หลักสูตรประกาศนียบัตรวิชาชีพชั้นสูง พุทธศักราช 2563 Concrete Technology ต ำแหน่ง ครู วิทยฐำนะ ช านาญการพิเศษ นำยอนุวัติ พำระพัฒน์ วิทยาลัยเทคนิคขอนแก่น สถาบันการอาชีวศึกษาภาคตะวันออกเฉียงเหนือ 3 ส านักงานคณะกรรมการการอาชีวศึกษา
ค ำน ำ เอกสารประกอบการสอน รายวิชาคอนกรีตเทคโนโลยี รหัสวิชา30121-2002 นี้ ได้เรียบเรียงขึ้น อย่างเป็นระบบ ครอบคลุมเนื้อหาสาระรายวิชา ในสาขางานโยธา ของส านักงานคณะกรรมการการ อาชีวศึกษา เพื่อใช้เป็นเครื่องมือส าคัญของผู้สอนในการใช้ประกอบการสอนของอาจารย์ ที่มุ่งเน้นให้ ผู้เรียนมีความรู้ความเข้าใจในเนื้อหาเอกสารเล่มนี้ ได้แบ่งเนื้อหาในการเรียนการสอนไว้ 18 สัปดาห์ โดย แบ่งออกเป็น 8 หน่วยการสอน ส าหรับภาคทฤษฎี และ 4 หน่วยการทดลอง ส าหรับภาคปฏิบัติ หน่วยที่ 1 คุณสมบัติปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์ หน่วยที่ 2 มวลรวมคุณสมบัติของมวลรวม หน่วยที่ 3 น้ าและสารผสมเพิ่ม หน่วยที่ 4 การออกแบบส่วนผสมคอนกรีต หน่วยที่ 5 การควบคุมคุณภาพของคอนกรีต หน่วยที่ 6 คุณสมบัติของคอนกรีตสด หน่วยที่ 7 คุณสมบัติของคอนกรีตที่แข็งตัวแล้ว หน่วยที่ 8 เทคโนโลยีคอนกรีตสมัยใหม่ ผู้สอนควรได้ศึกษารายละเอียดแต่ละหัวข้อเรื่องที่สอนจากเอกสาร หนังสือ ต ารา หรือสื่ออื่น ๆ เพิ่มเติมอีก หวังว่าเอกสารประกอบการสอนนี้คงอ านวยประโยชน์ต่อการเรียนการสอนตามสมควร หาก ท่านที่น าไปใช้มีข้อเสนอแนะ ผู้เขียนยินดีรับฟังข้อคิดเห็นต่าง ๆ และขอขอบคุณมา ณ โอกาสนี้ นำยอนุวัติ พำระพัฒน์ 15 พฤษภำคม 2566 ก
สำรบัญ หน้า ค ำน ำ ก สำรบัญ ข สำรบัญภำพ ค สำรบัญตำรำง ง แผนบริหำรกำรสอนประจ ำรำยวิชำ จ บทที่ 1 ปูนซีเมนต์ 1.1 ปูนซีเมนต์ 1.2 ประวัติปูนซีเมนต์ในประเทศไทย 1.3 วิธีการผลิตปูนซีเมนต์ 1.4 องค์ประกอบทางเคมีของปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์ 1.5 ประเภทปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์ 1.6 มาตรฐานการทดสอบปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์ แบบฝึกหัดท้ายบท เอกสารอ้างอิง 1 1 1 3 6 7 13 14 16 บทที่ 2 มวลรวม 2.1 มวลรวม 2.2 ความหมายของมวลรวม 2.3 การจ าแนกประเภทของมวลรวม 2.4 ทรายที่น ามาใช้ผสมคอนกรีต 2.5 หินที่น ามาใช้ผสมคอนกรีต 2.6 คุณสมบัติทั่วไปของมวลรวม 2.7 การเก็บตัวอย่างเพื่อท าการทดสอบ แบบฝึกหัดท้ายบท เอกสารอ้างอิง 17 17 17 18 19 21 26 27 30 32 บทที่ 3 น ำและสำรผสมเพิ่ม 3.1 น้ าในงานคอนกรีต 3.2 สารผสมเพิ่ม แบบฝึกหัดท้ายบท เอกสารอ้างอิง 33 33 39 49 51 ข
สำรบัญ หน้า บทที่ 4 กำรออกแบบส่วนผสมของคอนกรีต 4.1 เป้าหมายการออกแบบส่วนผสมคอนกรีต 4.2 การออกแบบส่วนผสมคอนกรีตตามมาตรฐานอเมริกา 4.3 การออกแบบส่วนผสมที่เหมาะกับประเทศไทย 4.4 การออกแบบส่วนผสมโดยปริมาตร แบบฝึกหัดท้ายบท เอกสารอ้างอิง 52 52 53 65 72 76 78 บทที่ 5 กำรควบคุมคุณภำพของคอนกรีต 5.1 การเลือส่วนผสม 5.2 การผสม 5.3 การผสมคอนกรีต 5.4 เวลาที่ใช้ในการผสมคอนกรีต 5.5 การล าเลียงคอนกรีต 5.6 การเทคอนกรีต 5.7 การอัดแน่นคอนกรีต 5.8 การบ่มคอนกรีต แบบฝึกหัดท้ายบท เอกสารอ้างอิง 79 79 79 80 82 83 88 89 91 100 101 บทที่ 6 คุณสมบัติคอนกรีตสด 6.1 ความสามารถเทได้ 6.2 ปัจจัยที่มีผลกระทบต่อความสามารถเทได้ 6.3 การยึดเกาะ การแยกตัว และการเยิ้มของคอนกรีตสด 6.4 เวลาการก่อตัว 6.5 หน่วยน้ าหนัก 6.6 ปริมาณอากาศ 6.7 คุณสมบัติของคอนกรีตสดที่ดี 6.8 การทดสอบความสามารถเทได้ของคอนกรีตสด แบบฝึกหัดท้ายบท เอกสารอ้างอิง 102 102 103 104 107 109 109 112 114 115 ข
สำรบัญ หน้า บทที่ 7 คุณสมบัติของคอนกรีตที่แข็งตัวแล้ว 7.1 ก าลังอัด 7.2 ก าลังดึง 7.3 ก าลังเฉือน 7.4 การทดสอบหาก าลังอัดของคอนกรีตในองค์อาคารที่ก่อสร้างแล้ว 7.5 ปัจจัยที่มีผลต่อก าลังของคอนกรีต แบบฝึกหัดท้ายหน่วย เอกสารอ้างอิง 116 116 118 123 124 131 132 134 บทที่ 8 เทคโนโลยีคอนกรีตสมัยใหม่ 8.1 ความเป็นมาของคอนกรีตสมัยใหม่ 8.2 ปัจจัยการพัฒนาคอนกรีต 8.3 การปรับปรุงคุณสมบัติของคอนกรีต แบบฝึกหัดท้ายบท เอกสารอ้างอิง 135 135 137 142 149 150 ข
สำรบัญภำพ ภาพที่ หน้า 1.1 ร่างพระราชหัตถเลขาของพระบาทสมเด็จพระมงกุฎเกล้าเจ้าอยู่หัวว่าด้วย การตั้งบริษัทปูนซีเมนต์ 2 1.2 กระบวนการผลิตปูนซีเมนต์ 5 1.3 ตัวอย่างปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์ธรรมดา 7 1.4 ตัวอย่างปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์เกิดแข็งตัวเร็ว 8 1.5 ตัวอย่างปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์ต้านซัลเฟตสูง 8 1.6 ตัวอย่างปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์ปอซโซลาน 11 1.7 ตัวอย่างปูนซีเมนต์ผสม 12 1.8 ตัวอย่างปูนซีเมนต์บ่อน้ ามัน 12 1.9 ตัวอย่างปูนซีเมนต์ขาว 12 1.10 ตัวอย่างปูนซีเมนต์ผสมเสร็จ 13 1.11 ขั้นตอนการก่อตัวและแข็งตัวของซีเมนต์ 46 2.1 รูปร่างของหิน 23 2.2 การแบ่งส่วนตัวอย่างโดยใช้ Riffle Sample 28 2.3 วิธีแบ่งสี่มวลรวม 29 3.1 การจ าแนกประเภทของสารผสมเพิ่มแต่ละชนิด 47 4.1 แผ่นภาพการออกแบบสัดส่วนผสมของคอนกรีตตามมาตรฐาน 54 4.2 อัตราส่วนน้ าต่อซีเมนต์และค่าก าลังอัดคอนกรีต 65 4.3 ความสัมพันธ์ระหว่างก าลังอัดรูปทรงกระบอกและลูกบาศก์ 66 4.4 แผ่นภาพขั้นตอนการออกแบบส่วนผสมคอนกรีตที่เหมาะสมกับประเทศไทย 68 5.1 การใช้เครื่องจี้ (Vibrator) เขย่าคอนกรีต 89 5.2 ผลของการบ่มที่มีต่อก าลังอัดของคอนกรีต 91 5.3 ผลของอุณหภูมิที่ใช้ในการบ่มที่มีต่อก าลังอัดของคอนกรีต 96 5.4 ผลของอุณหภูมิที่บ่มด้วยไอน้ าที่ความกดดันต่ าที่มีต่อก าลังของคอนกรีตใน ระยะแรก 97 6.1 ความสัมพันธ์ระหว่างอัตราส่วนของความหนาแน่นและอัตราส่วนของก าลัง อัด 101 6.2 การเยิ้มของคอนกรีตสด 105 6.3 ขั้นตอนการก่อตัวของคอนกรีต 107 ค
สำรบัญภำพ (ต่อ) ภาพที่ หน้า 6.4 เครื่องเพเนโตรมิเตอร (Penetrometer) 107 6.5 เครื่องวัดปริมาณฟองอากาศแบบใช้ความดัน 109 7.1 แท่งตัวอย่างคอนกรีตทรงกระบอก ส าหรับทดสอบก าลังอัด 116 7.2 แท่งตัวอย่างคอนกรีตทรงลูกบาศก์ ส าหรับทดสอบก าลังอัด 117 7.3 แท่งตัวอย่างมาตรฐานส าหรับการทดสอบก าลังดัดของคอนกรีต 118 7.4 การทดสอบคานคอนกรีตแบบ Third Point Loading 119 7.5 การทดสอบคานคอนกรีตแบบ Center-Point Loading 120 7.6 การทดสอบหาค่าก าลังของคอนกรีตแบบ Splitting Test 121 7.7 การทดสอบก าลังเฉือนของคอนกรีต 123 7.8 เครื่องเจาะแท่งตัวอย่างคอนกรีต 124 7.9 ส่วนประกอบภายในเครื่องยิงคอนกรีต 126 7.10 Calibration Chart ระหว่าง ก าลังอัด กับ Rebound Number 126 7.11 เครื่องทดสอบ Ultrasonic Pulse Test 128 7.12 ความสัมพันธ์ระหว่างอัตราส่วนของความหนาแน่นและอัตราส่วนของก าลัง อัด 129 8.1 เถ้าถ่านหิน 139 8.2 รูปขยายอนุภาคเถ้าลอยที่ก าลังขยาย 2,000 เท่า 139 8.3 ซิลิกาฟูมชนิดต่างๆ 140 8.4 รูปขยายอนุภาคซิลิกาฟูม 140 ค
สำรบัญตำรำง ตารางที่ หน้า 1.1 ประวัติปูนซีเมนต์ในประเทศไทย 2 1.2 เปรียบเทียบกระบวนการผลิตปูนซีเมนต์แบบเปียกกับแบบแห้ง 5 1.3 ค่าออกไซด์ต่างๆที่เป็นองค์ประกอบของปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์ 6 1.4 ปริมาณของสารประกอบที่ส าคัญที่อยู่ในปูนซีเมนต์แต่ละประเภท 9 1.5 สรุปคุณสมบัติของสารประกอบหลักในปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์ 9 1.6 เกณฑ์ก าหนดคุณสมบัติทางฟิสิกส์ของปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์ตามมาตรฐาน มอก. 5 เล่มที่ 1 10 2.1 Crushing Strength ของหินประเภทต่างๆ 21 2.2 ข้อก าหนดส่วนคละของมวลรวมตามมาตรฐาน ASTM C 33 26 2.3 ประเภทการทดสอบคุณสมบัติของมวลรวม 27 2.4 การเก็บตัวอย่างวัสดุเพื่อน ามาทดสอบ 28 3.1 ข้อก าหนดเข้มข้นสูงสุดที่ยอมให้และผลกระทบของสิ่งเจือปนในน้ าผสมคอนกรีต 35 3.2 คุณสมบัติทางฟิสิกส์ 38 3.3 ปริมาณสารที่ยอมให้มีได้ในน้ าผสมคอนกรีต 38 3.2 ข้อก าหนดของสารผสมเพิ่มตามมาตรฐาน ASTM C 494 42 4.1 มาตรฐานการทดสอบหาคุณสมบัติของวัสดุที่น ามาผสมคอนกรีตเพื่อใช้ในการ ออกแบบส่วนผสม 53 4.2 ค่ามาตรฐาน k 55 4.3 มาตรฐานการควบคุมคุณภาพคอนกรีต (ACI 214)ความไม่แน่นอนในภาพรวม (Overall Variation) 56 4.4 มาตรฐานการควบคุมคุณภาพคอนกรีต (ACI 214) ความไม่แน่นอนในกระบวนการทดสอบ (Within-Test Variation) 56 4.5 ส่วนเผื่อของก าลังอัดเมื่อไม่มีข้อมูลใดๆ 57 4.6 ค่ายุบตัวของคอนกรีตสดที่ใช้ส าหรับงานก่อสร้างประเภทต่างๆ 57 4.7 ขนาดโตสุดของหินส าหรับงานก่อสร้างประเภทต่างๆ 58 4.8 ปริมาณน้ าที่ต้องการส าหรับค่ายุบตัวและหินขนาดต่างๆ 59 4.9 อัตราส่วนน้ าต่อซีเมนต์สูงสุดส าหรับคอนกรีตที่ผจญกับสภาวะแวดล้อมรุนแรง 60 4.10 ความสัมพันธ์ระหว่างอัตราส่วนน้ าต่อซีเมนต์กับก าลังอัดประลัยของคอนกรีต 60 4.11 ปริมาตรของหินต่อหน่วยปริมาตรของคอนกรีต 61 ง
สำรบัญตำรำง (ต่อ) ตารางที่ หน้า 4.12 หน่วยน้ าหนักของคอนกรีตสดโดยประมาณ 62 4.13 ค่ามาตรฐานที่ใช้ในการออกแบบ 65 4.14 ปริมาณน้ าเพื่อให้ได้ค่ายุบตัวตามต้องการ 66 4.15 ปริมาณส่วนละเอียดเมื่อให้หินขนาดใหญ่สุดแตกต่างกัน 67 5.1 ส่วนผสมคอนกรีตโดยปริมาตร และการใช้งาน 79 5.2 เวลาขั้นต่ าที่ใช้ในการผสมคอนกรีต ตามมาตรฐาน ACI 81 5.3 บริเวณที่เทคอนกรีตที่อยู่ในระดับเดียวกับที่ผสมคอนกรีต 83 5.4 บริเวณที่เทคอนกรีตอยู่ระดับต่ ากว่าที่ผสมคอนกรีต 84 5.5 บริเวณที่เทคอนกรีตอยู่ระดับสูงกว่าที่ผสมคอนกรีต 85 5.6 บริเวณที่ต้องการเทคอนกรีตตอยู่ห่างไกลจากที่ผสมคอนกรีต 86 5.7 วิธีการล าเลียงและการเทอื่นๆ 86 5.8 การบ่มคอนกรีตโดยการเพิ่มน้ า 92 5.9 วิธีการบ่มคอนกรีตโดยใช้แผ่นพลาสติกคลุม 94 5.10 วิธีการบ่มคอนกรีตโดยใช้กระดาษกันน้ าซึมได้คลุม 94 5.11 วิธีการบ่มคอนกรีตโดยใช้แบบหล่อ 95 6.1 ปัจจัยที่มีผลต่อความสามารถเทได้ 102 6.2 คุณสมบัติคอนกรีตสดดี 111 7.1 อัตราส่วนเส้นผ่านศูนย์กลางกับตัวคูณที่ใช้แก้ไขค่าความต้านทานแรงอัด 124 8.1 สมรรถนะของคอนกรีตในการออกแบบส่วนผสมและปัจจัยหลัก 135 8.2 การแบ่งชั้นคุณภาพของเถ้าลอยตามมาตรฐาน ASTM C618-94a (1995) 137 8.3 การแบ่งชั้นคุณภาพของเถ้าลอยตามมาตรฐาน ตาม มอก 2135-2545 (TIS 2135) 138 ง
แผนบริหำรกำรสอนประจ ำรำยวิชำ 1. ชื่อวิชำ คอนกรีตเทคโนโลยี (Concrete Technology) 2. รหัสวิชำ 30121-2002 3. ระดับชั น ประกาศนียบัตรวิชาชีพชั้นสูง (ปวส.) 4. เวลำศึกษำ 4 ชั่วโมงตลอด/สัปดาห์ 5. จ ำนวนหน่วยกิต 3 หน่วยกิต 6. จุดประสงค์รำยวิชำ 1) เข้าใจคุณสมบัติของวัสดุที่ใช้ผสมเป็นคอนกรีต การล าเลียง การเท การท าให้แน่น คอนกรีตสด คอนกรีตที่แข็งตัวแล้ว และการบ่มคอนกรีต 2) สามารถค านวณออกแบบส่วนผสมของคอนกรีตตามกฎหมายตามคอนกรีต 3) สามารถเขียนรายงานผลการทดสอบ และสรุปผลการทดสอบ 4) มีกิจนิสัย ในการท างานด้วยความรอบคอบ รับผิดชอบ และปลอดภัย 7. สมรรถนะรำยวิชำ 1) แสดงความรู้เกี่ยวกับ หลักการและคุณสมบัติต่างๆ งานคอนกรีต 2) ทดสอบวัสดุผสมที่ใช้ผสมคอนกรีต ออกแบบส่วนผสมคอนกรีต ทดสอบคุณสมบัติคอนกรีตสด และคอนกรีตที่แข็งตัวแล้ว ตามมาตรฐานงานคอนกรีต 3) เขียนรายงานและสรุปผลการทดสอบ 8. ค ำอธิบำยรำยวิชำ ศึกษาและปฏิบัติเกี่ยวกับคอนกรีต องค์ประกอบคอนกรีต คุณสมบัติของวัสดุผสม การออกแบบ ส่วนผสมคอนกรีต การควบคุมคุณภาพคอนกรีต คุณสมบัติของคอนกรีตสด คอนกรีตที่แข็งตัวแล้ว และคอนกรีตเทคโนโลยีสมัยใหม่ 9. กำรบูรณำกำร คุณธรรม จริยธรรม และคุณลักษณะที่พึงประสงค์ 1) มีมนุษย์สัมพันธ์ 2) ความมีวินัย 3) ความรับผิดชอบ 4) ความซื่อสัตย์ 5) ความเชื่อมั่นในตนเอง 6) การประหยัด 7) ความสนใจใฝ่รู้ 8) การละเว้นสิ่งเสพย์ติดและการพนัน จ
