瀝青混凝土添加道路專用纖維應用實務探討

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1、瀝青混凝土添加道路專用纖維應用實務探討謝清龍福被安亞洲股份有限公司台灣辦公室負責人摘要筆者於十年前開始接觸道路纖維材料便投入這個領域的工作，之後陸續接觸並加以了解多種道路纖維的特性，並於某些項工程中應用某些道路專用礦物纖維，大部分的案例中都能成功達到設計的各項需求，本文為筆者彙整在國內的相關經驗及參考國外如美國喬治亞州亞特蘭大市路面成效(路面成效優良連續9年獲獎)[9]，與在美國應用SMA等舖面的成效經驗加上中國大陸採用相關鋪面的經驗提出實務探討。針對道路專用纖維在舖面成效的重要性，期使道路纖維在應用過程中突顯其所存在之價值及特殊性，藉以消除道路工程界對

2、於道路纖維材料應用的疑慮及顧忌，且期望纖維材料的應用更臻務實，同時提供參與推動設計及施工SMA及PA等高級舖面的人員能有更完善的遵循準則，免於疑慮、敢於應用，藉以提高國內舖面的品質及成效，從而降低舖面工程對於自然環境的破壞與節省社會成本及降低公帑的浪費。1.前言台灣道路工程界在瀝青混凝土中添加纖維的經驗至今已有十多年的經驗歷史，纖維在應用的過程中普遍搭配著OGFC、SMA及PA等跳越級配，形成高級或特殊的鋪面結構，雖然這類舖面的論文及施工在這十年中累積了很多的論述及經驗，然而對於纖維應用瀝青混凝土的相關的資訊、實務及觀念甚至規範卻沒有很實際的針對道路纖維

3、材料的特性進行探討，致使這些高級鋪面的應用過程中，產生了一些問題，而這些問題如果未能加以澄清與解決，則SMA及PA等舖面的施工成效的成功將會有一段很長的路要走。如果不能先針對道路用纖維的特性以材料工程學的角度進行分析與研究，僅以工程材料的角度進行討論，那將無法確切的將道路專用纖維的成效明確的顯現出來。畢竟道路專用纖維它是應用在道路工程中的一項材料，如果一再的以工程材料的角度來探討對這項材料，並不能將材料的特性完整的發揮，而造成看似類似的材料充斥於舖面材料界中，而影響舖面工程的整體成效，進而將造成舖面界的錯誤應用與發展方向。2.國內外道路纖維纖維應用的種類

4、、目的及相關發展與經驗2.1應用於道路(瀝青混凝土舖面)纖維之種類與發展國內外現階段應用在道路舖面工程中的纖維，大體上可分為有機纖維與無機纖維兩大類：有機纖維，14/14又可分為植物有機纖維(Cellulose木質纖維素)與化學合成纖維(聚酯纖維聚丙烯纖維等)兩大類，目前植物有機纖維的運用由一代的鬆散纖維研發至目前的第四代改質瀝青顆粒狀纖維，目的是希望木質纖維在拌合過程中能均勻散開。至於化學合成纖維現在已有數家的廠商在研發引進。無機纖維包括石棉纖維、岩綿纖維、玻璃纖維、碳纖維、玄武岩纖維等，環視無機纖維：石棉纖維由於已被國際相關的環保單位認定有致癌的危險

5、，目前已禁止使用。一般岩綿纖維的用途大都應用在隔熱、隔音等用途，並不適用於瀝青混凝土。玻璃纖維雖然適用於許多的複合材料上，甚至是瀝青膠泥中，但是由於脆性大所以並不適用於瀝青混凝土中。碳纖維的價格過高，一般不會採用。玄武岩纖維的相關物性在瀝青混凝拌合生產過程中較能符合舖面的各方面需求，所以現階段適用於瀝青混凝土添加的無機纖維以玄武岩系的纖維為主，但是也非一般的玄武岩纖維都能適用，道路專用礦物纖維是以玄武岩纖維為母體在生產過程中，在製程上進行部份的調整，使玄武岩纖維成為道路用專用纖維後除了物性能符合需求外，更具備其他有利於瀝青混凝土完全拌合的條件，各種纖維材

6、料的物理化學性能及力學性能對比如表一。表一、各種纖維材料的物理化學性能及力學性能對比性能抗拉強度(Mpa)單性模量(Gpa)斷裂延伸率(%)熔點(℃)使用溫度(℃)密度(g/cm3)吸濕性耐鹼性耐老化能力玄武岩纖維3500~380090~1103.21500-260~7002.6~2.8<0.1好好玻璃纖維3100~350070~804.71120-60~3502.5~2.6<1.7差差碳纖維2500~3500230~2401.6　-260~2001.7~2.2<0.01好好木質素纖維~50030~4015~30250不明確1.512-15差差聚酯纖維~

7、50030~4020~50250不明確1.36<2.0好較好聚丙烯纖維~90030~408~12200不明確1.18<2.0好較好2.2道路(瀝青混凝土舖面)應用纖維之目的瀝青混凝土添加纖維的作用有瀝青加勁、分散礦物填充料、吸附瀝青、穩定瀝青油膜及提高瀝青混合料的粘度。一般應用纖維於瀝青混凝土舖面的的目的，都是在希望改善瀝青混凝土舖面的成效，所以會調整路面瀝青混凝土的結構型式，一般不會在懸浮結構中添加纖維(如傳統密級配瀝青混凝土HMA)，會在瀝青混凝土中添加纖維的舖面結構，都是以嵌擠結構為主，這類級配稱為跳躍級配、斷級配或者是開放性級配(如石膠泥瀝青混泥

8、土SMA、多孔性瀝青混凝土PA)，在這類級配結構中有一個共通的特點，（三多一少）