การพัฒนาวัสดุทดแทนปูนซีเมนต์จากกากดินตะกอนประปา

บทคัดย่อ

ปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์ถูกใช้ในงานก่อสร้างอย่างกว้างขวางในสังคมมนุษย์ อย่างไรก็ตามปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์ส่งผลเสียต่อสิ่งแวดล้อม เนื่องจากในกระบวนการผลิตต้องใช้พลังงานสูง และมีการปลดปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ออกมาในปริมาณมากซึ่งเป็นสาเหตุหลักของสภาวะโลกร้อน จีโอพอลิเมอร์เป็นหัวข้อที่ถูกศึกษาอย่างมาก ในฐานะวัสดุทดแทนปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์ เพราะ จีโอพอลิเมอร์เป็นวัสดุที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม และสามารถสังเคราะห์ได้จากวัสดุของเสียที่หลาก หลาย ดินตะกอนประปาเป็นของเสียจากกระบวนการบำบัดน้ำเพื่อผลิตน้ำประปา ดินตะกอนประปาจึงเป็นปัญหาของเมืองใหญ่ทั่วโลก วิธีที่มีประสิทธิภาพในการแก้ปัญหาดินตะกอนประปาคือนำมาใช้ซ้ำหรือแปรรูปให้เป็นผลิตภัณฑ์ที่ใช้งานได้ เถ้าแกลบเป็นของเสียจากการเกษตร เป็นแหล่งของซิลิกาที่เกิดปฏิกิริยาได้ง่าย และสามารถใช้เถ้าแกลบเพื่อควบคุมสมบัติของจีโอพอลิเมอร์ เป้าหมายของงานวิจัยนี้เพื่อพัฒนาจีโอพอลิเมอร์โดยการใช้ดินตะกอนประปาและเถ้าแกลบเป็นสารตั้งต้น ส่วนผสมของโซเดียมไฮดรอกไซด์และโซเดียมซิลิเกตถูกใช้เป็นสารละลายที่ใช้ทำปฏิกิริยา ผลการทดลองแสดงให้เห็นว่า ความหนาแน่นของจีโอพอลิเมอร์ที่สังเคราะห์จากดินตะกอนประปาและเถ้าแกลบมีค่าต่ำกว่าของปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์ประมาณ 3 เท่า นอกจากนี้ ความแข็งแรงของจีโอพอลิเมอร์ที่สังเคราะห์จากดินตะกอนประปาและเถ้าแกลบมีค่าใกล้เคียงกับค่าความแข็งแรงขั้นต่ำของปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์ สภาวะที่เหมาะสมที่สุดสำหรับเผาแคลไซน์ดินตะกอนประปาคือ 600 องศาเซลเซียส นาน 4 ชั่วโมง เมื่อเพิ่มความเข้มข้นของโซเดียมไฮดรอกไซด์ อัตราส่วนโซเดียมซิลิเกตต่อโซเดียมไฮดรอกไซด์ และอุณหภูมิในการบ่ม จะส่งผลให้ความแข็งแรงของจีโอพอลิเมอร์เพิ่มขึ้น ในขณะที่เวลาในการก่อตัวจะลดลง สภาวะที่เหมาะสมในการทดแทนดินตะกอนประปาด้วยเถ้าแกลบ คือ ร้อยละ 30 และ ร้อยละ 40 โดยน้ำหนัก เมื่อบ่มชิ้นงานที่อุณหภูมิห้อง และ 60 องศาเซลเซียส ตามลำดับ การเพิ่มปริมาณเถ้าแกลบจะส่งผลให้ความหนาแน่นของจีโอพอลิเมอร์ลดลงเมื่อบ่มที่อุณหภูมิห้องและการเพิ่มปริมาณ ของเถ้าแกลบส่งผลให้หน่วงเวลาในการก่อตัว งานวิจัยนี้เปิดโอกาสให้ประยุกต์ใช้จีโอพอลิเมอร์ที่สังเคราะห์จากดินตะกอนประปาและเถ้าแกลบเพื่อใช้ในงานทางวิศวกรรมที่หลากหลาย โดยเฉพาะวัสดุก่อสร้างมวลเบา

คำสำคัญ