ถนนมีส่วนสำคัญอย่างมากในระบบขนส่ง โดยทั่วไปในลักษณะถนนที่ดี ต้องให้ความสะดวกสะบาย ปลอดภัย มีประสิทธิภาพ รวมถึงการรองรับจำนวนรถที่อาจจะเกิดขึ้นและส่งผลต่อโครงสร้างของถนนในอนาคต ทีนี้การจะรู้ข้อมูลเหล่านี้ได้ ก็ต้องมีการทดสอบเกิดขึ้น โดยการทดสอบของถนนแบบจำแนกตามลักษณะ มีดังนี้
- Roughness ค่าความขรุขระ
- Texture พื้นผิวทาง
- Skid Resistance ความต้านทานการลื่นไถลของผิวทาง
- Mechanical/structural properties สมบัติเชิงกล/โครงสร้าง
- surface distress การเสียหายของพื้นผิว
1. Roughness (ค่า ความขรุขระ)
Roughness (ค่า ความขรุขระของผิวทาง) คือ ความแปรปรวนของระนาบผิวทางที่ทําให้เกิดความไม่สบายในการขับขี่ อีกทั้งยังมีผลต่อการระบายน้ําบนผิวถนน และการกระจายน้ําหนักบรรทุกของยานยนต์ลง บนผิวทาง โดยการทดสอบค่าความหยาบ จะมีดัชชีชี้วัดหลายตัวเช่น
- IRI ดัชนีความหยาบสากล เป็นการวัดค่าความหยาบแบบมาตรฐานที่คำนวณโดยใช้ การจำลองทางคณิตศาสตร์ของรถยนต์สี่ล้อ (เช่นล้อเดียว) ที่เดินทางไป
บนถนนและวิเคราะห์ออกมา - PSI ดัชนีการบริการปัจจุบัน การเก็บข้อมูลเชิงปริมาณจากผู้คนที่ใช้ถนน
- PSR การจัดอันดับการให้บริการ โดยการเก็บข้อมูลจากผู้คนที่ใช้ถนน
โดยวิธีที่นิยมมากที่สุดและเป็นสากล คือวิธี IRI เพราะมีเครื่องชี้วัดที่แน่นอน โดย World Bank ได้กำหนดวิธีนี้เป็นมาตรฐานอีกด้วย
การวัดดัชชีแบบ IRI จะมีการแบ่งเครื่องมือเป็น 4 ระดับด้วยกันได้แก่
- Class I: Precision Profiles คลาสนี้เป็นมาตรฐานความแม่นยำสูงสุดสำหรับอุปกรณ์วัดความหยาบ โปรไฟล์ถูกวัดเป็นชุดของจุดยกระดับความแม่นยำที่ใกล้เคียงที่สุดในถนน ระยะห่างระหว่างจุดต้องสั้นเพื่อบรรลุความแม่นยำสูงสำหรับการอธิบายโปรไฟล์ถนน บางคำแนะนำแนะนำว่าระยะทางนี้ไม่ควรเกิน 0.25 ม. มีอุปกรณ์แบ่งเป็น 2 ประเภทได้แก่
- Laser profilers: Non-contact lightweight profiling devices and portable laser profilers Class I Precision profiles
- Manually operated devices: e.g. TRL beam, Face Dipstick/ROMDAS Z-250, ARRB Walking Profiler - Class II: Other Profilometer Methods พิจารณาวิธีการวัดผลแบบไดนามิกที่กำหนดการยกระดับโปรไฟล์ โดยใช้ข้อมูลระดับความสูงหรือสูตรสถิติที่คำนวณ
จากข้อมูลระดับความสูง โปรไฟล์ของทางล้อหนึ่งหรือทั้งสอง ความแม่นยำของอุปกรณ์เหล่านี้ขึ้นอยู่กับเกี่ยวกับเทคโนโลยีที่ใช้ มีความแม่นยำน้อยกว่า Class I
