คอลัมน์ “ด้วยสมองและสองมือ”

มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีสุรนารี (มทส.) โดย สถาบันวิจัยและพัฒนา เข้าร่วมจัดนิทรรศการและแสดงผลงานวิจัยใน งานมหกรรมวิจัยแห่งชาติ 2562 (Thailand Research Expo 2019) ซึ่งสำนักงานคณะกรรมการวิจัยแห่งชาติ (วช.) จัดขึ้น ภายใต้แนวคิด "วิจัยเพื่อพัฒนาประเทศ สู่ความมั่นคง มั่งคั่ง และยั่งยืน" ระหว่างวันที่ 7 - 10 เม.ย.ที่ผ่านมา ณ Highlight Stage ห้องคอนเวนชัน โรงแรมเซ็นทาราแกรนด์ และบางกอกคอนเวนชันเซ็นเตอร์ เซ็นทรัลเวิลด์ กทม.

นปีนี้ มทส. ได้รับรางวัลผลงานวิจัยและจัดแสดงนิทรรศการ รับถ้วยรางวัลประเภท Silver Award จากรองนายกฯ พล.อ.อ.ประจิน จั่นตอง พร้อมเงินรางวัล 50,000 บาท และเกียรติบัตร

ผศ.ดร.พรรษา ลิบลับ รองผอ.สถาบันวิจัยและพัฒนา มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีสุรนารี เผยว่า นิทรรศการผลงานวิจัยของมหาวิทยาลัยเทคโนโลยีสุรนารีที่จัดแสดงในปีนี้ ได้แก่ ผลงานวิจัย "นวัตกรรมถนนอย่างยั่งยืน" โดย ศ.ดร.สุขสันติ์ หอพิบูลสุข อาจารย์ประจำสาขาวิชาวิศวกรรมโยธา สำนักวิชาวิศวกรรมศาสตร์ ซึ่งเป็นนวัตกรรมการพัฒนาถนนที่มีความคงทน แข็งแรง สมรรถนะและอายุการใช้งานสูง ด้วยต้นทุนบำรุงรักษาที่ต่ำ ประกอบด้วย วิศวกรรมผิวทางอย่างยั่งยืน และวิศวกรรมชั้นโครงสร้างอย่างยั่งยืน

สำหรับ “วิศวกรรมผิวทางอย่างยั่งยืน” เป็นการพัฒนาผิวทางแอสฟัลต์คอนกรีตและคอนกรีตให้คงทนแข็งแรงและอายุการใช้งานที่ยาวนาน การพัฒนาผิวทางแอสฟัลต์คอนกรีต มี 2 ส่วนคือ ส่วนที่ 1 การเติมสารผสมเพิ่ม ได้แก่ 1) แอสฟัลต์คอนกรีตการเสริมเส้นใย โดยใช้เส้นใย Aramid ร่วมกับ Polyolefin เติมลงในแอสฟัลต์คอนกรีตเพื่อเพิ่มสมรรถนะผิวทาง เส้นใย Aramid มีคุณสมบัติทนต่อความร้อน การฉีกขาด และสารละลายออร์แกนิค

การใช้งานเส้นใย Aramid ร่วมกับ Polyolefin จะมีลักษณะการจัดเรียงตัวของโครงสร้างที่ดีในแอสฟัลต์คอนกรีต และยังส่งผลดีด้านเศรษฐศาสตร์ เนื่องจากเส้นใย Polyolefin มีราคาถูก การเสริมเส้นใย Aramid และเส้นใย Polyolefin อัตราส่วน 60/40 ในปริมาณร้อยละ 0.05 ของน้ำหนักรวมของส่วนผสม สามารถปรับปรุงเสถียรภาพ แรงดึงทางอ้อม โมดูลัสยืดหยุ่น โมดูลัสความแกร่ง การยุบตัวถาวร อายุความล้า และความต้านทานต่อการเกิดร่องล้อของแอสฟัลต์คอนกรีตที่ใช้โดยทั่วไป (AC60/70) ให้ดีขึ้น ส่งผลให้อายุการใช้งานของผิวทางแอสฟัลต์คอนกรีตยาวนานขึ้น

2) แอสฟัลต์คอนกรีตปรับปรุงด้วยสารละลายโพลิสามารถทำได้ทั้งการใช้ยางธรรมชาติ ได้แก่ น้ำยางพารา เรียกว่า แอสฟัลต์คอนกรีตปรับปรุงด้วยยางธรรมชาติ (Natural rubber-modified asphalt, NRMA) และการใช้โพลิเมอร์สังเคราะห์ เรียกว่าแอสฟัลต์คอนกรีตปรับปรุงด้วยโพลิเมอร์ (Polymer-modified asphalt, PMA) การเติมสารละลายโพลิเมอร์ทั้งสองชนิดช่วยให้สมรรถนะและอายุการใช้งานของผิวทางสูงขึ้น

