องค์ประกอบของคอนกรีตมีอะไรบ้าง
คอนกรีตประกอบด้วยปูนซีเมนต์ หินทราย และน้ำ โดยเมื่อนำส่วนผสมต่างๆ เหล่านี้มาผสมกันจะมีชื่อเรียกเฉพาะดังนี้
ปูนซีเมนต์ผสมกับน้ำเรียกว่า ซีเมนต์เพสต์ (Cement paste)
ซีเมนต์เพสต์ผสมกับทรายเรียกว่า มอร์ต้า (Mortar)
มอร์ต้าผสมกับหินหรือกรวดเรียกว่า คอนกรีต (Concrete)
ซีเมนต์เพสต์ มีหน้าที่เสริมช่องว่าระหว่างมวลราม เช่น หิน กรวด และทราย หล่อลื่นคอนกรีตสดขณะเทหล่อ และให้กำลังแก่คอนกรีตเมื่อคอนกรีตแข็งตัว รวมทั้งป้องกันการซึมผ่านของน้ำ
คุณสมบัติของซีเมนต์เพสต์จะขึ้นอยู่กับคุณภาพของปูนซีเมนต์ อัตราส่วนของน้ำต่อปูนซีเมนต์ และความสมบูรณ์ของปฏิกิริยาระหว่างน้ำกับปูนซีเมนต์ หรือที่เรียกว่า ปฏิกิริยาไฮเดรชั่น (Hydration Reaction)
มวลรวม มีหน้าที่เป็นตัวแทรกประสานที่กระจายอยู่ทั่วซีเมนต์เพสต์ ช่วยให้คอนกรีตมีความคงทน ปริมาตรไม่เปลี่ยนแปลงมาก
คุณสมบัติของมวลรวมที่สำคัญคือ มีความแข็งแรง การเปลี่ยนแปลงปริมาตรต่ำ คงทนต่อปฏิกิริยาเคมี และมีความต้านทานต่อแรงกระแทกและการเสียดสี
น้ำ มีหน้าที่หลักคือ ก่อให้เกิดปฏิกิริยาไฮเดรชั่น (Hydration Reaction) กับปูนซีเมนต์ทำหน้าที่หล่อลื่นเพื่อให้คอนกรีตอยู่ในสภาพเหลวสามารถเทได้ และเคลือบหินทรายให้เปียกเพื่อให้ซีเมนต์เพสต์สามารถเข้าเกาะได้โดยรอบ นอกเหนือจากหน้าที่หลักแล้ว น้ำยังใช้ล้างวัสดุมวลรวมต่างๆ และใช้บ่มคอนกรีตอีกด้วย
น้ำยาผสมคอนกรีต มีหน้าที่สำคัญ คือ ช่วยปรับปรุงคุณสมบัติทั้งคอนกรีตทีเหลวและคอนกรีตที่แข็งตัวแล้วในด้านต่างๆ เช่น เวลาในการก่อตัว ความสามารถเทได้ กำลังอัด ความทนทาน เป็นต้น
คอนกรีตที่ดีกับคอนกรีตที่ไม่ดีต่างกันอย่างไร
คอนกรีตที่ดี เป็นคอนกรีตที่ต้องมีคุณสมบัติเป็นที่น่าพอใจ ทั้งในสภาพคอนกรีตเหลวกล่าวคือ ตั้งแต่การผสม การลำเลียงจากเครื่องผสม การเทลงแบบหล่อ การอัดแน่น และในสภาพคอนกรีตที่แข็งตัวแล้ว กล่าวคือ คอนกรีตจะต้องมีความข้นเหลวที่จะให้การอัดแน่นในแบบหล่อคอนกรีตให้เป็นไปตามวิธีการที่ต้องการโดยไม่ต้องใช้ความพยายามอย่างมากรวมทั้งส่วนผสมจะต้องมีการยึดเกาะกันอย่างเพียงพอสำหรับวิธีการเทคอนกรีตที่จะใช้ โดยไม่มีการแยกตัวซึ่งจะเป็นสาเหตุให้เกิดการไม่สม่ำเสมอในเนื้อคอนกรีต