บ็อกไซต์ถูกนำมาใช้ในการก่อสร้างถนนต้านทานการสึกหรอความเร็วสูงของสนามบินอย่างไร?

🏗️ 1. ลักษณะสำคัญของบ็อกไซต์และพื้นฐานการใช้งานบนถนน
การเพิ่มประสิทธิภาพทางกายภาพ

ความแข็งและทนต่อการสึกหรอสูง: ความแข็งโมห์สของบ็อกไซต์คลิงเกอร์เผาอยู่เหนือ 8 และความหนาแน่นของปริมาตรเพิ่มขึ้นเป็น 2.8-3 g/cm³ ซึ่งสูงกว่ามวลรวมแบบดั้งเดิม เช่น บะซอลต์7 อย่างมีนัยสำคัญ

โครงสร้างที่มีรูพรุน: ไมโครรูพรุนภายในของบ็อกไซต์เผาได้รับการพัฒนาอย่างดี ซึ่งสามารถเพิ่มความสามารถในการดูดซับแอสฟัลต์และเพิ่มอัตราส่วนน้ำมันต่อหินของส่วนผสม (ต้องเพิ่มขึ้นประมาณ 0.3%-0.5%) จึงปรับปรุงการยึดเกาะระหว่างแอสฟัลต์และหินรวม1

เสถียรภาพทางเคมี
หลังจากการเผาที่อุณหภูมิสูง บอกไซต์จะสูญเสียน้ำผลึกและสารระเหย และเพิ่มความทนทานต่อกรด ด่าง และสภาพอากาศ เหมาะสำหรับพื้นผิวสนามบินที่ต้องสัมผัสกับสภาพแวดล้อมที่กัดกร่อน เช่น น้ำมันเชื้อเพลิงและสารละลายน้ำแข็งเป็นเวลานาน37

🛣️ 2. วิธีการใช้งานเฉพาะสำหรับถนนที่ทนทานต่อการสึกหรอความเร็วสูงในสนามบิน
ใช้เป็นวัสดุผสมประสิทธิภาพสูง
ชั้นสึกหรอบางเฉียบ (UTFC): บอกไซต์ที่ผ่านการเผา (เช่น เกรด 88#, 75#) ทดแทนวัสดุผสมแบบดั้งเดิมบางส่วน (หินบะซอลต์ หินปูน) เพื่อปูผิวชั้นสึกหรอที่มีความหนา ≤2.5 ซม. ความแข็งสูงของวัสดุนี้ช่วยต้านทานแรงเฉือนซ้ำๆ จากการขึ้นและลงของเครื่องบิน และลดการเสียรูปของร่องลึก15

การเพิ่มประสิทธิภาพการออกแบบส่วนผสม: เนื่องจากอัตราการดูดซึมน้ำที่สูงของบ็อกไซต์ จึงจำเป็นต้องปรับปรุงการออกแบบส่วนผสม (เช่น วิธีการเติมช่องว่างของมวลรวมหยาบ) และเพิ่มแอสฟัลต์ที่ปรับเปลี่ยนด้วยโพลีเมอร์เพื่อปรับปรุงการยึดเกาะ5

วัสดุหลักสำหรับพื้นผิวกันลื่น

ความทนทานต่อแรงเสียดทาน: การทดสอบการสึกหรอเร่ง 3 รอบแสดงให้เห็นว่าหลังจากสวมใส่ 50,000 ครั้ง ปัจจัยแรงเสียดทานแบบไดนามิก (DFT) ของส่วนผสมบ็อกไซต์เผา 88# ยังคงอยู่ที่สูงกว่า 0.50 (หินบะซอลต์อยู่ที่ 0.40 เท่านั้น) และความแตกต่างในการลดทอนแรงเสียดทานที่ความเร็วสูงและความเร็วต่ำน้อยกว่า 5% ช่วยให้มั่นใจได้ถึงความปลอดภัยในสภาพอากาศฝนตกและหมอก1

การเพิ่มประสิทธิภาพพื้นผิว: อนุภาคบ็อกไซต์มีขอบและมุมที่คม ซึ่งสามารถเพิ่มความลึกของพื้นผิวพื้นผิวโดยรวม (MPD) ของทางเท้า ปรับปรุงการระบายน้ำและความต้านทานการลื่นไถล และลดความเสี่ยงของการพัดพาของน้ำ18

การประยุกต์ใช้งานการดัดแปลงแบบคอมโพสิต

ชั้นป้องกันการลื่นไถลของเรซินอีพอกซี-บ็อกไซต์: มวลรวมของบ็อกไซต์ถูกฝังอยู่ในเมทริกซ์เรซินอีพอกซีเพื่อสร้างชั้นวัสดุคอมโพสิตที่มีความทนทานต่อการสึกหรอสูง ซึ่งใช้ในบริเวณที่มีการสึกหรอสูงของรันเวย์ (เช่น พื้นที่ลงจอด) เพื่อยืดอายุการใช้งานได้มากกว่า 30%58

