ยางแอสฟัลท์ หรือ ยางมะตอย กับคุณประโยชน์ที่คาดไม่ถึง

หากกล่าวถึงยางแอสฟัลท์หลายคนอาจไม่รู้จัก แต่ถ้าเป็นยางมะตอย ส่วนมากรู้จักดีว่าเป็นยางดำแข็งเหนียวที่เมื่อทำให้ร้อนแล้วจะหลอมละลายเป็นของเหลวนำไปราดบนหินเพื่อทำเป็นผิวทางลาดยาง

เมื่อก่อนที่จะมีรถยนต์ เราใช้ม้าหรือรถม้าวิ่งสัญจรกันฝุ่นตลบ ต้องคอยใช้น้ำราดถนน บางทีก็ใช้ส่าน้ำตาลหรือน้ำมันเตาที่เหนียวมาราดบนถนนดินหรือลูกรัง เพื่อมิให้ฝุ่นฟุ้งกระจาย มาถึงยุคใช้รถยนต์ที่วิ่งได้เร็วกว่า จึงมีการก่อสร้างถนนลาดยางโดยใช้แอสฟัลท์ราดบนหินที่อัดตัวกันแน่น เพื่อให้มีความแข็งแรงและไร้ฝุ่น จึงเป็นที่มาของคำว่าถนนราดยาง ต่อมาวิธีการก่อสร้างผิวทางเปลี่ยนมาเป็นการปูลาดผิวทางด้วยวัสดุแอสฟัลท์คอนกรีต จึงเรียกกันว่าถนนลาดยาง จริงเท็จประการใดคงต้องให้ผู้รู้ภาษาไทยดีมายืนยันอีกทีหนึ่ง

ยางแอสฟัลท์ (asphalt) หรือ ไบน์เดอร์ (binder) เป็นศัพท์ที่ชาวอเมริกันใช้เรียกยางมะตอย แต่ชาวอังกฤษจะเรียกว่า บิทูเมน (bitumen) เป็นวัสดุที่เกิดในธรรมชาติและเป็นผลพลอยได้จากการกลั่นน้ำมัน มีแหล่งกำเนิดจาก 3 แหล่งใหญ่ๆ คือ ในธรรมชาติเป็นหินแอสฟัลท์ (rock asphalt) ที่นำมาเผาเอาแอสฟัลท์ออกมาจากแหล่งใต้ดินที่เป็นบ่อแอสฟัลท์อยู่ลึกลงไปในดิน lake asphalt มีมากใน Trinidad ในสหราชอาณาจักรอังกฤษ และจากการกลั่นน้ำมันดิบ หลังจากกลั่นเอาเบนซินและดีเซลออกไปที่เหลืออยู่เป็นยางแอสฟัลท์แข็ง (asphalt cement, AC.) ที่มีความเข้มข้นและแข็ง ต่างกันไปตามสภาพของแหล่ง

ยางแอสฟัลท์ที่ใช้ทำผิวทางในปัจจุบันแบ่งออกเป็น 3 ประเภทใหญ่ๆ คือ

1. แอสฟัลท์ซีเมนต์ AC. เป็นยางที่ได้จากหินแอสฟัลท์ธรรมชาติ หรือผลพลอยได้จากการกลั่นน้ำมัน มีลักษณะแข็งและเหนียว ยางนี้ยังแบ่งซอยออกเป็นชนิดต่างๆ ตามความแข็งซึ่งวัดเป็นค่า penetration grade, pen. การวัดค่า pen. นี้ ทำโดยเอาตัวอย่างยางใส่ลงในกระป๋องเส้นผ่าศูนย์กลางประมาณ 5 ซม. สูง 3-5 ซม. แช่ในน้ำที่มีอุณหภูมิคงที่ 25o c แล้วใช้เข็มที่ติดตั้งบนแท่นกดลงบนผิวยาง ในช่วงเวลาหนึ่งเข็มจมลงไปเท่าไรก็เป็นค่า pen ของยางนั้น โดยจะมีค่าตั้งแต่ 10 ถึง 120 pen. ตัวเลขน้อยแสดงว่ายางยิ่งแข็งมาก จะหลอมละลายด้วยความร้อนได้ช้ากว่า เวลาใช้งานทำผิวทางต้องนำไปให้ความร้อนเพื่อหลอมละลายเป็นของเหลวก่อน

2. ยางคัตแบกแอสฟัลท์ (cut back) เป็นยางเหลวที่อุณหภูมิปกติที่ได้จากการใช้ยาง AC ผสมกับสารทำละลาย เพื่อให้ยางแข็ง AC นั้นเหลวอ่อนลง เพื่อให้สะดวกในการใช้งาน ไม่ต้องให้ความร้อนสูงมาก แบ่งออกเป็นชนิดใหญ่ๆได้ 3 กลุ่ม คือ