และเมื่อคอนกรีตแข็งตัวแล้ว ต้องได้กำลังอัดตามข้อกำหนด นอกจากนี้ยังต้องมีคุณสมบัติอื่นๆ อีก เช่น ความหนาแน่น ความทนทาน ความสามารถรับแรงดึง ความต้านทานการซึมผ่านการน้ำหรือของเหลว ความต้านทานต่อแรงกระแทรกและการเสียดสี การทนต่อการกัดกร่อนจากซัลเฟตและอื่นๆ
คอนกรีตที่ไม่ดี โดยทั่วไปจะมีความข้นเหลวไม่เหมาะสมกับการใช้งาน เมื่อแข็งตัวจะมีรูโพรง และไม่เป็นเนื้อเดียวกันทั้งโครงสร้าง
ปัจจัยในการทำคอนกรีตที่ดี
การทำคอนกรีตต้องมีกระบวนการผลิตที่เป็นขั้นตอน เพื่อให้ได้คอนกรีตที่มีคุณสมบัติสม่ำเสมอ ทั้งทางด้านความสามารถเทได้ (Workability) กำลัง (Strength) ความต้านทานการซึมผ่านของน้ำ (Permeability) และความทนทาน (Durability)
กระบวนการทำคอนกรีตทั่วไปอาจเรียงลำดับขั้นตอนได้ดังนี้
๑. การเลือกหาวัตถุดิบที่เหมาะสม
๒. การกำหนดอัตราส่วนผสม
๓. การชั่งหรือตวงวัตถุดิบ เพื่อให้ได้อัตราส่วนผสมที่ถูกต้อง
๔. การผสม
๕. การลำเลียงคอนกรีตสดไปเท
๖. การเท
๗. การทำให้คอนกรีตอัดแน่น
๘. การแต่งผิว
๙. การบ่ม
๑๐. การแกะแบบหล่อคอนกรีตตามระยะเวลาที่ถูกต้อง
ซึ่ง ข้อ ๗. การทำให้คอนกรีตอัดแน่น เป็นสิ่งที่ควบคุมได้ยากขึ้นในปัจจุบันโดยเฉพาะโครงการขนาดใหญ่ โครงการที่เข้าไปทำการจี้เขย่าได้ยาก เช่น ตอม่อสะพาน เป็นต้น
คอนกรีตไหลเข้าแบบและอัดแน่นได้เอง (Self-Compacting Concrete) (คอนกรีต SCC) หมายถึง คอนกรีตที่สามารถไหลเข้าแบบได้เองและอัดแน่นได้เอง ด้วยน้ำหนักของตัวคอนกรีตเองโดยไม่ต้องมีการจี้และการเขย่า มีค่าไหลยุบตัว (Slump Flow) ประมาณ 60-78 ซม. และไม่เกิดการแยกตัวของมวลรวมหยาบ มีปริมาณวัสดุเชื่อมประสานมากกว่าปกติด้วยการผสม PFA (Pulverized Fuel Ash) ,GGBS (Ground Granular Blast Furnace) หรือผงหินปูน (Limestone Powder) เพื่อปรับปรุงคุณสมบัติของเนื้อซีเมนต์เพสต์และยังมีการเติมน้ำยาSuperplasticizer เพื่อเพิ่มความสามารถในการไหลเข้าแบบของคอนกรีต (Deformability)
