TWI698566B - 道路鋪料及其製作、施作方法 - Google Patents

Abstract

本發明提供了一種道路鋪料及其製作、施作方法。所述道路鋪料包含一混合料體。該混合料體包含均勻混合的一骨材、一填充料、一乳化瀝青、一陽離子活性劑以及一改質劑。 其中，該混合料體封裝於一密閉空間中，且該骨材更包含該骨材重量百分比3%-5%的水（H ₂O），而該填充料佔該混合料體重量百分比的2%-10%。至於該陽離子活性劑的添加量為該乳化瀝青重量百分比的0.12%-5%， 該改質劑為壓克力樹脂（Acrylic resin），且該改質劑的添加量為該乳化瀝青重量百分比的2%-10%。

Description

道路鋪料及其製作、施作方法

本發明提供了一種道路鋪料及其製作、施作方法，尤指一種供道路表面之養護或彩色覆蓋所使用，以避免鋪面持續劣化。本發明之道路鋪料亦適合長途運輸到重型機具不易或無法到達的山區或郊區等偏遠地區，藉以提升工作效率，減少環境污染，延長鋪面使用壽命。

請照圖1，圖1係習知技術填補作業示意圖。如圖1所示，熱拌瀝青混凝土層11設置在一支撐層12上，該支撐層12一般為由砂石材料構成之級配層。由於氣候影響與交通衝擊，鋪面產生裂縫111、面層磨損及剝脫112。當未處理之微小裂縫111滲入雨水時，就會造成瀝青與粒料之間產生剝脫。再加上車輛行駛所產生的壓力，裂縫111處的粒料就會離析，路面隨之產生坑洞並迅速擴大113，影響用路人的安全，尤以機車為甚。

目前道路維修常依據鋪面狀況指數(Pavement Condition Index,PCI)判斷。在經費許可的前提下，將沿著削除界線114，把已老化之熱拌瀝青混凝土層11及廢棄渣料115刨除後，再加鋪熱拌瀝青混凝土(Hot Mix Asphalt,HMA)。但此方式是將良好與損壞已老化之熱拌瀝青混凝土層11鋪面結構一視同仁而完全刨除，不僅浪費資源，同時因破壞良好之既有結構，而增加其他未刨除部份惡化之風險。

在現有的技術中，如果破損並非十分嚴重而僅需要局部維修時，也有採用常溫瀝青混凝土的相關技術得以使用。常溫瀝青混凝土技術相較於上述提及的熱拌瀝青混合物而言，修補作業較為簡便；但是常溫瀝青混合物與路面的接合力低，只能維持約兩至三個月短期的路面平整。且之後極容易再度發生裂縫龜裂的情況。故常溫瀝青混合物的使用僅為臨時性之處理方法，不易長久維持路面之平整性。

不管採用熱拌瀝青混凝土做局部維修或是以常溫瀝青混凝土做局部維修等習知工法，其實都是亡羊補牢的作法。當道路產生坑洞後再來修補，抑或用路人遭受之災害既已發生。因此，基於預防觀念，道路維護部門均設有道路巡查機制；但現實的無奈之處在於，雖經常可發現路面早有裂縫，且不久即將變成坑洞，但卻因為使用熱拌瀝青混凝土做局部挖補時可能為了數平方公尺的工作量而動用大批重型機具及工作人力，所費不貲，其單位成本近乎天價，並非現實面可承受之成本；且在坑洞尚未形成前，常溫瀝青混凝土派不上用場，因此多半無法進行填補作業，僅能待其形成多個坑洞後再行處理。

雖國際鋪面工程界早有本實施例封層工法(Slurry seal)，然因需要使用大型特殊機具，且須即時攪拌即時施作，工作規模浩大。以現況來說，基於各國的道路條件及交通特性，尤其是零星分散的道路養護工作，更不具經濟效益。甚者，為了特殊使用需求，很多鋪面工程必須變更鋪面的顏色。市場上雖有熱拌彩色瀝青混凝土，但礙於熱拌彩色瀝青混凝土的生產基本量為數十噸甚或數百噸，且成本高昂。受限於上述提及的生產經濟規模及爾後維修的方便性，目前熱拌彩色瀝青混凝土的應用尚難普及；雖偶有以彩色熱熔塑膠標線 併搭而成彩色鋪面，但其抗滑性、外觀平整度及耐用年限顯然不及於慣用之瀝青混凝土。

