แนวทางในการใช้หินฝุ่นบะซอลต์เป็นวัสดุกันซึมสำหรับระบบฝังกลบ

บทคัดย่อ

กระบวนการบดย่อยหินบะซอลต์ภายในโรงโม่หินนั้นจะท าให้เกิดเศษหินขนาดเล็กและฝ่นุ เรียกรวมกันว่า หินฝุ่น (Quarry Dust) ส่วนใหญ่จะถูกกองเป็นวัสดุเหลือทิ้งอยู่ภายในบริเวณโรงโม่หิน เป็นปริมาณมาก โดยคิดเป็นประมาณร้อยละ 20 ของปริมาณหินที่ผลิตได้จากกระบวนการโม่หิน การ ใช้ประโยชน์ของหินฝุ่นยงัมีปริมาณน้อยและมูลค่าต ่า หินฝุ่นมีส่วนประกอบเป็นดินและเศษหินที่มี ขนาดเม็ดตั้งแต่ 5 มิลลิเมตร ลงไปจนละเอียดเป็นฝุ่นผง จึงมีความเป็นไปไดท้ี่จะประยุกตใ์ชเ้ป็นวสัดุ กันซึม แต่เนื่องจากหินฝุ่นมีค่าสัมประสิทธิ์การซึมผ่านได้สูง จึงจา เป็นตอ้งมีการปรับปรุงคุณภาพและ ศึกษาปัจจัยที่มีผลต่อคุณสมบัติในการใชง้านเป็นวสัดุกันซึมก่อนการนา ไปใชป้ระโยชน์ งานวิจัยนี้มี วัตถุประสงค์ในการปรับปรุงค่าสัมประสิทธิ์การซึมผ่านได้ของหินฝุ่นบะซอลต์ ให้มีคุณสมบัติเป็น วสัดุกันซึมโดยการผสมดว้ยเบนโทไนต ์และเสนอขอบเขตคุณสมบตัิที่เหมาะสมของหินฝ่นุบะซอลต์ ผสมเบนโทไนต์ส าหรับใช้ในการก่อสร้างเป็นชั้นกันซึมในรูปของความสัมพันธ์ระหว่างค่าหน่วย น ้าหนักแห้งและความชื้นในการบดอัด โดยการพิจารณาถึงผลของพลังงานที่ใช้ในการบอดอัดและค่า ความชื้นที่ใช้ในการบดอัดที่มีต่อค่าสัมประสิทธิ์การซึมผ่านได้ ค่าก าลังรับแรงเฉือน และค่าการหดตัว ที่เหมาะสมในการใชง้าน จากการศึกษาคุณสมบัติพื้นฐานพบว่า หินฝุ่นบะซอลต์ มีขนาดเม็ดเฉลี่ยเท่ากับเม็ดทราย มี ขนาดอนุภาคที่ผ่านตะแกรงเบอร์ 200 ประมาณร้อยละ 6 - 10 หินฝุ่นบะซอลต์จา แนกได้ว่าเป็นวสัดุ ประเภท SW-SM (ทรายปนกรวดที่มีขนาดคละกันดีและทรายที่มีตะกอนปน) ตามการจา แนกตาม ระบบ USCS หินฝ่นุบะซอลต์ที่ใชใ้นการทดสอบมีค่าสัมประสิทธิ์การซึมผ่านได้ประมาณ 6.5?10-8 ถึง 3.7?10-7 เมตรต่อวินาที การปรับปรุงคุณภาพหินฝ่นุบะซอลตด์ว้ยโซเดียมเบนโทไนต ์จะตอ้งใชอ้ตัรา ส่วนผสมเบนโทไนต์ (Soil-Bentonite Ratio) เท่ากับร้อยละ 1 โดยน ้าหนัก เพื่อให้หินฝุ่นบะซอลต์มีค่า สัมประสิทธิ์การซึมผ่านได้ให้ต ่ากว่า 1?10-9 เมตรต่อวินาที การศึกษาผลของพลังงานในการบดอัดและความชื้นในการบดอัดที่มีต่อคุณสมบัติของหิน ฝุ่นบะซอลต์ผสมเบนโทไนต์พบว่า การใช้พลังงานในการบดอัดที่สูงขึ้นจะท าให้หินฝุ่นบะซอลต์ผสม เบนโทไนต์มีค่าสัมประสิทธิ์การซึมผ่านได้ต ่าลง และมีค่าก าลังรับแรงเฉือนสูงขึ้น และการใช้ความชื้น