คอนกรีตไหลเข้าแบบและอัดแน่นได้เอง เป็นคอนกรีตที่ตั้งชื่อตามพฤติกรรม ในขณะเป็น คอนกรีตสด คือ เนื้อคอนกรีตสดจะสามารถ ไหลเข้าแบบหล่อคอนกรีตได้ง่าย และสามารถอัดตัวเอง ให้แน่นได้ด้วยน้ำหนักของตัวเอง คอนกรีตชนิดนี้จะมีลักษณะที่เหลว แต่ข้น คล้ายโคลนเหลว มีความสามารถไหลแผ่เป็นวงกว้างบนระนาบราบ คล้ายของเหลวที่เหนียวข้นโดยไม่เกิดการแยกตัวระหว่างส่วนผสมต่างๆ ในคอนกรีต เมื่อบรรจุลงใน ภาชนะใดๆ คอนกรีตสดจะปรับผิวหน้า ส่วนบน ให้กลับมาสู่ระนาบราบ ได้ด้วยน้ำหนักของตนเอง ด้วยคุณสมบัติของของเหลว โดยที่หินย่อยไม่เกิดการแยกตัว และตกตะกอนลงสู่เบื้องล่าง
ซึ่งที่คอนกรีตไหลเข้าแบบและอัดแน่นได้เอง นั้นต้องการวัสดุเชื่อมประสานมากกว่าปกติด้วยการผสมวัสดุ PFA (Pulverized Fuel Ash) ,GGBS (Ground Granular Blast Furnace) หรือผงหินปูน (Limestone Powder) เพื่อปรับปรุงคุณสมบัติของเนื้อซีเมนต์เพสต์ ซึ่งวัสุดเหล่านั้นเราเรียกว่าสาร pozzolan ซึ่งคือ วัสดุที่เป็น ซิลิกา หรือ ซิลิกา และ อะลูมินา ที่ตัวเองไม่มีคุณสมบัติในการเชื่อมประสาน แต่เมื่ออยู่ในรูปของอนุภาคที่ละเอียด และมีความชื้น จะสามารถทำปฏิกิริยาเคมีกับ Ca(OH)2 ที่อุณหภูมิปกติ เกิดเป็นสารประกอบ ซึ่งมีคุณสมบัติเชื่อมประสานได้ คำว่า pozzolan มาจาก ชื่อเมือง Pozzuoli ในประเทศอิตาลี ซึ่งในอดีต ประมาณ 2300 ปีก่อน ชาวโรมันได้นำเถ้าภูเขาไฟ จากเมืองนี้มาใช้ ในการผลิตไฮดรอลิกซีเมนต์ และใช้ สารนี้ผสมกับปูนขาว ทำเป็นปูนก่อในงานก่อสร้าง สถานที่สำคัญต่างๆ มากมาย ซึ่งบางอาคาร ยังคงทนอยู่ได้จนถึงปัจจุบัน เช่น โคลีเซี่ยม ในกรุงโรม เถ้าภูเขาไฟจึงนับเป็นวัสดุ pozzolan ธรรมชาติชนิดแรก ที่มีประวัติว่ามนุษย์ได้นำมาใช้ในงานก่อสร้าง โดยวัสดุ pozzolan ธรรมชาติได้แก่ หิน Pumicite หิน Opaline หิน Chert ส่วนวัสดุ pozzolan สังเคราะห์ ก็มีหลายชนิด เช่น เถ้าลอยจากถ่านหิน (Coal Fly Ash) ดินเหนียวเผา (Burnt Clay) และ เถ้าแกลบ (Rice Hush Ash)ในการทดลองนี้เราเลือกใช้เถ้าแกลบ (Rice Hush Ash)
ในขณะที่เป็นคอนกรีตสด คอนกรีต SCC ต้องมีคุณสมบัติ ดังนี้
1.มีความสามารถสูงในการปรับเปลี่ยนรูปทรง (High Deformability) 2.มีความต้านทานต่อการแยกตัวของหินย่อยออกจากปูนทราย (High Resistance to Segregation) และมีความต้านทานต่อการเยิ้มตัว(Bleeding) ซึ่งเป็นการแยกตัวของน้ำออกมาจากส่วนผสมที่เป็นของแข็งได้ 3.สามารถไหลเข้าตามซอกมุมของแบบหล่อคอนกรีต หรือ ไหลผ่านช่องแคบระหว่างเหล็กเสริมในแบบหล่อได้สะดวก (High Filling Ability) เม็ดหินอ่อนโดยไม่เกิดการติดขัดกับเหล็กเสริม (blocking)