9) รักความสามัคคี 10) ความกตัญญู 11) ความคิดริเริ่มสร้างสรรค์ 12) การพึ่งตนเอง 13) ความอดกลั้น 14) มารยาทไทย 15) ปรัชญาเศรษฐกิจพอเพียง 16) มีความจงรักภัคดีต่อสถาบันชาติ ศาสนา พระมหากษัตริย์ จ
Concrete Technology 1 บทที่ 1 ปูนซีเมนต์ Cement 1.1 ปูนซีเมนต์ ซีเมนต์ (Cement) มาจากภาษาละติน ซึ่งแปลว่า "ตัด" โดยใช้เรียกหินปูนที่ตัดเป็นชิ้นๆ เพื่อจะน ามาเผา เป็นปูนขาว (Lime) ปูนซีเมนต์ มีการค้นพบว่ามีการใช้งานในสมัยมาซิโดเนียและโรมัน และได้หายไปจนกระทั่ง ในยุคปฏิวัติอุตสาหกรรมได้มีการคิดค้นขึ้นมาจากหลายคน จนกระทั่งผลงานของแอสป์ดินได้มีการจดสิทธิบัตร ของซีเมนต์ปอร์ตแลนด์ เกิดจากการค้นคว้า ของ โยเซฟ แอสป์ดิน ชาวอังกฤษ ช่วงเวลากว่า 13 ปี พ.ศ. 2354 ถึง พ.ศ. 2367 โดยทดลองเอาหินปูนผสมกับดินเหนียวแล้วไปเผาก่อนน ามาบด เมื่อจะใช้งานก็น ามาผสมทราย กรวดและน้ า โดยเขาตั้งชื่อว่า ปอร์ตแลนด์ซีเมนต์ เพราะว่าสีเหมือนกับหินที่เกาะปอร์ตแลนด์ ประเทศอังกฤษ ในปัจจุบัน ซีเมนต์ หมายถึง ตัวประสานวัสดุสองชนิดหรือหลายๆ ชนิดให้ติดแน่นค าว่าซีเมนต์นี้ยังความ หมายถึงสารซีเมนต์หลายประเภท แต่ส าหรับงานด้านวิศวกรรมโยธาและการก่อสร้าง ซีเมนต์หมายถึงวัสดุผง ละเอียดสีเทา หรือเทาเข้ม เมื่อผสมน้ าจะสามารถใช้เป็นวัสดุประสานยึดวัสดุประเภท อิฐ หิน และ ทราย เข้า ด้วยกัน 1.2 ประวัติปูนซีเมนต์ในประเทศไทย การใช้ปูนของคนไทยมีให้เห็นตั้งแต่สมัยทวารวดี แต่ไม่ใช่ปูนซีเมนต์ เป็นปูนธรรมชาติ ที่เรียกว่า ''ปูน ต าปูนหมัก'' โดยน าปูนจากธรรมชาติมาหมัก และต าเข้ากับส่วนผสมอย่างอื่นที่ท าให้เกิดความเหนียว และ คงทนถาวร เช่น น้ าอ้อย ไว้ใช้ท างานปูนปั้นต่างๆ ส่วนปูนก่อ ได้มาจากการเผาหินปูนจนได้เป็นสีขาว เรียกว่า ปูนดิบ แล้วจึงเอาไปหมัก หมักปูนดิบเพื่อให้ปูนดิบดูดน้ าแล้วกลายสภาพเป็นปูนเหนียว ปูนฉาบใช้ปูนเหนียว น ามาผสมกับทราย เอาไว้ใช้ฉาบชั้นแรกก่อน แล้วจึงใช้ปูนเหนียวที่ต าได้ที่ให้เนื้อมันเนียนใช้ฉาบผิวนอกสุดอีกที หนึ่ง เรียกว่า “การต าปูน” การใช้ปูนยังคงใช้กันมาเรื่อยๆ ไม่ว่า สมัยสุโขทัย อยุธยา มาจนถึงสมัยกรุง รัตนโกสินทร์ อย่างไรก็ตามการใช้ปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์เพิ่งมีขึ้นในสมัยต้นรัตนโกสินทร์นี้เอง จุดเริ่มต้นมาจากพระราชจิตนาการของพระบาทสมเด็จพระมงกุฎเกล้าเจ้าอยู่หัวรัชกาลที่ 6 จากการที่ ได้เสด็จไปทรงศึกษาต่างประเทศ และทรงทอดพระเนตรเห็นการพัฒนาการก่อสร้างอาคาร และสิ่งก่อสร้าง ใหญ่ๆจึงได้มีพระราชด าริที่จะสร้างโรงงานผลิตปูนซีเมนต์ขึ้นเองในประเทศ เพื่อลดการน าเข้าปูนซีเมนต์จาก ต่างประเทศ และได้ทรงพิจารณาในรายละเอียดว่าด้วยเรื่องของการตั้งบริษัทปูนซีเมนต์ขึ้นดังปรากฏในร่าง พระราชหัตถเลขาในปี พ.ศ. 2456 ดังรูปที่ 1.1
Concrete Technology 2 รูปที่ 1.1 ร่างพระราชหัตถเลขาของพระบาทสมเด็จพระมงกุฎเกล้าเจ้าอยู่หัวว่าด้วยการตังบริษัทปูนซีเมนต์ ที่มา: บริษัทปูนซีเมนต์ไทยจ ากัด มหาชน , หนังสือปูนซีเมนต์ไทย 2456-2526, พ.ศ. 2527 ตารางที่ 1.1 ประวัติการสร้างโรงงานผลิตปูนซีเมนต์ในประเทศไทย ปี พ.ศ. การด าเนินการ พ.ศ. 2456 ก่อสร้างโรงงานผลิตปูนปอร์ตแลนด์แห่งแรกตั้งขึ้นที่บางชื่อกรุงเทพมหานคร พ.ศ. 2458 เริ่มผลิตในปีโดยมีก าลังการผลิตในปีนั่นปีละ 20,000 ตัน ซึ่งสามารถทดแทนการน าเข้า ปูนซีเมนต์จากต่างประเทศ พ.ศ. 2499 ก่อตั้งบริษัทชลประทานซีเมนต์อ าเภอตาคลี จังหวัดนครสวรรค์ พ.ศ. 2501 บริษัทชลประทานซีเมนต์เริ่มผลิตปูนซีเมนต์โดยก าลังผลิตเมื่อขณะนั้นปีละ 100,000 ตัน พ.ศ. 2512 ก่อตั้งบริษัทปูนซีเมนต์นครหลวง จ ากัด พ.ศ. 2515 บริษัทปูนซีเมนต์นครหลวง จ ากัดได้เริ่มท าการผลิตปูนซีเมนต์ ในปัจจุบันประเทศไทย มีก าลังการผลิตปูนซีเมนต์รวมรวมประมาณ 40 ล้านตันต่อปี ซึ่งมีบริษัทที่ผลิต ปูนซีเมนต์ อยู่ 7 บริษัท คือ 1) ปูนซีเมนต์ไทยอุตสาหกรรม จ ากัด 2) ชลประทานซีเมนต์ จ ากัด (มหาชน) 3) ปูนซีเมนต์นครหลวง จ ากัด (มหาชน) 4) ทีพีโอโพลีน จ ากัด (มหาชน) 5) ปูนซีเมนต์เอเชีย จ ากัด (มหาชน)
Concrete Technology 3 6) สระบุรีซีเมนต์ จ ากัด 7) สามัคคีซีเมนต์ จ ากัด 1.3 วิธีการผลิตปูนซีเมนต์ วิธีการผลิตปูนซีเมนต์สามารถแบ่งออก 2 วิธีชนิดตามวัตถุดิบที่น ามาใช้ ได้แก่ วิธีการผลิตแบบเปียก( Wet Process), และวิธีการผลิตแบบแห้ง(Dry Process) 1.3.1 วิธีการผลิตแบบเปียก (Wet Process) เหมาะส าหรับวัตถุดิบที่มีความชื้นสูง น าไปเผาใน ขณะที่เปียกวัตถุดิบหลักที่ใช้ในกระบวนการผลิต คือ ดินขาว (Marl) และดินเหนียว (Clay) ส าหรับดินขาว มีอยู่ในระดับพื้นดิน หรือใต้ดิน ตามธรรมชาติ โดยปกติจะมีความชื้นสูง การ ผลิตเริ่มจากน าวัตถุดิบทั้งสองชนิดมาผสมกับน้ าในบ่อตีดิน (Wash Mill) กวนให้เข้ากัน น าไปบด ให้ละเอียดในหม้อบดดิน (Slury Mill) จนได้น้ าดิน (Slurry) แล้วกรองเอาเศษหินและส่วนที่ไม่ ละลายน้ าออก เหลือแต่น้ าดินที่ละลายเข้ากันดี จากนั้นน าไปเก็บพักไว้ในยุ้งเก็บ (Silo) เพื่อ ตรวจสอบคุณภาพและปรับแต่งส่วนผสมให้ได้คุณภาพตามที่ก าหนดน้ าดินที่มีส่วนผสมที่ ถูกต้องแล้ว จะถูกน าไปรวมกันที่บ่อกวนดิน (Slury Basin) เพื่อให้มีปริมาณเพียงพอ และกวนให้ ส่วนผสมรวมตัวเป็นเนื้อเดียวกันอีกครั้งหนึ่ง ก่อนที่จะน าไปเผาในหม้อเผาแบบหมุน (Rotary Kiln) ความร้อนในหม้อเผาจะท าให้น้ าระเหยออกสู่บรรยากาศ เหลือแต่เม็ดดินซึ่งเมื่อให้ความ ร้อนต่อไปจนถึงอุณหภูมิหนึ่ง จะเกิดปฏิกิริยาทางเคมีกลายเป็นปูนเม็ด (Clinker) ขั้นตอนการ บดปูนเม็ดให้กลายเป็นปูนซีเมนต์ ท าโดยน าปูนเม็ดมาผสมกับยิปซัม (Gypsum) แล้วบดให้ ละเอียดเป็นผงในหม้อบดซีเมนต์ (Cement Mill) ความละเอียดในการบด และอัตราส่วนระหว่าง ปูนเม็ดกับยิปซัมต้องเลือกอย่างเหมาะสม เพื่อให้ได้ปูนซีเมนต์ที่มีคุณสมบัติตามที่ต้องการ จากนั้นจะล าเลียงปูนซีเมนต์ไปเก็บไว้ในยุ้งเก็บปูนซีเมนต์ผง (Cement Silo) เพื่อรอการจ าหน่าย ต่อไป การผลิตปูนซีเมนต์แบบเปียกนี้ไม่เป็นที่นิยมในปัจจุบัน เนื่องจากต้องใช้เชื้อเพลิง ปริมาณมากต้องใช้ความร้อนในการอบไล่น้ าซึ่งมีปริมาณมากเสียก่อน ในการผลิตปูนเม็ด และ ยังมีอัตราการผลิตต่ า ซึ่งท าให้ต้นทุนการผลิตสูง 1.3.2 วิธีการผลิตแบบแห้ง (Dry Process) วัตถุดิบหลักที่ใช้ในกระบวนการผลิตคือ หินปูน (Limestone) ซึ่งได้จากการระเบิดหินจากภูเขาหินปูน แต่หินปูนที่ได้ยังมีขนาดใหญ่ จึงต้องน ามา ลดขนาดโดยเครื่องย่อย (Crusher) เพื่อให้เหมาะสมกับกระบวนการผลิตขั้นต่อไป วัตถุดิบอื่น คือ ดินดาน (Shale) และวัตถุดิบปรับแต่งคุณสมบัติ (Corrective Materials) ซึ่งใช้เฉพาะบางตัว เพื่อให้ได้ส่วนประกอบทางเคมีตามค่ามาตรฐานที่ก าหนด วัตถุดิบอื่นเหล่านี้ก็ต้องผ่านเครื่อง ย่อยเพื่อลดขนาดให้เหมาะสมเช่นกัน วัตถุดิบที่ผ่านการย่อยแล้วจะถูกน ามาเก็บไว้ที่กองเก็บ วัตถุดิบ (Storage Yard) จากนั้นก็จะล าเลียงไปยังหม้อบดวัตถุดิน (Raw Mill) ต่อไปหม้อบด วัตถุดิบ (Raw Mill) มีหน้าที่บดหินปูน ดินดาน และวัตถุดิบ ปรับแต่งคุณสมบัติให้เป็นผงละเอียด
Concrete Technology 4 ซึ่งเรียกว่า วัตถุดิบส าเร็จ (Raw Meal) การควบคุมอัตราส่วนของวัตถุดิบ ที่ป้อนเข้าสู่หม้อบด วัตถุดิบมีความส าคัญ เนื่องจากอัตราส่วนของวัตถุดิบที่เหมาะสม จะท าให้วัตถุดิบส าเร็จ มี คุณสมบัติทางเคมีที่เหมาะสมกับการเผา หลังจากผ่านกระบวนการบดแล้ว จึงส่งวัตถุดิบ ส าเร็จไปยังยุ้งผสมวัตถุดิบส าเร็จ (Raw Meal Homogenizing Silo) เพื่อเก็บและผสมวัตถุดิบ ส าเร็จให้เป็นเนื้อเดียวกัน ก่อนส่งไปเผาในหม้อเผาแบบหมุน (Rotary Kiln) กระบวนการเผา ช่วงแรก เป็นชุดเพิ่มความร้อน (Preheater) จะค่อยๆ เพิ่มความร้อนให้แก่วัตถุดิบส าเร็จ แล้วส่ง วัตถุดิบส าเร็จไปเผาในหม้อเผา ซึ่งมีอุณหภูมิเพิ่มสูงขึ้นจนถึงประมาณ 1,200–1,400 องศา เซลเซียส จะเกิดปฏิกิริยาทางเคมีตามล าดับ จนในที่สุดกลายเป็นปูนเม็ด (Clinker) จากนั้นท า ให้ปูนเม็ดเย็นลง แล้วจึงล าเลียงปูนเม็ดไปเก็บไว้ที่ยุ้งเก็บ เพื่อรอการบดปูนเม็ดต่อไป ส าหรับ การบดปูนเม็ดให้กลายเป็นปูนซีเมนต์นั้น มีขั้นตอนดังที่กล่าวมาแล้วในการผลิตแบบเปียก การ ผลิตปูนซีเมนต์แบบแห้ง ไม่ต้องใช้น้ าในการผสมวัตถุดิบ ดังนั้น จึงประหยัดค่าใช้จ่ายในการ ผลิต โดยเฉพาะค่าเชื้อเพลิง และเป็นที่นิยมใช้กันอย่างแพร่หลายในปัจจุบันและเป็นวิธีที่ ทันสมัยที่สุด ในปัจจุบัน ซึ่งทั้ง 2 วิธีการผลิตปูนซีเมนต์ มีกรรมวิธีการผลิตปูนซีเมนต์ประกอบด้วย 5 กระบวนการหลัก ดังนี้ ขั้นตอนที่ 1 กระบวนการเตรียมวัตถุดิบ (Raw material preparation) ได้แก่ การผสม วัตถุดิบให้มีคุณภาพสม่ าเสมอ การบดวัตถุดิบ เป็นต้น ขั้นตอนที่ 2 กระบวนการเผาปูนเม็ด (Clinker burning) ขั้นตอนที่ 3 กระบวนการบดปูนซีเมนต์ (Cement grinding) ขั้นตอนที่ 4 กระบวนการบรรจุซีเมนต์ (Cement packing) ขั้นตอนที่ 5 กระบวนการตรวจสอบคุณภาพ (Quality control)
Concrete Technology 5 รูปที่ 1.2 กระบวนการผลิตปูนซีเมนต์ ที่มา: http://www2.diw.go.th/I_Standard/Web/pane_files/Industry8.asp ส าหรับในประเทศไทย โรงงานปูนซีเมนต์ทุกโรงงาน ให้วิธีการผลิตแบบแห้ง ซึ่งเป็นวิธีที่ทันสมัย และ นิยมกันมาก เพราะเป็นวิธีที่ใช้พลังงานความร้อนต่ า จึงประหยัดเชื้อเพลิง ตารางที่ 1.2 เปรียบเทียบกระบวนการผลิตปูนซีเมนต์แบบเปียกกับแบบแห้ง กรรมวิธีการผลิตแบบเปียก กรรมวิธีการผลิตแบบแห้ง ค่าเชื้อเพลิง สูง ต่ า การควบคุมทางเคมี ยาก ง่าย การผสมเป็นเนื้อเดียวกัน ง่าย ยาก เครื่องจักร ไม่ซับซ้อน ซับซ้อน การควบคุมกระบวนการผลิต ง่าย ยาก การก าจัดฝุ่น ต่ า สูง
Concrete Technology 6 1.4 องค์ประกอบทางเคมีของปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์ เมื่อวัตถุดิบได้รับการเผาในห้องเผา ปฏิกิริยาจะเกิดขึ้นตามขั้นตอนดังนี้ ขั้นตอนที่ 1 น้ าจะระเหยออกจากส่วนผสมทั้งหมด ขั้นตอนที่ 2 ก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ (CO2 ) จะถูกขับออกจากหินปูนหรือดินสอพอง เหลือไว้เพียง แคลเซียมออกไซด์ (CaO) ขั้นตอนที่ 3 เกิดการหลอมตัวของออกไซด์ระหว่างคัลเซียม(จากหินปูน หรือดินสอพอง) กับซิลิก้าอลูมิ น่า และเหล็ก(จากดินด าหรือดินเหนียว, หรือดินดาน) ขั้นตอนที่ 4 เกิดการรวมตัวทางเคมีของออกไซด์ต่างๆ ตามด้วยกระบวนการตกผนึกเมื่อท าให้เย็นตัว ลง โดยปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์ที่ได้จะประกอบด้วยออกไซด์ 2 กลุ่ม คือ ตารางที่ 1.3 ค่าออกไซด์ต่างๆที่เป็นองค์ประกอบของปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์ ออกไซด์ เปอร์เซ็นต์โดยน้ าหนัก ออกไซด์หลัก แคลเซียมออกไซด์ (Calciumoxide; CaO) 60.0-67.0 ซิลิกอนไดออกไซด์ (Silicondioxide ; SiO2 ) 17.0-25.0 อลูมินาออกไซด์ (Aluminiumoxide ; Al2O3) 3.0-8.0 เหล็กออกไซด์ (Ferricoxide, Iron Oxide; Fe2O3) 0.5-6.0 ออกไซด์รอง แมกนีเซียมออกไซด์(Magnesium Oxide ; MgO) 0.1– 5.5 โซเดียมออกไซด์ + โพแทสเซียมออกไซด์ (Na2O+ K2O) 0.5-1.3 ไททาเนียม ไดออกไซด์ (TitaniumDioxide; TiO2 ) 0.1-0.4 ฟอสฟอรัสเพนออกไซด์ (PhosphorousPentoxide ; P205) 0.1-0.2 ซัลเฟอร์ไตรออกไซด์ (Sulfur Trioxide ;SO3) 1.0-3.0 ที่มา: ปูนซีเมนต์และการประยุกต์ใช้งาน บริษัท เอสซีจี ซีเมนต์ จ ากัด หน้า 24 ออกไซด์หลักจะรวมตัวในระหว่างเกิดปูนเม็ด (Clinker) ท าให้เกิดสารประกอบหลัก 4 ชนิด คือ 1) ไตรคัลเซียมซิลิเกต : C3S 2) ไดคัลเซียมซิลิเกต : C2S 3) ไตรคัลเซียมอลูมิเนต : C3A 4) เทตราคัลเซียมอลูมิโนเฟอร์ไรท์ : C4AF