為解決先前技術中所提到的問題，本發明提供了一種道路鋪料及其製作、施作方法。首先，本發明之道路鋪料包含一混合料體。該混合料體包含均勻混合的一骨材、一填充料、一乳化瀝青、一陽離子活性劑以及一改質劑。

其中，該混合料體封裝於一密閉空間中，且該骨材更包含該骨材重量百分比3%-5%的水(H₂O)，而該填充料佔該混合料體重量百分比的2%-10%。至於該陽離子活性劑的添加量為該乳化瀝青重量百分比的0.12%-5%，該改質劑為壓克力樹脂(Acrylic resin)，且該改質劑的添加量為該乳化瀝青重量百分比的2%-10%。該道路鋪料更包含佔該道路鋪料重量百分比15%-20%的水(H₂O)，並與該道路鋪料均勻混合，形成一平鋪層。

此外，本發明道路鋪料的製作方法包含下列步驟。首先，執行步驟(A)，提供含水(H₂O)的一骨材。接著執行步驟(B)，提供一填充料與該骨材混合，並以一轉速進行高速剪切攪拌。

執行步驟(C)，添加一陽離子活性劑，再以該轉速進行高速剪切攪拌。接著執行步驟(D)，添加一改質劑於一乳化瀝青，攪拌均勻後形成一改性乳化瀝青。完成後，執行步驟(E)，添加該改性乳化瀝青，再以該轉速進行高速剪切攪拌。接著執行步驟(F)，產出均勻混合的一混合料體，並密封於一密閉空間中。形成一密閉空間後，執行步驟(G)，自該密閉空間取出該混合料體並置於一攪拌容器中。再者，執行步驟(H)，於該攪拌容器中加入添加量為該道路鋪料的重量百分比15%-20%的水(H₂O)。最後，執行步驟(I)，攪拌均勻後保持糊狀平 鋪於目標上並乾燥，形成一平鋪層。而在步驟(A)-(F)中，該骨材更包含該骨材重量百分比3%-5%的水(H₂O)，該填充料佔該混合料體重量百分比的2%-10%，而該陽離子活性劑的添加量為該乳化瀝青重量百分比的0.12%-5%。該改質劑為壓克力樹脂(Acrylic resin)，且該改質劑的添加量為該乳化瀝青重量百分比的2%-10%。

更進一步，本發明還提供道路鋪料的施作方法。首先，執行步驟(a)，提供前述的該道路鋪料。接著執行步驟(b)，自該密閉空間取出該道路鋪料並置於一攪拌容器中。再執行步驟(c)，於該攪拌容器中加入添加量為該道路鋪料的重量百分比15%-20%的水(H₂O)。最後執行步驟(d)，攪拌均勻後保持糊狀平鋪於目標上並乾燥，形成一平鋪層。

本發明歷經長期設計試驗，開發出方便携帶、快速使用、高滲透性及抗滑耐磨等具有優越性質的道路鋪料，冀能抑制坑洞的形成，則後續的維修必然大幅減少，更甚者冀能減少因坑洞所衍生車禍所造成的傷亡。

以上對本發明的簡述，目的在於對本發明之數種面向和技術特徵作一基本說明。發明簡述並非對本發明的詳細表述，因此其目的不在特別列舉本發明的關鍵性或重要元件，也不是用來界定本發明的範圍，僅為以簡明的方式呈現本發明的數種概念而已。

11:熱拌瀝青混凝土層

12:支撐層

111:裂縫

112:剝脫

113:坑洞

114:削除界線

115:廢棄渣料

41:平鋪層

411:填補滲入部

412:包裹部

413:凸出止滑部

50:拌合機

500:殼體

501:蓋體

502:刀具

5021:側緣刮除部

5022:翻攪部

503:動力源

(a)~(d):步驟

(A)~(F):步驟

圖1係習知技術填補作業示意圖。

圖2係本發明實施例施作方法的流程圖。

圖3係本發明實施例實際施作之結構示意圖。

圖4係本發明實施例製作方法的流程圖。

圖5係本發明實施例拌合機的結構示意圖。

為能瞭解本發明的技術特徵及實用功效，並可依照說明書的內容來實施，茲進一步以如圖式所示的較佳實施例，詳細說明如後：本實施例之道路鋪料包含混合料體。該混合料體包含均勻混合的骨材、填充料、乳化瀝青、陽離子活性劑以及改質劑。