1.1 rapid curing, RC. เป็นยางเหลวที่ผสมยาง AC กับสารตัวทำละลายที่เป็นน้ำมันเบนซิน เมื่อนำไปใช้งาน น้ำมันเบนซินจะระเหยออกไปได้เร็ว เหลือแต่ยางแข็ง AC จับอยู่บนหินผิวทาง ยางชนิดนี้ยังแบ่งออกเป็นเกรดต่างๆ ตามความหนืดเหนียวของมัน เช่น RC0 , RC1 ถึง RC5 ตัวเลขยิ่งมากความเหนียวหนืดก็มีมาก จะระเหยได้ช้ากว่า บางทีการแบ่งเกรดใช้ตามระบบการวัดความหนืดเป็น RC1000 หรือ RC2000 ซึ่งก็มีความหมายคล้ายๆ กัน

1.2 medium curing, MC. เป็นยางเหลวที่ผสมยาง AC กับสารตัวทำละลายพวกน้ำมันก๊าซ ซึ่งการระเหยตัวของ สารทำละลายนี้จะช้ากว่าเบนซิน เหมาะกับงานผิวทางบางชนิดที่ไม่ต้องการให้มันระเหยตัวเร็วเกินไป เช่น งานไพร์มโค้ดที่ต้องการทิ้งระยะเวลาให้น้ำยางซึมลงไปตามร่องช่องว่างของชั้นหินพื้นทางเพื่อเป็นรากยึดเกาะผิวทางกับชั้นพื้นทาง มีการแบ่งเกรดต่างๆ เช่นเดียวกับพวก RC

1.3 slow curing, SC. เป็นยางเหลวที่ผสมยาง AC กับสารตัวทำละลายพวกน้ำมันดีเซล ซึ่งการระเหยตัวยิ่งช้ามากกว่าสองตัวแรก

3. ยางอีมัลชั่น หรือ อีมัลซีฟายแอสฟัลท์ (emulsified asphalt) เป็นยางน้ำที่ได้จากการใช้ยาง AC ทำให้มันร้อนและทำให้แตกตัวออกเป็นอณูเล็กๆ ด้วยอีมัลซีฟายเออร์ เพื่อให้มันจับผสมกับอณูของน้ำเป็นยางน้ำ โดยมีเนื้อยางอยู่ประมาณ 50-60% เหมาะใช้งานทำผิวทางในพื้นที่ๆ มีฝนตกชุก หินแม้จะเปียกน้ำก็ใช้กับยางนี้ได้ มันจะจับเกาะผิวของหินแม้ว่าผิวจะเปียก และเมื่อน้ำระเหยไปหมดก็เหลือแต่เนื้อยางจับแน่นอยู่ที่ผิวของหินทำหน้าที่เป็นตัวยึดประสานให้หินตืดกัน สะดวกกว่าการใช้ยางคัทแบกหรือยางแข็งAC ที่หินต้องมีผิวที่แห้งและปราศจากความชื้น แต่ก็มีข้อด้อยกว่าตรงที่ต้องคอยกลิ้งถังเก็บยางหรือกวนในถังเก็บอย่างสม่ำเสมอ เพื่อมิให้อนุภาคของยาง AC ตกตะกอนแยกตัวออกจากน้ำ

ยางทั้ง 3 ประเภทใช้ทำผิวทางได้อย่างดี ขึ้นกับว่าจะเป็นผิวทางชนิดใดและสภาพการใช้งานเป็นอย่างไร เช่นผิวทางแอสฟัลท์คอนกรีตที่เป็นมวลผสมร้อนระหว่างยาง AC กับหินขนาดต่างๆ รวมทั้งหินฝุ่นที่ต้องผ่านขบวนการเผาหินให้ร้อนปราศจากความชื้น แล้วผสมกับยาง AC ที่ทำให้ร้อนและเหลวพอที่จะกวนผสมให้เข้ากันและเคลือบผิวเม็ดหินอย่างทั่วถึง ก่อนนำไปปูลาดบนพื้นทางและบดทับให้แน่นเป็นผิวทาง เมื่อก่อนนี้การทำผิวทางใช้ยาง AC 80/100 pen. ในการผสม แต่ปรากฏว่าในฤดูร้อนอากาศบ้านเราร้อนมาก ผิวทางที่ปูไว้ด้วยยางที่อ่อนมีความอ่อนนิ่ม ผู้หญิงที่ใส่ส้นสูงปลายเรียวเล็กเมื่อเดินข้ามถนนผิวทางชนิดนี้ ส้นรองเท้าจะจมลงจนถอนไม่ขึ้น และถนนจะเกิดร่องล้อได้ง่ายและเร็ว จึงได้เปลี่ยนข้อ กำหนดให้ใช้ยางที่แข็งมากขึ้นโดยใช้ยาง AC 60/70 pen. ในปัจจุบัน

