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研究生: 何昆峯
Ho, Kun-Fong
論文名稱: 改質水庫淤泥應用於密級配瀝青混凝土之研究
Research of OMRS on Dense-Grade Asphalt Concrete
指導教授: 蕭志銘
Shiao, Jr-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: 2012
畢業學年度: 100
語文別: 中文
論文頁數: 96
中文關鍵詞: 改質水庫淤泥密級配瀝青混凝土水侵害填充料
外文關鍵詞: Organo-Modified Reservoir Sludge(OMRS), dense-graded asphalt concrete, moisture damage, filler
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  • 台灣的水庫面臨嚴重淤積的問題,如何處理浚渫出的淤泥成為當前研究之重點。近年國內學者研發出淤泥改質的技術,使改質後之淤泥具有斥水的特性,製成防水建材,此舉不但解決淤泥處置的問題,並提高了水庫清淤的附加價值。本研究採用密級配瀝青混凝土、針入度(Pen)60之瀝青、骨材級配符合ASTM D3515規範,將改質水庫淤泥以0%、1%、3%、5%四種比例取代石粉為填充料,製成馬歇爾試體進行各項工程性質試驗,評估使用改質水庫淤泥為瀝青混凝土填充料之可行性,比較不同取代比例間抗水侵害能力與其他工程性質之差異。
    綜觀試驗結果,隨著改質水庫淤泥取代石粉的比例提高,馬歇爾穩定值與間接張力強度逐漸降低;馬歇爾流度值則隨之上升;回彈模數逐漸下降;Cantabro磨耗率則無明顯變化;從不同水侵害天數殘餘強度試驗可看出以抗水侵害能力的提升。故認為以改質水庫淤泥為密級配瀝青混凝土之填充料,在工程性質方面具有可行性,而用量建議控制在3%以內可達到較佳的抗水侵害效果,又不會對其他工程性質造成太大的影響。

    The Organo-Modified Reservoir Sludge(OMRS) was used in this study to replace the limestone powder as asphalt concrete filler to enhance the moisture damage resistance of pavement ,and also achieved the purpose of reuse of waste materials .
    The dense-graded asphalt concrete and Pen60 asphalt were used in this study .OMRS was used to replace limestone powder as asphalt concrete filler with 0% ,1% ,3% ,5% ,to make Marshall specimens to proceed the engineering properties experiments .
    The test results showed that the Marshall stability and indirect tensile strength decreased gradually as the replacement increased ,the Marshall flow values increased ,the resilient modulus decreases ,Cantabro abrasion did not significant change .It could be seen that the ability of moisture damage resistance could be increased when the OMRS was used as filler .It is recommended that less than 3% of OMRS can be used to have better moisture damage resistance and does not affect other engineering properties of the pavement .

    摘要…………………………………………………………………………Ⅰ Abstract……………………………………………………………………Ⅱ 誌謝…………………………………………………………………………Ⅲ 目錄…………………………………………………………………………Ⅳ 表目錄………………………………………………………………………Ⅷ 圖目錄………………………………………………………………………Ⅹ 第一章 緒論…………………………………………………………1 1.1 前言………………………………………………………………1 1.2 研究動機…………………………………………………………2 1.3 研究目的…………………………………………………………3 1.4 研究範圍…………………………………………………………4 第二章 文獻回顧……………………………………………………5 2.1 瀝青混凝土基本性質……………………………………………5 2.1.1 密級配瀝青混凝土………………………………………6 2.1.2 IVc、IVb密級配規範……………………………………6 2.1.3 ASTM D3515密級配規範…………………………………7 2.2 瀝青混凝土組成材料……………………………………………8 2.2.1 瀝青膠泥…………………………………………………9 2.2.2 粒料………………………………………………………9 2.2.3 填充料…………………………………………………12 2.3 水庫淤泥介紹……………………………………………………16 2.3.1 水庫淤泥物理性質……………………………………16 2.3.2 水庫淤泥化學性質……………………………………18 2.4 水庫淤泥之處理與再利用………………………………………20 2.4.1 疏浚淤泥………………………………………………21 2.4.2 中間處理………………………………………………22 2.4.3 最終處置………………………………………………23 2.5 水庫淤泥改質……………………………………………………27 2.5.1 蒙脫土之分子結構與特性……………………………27 2.5.2 高分子/奈米黏土概念………………………………29 2.5.3 水庫淤泥改質原理……………………………………32 2.5.4奈米改質黏土特性…………………………………34 2.6 瀝青混凝土鋪面破壞形式……………………………………36 2.6.1 裂縫……………………………………………………37 2.6.2 變形……………………………………………………39 2.6.3 粒料分離………………………………………………39 2.6.4 摩擦力損失……………………………………………40 第三章 研究計畫………………………………………………………43 3.1 研究流程………………………………………………………43 3.2 試驗材料………………………………………………………45 3.2.1 瀝青黏結料……………………………………………45 3.2.2 粒料……………………………………………………46 3.3 瀝青材料物性試驗……………………………………………48 3.3.1 針入度試驗……………………………………………48 3.3.2 延展性試驗……………………………………………48 3.3.3 比重試驗………………………………………………49 3.3.4 黏滯度試驗……………………………………………49 3.3.5 三氯乙烯溶解度試驗…………………………………50 3.3.6 軟化點試驗……………………………………………50 3.3.7 閃火點試驗……………………………………………51 3.4 粒料物性試驗與規範…………………………………………51 3.4.1 比重及吸水率試驗……………………………………52 3.4.2 洛杉磯磨損試驗………………………………………52 3.4.3 健性試驗………………………………………………52 3.4.4 篩分析試驗……………………………………………53 3.4.5 含砂當量試驗…………………………………………53 3.4.6 粒料單位重與空隙試驗………………………………54 3.5 瀝青混凝土配合設計…………………………………………54 3.5.1 馬歇爾配合設計介紹…………………………………54 3.5.2 馬歇爾配合設計步驟…………………………………55 3.6 混凝土工程性質試驗…………………………………………58 3.6.1 馬歇爾穩定值試驗……………………………………59 3.6.2 馬歇爾流度值試驗……………………………………59 3.6.3 回彈模數試驗………………………………………60 3.6.4 Cantabro磨耗試驗……………………………………61 3.6.5 間接張力試驗…………………………………………62 3.6.6 殘餘強度試驗…………………………………………63 第四章 試驗結果與分析…………………………………………………65 4.1 基本物性試驗結果………………………………………………65 4.1.1 粒料物性試驗…………………………………………65 4.1.2 瀝青黏結料物性試驗………………………………66 4.2 密集配瀝青混凝土配合設計結果………………………………67 4.2.1 拌合/滾壓溫度………………………………………67 4.2.2 骨材級配………………………………………………68 4.2.3 最佳瀝青含量…………………………………………70 4.3 馬歇爾穩定值試驗結果…………………………………………71 4.4 馬歇爾流度值試驗結果…………………………………………73 4.5 Cantabro磨耗試驗結果………………………………………75 4.6 間接張力試驗結果………………………………………………77 4.7 殘餘強度試驗結果………………………………………………79 4.7.1 不同水侵害天數之殘餘強度比………………………79 4.7.2 不同水侵害天數之間接張力強度…………………………82 4.8 回彈模數試驗結果……………………………………………85 4.9綜合分析與討論………………………………………………87 第五章 結論與建議……………………………………………………90 5.1 結論………………………………………………………………90 5.2 建議………………………………………………………………92 參考文獻……………………………………………………………………93 附錄…………………………………………………………………………96

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