其中，該混合料體封裝於密閉空間中。對於本實施例來說，所述密閉空間可以是一種包裝材料。該包裝材料必須具有良好的阻水效果，例如氣密硬質塑膠容器等，防止該混合料體中所含的水份散失。

在本實施例中，該骨材為潔淨砂質材料。所述潔淨砂質材料係指水洗後外乾而內含有該骨材重量百分比3%-5%的水(H₂O)之潔淨的砂。在本實施例中，骨材占該混合料體之重量百分比為60-80%，最佳為70%。

至於填充料佔該混合料體重量百分比的2%-10%。本實施例之填充料係選為碳酸鈣(CaCO₃)。更精確來說是乾燥的碳酸鈣(CaCO₃)粉末。至於該陽離子活性劑的添加量需視工作度需求及乳化瀝青耐受度而定，本實施例可用的陽離子活性劑範圍為該乳化瀝青重量百分比的0.12%-5%。

本實施例之陽離子活性劑選用硫酸鋁(Al₂(SO₄)₃)據以實施。且以添加量為乳化瀝青重量百分比的3%最佳。至於本實施例採用的乳化瀝青係要求為CRS-1等級之乳化瀝青。更精確來說，本實施例採用的乳化瀝青可用規格如下表1：

表1中的可用數值區間/特性以及最右欄本實施例可採用之最佳數值係以符合國家標準(CNS)的方式進行檢驗，驗證可用之性質。

至於本實施例中之該改質劑採用壓克力樹脂(Acrylic resin)據以實現，且改質劑的添加量為該乳化瀝青重量百分比的2%-10%。更進一步來說，本實施例之改質劑壓克力樹脂(Acrylic resin)可採用pH值介於7.5-8.5、黏度在攝氏30度的條件下介於1500-3500厘泊(Centipoise,cps)、粒子電荷呈陰電性、 具有58%-60%固成份且耐水、耐鹼、伸長率400%而具有高黏合力、高抗裂性、高機械安定性、熱安定性以及填縫性的壓克力樹脂(Acrylic resin)。

此外，在本實施例其他可能實施的樣態中，該道路鋪料之混和料體製作過程更可添加無機色粉，並均勻混合。使該道路鋪料呈現出預定想要的顏色，並應用在不同顏色的填補標的上。所述無機色粉可以選自各種顏色的混搭；而該無機色粉的成份可選地具備無臭無味、非親水性(hydrophobic)、化學性質穩定、耐光耐候、無水滲油滲性之無機粉末。更進一步來說，可以是四氧化三鐵(Fe₃O₄)、三氧化二鐵(Fe₂O₃)、三氧化二鉻(Cr₂O₃)或其組合，本發明並不加以限制。

本實施例所製造出之道路鋪料具有優良的性質，可參照下表2-表5之比較。其中，比較對象之冷拌瀝青混凝土、熱拌瀝青混凝土以及多孔隙熱拌瀝青混凝土等，均為習知之材料。因此，表2-5係針對目前已知之規範性質，進行本實施例與規範間的比較。

表2中的馬歇爾穩定值試驗係依中華民國交通部《公路工程施工規範》FR3-1路面工程表3-43之品質規定辦理試驗。就馬歇爾穩定值而言，本實施 例之抗壓強度介於中級交通量及重級交通量規範值之間，較之冷拌瀝青混凝土及多孔隙熱拌瀝青混凝土之表現更為優異。

表3中的馬歇爾流度值試驗係依照中華民國交通部《公路工程施工規範》FR3-1路面工程表3-43之品質規定辦理試驗。就馬歇爾流度值而言，本實施例之流度值稍大，亦即有較大的容許變形能力。當鋪設在路面之上經過車輛輾壓後，更能深入原有的路面裂縫之內，與原有的路面更能緊密結合。

