การพัฒนาวัสดุทางเลือกของถนนชั้นพื้นทางและรองพื้นทางโดยใช้วัสดุหมุนเวียน

บทคัดย่อ

วัสดุมวลรวมในธรรมชาติที่ใช้ในการก่อสร้างชั้นทางลดน้อยลง แต่ในทางกลับกันขยะจากการรื้อถอนสิ่งก่อสร้างกลับมีปริมาณมากขึ้นและเกิดปัญหาในการกำจัด งานวิจัยนี้จึงมีแนวคิดในการนำวัสดุเหลือทิ้งเหล่านี้มาหมุนเวียนใช้แทนที่วัสดุใหม่จากแหล่งธรรมชาติสำหรับงานก่อสร้างและซ่อมแซมถนนชั้นพื้นทางและรองพื้นทาง โดยการนำแอสฟัลต์คอนกรีตรีไซเคิล (Recycled Asphalt Pavemenrt, RAP) และหินคลุกรีไซเคิล (Recycled Crush Rock, RCR) มาปรับปรุงคุณภาพด้วยจีโอโพลิเมอร์จากเถ้าชานอ้อยและเสริมแรงด้วยแถบพลาสติกที่รีไซเคิลจากขยะถุงพลาสติก โดยการศึกษานี้จะศึกษาถึงอิทธิพลของอัตราส่วนผสมระหว่าง RAP:RCR ปริมาณเถ้าชานอ้อย ความเข้มข้นสารละลายโซเดียมไฮดรอกไซด์ (NaOH) ในสารละลายอัลคาไลน์ ปริมาณพลาสติกและขนาดพลาสติกที่เหมาะสมสำหรับการใช้เป็นวัสดุชั้นพื้นทางและรองพื้นทาง ตามมาตรฐานวัสดุชั้นพื้นทางหินคลุกซีเมนต์และรองพื้นทางดินซีเมนต์ของกรมทางหลวง และยังมีการศึกษาปริมาณสารปนเปื้อนจากกระบวนการชะละลายโดยใช้วิธีทดสอบแบบคอลัมน์ (Column Leaching test) การประเมินต้นทุนวัตถุดิบและการปล่อยก๊าซเรือนกระจก ซึ่งผลจากการศึกษาพบว่าปริมาณโลหะหนักและพลาสติกที่หลุดลอกออกสู่สิ่งแวดล้อมจากกระบวนการชะละลายมีปริมาณเล็กน้อย และจากการพิจารณาคุณสมบัติต่างๆทางวิศวกรรมพบว่า วัสดุในงานวิจัยนี้สามารถใช้เป็นวัสดุชั้นพื้นทางและรองพื้นทางของถนนได้ แต่จะเหมาะกับการนำไปใช้เป็นชั้นพื้นทางมากกว่ารองพื้นทาง เนื่องจากราคาต้นทุนวัตถุดิบที่สูงเมื่อเทียบกับวัสดุทั่วไป ประกอบกับมีค่ากำลังรับแรงอัดแกนเดียวสูงกว่ามาตรฐานชั้นรองพื้นทางดินซีเมนต์หลายเท่า ซึ่งเกินความจำเป็น โดยอัตราส่วนผสมที่เหมาะสมสำหรับนำไปใช้เป็นวัสดุชั้นพื้นทาง คือ อัตราส่วนผสมระหว่างหินคลุกรีไซเคิลผสมแอสฟัลต์คอนกรีตรีไซเคิลที่อัตราส่วน 1:1 ปรับปรุงด้วยจีโอโพลิเมอร์จากเถ้าชานอ้อย 5% โดยน้ำหนัก กระตุ้นปฏิกิริยาด้วยสารละลายอัลคาไลน์ 7.5% โดยน้ำหนัก ซึ่งประกอบด้วยโซเดียม ไฮดรอกไซด์และโซเดียมซิลิเกตในอัตราส่วน 1:1 โดยความเข้มข้นของโซเดียมไฮดรอกไซด์อยู่ที่ 8 โมลาร์ และเสริมแรงด้วยแถบพลาสติกในปริมาณ 0.025% โดยน้ำหนัก ขนาดของแถบพลาสติกมีความกว้าง 2 เซนติเมตร และยาว 6 เซนติเมตร มีค่ากำลังรับแรงอัดแกนเดียวผ่านมาตรฐานชั้นพื้นทางหินคลุกซีเมนต์ของกรมทางหลวง มีราคาต้นทุนวัตถุดิบ 349.4 บาท/ตารางเมตร และจากกระบวนการผลิตวัตถุดิบสำหรับการนำไปใช้เป็นวัสดุชั้นพื้นทางของถนนจะเกิดปริมาณการปล่อยก๊าซเรือนกระจกออกสู่ชั้นบรรยากาศ 171.0 กิโลกรัมคาร์บอนไดออกไซด์เทียบเท่า (CO2-e)/ลูกบาศก์เมตร. ซึ่งยังคงสูงกว่าการใช้วัสดุมวลรวมใหม่จากธรรมชาติและวัสดุหินคลุกซีเมนต์ แต่หากพิจารณาภาพรวมถึงผลกระทบจากการนำวัสดุนี้ไปใช้งานได้จริงจะเป็นการช่วยลดการทำลายทรัพยากรธรรมชาติ ลดปริมาณขยะพลาสติกตกค้าง ลดปัญหาการกำจัดวัสดุเหลือทิ้งจากการรื้อถอนสิ่งก่อสร้าง ลดการใช้ปูนซีเมนต์และปัญหาการกำจัดวัสดุเหลือทิ้งจากกระบวนการผลิตไฟฟ้าชีวมวลในโรงงานน้ำตาล

คำสำคัญ