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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:吳昆霖
研究生(外文):Quin-Ling Wu
論文名稱:不同最大標稱粒徑多孔隙瀝青混凝土力學行為之比較
論文名稱(外文):Mechanical Behavior of Porous Asphalt Concrete with Different Nominal Maximum Aggregate Size
指導教授:徐登文徐登文引用關係
指導教授(外文):Tung-Wen Hsu
口試委員:黃添坤陳建旭
口試委員(外文):Tien-Kuen HuangJian-Xu Chen
口試日期:2015-07-24
學位類別:碩士
校院名稱:國立中興大學
系所名稱:土木工程學系所
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:2015
畢業學年度:103
語文別:中文
論文頁數:83
中文關鍵詞:1/2in.-PAC3/4in.-PAC成效試驗
外文關鍵詞:1/2in.-PAC3/4in.-PACperformance test
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台灣位處亞熱帶地區,常年高溫多雨,目前高速公路面層推廣使用多孔隙瀝青混凝土鋪面材料,此材料具有雨天抗滑、降低水霧、減少行駛噪音等提高駕駛安全及舒適性方面良好的成效,唯因其高孔隙率的特性,粒料結構是否足以抵抗台灣公路繁重的交通量,在力學及相關成效試驗上需要更進一步予以探究。透過國內外學術之研究,將相關力學理論應用於實務上,不斷改良並發展出適合台灣的多孔隙瀝青混凝土配合設計方法,實為近年各相關單位所努力之方向。
本研究以多孔隙瀝青混凝土兩種不同最大標稱粒徑級配來作探討。3/4in.-PAC和 1/2in.-PAC一致採用國內逐漸推廣的改質III型瀝青膠泥拌合。兩種粒徑級配分別依現行規範決定最佳含油量,在實驗室製成試體並透過垂流、滲透性、飛散、穩定值、水敏感性、動態模數、重複荷重下之永久變形、三軸壓縮試驗、輪跡車轍試驗等一系列試驗進行分析與探討,以期能提供國內多孔隙瀝青混凝土設計應用的參考。
根據成效試驗結果顯示,1/2in.-PAC有較佳的抗磨耗表現,3/4in.-PAC則在排水性能上和穩定值表現較好。在水敏感試驗中,3/4in.-PAC有較佳的未泡水間接張力強度,但因在空隙率較大的情況下,推測其易造成水分侵入,進而降低瀝青黏結力,使試體較易於受到水侵蝕,進而導致間接張力強度下降速度較快於1/2in.-PAC。
由動態模數主曲線的試驗結果得知,高溫環境低頻率荷重下,1/2in.-PAC試體有較大之動態模數值,表示其高溫抵抗車轍能力較佳。在低溫高荷重頻率下,1/2in.-PAC試體相對有略大之動態模數值,顯示1/2in.-PAC試體抵抗低溫疲勞破裂能力略差。在重複荷重下之永久變形試驗中,1/2in.-PAC在達到4%應變所需的簡化時間較長,抗車轍能力較佳,此與動態模數試驗結果一致。輪跡車轍試驗中,1/2in.-PAC試體的動態穩定值較高,表示抗車轍能力較佳,此與前兩項試驗結果一致。三軸壓縮試驗中,1/2in.-PAC試體的ψ值均較高,可顯示其有較高的抗車轍能力。與前述三種試驗結果之趨勢一致。