Concrete Technology 7 1.5 ประเภทของปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์ 1.5.1 ปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์ตามมาตรฐานผลิตภัณฑ์อุตสาหกรรม ปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์ของไทยแบ่งออกเป็น 5 ประเภท ตามมาตรฐาน ผลิตภัณฑ์อุตสาหกรรม ปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์ (มอก. 15 -2562 ) ดังนี้ 1) ปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์ที่ใช้ทั่วไปที่ไม่ต้องการสมบัติพิเศษ ปูนซีเมนต์ประเภทนี้เหมาะกับ งานก่อสร้างทั่วๆไป เช่น งานก่อสร้างคานคอนกรีต ถนน ถังน้ า ท่อระบายน้ า เป็นต้น ปูนซีเมนต์ประเภทนี้ไม่เหมาะกับงาน ที่ต้องสัมผัสกับซัลเฟตจากดินหรือน้ า หรือใช้ในที่ซึ่ง ความร้อนอันเกิดจากปฏิกิริยาระหว่างปูนซีเมนต์กับน้ า ปูนซีเมนต์ประเภทนี้ผลิตใน ประเทศไทย ได้แก่ ปูนซีเมนต์SCG, ตราอินทรีเพชร,ปูนแดง299 ตราทีพีไอ, ตราพญานาค เขียว,ตราภูเขา และตราดอกบัวแดง เป็นต้นดังตัวอย่างในรูปที่ 1.3 รูปที่ 1.3 ตัวอย่างปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์ธรรมดา 2) ปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์ที่ใช้เมื่อต้องการความทนซัลเฟตปานกลางหรือเกิดความร้อนปาน กลางขณะท าปฏิกิริยากับน้ า เหมาะกับงานโครงสร้างขนาดใหญ่ เช่น สะพานเทียบเรือ, ตอม่อขนาดใหญ่, เขื่อน, หรือก าแพงดิน ปูนซีเมนต์ประเภทนี้เคยผลิตในประเทศไทย ได้แก่ ปูนซีเมนต์ตราพญานาคเจ็ดเศียร ปัจจุบันใช้ปูนซีเมนต์ประเภทที่ 5 แทน 3) ปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์ที่่ใช้เมื่อต้องการค่าความต้านแรงอัดสูงได้เร็ว ปูนซีเมนต์ประเภทนี้ ให้ก าลังอัดสูงในระยะแรก เพราะปูนซีเมนต์มีความละเอียดสูงกว่าปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์ ธรรมดา เหมาะกับงานเร่งด่วนที่ต้องการท าแข่งกับเวลาหรืองานที่ต้องการการถอนรื้อเร็ว กว่าปกติปูนซีเมนต์ประเภทนี้ผลิตในประเทศไทย ได้แก่ ปูนซีเมนต์SCG, ตราอินทรีด า, ตรา พญานาคสีแดง, ตราทีพีไอ (สีด า), และตราดอกบัวด า เป็นต้นดังตัวอย่างในรูปที่ 1.4
Concrete Technology 8 รูปที่ 1.4 ตัวอย่างปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์เกิดแข็งตัวเร็ว 4) ปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์ที่ใช้เมื่อต้องการความร้อนต่ าขณะท าปฏิกิริยากับน้ า ปูนซีเมนต์ ประเภทนี้ เป็นปูนซีเมนต์ที่ให้ปริมาณและอัตราความร้อนจากปฏิกิริยาไฮเดรชั่นต่ า และมี การพัฒนาก าลังช้ากว่าปูนซีเมนต์ชนิดอื่นๆ เหมาะกับงานที่ต้องการควบคุมทั้งปริมาณ และอัตราความร้อนที่เกิดขึ้นให้น้อยที่สุด เช่น เขื่อนกั้นน้ าซึ่งความร้อนที่เกิดขึ้นในคอนกรีต ถ้ามากไปจะเป็นอันตราย กับตัวเขื่อน ปูนซีเมนต์ประเภทนี้ยังไม่ผลิตในประเทศไทย แต่มี การดัดแปลง โดยใช้ปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์ธรรมดาผสมกับวัสดุผสมสารปอซโซลาน เช่น เถ้าลอย (Fly Ash) เป็นต้น 5) ปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์ที่ใช้เมื่อต้องการความทนซัลเฟตสูง ปูนซีเมนต์ประเภทนี้มีค่าไตร คัลเซียมอลูมิเนต(C3A) ไม่เกิน 5 % เพื่อป้องกันไม่ให้ซัลเฟตจากภายนอกเข้ามาท าลายเนื้อ คอนกรีต เหมาะกับงานก่อสร้างในบริเวณดินหรือน้ าที่มีความเป็นด่างสูง ระยะเวลาแข็งตัว ช้ากว่าปูนประเภทอื่นๆ นิยมใช้กับงานโครงสร้าง และอาคารที่อยู่ชายทะเลหรือในทะเล ปูนซีเมนต์ประเภทนี้ผลิตในประเทศไทย ได้แก่ ปูนซีเมนต์SCG ทนน้ าทะเล, ตราอินทรีฟ้า, ตราบัวฉลาม, ตราทีพีไอ (สีฟ้า) เป็นต้นดังตัวอย่างในรูปที่ 1.5 รูปที่ 1.5 ตัวอย่างปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์ต้านซัลเฟตสูง
Concrete Technology 9 ปริมาณของสารประกอบหลักที่มีอยู่ในปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์แต่ประเภทจะแสดงในตารางที่ 1.4 ส่วนในตารางที่ 1.5 จะแสดงถึงคุณสมบัติของสารประกอบหลักทั้ง 4 ที่มีผลต่อปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์ ตารางที่ 1.4 ปริมาณของสารประกอบที่ส าคัญที่อยู่ในปูนซีเมนต์แต่ละประเภท สารประกอบ ประเภท 1 ประเภท 2 ประเภท 3 ประเภท 4 ประเภท 5 ไตรคัลเซียมซิลิเกต : C3S ไดคัลเซียมซิลิเกต : C2S ไตรคัลเซียมอลูมิเนต : C3A เทตราคัลเซียมอลูมิโนเฟอร์ไรท์ : C4AF 49 25 12 8 46 29 6 12 56 15 12 8 30 46 5 13 43 36 4 12 ที่มา: คอนกรีตเทคโนโลยี วินิต ช่อวิเชียร หน้า 15 ตารางที่ 1.5 สรุปคุณสมบัติของสารประกอบหลักในปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์ คุณสมบัติด้านต่างๆ พฤติกรรมของสารประกอบแต่ละตัว ไตรคัลเซียมซิลิ เกต(C3S) ไดคัลเซียมซิลิเกต (C2S) ไตรคัลเซียมอลูมิเนต (C3A) เทตราคัลเซียมอลูมิโนเฟอร์ไรท์(C4AF) อัตราการ เกิดปฏิกิริยาไฮ เดชั่น เร็ว(ชั่วโมง) ช้า(วัน) ทันทีทันใด เร็วมาก(นาที) การพัฒนาก าลังอัด เร็ว(วัน) ช้า(สัปดาห์) เร็วมาก(วันเดียว) เร็วมาก(วันเดียว) ก าลังอัดประลัย สูง ข้อนข้างสูง ต่ า ต่ า ความร้อนจาก ปฏิกิริยาไฮเดชั่น ปานกลาง (500จูลต่อกรัม) น้อย (250จูลต่อกรัม) สูงมาก (850จูลต่อกรัม) ปานกลาง (420จูลต่อกรัม) คุณสมบัติอื่นๆ คุณสมบัติเหมือน ปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์ - ไม่เสถียรในน้ าและ ถูกซัลเฟตท าลายได้ ง่าย ท าให้ปูนซีเมนต์มีสีเทา ที่มา: ปูนซีเมนต์และการประยุกต์ใช้งาน บริษัท เอสซีจี ซีเมนต์ จ ากัด หน้า 28 ส าหรับเกณฑ์ก าหนดคุณสมบัติทางฟิสิกส์ของปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์ตามมาตรฐาน มอก. 15 - 2562 ได้ก าหนดคุณสมบัติของปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์ ประเภทที่ 1 ถึงประเภทที่5 ต้องมีคุณสมบัติ ตามตารางที่ 1.6
Concrete Technology 10 ตารางที่ 1.6 เกณฑ์ก าหนดคุณสมบัติทางฟิสิกส์ของปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์ตามมาตรฐาน มอก. 15-2562 คุณสมบัติทางฟิสิกส์ หน่วย ปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์ประเภทที่ 1 2 3 4 5 1. ปริมาณอากาศในมอร์ตาร์ ไม่มากกว่า ร้อยละ ปริมาตร 12 12 12 12 12 2. ความละเอียด พื้นผิวจ าเพาะต่ าสุด (Specific Surface) 2.1 ทดสอบด้วยสภาพความซึมผ่านอากาศ (air permeability test) ไม่น้อยกว่า ม 2 /กก. 260 260 260 260 260 3. การขยายตัวโดยวิธีออโตเคลฟ (autoclave expansion) ไม่มากกว่า ร้อยละ 0.80 0.80 0.80 0.80 0.80 4. ความต้านแรงอัด 1 วัน กก/ม2 - - 122 - - 3 วัน กก/ม2 122 101 244 - 81 7 วัน กก/ม2 193 173 - 71 152 28 วัน กก/ม2 - - - 173 214 5. ระยะเวลาก่อตัว 5.1 ทดสอบแบบไวแคต (Vicat test) การก่อตัวระยะต้น ไม่น้อยกว่า การก่อตัวระยะปลาย ไม่มากกว่า นาที นาที 45 375 45 375 45 375 45 375 45 375 ที่มา: มาตรฐานผลิตภัณฑ์อุตสาหกรรมปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์ 15-2562 หากแบ่งปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์ตามมาตรฐานของสหรัฐอเมริกา ASTM C 150 (American Society forTesting Materials) ได้แบ่งปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์ออกเป็น 8 ประเภท ซึ่งจะประกอบไปด้วยปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์ที่กล่าวไว้ข้างต้น 5 ประเภทแล้ว ยังมีปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์ประเภทกระจายฟองอากาศอีก 3 ประเภท ได้แก่ 1A, 2A, และ 3A 1.5.2 ปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์ประเภทอื่น 1) ปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์กักอากาศปูนซีเมนต์ประเภทนี้ ผลิตตามมาตรฐานสมาคมทดสอบ วัสดุอเมริกัน รหัส ซี – 175 มีคุณสมบัติหลักเหมือนกับปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์ รหัส ซี–150 ประเภทที่ 1,2 และ 3 เหมาะกับงานคอนกรีตในบริเวณที่มีอากาศหนาวจัดหรือมีหิมะ 2) ปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์เตาถลุงปูนซีเมนต์ประเภทนี้ ผลิตตามมาตรฐานสมาคมทดสอบ วัสดุอเมริกัน รหัส ซี – 205 จ าแนกได้ 2 ประเภท คือ ประเภท IS ได้แก่ ปูนซีเมนต์ปอร์ต
Concrete Technology 11 แลนด์เตาถลุงและประเภท ISA ได้แก่ ปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์เตาถลุงกักอากาศ ปูนซีเมนต์ ประเภทนี้เหมาะส าหรับงานคอนกรีตที่ต้องการน้ าหนักและปริมาตรมากกว่าความแข็งแรง 3) ปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์ปอซโซลาน ปูนซีเมนต์ประเภทนี้ ผลิตตามมาตรฐานสมาคม ทดสอบวัสดุอเมริกัน รหัส ซี – 340จ าแนกได้ 2 ประเภท คือ ประเภท IP ได้แก่ ปูนซีเมนต์ ปอร์ต-แลนด์ปอซโซลานและประเภท IPA ได้แก่ ปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์โซลานกักอากาศ ปูนซีเมนต์ประเภทนี้ส่วนใหญ่น าไปใช้กับงานโครงสร้างใต้น้ า ทั้งน้ าจืด และน้ าเค็ม เช่น งานสร้างสะพาน งานสร้างท่าเทียบเรือ ปูนซีเมนต์ประเภทนี้ผลิตในประเทศไทย ได้แก่ ปูนซีเมนต์ SCG ปอซโซลาน, และ ตราอินทรีสมุทร เป็นต้นดังตัวอย่างในรูปที่ 1.6 รูปที่ 1.6 ตัวอย่างปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์ปอซโซลาน 4) ปูนซีเมนต์ผสม หรือปูนซีเมนต์ซิลิก้า ปูนซีเมนต์ประเภทนี้ ได้จากการเติมหินปูนประมาณ 25 – 30 % ในระหว่างการบดปูนเม็ดของปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์ธรรมดา เพื่อเพิ่มปริมาณ และราคาถูกลง แต่คุณภาพจะต่ าปูนซีเมนต์ประเภทนี้ เช่นตราเสือ,ตราอินทรีย์, ตรา ดอกบัว, ตราทีพีไอ(สีเขียว) เป็นต้น จะน าไปใช้ในงานลักษณะงานก่องานฉาบ, งานที่ ต้องการความประณีตเป็นพิเศษ เช่น งานปูนปั้น,งานผลิตคอนกรีตขนาดเล็ก เช่น งานปั้น โอ่ง และงานวงบ่อถังส้วมดังตัวอย่างในรูปที่ 1.7 รูปที่ 1.7 ตัวอย่างปูนซีเมนต์ผสม 5) ปูนซีเมนต์บ่อน้ ามัน เป็นปูนซีเมนต์ที่ก่อตัวช้ามากในอุณหภูมิที่สูงๆ ทนต่อการกัดกร่อน จากซัลเฟตได้ดี สามารถใช้งานได้ภายใต้ความกดดันสูงปูนซีเมนต์ประเภทนี้ผลิตใน
Concrete Technology 12 ประเทศไทย ได้แก่ ปูนซีเมนต์ตราพญานาค JCC Well Cement, ตราทีพีไอ(น้ าเงิน), ตรา ดอกบัว เป็นต้นดังตัวอย่างในรูปที่ 1.8 รูปที่ 1.8 ตัวอย่างปูนซีเมนต์บ่อน้ ามัน 6) ปูนซีเมนต์ขาว เป็นปูนซีเมนต์ที่นิยมใช้กับงานตกแต่งเพื่อความสวยงามและงาน สถาปัตยกรรมปูนซีเมนต์ประเภทนี้ผลิตในประเทศไทย ได้แก่ ปูนซีเมนต์ขาวตราช้าง, ปูนซีเมนต์ขาวตราเสือเดคอร์, ตรากิเลน, เป็นต้นดังตัวอย่างในรูปที่ 1.9 รูปที่ 1.9 ตัวอย่างปูนซีเมนต์ขาว 7) ปูนซีเมนต์ผสมเสร็จ เป็นปูนซีเมนต์ที่นิยมใช้กันในงานก่อ ฉาบเทปรับพื้น เป็นต้น การใช้ งานของปูนซีเมนต์ประเภทนี้ คือน ามาผสมกับน้ าตามอัตราส่วนที่ผู้ผลิตก าหนด ก็สามารถ ใช้งานได้เลย ปูนซีเมนต์ประเภทนี้ผลิตในประเทศไทย ได้แก่ ปูนซีเมนต์ตราเสือมอร์ตาร์ ชนิดต่างๆ, ตราอินทรีMortarชนิดต่างๆ, ตราบัวมอร์ตาร์ชนิดต่างๆ เป็นต้นดังตัวอย่างใน รูปที่ 1.10
Concrete Technology 13 รูปที่ 1.10 ตัวอย่างปูนซีเมนต์ผสมเสร็จ 1.6 มาตรฐานการทดสอบปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์ เนื่องจากปูนซีเมนต์ จัดเป็นวัสดุที่จะต้องควบคุมคุณภาพ จึงจ าเป็นจะต้องมีการทดสอบเพื่อหา คุณสมบัติให้เป็นไปตามมาตรฐานที่ก าหนดไว้ ในการทดสอบมาตรฐานของปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์ที่นิยมใช้ใน การทดสอบคุณสมบัติของปูนซีเมนต์มาตรฐานของสหรัฐอเมริกา ASTM C (American Society for Testing Materials)ส่วนมาตรฐานของประเทศไทยก็ใช้ตาม มาตรฐานผลิตภัณฑ์อุตสาหกรรม(มอก. 15-2562) ที่ว่าด้วย มาตรฐานผลิตภัณฑ์อุตสาหกรรมปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์ ตามมาตรฐานการทดสอบคุณสมบัติของปูนซีเมนต์ ปอร์ตแลนด์มีการทดสอบดังนี้ 1) การทดสอบหาค่าความละเอียดของปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์ 2) การทดสอบหาค่าความถ่วงจ าเพาะของปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์ 3) การทดสอบหาความข้นเหลวของปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์ 4) การทดสอบระยะเวลาการก่อตัวของปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์ 5) การทดสอบปริมาณอากาศในมอร์ตาร์ 6) การทดสอบหาก าลังอัดของซีเมนต์มอร์ตาร์ 7) การทดสอบหาก าลังดึงของซีเมนต์มอร์ตาร์