อุปกรณ์ประเภทนี้ได้แก่ APL profilometer, profilographs (e.g., California, Rainhart), optical profilers, and inertial profilers (GMR) - Class III: IRI Estimates from Correlations อุปกรณ์เครื่องกลหรืออิเล็กทรอนิกส์ที่ทางอ้อมเพื่อประเมินโปรไฟล์ของถนน ต้องใช้มาตรการที่ได้มาจากอุปกรณ์เหล่านี้มาทำการสอบเทียบผ่านสหสัมพันธ์กับค่าความหยาบมาตรฐาน
อุปกรณ์ประเภทนี้ได้แก่ Roadmaster, ROMDAS, Roughometer, TRL Bump Integrator, rolling straightedge. - Class IV: Subjective Ratings การตรวจสอบด้วยภาพหรือการใช้การแสดงความคิดเห็น
โดยในประเทศไทย กรมหลวงชนบท,กรมทางหลวง ได้มีการนำวิธี IRI มาใช้ในการวัดถนนโดยจะมีอุปกรณ์ที่ใช้วัดได้แก่
- Laser Profilometer จัดอยู่ใน Class I ตามมาตรฐาน World Bank โดยข้อมูลที่ได้รับจากอุปกรณ์เลเซอร์ มีลักษณะข้อมูลเป็นค่าต่อเนื่องตลอดระยะทางการสำรวจเมื่อรถสำรวจวิ่งสำรวจข้อมูล ด้วยความเร็วประมาณ 30 ถึง 90 กิโลเมตรต่อชั่วโมง โดยตรวจวัดและคำนวณดัชนีความขรุขระสากลทุกๆ 100 เมตร ทําให้การตรวจสอบสภาพทางเป็นไปอย่างรวดเร็ว ข้อมูลที่ได้จาก การสํารวจเป็นมาตรฐานสากล มีความละเอียดแม่นยํา
- walking profiler จัดอยู่ใน Class I ตามมาตรฐาน World Bank มีความสามารถในการหา Relative Profile ระหว่าง ความสูง ความชัน และระยะทาง ความเร็วในการทดสอบอยู่ระหว่าง 0.8–4.8 กม.ต่อ ชม.
เกณฑ์แนะนำการประเมินความราบเรียบของถนน
ในประเทศไทย IRI (m/Km) สภาพความเรียบได้แก่
1.0–2.5 ดีมาก
2.5–3.5 ดี
3.5–4.5 พอใช้
> 4.5 ต้องปรับปรุง
Cr. ข้อมูลจากการสำรวจและประเมินความเสียหายของถนนโดยวัดค่าดัชนีความขรุขระของผิวทางสากล (International Roughness Index, IRI), กรมทางหลวง
สำนักวิเคราะห์และตรวจสอบ,กรมทางหลวง
2. Texture (พื้นผิว)
Texture พื้นผิวของถนนเกี่ยวข้องกับความปลอดภัย ความสะดวกสบายของผู้ใช้ และสภาพแวดล้อมถนนในแง่ของความปลอดภัย พื้นผิวส่งผลโดยตรงต่อยางเพื่อให้ยึดเกาะกับผิวทางในสภาพที่เปียกชื้นและส่งผลต่อความต้านทานการลื่นไถลทางอ้อม พื้นผิวเกี่ยวข้องกับการปล่อยเสียงรบกวนที่เกิดจากการจราจร พื้นผิวของถนนแบ่งเป็น 3 ระดับ
1. Micro-Texture (λ<0.5 มิลลิเมตร และ A=1 ถึง 500 ไมโครเมตร) คุณภาพความขรุขระของพื้นผิวอยู่ที่ระดับเล็กมาก (Microscopic Level) ซึ่งเป็นฟังก์ชันของคุณสมบัติผิวทางของอนุภาคมวลรวมภายในแอสฟัลต์คอนกรีตและคอนกรีตที่ปู
2. Macro-Texture (λ=0.5 ถึง 50 มิลลิเมตร และ A=0.1 ถึง 20 มิลลิเมตร) คุณภาพความขรุขระของพื้นผิวกำหนดจากคุณสมบัติวัสดุผสม (ขนาด รูปร่าง และขนาดคละของมวลรวม) และวิธีการปูผิวในสนาม
