สมบัติเชิงกลและสมบัติทางกายภาพของวัสดุที่มีซีเมนต์เป็นฐานที่ผสมเถ้าหนักและเถ้าชานอ้อย

บทคัดย่อ

เถ้าหนัก (Bottom ash) และเถ้าซานอ้อย (Sugarcane bagasse ash) เป็นวัสดุเหลือใช้จากโรงงานไฟฟ้าถ่านหินและอุตสาหกรรมน้ำตาล ที่มีคุณสมบัติที่ดีสำหรับใช้ในงานโครงสร้างคอนกรีตที่ดีต่อสิ่งแวดล้อม ในงานวิจัยนี้ ใช้เถ้าหนักและเถ้าชานอ้อยมาทดแทนปูนซีเมนต์ในอัตราส่วนร้อยละ 10, 20 และ 30 โดยน้ำหนัก และใช้ถ้าทั้งสองในอัตราส่วนร้อยละ 20 โดยน้ำหนัก ทดแทนปูนซีเมนต์ เพื่อผลิตซีเมนต์เพสต์ มอร์ต้าร์ และคอนกรีต ตามสำดับ ขั้นต้นเป็นการศึกษาความต้องการปริมาณน้ำของเถ้าหนักและเถ้าชานอ้อยในการหาความข้นเหลวปกติและการก่อตัวของซีเมนต์เพสต์ หลังจากนั้นศึกษาการเปลี่ยนเฟสและศึกษาลักษณะทางจุลภาคด้วยกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องกราด (SEM) ที่อัตราส่วนน้ำต่อซีเมนต์ (w/c) ที่ 0.5 อีกทั้งยังทำการศึกษาสมบัติทางความร้อนจากการลดลงของน้ำหนัก (Thermal-gravimetric analysis) ในส่วนของชิ้นงานมอร์ต้าร์ใช้อัตราส่วนน้ำต่อซีเมนต์ และทรายต่อซีเมนต์ที่ 0.5 และ 2.5 ตามลำดับ ศึกษาความหนาแน่น การดูดซึมน้ำ ความพรุน และกำลังอัดของมอร์ต้าร์ ยิ่งไปกว่านั้นศึกษาการขยายตัวของมอร์ต้าร์ที่บ่มในสารละลายแมกนีเซียมซัลเฟต ที่ความเข้มข้นร้อยละ 5 โดยน้ำหนัก ในส่วนของคอนกรีตใช้น้ำต่อวัสดุประสาน (w/b) ที่ 0.57 และควบคุมการยุบตัวระหว่าง 80-100 มิลลิเมตร ทำการศึกษาการซึมผ่าน ความพรุน การดูดซึมน้ำ ความหนาแน่น และค่กำลังอัด ของคอนกรีตในทุกๆ อัตราส่วนผสม ผลการวิจัย แสดงให้เห็นว่าค่าความข้นเหลวมีค่าลดลงเมื่อปริมาณเถ้าหนักและเถ้าซานอ้อยเพิ่มขึ้น ค่าการก่อตัวเริ่มต้นและสุดท้ายของซีเมนต์เพสต์ที่ผสมวัสดุปอซโซลานมีระยะเวลานานขึ้นเมื่อเทียบกับซีเมนต์เพสต์ควบคุม (100% Portland cement) ยิ่งไปกว่านั้น ค่ากำลังอัดของทุกๆ อัตราส่วนที่ผสมเถ้าหนัก มีค่า ใกล้เคียงกับมอร์ต้าร์ควบคุมที่ระยะการบ่ม 90 วัน โครงสร้างจุลภาคของซีเมนต์เพสต์ของวัสดุปอซโซลานสามารถทำปฏิกิริยาปอซโซลานิกและยืนยันด้วยค่ากำลังอัดที่สูงขึ้นด้วย โดยเฉพาะอย่างยิ่ง หลังจากการบ่มที่ 28 วัน จากผลการศึกษาทางความร้อน พบว่าเถ้าหนักและเถ้าชานอ้อยสามารถทำปฏิกิริยากับแคลเซียมไฮดรอกไซด์ (calcium hydroxide) ส่งผลให้ผลิตภัณฑ์จากปฏิกิริยาไฮเดรชันมากกว่าอัตราส่วนควบคุม สำหรับผลของมอร์ต้าร์ แสดงให้เห็นว่ามอร์ต้าร์ที่ผสมวัสดุปอซโซลานมีค่กำลังอัดน้อยกว่ามอร์ต้าร์ควบคุมในช่วงระยะ การบ่มช่วงต้น แต่เมื่อระยะการบ่มนานขึ้น (28 และ 90 วัน) มอร์ต้าร์ที่ผสมเถ้าหนักและเถ้าชานอ้อยมีค่ากำลังอัดสูงกว่ามอร์ต้าร์ควบคุม ยิ่งไปกว่านั้นผลของค่ากำลังอัดของคอนกรีตที่ผสมเถ้าหนักและเถ้าชานอ้อยมีค่ากำลังอัดสูงใกล้เคียงกับคอนกรีตควบคุมที่ระยะการบ่มหลังจาก 28 วัน ยิ่งไปกว่านั้นค่ากำลังอัดหลังจากบ่มในสารละลายแคลเซียมไฮดรอกไซด์อิ่มตัวที่ 90 วัน คอนกรีตที่ผสมทั้งเถ้าหนักและเถ้าชานอ้อยมีค่ากำลังอัดมากกว่าคอนกรีตควบคุม การดูดซึมน้ำและความพรุนของมอร์ต้าร์ที่ผสมเถ้าหนักและเถ้าชานอ้อยที่บ่มระยะยาวมีค่าน้อยกว่ามอร์ต้าร์ควบคุม ค่าการซึมผ่านของคลอไรด์ (CI (iffusivity) ของคอนกรีตที่ผสมเถ้าหนักและเถ้าชานอ้อยมีแนวโน้มลดลงเมื่อระยะการบ่มที่เพิ่มขึ้น ยิ่งไปกว่านั้นการซึมผ่านของคลอไรด์ในคอนกรีตยังสอดคล้องกับการดูดซึมน้ำและความพรุนอีกด้วย งานวิจัยนี้แสดงให้เห็นว่าเถ้าหนักและเถ้าซานอ้อยสามารถใช้ทดแทนปูนซีเมนต์เพื่อปรับปรุงกำลังอัด และความทนทานของคอนกรีตโดยการเติมเต็มรูพรุนและการทำปฏิกิริยาปอซโซลานสามารถเลือกใช้เป็นวัสดุโครงสร้างในคอนกรีตเพื่ออนาคตได้

คำสำคัญ