Concrete Technology 14 แบบฝึกหัดท้ายบท เรื่อง ปูนซีเมนต์ ชื่อ – สกุล...........................................................ชั้น/ปีที่........................ห้อง/กลุ่ม............................. วัน/เดือน/ปี.................................................. ********************************************************************** ค าชี้แจง 1. ค าถามบทที่ 1 เพื่อทบทวนความรู้ของนักเรียนเรื่อง ปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์ 2. การตอบค าถาม ให้นักเรียนตอบค าถามต่อไปนี้ลงในช่องว่างให้สมบูรณ์ ********************************************************************** 1. จงเปรียบเทียบข้อดีข้อเสียของการผลิตปูนซีเมนต์แบบเปียกและการผลิตแบบแห้ง ตอบ กรรมวิธีการผลิตแบบเปียก กรรมวิธีการผลิตแบบแห้ง ค่าเชื้อเพลิง การควบคุมทางเคมี การผสมเป็นเนื้อเดียวกัน เครื่องจักร การควบคุมกระบวนการผลิต การก าจัดฝุ่น 2. ออกไซด์ที่ส าคัญ หลักจะรวมตัวในระหว่างเกิดปูนเม็ด ท าให้เกิดสารประกอบหลัก 4 ชนิด มีอะไรบ้าง ตอบ............................................................................................................................................. ..................................................................................................................................................... ..................................................................................................................................................... ..................................................................................................................................................... 3. มาตรฐานผลิตภัณฑ์อุตสาหกรรมแบ่งประเภทของปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์กี่ประเภท อะไรบ้าง ตอบ............................................................................................................................................. ..................................................................................................................................................... ..................................................................................................................................................... ..................................................................................................................................................... ..................................................................................................................................................... .....................................................................................................................................................
Concrete Technology 15 4. หากต้องการให้คอนกรีตรับก าลังได้เร็วเราควรเลือกใช้ปูนซีเมนต์ที่มีสารประกอบอะไรเป็นส่วนผสมมาก ที่สุด ตอบ............................................................................................................................................. ..................................................................................................................................................... ..................................................................................................................................................... ..................................................................................................................................................... ..................................................................................................................................................... 5. ปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์กับปูนซีเมนต์ผสมแตกต่างกันอย่างไร ตอบ............................................................................................................................................. ..................................................................................................................................................... ..................................................................................................................................................... ..................................................................................................................................................... ..................................................................................................................................................... ..................................................................................................................................................... .....................................................................................................................................................
Concrete Technology 16 เอกสารอ้างอิง 1. บริษัท เอสซีจี ซีเมนต์ จ ากัด, ปูนซีเมนต์และการประยุกต์ใช้งาน, พิมพ์ครั้งที่ 4 เมษายน, กรุงเทพฯ, พ.ศ. 2554. 2. ดร.วีรชาติ ตั้งจิรภัทร และ ศ.ดร.ชัย จาตุรพิทักษ์กุล, คู่มือการทดสอบคุณสมบัติของปูนซีเมนต์ มวล รวมและคอนกรีต, พิมพ์ครั้งพิเศษ เมษายน: บริษัทเอสซีจี ซีเมนต์ จ ากัด, พ.ศ.2555 3. ผศ. อุดมวิทย์กาญจนวรงค์, ปฏิบัติการทดสอบคอนกรีตเทคโนโลยี, พิมพ์ครั้งที่ 4 : บริษัทสกายบุ๊กส์, กรุงเทพฯ พ.ศ. 2543 4. วินิต ช่อวิเชียร, คอนกรีตเทคโนโลยี, พิมพ์ครั้งที่ 9 :กรุงเทพฯ พ.ศ. 2544. 5. หนังสือสารานุกรมไทย ส าหรับเยาวชนฯเล่มที่ 24 / เรื่องที่ 6 การผลิตปูนซีเมนต์ / กรรมวิธีการผลิต ปูนซีเมนต์
Concrete Technology 17 บทที่ 2 มวลรวม Aggregate 2.1 ความหมายของมวลรวม มวลรวมคือ วัสดุเฉื่อย ที่ใช้เป็นวัสดุแทรกในคอนกรีต ท ำให้ผลผลิตที่ได้ออกมำเป็น คอนกรีต วัตถุประสงค์หลักของกำรใช้มวลรวมในกำรผลิตคอนกรีต เพื่อให้ได้คอนกรีตมีรำคำถูกมวลรวมเป็นวัสดุผสม ของคอนกรีตชนิดหนึ่งที่แทรกอยู่ในเนื้อคอนกรีตประมำณ 70-80% ของปริมำณของส่วนผสมทั้งหมด ดังนั้น คุณสมบัติของมวลรวมจึงมีผลต่อคุณสมบัติของคอนกรีตเป็นอย่ำงมำก มวลรวมส่วนใหญ่จะเป็นวัสดุธรรมชำติ เพรำะมีรำคำถูก 2.2 การจ าแนกประเภทของมวลรวม มวลรวมที่ใช้ในงำนคอนกรีตมีหลำยชนิด ตั้งแต่ขนำดใหญ่ไปถึงขนำดเล็ก โดยเรำสำมำรถจ ำแนก ประเภทของมวลรวมได้ดังนี้ 2.2.1 จ าแนกมวลรวมตามขนาด สามารถจ าแนกได้ 2 ประเภทคือ 1) มวลรวมหยำบ (Coarse Aggregate) คือ มวลรวมที่มีขนำดใหญ่กว่ำ 4.75 มิลลิเมตรขึ้นไป หรือค้ำงอยู่บนตะแกรงเบอร์ 4 โดยอำจจะเกิดจำกที่มนุษย์สร้ำงขึ้นหรือเกิดขึ้นเองตำม ธรรมชำติ ซึ่งมวลรวมที่เกินขึ้นเองตำมธรรมชำติ ได้แก่ หิน, กรวด เป็นต้น ซึ่งมวลรวมที่ เกิดขึ้นเองตำมธรรมชำติจะนิยมใช้ผสมคอนกรีตมำกกว่ำ เนื่องจำก มีรำคำถูก และหำได้ ง่ำย 2) มวลรวมละเอียด (Fine Aggregate) คือมวลรวมที่มีขนำดเล็กกว่ำ 4.75 มิลลิเมตรหรือผ่ำน ตะแกรงเบอร์ 4 แต่ไม่เล็กกว่ำ 0.075 มิลลิเมตรหรือผ่ำนตะแกรงเบอร์ 200 ส่วนมำจะ เป็นทรำย ซึ่งอำจจะแยกออกเป็นทรำยหยำบ หรือทรำยละเอียด ตำมขนำดของเม็ดทรำย 2.2.2 จ าแนกมวลรวมตามหน่วยน าหนัก สามารถจ าแนกได้ 3 ประเภทคือ 1) มวลรวมน้ ำหนักเบำ (Light Weight Aggregate) มีควำมหนำแน่น (Unit -Weight) ตั้งแต่ 300-1,100 กก./ลบ.ม. ได้จำกธรรมชำติ ได้แก่ diatomite, pumice, scoria, volcanic cinder, tuff ได้จำกกำรผลิตขึ้นโดยมนุษย์ ซึ่งส่วนใหญ่ได้จำกกำรเผำวัสดุธรรมชำติ จนเกิด
Concrete Technology 18 กำรขยำยตัวเนื่องจำกก๊ำซที่ดันออกมำ เช่น กำรเผำดินเหนียว(Clay), ดินดำน (Shale), หินชนวน(Slate), Perlite, Vermiculite เป็นต้น 2) มวลรวมน้ ำหนักปกติ (Normal Weight Aggregate) มีควำมหนำแน่น (Unit -Weight) ตั้งแต่ 1,500 – 1,800 กก./ลบ.ม. และควำมถ่วงจ ำเพำะประมำณ 2.5 - 2.8 วัสดุประเภท นี้ ได้แก่ หินปูน, หินแกรนิต, หินทรำย, ทรำยบก, ทรำยแม่น้ ำ เป็นต้น 3) มวลรวมน้ ำหนักมำก (Heavy Weight Aggregate) เป็นมวลรวมที่น ำมำใช้ ในกำรผลิต คอนกรีตส ำหรับอำคำรประเภทป้องกันกำรแพร่กระจำยของกัมมันตภำพรังสี เช่นเตำ ปฏิกรณ์ปรมำณู โดยใช้หินธรรมชำติ เช่น Barite , Hematite, Magnetite,และ Limonite มีควำมหนำแน่น (Unit Weight) ตั้งแต่ 2,400 - 3,100 กก./ลบ.ม. ควำมถ่วงจ ำเพำะ มำกกว่ำ 4.0 2.2.3 จ าแนกมวลรวมตามแหล่งก าเนิด สามารถจ าแนกได้ 2 ประเภทคือ 1) มวลรวมที่เกิดจำกธรรมชำติ (Natural Mineral Aggregate) เป็นมวลรวมที่เกิดจำกกระบวน ตำมธรรมชำติ ได้แก่ หินย่อย (Crushed Stone), กรวดแม่น้ ำ(Pebble), ทรำย (Sand) 2) วัสดุที่มนุษย์ท ำขึ้นหรือมวลรวมสังเครำะห์ (Artificial Aggregate หรือ Synthetic Aggregate)เป็นวัสดุที่ผ่ำนกระบวนกำรให้ควำมร้อน ได้แก่ ดินเหนียวเผำ (Burnt Clay) ใช้ ท ำมวลรวมเบำ มวลรวมที่ได้จำกผลพลอยได้จำกอุตสำหกรรม เช่น เถ้ำลอย (Fly Ash), Blast-Furnace เป็นต้น 2.3 ทรายที่น ามาใช้ผสมคอนกรีต ทรำยเป็นวัสดุหนึ่งที่เรำจ ำเป็นต้องใช้ ในกำรผสมคอนกรีต ทรำยเป็นวัสดุของเศษหิน เศษแร่เล็กๆ ที่มี ลักษณะร่วนซุยไม่เกำะกัน เกิดจำกกระบวนกำรผุผังสลำยด้วยทำงธรรมชำติทั้งทำงเคมีและทำงกำยภำพของ หินที่เป็นต้นก ำเนิด ทรำยที่ใช้ในกำรผลิตคอนกรีตเป็นทรำยน้ ำจืด สำมำรถแบ่งตำมแหล่งที่มำ 2 แหล่ง คือ ทรำยแม่น้ ำ และทรำยบก 2.3.1 ทรายแม่น า คือทรำยที่เกิดจำกกำรกัดเซำะของกระแสน้ ำ ซึ่งทรำยละเอียดนั้นจะถูก กระแสน้ ำพัดพำมำรวมกันอยู่ที่ท้ำยน้ ำกำรดูดทรำยแบ่งออกเป็น 2 ลักษณะ 1) กำรดูดทรำยอยู่กับที่ในกรณีที่ล ำน้ ำมีพื้นที่ไม่กว้ำงมำกนัก และมีปริมำณทรำยมำก เพียงพอ รวมทั้งมีอัตรำกำรดูดทรำยต่ ำ 2) กำรดูดทรำยโดยย้ำยไปตำมล ำน้ ำในบริเวณพื้นที่ที่ขออนุญำตดูดทรำย ซึ่งส่วนใหญ่จะมี พื้นที่กว้ำงหรือมีควำมหนำของชั้นทรำยไม่มำก โดยในกำรดูดทรำยจะใช้เรือที่ติดตั้ง เครื่องจักรดูดน้ ำแบบหอยโข่งต่อกับท่อดูดทรำย ดูดเอำน้ ำและทรำยขึ้นมำตำมท่อแล้วทิ้ง
