IMPROVEMENT OF ASPHALT CONCRETE PROPERTIES USING HDPE, PP, AND PET PLASTIC WASTES VIA MARSHALL MIX DESIGN BASED ON THAILAND'S PAVEMENT DESIGN
Keywords:
Asphalt concrete, Marshall mix design, Pavement durability, Recycled plastic wasteAbstract
This study aimed to investigate the use of recycled plastic waste as an additive in asphalt concrete mixtures. Three types of plastic waste were examined: high-density polyethylene (HDPE) obtained from packaging bottles and garbage bags, polypropylene (PP) obtained from plastic containers and agricultural drip irrigation tubing, and polyethylene terephthalate (PET) obtained from drinking water bottles. The novelty of this study lies in its comparison of the performance of these three plastic types under identical experimental conditions, whereas most previous studies have focused on only one type of plastic. The mixtures were designed using the Marshall method in accordance with the Department of Highways Standard No. DOH-M. 408/2532. Limestone aggregate from Sukhothai Province and AC 60/70 penetration-grade asphalt cement were used, with an aggregate blend ratio of 50:25:13:12. The optimum asphalt content was determined to be 4.8% by weight of the aggregate. Plastic waste with particle sizes ranging from 2 to 4 mm was then incorporated at dosages of 1% and 3% by weight of the asphalt cement. Marshall stability, flow, and air voids were evaluated. The results indicated that the mixtures containing 3% plastic exhibited substantially higher Marshall stability than both the control mixtures and those containing 1% plastic, particularly in the HDPE- and PP-modified mixtures. Meanwhile, the flow values of these mixtures decreased as the plastic content increased. The air void contents of all mixtures remained within the specified range of 3.7–4.4%. Overall, the plastic-modified mixtures demonstrated the potential to provide greater strength and durability than conventional asphalt concrete while partially reducing asphalt cement consumption. These findings demonstrate the potential of utilizing plastic waste in pavement applications as a sustainable approach to resource management.
References
กรมทางหลวง. (2516). วิธีการทดลองหาขนาดเม็ดของวัสดุ โดยผ่านตะแกรงแบบไม่ล้าง (ทล.-ท. 204/2516). กองวิเคราะห์และวิจัย กรมทางหลวง.
กรมทางหลวง. (2517). การทดสอบหาค่าความถ่วงจำเพาะและการดูดซึมน้ำของวัสดุมวลรวมหยาบ (ทล.-ท. 207/2517). กรมทางหลวง.
กรมทางหลวง. (2518). การทดสอบหาค่าความถ่วงจำเพาะและการดูดซึมน้ำของวัสดุมวลรวมละเอียด (ทล.-ท. 209/2518). กรมทางหลวง.
กรมทางหลวง. (2531). วิธีการทดสอบหาการสึกหรอของวัสดุมวลรวมหยาบโดยใช้เครื่องลอสแอนเจลิส (ทล.-ท. 202/2531). กรมทางหลวง.
กรมทางหลวง. (2532). มาตรฐานการออกแบบส่วนผสมตามวิธีมาร์แชลล์ (Marshall Mix Design) (ทล.-ม. 408/2532). กรมทางหลวง.
ฐานทัพ เทียนทอง, สุขสันติ์ หอพิบูลสุข, อภิชาติ สุดดีพงษ์, และคงศักดิ์ อัครวงศ์วัฒนา. (2568). สมบัติมาร์แชลล์ของแอสฟัลต์คอนกรีตผสมเย็นที่ปรับปรุงด้วยขยะพลาสติกประเภทโพลิเอทิลีนเทเรฟทาเลต. การประชุมวิชาการวิศวกรรมโยธาแห่งชาติ ครั้งที่ 30, ประจวบคีรีขันธ์.
ASTM International. (2019). Standard test method for flat particles, elongated particles, or flat and elongated particles in coarse aggregate (ASTM D4791-19). West Conshohocken, PA: Author.
Bilema, M., Mohamed, A., Atiq, I., Maftah, S., & Alsaiti, A. M. (2024). Incorporating waste plastic bottles as an additive in asphalt mixtures through a dry method. Slovak Journal of Civil Engineering, 32(4), 42–49. Doi: 10.2478/sjce-2024-0024
Bualuang, T., Jitsangiam, P., Jakrawatana, N., Teeratitayangkul, P., Vongruang, P., Thienchai, C., Wongchana, P., & Prommarin, J. (2025). Utilization of plastic waste in hot mix asphalt using dry mixing processes: Laboratory assessment of airborne microplastics. Results in Engineering, 25, 104464. Doi: 10.1016/j.rineng.2025.104464
Lohatepanont, M., Thienchai, C., Jitsangiam, P., Nusit, K., Pansuk, W., Wongweeranimit, W., . . . Bualuang, T. (2026). A comparative performance study of conventional hot mix asphalt concrete and plastic waste-modified hot mix asphalt concrete. Cham, Switzerland: Springer. Doi: 10.1007/978-3-032-08476-7_72
Mashaan, N., Chegenizadeh, A., & Nikraz, H. (2021). Laboratory properties of waste PET plastic-modified asphalt mixes. Recycling, 6(3), 49. Doi: 10.3390/recycling6030049
Pan, J., Li, J., Shan, B., Yao, Y., & Huang, C. (2025). A comprehensive review of applications and environmental risks of waste plastics in asphalt pavements. Materials (Basel), 18(15), 3441. Doi: 10.3390/ma18153441
Polaczyk, P., Huang, Q., Shu, X., & Habib, A. (2021). The utilization of waste plastics in asphalt pavements: A review. Cleaner Materials, 2, 100031. Doi: 10.1016/j.clema.2021.100031