在飛散試驗的表現上，同樣依照中華民國交通部《公路工程施工規範》來進行比較。本實施例的表現相當優異，飛散損失率少於2%；和目前存有規範的多孔隙熱拌瀝青混凝土規範相比，被證明擁有極良好的抗剝脫能力。

根據表5的結果，由於目前並無法找到可與之比較的規範。因此僅以採集市場上之冷拌瀝青混凝土作為比對依據。根據此比對依據，可以看出本實施例間接張力強度較之傳統冷拌瀝青混凝土高出甚多，亦即擁有極良好的抗張能力。

至於本實施例在抗摩擦行為的表現上，以鋪設樣板作抗滑試驗，可得到其英式擺錘數值(British Pendulum Number,BPN)高於70以上的優良性質；甚者，在乾燥後再度被水分浸潤的環境下，還會再提高其英式擺錘數值。

據此，可證明本實施例提供的道路鋪料具有極為優異的性質。可被妥善的應用於各種修補路面，大幅改善並提高行車用路人的安全性。綜上所述，如果將本實施例之道路鋪料應用於圖1狀況下的修補，請同時參照圖2以及圖3。圖2係本發明實施例施作方法的流程圖；圖3係本發明實施例實際施作之結構示意圖。

如圖2所示，本實施例道路鋪料的施作方法。首先，執行步驟(a)，提供前述實施例中提及的道路鋪料。接著執行步驟(b)，自該密閉空間取出該道路鋪料並置於一攪拌容器中。再執行步驟(c)，於該攪拌容器中加入添加量為該道路鋪料的重量百分比15%-20%的水(H₂O)。最後執行步驟(d)，攪拌均勻後 保持糊狀平鋪於目標上並乾燥，形成平鋪層41。本發明步驟(d)中所述之糊狀係指半液半固的混和狀態，其液體和固體之間的性質比率取決於水(H₂O)的使用量。故，本實施例可因應目標的填補需求調整其糊狀性質，本發明並不加以限制。

本實施例完成後的平鋪層41包含凸出止滑部413、包裹部412以及填補滲入部411。其中包裹部412設於凸出止滑部413下方，而填補滲入部411設於包裹部412下方。

本實施例之平鋪層41可以透過橡皮刮刀等器具直接進行平鋪。其漿液將形成填補滲入部411，滲入熱拌瀝青混凝土層11裂縫縫隙內達到修補的效果。而施作前路面磨損及剝脫之面層，將一併受到包裹部412填補，達到防止水份入滲及表面保護的效果。至於凸出止滑部413係砂漿硬化後所內含之粒料，提供抗滑的效果。整個平鋪層41之厚度原則上控制在3.2毫米(mm)以內，每一平方公尺的道路鋪料使用量則在3-5公斤之間。

請同時參照圖4及圖5，圖4係本發明實施例製作方法的流程圖；圖5係本發明實施例拌合機的結構示意圖。如圖4所示，本實施例之道路鋪料的製作方法包含下列步驟。首先，執行步驟(A)，提供含水(H₂O)的一骨材。該骨材同前述實施例，選用潔淨砂質材料。且該骨材更包含該骨材重量百分比3%-5%的水(H₂O)。

接著執行步驟(B)，提供一填充料與該骨材混合，並以一轉速進行高速剪切攪拌。該填充料亦同於前述的實施例，選用碳酸鈣(CaCO₃)實施。該填充料佔該混合料體重量百分比的2%-10%。

再執行步驟(C)，添加一陽離子活性劑，再以該轉速進行高速剪切攪拌。同前述，該陽離子活性劑選用硫酸鋁(Al₂(SO₄)₃)實施之，且該陽離子活性劑的添加量為乳化瀝青重量百分比的0.12%-5%。