Concrete Technology 19 ทรำยลงบนตะแกรงของเรืออีกล ำเพื่อแยกกรวดที่มีขนำดใหญ่ออกก่อน เมื่อเรือมำถึงท่ำก็ จะเปิดท้องเรือเพื่อทิ้งทรำยลงไปในแม่น้ ำอีกครั้ง (ถ้ำท้องเรือไม่สำมำรถเปิดได้ก็จะต้องใช้ สำยพำนล ำเลียงลงแม่น้ ำ) หลังจำกนั้นก็จะใช้เรือดูดทรำยอีกครั้งหนึ่ง โดยผ่ำนตะแกรง เพื่อคัดแยกทรำยหยำบกับทรำยละเอียด หลังจำกนั้นจึงใช้สำยพำนล ำเลียงขนทรำยไปยัง ที่เก็บ หรือกองไว้เพื่อรอขนส่งออกไป ทรำยแม่น้ ำ เป็นทรำยที่มีควำมสะอำด ทรำยชนิดนี้เกิดจำกที่รำบลุ่มบริเวณแม่น้ ำ ลักษณะของเม็ดทรำย จะมีลักษณะเม็ดกลมมน เพรำะเกิดจำกกำรควำมเร็วของกระแสน้ ำที่ พัดพำ ทรำยแม่น้ ำจะเหมำะกับงำนฉำบมำก เพรำะควำมกลมมนของเม็ดทรำย 2.3.2 ทรายบกหรือทรายบ่อ คือทรำยที่เกิดจำกกำรตกตะกอนทับถมกันของล ำน้ ำเก่ำ ซึ่ง เปลี่ยนเป็นดินโดยมีซำกพืชซำกสัตว์ทับถมเป็นหน้ำดินซึ่งอำจอยู่ลึกประมำณ 2 – 10 เมตร เริ่มจำกกำรเปิดหน้ำดินจนถึงชั้นทรำย โดยใช้รถแบคโฮขุดตักหน้ำดิน และเมื่อเปิดพื้นที่ลึกลง ไปถึงแหล่งทรำยจะมีสภำพเป็นแหล่งน้ ำขัง เนื่องจำกน้ ำใต้ดิน ดังนั้นจึงใช้เรือที่ติดตั้งเครื่องดูด ทรำย โดยใช้ท่อดูดทรำยยื่นลงไปดูดทรำยที่พื้นบ่อดูดทรำยที่มีน้ ำปนไปตำมท่อ ส่งผ่ำนเข้ำ เครื่องแยกและคัดขนำดทรำย แยกกรวดทิ้ง รวมทั้งท ำควำมสะอำดก่อนถ่ำยลงบ่อทรำย ซึ่ง ส่วนใหญ่จะแยกเป็นกองทรำยหยำบ ทรำยละเอียด และทรำยถมกระบวนกำรผลิตทรำยบก แบ่งเป็น 2 ลักษณะ คือ 1) ผลิตโดยใช้วิธีแบบดั้งเดิม โดยกำรเปิดหน้ำดินด้วยรถตักดินจนถึงระดับน้ ำใต้ดินจนมีสภำพ เป็นแอ่งน้ ำขนำดใหญ่แล้วจึงน ำเรือมำดูด หรือใช้รถตักทรำยขึ้นมำผ่ำนตะแกรงเพื่อแยก กรวดออก 2) กำรใช้เครื่องจักรในกำรผลิตทรำย โดยอำศัยกำรเปิดหน้ำดินเหมือนวิธีแรก หลังจำกนั้นจะ ผ่ำนขึ้นตอนและเครื่องจักรต่ำง ๆ ทรำยบกจะมีลักษณะเป็นเหลี่ยม แหลมคม ซึ่งจะแตกต่ำงจำกทรำยแม่น้ ำ ดังนั้นน้ ำ ทรำยบกจึงเหมำะกับ กำรน ำไปผสมคอนกรีต เนื่องจำกว่ำ ทรำยบกเมื่อน ำไปผสมคอนกรีต แล้ว จะสำมำรถแทรกตัวตำมช่องว่ำงของเนื้อคอนกรีตได้ดี อันเนื่องมำจำกลักษณะของเม็ด ทรำย จึงท ำให้เกิดกำรยึดเกำะที่ดีขึ้นด้วย และทรำยทะเลจัดเป็นทรำยบก 2.4 หินที่น ามาใช้ผสมคอนกรีต มวลรวมที่เกิดจำกธรรมชำติเป็นมวลรวมที่ส ำคัญในกำรท ำคอนกรีต ซึ่งที่ใช้กันทั่วไป คือ 1) หิน (Rock) คือ อนินทรีย์สำรที่เกิดขึ้นเองตำมธรรมชำติ ประกอบด้วยแร่หนึ่งชนิดขึ้นไป หินบำงชนิด อำจจะมีแร่เด่นเพียงชนิดเดียว และมีแร่อื่นผสมอยู่บ้ำงในปริมำณน้อย
Concrete Technology 20 2) แร่ (Mineral) คือ ธำตุหรือสำรประกอบทำงเคมีของอนินทรีย์สำรที่เกิดขึ้นเองตำมธรรมชำติ จำก กระบวนกำรอนินทรีย์ โดยมีส่วนประกอบทำงเคมีและระบบผลึกที่ข้อนข้ำงแน่นอน หินที่สำมำรถน ำมำผสมคอนกรีต จะต้องไม่ท ำปฏิกิริยำทำงเคมีกับปูนซีเมนต์ กำรจ ำแนกประเภทของ หินที่เกิดขึ้นเองตำมธรรมชำติ แบ่งออกเป็น 3 กลุ่ม หลักๆ และในประเทศไทยมีกำรน ำหินต่ำงๆ มำผสม คอนกรีตได้แก่ 2.4.1 หินตะกอนหรือหินชั น (Sedimentary Rock) คือ หินที่เกิดจำกกำรผุพังของหินอัคนี หรือหิน แปร ที่แตกตัวเป็นเศษหินขนำดเล็ก หรือเกิดจำกกำรผุพังของซำกพืชและซำกสัตว์หรือทรำย ดิน โคลนและแร่ธำตุต่ำงๆ แล้วถูกลมและน้ ำพัดพำมำตกตะกอนทับถมและอัดตัวเป็น เวลำนำน หินชั้นมีอยู่ 75% ของหินบนเปลือกโลก ตัวอย่ำง เช่น หินทรำยหินปูน, หินดินดำน, หินกรวด, หินศิลำแลง, และถ่ำนหิน เป็นต้นหินตะกอนที่นิยมใช้ผสมคอนกรีต ได้แก่ หินปูน (Limestone) เกิดจำกกำรทับถมของซำกสัตว์ทะเล เป็นชนิดหินที่น ำมำผสมคอนกรีตมำกที่สุด ในประเทศไทย เนื่องจำกมีภูเขำหินปูนกระจำยอยู่ทั่วประเทศ โดยมีแหล่งผลิตที่ส ำคัญอยู่แถบ จังหวัดสระบุรี, รำชบุรี, ชลบุรี, ก ำแพงเพชร, ล ำปำง, เลย, และนครศรีธรรมรำช 2.4.2 หินอัคนี (Igneous Rock) เป็นหินที่เกิดจำกหินหนืดที่เย็นตัวลงภำยในเปลือกโลกอย่ำงช้ำๆท ำ ให้ผลึกแร่มีขนำดใหญ่ และเนื้อหยำบ เช่น หินแกรนิต, หินไดออไรต์, และหินแกบโบรหินอัคนีมี ควำมแข็งแกร่งกว่ำหินปูนมำกแต่ไม่มีผู้ผลิตมำกนัก เนื่องจำกมีต้นทุนกำรผลิตและค่ำสึกหรอ สูง มักจะผลิตในท้องที่ที่ไม่สำมำรถหำแหล่งหินปูนได้ หินอัคนีที่มีกำรผลิตในประเทศไทยได้แก่ หินแกรนิต (Granite) มีแหล่งผลิตอยู่ที่จังหวัดชลบุรี, ระยอง, ตำก, ปรำจีนบุรี, สงขลำ,และสุ รำษฎร์ธำนี ส่วนหินแอนดีไซต์ (Andesite) มีแหล่งผลิตแถบจังหวัดสระบุรี, เพชรบุรี, และ สระแก้ว หินบะซอลต์ (Basalt) มีแหล่งผลิตแถบจังหวัดสุรินทร์, บุรีรัมย์, และศรีสะเกษ 2.4.3 กรวด (Gravel) เป็นหินประเภทหินตะกอนซึ่งถูกกระแสน้ ำพัดพำไปอยู่รวมกัน เนื่องจำกกำร เสียดสีกันท ำให้ผิวมีควำมเรียบมน ลื่น มี 2 ประเภท คือ กรวดแม่น้ ำ และกรวดทะเลกรวด สำมำรถน ำมำผสมคอนกรีตได้ดีเท่ำกับหินชนิดอื่น โดยน ำมำร่อนให้มีขนำดและส่วนคละตำม มำตรฐำน ในประเทศไทยยังไม่นิยมใช้กรวดในกำรผสมคอนกรีตมำกนัก แต่อุตสำหกรรม คอนกรีตในประเทศสหรัฐอเมริกำ ประมำณครึ่งหนึ่ง ใช้กรวดเป็นมวลรวมหยำบ ส่วนที่เหลือ เป็นหินย่อยจ ำพวกคำร์บอเนตประมำณ 2 ใน 3ของหินย่อย และที่เหลือเป็นหินทรำย, หินแกรนิต, หินไดออ-ไรต์, หินแกบโบร, และหินบะซอลด์ ส ำหรับประเทศไทยหินที่นิยมใช้เป็นส่วนผสมของคอนกรีตจะเป็นหินที่ได้จำกกำรระเบิดหินจำก ภูเขำ ซึ่งหินที่ระเบิดมำจะมีหลำยขนำดตำมแรงระเบิดและส่วนมำกจะมีขนำดใหญ่ และยังไม่สำมำรถ น ำมำเป็นส่วนผสมของคอนกรีตได้ จะต้องน ำหินที่ได้จำกกำรระเบิดมำย่อย เพื่อให้ได้ขนำด และส่วน คละตำมมำตรฐำนที่ก ำหนด ซึ่งขั้นตอนนี้เรำเรียกว่ำ กำรย่อยหิน หรือกำรโม่หิน ซึ่งมีขั้นตอนกำรย่อย หินอยู่ 3 ขั้นตอน คือกำรย่อยหินขั้นที่ 1, กำรย่อยหินขั้นที่ 2, และกำรย่อยขั้นที่ 3 เมื่อย่อยหินครบทั้ง 3
Concrete Technology 21 ครั้ง ส ำหรับหินที่น ำมำเป็นส่วนผสมคอนกรีตก็จะมำกำรคัดแยกหินตำมขนำดต่ำงๆ ด้วยตะแกรงร่อน ซึ่งตะแกร่งจะวำงซ้อนเรียงกัน โดยทั่วไปจะมีขนำดของช่องเปิดคือ 1”, ¾”, ½”, 3/8”, และ 3/16” เรียง กันตำมล ำดับจำกบนมำล่ำง เมื่อคัดแยกหินออกตำมขนำดต่ำงๆ แล้ว ก็จะน ำหินแต่ละขนำดมำผสมกัน ให้ได้ขนำดคละตำมมำตรฐำน ASTM C 33 ซึ่งขั้นตอนนี้จะมีควำมส ำคัญมำก และเรำจะเรียกว่ำ กำร ผสมหิน ส่วนกำรควบคุมคุณภำพของหินในเรื่องของควำมสะอำดของหิน ส่วนมำกโรงโม่หินจะไม่มีกำร ควบคุม ดังนี้เป็นหน้ำที่ของผู้น ำหินไปใช้เป็นส่วนผสมของคอนกรีตเองที่จะต้องท ำควำมสะอำดหินเอง โดยกำรล้ำงท ำควำมสะอำดก่อนที่จะน ำไปเป็นส่วนผสมของคอนกรีต และควำมสะอำดของมวลรวมจะ เป็นคุณสมบัติโดยทั่วไปที่มวลรวมจะต้องมีด้วย 2.5 คุณสมบัติทั่วไปของมวลรวม มวลรวมที่จะน ำมำเป็นส่วนผสมของคอนกรีต ควรมีคุณสมบัติท ำให้คอนกรีตมีควำมสำมำรถเทง่ำย แข็งแรงคงทน และมีรำคำประหยัด และต้องมีคุณสมบัติดังต่อไปนี้ 2.5.1 ความแข็งแกร่ง (Strength) มวลรวมที่ใช้ผสมคอนกรีตต้องสำมำรถรับแรงอัดได้ไม่น้อยกว่ำ ก ำลังของคอนกรีตเพรำะคอนกรีตจะไม่สำมำรถรับน้ ำหนักตำมควำมต้องกำรได้ถ้ำหินที่อยู่ใน ส่วนผสมของคอนกรีตแตกร้ำวเสียก่อนดังนั้นก ำลังอัด (Compressive Strength) ของคอนกรีต ขึ้นอยู่กับควำมแข็งแกร่งของมอร์ตำร์และมวลรวมเมื่อมวลรวมมีควำมแข็งแกร่งสูงก็จะส่งผล ให้คอนกรีตสำมำรถรับก ำลังอัดได้สูงขึ้นด้วยมวลรวมต้องมีควำมสำมำรถรับน้ ำหนักกดได้ไม่ น้อยกว่ำก ำลังที่ต้องกำรของคอนกรีตควำมแข็งแรงของหินปูนมีค่ำประมำณ 700 – 1,500 กก./ตร.ซม.ซึ่งควำมแข็งแกร่งของหินแต่ละชนิด จะแสดงในตำรำงที่ 2.1
Concrete Technology 22 ตารางที่ 2.1 Crushing Strength ของหินประเภทต่ำงๆ กลุ่มหิน Crushing Strength (MPa) Basalt 200 Flint 205 Gabbro 195 Granite 185 Gritstone 220 Hornfels 340 Limestone 165 Prophyry 230 Quartzite 330 Schits 245 ที่มา: คอนกรีต, รศ. ดร. ปิติ สุคนธสุขกุล หน้ำ 54 2.5.2 รูปร่างและลักษณะผิว (Particle Shape and Surface Texture) รูปร่ำงและลักษณะผิว ของมวลรวมจะมีอิทธิพลต่อคุณสมบัติของคอนกรีตสดมำกกว่ำของคอนกรีตที่แข็งตัวแล้ว รูปร่ำงของมวลรวม มีรูปของควำมกลม (Roundness) และควำมเป็นเหลี่ยม (Angularity)ใน รูปทรงกลมอำจจะแยกออกเป็นกลมแบบสมบูรณ์, แบบกลมมน, แบบกลมมนผิดปกติ และ ควำมเป็นเหลี่ยม ตำมมำตรฐำนอังกฤษ BS 812 Part 1 1975 ได้ให้ค ำนิยำมของรูปร่ำง และ ลักษณะของมวลรวม ไว้ดังนี้ 1) กลม (Rounded) ลักษณะของผิวมวลรวมเกลี้ยงไม่มีเหลี่ยม เนื่องจำกกำรเสียดสีกันเอง เช่น กรวด ทรำยจำกแม่น้ ำ หรือชำยทะเล มวลรวมที่มีลักษณะก้อนกลมจะช่วยให้ท ำงำน ง่ำยและประหยัด เพรำะต้องกำรปูนซีเมนต์และน้ ำในส่วนผสมน้อย เนื่องจำกพื้นที่ส ำผัส น้อย 2) บิดเบี้ยว (Irregular) ลักษณะรูปร่ำงของมวลรวมไม่สม่ ำเสมอโดยธรรมชำติ หรือถูกเสียด สีมำบ้ำงและมีเหลี่ยม เช่น กรวดทรำยที่ได้จำกบ่อหินเหล็กไฟ ที่ได้จำกพื้นดิน หรือขุด ขึ้นมำ 3) เหลี่ยม (Angular) ลักษณะรูปร่ำงของมวลรวมมีเหลี่ยมเกิดจำกที่ด้ำนเรียบมำบรรจบกัน และเห็นได้ชัดเช่น หินย่อยจำกเครื่องโม่ทุกแบบ, หินที่ตกจำกไหล่เขำ 4) แบน (Flat or flaky) ลักษณะรูปร่ำงของมวลรวมมีควำมหนำน้อยมำก เมื่อเทียบกับควำม กว้ำงหรือควำมยำว ปกติจะเป็นเหลี่ยมด้วย เช่น หินที่มีลักษณะเป็นชั้นกำรพิจำรณำว่ำ มวลรวมนั้นแบน ก็ต่อเมื่อมวลรวมที่มีอัตรำส่วนควำมกว้ำงต่อควำมหนำ มำกกว่ำ 3 : 1
Concrete Technology 23 5) ยำวเรียว (Elongated) ลักษณะรูปร่ำงของมวลรวมมีควำมยำวมำก เมื่อเทียบกับควำม กว้ำงและควำมหนำ กำรพิจำรณำว่ำมวลรวมนั้นมีควำมยำวเรียว ก็ต่อเมื่อมวลรวมนั้น อัตรำส่วนควำมยำวต่อควำมกว้ำง มำกกว่ำ 3 : 1 6) แบนและยำวเรียว(Flat and Elongated) ลักษณะรูปร่ำงของมวลรวมมีควำมยำวมำกกว่ำ ควำมกว้ำงมำก และมีควำมกว้ำงมำกกว่ำควำมหนำมำก ซึ่งรูปร่ำงของหินดังแสดงในรูปที่ 2.1 (ก)บำงแบน (ข) หินรูปร่ำงยำวเรียว (ค)หินรูปเป็นเหลี่ยม รูปที่2.1 รูปร่ำงของหิน โดย: อนุวัติ พำระพัฒน์ มวลรวมที่ดีควรมีลักษณะเป็นแง่เหลี่ยมคมไม่เป็นแผ่นแบน หรือชิ้นยำวควรมีผิวหยำบหรือ ด้ำนเพื่อช่วยให้มีแรงยึดเหนี่ยวระหว่ำงก้อนดีขึ้นควำมซึ่งรูปร่ำงของมวลรวมอำจมีผลต่อ คอนกรีตได้ดังนี้ - มวลรวมที่มีผิวหยำบมีรูปร่ำงแบบยำวจะต้องกำรปริมำณซีเมนต์เพสต์มำกกว่ำ คอนกรีตที่ใช้มวลรวมรูปร่ำงกลมมน หรือเหลี่ยมที่ระดับควำมสำมำรถเทได้ (Workability) เดียวกัน - มวลรวมที่มีรูปร่ำงแบนและยำวมีโอกำสที่จะแตกหักเนื่องจำกแรงดัดได้ง่ำยกว่ำมวล รวมที่มีรูปร่ำงกลม หรือเหลี่ยมส่งผลให้ก ำลัง(Strength) ของคอนกรีตลดต่ ำลง
Concrete Technology 24 ลักษณะผิวของมวลรวม คือผิวภำยนอกที่สัมผัสได้ เช่น เรียบ, หยำบ, พรุน เป็นต้น ลักษณะผิวของมวลรวม จะส่งผลต่อกำรรับก ำลังของคอนกรีตเช่นกัน - มวลรวมที่มีผิวเรียบลื่นท ำให้แรงยึดเหนี่ยวระหว่ำงก้อนโดยเพสต์น้อย - มวลรวมที่มีควำมพรุนมำก ท ำให้ต้องใช้น้ ำมำกขึ้นในกำรผสมคอนกรีต ส่งผลต่อกำร รับก ำลังของคอนกรีต 2.5.3 ความคงทนต่อปฏิกิริยาเคมี (Chemical Stability) มวลรวมต้องไม่ท ำปฏิกิริยำทำงเคมีกับ ปูนซีเมนต์หรือกับสิ่งแวดล้อมภำยนอกมวลรวมบำงประเภทจะท ำปฏิกิริยำกับด่ำง (Alkali) ใน ปูนซีเมนต์เกิดเป็นวุ้นและขยำยตัวก่อให้เกิดรอยร้ำวโดยทั่วไปในคอนกรีตเรียกปฏิกิริยำนี้ว่ำ “ปฏิกิริยาระหว่างด่างกับมวลรวม” (Alkali – Aggregate Reaction : AAR) สำรที่เป็น อันตรำยในมวลรวมแบ่งออกได้ 3 จ ำพวก คือ 1) สำรเจือปน คือสิ่งเจือปนที่ติดลงมำกับมวลรวมส่วนมำกเป็นอินทรีย์สำรพบมำกจำกพืชที่ เน่ำและสลำยตัว สำรเจือปนอีกชนิดหนึ่ง คือ เกลือ มวลรวมที่ได้จำกทะเลหรือบริเวณที่มี น้ ำเค็มจะมีเกลือผสมอยู่ ในทำงปฏิบัติให้น ำมวลรวมจ ำพวกนี้ไปล้ำงในน้ ำจืด 2) วัสดุละเอียด เป็นวัสดุจ ำพวกดินเหนียวทรำยแป้ง หรืออำจเป็นฝุ่นของหินที่เกิดจำกกำร ย่อยหิน วัสดุจ ำพวกนี้ท ำให้คอนกรีตต้องกำรน้ ำเพิ่มมำกขึ้น 3) อนุภำคที่ไม่คงตัว เช่น หินดินดำน ก้อนดินเหนียว เศษไม้ และถ่ำนหิน อนุภำคเหล่ำนี้ สำมำรถท ำให้ผิวคอนกรีตเป็นรอยร้ำวและแตกได้ 2.5.4 ความทนทานต่อการสึกกร่อน (Abrasion Resistance) ส ำหรับคุณสมบัติข้อนี้เป็น สิ่งจ ำเป็นหินที่น ำมำใช้ในงำนคอนกรีตที่ต้องสร้ำงขึ้นภำยใต้กำรใช้งำนที่ต้องทนต่อแรง กระแทก และเสียดสีมำกๆ เช่น พื้นที่ต้องรับน้ ำหนักมำกๆ ( Heave Duty Floor ) ได้แก่ งำน ถนน, งำนสร้ำงสะพำน, งำนลำนสนำมบินนอกจำกนั้นโครงสร้ำงทำงชลศำสตร์ ( Hydraulic Structure )หินที่ใช้จะต้องทนต่อแรงเสียดสี อำทิ งำนเขื่อน, ฝำยน้ ำล้น (Spill Wall),ทำงผันน้ ำ, เป็นต้นเมื่อหินผ่ำนกำรทดสอบกำรสึกกร่อนด้วยเครื่องลอสแองเจลิสตำมมำตรฐำน ASTM C 131 – 96 หรือ AASHTO T-96 โดยกำรน ำหินตัวอย่ำงมำจ ำลองกำรรับแรงกระแทกภำยใน เครื่องทดสอบลอสแองเจลิส ซึ่งบรรจุลูกเหล็กกลม หินจะเกิดกำรเสียดสี และกระแทกกับลูก เหล็กกลมที่อยู่ภำยในเครื่องทดสอบ จนครบจ ำนวนรอบที่ก ำหนด แล้วน ำหินตัวอย่ำงไปหำ เปอร์เซ็นต์กำรสึกกร่อน ซึ่งค่ำเปอร์เซ็นต์กำรสึกกร่อน ตำมมำตรฐำน ASTM C 33 จะต้องมี ส่วนที่สึกกร่อนไม่เกิน 35 % ของน้ ำหนักเดิมจึงถือว่ำหินนั้นมีควำมเหมำะสมน ำไปผสม คอนกรีต 2.5.5 ขนาดใหญ่สุดของมวลรวม (Maximum Size Of Aggregate) ขนำดใหญ่สุดของมวลรวม วัดจำกขนำดตะแกรงอันที่ใหญ่กว่ำถัดขึ้นไปอีก 1 ชั้น จำกตะแกรงที่มีเปอร์เซ็นต์ของมวลรวมที่ ค้ำงมำกกว่ำหรือเท่ำกับ 15% มวลรวมขนำดใหญ่ต้องกำรปริมำณน้ ำน้อยกว่ำมวลรวมที่มี
