วิทยานิพนธ์ (วศ.ม.)--จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย, 2556

การก่อสร้างถนนบริเวณที่ราบลุ่มภาคกลางของประเทศไทย มักประสบปัญหาการขาดเสถียรภาพของโครงสร้างชั้นทางและการทรุดตัว เนื่องจากชั้นดินเป็นดินอ่อนที่มีกำลังต่ำและการยุบตัวสูง เพื่อหลีกเลี่ยงปัญหานี้ วิศวกรมักเลือกออกแบบผิวทางด้วยวัสดุที่มีคุณภาพสูง เช่น เลือกวัสดุหินคลุกและดินลูกรังคุสำหรับชั้นพื้นทางและรองพื้นทาง ตามลำดับ ส่งผลให้ค่าก่อสร้างสูงและอาจไม่คุ้มทุน ในการก่อสร้างยังพบอีกว่าปัญหาสำคัญอีกประการหนึ่งคือการหดตัวของโครงสร้างทาง ซึ่งมักเริ่มเกิดจากไหล่ทางไปสู่การแตกตัวในแนวขนานกับถนน รอยแตกร้าวยังส่งผลให้เกิดการไหลซึมผ่านของน้ำสู่โครงสร้างด้านล่างของผิวทางได้ รวมไปถึงการสูญเสียค่ากำลังรับแรงเฉือน ค่ากำลังรับแรงอัด และเสถียรภาพอีกด้วย จึงเริ่มมีความคิดที่จะใช้ดินผสมซีเมนต์และเถ้าลอยเพื่อใช้แก้ปัญหาดังกล่าว งานวิจัยนี้ศึกษาความเป็นไปได้ในการพัฒนาวัสดุโครงสร้างชั้นทาง โดยปรับปรุงคุณภาพชั้นรองพื้นทางและชั้นดินคันทางด้วยวัสดุผสมดินซีเมนต์และเถ้าลอย เพื่อลดการทรุดตัวและเพิ่มเสถียรภาพของดินเดิม สำหรับวัสดุที่ใช้ในการศึกษาประกอบไปด้วย 1) ดินเหนียวสร้างใหม่ โดยใช้ดินเหนียวอ่อนกรุงเทพฯที่ทำการการสลายพันธะและสร้างตัวขึ้นใหม่ 2) พอร์ตแลนด์ซีเมนต์ประเภทที่ 1 และ 3) เถ้าลอยจาก 2 แหล่ง คือ เถ้าลอย Class C จากโรงไฟฟ้าแม่เมาะและเถ้าลอยต่ำกว่า Class C จากโรงงานอุตสาหกรรมผลิตกระดาษในจังหวัดราชบุรี สำหรับสัดส่วนการผสมของดินผสมซีเมนต์จะกำหนดไว้ที่ ค่าอัตราส่วนระหว่างซีเมนต์กับน้ำ (C/Wc) เท่ากับ 0.3 และ 0.4 ตามลำดับ สำหรับดินผสมซีเมนต์และเถ้าลอยจะเลือกใช้ค่าเปอร์เซ็นต์เถ้าลอยที่เข้าไปแทนที่ซีเมนต์ปริมาณตั้งแต่ง 0 - 60 เปอร์เซ็นต์ การทดสอบในห้องปฏิบัติการจะดำเนินการทดสอบด้านกายภาพ เช่น ความถ่วงจำเพาะ ขีดจำกัดอัตเตอร์เบิร์ก การวิเคราะห์การเลี้ยวเบนของรังสีเอ็กซ์ (XRD) และการวิเคราะห์ภาพถ่ายกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอน (SEM) และทดสอบด้านกำลังด้วยการทดสอบแรงอัดแกนเดี่ยว ส่วนการวัดการหดตัวนั้นจะใช้เทคนิคการวิเคราะห์ภาพถ่าย ผลการทดสอบพบว่าเมื่อใช้เถ้าลอยจากโรงไฟฟ้าแม่เมาะเท่ากับ 15 เปอร์เซ็นต์และใช้ค่า C/Wc เท่ากับ 0.3 นอกจากจะประหยัดซีเมนต์มากกว่าค่า C/Wc เท่ากับ 0.4 แล้ว ค่ากำลังยังผ่านเกณฑ์มาตรฐานของกรมทางหลวง สำหรับค่าการหดตัวจะมีค่าน้อยสุดเมื่อใช้เถ้าลอยแทนที่ซีเมนต์ที่ 15 เปอร์เซ็นต์ โดยวัดค่าการหดตัวได้เท่ากับ 4.5 เปอร์เซ็นต์ ที่ C/Wc เท่ากับ 0.3 นอกเหนือจากนี้ งานวิจัยยังได้จำลองพฤติกรรมผิวทางด้วยแบบจำลองไฟไนต์อิลิเมนต์โดยอาศัยค่าตัวแปรพารามิเตอร์ต่าง ๆ จากผลการทดสอบ โดยพบว่าเมื่อใช้ดินเหนียวที่ผสมซีเมนต์และเถ้าลอยเพื่อปรับปรุงคุณภาพชั้นรองพื้นทางและชั้นคันทาง จะสามารถเพิ่มเสถียรภาพและลดการยุบตัวของโครงสร้างถนนได้อย่างมีนัยสำคัญ