บทความโดย พงศ์พิชญ์ พิมพิไสย
คอนกรีตSCC โดยปกติจะใช้อัตราส่วนน้ำต่อสารเชื่อมประสาน ค่อนข้างต่ำ(ต่ำกว่า 0.40) เพื่อลดปัญหา การแยกตัวของวัสดุ แต่หากผสมน้ำเพียงอย่างเดียวในอัตราที่ต่ำนี้ คอนกรีตสดจะมีความสามารถในการเทได้ต่ำมาก
|
ในการผสมคอนกรีต SCC ต้องเติมน้ำยา Superplasticizer ประมาณ 1-2 % ของน้ำหนักสารเชื่อมประสาน เพื่อช่วยให้คอนกรีต มีความลื่นไหลเพิ่มขึ้นได้ โดยไม่ต้องเพิ่มน้ำ
 |
น้ำยา Superplasticizer จะช่วยแยกอนุภาคปูนซีเมนต์ ให้กระจายออกห่างกันหลังเติมน้ำยา แล้วหมุนโม่ผสมต่อไปไม่เกิน 1 นาที คอนกรีตสดที่แห้งมากในตอนต้น จะเปลี่ยนสภาพไปเป็นของเหลวอย่างชัดเจน
|
เมื่อเทคอนกรีต SCC จากรถ โม่ผสมคอนกรีตลงในกระบะรถเข็น จะสังเกตเห็นได้ว่า คอนกรีตสด จะปรับผิวหน้า ให้กลับมาอยู่ในระนาบราบได้โดยเร็ว ด้วย คุณสมบัติพื้นฐานของของเหลวทั่วไป
 |
ในการออกแบบส่วนผสมคอนกรีตไหลเข้าแบบและอัดแน่นได้เอง นอกจากต้องพิจารณาหาสัดส่วนที่เหมาะสมของวัสดุผงละเอียดและน้ำยาSuperplasticizer เพื่อให้เกิดสมดุลระหว่างความสามารถในการเปลี่ยนรูปร่าง (Deformability) ที่สูงกับความหนืดของคอนกรีต (Viscosity) ซึ่งพอเหมาะที่จะทำให้คอนกรีตไม่แยกตัวแล้ว ยังมีปัจจัยสำคัญที่ต้องนำมาพิจารณาด้วยคือ ปริมาณของมวลรวมหยาบควรมีค่าประมาณ 50% ของปริมาตรส่วนผสมที่เป็นของแข็ง ทั้งนี้เพราะการมีมวลรวมหยาบมากจะเพิ่มพื้นที่สัมผัสกันของมวลรวมและทำให้เกิดการขัดตัวของมวลรวม(Interlocking) ซึ่งทำให้เพิ่มโอกาสการติดขัด (Blockage) ของคอนกรีตขึ้นได้และคอนกรีต SCC ต้องการสารเชื่อมประสาน ในปริมาณที่สูงกว่าที่ใช้ในงานคอนกรีตประเภทอื่นทั้งนี้ เพื่อช่วยแยกก้อนหิน และเม็ดทรายให้อยู่ห่างกันมากขึ้น ลดความเสียดทาน และการขัดกันของอนุภาคมวลรวม ซึ่งจะช่วยให้การไหล ของคอนกรีตเกิดขึ้นดี ไม่เกิดการติดขัดในซอกแคบของแบบหล่อหรือโครงเหล็กเสริม แต่จะต้องมีความหนืด มากพอที่จะต้านทานการแยกตัวของหินย่อย
Tag :
ผสมคอนกรีต,
องค์ประกอบของคอนกรีต
