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研究生: 顏郁哲
Yen, Yu-Zhe
論文名稱: 不同粒徑填充料對瀝青混凝土之工程性質的影響
Evaluation of Different Filler Size in Dense Grade Asphalt Concrete
指導教授: 蕭志銘
Shiau, Jih-Min
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: 2017
畢業學年度: 105
語文別: 中文
論文頁數: 81
中文關鍵詞: 不同粒徑填充料密級配瀝青混凝土
外文關鍵詞: Dense grade asphalt concrete, filler size
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  • 瀝青混凝土配合設計中,在計算篩分析與級配曲線時,都有所規範的上限與下限,唯有在填充料的部分僅規範通過 # 200篩達70%以上,然而對於更高的通過比例甚至是100%通過之填充料粒徑並沒有詳加的說明 ; 而由於填充料可改變瀝青膠泥流動性,形成溫感性低、黏度大的瀝青膠漿,故此因素可能會對瀝青膠漿或是瀝青混凝土產生不同程度的影響。
    本研究探討不同粒徑之石粉填充料對瀝青混凝土工程性質的影響,並針對瀝青與不同粒徑填充料混合後的膠漿做流變黏彈性質分析比較。
    綜合工程試驗結果來看,馬歇爾穩定值流度值、間接張力與回彈模數試驗上,並沒有顯著的差異表現。然而在滯留強度上,可以發現隨著填充料粒徑的增加,滯留強度表現越佳。另外在Cantabro磨耗試驗中,可以得知隨著粒徑的增加,磨耗值也會有越大的表現。
    而在流變試驗當中,可以發現抗車轍能力與粒徑大小呈現正相關而與抗疲勞能力呈現負相關。

    In marshall mix design, the calculation of gradation curve have a standard upper and lower limits, only in the filler specification have the rule that through the # 200 sieve more than 70%, but for a higher proportion even 100% of the filler particle size is not described in detail; and because the filler material can change the flow of asphalt, the formation of lower temperature sensitivity and lower viscosity, so the factors may influence at varying degrees.
    In this study, we will discuss the effects of different fillers particle size on the engineering properties, and the effects on viscoelastic properties of asphalt mixed with different particle size fillers.
    According to the results of the comprehensive engineering properties, there is no significant difference in the Marshall stability, the indirect tension and the resilient modulus. However, in the retained strength, it can be found that as the filler particle size increases, the retained strength will have better performance. Also in the Cantabro test, it can be learned that as the particle size increases, the wear value will increase.
    In the rheological test, we can find that the anti-rutting ability and the size of the particle size is positively correlated, however the anti-fatigue ability to show a negative correlation.