3. Mega-Texture (λ=50 ถึง 500 มิลลิเมตร และ A=0.1 ถึง 50 มิลลิเมตร) พื้นผิวชนิดนี้มีขนาดความยาวคลื่นเท่ากับขนาดของพื้นผิวสัมผัสของยางและผิวถนน
ลักษณะพื้นผิวที่ส่งผลกระทบต่อค่าความเสียดทานของผิวทาง คือ Micro-Texture และ Macro-Texture
Cr. สำนักวิเคราะห์และตรวจสอบ กรมทางหลวง
3. Skid Resistance ความต้านทานการลื่นไถลของผิวทาง
ความต้านทานการลื่นไถล นั้นเกี่ยวข้องโดยตรงกับพื้นผิวของถนน (Texture) เป็นหลัก เมื่อ Micro-texture สัมผัสกับยางรถจะสร้างแรงเสียดทาน และในช่วงที่พื้นเปียก Micro-texture แทรกซึมฟิล์มน้ำบาง ๆ ที่ยังคงอยู่ระหว่างยางรถและถนนเพื่อสร้างการสัมผัสโดยตรงกับยางที่เคลื่อนที่
ส่วน Macro-texture อำนวยความสะดวกในการระบายน้ำออกจากบริเวณหน้าสัมผัสยางกับถนน ภายใต้สภาวะเปียกชื้น Micro-texture จะมีความต้านทานการลื่นไถลที่ความเร็วต่ำ (น้อยกว่า 70 กม. / ชม.) อย่างไรก็ตามที่ความเร็วสูง (มากกว่า 70 กม. / ชม.) จำเป็นต้องมี Micro-texture และ Macro-texture ในระดับสูงของการลื่นไถล ความต้านทาน (ค่า PSVหรือค่าความต้านทานลื่นถไลเมื่อถูกขัด ของ Micro-texture ควรมากกว่า > 47, กรมทางหลวง) เพราะด้วยความเร็วที่เร็วขึ้นจึงจำเป็นต้องมี Macro-texture เพื่อระบายน้ำบนผิวถนน
การทดสอบความต้านทานการลื่นไถล มีเครื่องมือวัดค่าความเสียดทานของผิวทางมีหลายชนิด ขึ้นอยู่กับวิธีหรือเทคนิคที่ใช้ในการทดสอบ
- เครื่องมือทดสอบแบบ Portable Tester หรือเครื่องมือแบบพกพา ได้แก่เครื่องมือ
1.1 British Pendulum Tester (BPT) มาตรฐานการทดสอบ ASTM E 303 เป็นเครื่องมือทดสอบที่ใช้หลักการวัดแรงเสียดทานด้วยการเหวี่ยงแท่นยางสัมผัสพื้นผิวทดสอบ สามารถใช้ได้ทั้งในห้องปฏิบัติการและในสนาม ซึ่งเป็นเครื่องมือที่กรมทางหลวงใช้งานในปัจจุบัน โดยผลการทดสอบแสดงเป็นค่า BPN (British Pendulum Number)
1.2 เครื่องมือทดสอบแบบ Dynamic Friction Tester: DFT มาตรฐานการทดสอบ ASTM E 1911 เป็นเครื่องมือทดสอบที่ใช้หลักการวัดแรงเสียดทานด้วยการหมุนแท่นยางเป็นวงกลมบนพื้นผิวทดสอบด้วยระดับความเร็วต่างๆ สามารถในใช้ได้ทั้งในห้องปฏิบัติการและในสนาม
2. เครื่องมือทดสอบแบบ Locked Wheel Skid Resistance มาตรฐานการทดสอบ ASTM E 274 เป็นเครื่องมือทดสอบที่ถูกติดตั้งบนรถพ่วงลาก ใช้หลักการวัดค่าแรงเสียดทานของผิวทางจากล้อยางทดสอบ โดยล้อยางทดสอบจะถูกกดบนพื้นผิว จากนั้นระบบจะทำการล็อคล้อและลากไปบนพื้นผิว เพื่อวัดแรงต้านจากการลาก