接著執行步驟(D)，添加一改質劑於一乳化瀝青，再攪拌形成一改性乳化瀝青。所述乳化瀝青可參考表1及其相關敘述的內容進行選用及添加。本實施例採用的乳化瀝青本身即含有重量百分比約40%的水(H₂O)，當乳化瀝青破乳以後(與骨材接觸即會破乳)，其所含之水(H₂O)自當可均勻和其他材料混合。而該改質劑選用壓克力樹脂(Acrylic resin)，且添加量為該乳化瀝青重量百分比的2%-10%。壓克力樹脂(Acrylic resin)可採用pH值介於7.5-8.5、黏度在攝氏30度的條件下介於1500-3500厘泊(Centipoise,cps)、粒子電荷呈陰電性、具有58%-60%固成份且耐水、耐鹼、伸長率400%而具有高黏合力、高抗裂性、高機械安定性、熱安定性以及填縫性的壓克力樹脂(Acrylic resin)。

完成後，執行步驟(E)，添加該改性乳化瀝青，再以該轉速進行高速剪切攪拌。步驟(E)係將步驟(D)中製作完成改性乳化瀝青添加入步驟(C)的成品中進行高速剪切攪拌。

可選地，本實施例之製作方法更可選地行步驟(E1)，添加一無機色粉，再以該轉速進行高速剪切攪拌。所述無機色粉同於前述實施例，可以選自各種顏色的混搭；而該無機色粉的成份可選地具備無臭無味、非親水性(hydrophobic)、化學性質穩定、耐光耐候、無水滲油滲性之無機粉末。更進一步來說，可以是四氧化三鐵(Fe₃O₄)、三氧化二鐵(Fe₂O₃)、三氧化二鉻(Cr₂O₃)或其組合，本發明並不加以限制。

最後，步驟(F)，產出均勻混合的一混合料體，並密封於一密閉空間中。本實施例之製作方法步驟中，具有特別的高速剪切攪拌。所述「高速剪切攪拌」必須以特定範圍的轉速進行拌合，且拌合的同時必需同時具有垂直方向的翻攪及側緣刮除回料的功能。換言之，本發明實施例所定義的高速剪切攪拌」即屬於一種立體空間中邊翻騰邊剪切拌合的攪拌方式。凡是依此該念所設計的拌合機構方法，應皆屬於本發明的範圍之內。

進一步而言，圖4中實施例所提及的高速剪切攪拌係透過一拌合機執行，且運作的轉速介於150-200轉/分鐘(Revolutions Per Minute,RPM)。如圖5所示，該拌合機50包含殼體500、蓋體501以及刀具502。其中蓋體501設置於該殼體上。蓋體501可採用樞軸連接等方式與殼體500蓋合，防止高速剪切攪拌的過程中有反應物噴出。至於在本實施例中，刀具502的材質可選用不鏽鋼(Stainless steel)，避免在含水或強酸環境下拌合產生氧化或腐蝕等現象；同樣地，殼體500亦可選用不鏽鋼(Stainless steel)或其他抗酸及抗腐蝕的材質實施，本發明並不加以限制。刀具502設置於殼體500內的底部。且刀具502更透過動力源503提供旋轉動力。本實施例之動力源503可選用伺服馬達等可程式化邏輯控制的馬達，本發明並不加以限制。

而在本實施例的拌合機50中，為了達到在立體空間中邊翻騰邊剪切拌合的攪拌方式，刀具502包含側緣刮除部5021以及翻攪部5022。側緣刮除部5021可將黏滯於殼體500側緣的混合料體刮除刮下，並透過翻攪部5022的刀具不斷翻騰，使混合料體在立體空間中不斷被高速剪切，形成步驟(F)中的混合料體，再密封於作為容器的密閉空間中。

因此，本發明實施例之道路鋪料使用時自儲存容器等密閉空間內取出，並置於不特定之桶槽內，加入適量清水，攪拌成糊漿狀後敷佈於待施工地點面層上。待表層水份蒸發而面層不沾粘即可開放通行，利用如車輛等通行物之重量對道路鋪料形成壓實效果，形成一新增之超薄層鋪面。使用此本實施例之工法毋須鑿除或鉋除原有面層，避免產生廢料造成環境污染；同時具機動性高及單價便宜、耗時短、能耗及用料少並可依需求變更顏色等優點。

惟以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍，即依本發明申請專利範圍及說明內容所作之簡單變化與修飾，皆仍屬本發明涵蓋之範圍內。

(A)~(F):步驟

Claims (16)

