跨越中山高大跨徑鋼橋面板GUSS瀝青混凝土鋪面簡介(上)
一、工程位置
國道1號五股至楊梅段拓寬工程計畫五股林口段工程，計畫路線北起汐五高架段五股端，採高架方式與既有汐五高架橋銜接，向南跨越五股交流道後沿國道1號兩側南行。
計畫路線跨越泰山收費站後，南行至北上線里程37K+500~40K+000區間，因東側邊坡屬地質敏感區，依環評承諾事項，路線須迴避敏感區。故北上線高架橋於里程37K+439跨越中山高主線至南下線側，並與南下線採雙層共構設置(北上線置於上層)，後於里程39K+781再度跨越中山高回歸原北上線側。
依環境影響說明書「林口北上與南下共線路段，其北上線二度跨越高速公路平面道路處不落墩，以維護道路景觀品質及減少施工干擾。」故本路段兩處跨越橋(N36+439.5∼N36+925.5及N39+781∼N40+267)採用大跨徑鋼箱型梁橋及鋼床板。
本橋梁最主要的工程特色係主跨為台灣目前最長跨度之鋼箱型梁，中央跨徑達216公尺，是本路段最具工程特色之一。主跨跨徑中央處因受到車流量的振動影響，容易產生較大的變形。
二、GUSS瀝青混凝土鋪面系統
鋼床板與一般混凝土板之比較，鋼床板自重較輕，剛性比一般混凝土板小很多，承重時會有較大的變形。故鋼床板鋪面必須有較佳的抗繞曲變形，除提供行車舒適所需的功能性要求外，亦擔負有保護鋼床板免於磨損及鏽蝕的功能。
GUSS瀝青混凝土起源於德國，德文原為Guβ，是指「澆鑄」之意。乃以粗、細粒料及填充料，加入大量的瀝青當作黏結料，以無孔隙為目標。使用的瀝青材料則以直餾瀝青為基礎，加上固定比例之精製千里達湖瀝青T.L.A. (Refined Trinidad Lake Asphalt)，此瀝青材料與粒料在瀝青拌和廠拌和。因此種混合料在相當高的溫度下具有流動性，可與鋼床板密切結合，又具不透水性，防水效果良好，且對變形的迎合度高，非常適合在鋼床板鋪面上鋪築。
本工程大跨徑鋼橋面板鋪面採用GUSS瀝青混凝土鋪面系統，各層鋪面厚度如圖1所示。鋼橋面板鋪裝系統中各層功能如表1所示。
三、GUSS瀝青混凝土材料組成與配合設計
1.材料組成
(1)硬質瀝青
硬質瀝青為以直餾瀝青與千里達湖瀝青T.L.A.所混合構成，GUSS之硬質瀝青用量為瀝青混凝土總重之7~10%為標準。
(2)粗細粒料
粗粒料係指停留於8號篩(2.36mm)之粒料。細粒料係通過8號篩(2.36mm)而留於200號篩(0.075mm)之粒料，須為潔淨，堅硬及不得含有污泥或有害物質。
(3)填充料
GUSS瀝青混凝土之強度取決於瀝青與填充料相互作用而產生的凝聚力。填充料係石灰石粉末，於GUSS瀝青混凝土中填充料使用量約20%，其與含量7~10%硬質瀝青形成高黏度之膠漿，粒料懸浮於瀝青膠漿中。圖2為本工程GUSS瀝青混凝土粒料級配曲線圖，其中200號篩通過百分比為23.7%，與一般密級配200號篩通過百分比為3~7%頗為不同。
2.配合設計相關試驗
(1)Lueer 流動性試驗
試驗目的為測定GUSS瀝青混凝土的流動性，據以評定其施工性。流動性試驗儀器如圖3所示。試驗時將熱拌車內或實驗室拌和鍋內之Guss瀝青混凝土倒入試驗容器中，並將一重lkg之特製試驗錘置於瀝青混凝土面上，量測試驗錘以自重貫入瀝青混凝土試樣50mm所需時間，以秒表示，即為Lueer流動值。Lueer流動值越大表示越不容易流動。
當GUSS瀝青混凝土流動性在3秒以下，若在斜坡施工時將有流動過大之虞；3~17秒的流動性，對混合料的排出及鋪設等施工性均屬良好；而超過20秒以上時較難施工，規範要求流動性小於20秒。
(2)貫入試驗
試驗目的為測定GUSS瀝青混凝土的靜態穩定度，反應瀝青混凝土溫度下降至一般路面溫度的穩定性。貫入試驗儀器如圖4所示。試驗時將70×70×70mm之Guss瀝青混凝土試體連同模具置於40℃的水中，用一重2.5kg，底面積為500mm2(直徑25.2mm)的貫入棒，預載於試體上10分鐘。再於試樣上加載50kg的重量30分鐘，紀錄此30分鐘之貫入量。規範要求貫入量為1~4mm。
(3)輪跡試驗
試驗目的為測定GUSS 瀝青混凝土的動態穩定度，作為評估高溫時GUSS瀝青混合料抵抗車轍之指標，輪跡試驗儀器如圖5所示。
試驗時將300×300×50mm之試體，放進輪跡試驗儀中，設定試驗溫度60℃，使試體保持恆溫至少2小時。試驗輪為直徑200mm，寬50mm，厚為15mm之橡膠輪。以加重塊調整輪荷重為70kgf。使試驗輪行走在試體中央，速度為42±1次/min。於試驗溫度為60℃狀況下，量測試驗輪在行走45分及60分時試體之變形量(分別為d45及d60)，計算動態穩定度。動態穩定度(DS)計算公式如下:
DS=(60-45)×42/(d60-d45)
規範要求動態穩定度大於300次/mm。
(4)彎曲試驗
試驗目的為測試GUSS瀝青混凝土於低溫下的變形迎合度。彎曲試驗儀器如圖6所示。試驗時先將300×100×50mm之試體放入零下10℃的低溫控制室中6小時，再將試體置於抗彎儀器二支撐點中央，再由試體中央施加壓力直至破壞，加壓速度為50(mm/min)，紀錄破斷時之變形量。
破斷應變ε計算式如下:
ε=(6×b×δ)/L2
其中b:試體厚度、δ:破斷時之變形量、L:二支點距離。
規範要求破斷應變大於8.0×10-3。
3.配合設計結果
本工程配合設計委由國立中央大學土木工程系土木材料品保中心依GUSS瀝青混凝土配合設計方法辦理配合設計，配合設計流程如圖7所示。GUSS配合設計試驗結果，最適瀝青含量8.2∼9.0%，建議瀝青含量為8.3%(對混合料總重)。硬質瀝青以直餾瀝青：T.L.A. = 75：25之比例混合。
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| ▲ | 圖1 GUSS瀝青混凝土鋪面系統構造圖 |
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