Taiwan is located in subtropical regions, perennial hot and rainy, promote the use of the current highway surface layer porous asphalt concrete paving material, this material has a rainy day skid, reduce the mist, with noise reduction to improve driving safety and good results in terms of comfort, Only because of its characteristics of high porosity, pellet structure is strong enough to resist Taiwan highway heavy traffic on the mechanics and related test results need to be explored further. Through academic researches, related mechanics theory applied to practice, continuous improvement and development of porous asphalt concrete for Taiwan with the design methods, the real direction in recent years, the efforts of all relevant units to.
In this study, two different porous asphalt maximum nominal particle size gradation to make discussion. 3 / 4in.-PAC and 1 / 2in.-PAC agreed to promote the use of domestic gradually modified asphalt cement mixing III. Two particle size grading decisions are best oil content in accordance with existing norms, made in the laboratory test body and through vertical flow, permeability, flying, permanent deformation stable value, water sensitivity, dynamic modulus, repeated load under triaxial compression test, wheel track rutting test and a series of tests were analyzed and discussed in order to provide reference domestic Porous asphalt concrete design applications.
According to the test results showed that, 1 / 2in.-PAC has a better anti-wear performance, 3 / 4in.-PAC is the drainage performance and stable value performed better. In the water-sensitive test, 3 / 4in.-PAC have preferred not soaked indirect tensile strength, but in the larger porosity of the case, which could easily lead to water intrusion speculation, thus reducing asphalt adhesive force, so try body easier to erosion by water, which led to the indirect tensile strength decreased faster in 1 / 2in.-PAC.
From the results of dynamic modulus master curve that high-temperature environment of low frequency load, 1 / 2in.-PAC test specimen of a larger dynamic modulus value, indicating its high temperature resistance to rutting better. High load at low frequency, 1 / 2in.-PAC test body relative dynamic modulus values slightly larger, the display 1 / 2in.-PAC Specimen low resistance to fatigue cracking capacity slightly worse. In the permanent deformation under load in repeated tests, 1 / 2in.-PAC 4 percent strain in a simplified take longer, better rutting resistance, this is consistent with the dynamic modulus test results. Wheel track rutting tests, the dynamic stability values of 1 / 2in.-PAC Specimen higher, indicating better rutting resistance, this is consistent with the first two test results. Triaxial compression test, ψ value 1 / 2in.-PAC test body were high, can show they have a higher resistance to rutting. Consistent with the trend of the previous three test results.

目錄
摘要 I
表目錄 V
圖目錄 VI
第一章緒論 1
1-1 研究背景 1
1-2 研究動機 1
1-3 研究目的 2
1-4 研究範圍與架構 2
第二章文獻回顧 5
2-1 排水性瀝青混凝土簡介 5
2-2排水性改質瀝青混凝土簡介 6
2-2-1日本相關研究 7
2-4 水侵害之機制 10
2-4-1 造成水侵害發生之行為 11
2-5動態模數(Dynamic modulus)試驗 12
2-5-1 動態模數理論 13
2-5-2 動態模數主曲線分析 15
第三章研究計畫與試驗方法 18
3-1 研究流程 18
3-2 試驗材料 21
3-2-1 粒料 21
3-2-2 瀝青膠泥 21
3-2-3 礦物填充料 21
3-2-4 纖維(Fiber) 22
3-3 粒料基本物性試驗 23
3-4 瀝青基本物性試驗 24
3-4-1 瀝青膠泥黏滯度 24
3-4-2 瀝青膠泥試驗結果 26
3-6工程會多孔隙瀝青混凝土(1/2in.)配合設計 27
3-6-1 粒料級配規範 27
3-6-2 最佳瀝青含量之選定 28
3-7 工程會多孔隙瀝青混凝土(3/4in.)配合設計 30
3-7-1 粒料級配規範 30
3-7-2 最佳瀝青含量之選定 31
3-8 成效試驗 33
3-8-1室內滲透係數試驗 33
3-8-2 水敏感性試驗 35
3-8-2-1試驗步驟與方法 35
3-8-2-2間接張力強度比值之計算 37
3-9 動態模數試體製作 39
3-10動態模數試驗 42
3-10-1試驗步驟與方法 42
3-10-2 動態模數之計算 47
3-11 重覆荷重下永久變形試驗 48
3-11-1試驗步驟與方法 48
3-11-2永久變形應變量之計算 50
3-12輪跡車轍試驗 51
3-12-1試體準備 53
3-12-2 進行試驗與數據分析方法 54
3-13c、ψ值測定試驗 55
第四章試驗結果與討論 56
4-1 成效試驗結果與分析 57
4-2 水敏感性試驗結果與分析 59
4-3 動態模數試驗結果與分析 63
4-4 重複荷重下永久變形試驗結果與分析 69
4-5 輪跡車轍試驗結果與分析 75
4-6 三軸壓縮試驗c、ψ值測定之結果分析 77
第五章結論與建議 79
5-1 結論 79
5-2 建議 81
參考文獻 82