Concrete Technology 25 ขนำดเล็กเพื่อให้กำรเทได้ (Workability) เท่ำกันเนื่องจำกมีพื้นที่ผิวสัมผัสโดยรอบน้อยกว่ำเมื่อ น้ ำหนักของมวลรวมเท่ำกันดังนั้นถ้ำให้ปริมำณซีเมนต์และค่ำยุบตัว(Slump) เท่ำกันคอนกรีตที่ มีส่วนผสมของมวลรวมขนำดใหญ่ก็จะให้ค่ำก ำลังอัดที่สูงกว่ำมวลรวมขนำดเล็กแต่ทั้งนี้ คุณภำพของหินต้องเป็นไปตำมข้อก ำหนดควรระวังเรื่องของ Micro-Cracking ซึ่งมีลักษณะเป็น รอยร้ำวขนำดเล็กๆเกิดจำกกรรมวิธีกำรผลิตหินมักจะเกิดขึ้นกับหินที่มีขนำดใหญ่หินที่มี Micro-Cracking เมื่อน ำมำผสมท ำคอนกรีตก็จะท ำให้ก ำลังของคอนกรีตต่ ำลงได้ กำรออกแบบ ส่วนผสมคอนกรีตจะต้องค ำนึงถึงขนำดใหญ่สุดของหิน โดยมีข้อในกำรพิจำรณำดังนี้ 1) ขนำดโตสุดของมวลรวมต้องไม่เกินขนำด 1/5 ของส่วนที่แคบสุดของแบบหล่อ 2) ขนำดไม่เกิน ¾ ของระยะแคบสุด ระหว่ำงเหล็กเสริม หรือระหว่ำงเหล็กเสริมกับแบบหล่อ 3) ขนำดไม่เกิน 1/5 ของขนำดเส้นผ่ำนศูนย์กลำงของท่อคอนกรีตปั้ม ข้อก ำหนดนี้หมำยถึง ขนำดใหญ่สุดของมวลรวมที่ใช้ในงำนก่อสร้ำงทั่วไปมักจะมีขนำด ไม่เกิน 40 มิลลิเมตร 2.5.5 ขนาดคละ(Gradation) คือกำรกระจำยของขนำดต่ำงๆของอนุภำคมวลรวมในคอนกรีต ประกอบด้วยมวลรวมหยำบมวลรวมละเอียดซึ่งจะต้องมีขนำดใหญ่เล็กคละกันไปคอนกรีตที่ใช้ มวลรวมที่มีขนำดคละดีจะมีส่วนผสมที่เข้ำกันสม่ ำเสมอเทเข้ำแบบได้ง่ำยมวลรวมที่มีขนำด คละดีจะท ำให้ช่องว่ำงเหลือน้อยที่สุดท ำให้ใช้ปริมำณซีเมนต์เพสต์น้อยกำรปำดแต่งผิวหน้ำท ำ ได้ง่ำย และช่วยให้คอนกรีตมีรำคำต่ ำลงได้คอนกรีตที่มีมวลรวมละเอียดมำกเกินไป จะท ำให้ ควำมสำมำรถในกำรเทได้ (WORKABILITY) น้อยลง จึงต้องเพิ่มน้ ำและซีเมนต์เพสต์ให้มำกขึ้น แต่ก็ส่งผลต่อก ำลังของคอนกรีตคอนกรีตที่มีมวลรวมหยำบมำกเกินไปแม้ว่ำควำมสำมำรถใน กำรเทได้ (WORKABILITY)จะดีแต่ก็อำจก่อให้เกิดปัญหำกำรแยกตัว (SEGREGATE) ของ คอนกรีตมวลรวมที่มีขนำดคละดีก็จะส่งผลให้คอนกรีตมี WORKABILITY ดี , STRENGTH ดี และรำคำต่ ำด้วยมวลรวมที่มีขนำดคละดี หมำยถึง มวลรวมที่มีมวลรวมหยำบและละเอียด ขนำดต่ำงๆ คละเคล้ำกันให้เหลือช่องว่ำงน้อยที่สุดอัตรำส่วนของทรำยต่อมวลรวม (S/A) อยู่ ในช่วง 0.40-0.50 ซึ่งขนำดคละของมวลรวมตำมมำตรฐำน ASTM C 33 ตำมตำรำงที่ 2.2
Concrete Technology 26 ตารางที่ 2.2 ข้อก ำหนดส่วนคละของมวลรวมตำมมำตรฐำน ASTM C 33 ขนำด ตะแกรง มำตรฐำน น้ ำหนักร้อยละสะสมที่ค้ำงบนแต่ละตะแกรง มวลรวม ละเอียด มวลรวมหยำบ มวลรวมผสม ¾” – No. 4 1” – No. 4 1 ½” – No. 4 2” – No. 4 1 ½” – 0 2” - - - 0 0 – 5 - 1 ½” - - 0 0 - 5 - 0 – 2 1” - 0 0 – 5 - 30 – 65 - ¾” - 0 – 10 - 30 - 65 - 20 – 32 ½” - - 40 – 75 - 70 – 90 - 3/8” 0 45 - 80 - 70 - 90 - 43 – 53 No. 4 0 - 5 90 - 100 90 - 100 95 - 100 95 - 100 55 – 65 No. 8 0 - 20 95 - 100 95 - 100 - - 64 – 74 No. 16 15 - 50 - - - - 73 – 82 No. 30 40 - 75 - - - - 81 – 89 No. 50 70 - 90 - - - - 92 - 98 No. 100 90 - 98 - - - - 98 - 99 ที่มา : วัสดุงำนโครงสร้ำงและวิธีกำรทดสอบ ภำควิชำวิศวกรรมโยธำ มหำวิทยำลัยเชียงใหม่หน้ำ 21 2.5.6 ความสะอาด มวลรวมอำจมีสิ่งเจือปนที่เป็นอันตรำยต่อคอนกรีต “สำรอินทรีย์ (Organic)” หมำยถึงสำรที่เกิดจำกสิ่งมีชีวิตสำมำรถย่อยสลำยได้สำรอินทรีย์ที่ผสมในทรำยหำกน ำมำใช้ใน กำรผสมคอนกรีตอำจท ำให้คอนกรีต มีกำรหดตัว และท ำให้เกิดกำรแตกร้ำว ส่งผลต่อกำรรับ ก ำลังของคอนกรีตลดลง และอำยุกำรใช้งำนของคอนกรีต 2.6 มาตรฐานการทดสอบมวลรวมในงานคอนกรีต นอกจำกคุณสมบัติของมวลรวมแล้ว เรำจะต้องน ำมวลรวมที่จะน ำไปเป็นส่วนผสมของคอนกรีต ไป ทดสอบหำคุณสมบัติของมวลรวมเพื่อใช้ในออกแบบส่วนผสมของคอนกรีต มำตรฐำนที่นิยมใช้ในกำรทดสอบ คุณสมบัติของมวลรวม คือมำตรฐำนของสหรัฐอเมริกำ ASTM C (American Society for Testing and Materials) กำรแบ่งกำรทดสอบคุณสมบัติของมวลรวมตำมวิธีกำรทดสอบสำมำรถแบ่งออกได้ 3 กลุ่ม ดัง ตำรำงที่ 2.3
Concrete Technology 27 ตารางที่ 2.3 ประเภทกำรทดสอบคุณสมบัติของมวลรวม การทดสอบทางฟิสิกส์ (Physical Tests) การทดสอบทางกล (Mechanical) การทดสอบทางเคมี (Chemical Tests) ขนำดคละ รูปร่ำงและลักษณะผิว ควำมหนำแน่น ควำมถ่วงจ ำเพำะ กำรดูดซึมน้ ำ กำรหดตัว กำรทดสอบก ำลัง - Impact Value - Crushing Value - 10% Fine ควำมคงทน - ควำมต้ำนทำนกำรขัดสี - Attrition ปริมำณคลอไรด์ ปริมำณซัลเฟต ปริมำณสำรอินทรีย์ ที่มา: ซีเมนต์และกำรประยุกต์กำรใช้งำน, บริษัท เอส ซี จี ซีเมนต์จ ำกัด หน้ำ 153 2.7 การเก็บตัวอย่างเพื่อท าการทดสอบ มวลรวมที่จะน ำไปเป็นส่วนผสมของคอนกรีต จะต้องมีกำรสุ่มเก็บตัวอย่ำงจำกต้นแหล่งหรือสถำนที่ กองเก็บ ตัวอย่ำงวัสดุมีควำมส ำคัญเท่ำเทียมกับกำรทดสอบคุณสมบัติวัสดุผู้เก็บตัวอย่ำงวัสดุต้องพยำยำม เก็บตัวอย่ำงให้ได้ตัวอย่ำงที่เป็นตัวแทนของวัสดุกองนั้นๆหรือวัสดุที่น ำมำส่งชุดนั้นๆจึงต้องมีวิธีกำรสุ่มเก็บที่ ถูกต้องเพื่อให้ได้ตัวอย่ำงที่ถูกต้องหลักกำรในกำรเก็บตัวอย่ำงทั่วๆไปก็คือ 1) มวลรวมที่เก็บตัวอย่ำงมีคุณสมบัติเหมือนเป็นตัวแทนของวัสดุชุดนั้นหรือกองทั้งหมดทั้งสีเนื้อวัสดุ ส่วนผสมคุณภำพซึ่งผลกำรทดสอบคุณสมบัติวัสดุนั้นเป็นตัวชี้ว่ำควรยอมรับหรือไม่ยอมรับวัสดุที่ จะน ำมำใช้ในกำรก่อสร้ำงกำรเก็บตัวอย่ำงจำกสำยพำนเลื่อนสถำนที่เก็บรถหรือเก็บจำกกองวัสดุ มำทดสอบคุณภำพในห้องปฏิบัติกำรจะต้องเก็บตำมแนวต่ำงๆให้ครอบคลุมวัสดุทั้งกองแนวกำร เก็บและกรณีที่มีข้อก ำหนดระบุไว้ 2) ตัวอย่ำงวัสดุที่เก็บได้ปริมำณมำกๆนี้จะถูกลดปริมำณให้น้อยลงเพื่อให้ได้ปริมำณตัวอย่ำงทดสอบ ที่เหมำะสมจะใช้เป็นตัวแทนของวัสดุจริงๆซึ่งมีวิธีกำรดังนี้วิธีกำรแยกตัวอย่ำง และวิธีแบ่งสี่ 3) เก็บตัวอย่ำงให้มีปริมำณมำกเพียงพอที่จะน ำมำทดสอบหำคุณสมบัติต่ำงๆได้ตำมที่ต้องกำรโดยสุ่ม เก็บตำมน ้ำหนักดังแสดงไว้ในตำรำงที่ 2.4
Concrete Technology 28 ตารางที่ 2.4 กำรเก็บตัวอย่ำงวัสดุเพื่อน ำมำทดสอบ วัสดุ กำรเก็บตัวอย่ำง หมำยเหตุ ขนำด จ ำนวน (กิโลกรัม) กรวด, หิน, ทรำย 3/8” 15 ตัวอย่ำงที่ผ่ำนกรรมวิธีแบ่งสีส่วน ½” 20 จำกกำรเก็บแหล่งแล้ว ¾” 25 1” 31 1 ½” 40 ที่มา: คู่มือปฏิบัติงำนควบคุมคุณภำพวัสดุ, กรมทำงหลวงชนบท กระทรวงคมนำคม หน้ำ 9 4) เขียนชื่อก ำกับตัวอย่ำงนั้นๆมำอย่ำงชัดเจนระบุรำยละเอียดวันเดือนปีสถำนที่ที่เก็บตัวอย่ำงที่จุดที่ เก็บผู้เก็บตัวอย่ำงฯลฯกรณีส่งตัวอย่ำงมำหลำยตัวอย่ำงระวังในกำรส่งวัสดุสับสนกันถูกควำมชื้น ท ำให้เลือนจำงอ่ำนไม่ออกหรือสูญหำยระหว่ำงกำรขนส่ง 5) ใส่ในภำชนะที่เหมำะสมและแข็งแรงส่งเข้ำห้องทดลองระมัดระวังกำรกระทบกระเทือนในระหว่ำง กำรขนส่งซึ่งอำจท ำให้คุณสมบัติของตัวอย่ำงเปลี่ยนไปหรือเสียหำยได้ 2.7.1 วิธีแยกตัวอย่างแบบ Riffle Sample เรำมักใช้กับตัวอย่ำงที่มีขนำดเล็กเช่น ทรำยโดยกำรเท ตัวอย่ำงลงในริฟเฟิล ( Riffle) จำกส่วนบน และตัวอย่ำงจะถูกแบ่งออกเป็น 2 ส่วนเท่ำๆ กัน โดยช่อง (chutes) ที่เอียงสลับทิศทำงกันไปมำ เก็บตัวอย่ำงส่วนใด ส่วนหนึ่ง และอีกส่วนทิ้งไป ถ้ำตัวอย่ำงยังมีปริมำณมำกเกินไปก็จะน ำไปเทลงในริฟเฟิลใหม่ ท ำซ้ ำจนกระทั่งได้ตัวอย่ำง ตำมปริมำณที่ต้องกำร ข้อส ำคัญเวลำเทลงในริฟเฟิล จะต้องให้เต็มหน้ำริฟเฟิลดังแสดงไว้ใน รูปที่ 2.2 รูปที่2.2 กำรแบ่งส่วนตัวอย่ำงโดยใช้ Riffle Sample โดย: อนุวัติ พำระพัฒน์
Concrete Technology 29 2.7.2 วิธีแบ่งสี่ (Quartering) โดยกำรผสมมวลรวมเข้ำด้วยกัน จำกนั้นแบ่งออกเป็น 4 ส่วน เท่ำๆกัน ท ำ 2 ส่วนที่อยู่ตรงข้ำมกันมำทดสอบ แล้วทิ้ง 2 ส่วนที่เหลือออกไป ถ้ำตัวอย่ำงมี ปริมำณมำกท ำหลำยๆครั้ง ดังแสดงไว้ในรูปที่ 2.3 รูปที่ 2.3 วิธีแบ่งสี่มวลรวม โดย: อนุวัติ พำระพัฒน์
Concrete Technology 30 แบบฝึกหัดท้ายบท บทที่ 2 มวลรวม ชื่อ – สกุล...........................................................ชั้น/ปีที่........................ห้อง/กลุ่ม............................. วัน/เดือน/ปี.................................................. ********************************************************************** ค าชี แจง1. ค ำถำมบทที่ 2 เพื่อทบทวนควำมรู้ของนักเรียนเรื่องมวลรวม 2. กำรตอบค ำถำม ให้นักเรียนตอบค ำถำมต่อไปนี้ลงในช่องว่ำงให้สมบูรณ์ ********************************************************************** 1. จงอธิบำยควำมหมำยของมวลรวม ตอบ..................................................................................................................................................... ............................................................................................................................................................ 2. จงจ ำแนกประเภทของมวลรวมมีกี่ประเภท อะไรบ้ำง ตอบ.................................................................................................................................................... ............................................................................................................................................................ 3. จงอธิบำยควำมแตกต่ำงลักษณะทำงกำยภำพของมวลรวมหยำบและมวลรวมละเอียด ตอบ..................................................................................................................................................... ............................................................................................................................................................ 4. แหล่งทรำยที่น ำมำผสมคอนกรีตมีกี่แหล่ง ตอบ..................................................................................................................................................... ............................................................................................................................................................ 5. มีหินชนิดใดบ้ำงที่น ำมำผสมคอนกรีต ตอบ..................................................................................................................................................... ............................................................................................................................................................ 6. มวลรวมที่จะน ำมำเป็นส่วนผสมของคอนกรีต ควรมีคุณสมบัติอะไรบ้ำง ตอบ..................................................................................................................................................... ............................................................................................................................................................. .............................................................................................................................................................