พวกยางคัทแบกใช้ผสมกับหินทำเป็น pre-mix ได้สะดวก เพราะไม่ต้องใช้ความร้อนเผาหินหรือต้มยางมาก เพียงให้ความชื้นที่ผิวหมดไป และยางเหลวพอที่จะกวนผสมให้เข้าเป็นเนื้อเดียวกันก็พอ บางครั้งอากาศร้อนมาก หินแห้ง และยางเหลวพอก็ไม่ต้องใช้ความร้อนเลย เหมาะกับงานซ่อมผิวทางหรือหลุมบ่อ

ส่วนยางอีมัลชั่นนั้น สะดวกมากทั้งงานก่อสร้างและงานซ่อมบำรุงผิวทาง เพราะไม่ต้องกังวลกับสภาพอากาศ แม้จะมีฝนตกพรำๆ หินเปียกบ้างก็ยังทำงานผิวทางได้ ไม่ต้องใช้ความร้อนใดๆทั้งสิ้น

ด้านราคาของยางทั้ง 3 ประเภท แน่นอนยาง AC มีราคาถูกกว่าเพื่อน ตามมาก็ยางอีมัลชั่น และยางคัทแบก เพราะยาง AC มีแต่เนื้อยาง ไม่มีสารผสมหรือตัวทำละลายอย่างอื่นที่มีราคาแพงผสมอยู่ ยางอีมัลชั่นแม้จะมีสารอีมัลซีฟายเออร์ แต่เนื้อยางจริงๆ มีอยู่เพียง 50-60% เท่านั้น นอกนั้นเป็นน้ำถึง 50-40% ส่วนยางคัทแบกมีราคาแพงที่สุด เพราะสารตัวทำละลายคือน้ำมันต่างๆ ที่มีราคาแพง และมีเนื้อยางอยู่มากด้วย แต่ทั้งหมดก็แปรตามราคาน้ำมันดิบของตลาดโลก เพราะปัจจุบันยางแอสฟัลท์ส่วนมากได้จากการกลั่นน้ำมันเป็นแหล่งใหญ่ แต่น้ำมันดิบบางชนิดหรือจาก บางแหล่งมีพาราฟินผสมอยู่มาก อย่างเช่น จากประเทศจีน จะกลั่นได้แอสฟัลท์ที่ไม่เหมาะใช้ทำผิวทาง เพราะพาราฟิน ที่ปนอยู่จะระเหยช้าและเยิ้มตัวอยู่ตลอดเวลา ทำให้ผิวทางที่ใช้ยางแอสฟัลท์ที่มีพาราฟินผสมอยู่นั้นเยิ้มตัวไม่แห้ง เมื่อรถวิ่งผ่านจะปูดตัวไม่แน่น ไม่แข็งแรง ต้องรื้อออกก่อสร้างผิวทางใหม่ ดังนั้น จีนแม้จะมีแหล่งน้ำมันดิบใหญ่ในประเทศ ก็ยังต้องสั่งซื้อยางแอสฟัลท์จากจากต่างประเทศ

ประเทศไทยใช้ยาง AC ก่อสร้างถนนมานาน และเริ่มนำคัทแบกและแอสฟัลอีมัลชั่นมาใช้ในระยะหลัง โดยเราสามารถผลิตเองได้ทุกประเภท จนมาถึงยุคหนึ่ง ได้มีการโปรโมทให้ใช้ยางน้ำด้วยเห็นว่าสะดวกและเหมาะกับบ้านเราที่มีฝนตก โดยเฉพาะในแถบภาคใต้ที่มีฝนตกชุกมาก แต่มีการใช้ระบบผูกขาดและใช้อำนาจทางการเมืองมาบีบบังคับให้ใช้ยางน้ำเพียงอย่างเดียว และปั่นราคายางน้ำขึ้นไปสูงมากจนแพงกว่ายางคัทแบกที่ใช้น้ำมันผสม โดยอ้างว่าต้องใช้ตัวอีมัลซีฟายเออร์ที่พิเศษและบวกค่า know how เข้าไปด้วย ทั้งที่มิได้ใช้วิทยาการหรือเทคโนโลยีใหม่แต่อย่างไร เราเคยผลิตยางน้ำมาแล้วก่อนหน้านี้ ไม่มีเหตุผลเลย จึงถูกต่อต้านทั้งจากข้าราชการและเอกชนจนในที่สุดต้องปรับและควบคุมราคาให้อยู่ในเกณฑ์ที่เหมาะสมยุติธรรม

