รายงานวจยฉบบสมบรณ

โครงการวจยเรอง การประเมนการแทรกซมของคลอไรดระยะยาวในคอนกรตภายใตสงแวดลอมทะเลจาก

ผลทดสอบโดยวธ Bulk diffusion test (Evaluation of long term chloride penetration in concrete under marine

environment by Bulk diffusion test method)

คณะผวจย

นายวเชยร ชาล

ภาควชาวศวกรรมโยธา คณะวศวกรรมศาสตร มหาวทยาลยบรพา

สนบสนนโดย ทนอดหนนการวจยงบประมาณเงนรายได (เงนอดหนนจากรฐบาล)

ประจ าปงบประมาณ พ.ศ. 2557

กนยายน พ.ศ. 2557

ทนอดหนนการวจยงบประมาณเงนรายได (เงนอดหนนจากรฐบาล) ประจ าปงบประมาณ พ.ศ. 2557 รายงานวจยฉบบสมบรณ

ตามท นายวเชยร ชาล พนกงานมหาวทยาลย ต าแหนงผชวยศาสตราจารย สงกดภาควชาวศวกรรมโยธา คณะวศวกรรมศาสตร มหาวทยาลยบรพา ไดรบทนอดหนนการวจย เรอง “การประเมนการแทรกซมของคลอไรดระยะยาวในคอนกรตภายใตสงแวดลอมทะเลจากผลทดสอบโดยวธ Bulk diffusion test” จากทนอดหนนการวจยงบประมาณเงนรายได (เงนอดหนนจากรฐบาล) ประจ าปงบประมาณ พ.ศ. 2557 มงบประมาณทงโครงการ 630,000 บาท ขณะนผลการด าเนนการวจยเสรจสนเรยบรอยแลว

รายละเอยดของโครงการวจย ผเสนอ : นายวเชยร ชาล หนวยงาน : ภาควชาวศวกรรมโยธา คณะวศวกรรมศาสตร มหาวทยาลยบรพา ระยะเวลาด าเนนการ : 12 เดอน งบประมาณ : 630,000 บาท

ข

บทคดยอ งานวจยนศกษาการประเมนการแทรกซมของคลอไรดระยะยาวในคอนกรตภายใตสงแวดลอมทะเล จากผลทดสอบโดยวธ Bulk diffusion test โดยใชสวนผสมคอนกรตทแทนทปนซเมนตปอรตแลนดประเภทท 1 ดวยเถาถานหนจากแมเมาะในอตราสวนรอยละ 0 15 25 35 และ 50 โดยน าหนกวสดประสาน และมอตราสวนน าตอวสดประสาน 0.45 0.55 และ 0.65 (สวนผสมเดยวกบคอนกรตทแชในสงแวดลอมทะเลเปนเวลา 12 ป) หลอตวอยางคอนกรตทรงกระบอกขนาดเสนผานศนยกลาง 100 มม. สง 200 มม. เพอทดสอบการแทรกซมของคลอไรดโดยวธ Bulk diffusion test ทอาย 35 วน นอกจากนน ไดเกบตวอยางคอนกรตทแชในน าทะเลเปนเวลา 12 ป มาทดสอบการแทรกซมของคลอไรดโดยใชน าเปนตวท าละลาย ผลการศกษาพบวา การใชเถาถานหนแทนทปนซเมนตปอรตแลนดประเภทท 1 ในปรมาณทมากขน สงผลใหการแทรกซมของคลอไรดททดสอบโดยวธ Bulk diffusion test มแนวโนมลดลง และเปนไปในทศทางเดยวกบสมประสทธการแทรกซมของคลอไรดในคอนกรตหลงแชในสงแวดลอมทะเลเปนเวลา 12 ป นอกจากน น คอนกรตทมอตราสวนน าตอวสดประสานทต าลง สงผลใหการแทรกซมของคลอไรดในคอนกรตธรรมดามคาลดลงมากกวาคอนกรตทผสมเถาถานหน การศกษาครงน สามารถประเมนการแทรกซมของคลอไรดในคอนกรตทแชในสงแวดลอมทะเลระยะยาว จากผลการทดสอบโดยวธ Bulk diffusion ได ค าส าคญ : การแทรกซมคลอไรด / สงแวดลอมทะเล / วธ Bulk diffusion test / เถาถานหน

ค

Abstract This research aimed to evaluate the long term chloride penetration of concrete under marine

environment from the Bulk diffusion test method. Fly ash concretes were cast by using fly ash from Mea Moh power plant to partially replace Portland cement type I at percentages of 0, 15, 25, 35 and 50 by weight of binder. Water to binder ratios (W/B) were varied at 0.45, 0.55, and 0.65. (the same mix proportions of concrete exposed to marine site for 12 years). The cylindrical specimen with 100-mm in diameter and 200-mm in height were cast for Bulk diffusion test at 35 days of curing. In addition, water soluble chlorides in the concrete were measured after the concrete was exposed to the tidal zone for 12 years. The results show that the chloride penetration of concrete from Bulk diffusion test decrease with the increase of fly ash replacement of Portland cement type I, which is the same trend of chloride diffusion coefficient of 12-year exposure in marine site. In addition, when the W/B ratio of concrete was reduced, the decrease of chloride penetration in normal concrete was higher than that of the fly ash concrete. The results of bulk diffusion test in this study can be used to evaluate the chloride penetration of fly ash concrete under long term exposure in marine environment.