3. เครื่องมือแบบวัดแรงเสียดทานด้านข้าง (Side-Force) เป็นเครื่องมือทดสอบที่ถูกติดตั้งบนรถพ่วงลากหรือรถบรรทุกน้ำ ใช้หลักการวัดแรงเสียดทานด้านข้างของพื้นผิวทางจากล้อยางทดสอบ โดยล้อยางทดสอบจะถูกบิดเป็นมุม 7–20 องศา จากแนวทิศทางการเคลื่อนที่ และถูกลากไปบนพื้นผิว เพื่อวัดแรงเสียดทานด้านข้าง เครื่องมือประเภทนี้ได้แก่
3.1 เครื่องมือ British Mu-Meter ใช้วัดแรงเสียดทานด้านข้าง โดยล้อสามารถบิดได้ทั้งสองล้อที่มุม 7.5 องศา
3.2 เครื่องมือ British Sideway Force Coefficient Routine Investigation Machine (SCRIM) ใช้วัดแรงเสียดทานด้านข้าง โดยล้อสามารถบิดมุมได้ 20 องศา
4. เครื่องมือทดสอบแบบ Fixed-Slip เป็นเครื่องมือทดสอบที่ถูกติดตั้งบนรถพ่วงลาก ใช้หลักการวัดความเสียดทานของพื้นผิวทางจากล้อยางทดสอบที่ลื่นไถล เมื่อทำการหน่วงการหมุนของล้อทดสอบลงที่ 13 % ของความเร็วที่รถพ่วงลากเคลื่อนที่ เครื่องมือทดสอบประเภทนี้ได้แก่ เครื่องมือ Airport Surface Friction Tester (ASFT) ซึ่งเป็นเครื่องมือที่กรมทางหลวงใช้งานในปัจจุบัน โดยผลการทดสอบแสดงเป็นค่า µ (Coefficient of friction)
5. เครื่องมือทดสอบแบบ Variable-Slip มาตรฐานการทดสอบ ASTM E 1859 เป็นเครื่องมือทดสอบที่ถูกติดตั้งบนรถพ่วงลาก ใช้หลักการวัดความเสียดทานของพื้นผิวทางจากล้อยางทดสอบที่ลื่นไถล เมื่อทำการหน่วงการหมุนของล้อทดสอบจาก 0–100 % เครื่องมือประเภทนี้ได้แก่เครื่องมือ Norwegian Norse Meter RUNAR
Cr. สำนักวิเคราะห์และตรวจสอบ กรมทางหลวง
4. Mechanical/structural properties
Mechanical/structural properties เป็นการหาความสามารถเชิงโครงสร้างของถนน แสดงถึงความสามารถของโครงสร้างเพื่อรองรับปริมาณของรถยนต์ที่อาจเกิดขึ้นหรือที่คาดการณ์ไว้ ดังนั้นการประเมินควรประเมินความสามารถโดยรวมของถนนในการดำเนินการที่น่าพอใจ ภายใต้ปริมาณจราจรที่มีการเสียรูปและความชำรุดขั้นต่ำ (NCHRP, 1994)
ความสามารถเชิงโครงสร้างของถนน มักจะถูกกำหนดผ่านทาง การประเมินคุณสมบัติทางกลของแต่ละชั้นของโครงสร้างทางเท้า เช่น โมดูลัสยืดหยุ่น, คุณสมบัติความต้านทานความล้า,การโก่งตัว และ ความเค้นแรงดึงตกค้าง
อุปกรณ์ที่ใช้ในการประเมิน หลักๆ ได้แก่
- Dynamic cone penetromete (DCP) โดยใช้การยกและปล่อยตุ้มน้ำหนักให้หัวกรวย (Point Tip) จมสูดิน โดยบันทึกระยะที่จมตามจำนวนของการยกตุ้มน้ำหนัก โดยค่าอัตราการจมสามารถใช้ในการประมาณค่า CBR หรือค่าความหนาแน่นอนชั้นผิวทางได้
