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系統識別號 U0026-2012201221393100
論文名稱(中文) 天然粒料與轉爐石瀝青混凝土之工程性質、產製、施工及績效評估
論文名稱(英文) Evaluation of Engineering Properties, Production, Construction and Performance of Asphalt Concrete Mixed with Natural Aggregate and Basic Oxygen Furance(BOF) Slag
校院名稱 成功大學
系所名稱(中) 土木工程學系專班
系所名稱(英) Department of Civil Engineering (on the job class)
學年度 101
學期 1
出版年 101
研究生(中文) 陳海通
研究生(英文) Hai-Tung Chen
電子信箱 oceanchen1002@gmail.com
學號 N67991010
學位類別 碩士
語文別 中文
論文頁數 198頁
口試委員 指導教授-陳建旭
口試委員-陳偉全
口試委員-廖敏志
中文關鍵字 轉爐石  石膠泥瀝青凝土  密級配瀝青混凝土 
英文關鍵字 Basic Oxygen Furnace Slag  Stone Mastic Asphalt  Dense Graded Asphalt Concrete 
學科別分類
中文摘要 本研究探討市區道路使用轉爐石Basic Oxygen Furnace Slag (BOF)取代天然粗粒料,做為石膠泥Stone Mastic Asphalt (SMA)及密級配Dense Graded Asphalt Concrete (DGAC)瀝青混凝土面層,評估轉爐石密級配瀝青凝土(BOF DGAC)和石膠泥瀝青凝土 (BOF SMA)材料工程性質、產製、施工評估及鋪面績效。本研究於台南市中華西路一段及中華南路二段所進行轉爐石石膠泥瀝青凝土(BOF SMA)、轉爐石密級配瀝青混凝土(BOF DGAC)和天然粒料密級配瀝青混凝土(DGAC)試鋪路段施工前、後進行鋪面現況指標(PCI)、抗滑度試驗、平坦度試驗、車轍量試驗、鋪面密度試驗、Clegg Hammer鋪面衝擊試驗及鑽心試驗等績效評估。
試驗結果顯示平坦度試驗以天然粒料DGAC之IRI值比轉爐石瀝青混凝土上升趨勢大;車轍量試驗以粗粒料與粗粒料接觸產生粒料間互鎖機制之BOF SMA抗車轍能力較佳;Clegg Hammer鋪面衝擊試驗呈現BOF SMA和BOF DGAC路面結構較佳;抗滑度試驗顯示天然粒料DGAC平均BPN值有下降趨勢;鋪面現況指標(PCI)以BOF SMA和BOF DGAC鋪面現況較佳。數據分析顯示添加轉爐石可提升路面績效,目前所呈現結果以BOF SMA路面績效最佳,其次為BOF DGAC,最後為天然粒料DGAC,屬於短期績效,長期路面績效仍需持續觀察。須注意轉爐石粒型方正,粒料容易堆積緊密,且轉爐石表面孔隙較多,吸入孔隙中之瀝青視為無效瀝青,有效瀝青的減少,導致 VMA降低。轉爐石富含鐵質,當冷料經過乾燥爐加熱,溫度提升較天然粒料快速,乾燥爐的轉速及溫度必須調整穩定,減少拌和溫度上下起伏之情形。
英文摘要 Basic Oxygen Furnace (BOF) slag was utilized in this study to replace the natural coarse aggregates on Stone Mastic Asphalt (SMA) and Dense Graded Asphalt Concrete (DGAC). The engineering properties, production, construction and performance of asphalt concrete mixed with natural aggregate and BOF slag were investigated.
The test results showed that International Roughness Index (IRI) of traditional DGAC is more sensible than that of BOF DGAC. The resistance to pavement rutting for BOF SMA is better compared to other mixtures. The Clegg Impact Value (CIV) obtained using Clegg hammer test for BOF SMA and BOF DGAC are better than DGAC. Compared with the mixtures with BOF slags, the trend of British Pendulum Number (BPN) for NADGAC is decreased. In addition, the Pavement Condition Index (PCI) results exhibited that the BOF SMA had the better pavement performance. The use of BOF in the substitution of the natural aggregates for asphalt mixtures improves pavement performance. According to the short-term pavement performance, BOF SMA has the best performance, followed by BOF DGAC and DGAC. It is noted that asphalt mixtures containing BOF slags had relatively lower VMA due to the higher porosity compared to natural aggregates.
