AC瀝青混凝土三種級配類別與設計粒料結構全解析

在現代交通與公用基礎建設中，路面與機場跑道工程的結構安全與耐久性，很大程度取決於瀝青混合料的配比。不論是承載民航機起降的機場剛性與柔性鋪面，還是高承載的國道高速公路，工程師都必須根據工址環境、交通荷重與排水需求，精準設計瀝青混凝土配合設計（Mix Design）中的「粒料結構」。

熱拌瀝青混凝土（HMA）依據粒料的級配狀況，主要可區分為密級配（Dense Grade）、開放級配（Open Grade）與跳躍級配（Gap Grade）三種。這三種級配在結構面層的承載力、抗滑係數、抗車轍能力以及道面養護管理上，各自扮演著不可或缺的角色。

應用最廣的結構主力：密級配瀝青混凝土（Dense-Graded HMA）

一般用於柔性路面面層或機場跑道、滑行道等維護工程中，最常見的，即為密級配瀝青混凝土。密級配的特點在於其粒料顆粒大小分布呈現「連續性分佈」且不中斷。

1. 密級配的結構優勢與組成

由於粗細粒料、填縫料（礦粉）與瀝青膠泥之間能夠完美互補填充，組成之瀝青混凝土試體具有密合、低孔隙率（通常在 3%~5% 之間）且不透水的特性。這賦予了鋪面極高的結構強度，能有效保護下方的聯結層與路基材料不受水分滲透侵害，具備極佳的耐久性。

2. 標稱最大粒徑（NMAS）與鋪築厚度規範

在鋪面工程實務中，標稱最大粒徑（NMAS, Nominal Maximum Aggregate Size）是指比第一個留篩超過 10% 的篩大一號的篩子尺寸；而最大粒徑（MAS）則是比 NMAS 再大一號的篩子。

• 一般密級配：NMAS 通常小於 25.4mm（1英吋）。依據 2014 AI MS-2 規範與實務經驗，密級配的單層鋪築厚度應嚴格控制在 NMAS 的 3 倍到 5 倍之間，以便現場施工時能順利壓實，達到預期的壓實度。

• 大粒徑密級配（Large-Stone Mix）：若 NMAS 大於 25.4mm 則屬此類，常用於基底層。

• 瀝青砂（Sand Mix）：不含粗粒料，且100% 通過 9.5mm（3/8in.）篩且不含粗粒料的混合料。

3. 深強鋪面與長壽鋪面設計概念

在現代「深強瀝青鋪面結構」或美國盛行的「長壽鋪面設計概念（Perpetual Pavement）」中，鋪面由上至下通常區分為面層、聯結層與底層：

• 面層NMAS 一般選定在 9.5mm 至 19mm 之間（依表面紋理粗細需求而定）。由於面層直接承受輪胎輾壓與空氣、水、溫度的負面影響，因此設計上需要較小的粒徑、較多的表面積與較大的 VMA（粒料間隙率），進而配置較高的瀝青含量，以確保高穩定性與抗老化能力。

• 聯結層混合料(Binder Mixes)是指介在面層與底層之間的瀝青混合料，有上面的面層保護聯結層可用較大的NMAS，一般在19~38mm之間，並搭配較低瀝青含量。主要負責承上啟下的荷載傳遞，在某些不注重表面細緻紋理、但極度要求抗重壓的區域（如貨櫃碼頭貨櫃場、重型機具專用道），甚至可以直接將聯結層混合料作為面層使用，利用大粒徑顆粒對抗重機具煞停扭轉的推擠。

• 瀝青底層則直接鋪在夯實的碎石底層上，可用更大的粒徑(75mm)，底層混合料也可以採用開放級配以便使滲入鋪面結構中的水有機會排出，可以減少鋪面結構層含水產生的交通荷重與水共同侵害作用 。設計空隙率通常比上層更低，以確保有足夠的瀝青膠泥來對抗荷重時從瀝青層底部發生的張應變（疲勞開裂）。

雨天行車安全的守護者：開放級配摩擦層（OGFC）（排水性瀝青）

當鋪面工程的首要考量是「抗滑係數」與「降噪排水」時，開放級配瀝青混凝土便是首選。

1. 高空隙率與導水機制

開放級配的粒料架構主要由粗粒料組成，幾乎不含細粒料。這種「點對點」的粗粒料架構因為缺乏細料填充，形成了極為「開放」的連續性內部空隙，空隙率通常高達 15%~22%。這層鋪面主要作為「功能性表層」，對整體結構承載力的貢獻較少，其核心任務是讓鋪面表面水快速排開。

