對環境保護的重視,在台灣使用二次料來取代天然材料的情形日漸增加。回收瀝青混凝土(Reclaimed Asphalt Pavement,RAP)以及焚化爐底碴(Bottom Ash,BA)可用來取代天然材料,不只可解決砂石資源日漸不足的情形,也能有效減少刨除路面和焚化後所留下的固體廢棄物,對於經濟及環境保護都能有所助益。本研究中首先對焚化爐底碴以及回收瀝青混凝土進行基本物性試驗,接著使用AC-10為軟化劑,控制目標黏滯度為2000 poise,依照再生配合設計計算瀝青用量,並針對不同含量的底碴依回歸式求得瀝青含量。並使用SGC配合設計製作疲勞試體,添加入不同含量之焚化爐底碴和回收瀝青混凝土,評估兩者對於瀝青混凝土鬆弛模數以及疲勞性質的影響,比較其不同處。
試驗結果顯示,回收瀝青混凝土取代量高會使得鬆弛模數最大值提高,添加40%RAP的試體之最大值為未添加試體的1.5至2倍,推測為回收料所含之老化瀝青使試體勁度提高所造成的影響。而BA取代量高的情況下,試體鬆弛模數平緩值有下降的趨勢,這可能受底碴本身多孔易碎性的結構特性所影響。當RAP添加量20%以內時以及底碴添加量20%以內時,鬆弛速率影響較小。在試體疲勞壽命部份,以勁度曲線、累積消散能、能量比、消散能比等方式評估疲勞壽命,並比較其差異。回收料含量高之試體,微觀裂縫發生之載重次數有下降趨勢,底碴含量增加至30%時較易生成微觀裂縫;而底碴含量增加至30%以及RAP含量增加至40%時,疲勞壽命有下降的趨勢。各種評估疲勞壽命的方式差異不大,皆可有效評估。
Recently, using secondary aggregate to replace nature aggregate Increases day after day. Reclaimed Asphalt Pavement and Bottom Ash can replace nature aggregate. Not only to solve lacking in nature sources but to reduce the Municipal Solid Waste.
This research examined physical tests of RAP and BA first. Use AC-10 asphalt to control viscosity in 2000 poise. Following the Superpave mix design of using RAP to find out the optimum asphalt content which is based on 20% RAP with 0% to 30% BA. Second, use SGC to compact specimen of different content of RAP and BA. Finally, evaluate the relaxation modulus and fatigue properties.
Results indicate that with the RAP content increased, the maximum of relaxation modulus increased. When add 40% RAP, it’s 1.5 to 2 times of 0% RAP specimens. Addition of RAP content over 20% and BA content over 30%, relaxation rate increased obviously.
In this research, performed under the same temperature, frequency and strain controlled loading condition. We use traditional fatigue life, stiffness curve, accumulation of dissipated strain energy, energy ratio and dissipated energy ratio to evaluate the fatigue life of specimens and compare the differences. Results indicate that when BA content increase to 30%, fatigue life reduce.
摘要 I
目錄 VII
表目錄 XIII
圖目錄 XIV
第一章 緒論 1-1
1.1前言 1-1
1.2 研究動機 1-2
1.3 研究目的 1-2
1.4 研究範圍 1-3
第二章 文獻回顧 2-1
2.1 焚化爐底碴及其基本特性 2-1
2.1.1 焚化爐系統與底碴來源 2-1
2.1.2 底碴利用前處理技術 2-2
2.1.3 焚化爐底碴的物理特性 2-3
2.1.4 焚化爐底碴的化學特性 2-4
2.1.5 國內焚化爐底碴使用情形 2-5
2.2 回收瀝青混凝土(reclaimed asphalt pavement, RAP) 2-5
2.2.1 熱拌再生瀝青混凝土(recycled hot-mix asphalt concrete) 2-6
2.2.2 回收瀝青混凝土添加比例 2-6
2.2.3 回收瀝青混凝土的黏結料性質 2-7
2.2.4 回收料的粒料性質 2-8
2.2.5 再生瀝青混凝土的黑石頭現象 2-8
2.3 再生劑與軟化劑 2-9
2.3.1 再生劑規範及其添加量 2-10
2.3.2 再生劑添加量 2-10
2.2.6 國外再生瀝青混凝土的使用介紹 2-11
2.3 再生瀝青混凝土配合設計 2-12
2.4 瀝青混凝土的疲勞行為 2-12
2.4.2 消散應變能 2-14
2.4.2 虛擬應變能 2-15
2.5 使用回收料於瀝青混凝土的疲勞特性 2-16
第三章 研究計畫 3-1
3.1 試驗架構與流程 3-1
3.2 試驗材料與規範 3-4
3.3 瀝青物性試驗 3-5
3.3.1 針入度試驗 3-5
3.3.2 黏滯度試驗 3-5
3.3.3 比重試驗 3-6
3.4 粒料基本物性試驗 3-6
3.4.1 篩分析試驗 3-6
3.4.2 比重及吸水率試驗 3-6
3.4.3 洛杉磯磨損試驗 3-7
3.4.4 健性試驗 3-7
3.5 回收瀝青萃取試驗 3-7
3.6 試驗方法與設備 3-8
3.6.1 旋轉式壓實儀 3-9
3.6.2 鬆弛模數試驗與反覆載重疲勞試驗 3-9
3.7 Superpave 配合設計 3-12
3.8 SGC操作手冊 3-12
3.8.1 儀器介紹 3-12
3.8.2 SGC操作步驟 3-15
3.9 MTS操作手冊 3-20
3.9.1 儀器介紹 3-20
3.9.2 操作步驟 3-21
3.9.2.1 開啟油壓機 3-21
3.9.2.2 開啟MTS主機系統 3-21
3.9.2.3開啟操作電腦 3-22
3.9.2.4 MTS油壓夾具控制 3-23
3.9.3 基本操作項目 3-24
3.9.3.1 Offset 3-24
3.9.3.2 Meters 3-25
3.9.3.3 Scope 3-26
3.9.3.4 Manual Controls 3-27
3.9.3.5 Detectors 3-28
3.9.3.6 Basic test ware 3-28
3.9.3.7 MPT 3-29
3.9.4 放置試體 3-30
3.9.5 關閉儀器 3-30
3.10 符號說明 3-31
第四章 試驗結果與討論 4-1
4.1 材料基本物性試驗 4-1
4.1.1 瀝青黏結料基本性質 4-1
4.1.2 粒料基本性質 4-2
4.1.3 天然粒料與焚化爐底碴 4-2
4.1.4 瀝青混凝土回收料 4-3
4.1.4.1 比重與吸水率 4-3
4.1.3.2 再生混凝土粒料篩分析 4-4
4.2 再生瀝青配合設計 4-6
4.2.1 黏結料瀝青含量與黏滯度 4-6
4.2.2 粒料級配 4-7
4.2.3 再生配合設計瀝青含量 4-8
4.2.4 再生配合設計瀝青等級 4-9
4.2.5 Superpave配合設計結果 4-10
4.3 鬆弛模數試驗 4-13
4.4 勁度曲線 4-26
4.5 應力-應變迴圈與消散能 4-34
4.6累積消散能 4-37
4.7 消散能比 4-41
4.8 能量比 4-44
4.9 疲勞壽命比較 4-47
第五章 結論與建議 5-1
5.1 結論 5-1
5.2 建議 5-3
參考文獻 參-1
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