    目錄 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 3 第二章 文獻回顧 4 2.1 密級配瀝青混凝土之基本性質 4 2.1.1 密級配瀝青混凝土 5 2.1.2 ASTM D3515 密級配瀝青混凝土規範 5 2.2 瀝青混凝土組成材料 7 2.2.1 瀝青黏結料 7 2.2.2 粒料 9 2.2.3 填充料 9 2.2.4 瀝青流變行為 10 第三章 研究計畫 12 3.1 研究流程 12 3.2 試驗材料 14 3.2.1 瀝青黏結料 14 3.2.2 粒料級配 15 3.2.3 填充料 16 3.3 瀝青基本物性試驗 17 3.3.1針入度試驗 17 3.3.2 延展性試驗 17 3.3.3 閃火點試驗 18 3.3.4 比重試驗 18 3.3.5三氯乙烯可溶成分試驗 18 3.3.6 黏滯度試驗 19 3.4 粒料基本物性試驗 19 3.4.1 比重及吸水率試驗 19 3.4.2 扁平率及破碎面試驗 19 3.4.3 健性試驗 20 3.4.4 洛杉磯磨損試驗 20 3.4.5 含砂當量試驗 20 3.4.6 篩分析試驗 21 3.4.7 粒料單位重與空隙試驗 21 3.4.8 比重計試驗 21 3.4.9 高速粉碎機 24 3.4.10 球磨機 27 3.5 密級配瀝青混凝土配合設計 30 3.5.1馬歇爾配合設計 30 3.5.2馬歇爾配合設計步驟 30 3.6 工程性質試驗 34 3.6.1 馬歇爾穩定值試驗 34 3.6.2 馬歇爾流度值試驗 35 3.6.3 回彈模數試驗 35 3.6.4 間接張力試驗 36 3.6.5 滯留強度試驗 38 3.6.6 Cantabro磨耗試驗 38 3.72 動態剪切質流儀 (Dynamic Shear Rheometer) 39 3.7.1 流變儀Dynamic Shear Rheometer 40 3.7.2 瀝青膠漿製作 41 第四章 試驗結果與討論 42 4.1 試驗材料之基本物性試驗 43 4.1.1 骨材粒料基本物性試驗 43 4.1.2 瀝青基本物性試驗 48 4.2 密級配瀝青混凝土馬歇爾配合設計 48 4.2.1 決定拌合及滾壓溫度 49 4.2.2 骨材級配曲線 50 4.3 最佳瀝青含量 51 4.4工程性質試驗結果 54 4.4.1馬歇爾穩定值試驗結果 (Marshall Stability) 54 4.4.2馬歇爾流度值試驗結果 (Marshall Flow) 55 4.4.3間接張力試驗結果 (Indirect Tensile Test, IDT) 57 4.4.4回彈模數試驗結果(Resilint Modulus,MR) 59 4.4.5 滯留強度試驗結果 (Index of Retained Strength) 60 4.4.6 Cantabro磨耗試驗結果 64 4.5 瀝青膠漿質流行為 65 4.5.1不同粒徑填充料之複合模數 (G*) 變化 66 4.5.2不同粒徑填充料之相位角δ變化 70 4.5.3不同粒徑填充料之質流參數與鋪面績效之關係 72 4.6試驗結果彙整 75 第五章 結論與建議 77 5.1 結論 77 5.2 建議 78 第六章 參考文獻 79 表目錄 表2-1 ASTM D3515密級配規範 5 表2-2粒料間空隙率(VMA)規定值 6 表2-3填縫料級配要求 10 表3-1 AC-20規範值 14 表3-2粗粒料性質規範 15 表3-3細粒料性質規範 16 表3-4礦物填縫料級配規範 16 表4-1骨材基本物性試驗結果 43 表4-2粗骨材試驗結果與規範值 44 表4-3細骨材試驗結果與規範值 44 表4-4不同粒徑填充料代號解釋 46 表4-5AC-20物性試驗結果與規範值 48 表4-6第一類型密級配瀝青混凝土粒料級配過篩百分比 52 表4-7馬歇爾配合設計試驗結果及規範 53 表4-8不同粒徑填充料之馬歇爾穩定值 54 表4-9不同粒徑填充料之馬歇爾穩定值 ANOVA分析 55 表4-10不同粒徑填充料之馬歇爾流度值 56 表4-11不同粒徑填充料之馬歇爾流度值 ANOVA分析 57 表4-12不同粒徑填充料之間接張力值 58 表4-13不同粒徑填充料之間接張力值 ANOVA分析 58 表4-14不同粒徑填充料之回彈模數值 59 表4-15不同粒徑填充料之回彈模數值 ANOVA分析 60 表4-16浸水前與浸水一天後之馬歇爾穩定值與滯留強度值 61 表4-17浸水一天後之馬歇爾穩定值ANOVA分析 62 表4-18不同粒徑填充料之磨耗值 64 表4-19不同粒徑填充料之Cantabro磨耗值ANOVA分析 65 表4-20不同粒徑填充料之複合模數比較 70 表4-21各項試驗結果彙整 76 表4-22剪切流變儀試驗彙整 76 圖目錄 圖2-1 複合模數與相位角的關係 11 圖3-1 研究計畫流程圖 13 圖3-2 比重計試驗相關儀器 23 圖3-3 比重計試驗過程示意圖 23 圖3-4 高速粉碎機示意圖 25 圖3-5 高速粉碎機直徑 25 圖3-6 篩網示意圖 26 圖3-7 篩網長度示意圖 26 圖3-8 篩網寬度示意圖 27 圖3-9 球磨機原理示意圖 28 圖3-10 球磨機儀器示意圖 28 圖3-11 球磨罐桶示意圖 29 圖3-12 球磨罐桶高示意圖 29 圖3-13 氧化鋁磨球示意圖 30 圖3-14 剪切流變儀(DSR)示意圖 40 圖3-15 DSR 試驗過程示意圖 41 圖4-1 不同粒徑填充料磨製過程圖 45 圖4-2 不同粒徑填充料之級配曲線 47 圖4-3 瀝青黏滯度與溫度之關係圖 49 圖4-4 骨材級配曲線 50 圖4-5 密級配瀝青含量與相關試驗結果 53 圖4-6 不同粒徑填充料之馬歇爾穩定值比較圖 55 圖4-7 不同粒徑填充料之馬歇爾流度值比較圖 56 圖4-8 不同粒徑填充料之間接張力比較圖 58 圖4-9 不同粒徑填充料之回彈模數值比較圖 60 圖4-10 浸水前與浸水一天後之馬歇爾穩定值比較圖 62 圖4-11 不同粒徑填充料之滯留強度(馬歇爾穩定值) 63 圖4-12 不同粒徑填充料之Cantabro磨耗值 65 圖4-13 不同粒徑填充料之G*值 (25°C) 66 圖4-14 不同粒徑填充料之G*值 (60°C) 67 圖4-15 不同粒徑填充料之G*值 (0.8HZ 25°C) 68 圖4-16 不同粒徑填充料之G*值 (0.8HZ 60°C) 68 圖4-17 不同粒徑填充料之G*值 (1.6HZ 25°C) 69 圖4-18 不同粒徑填充料之G*值 (1.6HZ 60°C) 69 圖4-19 黏彈性質與相位角和複合模數示意圖 71 圖4-20 不同粒徑填充料之相位角δ (25°C) 71 圖4-21 不同粒徑填充料之相位角δ (60°C) 72 圖4-22 不同粒徑填充料之G*/sinδ (25°C) 73 圖4-23 不同粒徑填充料之G*/sinδ (60°C) 73 圖4-24 不同粒徑填充料之G* sinδ (25°C) 74 圖4-25 不同粒徑填充料之G* sinδ (60°C) 75

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