การเสริมแรงโดยใช้ซีเมนต์: การเติมผงละเอียดของบ็อกไซต์ลงในคอนกรีตเกรดสูงสามารถปรับปรุงความแข็งแรงของแรงอัดของผิวถนน (สูงถึง 60 MPa หรือมากกว่า) และทนต่อการเยือกแข็ง-ละลาย ซึ่งเหมาะสำหรับสนามบินที่มีอุณหภูมิเย็นจัด38

📊 3. ข้อได้เปรียบทางเทคนิคและการเปรียบเทียบ
ประสิทธิภาพ ตัวบ่งชี้ประสิทธิภาพ ส่วนผสมบ็อกไซต์เผา ส่วนผสมบะซอลต์แบบดั้งเดิม ผลการปรับปรุง
เสถียรภาพที่อุณหภูมิสูง เสถียรภาพแบบไดนามิก ≥6000 ครั้ง/มม. ประมาณ 5000 ครั้ง/มม. ดีขึ้น 20%1
ความต้านทานการลื่นไถลในระยะยาว หลังจากสวมใส่ 50,000 ครั้ง DFT＞0.50 DFT≈0.40 อัตราการลดทอนลดลง 25%1
ความต้านทานการแตกร้าวที่อุณหภูมิต่ำ ความเครียดดัด ≥2800με ประมาณ 2500με ดีขึ้น 12%1
เสถียรภาพของน้ำ อัตราส่วนความแข็งแรงการแยกจากการเยือกแข็งและละลาย ≥85% ประมาณ 80% ดีขึ้น 5%1
🧪 4. การใช้งานทางวิศวกรรมจริงและการตรวจสอบ
กรณีที่ 1: ชั้นสึกหรอ SMA-5 บางเฉียบ
ส่วนทดสอบสนามบินในประเทศปูด้วยบ็อกไซต์เผา 88# หลังจากใช้งานไป 2 ปี ความลึกของร่องอยู่ที่เพียง 3.2 มม. (6.5 มม. ในส่วนหินบะซอลต์) และค่าความต้านทานการลื่นไถล BPN ยังคงอยู่สูงกว่า 55 ซึ่งสูงกว่าเกณฑ์ความปลอดภัย (BPN≥45)15 มาก

กรณีที่ 2: การปรับปรุงสนามบินที่มีอุณหภูมิต่ำ
ทางวิ่งของสนามบินทางตะวันออกเฉียงเหนือใช้วัสดุคอมโพสิตเรซินบ็อกไซต์-อีพอกซี หลังจากผ่านกระบวนการแช่แข็งและละลายที่อุณหภูมิ -30°C เป็นเวลา 50 รอบ พื้นผิวจะไม่มีการลอกล่อน และค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานลดลงน้อยกว่า 10% ซึ่งดีกว่าคอนกรีตทั่วไปอย่างเห็นได้ชัด8

⚙️ V. ความท้าทายในการใช้งานและทิศทางการเพิ่มประสิทธิภาพ
ต้นทุนและความสามารถในการปรับตัวของกระบวนการ

ต้นทุนของบ็อกไซต์เผาจะสูงกว่าต้นทุนของบะซอลต์ประมาณ 30% และต้นทุนรอบเต็มจะต้องสมดุลโดยการปรับปรุงความทนทานของส่วนผสม6

ความพรุนสูงต้องใช้แอสฟัลต์ดัดแปลงที่มีความหนืดสูง (เช่น SBS แอสฟัลต์ยาง) และข้อกำหนดการควบคุมอุณหภูมิในการก่อสร้างที่เข้มงวด1

ความยั่งยืนของทรัพยากร
ส่งเสริมเทคโนโลยีการทำให้เป็นเนื้อเดียวกันของบ็อกไซต์เกรดต่ำ ใช้ตะกอนในการเตรียมมวลรวมรีไซเคิล และลดการพึ่งพาสารตั้งต้น (ตัวอย่างเช่น ในการทดสอบที่เจียวจั๋ว เหอหนาน การเติมตะกอนถึง 40% และยังคงตรงตามข้อกำหนดด้านความแข็งแรง)56

💎 สรุป
บ็อกไซต์ (โดยเฉพาะคลิงเกอร์เผา) กลายเป็นวัสดุที่เหมาะสำหรับถนนความเร็วสูงที่ทนทานต่อการสึกหรอในสนามบิน เนื่องจากมีความแข็งสูง การดูดซับที่มีรูพรุน และความต้านทานการลื่นไถลที่เสถียร การปรับปรุงการออกแบบส่วนผสมให้เหมาะสมจะช่วยปรับปรุงความทนทานและความปลอดภัยของผิวทางได้อย่างมีนัยสำคัญ ในอนาคต ควรมีการพยายามเพิ่มเติมเพื่อควบคุมต้นทุนและเทคโนโลยีการเตรียมพื้นผิวสีเขียว เพื่อส่งเสริมการประยุกต์ใช้ในวงกว้างในโครงสร้างพื้นฐานด้านการบิน