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研究生：	陳俊廷 Chen, Chun-Ting
論文名稱：	儲存溫度和時間對高分子改質瀝青工程性質之影響 Effect of Storage Temperature and Time on Engineering Properties of Polymer-Modified Asphalt
指導教授：	陳建旭 Chen, Jian-Shiuh
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：	2016
畢業學年度：	104
語文別：	中文
論文頁數：	150
中文關鍵詞：	高分子改質瀝青、儲存穩定性、拌和夯實溫度、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯、改質瀝青混凝土
外文關鍵詞：	polymer modified asphalt, storage stability, mixing and compaction temperature, styrene-butadiene-styrene, modified asphalt concrete
相關次數：	點閱：142 下載：4
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高分子改質瀝青於實務使用需探討儲存穩定性及拌和夯實溫度相關議題，本研究以不同儲存溫度和時間，藉由物理性質的變化，提出建議的儲存溫度，以及合適的儲存時間；另外，本研究提出決定改質瀝青之拌和夯實溫度的方法，藉由黏度-剪應變率圖中的趨勢線正推剪應變率134,100(1/s)下之瀝青黏度，再選擇以170 cP及280 cP對應到之溫度為拌和溫度及夯實溫度。最後，為確認建議拌和溫度應用在改質瀝青密級配混凝土之效果，比較改質瀝青混凝土與傳統瀝青混凝土的工程性質。建議改質瀝青最佳儲存溫度不要高於170℃，儲存時間不要大於5天；改質瀝青的拌和夯實溫度在實驗室和現地瀝青拌和廠存在約20-35℃的差異，需以拌和廠實際狀況作為考量；而改質瀝青混凝土在回彈模數、穩定值、間接張力及車轍試驗皆符合規範要求，且優於傳統瀝青混凝土。

Using polymer modified asphalt (PMA) have to discuss some problems such as storage stability and mixing temperature. In this study, we provide a suitable storage temperature and time on the basis of varieties of physical properties in different storage temperature and time. Besides, according to the trendline of viscosity - shear rate charts, mixing and compaction temperature of PMA can be determine by pushing 134,100 (1/s) shear rate and selecting viscosity with 170 and 280 centipoise (cP). In order to confirm the effect of this mixing temperature using in PMA dense graded concrete, this study compares engineering properties of PMA and traditional asphalt concrete. Finally, the recommended storage temperature is not higher than 170 degrees and time is not more than 5 days. The mixing and compaction temperature of PMA has 20-35 degrees differences in the laboratory and hot mix asphalt (HMA) plant, so it need to consider the actual situation. The resilient modulus, stability value, indirect tension, and wheel track test of PMA concrete met the specification, and are better than traditional asphalt concrete.

