|
=== ส่วนประกอบของคอนกรีต ===
==
== ปูนซีเมนต์ (Cement) ==
=== บทนำ ===
=== ประวัติปูนซีเมนต์ ===
ปูนซีเมนต์ธรรมชาติเป็นหินพอซโชลานา ซึ่งชาวโรมันได้ค้นพบและใช้ในงานผสมคอนกรีต ทำให้ชาวโรมันสามารถสร้างอาคารใหญ่ๆ หรือช่วงกว้างๆ ได้คงทนถาวร
=== การกระบวนการผลิตปูนซีเมนต์ ===
=== ปฏิกิริยาไฮเดรชั่น ===
ประกอบคัลเซียมซิลิเกตไฮเดรท ทำให้ซีเมนต์เพสท์ เกิดเป็น วุ้น (Gel)
วุ้น (Gel) เป็นตัวประสาน มีความเหนียวคล้ายกาว ก่อตัว แข็งตัว และ ยึดเกาะ แน่นกับวัสดุผสม
ส่วน คัลเซียมไฮดรอกไซด์ ทำให้ซีเมนต์เพสท์มีคุณสมบัติเป็นด่าง **ช่วยป้องกันการเกิดสนิมในเหล็กเสริม**
คัลเซียมไฮดรอกไซต์นี้อาจทำปฏิกิริยาต่อไปอีกกับวัสดุที่มีธาตุซิลิก้า และ อลูมิน่าผสมอยู่ เช่น วัสดุปอซโซลาน
สารประกอบ C3A จะทำปฏิกิริยากับน้ำทันทีทันใด ซึ่งอาจทำให้เกิดการก่อตัวผิดปกติ (False Set)
แต่ในผงปูนซีเมนต์มี *ยิปซัม* ผสมรวมอยู่ จึงทำให้ปฏิกิริยา ไฮเดรชันช้าลง เช่นเดียวกับสารประกอบ C4AF ที่จะทำปฏิกิริยาอย่างช้า ๆ
ความร้อนที่ได้จากการที่ปูนซีเมนต์ทำปฏิกิริยากับน้ำเรียกว่า "็ Heat of Hydration " วัดเป็นคาลอรี ต่อ กรัมของปูนซีเมนต์
ปูนซีเมนต์ธรรมดาให้ความร้อนประมาณ 85 - 100 คาลอรีต่อกรัม ตามระยะเวลาภายหลังการผสม ความร้อนที่เกิดขึ้นนี้บางส่วนจะหนีผ่านเนื้อคอนกรีตออกมา แต่บางส่วนจะอยู่ภานในเนื้อคอนกรีต
ถ้าความร้อนที่เกิดขึ้นภายในเนื้อคอนกรีตมีค่าสูง คอนกรีตอาจเสียความแข็งแรงได้ และ ความร้อนนี้จะทำให้เกิดหน่วยแรงต่าง ๆ ภายในเนื้อคอนกรีต ซึ่งเป็นผลให้คอนกรีตแตกร้าว
ในโครงสร้างคอนกรีตที่บาง ความร้อนสามารถถ่ายเทออกไปได้
แต่ในโครงสร้างคอนกรีตขนาดใหญ่ และ หนา เช่นเขื่อน จะต้องมีการออกแบบให้มีการถ่ายเทความร้อนให้เหมาะสมเพื่อป้องกันการแตกร้าวของคอนกรีต วิธีหนึ่งอาจทำได้โดยใช้ปูนซีเมนต์ประเภทสี่ ที่ให้ความร้อนจากปฏิกิริยาไฮเดรชั่นต่ำ (60 - 70 คาลารี ต่อ กรัม)
การทำปฏิกิริยาระหว่างปูนซีเมนต์กับน้ำจะหยุดเมื่อน้ำระเหยหนีออกจากเพสท์หมดแล้ว ดังนั้นการบ่มซึ่งเป็นวิธีการป้องกันการสูญเสียน้ำในคอนกรีึตจึงนับว่าเป็นสิ่งสำคัญ เวลาที่ใช้ในการทำปฏิกิริยาระหว่างปูนซีเมนต์กับน้ำให้เป็นไปอย่างสมบูรณ์ ขึ้นอยู่กับปริมาณของปูนซีเมนต์ในส่วนผสม ชนิดของปูนซีเมนต์ ความละเอียดของปูนซีเมนต์ อุณหภูมิ และ อัตราส่วนของน้ำต่อซีเมนต์
สำหรับอัตราส่วนน้ำต่อซีเมนต์ที่ต่ำกว่า 0.55 โดยน้ำหนัก จะขึ้นอยู่กับการให้น้ำจากภายนอกด้วย
ถ้าบ่มคอนกรีตที่ใช้กันตามธรรมดาเป็นเวลา 1 เดือน โดยให้อยู่ในสภาวะมาตรฐานของห้องทดลอง จะพบว่าปูนซีเมนต์จะทำปฏิกิริยากับน้ำกว่าร้อยละ 80 อย่างไรก็ดีตามสภาพในสนาม คอนกรีตจะแห้งภายในเวลาไม่กี่วัน หลังจากนั้นปูนซีเมนต์ยังคงทำปฏิกิริยากับน้ำต่อไปได้โดยอาศัยน้ำที่ซึมจากใต้ดินหรือจากความชื้นในขณะฝนตก หรือ ในขณะที่ความชื้นในอากาศสูง
ดังนั้นภายใต้ภาวะแวดล้อมธรรมดาการทำปฏิกิริยาของปูนซีเมนต์กับน้ำจะยังคงมีต่อไปอีกหลายปี
=== การทดสอบปูนซีเมนต์ ===
=== ปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์ ===
ประเภทของปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์ โดยสมาคมทดสอบวัสดุอเมริกัน (ATM.C.150)
(type I-V)และสำนักงานมาตรฐานผลิตภัณฑ์อุตสาหกรรมของประเทศไทย (ม.อ.ก. 15) แบ่งปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์ออกเป็นประเภทใหญ่ ๆ 5 ประเภทคือ
1. ปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์ธรรมดา (Normal Portland Cement) ใช้สำหรับลักษณะงานธรรมดาที่ไม่ต้องการคุณสมบัติพิเศษ ได้แก่ ปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์ตราช้าง ตราพญานาคสีเขียว และตราเพชรเม็ดเดียว
2. ปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์ดัดแปลง (Modified Portland Cement) สำหรับใช้ในการทำคอนกรีตที่ต้องการลดอุณหภูมิเนื่องจากสภาพอากาศที่มีอุณหภูมิสูง งานคอนกรีตเหลา หรือผลิตภัณฑ์อุตสาหกรรมที่เกิดความร้อนและทนซัลเฟตได้ปานกลาง เช่น งานสร้างเขื่อนคอนกรีต กำแพงดินหนา ๆ หรือท่อคอนกรีตขนาดใหญ่ ๆ ตอม่อ ได้แก่ ปูนซีเมนต์ตราพญานาคเจ็ดเศียร
3. ปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์ความแข็งแรงสูงโดยเร็ว (High-Early-Strength-Portland Cement) หรือปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์ ปูนซีเมนต์ให้กำลังสูงในระยะแรกมีเนื้อเป็นผงละเอียดกว่าปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์ธรรมดา มีประโยชน์สำหรับคอนกรีตที่จะต้องใช้งานเร็ว หรือรื้อแบบได้เร็ว เช่น เสาเข็มคอนกรีต ถนน พื้น และคานที่ต้องถอดแบบเร็ว เป็นต้น ปูนประเภทนี้ ได้แก่ ปูนตราเอราวัญ ตราพญานาคสีแดง และตราสามเพชร
4. ปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์ชนิดเกิดความร้อนต่ำ (Low-Heat Portland Cement) สามารถลดปริมาณความร้อนเนื่องจากการรวมตัวของปูนซีเมนต์กับน้ำซึ่งจะสามารถลดการขยายตัวและหดตัวของคอนกรีตภายหลังการแข็งตัว ใช้มากในการสร้างเขื่อน เนื่องจากอุณหภูมิของคอนกรีตต่ำกว่างานชนิดอื่นไม่เหมาะสำหรับโครงสร้างทั่วไปเพราะแข็งตัวช้า
5. ปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์ ชนิดทนซัลเฟตได้สูง (Sulfate-Resistant Portland Cement) ใช้ในบริเวณที่น้ำหรือดิน มีค่าด่างสูง มีระยะการแข็งตัวช้า และมีการกระทำของวัลเฟตอย่างรุนแรง ได้แก่ ปูนซีเมนต์ตราปลาฉลาม
=== ปูนซีเมนต์ชนิดพิเศษ ===
=== วัสดุปอซโซลาน ===
# 2 วัสดุปอซโซลาน ( Pozzolan ) เป็นสารผสมเพิ่มแบบแร่ธาตุ ( Mineral Admixture ) ซึ่งมีองค์ประกอบของธาตุที่สำคัญเหมือนปูนซีเมนต์ เช่น ซิลิกา (SiO 2 ) และ อลูมิน่า (Al2O3)
ในปัจจุบันวัสดุปอซโซลานที่นำมาผสมกับผงซีเมนต์มีมากมาย เช่น ดินเหนียว ดินดาน ผงถ่านหิน เถ้าแกลบ เถ้าลอย แต่ที่นิยมนำมาใช้มากที่สุดคือ เถ้าลอย( Fly Ash ) ที่ได้จากเตาเผาของโรงผลิตกระแสไฟฟ้า เพราะมีปริมาณมากและเมื่อนำมาผสมกับซีเมนต์เพสต์แล้วมีคุณสมบัติด้านรับแรงอัดได้สูงขึ้น โดยสัดส่วนของปอซโซลานที่ใช้ควรอยู่ระหว่าง 15 – 50 % ของน้ำหนักของปูนซีเมนต์ทั้งหมด โดยประโยชน์ที่นำวัสดุปอซโซลานมาผสมมีดังนี้
# ทำให้คอนกรีตมีการขยายตัวน้อย มีความทึบน้ำสูง
# ให้ความร้อนในการทำปฏิกิริยากับน้ำต่ำเมื่อเทียบกับปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์ธรรมดาจึงเหมาะสำหรับงานคอนกรีตหลา
# มีอัตราการพัฒนาแรงอัดช้าเนื่องจากทำปฏิกิริยากับน้ำอย่างช้าๆ แต่ให้แรงอัดในระยะหลังเท่ากันหรืออาจมากว่าเมื่อใช้ปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์ธรรมดา โดยบ่มชื้นให้นานกว่าปกติ
# ทนทานต่อการกัดกร่อนของสารประกอบผงซัลเฟตได้ดีอีกด้วย
== มวลรวม (Aggregate) ==
| 