อิทธิพลของการกระจายขนาดคละวัสดุมวลรวมบะซอลต์ด้วยวิธีเบลีย์ต่อสมบัติทางวิศวกรรมของแอสฟัลต์คอนกรีต

Abstract

การออกแบบส่วนผสมแอสฟัลตค์อนกรีตตามมาตรฐานกรมทางหลวง จะกำหนดให้วัสดุมวลรวมที่นำมาใช้ต้องมี การกระจายขนาดคละให้อยู่ในพิสัยที่กำหนด แม้ว่า การกระจายขนาดคละของวัสดุมวลรวมจะอยู่ในพิสัยดังกล่าวแอสฟัลต์ คอนกรีตก็ยังมีสมบัติที่แตกต่างกันอย่างมีนัยสำคัญ ดังนั้นการออกแบบแอสฟัลต์คอนกรีตควรคำนึงถึงลักษณะการกระจาย ขนาดคละวัสดุมวลรวมในพิสัยที่กำหนดด้วย งานวิจัยนี้ศึกษาสมบัติของแอสฟัลต์คอนกรีตที่ใช้วัสดุมวลรวมหินบะซอลต์ เป็นส่วนผสมร่วมกับแอสฟัลต์ซีเมนต์เกรด 60/70 โดยใช้วิธีเบลีย์ในการออกแบบให้การกระจายขนาดคละมวลรวมมีความ แตกต่างกันจำนวน 9 รูปแบบ งานวิจัยนี้ใช้การทดสอบมาร์แซลเพื่อหาค่าปริมาณแอสฟัลต์ซีเมนต์ที่เหมาะสมจากค่าที่ ตอบสนองต่อค่าช่องว่างอากาศเท่ากับ ร้อยละ 4 จากนั้นจึงทำการทดสอบดัชนีความแข็งแรงการทดสอบกำลังรับแรงดึง ทางอ้อม การทดสอบโมดูลัสคืนตัวและการทดสอบการเกิดร่องล้อ ผลการทดสอบพบว่า เมื่ออัตราส่วนเบลีย์ (CA and FA ratios) มีค่าเพิ่มขึ้น ค่าดัชนีความแข็งแรงกำลังรับแรงดึงทางอ้อม โมดูลัสคืนตัวจะเพิ่มขึ้น นอกจากนี้ความต้านทานการ เกิดร่องล้อเมื่อแช่แอสฟัลต์คอนกรีตในน้ำ จะมีค่าเพิ่มขึ้น เมื่อค่า CA Ratio เพิ่มขึ้น แต่จะมีค่าลงลงเมื่อ FA Ratio เพิ่มขึ้น จากการเปรียบเทียบผลการทดสอบดัชนีความแข็งแรงและค่าอัตราส่วนฝุ่นต่อสารยึดเกาะกับ เกณฑ์มาตรฐานกรม ทางหลวงพบว่า ค่า FA Ratio ไม่ควรต่ำกว่า 0.40 งานวิจัยนี้ยังได้นำ ข้อมูลการออกแบบส่วนผสมแอสฟัลตค์อนกรีตดว้ย วิธีมาร์แซลจากโครงการก่อสร้างถนนของกรมทางหลวงจำนวน 20 โครงการ มาทำการวิเคราะห์หาค่าอัตราส่วนเบลีย์และ นำค่าที่ได้ไปทำนายค่าเสถียรภาพมาร์แซลจากสมการเชิงประจักษ์ที่ได้พัฒนาขึ้นมาซึ่งพบว่า ค่าเสถียรภาพที่ทำนายได้ มีความใกล้เคียงกับค่าที่ได้จากข้อมูลการออกแบบส่วนผสมแอสฟัลตค์อนกรีต

The design of asphalt concrete, which is complied with the requirements of Department of Highway (DOH), Thailand, specifies that the gradation characteristic of the aggregate must stay within the range specified in the DOH’s standard. Although the aggregate’s gradation characteristics stay in the above-mentioned range, the properties of asphalt concrete constituted from different aggregate’s gradation characteristics can be significantly different. Thus, the design of asphalt concrete shall take the aggregate’s gradation characteristic into account. This research studies the properties of asphalt concrete, which was obtained by hot mixing between basalt aggregate and asphalt cement grade AC 60/70. The aggregate’s gradation was differentiated into nine different patterns by the Bailey’s method. Marshall tests were performed to determine the optimum asphalt cement content, which is specified by the amount that yielded the air void of 4%, for the asphalt concrete prepared from respective gradation pattern. Then, strength index test, indirect tensile strength test, resilient modulus test, and Hamburg wheel-tracking test were performed. It was revealed from the test results that when the Bailey’s ratios (CA and FA ratios) increase, the values of strength index, indirect tensile strength, and resilient modulus of asphalt concrete also increase. Besides, the rutting resistance of asphalt concrete submerged in water increases with increasing CA ratio, while decreases with increasing FA ratio. In addition, by comparison of strength index and dust-to-binder ratio between the test results and the values specified in the DOH standard, it was found that the value of FA ratio should not be less than 0.40. This research also selected the data of asphalt concrete mix design by Marshall’s method from 20 DOH’s road construction projects. These data were used to determine the Bailey’s ratios, and use them to predict the Marshall’s stability from the empirical equation proposed from the test results in this study. It was also found that the predicted value agreed well with the respective measured value.