目錄
摘要…………………………………………………………………......I
英文延伸摘要…………………………………………………………..II
誌謝…………………………………………………………………….VI
目錄………………………………………………………………...….VII
表目錄……….....……………………………………………………..XII
圖目錄………………….……………………………………………..XIII
第一章	緒論
1.1	前言……………………………………………………1-1
1.2	研究動機………………………………………………1-4
1.3	研究目的……………………………………………....1-4
1.4	研究範圍………………………...…………………….1-5
第二章	文獻回顧
2.1 瀝青簡介………………………………………………...2-1
    2.1.1 瀝青成份…………………………………………2-1
2.2 改質瀝青………………………………………………...2-2
    2.2.1 高分子改質瀝青…………………………………2-2
    2.2.2 苯乙烯-丁二烯-苯乙烯(SBS)…………………..2-3
    2.2.3 添加劑……………………………………………2-3
2.3 SBS改質瀝青的改質及降解…………………………..2-4
2.4 溫度對瀝青降解的影響………………………………...2-6
2.5 SBS改質瀝青的離析、相容性及抗光熱學性………..2-7
2.6 硫化……………………………………………………..2-8
2.7 瀝青黏度的單位說明………………………………….2-10
2.8 改質瀝青之拌和溫度及夯實溫度…………………….2-11
2.9 改質瀝青於拌和及夯實過程中之剪應變率………….2-13
2.10 決定拌和夯實溫度的近期研究……………………..2-15
    2.10.1 零剪切黏度…………………………………...2-15
    2.10.2 高剪應變率黏度……………………………...2-15
    2.10.3 穩態剪切流…………………………………...2-16
第三章	研究計畫
3.1 研究方法………………………………………………...3-1
3.2 試驗材料………………………………………………...3-3
    3.2.1 基底瀝青…………………………………………3-3
    3.2.2 高分子改質劑……………………………………3-3
    3.2.3 瀝青AC-20…………………………………...…3-4
    3.2.4 穩定劑……………………………………………3-5
    3.2.5 粒料基本性質……………………………………3-5
    3.2.6 填充料……………………………………………3-7
3.3 改質瀝青拌和程序……………………………………...3-8
3.4 試驗方法與試驗……………………………………….3-10
    3.4.1 針入度試驗…………………………………….3-10
    3.4.2 黏滯度試驗…………………………………….3-11
    3.4.3 軟化點試驗…………………………………….3-11
    3.4.4 離析試驗……………………………………….3-12
    3.4.5 滾動薄膜烘箱試驗………………………….....3-13
    3.4.6 彈性回復率試驗……………………………….3-14
    3.4.7 韌性和黏結力(極限張應力)試驗……………..3-14
3.5 瀝青之拌和溫度及夯實溫度………………………….3-17
3.6 密級配瀝青混凝土…………………………………….3-20
    3.6.1 回彈模數試驗………………………………….3-20
    3.6.2 滯留強度試驗………………………………….3-22
    3.6.3 穩定值及流度值試驗………………………….3-22
    3.6.4 間接張力試驗………………………………….3-23
    3.6.5 車轍輪跡試驗………………………………….3-25
第四章	試驗結果與討論
4.1 高分子改質瀝青之儲存穩定性………………………...4-1
    4.1.1 於160℃儲存之穩定性…………………………4-3
    4.1.2 於170℃儲存之穩定性…………………………4-9
    4.1.3 於180℃儲存之穩定性……………………….4-15
    4.1.4 儲存時間之影響……………………………….4-21
    4.1.5 不同時間下瀝青表面變化…………………….4-27
4.2 拌和與夯實溫度……………………………………….4-29
    4.2.1 傳統瀝青AC-20……………………………....4-30
    4.2.2 改質瀝青-5%SBS……………………………..4-31
    4.2.3 改質瀝青-7%SBS……………………………..4-37
4.3 儲存溫度及時間對改質瀝青工作溫度的影響……….4-43
    4.3.1 儲存溫度160℃……………………………….4-43
    4.3.2 儲存溫度170℃……………………………….4-46
    4.3.3 儲存溫度180℃……………………………….4-49
4.4 密級配瀝青混凝土……………………………………4-52
    4.4.1 粒料基本物性………………………………….4-52
    4.4.2 密級配曲線與比較…………………………….4-53
    4.4.3 瀝青黏結料…………………………………….4-54
    4.4.4 配比設計……………………………………….4-56
    4.4.5 回彈模數試驗………………………………….4-60
    4.4.6 滯留強度試驗………………………………….4-61
    4.4.7 穩定值和流度值試驗………………………….4-62
    4.4.8 間接張力試驗………………………………….4-64
    4.4.9 車轍輪跡試驗………………………………….4-65
第五章	結論與建議
5.1 結論……………………………………………………...5-1
5.2 建議……………………………………………………...5-2
參考文獻……………………………………………………………..參-1
附錄…………………………………………………………………..附-1
    附錄 A-1 儲存溫度160℃不同剪應變率下之黏度變化…….附-1
    附錄 A-2 儲存溫度160℃下之溫度-黏度曲線變化……...…附-2
    附錄 A-3 儲存溫度170℃不同剪應變率下之黏度變化…….附-3
    附錄 A-4 儲存溫度170℃下之溫度-黏度曲線變化………...附-4
    附錄 A-5 儲存溫度180℃不同剪應變率下之黏度變化…….附-5
    附錄 A-6 儲存溫度170℃下之溫度-黏度曲線變化………...附-6







表目錄
表2.9.1 拌和廠與實驗室之剪應變率差異………………………..2-14
表3.2.1 SBS基本性質………………………………………………3-3
表3.2.2 AC-20 瀝青規範……………………………………………3-4
表3.2.3 粗粒料規範…………………………………………………3-5
表3.2.4 細粒料規範…………………………………………………3-5
表3.2.5 填充料規範…………………………………………………3-7
表3.4.1各類型Spindle可量測黏度範圍以及所需試樣體積……3-11
表4.1.1改質瀝青試驗結果……………………………………….....4-1
表4.1.2 AC-10試驗結果………………………………………….....4-2
表4.4.1粗、細粒料與填充料試驗結果…………………………...4-52
表4.4.2 AC-20試驗結果…………………………………………...4-55
表4.4.3 密級配試驗結果與規範…………………………………..4-59