表目錄
表3-1 骨材篩分析試驗結果 23
表3-2 粒料比重、吸水率試驗結果 23
表3-3 粒料其他物性試驗結果 23
表3-4 改質Ⅲ型瀝青膠泥黏滯度試驗結果 24
表3-5改質Ⅲ型瀝青膠泥物性試驗結果 26
表3-6工程會多孔隙瀝青混凝土1/2in.-PAC粒料級配規範 27
表3-7工程會多孔隙瀝青混凝土3/4in.-PAC粒料級配規範 30
表3-8成效試驗及水敏感試驗試體相關資料表 38
表3-9動態模數試驗試體相關資料表 42
表3-10動態模數試驗所使用LVDT架構尺寸及精確度 43
表3-11動態模數試驗加載應力 44
表3-12動態模數試驗荷重頻率及次數 45
表3-17輪跡車轍試驗之瀝青混凝土用量 53
表4-1 成效試驗相關規範值 57
表4-2 成效試驗結果 58
表4-3(b) 泡水24小時之間接張力強度試驗結果 60
表4-3(c) 泡水36小時之間接張力強度試驗結果 60
表4-3(d)泡水48小時之間接張力強度試驗結果 61
表4-4 不同浸泡時間之間接張力強度比值(%) 62
表4-5 30psi圍壓下1/2in.多孔隙瀝青混凝土動態模數試驗值 65
表4-6 30psi圍壓下3/4in.多孔隙瀝青混凝土動態模數試驗值 66
表4-7 30psi圍壓下1/2in.-PAC及3/4in.-PAC動態模數主曲線之預測係數值 68
表4-8兩種不同最大標稱粒徑多孔隙瀝青混凝土試體達應變4%之時間 73
表4-9 1/2in.-PAC及3/4in.-PAC輪跡車轍試驗結果 75
表4-10兩種不同最大標稱粒徑多孔隙瀝青混凝土試體c、ψ值 78


圖目錄
圖1-1 研究架構圖 4
圖2-2不經路肩排水 5
圖2-1經路肩排水 5
圖2-3日本排水性瀝青混凝土配合設計流程 8
圖2-5時間溫度疊加示意圖(Kim等人,2003) 17
圖3-1 本研究試驗方法流程圖 20
圖3-2木質纖維與礦物纖維 22
圖3-3 改質Ⅲ型瀝青膠泥拌合與夯壓溫度 25
圖3-4工程會多孔隙瀝青混凝土(1/2in.)選用粒料級配曲線 28
圖3-5 1/2in.-PAC垂流量曲線圖 29
圖3-6 1/2in.-PAC之飛散磨耗試驗 29
圖3-7 工程會多孔隙瀝青混凝土(3/4in.)選用粒料級配曲線 31
圖3-8 3/4in.-PAC垂流量曲線圖 32
圖3-9 3/4in.-PAC之飛散磨耗試驗 32
圖3-10室內滲透試驗流程圖 33
圖3-11水敏感性試驗流程圖 36
圖3-12動態模數試體製作流 41
圖3-13 MTS控制系統 44
圖3-14動態模數試驗流程圖 46
圖3-15永久變形試驗流程圖 49
圖3-16油壓式滾輪夯打機 51
圖3-17瀝青路面輪機試驗儀 52
圖3-18滾壓過程示意圖 52
圖3-19輪跡車轍試體準備流程圖 53
圖3-20輪跡車轍試驗流程圖 54
圖4-1 間接張力強度與浸泡時間之關係圖 61
圖4-2 不同浸泡時間之間接張力強度比值關係圖 62
圖4-3荷重、位移與時間之關係曲線(25℃) 63
圖4-4(c) 30psi圍壓下1/2in.多孔隙瀝青混凝土動態模數主曲線圖 66
圖4-5(a) 30psi圍壓下3/4in.多孔隙瀝青混凝土動態模數與加載時間 (1/週期)關係圖 66
圖4-5(c) 30psi圍壓下3/4in.多孔隙瀝青混凝土動態模數主曲線圖 67
圖4-6 3/4in.pac 和 1/2in-pac動態模數主曲線比較圖 68
圖4-7(a) 1/2in.-PAC應變與時間關係圖 70
圖4-7(b) 1/2in.-PAC應變與簡化時間關係圖 70
圖4-8(a) 3/4in.-PAC應變與時間關係圖 71
圖4-8(b) 3/4in.-PAC應變與簡化時間關係圖 71
圖4-9兩種不同最大標稱粒徑多孔隙瀝青混凝土試體永久變形主曲線比較圖 72
圖4-10兩種不同最大標稱粒徑多孔隙瀝青混凝土試體應變達4%所需時間比較圖 74
圖4-11 1/2in.-PAC及3/4in.-PAC輪跡車轍試驗結果圖 75
圖4-12 1/2in.-PAC莫爾庫倫破壞包絡線 77
圖4-13 3/4in.-PAC莫爾庫倫破壞包絡線 78




1.帆力浩三、丸山暉彥、大山秀雄、小山清 (1994),「排水性鋪裝的孔隙構造」,日本土木學會論文集,No.484/V-22, pp.69-76。
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上線日期 Jan 16,2007,http://140.115.63.229/csi/CD0-Index/CD1- Index.htm.(2007)
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