2. 開放級配摩擦層（OGFC）的應用特性

在國內外高速公路或機場滑行道整建中，最常在最上層鋪築約 1.5 至 2 公分厚的開放級配摩擦層（OGFC），近來許多公共工程引進的「排水性瀝青」亦屬此類工法。

• 安全優勢：雨天時能引導雨水於顆粒間迅速流向兩側排出，減少表面水膜形成，有效防止輪胎水漂打滑，並降低車輛行駛濺起的水氣，大幅提升行車視線與安全性。

• 降噪與尺寸：較粗糙的表面紋理，能大幅降低輪胎與鋪面摩擦產生的噪音。

• 維護禁忌：OGFC 內部絕不能有水分滯留。若鋪面因老化損壞需要加鋪厚度時，必須先將舊的 OGFC 刨除，絕對不能直接在舊的開放級配上進行加鋪，以免形成上下鋪面結構之間的夾水層。

重載路段與重修車轍的救星：石膠泥瀝青混凝土（SMA）

面對交通荷重極大、或是常因車輛煞停而發生推擠、車轍（Rutting）的機場轉彎滑行道與市區十字路口，源自德國的跳躍級配瀝青混凝土（石膠泥瀝青, Stone Mastic Asphalt / SMA）是最佳解答。

1. 點對點契合的高抗變形架構

SMA 是一種特殊的越級配瀝青混凝土，其粒料組成直接「跳過中粒徑砂」，由高達約 70% 的粗粒料組成強固的主架構。透過粗粒料與粗粒料之間緊密的點對點契合接觸，產生極高的抗剪力與抗變形能力，能有效抵抗重車輾壓引起的車轍推擠。

2. 富含膠泥（Mastic）的耐久設計

為了確保結構的耐久性，SMA 採用了相對高含量的瀝青（通常使用改質瀝青），並結合細砂與大量的礦物填料（填縫料）。這層高黏度的「瀝青膠泥」完整充滿了粗粒料架構間的空隙，使完工後的 SMA 空隙率甚至能低於 6%，比密級配更低。

• 高耐久性：較厚的瀝青膜包裹在粒料表面，使路面具備優異的抗疲勞、抗老化、抗剝脫與抗裂能力。

• 多功能效益：除了承載力強，SMA 同樣具備良好的表面粗糙度，兼具降低路面噪音與減少雨天水膜的功效。

施工關鍵技術：防止高溫垂流與材料分離

開放級配（OGFC）與跳躍級配（SMA）雖然性能優異，但在施工與運輸過程中存在一項致命弱點：瀝青流失與材料分離。由於這兩種級配在拌合完成後的運送期間，瀝青膠泥處於高溫狀態（黏度較低），且缺乏足夠的細粒料來吸附吸存，高溫的瀝青很容易由粒料表面流失、下滲，堆積到裝運卡車的底部，導致嚴重的材料分離。為了克服此問題，工程團隊在實務上必須採取以下對策：

1. 使用改質瀝青：提高瀝青在高溫施工環境下的視黏度。

2. 添加纖維材料：特別是富含高瀝青量的 SMA，必須添加「抑制垂流性」較佳的木質纖維、礦物纖維或聚合物有機纖維等，與瀝青拌合成穩定的膠漿，確保混合料在運送與鋪築過程中不流失瀝青，維持道面最佳品質。

結語：因地制宜的專業鋪面營造首選

總結來說，密級配（HMA）專注於提供結構整體的低空隙不透水與高承載力；開放級配（OGFC）與跳躍級配（SMA）則作為功能性表層，分別在雨天排水抗滑與抵抗重載車轍上發揮極致效能。

本公司深耕機場跑道工程、滑行道整建、停機坪及高規格道路鋪面工程多年。我們擁有專業的夜間施工動員團隊，嚴格遵循 FAA (美國聯邦航空局) 規範 與 ICAO 國際標準，能針對不同的交通需求與道面熱點，提供最精準的級配設計與高黏度改質瀝青施工方案。無論是跑道平整度（IRI）修正、鋪面剝落（Spalling）修補，我們皆能以最高品質限時完工。