使用轉爐石提升耐久性鋪面成效之研究

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袁家偉(Chia-wei Yuan) 查詢紙本館藏

畢業系所

土木工程學系

論文名稱

使用轉爐石提升耐久性鋪面成效之研究
(The study of using BOF steel slag to improve perpetual pavement performance)

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摘要(中)

台灣為一島國，因為地形氣候之關係高溫多雨，且腹地狹小自然資源不足，且近年經濟快速成長，造成台灣地區的鋪面有「先天不良，後天失調」的情形發生，先天的條件是我們所無法克服的，但後天的努力卻是我們應該積極進行的工作，產業的發展需要消耗大量的天然資源，而發展過程中大量產出的廢棄物是否就無法再成為資源，許多研究以此一問題為出發點，研究許多廢棄資源應用在許多方面，而在鋪面工程的相關研究中，轉爐石一直是被寄予厚望的再生材料。
從過去的研究中可以了解，轉爐石可再生利用於一般密級配瀝青混凝土中，而本研究以此方向作一更深入之研究，將轉爐石添加於排水性瀝青混凝土與石膠泥瀝青混凝土中，並採用歐美近年發展的耐久性鋪面(Perpetual pavement)及高性能瀝青混凝土的觀點加以分析，由研究的成果可發現，轉爐石不論是利用於排水性瀝青混凝土或石膠泥瀝青混凝土，都能將其成效做有效的提升，特別是在抵抗車轍與表面抗滑的能力，且添加轉爐石能降低瀝青混凝土中瀝青的使用量，而使工程的成本降低；在研究的過程中亦發現台灣目前普遍使用之馬歇爾配合設計法在進行排水性瀝青混凝土配合設計時，其試體夯壓方式會使孔隙率降低，研究結果發現孔隙率降低主因在於馬歇爾試體夯壓過程中會使粒料發生降格情形，因此本研究建議未來使用馬歇爾法進行排水性瀝青配合設計時應注意級配降格所造成之影響。

摘要(英)

In virtue of nature resources has been downwardly drain away, in order to prevent our ecological system and meanwhile to ensure the sustainable development of humanity. For the future, the materials use in pavement engineering should become more ecological and become friendly for our environment.
Nowadays, the exploration of sandstones resources in our country has become complicated problem to be solved, reuse of BOF Steel Slag to displace a natural resource like aggregate on pavement engineering will be a good solution in order reducing waste industry product. Reusing BOF Steel Slag on Dense graded asphalt course (DGAC) is a good solution but the purpose of this research was to investigate the influence of BOF Steel Slag on Porous Asphalt (PA) and Stone Mastic Asphalt (SMA) Mix Design.
The benefit using BOF Steel Slag on Perpetual Pavement that has been developed in United States and Europe recently, will effectively increasing Rutting and Skid Resistance of Pavement, reducing the amount of asphalt that used on Mix Design that will reduce the overall construction cost.
The model of Mix Design that general used in Taiwan is Marshall Method of Mix Design, using this method on Porous Asphalt will effect on the reducing the Density and Voids of samples during the compaction movement. The main reason that caused the Density and Voids of the samples reduced because of during the compaction movement will cause Gap Aggregate Gradation.
By the result of the research, when using Marshall Method of Mix Design on Porous Asphalt it should be consider about Gap Aggregate Gradation problem.

關鍵字(中)

★ 轉爐石
★ 耐久性鋪面
★ 級配降格

關鍵字(英)

★ Gap Aggregate Gradation
★ Perpetual Pavement
★ BOF Steel Slag

論文目次

一緒論 1
1.1研究背景 1
1.2研究目的 1
1.3研究範圍 1
1.4研究成果 2
1.5研究流程 2
二文獻回顧 1
2.1高性能瀝青混凝土 1
2.1.1傳統瀝青混凝土問題 1
2.1.2高性能瀝青混凝土定義 2
2.1.3 耐久性鋪面(Perpetual pavement) 2
2.1.4 耐久性鋪面設計理念 4
2.2轉爐石基本性質 6
2.2.1來源與製程 6
2.2.2組成與特性 9
2.2.3轉爐石應用所遭遇問題 12
2.2.4國外轉爐石應用現況 14
2.3馬歇爾配合設計法 16
2.3.1美國瀝青學會MS-2之沿革 16
2.3.2第六版之馬歇爾配合設計法 17
2.4 超級鋪面(SUPERPAVE)配合設計法 20
2.4.1超級鋪面配合設計法之原理 20
2.4.2 超級鋪面配合設計方法 22
2.4.3迴旋剪力壓實機旋轉圈數修訂 26
2.4.4旋轉壓實機的發展 27
2.5石膠泥瀝青混凝土 30
2.5.1國內石膠泥瀝青混凝土規範 30
2.5.2國外石膠泥瀝青混凝土規範 34
2.6排水性瀝青混凝土 36
2.6.1 國內排水性瀝青混凝土規範 36
2.6.2 國外排水性瀝青混凝土規範 39
三試驗計劃 41
3.1轉爐石物理性質試驗與岩性分析 42
3.1.1物理性質試驗 42
3.1.2岩性分析 44
3.2轉爐石特性 44
3.2.1煤油當量試驗 44
3.2.2粗粒料稜角率試驗 45
3.3迴旋剪力壓實機(SGC)試體製作 47
3.4瀝青混凝土膨脹壓力與卵石當量試驗 49
3.4.1 膨脹壓力試驗 49
3.4.2 卵石當量試驗 50
3.5瀝青混凝土室內成效試驗 53
3.5.1回彈模數試驗 53
3.5.2車轍輪跡試驗 55
3.5.3水份敏感度分析 57
3.5.4抗滑試驗 58
3.5.5透水試驗 60
四試驗結果分析 62
4.1粒料基本性質 62
4.2瀝青材料與纖維基本性質 64
4.3排水性瀝青混凝土配合設計 65
4.4排水性瀝青混凝土成效試驗分析 66
4.4.1回彈模數試驗 66
4.4.2車轍輪跡試驗 68
4.4.3滯留強度指數試驗 70
4.4.4抗滑試驗 71
4.4.5噪音試驗 74
4.4.6 透水試驗 77
4.4.7溫降試驗 77
4.4.8卵石當量試驗 81
4.4.9膨脹壓力試驗 82
4.5石膠泥瀝青混凝土配合設計 83
4.6石膠泥瀝青混凝土成效試驗分析 84
4.6.1回彈模數試驗 84
4.6.2車轍輪跡試驗 87
4.6.3抗水份侵害試驗 88
4.6.4抗滑試驗 89
4.6.5溫降試驗 92
4.6.6凝聚值試驗 96
五轉爐石對排水性瀝青混凝土孔隙率影響分析 98
5.1 轉爐石添加百分比對排水性瀝青混凝土孔隙率之影響 100
5.1.1工作拌合公式檢討 102
5.1.2轉爐石吸油率與表面積因子 103
5.1.3轉爐石稜角率試驗 104
5.2 試體製作過程對排水性瀝青混凝土孔隙率之影響 106
5.2.1 級配降格分析 106
5.2.2 粒料破損分析 109
5.2.3 試體製作方式對級配降格之影響 112
六結論與建議 115
6.1結論 115
6.2建議 116
七參考文獻 117

參考文獻

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指導教授

林志棟(Jyh-dong Lin)

審核日期

2007-7-21

推文