การประเมินประสิทธิภาพระยะยาวและความคงทนของวัสดุชั้นพื้นทางปรับปรุงคุณภาพด้วยซีเมนต์และพอลิเมอร์ในห้องปฏิบัติการ

Abstract

The number and frequency of flooding events in Thailand are continually rising due to the effects of climate change. Severe floods may destroy or damage the infrastructure; accordingly, the collapses of road structures may be observed within a few days after flooding. The reason is that road construction materials are easily damaged by moisture ingress. Mechanical and chemical stabilization techniques are usually employed to improve the moisture-damage resistance of pavement materials; however, the effects of wetting and drying cycle on the strength losses of stabilized pavement materials are rarely explored. This research, therefore, investigates the strength reduction characteristic of cement-polymer stabilized road base under the wetting and drying test. Two types of liquid polymers were used in this research, which were the styrene acrylic polymer and styrene butadiene rubber. The crushed rock material was employed as the parent material and represents a conventional road base. The optimum amount of cement and polymer were determined based on the department of highway standard. The wetting and drying test was, then, used to simulate the flooding and drying environment in the field. After that, the material strengths were determined from the samples that subjected to different cycles of wetting and drying simulation. The FFR test before The strength tests conducted in this research are the unconfined compressive strength test, the indirect tensile strength test, and the fatigue test. The UCS of stabilized pavement materials decreased with the increase in number of wetting and drying cycle; while the IDT strength of stabilize pavement materials continually rising, although they were subjected to the wetting and drying simulation. The samples stabilized with cement and SBR showed the highest improvement in indirect tensile strength and fatigue life, while the greatest unconfined compressive strength was observed from the sample stabilized with cement only.

ปัญหาน้ำท่วมขังสายทางในประเทศไทยเกิดขึ้นเป็นประจำทุกปี ส่งผลให้โครงสร้างทางที่ก่อสร้างด้วยวัสดุงานทาง ทั้งนี้ เนื่องจากวัสดุงานทางไม่สามารถทนทานความชื้นได้นานนัก เพื่อให้วัสดุงานทางมีความทนทานต่อความชื้นเพิ่มขึ้น ปัจจุบัน นิยมใช้ ซีเมนต์และพอลิเมอร์ ผสมเพิ่มเติมลงไปในวัสดุงานทาง นอกจากจะทำให้วัสดุมีความแข็งแรงขึ้นแล้ว งานวิจัยนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อ(1)ประเมินประสิทธิภาพระยะยาวและความคงทนของชั้นพื้นทางที่ปรับปรุงคุณภาพด้วยซีเมนต์และซีเมนต์พอลิเมอร์จากการทดสอบในห้องปฏิบัติการและ(2)การประเมินคุณสมบัติด้านกำลังและด้านกายภาพชั้นพื้นทางที่ปรับปรุงด้วยซีเมนต์และพอลิเมอร์ด้วยวิธีดั้งเดิมและแบบไม่ทำลายจากตัวอย่างที่จำการเสื่อมสภาพด้วยการทดสอบเปียกสลับแห้ง (Wetting and Drying) โดยส่วนผสมที่ศึกษาในงานวิจัยชิ้นนี้ ประกอบด้วย หินคลุกผสมซีเมนต์ (PMC) หินคลุกผสมซีเมนต์พอลิเมอร์สไตรีนอะคริลิค (PMCSA) และ หินคลุกผสมซีเมนต์พอลิเมอร์สไตรีนบิวตาไดอีน (PMCSBR) ปริมาณซีเมนต์และพอลิเมอร์ที่เหมาะสมจะได้รับการออกแบบตามมาตรฐานพื้นทางหินคลุกผสมซีเมนต์ของกรมทางหลวง บ่มตัวอย่างในภาชนะปิดเป็นเวลา 7 วันจากนั้นทำการจำลองการเสื่อมสภาพโดยวิธีเปียกสลับแห้งก่อนทำการทดสอบด้วยคลื่นความถี่เรโซแนนท์และทดสอบหาค่ากำลังรับแรงอัดแกนเดียว, การทดสอบการรับกำลังดึงทางอ้อมและการทดสอบความคงทนต่อความล้าของวัสดุ นอกจากนี้ยังทำการทดสอบความคงทนของวัสดุได้แก่การทดสอบ Erodibility, การทดสอบการดูดซึมน้ำ โดยผลการทดสอบแบบทำลายตัวอย่างพบว่าทั้ง 3 วัสดุเมื่อผ่านการทดสอบเปียกสลับแห้งวัสดุจะมีการพัฒนากำลังในช่วง 0-6 cycles และหลังจากนั้นวัสดุจะมีค่ากำลังรับแรงอัดลดลงโดย PMC ลดลงร้อยละ 20 PMCSA ลดลงร้อยละ 38 และ PMCSBR ลดลงร้อยละ 14 ผลการทดสอบค่าความเร็วคลื่นพบว่า เมื่อตัวอย่างผ่านการทดสอบเปียกสลับแห้ง วัสดุ PMC จะมีค่าลดลงประมาณร้อยละ 21 ส่วนวัสดุ PMCSA ลดลงร้อยละ 41 ส่วนวัสดุชนิด PMCSBR จะมีค่าเพิ่มร้อยละ 4วัสดุชนิด PMCSBR สามารถปรับปรุงคุณภาพในด้านความแข็งแรงและคงทนต่อความล้าของวัสดุงานทางได้อย่างมีประสิทธิภาพนอกจากนี้วัสดุชนิด PMCSBR ยังช่วยลดการสูญเสียน้ำหนักจากการทดสอบต่างๆ