論文目次 摘 要 I
Abstract II
致 謝 III
目 錄 IV
圖目錄 X
表目錄 XVIII
第一章 前 言 1-1
1.1 說明 1-1
1.2 研究動機 1-2
1.3 研究目的 1-2
1.4 研究範圍 1-2
第二章 文獻回顧 2-1
2.1 SMA簡介 2-1
2.2 粒料 2-2
2.2.1 粗粒料性質 2-2
2.2.2 細粒料性質 2-5
2.2.3 轉爐石性質 2-5
2.3 填充料性質 2-7
2.4 瀝青膠漿性質 2-7
2.5 穩定劑 2-10
2.6 SMA配合設計分析 2-11
2.6.1 粗粒料互鎖機制 2-12
2.6.2 SMA配合設計 2-14
2.6.3 轉爐石體積修正 2-15
2.7 SMA產製、運輸及施工 2-18
2.7.1 SMA產製 2-18
2.7.2 SMA運輸及施工 2-19
2.8 SMA績效分析 2-20
2.8.1龜裂 2-20
2.8.2 車轍變形 2-21
2.8.3水侵害評估 2-21
第三章 研究方法與步驟 3-1
3.1研究流程 3-1
3.2 研究方法 3-2
3.3研究位置 3-4
3.3.1中華南路鋪面 3-4
3.4 現地鋪面績效試驗 3-10
3.4.1回彈模數試驗 3-11
3.4.2 鋪面現況指標(PCI) 3-12
3.4.3抗滑度試驗 3-20
3.4.4平坦度試驗 3-22
3.4.5車轍量試驗 3-22
3.4.6鋪面密度試驗 3-23
3.4.7 Clegg Hammer鋪面衝擊試驗 3-24
3.4.8鑽心試體外觀檢視與量測 3-24
3.5交通量和交通荷重分析方法 3-25
3.6 轉爐石石膠泥瀝青凝土SMA(BOF-SMA)配合設計 3-26
3.6.1 瀝青材料 3-27
3.6.2 粒料 3-27
3.6.3纖維 3-29
3.6.4 SMA配合設計 3-29
第四章 結果與討論 4-1
4.1 施工前現場績效評估 4-1
4.1.1耐久性評估-平坦度試驗結果 4-1
4.1.2耐久性評估-車轍量試驗結果 4-2
4.1.3耐久性評估-鋪面密度試驗結果 4-3
4.1.4耐久性評估-Clegg Hammer鋪面衝擊試驗結果 4-4
4.1.5安全性評估-抗滑度試驗結果 4-5
4.1.6 鋪面狀況指標(Pavement Condition Index, PCI) 4-6
4.1.7鑽心試體外觀檢視與量測結果 4-9
4.2 配合設計及工程性質 4-17
4.2.1材料基本物性試驗 4-18
4.2.2粒料級配 4-21
4.2.3 瀝青用量 4-26
4.2.4 瀝青混凝土之工程性質 4-28
4.3 瀝青混凝土之產製 4-33
4.3.1 瀝青混凝土之試拌 4-34
4.3.2 瀝青混凝土之生產 4-40
4.3.3 產製檢討 4-44
4.4 瀝青混凝土運輸與鋪築 4-45
4.4.1 瀝青混凝土之運輸 4-46
4.4.2 瀝青混凝土之刨鋪 4-49
4.5 完工後情形 4-55
4.6 施工後現場績效評估 4-60
4.6.1交通量與單軸載重當量數(ESAL) 4-60
4.6.2 耐久性評估-平坦度試驗結果 4-64
4.6.3耐久性評估-車轍量試驗結果 4-67
4.6.4耐久性評估-鋪面密度試驗結果 4-70
4.6.5耐久性評估-Clegg Hammer鋪面衝擊試驗結果 4-74
4.6.6安全性評估-抗滑度試驗結果 4-77
4.6.7回彈模數值(MR) 4-80
4.6.8 鋪面外觀檢視結果 4-81
第五章 結論與建議 5-1
5.1 結論 5-1
5.2 建議 5-3
5.3 轉爐石瀝青混凝土施工注意事項 5-3
參考文獻 參-1
附錄一 天然粒料DGAC最佳瀝青含量 附錄-1
附錄二 BOF DGAC最佳瀝青含量 附錄-7
附錄三 BOF SMA最佳瀝青含量 附錄-13
附錄四 口試委員提問與建議答覆 附錄-18
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