1. 一種道路鋪料，包含：一混合料體，包含均勻混合的一骨材、一填充料、一乳化瀝青、一陽離子活性劑以及一改質劑；其中，該混合料體封裝於一密閉空間中；該骨材更包含該骨材重量百分比3%-5%的水(H₂O)；該填充料佔該混合料體重量百分比的2%-10%；該陽離子活性劑的添加量為乳化瀝青重量百分比的0.12%-5%；該改質劑為壓克力樹脂(Acrylic rcsin)，該改質劑的添加量為該乳化瀝青重量百分比的2%-10%；該道路鋪料更包含佔該道路鋪料重量百分比15%-20%的水(H₂O)，並與該道路鋪料均勻混合，形成一平鋪層。
2. 如請求項1所述的該道路鋪料，其中該骨材為潔淨砂質材料。
3. 如請求項1所述的該道路鋪料，其中該填充料為碳酸鈣(CaCO₃)。
4. 如請求項1所述的該道路鋪料，其中該陽離子活性劑為硫酸鋁(Al₂(SO₄)₃)。
5. 如請求項1所述的該道路鋪料，其中該混合料體更添加一無機色粉均勻混合。
6. 一種道路鋪料的施作方法，包含：(a)提供如請求項1-5任一項所述的該道路鋪料；(b)自該密閉空間取出該道路鋪料並置於一攪拌容器中； (c)於該攪拌容器中加入添加量為該道路鋪料的重量百分比15%-20%的水(H₂O)；以及(d)攪拌均勻後保持糊狀平鋪於目標上並乾燥，形成一平鋪層。
7. 如請求項6所述的施作方法，其中步驟(d)之該平鋪層包含：一凸出止滑部；一包裹部，設於該凸出止滑部下方；以及一填補滲入部，設於該包裹部下方。
8. 一種道路鋪料的製作方法，包含：(A)提供含水(H₂O)的一骨材；(B)提供一填充料與該骨材混合，並以一轉速進行高速剪切攪拌；(C)添加一陽離子活性劑，再以該轉速進行高速剪切攪拌；(D)添加一改質劑於一乳化瀝青，攪拌均勻後形成一改性乳化瀝青；(E)添加該改性乳化瀝青，再以該轉速進行高速剪切攪拌；(F)產出均勻混合的一混合料體，並密封於一密閉空間中；(G)自該密閉空間取出該混合料體並置於一攪拌容器中；(H)於該攪拌容器中加入添加量為該道路鋪料重量百分比15%-20%的水(H₂O)；以及(I)攪拌均勻後保持糊狀平鋪於目標上並乾燥，形成一平鋪層；其中該骨材更包含該骨材重量百分比3%-5%的水(H₂O)；該填充料佔該混合料體重量百分比的2%-10%； 該陽離子活性劑的添加量為該乳化瀝青重量百分比的0.12%-5%；該改質劑為壓克力樹脂(Acrylic resin)，該改質劑的添加量為該乳化瀝青重量百分比的2%-10%。
9. 如請求項8所述的製作方法，其中步驟(A)之該骨材為潔淨砂質材料。
10. 如請求項8所述的製作方法，其中步驟(B)之該填充料為碳酸鈣(CaCO₃)。
11. 如請求項8所述的製作方法，其中步驟(C)之該陽離子活性劑為硫酸鋁(Al₂(SO₄)₃)。
12. 如請求項8所述的製作方法，其中步驟(E)及步驟(F)之間更包含：(E1)添加一無機色粉，再以該轉速進行高速剪切攪拌。
13. 如請求項8所述的製作方法，其中該轉速介於150-200轉/分鐘(Revolutions Per Minute,RPM)。
14. 如請求項8所述的製作方法，其中該高速剪切攪拌透過一拌合機執行，該拌合機包含：一殼體；一蓋體，設置於該殼體上；以及一刀具，設置於該殼體底部；其中，該刀具包含一側緣刮除部以及一翻攪部。
15. 如請求項14所述的製作方法，其中該刀具的材質為不鏽鋼(Stainless steel)。
16. 如請求項15所述的製作方法，其中該殼體的材質為不鏽鋼(Stainless steel)。

Images