圖目錄
圖2.3.1 SBS降解中不同現象的示意圖……………………………2-5
圖2.6.1添加硫的SBS改質瀝青的光學顯微鏡圖………………...2-9
圖2.6.2未添加硫的SBS改質瀝青的光學顯微鏡圖…………….2-10
圖3.1.1 研究流程……………………………………………………3-2
圖3.2.1 硫磺粉末……………………………………………………3-5
圖3.3.2 控溫設備……………………………………………………3-9
圖3.3.3 高速攪拌機…………………………………………………3-9
圖3.3.4氮氣輸入設備……………………………………………….3-9
圖3.4.1 韌性和黏結力之計算…………………………………..…3-16
圖3.5.1 拌和和夯實溫度…………………………………………..3-17
圖3.5.2 拌和溫度研究流程圖……………………………………..3-18
圖3.5.3 不同轉子之剪應變率換算………………………………..3-19
圖4.1.1 儲存溫度160℃之黏度變化……………………………....4-3
圖4.1.2 儲存溫度160℃之軟化點變化…………………………….4-4
圖4.1.3 儲存溫度160℃之延展性變化…………………………….4-5
圖4.1.4 儲存溫度160℃之彈性回復率變化……………………….4-6
圖4.1.5 儲存溫度160℃之韌性和黏結力變化…………………….4-7
圖4.1.6 儲存溫度170℃之黏度變化……………………………….4-9
圖4.1.7 儲存溫度170℃之軟化點變化…………………………..4-10
圖4.1.8 儲存溫度170℃之延展性變化…………………………...4-11
圖4.1.9 儲存溫度170℃之彈性回復率變化……………………..4-12
圖4.1.10 儲存溫度170℃之韌性和黏結力變化…………………4-13
圖4.1.11 儲存溫度180℃之黏度變化…………...……………….4-15
圖4.1.12 儲存溫度180℃之軟化點變化…………………………4-16
圖4.1.13 儲存溫度180℃之延展性變化…………………………4-17
圖4.1.14 儲存溫度180℃之彈性回復率變化……………………4-18
圖4.1.15 儲存溫度180℃之韌性和黏結力變化…………………4-19
圖4.1.16 儲存時間不同之黏度變化………………………………4-21
圖4.1.17 儲存時間不同之軟化點變化……………………………4-22
圖4.1.18 儲存時間不同之延展性變化……………………………4-23
圖4.1.19 儲存時間不同之彈性回復率變化………………………4-24
圖4.1.20 儲存時間不同之韌性變化………………………………4-25
圖4.1.21 儲存時間不同之黏結力變化……………………………4-26
圖4.1.22 儲存時間不同之瀝青表面變化…………………………4-28
圖4.2.1 拌和溫度流程圖…………………………………………..4-29
圖4.2.2 不同剪應變率下之黏度比較……………………………..4-30
圖4.2.3 不同剪應變率下5%SBS改質瀝青之黏度變化………..4-31
圖4.2.4 5%SBS改質瀝青之拌和鼓剪應變率-黏度………...……4-32
圖4.2.5 5%SBS改質瀝青之實驗室拌和夯實溫度-傳統方法..….4-33
圖4.2.6 5%SBS改質瀝青拌和鼓拌和夯實溫度-傳統方法……...4-34
圖4.2.7 5%SBS改質瀝青不同溫度和剪應變率下之黏度變化....4-35
圖4.2.8 5%SBS改質瀝青拌和鼓之拌和夯實溫度-建議方式…...4-36
圖4.2.9 不同剪應變率下7%SBS改質瀝青之黏度變化………..4-37
圖4.2.10 7%SBS改質瀝青之拌和鼓剪應變率-黏度……..……..4-38
圖4.2.11 7%SBS改質瀝青實驗室拌和夯實溫度-傳統方法…….4-39
圖4.2.12 7%SBS改質瀝青拌和鼓拌和夯實溫度-傳統方法…....4-40
圖4.2.13 7%SBS改質瀝青不同溫度和剪應變率下之黏度變化..4-41
圖4.2.14 7%SBS改質瀝青拌和鼓之拌和夯實溫度-建議方式….4-42
圖4.3.1 5%SBS改質瀝青儲存160℃之拌和夯實溫度變化…….4-44
圖4.3.2 5%SBS改質瀝青儲存160℃下拌和夯實溫度之比較….4-45
圖4.3.3 5%SBS改質瀝青儲存170℃之拌和夯實溫度變化…….4-47
圖4.3.4 5%SBS改質瀝青儲存170℃下拌和夯實溫度之比較….4-48
圖4.3.5 5%SBS改質瀝青儲存180℃之拌和夯實溫度變化…….4-50
圖4.3.6 5%SBS改質瀝青儲存180℃下拌和夯實溫度之比較....4-51
圖4.4.1 19mm級配曲線…………………………………………...4-53
圖4.4.2 配比曲線比較圖…………………………………………..4-54
圖4.4.3 不同養治時間下之容積比重(Gmb)比較………………...4-57
圖4.4.4 不同養治溫度下之最大理論比重(Gmm)比較…………..4-57
圖.4.4.5 密級配嘗試含油量試驗結果……………………………..4-58
圖4.4.6 AI-MS 2 修訂做法之空隙率……………………………...4-59
圖4.4.7 不同瀝青之回彈模數值比較……………………………..4-60
圖4.4.8 不同瀝青之滯留強度比較………………………………..4-61
圖4.4.9 不同瀝青之穩定值比較…………………………………..4-62
圖4.4.10 不同瀝青之流度值比較…………………………………4-63
圖4.4.11 不同瀝青之間接張力比較………………………………4-64
圖4.4.12 不同瀝青之車轍輪跡試驗比較…………………………4-65


                                    

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校內：2021-08-01公開
校外：2021-08-01公開

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