Concrete Technology 31 7. ถ้ำผลกำรทดกำรทดสอบหำหน่วยน้ ำหนัก และช่องว่ำงระหว่ำงมวลรวม ออกมำว่ำหน่วยน้ ำหนักมวล รวมได้ 2,450 กก./ลบ.ม. และเปอร์เซ็นต์ปริมำณช่องว่ำงระหว่ำงมวลรวมมีค่ำเท่ำกับ 35 %เรำจะ สรุปผลกำรทดสอบว่ำอย่ำงไร พร้อมหำเหตุผลประกอบ ตอบ..................................................................................................................................................... ............................................................................................................................................................. ............................................................................................................................................................. ............................................................................................................................................................. .............................................................................................................................................................
Concrete Technology 32 เอกสารอ้างอิง 1. บริษัท เอสซีจี ซีเมนต์ จ ำกัด, ปูนซีเมนต์และกำรประยุกต์ใช้งำน, พิมพ์ครั้งที่ 4 เมษำยน, กรุงเทพฯ, พ.ศ. 2554. 2. รศ. ดร. ปิติ สุคนธสุขกุล, คอนกรีต,พิมพ์ครั้งที่ 2 : ส ำนักพิมพ์วรรณกวี, ปทุมธำนี พ.ศ. 2556 3. บริษัทผสมเสร็จ ซีแพค จ ำกัด, คู่มือกำรทดสอบ หิน ทรำย และคอนกรีต 4. คู่มือปฏิบัติงำนควบคุมคุณภำพวัสดุ, กรมทำงหลวงชนบท กระทรวงคมนำคม. 5. วินิต ช่อวิเชียร, คอนกรีตเทคโนโลยี, พิมพ์ครั้งที่ 9 :กรุงเทพฯ พ.ศ. 2544.
Concrete Technology 33 บทที่ 3 น ้ำ และสำรผสมเพิ่ม Water and Admixtures 3.1 น ้ำในงำนคอนกรีต น ้ำเป็นส่วนประกอบที่ส้ำคัญที่ใช้ในกำรผสมคอนกรีต โดยน ้ำจะท้ำปฏิกิริยำกับปูนซีเมนต์ ท้ำให้เกิด กำรก่อตัวของคอนกรีต ท้ำให้มีควำมข้นเหลวในกำรเทคอนกรีตลงบนแบบหล่อได้ นอกจำกนี ยังน ้ำใช้ใน กำรบ่มคอนกรีต หรือใช้ล้ำงวัสดุมวลรวมที่สกปรกให้สะอำดเสียก่อน ก่อนที่จะน้ำมำใช้ผสมในงำน คอนกรีต เพรำะฉะนั นคุณสมบัติของน ้ำจึงต้องเป็นน ้ำที่สะอำด ปรำศจำกสิ่งเจือปน เช่น น ้ำมัน ดินโคลน ตะไคร่น ้ำ กรด ด่ำง น ้ำที่ไม่สะอำดอำจท้ำให้คอนกรีตไม่แข็งตัว เกิดกำรแตกร้ำวได้ในภำยหลัง หรือ เหล็ก เสริมเกิดเป็นสนิมได้ โดยทั่วไปน ้ำที่คนใช้ดื่ม เช่น น ้ำประปำถือว่ำเป็นน ้ำที่สะอำดเพียงพอ ส้ำหรับกำรใช้ ผสมคอนกรีต หำกใช้น ้ำในกำรผสมมำกเกินไปจะท้ำให้อัตรำกำรรับแรงอัดของคอนกรีตลดลง เพรำะฉะนั น กำรเลือกใช้ปริมำณน ้ำที่เหมำะสม จึงก้ำหนดเป็นสัดส่วนกับปูนซีเมนต์โดยน ้ำหนักเรียกว่ำ อัตรำน ้ำต่อ ซีเมนต์ (Water Cement Ratio : W/C) 3.1.1 หน้ำที่น ้ำส้ำหรับงำนคอนกรีต สำมำรถแบ่งตำมสภำพกำรใช้งำนได้ดังนี 3.1.1.1 น ้ำส้ำหรับผสมคอนกรีต (Mixing Water) น ้ำท้ำหน้ำที่เข้ำไปผสมกับปูนซีเมนต์ ทรำย และหิน ให้เกิดควำมเหลวสำมำรถเทเข้ำแบบหล่อได้ และยังเป็นตัวที่ท้ำ ปฏิกริยำเคมีกับปูนซีเมนต์จะกลำยเป็นวุ้น ซึ่งเป็นตัวประสำนระหว่ำงเม็ดของวัสดุ ท้ำให้ก่อตัวยึดเกำะกันแน่นและแข็งแรงขึ น เป็นล้ำดับ โดยหลักทั่วไป ถ้ำน ้ำที่ใช้ ผสมคอนกรีตปรำศจำก รส กลิ่น และสี จะถือว่ำมีควำมสะอำดเพียงพอส้ำหรับใช้ ผสมคอนกรีต ข้อก้ำหนดส้ำหรับน ้ำที่ใช้ผสมคอนกรีต ASTM C 1602/C 1602M – 05 ซึ่งเป็นข้อก้ำหนดเกี่ยวกับน ้ำที่ใช้ผลิตคอนกรีต ได้ระบุถึงแหล่งที่มำของน ้ำที่ใช้ ไว้ดังนี 1) น ้ำที่ใช้ผสมหลักซึ่งอำจเป็นน ้ำประปำ หรือน ้ำจำกแหล่งน ้ำอื่นๆ หรือน ้ำจำก กระบวนกำรผลิตคอนกรีต 2) น ้ำแข็งส้ำหรับลดอุณหภูมิของคอนกรีตสำมำรถใช้ผสมคอนกรีตได้ และ น ้ำแข็งจะต้องละลำยหมดเมื่อท้ำกำรผสมคอนกรีตเสร็จ 3) ASTM C49 ยินยอมให้มีกำรเติมน ้ำภำยหลังโดยพนักงำนขับรถเพื่อเพิ่มค่ำ ยุบตัวคอนกรีตให้ได้ตำมที่ระบุแต่ทั งนี W/C จะต้องไม่เกินค่ำที่ก้ำหนดไว้
Concrete Technology 34 4) น ้ำส่วนเกินจำกมวลรวม (Free Water) ถือเป็นส่วนหนึ่งของน ้ำผสมคอนกรีต จะต้องปรำศจำกสิ่งเจือปนที่เป็นอันตรำย 5) น ้ำที่ผสมอยู่ในสำรผสมเพิ่มโดยจะถือเป็นส่วนหนึ่งของน ้ำผสมคอนกรีต ถ้ำน ้ำ มีปริมำณมำกพอที่จะส่งผลค่ำ W/C เปลี่ยนแปลงตั งแต่ 0.01 ขึ นไป 3.1.1.2 น ้ำส้ำหรับบ่มคอนกรีต (Water for Curing Concrete) กำรบ่มคอนกรีตท้ำ เพื่อให้คอนกรีตมีน ้ำเพียงพอส้ำหรับกำรท้ำปฏิกิริยำ Hydration กับปูนซีเมนต์ กำรบ่มโดยทั่วไปจะใช้น ้ำพรมบนคอนกรีต ท้ำให้คอนกรีตเปียกชื น ดังนั น น ้ำ ส้ำหรับบ่มคอนกรีต ควรเป็นน ้ำจืดสะอำดพอสมควร น ้ำทะเลจะท้ำให้ผิวคอนกรีต เป็นรอยด่ำง หรือครำบเกลือ (Efflorescence) นอกจำกนี จะท้ำให้เหล็กเสริมเป็น สนิมได้ง่ำย ส่วนน ้ำที่มีฤทธิ์เป็นกรดค่ำ pH ต่้ำกว่ำ 6.5 จะสำมำรถกัดกร่อน คอนกรีตได้ 3.1.1.3 น ้ำส้ำหรับล้ำงมวลรวม (Aggregate Washing Water) มวลรวมที่สกปรก มี ฝุ่นผงหรือดินเหนียวเกำะติดผิว ควรต้องล้ำงท้ำควำมสะอำดก่อนที่จะน้ำไปผสม คอนกรีต ดังนั น น ้ำที่ใช้ล้ำงจึงควรเป็นน ้ำที่ใช้ส้ำหรับผสมคอนกรีต เพรำะน ้ำนี จะเคลือบอยู่บนผิวของมวลรวม และสำมำรถเข้ำไปท้ำอันตรำยต่อคอนกรีต เหมือนกับน ้ำที่ใช้ผสม กำรล้ำงโดยทั่วไปให้ใช้น ้ำฉีดผ่ำนมวลรวมแล้วปล่อยให้น ้ำ ล้ำงทิ งไป วิธีนี ดีที่สุดแต่จะเปลืองน ้ำมำก วิธีที่นิยมใช้กันมักจะใส่น ้ำในถัง 200 ลิตร ใช้บุ้งกี๋ใส่หินแล้วจุ่มลงไปล้ำงในถัง ซึ่งจะสะดวกและประหยัดกว่ำวิธีแรก ข้อ ที่ควรระวังคือ ต้องหมั่นเปลี่ยนน ้ำที่ใช้ล้ำงเมื่อน ้ำขุ่นมำกแล้ว 3.1.2 สิ่งเจือปนและข้อก้ำหนดของน ้ำผสมคอนกรีต ถ้ำน ้ำที่น้ำมำผสมคอนกรีตมีสิ่งเจือปนอยู่มำกเกินระดับหนึ่ง อำจจะก่อให้เกิดปัญหำ ในทำงคุณภำพของคอนกรีต ได้แก่ ท้ำให้กำรยึดเกำะระหว่ำงซีเมนต์เพสต์กับมวลรวมลดลง, คอนกรีตมีกำรหดตัวมำกขึ น, ท้ำให้เกิดรอยด่ำงหรือขี เกลือ (Efflorescence) 3.1.2.1 ประเภทของสิ่งเจือปน 1) สำรแขวนลอย (Suspended matters) สำรแขวนลอยในน ้ำ ไม่ควรเกิน 2,000 ppm. หรือ 2 กรัม/ลิตร ก้ำจัดได้โดยกำรปล่อยให้น ้ำตกตะกอน หรือกรองด้วย เครื่องกรองทรำย 2) สำรที่ละลำยได้ในน ้ำ (Dissoluble matters) น ้ำเป็นตัวท้ำละลำยที่ดี ดังนั น จึง มีสำรต่ำงๆ มำกมำยละลำยในน ้ำโดยที่เรำไม่สำมำรถมองเห็น โดยเฉพำะ
Concrete Technology 35 อย่ำงยิ่งน ้ำในแม่น ้ำล้ำคลองซึ่งไหลผ่ำนป่ำเขำที่มีแร่ธำตุ สำรต่ำงๆ จ้ำนวน มำกจะละลำยอยู่ในน ้ำ 3.1.2.2 ข้อก้ำหนดของน ้ำผสมคอนกรีต ตำรำงที่ 3.1 ข้อก้ำหนดเข้มข้นสูงสุดที่ยอมให้ และผลกระทบของสิ่งเจือปนในน ้ำผสมคอนกรีต สิ่งเจือปนในน ้ำผสมคอนกรีต ควำมเข้มข้นสูงสุดที่ยอม ให้ (ppm;มิลลิกรัมต่อลิตร) ผลกระทบต่อคุณภำพของคอนกรีต ตะกอนหรือสำรแขวนลอย เช่น ดิน เลน, ฝุ่น 2,000 อำจท้ำให้ต้องใช้น ้ำมำกกว่ำปกติ กำรหดตัวคอนกรีตเพิ่มขึ น อำจท้ำให้เกิดเกลือบริเวณผิวคอนกรีต ถ้ำน ้ำที่ใช้ขุ่นมำก ควรปล่อยให้ตกตะกอน เสียก่อน บำงครั งอำจมีผลกระทบต่อกำรท้ำงำนของ สำรกระจำยฟองอำกำศ สำรละลำยอนินทรีย์ 2,000 ตำมปกติ สำมำรถใช้น ้ำที่มีสำรละลำยอนินทรีย์ที่มีควำมเข้มข้นไม่เกิน 2,000 ส่วนต่อ ล้ำน ได้อย่ำงปลอดภัยยกเว้นสำรละลำยบำง ชนิดดังรำยละเอียดถัดไป - โซเดียมซัลไฟด์ 100 ควรหล่อคอนกรีตเพื่อทดสอบคุณภำพ - เกลือโซเดียมคำร์บอเนต - เกลือโซเดียมไบคำร์บอเนต 1,000 พบทั่วไปในน ้ำธรรมชำติ มีผลต่อกำรก่อตัว ของปูนซีเมนต์ท้ำให้คอนกรีตมีก้ำลังลดลง คำร์บอเนตอำจท้ำให้เวลำกำรก่อตัวลดลง ไบคำร์บอเนตอำจจะเร่งหรือหน่วงกำรก่อตัว - เกลือแคลเซียมคำร์บอเนต - เกลือแมกนีเซียมคำร์บอเนต - เกลือแคลเซียมไบคำร์บอเนต - เกลือแมกนีเซียมไบ คำร์บอเนต 400 - เกลือโซเดียมซัลเฟต 10,000 อำจเพิ่มก้ำลังระยะแรก แต่ระยะยำวก้ำลังลดลง เพรำะเกลือซัลเฟตจะ ท้ำกำรตกผลึกของ Ettringite ช้ำลง - เกลือแมกนีเซียมซัลเฟต 40,000