- Falling-weight deflectometer (FWD) การประเมินการโก่งตัวของผิวทางที่เกิดจากการเปลี่ยนรูปแบบความยืดหยุ่นที่เกิดจากการโหลดแบบสั่นสะเทือนหรือแบบคงที่ที่ใช้บนพื้นผิวถนน การโก่งตัวส่วนใหญ่ขึ้นอยู่กับประเภทของผิวทาง สภาพของถนน อุณหภูมิและประเภทของโหลดที่ใช้ ข้อมูลที่ได้จากการทดสอบการโก่งตัวคือการโก่งตัวรีบาวด์สูงสุดภายใต้การประยุกต์โหลดและความโค้งของแอ่งถนน
ข้อมูลการโก่งตัวนำมาใช้ตีความเพื่อกำหนดคุณสมบัติเชิงกลของถนน วิธีการตีความที่ใช้กันทั่วไปคือผ่าน ‘การคำนวณย้อนกลับ’ ของโมดูลัสยืดหยุ่นของโครงสร้างทางเท้า
5. Surface distress ความเสียหายของพื้นผิว
ความเสียหายของพื้นผิวสะท้อนให้เห็นถึงการเสื่อมสภาพที่เกิดจากการจราจรสภาพแวดล้อมและอายุ (AASHTO, 1990) ประเภทความชำรุดมีขอบเขตและความรุนแรงเป็นตัวบ่งชี้ของ ประสิทธิภาพการปูผิวทางเกี่ยวข้องโดยตรงกับกำลังรับแรงของโครงสร้างและทางอ้อมกับเงื่อนไขการทำงาน
โดยทั่วไปการประเมินความชำรุดของพื้นผิวจะดำเนินการด้วยตนเองแม้ว่า การตรวจจับรอยแตกอัตโนมัติกำลังกลายเป็นเรื่องปกติ ความพยายามที่สำคัญถูกสร้างขึ้นมาเพื่อสร้างมาตรฐานวิธีการเก็บรวบรวมข้อมูลและในขณะที่หลาย ๆ ประเทศ มีคู่มือการเก็บข้อมูลในการตรวจสอบความชำรุดแตกต่างกัน
อย่างไรก็ตามยังไม่มี วิธีมาตรฐานสำหรับการรวบรวมข้อมูลความชำรุดที่คล้ายกับ IRI (ค่าดัชนีความหยาบ) ส่วนใหญ่เป็นเพราะความต้องการเฉพาะของการจัดการถนนจำนวนมาก ระบบ (RMS) ตัวชี้วัดที่ประเมินในการประเมินความชำรุดของพื้นผิวคือรอยแตก, รอยร้าว การเปลี่ยนของพื้นผิวถนนตามแนวขวางและตามแนวยาวและอื่น ๆ ข้อบกพร่องของรอยแตกทางถนนและข้อบกพร่องที่พื้นผิวแตกต่างกันไป
ความผิดปกติที่พบมากที่สุดคือ ร่องล้อ ในถนนลาดยางแอสฟัลต์ และ รอยแตกในถนนคอนกรีต ความทุกข์ทั้งสองวัดจาก
การตรวจสอบรอยชำรุดในผิวถนน ปัจจุบันมีการใช้เครื่องมือเช่น กล้องวิดีโอจับรอยแตก,เลเซอร์,GPR และอื่นๆ
ในการทดสอบที่กล่าวมาเป็นการกล่าวแบบภาพรวม และเป็นข้อมูลที่ล้าสมัย การทดสอบจริงยังมีเงื่อนไขอื่นที่แตกต่างกันไป ทั้งในหน้างาน และในห้องปฏิบัติการ ประเภทวัสดุที่ใช ้สภาพแวดล้อม อุณหภูมิ ผู้เขียนเพียงรวมรวมข้อมูลบางส่วนเพื่อมานำเสนอ หากผิดพลาดประการใดต้องขออภัยมา ณ ที่นี้
ขอบคุณข้อมูลจาก
Data Collection Technologies for Road Management, World Bank, Washington, DC
สำนักวิเคราะห์และตรวจสอบ กรมทางหลวง