ส่วนที่ 2 การปรับขนาดคละของมวลรวมในแอสฟัลต์คอนกรีต โดยการออกแบบด้วยวิธี AC Duopave ซึ่งใช้มวลรวมที่มีความหยาบพิเศษ เพื่อให้เกิดการเรียงตัวแบบ Stone to stone skeleton สามารถช่วยลดการเกิดร่องล้อเนื่องจากการเคลื่อนตัวของมวลรวมขณะรับน้าหนักกระทำซ้ำ แอสฟัลต์คอนกรีต AC Duopave มีความคุ้มค่าลงทุน สามารถลดค่าใช้จ่ายบำรุงรักษาผิวจราจรด้านความขรุขระได้ถึงสองเท่า และรอยแตกได้ประมาณร้อยละ 20 เมื่อเปรียบเทียบกับแอสฟัลต์คอนกรีตมาร์แชล ซึ่งเป็นผิวทางแอสฟัลต์คอนกรีตที่ใช้ในปัจจุบัน

ผิวทางแอสฟัลต์คอนกรีต AC Duopave มีประสิทธิภาพเหนือกว่าผิวทางแอสฟัลต์คอนกรีตมาร์แชลทั้งวิศวกรรมและเศรษฐศาสตร์ สามารถใช้เป็นผิวทางจราจรทางเลือกที่ยั่งยืนของถนนทางหลวง การพัฒนาผิวทางคอนกรีต ทำโดยเติมสาร Polyvinyl Alcohol (PVA) ในคอนกรีตในปริมาณที่เหมาะสม เพื่อเพิ่มกำลังรับแรงดัดและความทนทานของคอนกรีต ซึ่งนวัตกรรมเพื่อพัฒนาผิวทางให้คงทนแข็งแรงมีการประยุกต์ใช้จริงกับถนนทางหลวงชนบท และหากนำมาประยุกต์ใช้จริงกับถนนทางหลวงชนบททุกเส้นของประเทศจะช่วยลดงบฯซ่อมบำรุงผิวทางได้มากถึง 4,400 ล้านบาทต่อปี

ในส่วน “วิศวกรรมชั้นโครงสร้างทางอย่างยั่งยืน” มี 2 ส่วน ได้แก่ ส่วนที่ 1 การประยุกต์ใช้วัสดุเหลือทิ้งและกากอุตสาหกรรม เช่น เศษคอนกรีต เศษแก้ว เศษแอสฟัลต์คอนกรีต ตะกรันเหล็ก เถ้าลอย และกากแคลเซียมคาร์ไบด์ เป็นต้น เป็นวัสดุโครงสร้างทาง และส่วนที่ 2 ปรับปรุงวัสดุด้อยคุณภาพ/วัสดุเหลือทิ้งและกากอุตสาหกรรม ให้มีคุณสมบัติทางวิศวกรรมที่เหมาะสมสำหรับใช้เป็นวัสดุโครงสร้างทาง โดยปรับปรุงด้วย ปูนซีเมนต์ ปูนซีเมนต์ผสมยางอิมัลชั่น และจีโอพอลิเมอร์

ผลงานนี้เป็นแนวทางสำหรับนักวิจัยและวิศวกรประเมินความเหมาะสมในการประยุกต์ใช้วัสดุเหลือทิ้งและกากอุตสาหกรรม เพื่อใช้ในการก่อสร้างชั้นโครงสร้างทาง ช่วยลดปัญหาสิ่งแวดล้อมแล้วยังช่วยเพิ่มมูลค่าเพิ่มให้กับวัสดุเหลือทิ้ง

นอกจากนี้ เทคโนโลยีการปรับปรุงวัสดุด้อยคุณภาพ/วัสดุเหลือทิ้งและกากอุตสาหกรรมที่สามารถหาได้ในท้องถิ่น ทดแทนวัสดุโครงสร้างทางจากแหล่งที่อยู่ห่างไกลและมีราคาสูง ยังช่วยลดงบฯขนส่ง ซึ่งส่งผลให้งบฯก่อสร้างถนนลดลง โดยผลงานทั้งสองเรื่องนี้ ได้ศึกษาร่วมกับกรมทางหลวงและกรมทางหลวงชนบท

หากนำมาประยุกต์ใช้จริงกับถนนทุกเส้นทางของประเทศจะช่วยลดงบฯของกระทรวงคมนาคมได้มากถึง 10,000 ล้านบาทต่อปี