Concrete Technology 36 ตำรำงที่ 3.1 ข้อก้ำหนดเข้มข้นสูงสุดที่ยอมให้ และผลกระทบของสิ่งเจือปนในน ้ำผสมคอนกรีต (ต่อ) สิ่งเจือปนในน ้ำผสมคอนกรีต ควำมเข้มข้นสูงสุดที่ ยอมให้ (ppm;มิลลิกรัมต่อลิตร) ผลกระทบต่อคุณภำพของคอนกรีต - เกลือโซเดียมคลอไรด์ 20,000 ท้ำให้ก่อตัวเร็วขึ น เพิ่มก้ำลังระยะแรก ท้ำให้ก้ำลังในระยะยำวลดลง บำงครั งมีกำรใช้สำรละลำยของแคลเซียม-คลอไรด์ เป็นสำรผสมเพิ่มในคอนกรีต เพื่อเป็นกำรเร่งกำรก่อ ตัว แต่ไม่เหมำะกับคอนกรีตเสริมเหล็กและคอนกรีต อัดแรง เพรำะไอออนของคลอไรด์มีผลต่อกำรสึก กร่อนของเหล็ก - เกลือแมกนีเซียมคลอไรด์ 40,000 - เกลือแคลเซียมคลอไรด์ 50,000 สิ่งเจือปนในน ้ำผสมคอนกรีต ควำมเข้มข้นสูงสุดที่ ยอมให้ (ppm;มิลลิกรัมต่อลิตร) ผลกระทบต่อคุณภำพของคอนกรีต - น ้ำที่เป็นกรด (กรดอนินทรีย์) 10,000 pH ไม่ต่้ำกว่ำ 4 น ้ำที่มีกรดสูง หรือมี pH ต่้ำกว่ำ 4 มัก ก่อให้เกิดปัญหำด้ำนกำรก่อตัวและก้ำลังของ คอนกรีต - น ้ำที่เป็นด่ำง (โซเดียมไฮดรอกไซด์, โปแตสเซียมไฮดรอกไซด์) 500 น ้ำที่เป็นด่ำงสูง อำจก่อให้เกิดกำรก่อตัวอย่ำง รวดเร็ว และก้ำลังของคอนกรีตลดลง - น ้ำทะเล 35,000 ท้ำให้คอนกรีตก่อตัว และแข็งตัวเร็ว ท้ำให้คอนกรีตมีก้ำลังอัดในระยะแรกเพิ่มขึ น ระยะยำวก้ำลังลดลง เพรำะเกลือซัลเฟต ไอออนของคลอไรด์มีผลต่อกำรสึกกร่อนของ เหล็กเสริม ไม่ควรใช้น ้ำทะเลส้ำหรับงำนคอนกรีตเสริม เหล็ก และคอนกรีตอัดแรงเพรำะจะท้ำให้เหล็ก เสริมในคอนกรีตเป็นสนิม อำจใช้กับคอนกรีตที่ไม่มีเหล็กเสริม หรือไม่มี กำรฝังโลหะไว้ภำยใน แต่มักจะท้ำให้ผิว คอนกรีตชื น และเกิดขี เกลือ น ้ำมัน 2.0 % โดยน ้ำหนักของ ปูนซีเมนต์ ท้ำให้กำรก่อตัวช้ำลง กรณีน ้ำมันจำกพืชหรือสัตว์จะส่งผลกระทบ น้อยกว่ำน ้ำมันชนิดอื่นๆ เช่นน ้ำมันแร่ (Mineral Oil)
Concrete Technology 37 ตำรำงที่ 3.1 ข้อก้ำหนดเข้มข้นสูงสุดที่ยอมให้ และผลกระทบของสิ่งเจือปนในน ้ำผสมคอนกรีต (ต่อ) สิ่งเจือปนในน ้ำผสมคอนกรีต ควำมเข้มข้นสูงสุดที่ ยอมให้ (ppm;มิลลิกรัมต่อลิตร) ผลกระทบต่อคุณภำพของคอนกรีต น ้ำตำล 100 ถ้ำมีปริมำณน ้ำตำลน้อยในช่วง 300-1,500 มิลลิกรัมต่อลิตร จะท้ำให้กำรก่อตัวช้ำลง ถ้ำมีมำกกว่ำ 2,000 มิลลิกรัมต่อลิตร ขึ นไป อำจเป็นตัวเร่งให้ให้คอนกรีตก่อตัวเร็วขึ น น ้ำเสียจำกโรงงำนอุตสำหกรรม 4,000 ท้ำให้ก้ำลังลดลง น ้ำโสโครกจำกท่อระบำยน ้ำ 400 ท้ำให้ก้ำลังลดลง สำหร่ำย หรือพืชขนำดเล็ก 1,000 เกิดจำกพืชที่พบในบ่อ หรือในบริเวณที่ลุ่มกัก น ้ำ จะพบว่ำน ้ำจะมีสีเขียวอ่อน ท้ำให้คอนกรีตมีช่องว่ำงในอำกำศมำก และมี ก้ำลังลดลง สำรละลำยอินทรีย์ - ท้ำให้น ้ำมีสี และท้ำให้ปฏิกิริยำไฮเดรชั่นใน ปูนซีเมนต์ช้ำลง สำรประกอบอินทรีย์หลำย ชนิดในน ้ำจำกโรงงำนอุตสำหกรรมมีผลต่อ ปฏิกิริยำไฮเดรชั่น หรือก่อให้เกิดฟองอำกำศใน ปริมำณสูง ตำมปกติจึงต้องระมัดระวังกำรใช้ น ้ำจำกโรงงำนอุตสำหกรรม ยกเว้นในกรณีที่ น ้ำได้ผ่ำนโรงบ้ำบัดน ้ำเสีย ซึ่งสำมำรถลด ปริมำณสำรอินทรีย์ลงได้ในระดับที่ปลอดภัย วิธีสังเกตว่ำน ้ำสำมำรถผสมคอนกรีตได้หรือไม่ มีดังนี ควำมสะอำด น ้ำต้องไม่มีสำรเน่ำเปื่อย, ปฏิกูล, หรือตะไคร่น ้ำ สี น ้ำต้องใส่ ถ้ำมีสีแสดงว่ำมีสำรแขวนลอย มำก กลิ่น น ้ำต้องไม่มีกลิ่นเน่ำ ถ้ำมีกลิ่นก็มักมี สำรอินทรีย์ปะปนอยู่มำก รส น ้ำต้องไม่มีรส ถ้ำมีรสกร่อย หรือเค็ม แสดงว่ำมีเกลือแร่อยู่มำก ถ้ำมีรสเปรี ยวแสดง ว่ำเป็นกรด ถ้ำฝำด แสดงว่ำเป็นด่ำง แต่ โดยทั่วไปควำมเป็นกรดเป็นด่ำงของน ้ำมักไม่ มำกจนสำมำรถชิมรสแล้วรู้ ที่มำ: ปูนซีเมนต์และกำรประยุกต์ใช้งำน บริษัทเอสซีจี ซีเมนต์จ้ำกัด หน้ำ 163-164
Concrete Technology 38 3.1.3 กำรทดสอบทำงกำยภำพของน ้ำผสมคอนกรีต วิธีง่ำยๆ ในกำรตรวจสอบคุณภำพของน ้ำว่ำเหมำะส้ำหรับกำรผสมคอนกรีตหรือไม่ ซึ่ง ตำมมำตรฐำน BS 3148 : 1980 ให้น้ำตัวอย่ำงน ้ำมำผสมกับปูนซีเมนต์ เพื่อท้ำกำรตรวจสอบ คุณสมบัติ 2 ประกำร คือ 1) เวลำของกำรก่อตัวเบื องต้น (Initial Setting Time) ต่ำงจำกตัวอย่ำงที่ผสมด้วยน ้ำกลั่น ไม่เกิน 30 นำที (มอก. 15-2518 เล่มที่ 9) 2) ค่ำเฉลี่ยก้ำลังอัดของแท่งตัวอย่ำงมอร์ตำร์ (Mortar Cube) จะต้องไม่แตกต่ำงจำกค่ำที่ ได้จำกกำรใช้น ้ำกลั่นมำผสม เกินกว่ำ 10 % ของก้ำลังอัดตัวอย่ำงมอร์ตำร์ที่ใช้น ้ำ ควบคุม (มอก. 15-2532 เล่มที่ 12) อย่ำงไรก็ตำม วิธีดังกล่ำวนี อำจจะไม่เหมำะสมกับน ้ำที่มีเกลือซัลเฟต หรือน ้ำที่มีเกลือ คำร์บอเนต หรือเกลือไบคำร์บอเนตของโซเดียม และโปตัสเซียม เนื่องจำกสำรดังกล่ำวจะมีผลต่อ คอนกรีตในระยะยำว นอกจำกนี ยังมีเกณฑ์ของมำตรฐำนของอุตสำหกรรม มอก. 213-2552 คอนกรีตผสมเสร็จ ได้ก้ำหนดไว้ กรณีที่น ้ำใช้บริโภคไม่ได้ ให้ทดสอบคุณสมบัติทำงฟิสิกส์ตำมตำรำงที่ 3.2 และ ปริมำณของสำรที่ยอมให้มีได้ในน ้ำผสมคอนกรีตตำมตำรำงที่ 3.3 ตำรำงที่ 3.2 คุณสมบัติทำงฟิสิกส์ คุณสมบัติทำงฟิสิกส์ เกณฑ์ที่ก้ำหนด วิธีกำรทดสอบ ก้ำลังแรงอัด ที่อำยุ 7 วัน ไม่น้อยกว่ำ 90 % ของกำรต้ำน ก้ำลังอัดคอนกรีตควบคุม ASTM C 31/C 31M, ASTM C 39/ C 39M กำรก่อตัว เร็วกว่ำไม่เกิน 1 ชั่วโมง และ ช้ำกว่ำไม่เกิน 1 ชั่วโมง 30 นำที จำกคอนกรีตควบคุม ASTM C 403/C 403M หมำยเหตุ กำรเปรียบเทียบจะต้องเป็นคอนกรีตที่มีส่วนผสมเดียวกัน โดยเปรียบเทียบระหว่ำงคอนกรีตที่ผสมโดยใช้น ้ำ ที่ต้องกำรทดสอบ เทียบกับคอนกรีตควบคุมที่ผสมน ้ำกลั่น ที่มำ : มำตรฐำนผลิตภัณฑ์อุตสำหกรรม มอก. 213-2552 คอนกรีตผสมเสร็จ หน้ำ 3 ตำรำงที่ 3.3 ปริมำณสำรที่ยอมให้มีได้ในน ้ำผสมคอนกรีต ชนิดของสำรประกอบทำงเคมี ปริมำณควำมเขมขนสูงสุด ที่ยอมให (ppm ; มิลลิกรัมต่อลิตร) วิธีกำรทดสอบ สำรคลอไรด Cl ไม่เกิน 500 ASTM C 114 ซัลเฟต ในรูปของ SO4 ไม่เกิน 3,000 ASTM C 114 ดำง ในรูปของ Na2O + 0.658K2O ไม่เกิน 600 ASTM C 114 ปริมำณสำรแขวนลอย ไม่เกิน 50,000 ASTM C 1603 ที่มำ : มำตรฐำนผลิตภัณฑ์อุตสำหกรรม มอก. 213-2552 คอนกรีตผสมเสร็จ หน้ำ 3
Concrete Technology 39 3.2 สำรผสมเพิ่ม (Admixtures) สำรผสมเพิ่ม หมำยถึง สำรใดๆนอกเหนือจำกปูนซีเมนต์ หิน ทรำย และน ้ำ ที่ใส่ลงไปในส่วนผสม คอนกรีต ไม่ว่ำจะก่อนหรือในขณะผสม เพื่อช่วยปรับปรุงหรือเพิ่มประสิทธิภำพของคอนกรีต ให้คอนกรีต สดหรือคอนกรีตที่แข็งตัวแล้ว ให้มีคุณสมบัติ หรือคุณภำพตำมวัตถุประสงค์ที่ต้องกำร คุณสมบัติและ คุณภำพต่ำงๆ ที่สำมำรถปรับปรุงได้ มีดังนี 1) ลดปริมำณน ้ำที่ใช้ผสมคอนกรีตให้น้อยลง 2) เร่งกำรแข็งตัว ท้ำให้คอนกรีตรับแรงได้เร็วกว่ำปกติ 3) หน่วงกำรแข็งตัว ท้ำให้คอนกรีตแข็งตัวช้ำกว่ำปกติ 4) ท้ำให้คอนกรีตสดมีควำมเหลว ไหลลื่นดี สำมำรถเทลงแบบหล่อได้ง่ำยขึ น 5) เพิ่มปริมำณฟองอำกำศในคอนกรีต 6) ลดกำรเยิ มหรือคำยน ้ำของคอนกรีตสด 7) ช่วยขับน ้ำ หรือป้องกันกำรไหลซึมของน ้ำผ่ำนคอนกรีต 8) ท้ำให้คอนกรีตมีควำมคงทนต่อซัลเฟตมำกขึ น 3.2.1 ประเภทของสำรผสมเพิ่ม เรำสำมำรถจ้ำแนกของสำรผสมเพิ่ม ออกเป็น 3 กลุ่มใหญ่ๆ คือ 3.2.1.1 สำรเคมีผสมเพิ่ม (Chemical Admixtures) เป็นสำรเคมีที่ใช้เติมลงในส่วนผสม คอนกรีตก่อนผสม หรือขณะผสม เพื่อปรับปรุงคุณสมบัติบำงประกำรของ คอนกรีต เช่น ลดปริมำณน ้ำที่ใช้ผสมคอนกรีต, เร่งกำรแข็งตัวของคอนกรีต, หน่วงกำรแข็งตัว, ท้ำให้คอนกรีตแข็งตัวช้ำ เป็นต้น สำรเคมีผสมเพิ่มส่วนมำเป็น ชนิดเหลวที่มักเรียกกันว่ำ “น ้ำยำผสมคอนกรีต” แต่ก็มีชนิดที่เป็นผงสำมำรถ ละลำยน ้ำได้สำรเคมีผสมเพิ่มตำมมำตรฐำน ASTM C 494/C 494M-99ae1, มอก. 733-2530 สำมำรถจ้ำแนกได้ 7 ชนิด ดังต่อไปนี 1) Type A : Water- Reducing Admixtures (สำรลดน ้ำ) เป็นสำรผสมเพิ่มที่ใช้ ส้ำหรับลดปริมำณน ้ำในกำรผสมคอนกรีต โดยที่ควำมข้นเหลวยังคงเดิม มีผล ให้คอนกรีตแข็งแรงเพิ่มขึ น ในทำงกลับกัน ถ้ำให้ปริมำณน ้ำคงเดิม จะมีผลให้ คอนกรีตสดมีควำมข้นเหลวเพิ่มขึ นท้ำให้กำรเทคอนกรีตลงแบบได้ดีขึ น นอกจำกนี ยังลดปริมำณกำรใช้ปูนซีเมนต์ เนื่องจำกเรำสำมำรถเพิ่มปริมำณ หิน ทรำยได้ โดยควำมข้นเหลวยังคงเดิม ผลจำกกำรลดปริมำณปูนซีเมนต์ ท้ำให้ควำมร้อนจำกปฏิกิริยำ Hydration ลดลง สำรผสมเพิ่มนี ท้ำให้ลดกำรใช้ น ้ำลง ~5% - 15% ก้ำลังคอนกรีตเพิ่มขึ น ~10% - 20% สำรผสมเพิ่มนี เป็น สำรอินทรีย์ ส่วนใหญ่ผลิตจำกกรด หรือเกลือ Lignosulphonic (LSN) ซึ่งเป็น