鋪面工程研究領域之簡介

 

　　鋪面可提供用路人平穩和舒適的行車品質，對國家交通便利和經濟發展具有重要貢獻。鋪面工程可分為柔性鋪面(Flexible Pavement) 和剛性鋪面(Rigid Pavement)，使用瀝青混凝土鋪築而成的面層稱為柔性鋪面，如圖1所示；由水泥混凝土構築的路面稱為剛性路面，如圖2所示，鋪面工程研究領域說明如下。

圖1. 瀝青混凝土路面	圖2. 水泥混凝土路面

  

一、柔性鋪面

　　目前台灣公路多數採取瀝青混凝土鋪面，一般稱為AC (Asphalt Concrete)路面，柔性鋪面且有施工簡易快速、成本較低、養護相對容易以及行車舒適度佳等特性。柔性鋪面易受環境影響，又因台灣位屬於亞熱帶氣候，炎熱多雨，以及高交通量和荷重等因素可能柔性鋪面使用年限減少，故如何提升瀝青混凝土鋪面績效、減少損壞維修、和增進用路人舒適方面是未來主要探討的議題。

 

　　瀝青混凝土主要係由瀝青與粒料混拌而成，又因使用混和料不同，區分為密級配瀝青混凝土(Dense-Graded Asphalt Concrete, DGAC)、多孔隙瀝青混凝土(Porous Asphalt Concrete, PAC)、石膠泥瀝青混凝土(Stone Mastic Asphalt, SMA)、澆注式瀝青混凝土(Guss Asphalt, GA)，各種不同瀝青混凝土鋪面分別如圖3至圖6所示。當上述瀝青混凝土使用到達年限後，即需刨除或挖除重鋪，此時回收材料與新鮮材料後混拌一定比例後，稱為再生瀝青混凝土(Reclaimed Asphalt Pavements, RAP)。

圖3. 密級配瀝青混凝土	圖4. 多孔隙瀝青混凝土
圖5. 石膠泥瀝青混凝土	圖6. 澆注式瀝青混凝土

  

 1.密級配瀝青混凝土：

　　依據密實級配原理設計組成的各種粒徑顆粒的粒料與瀝青結合料拌和而成，組合成緻密的骨材架構，具有防水抗壓等效果，國內路面大都以密級配瀝青混凝土鋪築，DGAC主要研究方向為瀝青材料創新、綠色材料使用、鋪面績效成效評估、和耐久性提升，可從工程、環保和經濟的角度深入探討。

 

 2.多孔性瀝青混凝土：

　　主要依靠粗粒料間的互鎖作用以及瀝青與粒料間的黏結力來提供強度，採用大量單一尺寸粒料之開放級配。目標孔隙率為15~25%，多孔性的特性促使迅速排除路面水分、減少路面逕流、提供雨天時行車安全、降低車輛行駛時的噪音、減少熱島效應等效益。適合應用於生態環境敏感區域、行車速度夠快之路段，和積水且易肇事路段，PAC主要研究方向為混合料產製、孔隙堵塞分析、和養護對策建立等方向。

 

　3.石膠泥瀝青混凝土：

　　由瀝青黏結料與少量纖維穩定劑、細粒料和較多量填充料組成的瀝青膠漿填充於跳躍級配的粗粒料骨架的間隙，組成一體的熱拌瀝青混凝土，特色為大量的粗粒料形成彼此直接接觸之粒料架構，具良好之粒料互鎖及內部摩擦效應，抵抗因載重所產生之剪力，因此穩定性及抗車轍能力較傳統密級配瀝青混凝土鋪面為佳。適合應用於重載交通路段、機場道面，和易產生高剪力的轉彎處，SMA主要研究方向為生產控制、舖築成效、和機場鋪面使用評估。

 

　4.澆注式瀝青混凝土：

　　以粒料及填充料，加入大量的硬瀝青作為黏結料，在相當高的溫度下像流動性水泥漿澆置施工，因具流動性可與鋼床鈑密切結合，且對變形的迎合性高。鋪設完成後形成一不透水層，有效隔絕雨水的滲透，防止鋼床鈑的銹蝕。適合應用於跨度大的鋼橋橋面鈑之底層材料，澆注式瀝青混凝土上層還須鋪設可增加摩擦力和抗變形能力的面層材料，GA主要研究方向以生產、鋪裝和成效為主。

 

　5.再生瀝青混凝土：

　　回收後之瀝青混凝土為綠色材料，資源可以重複使用，由於回收料老程度不同，添加比例也有所差異，對於RAP使用條件、方法、檢驗方式制定和再生劑是產、官、學界共同努力目標。

 

二、剛性鋪面

　　剛性鋪面則以水泥混凝土為主要面層材料，路面本身可承受彎曲應力，路基或底層如有鬆軟沉陷現象，路面可藉由梁之作用支撐而不發生沉陷。剛性路面則具有較高的穩定性、不易變形、可以承受重車超載、使用壽命長、維護作業較少等優點，但因剛性路面初期建設成本較高、且施工的良窳影響日後整體路面服務品質，發生破損時將導致路面服務績效降低等問題將是日後需要關注的焦點。

 

　　混凝土鋪面可分為以下四類：接縫式混凝土鋪面(Joint Concrete Pavements, JCP)、接縫式鋼筋混凝土鋪面(Joint Reinforcement Concrete Pavement, JRCP)、連續式鋼筋混凝土鋪面(Continuous Reinforcement Concrete Pavement, CRCP)、預力混凝土鋪面(Prestressed Concrete Pavement, PCP)。

 

　1.接縫式混凝土鋪面：

　　由於混凝土在養治期間可能會產生橫向裂縫，所以需要設計橫向收縮縫來控制裂縫的發展。

 

　2.接縫式鋼筋混凝土鋪面：

　　在鋪面中使用鋼筋網，將裂縫拉緊密和，因此收縮縫之兼具可以較大。

 

　3.連續式鋼筋混凝土鋪面：

　　此種鋪面不設置橫向收縮縫，且加入相當數量的連續鋼筋，已使混凝土版之收縮裂縫分散，並維持在最小。

 

　4.預力混凝土鋪面：

　　將版中的鋼筋施加預力來增加它對張力的承載能力，此種形式剛性鋪面未來具有發展潛能，並且能應用於特別用途。

 

　　國內使用JCP為主，主要研究方向以鋪面厚度設計、反射裂縫防止和維修養護為主。

 

國立成功大學土木系 陳建旭教授 撰稿