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研究生: 張家銘
Chang, Chia-Ming
論文名稱: 不同瀝青膠泥與骨材級配應用於添加轉爐石之石膠泥瀝青混凝土之成效評估
Effect of Different Asphalt and Aggregate Gradations on Stone Mastic Asphalt Concrete with Basic Oxygen Furnace Slag
指導教授: 蕭志銘
Shiau, Jhih-Ming
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 工學院 - 土木工程學系
Department of Civil Engineering
論文出版年: 2011
畢業學年度: 99
語文別: 中文
論文頁數: 80
中文關鍵詞: 石膠泥瀝青混凝土轉爐石車轍
外文關鍵詞: SMA, BOF slag, Rutting
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  • 石膠泥瀝青混凝土(Stone Mastic Asphalt,SMA)具有高溫抗車轍能力、低溫抗裂能力、耐久性、柔性及水穩定性等特性,能減少鋪面破裂(cracking)、剝脫(stripping)與車轍(rutting)的發生。轉爐石為煉鋼過程副產品,具有優良的物理與工程性質,適合做為SMA之粒料使用,能提高穩定性及耐久性,並達到廢棄物減量與資源化利用。
    本研究SMA由二種骨材級配(12.5mm NMAS、19mm NMAS)及三種轉爐石取代粗料比例(0、50、100%)所構成,添加二種瀝青(改質Ⅲ型瀝青、高黏度改質瀝青)及0.3%木質纖維,製作成馬歇爾試體與車轍試體進行多項工程性質試驗。
    試驗結果顯示黏度較高的瀝青有助於提升瀝青混凝土之工程績效;12.5mm NMAS級配之工程績效普遍優於19mm NMAS級配;添加轉爐石會提高穩定值與抗張強度,穩定值以添加50%轉爐石表現最佳,抗張強度以添加100%轉爐石表現最佳。添加轉爐石普遍能提升殘餘強度值,其中添加50%轉爐石之10天後殘餘強度仍有70%以上。轉爐石的添加比例對回彈模數與磨耗值造成顯著影響。添加50%轉爐石能提升抗車轍能力;12.5mm NMAS級配抗車轍能力優於19mm NMAS級配。

    Stone Mastic Asphalt (SMA) provides flexibility, high-temperature rutting resistance, low-temperature cracking resistance, durability and water stability properties, reducing cracking, stripping and rutting in pavement.
    Basic Oxygen Furnace (BOF) slag is the residual product of steel-making process, with excellent physical and engineering properties. The use of BOF slag may improve the stability and durability of pavement and also achieve waste reduction and resource utilization.
    The SMA mixtures used in this study were composed of two aggregate graduations(12.5mm NMAS、19mm NMAS), three ratios of BOF slag content(0%, 50%, 100%) and two asphalt types (modified Ⅲ asphalt and modified high-viscosity asphalt). The results show that asphalt with higher viscosity improves the performance of the pavement. The engineering properties of 12.5mm NMAS graduation are better than those of 19mm NMAS graduation. Stability and tensile strength of the SMA mixtures increase as the BOF slag content increase. Adding BOF slag into SMA mixture improves the residual strength. The proportions of BOF slag in SMA mixtures cause significant impacts in resilient modulus and abrasion. Add 50% BOF slag can improve rutting resistance.

    目錄 I 表目錄 IV 圖目錄 VI 第一章 緒論 1 1.1前言 1 1.2研究動機 2 1.3研究目的 2 1.4 研究範圍 3 第二章 文獻回顧 4 2.1 SMA介紹 4 2.2 SMA特性 6 2.3 SMA組成材料 7 2.3.1 瀝青膠泥 7 2.3.2 骨材 8 2.3.3 礦物填縫料 9 2.3.4 纖維 10 2.4 SMA配合設計 11 2.4.1 SMA配合設計原理 12 2.4.2 SMA配合設計流程 12 2.5轉爐石介紹 20 2.5.1 轉爐石生產流程 20 2.5.2 轉爐石特性 22 2.5.2.1轉爐石物理特性 22 2.5.2.2轉爐石化學特性 23 2.5.2.3轉爐石岩性分析 25 2.5.3 轉爐石安定化 26 2.5.4國內外轉爐石應用於瀝青混凝土之狀況 29 2.5.5級配修正 31 第三章 研究計畫 32 3.1 研究流程 32 3.2 級配與規範 34 3.3 材料試驗與規範 34 3.3.1粒料物性試驗與規範 35 3.3.1.1 洛杉磯磨損試驗 36 3.3.1.2 比重試驗 36 3.3.1.3健性試驗 36 3.3.1.4含砂當量試驗 37 3.3.2 黏結料試驗與規範 37 3.3.2.1 針入度試驗 38 3.3.2.2 黏滯度試驗 38 3.3.2.3閃火點試驗 39 3.3.2.4 軟化點試驗 39 3.3.2.5 三氯乙稀溶解度試驗 39 3.3.2.6 延展性試驗 40 3.3.2.7 離析試驗 40 3.3.2.8 滾動薄膜烘箱後彈性回覆率試驗 40 3.3.2.9 滾動薄膜烘箱後針入度試驗 40 3.4 瀝青混凝土工程性質試驗 41 3.4.1 馬歇爾穩定值、流度值試驗 41 3.4.2 間接張力試驗 42 3.4.3 回彈模數試驗 43 3.4.4 Cantabro磨耗試驗 44 3.4.5 殘餘強度試驗 45 3.4.6 車轍輪跡試驗 46 第四章 試驗結果與討論 48 5.1 材料基本物性試驗結果 48 4.1.1 黏結料物性試驗結果 48 4.1.2 粒料基本物性試驗結果 51 4.2 SMA配合設計結果 52 4.3穩定值和流度值試驗結果與分析 55 4.4間接張力試驗結果與分析 57 4.5浸水殘餘強度(TSR)之結果與分析 58 4.6不同天數浸水殘餘強度之結果與分析 59 4.7回彈試驗結果與分析 60 4.8 Cantabro磨耗試驗結果與分析 62 4.9車轍輪跡試驗結果與分析 63 4.10試驗結果彙整 67 第五章 結論與建議 68 5.1結論 68 5.2建議 70 參考文獻 71 附錄 75

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