ในส่วนของยาง AC มีการนำสารโพลีเมอร์ polymer สองสามชนิดซึ่งเป็นผลพลอยได้จากอุตสาหกรรมกลั่นน้ำมันมาผสมในสัดส่วนไม่กี่เปอร์เซนต์ เพื่อให้มีความยืดหยุ่นและเหนียวมากขึ้น เป็นพัฒนาการด้านวัสดุที่ดีมีประโยชน์ ได้ยาง AC แบบใหม่ที่เรียกว่า Modify asphalt cement เพื่อว่าเมื่อนำไปใช้ก่อสร้างผิวทางแล้วจะได้ผิวทางที่ไม่แข็งเปราะ ไม่แตกร้าวง่าย มีความยืดหยุ่นสูง เมื่อรถวิ่งผ่านมากๆ ไม่เกิดการทรุดตัวจนเป็นร่องล้อถาวรง่าย ช่วยยืดอายุของถนน หรือใช้เป็นผิวลาดยางเพื่อปูทับบนผิวคอนกรีตที่แตกร้าว เป็นงานซ่อมแซมผิวทางคอนกรีตที่แตกร้าว อาศัยคุณสมบัติที่มีความยืดหยุ่นสูงและเหนียว ช่วยให้ไม่เกิดรอยแตกร้าวต่อเนื่องต่อจากรอยแตกของผิวคอนกรีต แต่ราคาวัสดุใหม่นี้แพงกว่ายาง AC ธรรมดาถึงกว่าครึ่ง ซึ่งดูไม่เหมาะสมนัก เพราะเพียงเพิ่มสารโพลีเมอร์สองสามตัวในสัดส่วนไม่ถึง 10 %เท่านั้น ไม่น่าที่จะแพงมากขึ้นถึงขนาดนั้น เนื่องจากว่ารัฐบาลควบคุมราคาเฉพาะยาง AC เท่านั้น มิได้มีการควบคุมผลิตภัณฑ์ยางแอสฟัลท์ประเภทอื่นๆ ด้วย

ตัวลานบินสนามบินสุวรรณภูมิที่เป็นข่าวเมื่อเร็วๆ นี้ เกี่ยวกับภายหลังการเซาะร่องบนผิวลานบินเพื่อเพิ่ม ความฝืดของผิวทางให้เครื่องบินสามารถบินขึ้นและร่อนลงบนลานวิ่งด้วยความปลอดภัยมากขึ้นนั้น เกิดรอยแตกและบิ่นตรงขอบที่เซาะร่องไว้ และผู้รับผิดชอบชี้แจงว่าเป็นเพราะไม่ได้ใช้วัสดุผิวลานบินแบบโมดิฟายแอสฟัลท์ เนื่องจากต้องการลดค่าก่อสร้างลง ทำให้วัสดุมวลรวมผิวทางไม่เหนียวพอจึงเกิดการบิ่นเมื่อเซาะร่อง ความจริงถ้าต้องการจะเพิ่มความฝืดให้กับลานบินนั้น ควรจะออกแบบส่วนผสมของวัสดุมวลรวม Mix design ให้เป็นแบบผิวหยาบด้วยการใช้หินมวลหยาบที่มีขนาดใหญ่ และมีส่วนผสมของมวลละเอียดหรือหินฝุ่นน้อย ที่เรียกว่าแบบ open grade แทนที่จะใช้แบบ dense grade อย่างที่ใช้อยู่ซึ่งจะมีมวลผสมของส่วนละเอียดมากไปอุดช่องว่างระหว่างเม็ดหินหมดจนเนื้อแน่นเรียบ ความฝืดน้อย

ยางหยอดรอยต่อในผิวทางคอนกรีตที่เห็นเป็นยางมะตอยนั้น มิใช่ยาง AC ธรรมดา แต่เป็นยาง AC สังเคราะห์เพื่อให้มีความเหนียว ยืดหยุ่น และมีการยึดติดเกาะแน่นดี เพื่อให้ยึดแผ่นผิวคอนกรีตระหว่างรอยต่อให้แน่น ป้องกันมิให้น้ำซึมผ่านรอยต่อลงไปยังโครงสร้างทางข้างล่างที่เป็นชั้นทรายและลูกรัง ความยืดหยุ่นช่วยให้มันยืดหดตัวได้ตามการยืดหดของรอยต่อคอนกรีต ไม่เกิดการแตกร้าว แต่เมื่อใช้งานไปนานๆ วัสดุยางอุดรอยต่อย่อมเสื่อมคุณภาพ แข็งและเปราะ ความยืดหยุ่นลดลงไป จะเกิดการแตกร้าว น้ำซึมลงไปได้ จึงต้องมีการซ่อมรอยต่อผิวทางคอนกรีตตามกำหนดเวลา โดยปกติจะต้องทำทุกๆ 3 – 5 ปี ด้วยการขูดของเดิมออก ทำความสะอาดรอยต่อผิวคอนกรีตแล้วหยอดยางอุดรอยต่อใหม่ วัสดุอุดรอยต่อผิวทางคอนกรีตนี้เรียกว่า mastic joint sealer.