การประยุกต์ใช้ผลผลิตพลอยได้จากโรงไฟฟ้าชีวมวลเพื่อใช้ในการผลิตคอนกรีตสมรรถนะสูง

บทคัดย่อ

งานวิจัยนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อศึกษาศักยภาพของผลผลิตพลอยได้จากโรงไฟฟ้าชีวมวลเพื่อการนามาใช้ในงานปูนซีเมนต์และคอนกรีต โดยทาการสารวจข้อมูลของเถ้าชีวมวลซึ่งเป็นผลผลิตพลอยได้จากโรงไฟฟ้าในประเทศไทย ศึกษาคุณลักษณะเฉพาะเชิงวัสดุซีเมนต์เบื้องต้นของเถ้าชีวมวล และศึกษาแนวทางที่เหมาะสมในการนาเถ้าชีวมวลจากแหล่งต่างๆ เพื่อนามาใช้ในงานคอนกรีตสมรรถนะสูง เถ้าชีวมวลที่ศึกษาในงานวิจัยนี้ แบ่งออกเป็น 5 กลุ่มตามชนิดของเชื้อเพลิง ได้แก่ เถ้าชานอ้อย (B) เถ้าแกลบ (R) เถ้าชานอ้อยเปลือกไม้ (BB) เถ้าทะลายปาล์ม (P) และเถ้าชีวมวลรวม (BM) ผลการศึกษาในการประเมินคุณลักษณะเฉพาะเชิงวัสดุซีเมนต์ตามมาตรฐาน ASTM C 618 ได้ข้อสรุปว่า เถ้าชีวมวลที่มีศักยภาพในการนามาปรับปรุงและใช้ในงานปูนซีเมนต์และคอนกรีต ได้แก่ เถ้าชานอ้อย และเถ้าแกลบ ทั้งนี้ ในการนาผลผลิตพลอยได้จากเกษตรกรรมและโรงไฟฟ้ามาใช้ในงานปูนซีเมนต์และคอนกรีตสมรรถนะสูงชนิดอัดแน่นได้ด้วยตัวเอง งานวิจัยนี้ได้กาหนดความสามารถในการไหลแผ่ของคอนกรีตตามค่าเฉลี่ยเกณฑ์มาตรฐานในช่วง 70 ? 2.5 ซ.ม. เพื่อเป็นแนวทางในการพิจารณาการใช้งานในอุตสาหกรรมคอนกรีตผสมเสร็จ ซึ่งสามารถสรุปผลได้ดังนี้ เถ้าชานอ้อยเป็นผลผลิตพลอยได้จากกระบวนการผลิตไฟฟ้าที่ใช้ชานอ้อยเป็นเชื้อเพลิง และมีซิลิกอนไดออกไซด์ (SiO2) เป็นองค์ประกอบหลัก งานวิจัยนี้ได้นาเถ้าชานอ้อยซึ่งไม่ผ่านการบดเพื่อปรับปรุงสมบัติทางกายภาพมาใช้ในงานคอนกรีตชนิดอัดแน่นได้ด้วยตัวเอง การออกแบบสัดส่วนผสมของคอนกรีตชนิดอัดแน่นได้ด้วยตัวเองตามมาตรฐาน ACI 211.1-91 ประกอบด้วย ปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์ประเภทที่ 1 ปริมาณ 550 กิโลกรัมต่อลูกบาศก์เมตร เถ้าชานอ้อยได้ถูกนามาใช้แทนที่ทรายในอัตราร้อยละ 10, 20, 40, 60, 80 และ 100 โดยปริมาตร และสารลดน้าพิเศษในปริมาณร้อยละ 2 โดยน้าหนักของปูนซีเมนต์ เพื่อคงความสามารถในการไหลแผ่ที่ระยะ 70 ? 2.5 ซม. ตามกาหนด ผลการวิจัย พบว่าอัตราส่วนน้าต่อปูนซีเมนต์ (w/c) ของคอนกรีตมีแนวโน้มเพิ่มขึ้นเมื่อมีการใช้เถ้าชานอ้อยแทนที่มวลรวมละเอียดในปริมาณเพิ่มขึ้น การแทนที่ของเถ้าชานอ้อยเกินกว่าร้อยละ 40 โดยปริมาตร ส่งผลให้คอนกรีตมีแนวโน้มเกิดการติดขัดของมวลรวมเนื่องจากการไหลในระดับรุนแรง และการแทนที่ของเถ้าชานอ้อยร้อยละ 10 โดยปริมาตร ทาให้ความสามารถในการไหล และเปลี่ยนแปลงรูปร่างดีที่สุด โดยผลของระยะเวลาในการทดสอบ V-funnel flow time มีค่าไม่เกินค่ามาตรฐาน (8-12 วินาที) เถ้าแกลบเป็นผลผลิตพลอยได้จากโรงผลิตไฟฟ้าที่ใช้แกลบเป็นเชื้อเพิลง งานวิจัยนี้ใช้เถ้าแกลบแทนที่ปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์ประเภทที่ 1 ในการผลิตคอนกรีตชนิดไหลตัวได้ในอัตราร้อยละ 0, 10, 20 และ 40 โดยน้าหนักของวัสดุผง และกาหนดอัตราส่วนน้าต่อวัสดุผง (w/b) เท่ากับ 0.28 และ 0.33 ผลการวิจัย พบว่าการแทนที่ของเถ้าแกลบร้อยละ 20 โดยน้าหนัก ส่งผลให้คอนกรีตมีความสามารถในการไหลดีที่สุด โดยมีค่าการไหลแผ่สูงสุดและระยะเวลาในการทดสอบ V-funnel Flow Time ต่าที่สุด นอกจากนี้ กาลังอัดของคอนกรีตทุกช่วงอายุก็มีค่าสูงสุด ซึ่งสอดคล้องกับผลการทดสอบ Ultrasonic Pulse Velocity และเมื่อทาการเพิ่มขีดความสามารถในการใช้ประโยชน์ของเถ้าแกลบด้วยผงแคลเซียมคาร์บอเนต พบว่าค่ากาลังอัดของคอนกรีตที่อายุ 7 วัน มีค่าอยู่ในช่วง 30 ถึง 38 เมกะปาสคาล และค่ากาลังอัดที่ช่วงอายุ 28 วัน มีค่าอยู่ในช่วง 38 ถึง 45 เมกะปาสคาล ทั้งนี้ คอนกรีตผสมผงแคลเซียมคาร์บอเนตมีค่ากาลังอัดสูงที่สุด ในขณะที่คอนกรีตควบคุมมีค่ากาลังอัดน้อยที่สุดเมื่อเปรียบเทียบกับคอนกรีตทุกส่วนผสม ในภาพรวมเมื่อนาเถ้าแกลบมาใช้แทนที่ปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์ในการผลิตคอนกรีต พบว่า มีความเป็นไปได้ในการพัฒนาคอนกรีตชนิดไหลตัวได้ซึ่งมีราคาไม่แพง ทั้งนี้ การนาวัสดุผง (เถ้าแกลบ และผงแคลเซียมคาร์บอเนต) มาใช้แทนที่ปูนซีเมนต์ต้องมีการกาหนดสัดส่วนของวัสดุผงให้เหมาะสมกับองค์ประกอบหลัก ซึ่งได้แก่ ปูนซีเมนต์ มวลรวม และสารเคมีผสมเพิ่ม

คำสำคัญ