การศึกษาประสิทธิภาพของสารจีโอพอลิเมอร์ ต่อการเพิ่มกำลังเฉือนของดินบดอัด

บทคัดย่อ

จุดประสงค์ของวิจัยนี้คือเพื่อศึกษาผลกระทบของสารลดแรงตึงผิวต่อประสิทธิภาพการบดอัดดินและเพื่อศึกษาประสิทธิภาพของสารจีโอโพลิเมอร์ต่อการเสริมสร้างกำลังเฉือนของดินบดอัด ดินตัวอย่างที่ใช้ในการทดสอบ ได้แก่ ดินเหนียวที่มีพลาสติกซิตี้สูง (High plasticity clay, CH) ดินตะกอนที่มีพลาสติกซิตี้สูง (High plasticity silt, MH) และดินทรายปนดินตะกอน (Silty sand, SM) สารลดตึงผิวที่ใช้ในการทดสอบ 3 ชนิด ได้แก่ โนนิลฟีนอลอีทอกซิเลต (Nonyl Phenol Ethoxylate) คอนเอด (CON-AID) และโซเดียมโดดีซิลซัลเฟต (Sodium Dodecyl Sulfate) สารจีโอพอลิเมอร์ที่ใช้ในการทดสอบเกิดจากการนำเถ้าถ่านหิน (Fly ash) ผสมกับตัวกระตุ้นอัลคาไลน์ (Alkaline Activator, AL) ซึ่งเกิดการการผสมกันระหว่างโซดาไฟ (NaOH) และโซเดียมซิลิเกต (Na2SiO3) อัตราส่วน 1:1 จากการศึกษาผลกระทบของสารลดแรงตึงผิวต่อประสิทธิภาพการบดอัดดิน โดยผันแปรความเข้นข้น 4 ระดับ (5%, 10%, 15% และ 20% โดยน้ำหนัก สำหรับโนนิลฟีนอลอีทอกซิเลต และคอนเอด และ 0.2, 0.4, 0.6 และ 0.8 โมลาร์ สำหรับโซเดียมโดดีซิลซัลเฟต) ผลการบดอัดดินแบบสูงกว่ามาตราฐานระบุว่าโนนิลฟีนอลอีทอกซิเลตและโซเดียมโดดีซิลซัลเฟตไม่มีประสิทธิภาพที่จะทำให้ความหนาแน่นของการบดอัดเพิ่มขึ้น ในทางตรงข้ามกลับส่งผลให้ค่าความหนาแน่นแห้งของดินบดอัดมีค่าลดลงและยังทำให้ปริมาณความชื้นที่เหมาะสม (OMC) ของดินบดอัดมีการเปลี่ยนแปลงไปเมื่อเทียบกับผลจากการบดอัดด้วยน้ำบริสุทธิ์ ส่วนคอนเอดซึ่งเป็นสารลดแรงตึงผิวที่มีประจุลบนั้น หากใช้ในระดับที่มีความเข้มข้นสูง (มากว่า 20%) ส่งผลให้ความหนาแน่นแห้งของดินเม็ดละเอียด (ดินเหนียวที่มีค่าพลาสติกซิตี้สูงและดินตะกอนที่มีพลาสติกซิตี้สูง) มีค่าเพิ่มขึ้นเมื่อเทียบกับผลจากการบดอัดด้วยน้ำบริสุทธิ์ จากการศึกษาประสิทธิภาพของจีโอโพลิเมอร์ต่อการเสริมสร้างกำลังเฉือนของดินบดอัดนั้นการทดสอบได้นำเถ้าถ่านหินผสมกับดินอัตราส่วนคงที่เท่ากับ 1:10 จากนั้นนำส่วนผสมนี้ไปทดสอบการบดอัดแบบสูงกว่ามาตราฐานด้วยสารกระตุ้นอัลคาไลน์ที่ผสมกับน้ำด้วยอัตราส่วนคงที่เท่ากับ 1:10 ในการทดสอบได้ผันแปรปริมาณสารละลายอัลคาไลน์จนกระทั่งได้ปริมาณความชื้นที่เหมาะสม และนำค่าปริมาณความชื้นที่เหมาะสมนี้ไปบดอัดดินและทดสอบสอบกำลังเฉือนภายใต้ความเค้นกดตั้งฉากเท่ากับ 0.4, 0.6, 0.8 และ 1.0 MPa ในสภาวะที่ไม่มีการบ่มตัวอย่างและมีการบ่มตัวอย่างเป็นระยะเวลา 7 วัน ผลการศึกษาระบุว่าปริมาณความชื้นที่เหมาะสมของดินทรายผสมดินตะกอนและดินตะกอนที่มีพลาสติกซิตี้สูงที่บดอัดโดยใช้เถ้าถ่านหินและสารจีโอโพลิเมอร์มีค่าสูงกว่าตัวอย่างดินที่ทำการบดอัดโดยใช้น้ำบริสุทธิ์ ส่วนปริมาณความชื้นที่เหมาะสมของดินเหนียวที่มีค่าพลาสติกซิตี้สูงที่ทำการบดอัดด้วยเถ้าถ่านหินและสารจีโอพอลิเมอร์มีค่าลดลงเพียงเล็กน้อยเมื่อเทียบผลจาการทดสอบการบดอัดด้วยน้ำบริสุทธิ์ และค่ากำลังรับแรงเฉือนของตัวอย่างดินที่ผสมกับเถ้าถ่านหินและสารจีโอโพลิเมอร์ในสภาวะที่บ่มตัวอย่างดินบดอัดเป็นเวลา 7 วัน มีแนวโน้มสูงกว่าตัวอย่างดินที่บดอัดด้วยน้ำบริสุทธิ์ประมาณสองเท่า ซึ่งแสดงให้เห็นว่าเถ้าถ่านหินผสมสารจีโอโพลิเมอร์สามารถเพิ่มกำลังรับแรงเฉือนของดินได้ โดยการเพิ่มค่าความเค้นยึดติดและค่ามุมเสียดทานภายในจากปฏิกิริยาทางเคมีระหว่างน้ำ เถ้าถ่านหินและตัวกระตุ้นอัลคาไลน์ จากเทคนิคดังกล่าวกล่าวสามารถนำไปประยุกต์ใช้ในการปรับปรุงคุณภาพดินโดยใช้สารจีโอโพลิเมอร์ สำหรับการเสริมสร้างความแข็งแรงของเขื่อนดิน ความลาดชันของมวลดิน และมวลดินใต้ฐานรากเขื่อน

คำสำคัญ