ในการบดอัดที่สูงกว่าค่าความชื้นที่เหมาะสมจะท าให้ค่าสัมประสิทธิ์การซึมผ่านได้ที่ลดลงอย่างมี นยัส าคญั จะท าให้ค่าก าลังรับแรงเฉือนของหินฝุ่นผสมเบนโทไนต์ลดลง หินฝ่นุบะซอลต์ผสมเบนโท ซ ไนต์ที่บดอัดด้วยความชื้นร้อยละ 12 - 19 และมีค่าหน่วยน ้าหนักแห้ง 17.5 – 20.5 กิโลนิวตันต่อ ลูกบาศก์เมตร จะมีค่าสัมประสิทธิ์การซึมผ่านได้อยู่ในเกณฑ์ที่ใช้เป็นวัสดุกันซึมได้ และการบดอดัหิน ฝุ่นบะซอลต์ผสมเบนโทไนต์ที่ความชื้นในการบดอัดไม่เกินประมาณร้อยละ 15 จึงจะมีค่าก าลังรับแรง เฉือนเพียงพอในการใช้งานเป็นวัสดุกันซึมบดอัด หินฝุ่นบะซอลต์ผสมเบนโทไนต์ที่ถูกบดอดัดว้ย ความชื้นสูงๆ จะมีการหดตัวเชิงปริมาตรสูงกว่าตัวอย่างที่บดอัดด้วยความชื้นต ่า ค่าความชื้นในการบด อัดหินฝุ่นบะซอลต์ผสมเบนโทไนต์ควรต ่ากว่าร้อยละ 20 เพื่อให้มีค่าการหดตัวเชิงปริมาตรอยู่ในเกณฑ์ ที่ใช้เป็นวัสดุกันซึมได้ แนวทางในการน าหินฝุ่นบะซอลต์มาใช้เป็นวัสดุกันซึมท าได้โดยการปรับปรุงคุณภาพของหิน ฝุ่นบะซอลต์ดว้ยการผสมเบนโทไนต์ ในปริมาณร้อยละ 1 โดยน ้าหนัก และเพื่อให้มีค่าสัมประสิทธิ์ การซึมผ่านได้ต ่ากว่า 1?10-9 เมตรต่อวินาที มีค่าก าลังรับแรงเฉือนสูงกว่า 5.86 ตนั/ตารางเมตร และมี ค่าการหดตัวเชิงปริมาตรต ่ากว่าร้อยละ 4 จะต้องท าการบดอัดหินฝุ่นบะซอลต์ผสมเบนโทไนต์ที่ค่า ความชื้นระหว่าง ร้อยละ 12 ถึงร้อยละ 15.5 และให้มีค่าหน่วยน ้าหนักแห้งไม่ต ่ากว่า 18.6 กิโลนิวตนั ต่อลูกบาศก์เมตร จึงจะสามารถใช้เป็นชั้นกันซึมได้อย่างมีประสิทธิภาพ สามารถรับน ้าหนักบรรทุกได้ อย่างปลอดภัย และไม่เกิดปัญหาการหดตัวแตกร้าวในชั้นกันซึม โดยสามารถก าหนดเป็นช่วงขอบเขต คุณสมบตัิของหินฝ่นุบะซอลตผ์สมเบนโทไนต์ส าหรับใช้เป็นเครื่องมือในการควบคุมการก่อสร้างชั้น กันซึมบดอัดได้ ค่าใช้จ่ายในการก่อสร้างชั้นกันซึมจากหินฝุ่นบะซอลต์ผสมเบนโทไนต์บดอัดจะขึ้นอยู่กับ ราคาของหินฝ่นุและเบนโทไนตเ์ป็นส าคญั และราคาค่าก่อสร้างจะแปรผันตามระยะทางในการขนส่ง หินฝุ่น ค่าใช้จ่ายในการก่อสร้างชั้นกันซึมด้วยหินฝุ่นบะซอลต์ผสมเบนโทไนต์มีราคาสูงกว่าการ ก่อสร้างดว้ยดินเหนียวบดอัดและการใช้วัสดุกันซึมธรณีสังเคราะห์ อย่างไรก็ตาม ประสิทธิภาพของ ชั้นกันซึมบดอัดจะขึ้นอยู่กับวิธีการก่อสร้างและการควบคุมคุณภาพในการก่อสร้างเป็นส าคัญ และควร หาแนวทางในการป้องกันปัญหาในการใช้งานในระยะยาวที่อาจเกิดขึ้น เช่น การแลกเปลี่ยนไอออน ของเบนโทไนต ์เป็นตน้

คำสำคัญ