Keywords: chloride penetration, marine environment, Bulk diffusion test method, fly ash

ง

กตตกรรมประกาศ

ผวจยขอขอบคณ ภาควชาวศวกรรมโยธา คณะวศวกรรมศาสตร มหาวทยาลยบรพาทใหความสะดวกดานเครองมอและหองปฏบตการ เจาหนาทธรการ และชางเทคนคประจ าภาควชาวศวกรรมโยธาทกทาน ทชวยประสานงานและชวยเหลอเปนอยางด

สดทายนผวจยหวงเปนอยางยงวาผลงานวจยชนนจะเปนฐานขอมลเพอน าไปใชแกปญหาโครงสรางคอนกรตเสรมเหลกบรเวณชายฝงทะเลประเทศไทย ใหเกดความเสยหายนอยทสด ชวยเสรมสรางความร และความเขาใจ ตลอดจนชวยสงเสรมการใชเถาถานหนใหสามารถใชงานไดอยางมประสทธภาพในงานคอนกรตทตองการกอสรางในสงแวดลอมทะเล

จ

สารบญ

สารบญเนอหา เนอหา หนา

บทคดยอภาษาไทย ข บทคดยอภาษาองกฤษ ค กตตกรรมประกาศ ง สารบญเนอหา จ สารบญตาราง ช สารบญรป ซ บทท 1 บทน า 1 1.1 ความเปนมาและความส าคญของปญหา 1 1.2 วตถประสงคของงานวจย 2 1.3 ขอบเขตของวจย 2 1.4 ประโยชนทคาดวาจะไดรบ 3 บทท 2 ทฤษฎและงานวจยทเกยวของ 4 2.1 คอนกรตในน าทะเล 4 2.2 ผลกระทบจากน าทะเลตอคอนกรต 4 2.3 เกลอคลอไรดในสงแวดลอมทะเล 6 2.4 กลไกการกดกรอนเนองจากคลอไรด 6 2.5 การเคลอนทของคลอไรดเขาไปในคอนกรต 10 2.6 การแทรกซมของคลอไรดในคอนกรตทสมผสสงแวดลอมทะเล 10 2.7 การกกเกบคลอไรดในคอนกรต 12 2.8 วธการวดคลอไรดและความตานทานคลอไรด 13 2.9 สมประสทธการแพรของคลอไรด 16 2.10 เถาถานหนและปฎกรยาปอซโซลาน 18 2.11 งานวจยทเกยวของ 20

ฉ

บทท 3 วธการศกษา 24 3.1 วสดทใชในการศกษา 24 3.2 อปกรณทใชในการทดสอบ 24 3.3 วธการทดสอบ 26 3.4 การทดสอบการแทรกซมของคลอไรดเมอแชน าทะเลครบ 12 ป 32 บทท 4 ผลการทดสอบและวเคราะหผล 33 4.1 คณสมบตทางกายภาพและองคประกอบทางเคมของปนซเมนต เถาถานหนและมวลรวม 33 4.2 ผลของเถาถานหนตอการแทรกซมของคลอไรดททดสอบโดยวธ Bulk diffusion 36 4.3 ผลของอตราสวนน าตอวสดประสานตอการแทรกซมของคลอไรด ในคอนกรตททดสอบโดยวธ Bulk diffusion 40 4.4 ความลกของการแทรกซมของคลอไรดททดสอบโดยวธ Bulk diffusion 44 4.5 สมประสทธการแทรกซมของคลอไรดในคอนกรตททดลองโดยวธ Bulk diffusion 46 4.6 ผลของเถาถานหนตอการแทรกซมของคลอไรดททดสอบโดยวธ Bulk diffusion และทแชน าทะเล 12 ป 50 4.7 การประเมนการแทรกซมของคลอไรดในคอนกรตระยะยาวจากผลทดสอบ Bulk diffusion 56 บทท 5 สรปผลการวจยและขอเสนอแนะ 60 5.1 สรปผล 60 5.2 ขอเสนอแนะ 60 เอกสารอางอง 62 ภาคผนวก ก 64

ช

สารบญตาราง ตารางท หนา

2.1 ปรมาณสงสดของคลอไรดอออนเพอปองกนการเกดสนม 9 2.2 มาตรฐานของคณภาพคอนกรตในการตานทานการซมผานคลอไรดตาม ASTM C 1202 14 3.1 อตราสวนผสมคอนกรต 28 3.2 สญลกษณของสวนผสมคอนกรตทใชในการศกษา 29 4.1 ความถวงจ าเพาะและความละเอยดวสดทใชศกษา 35 4.2 องคประกอบทางเคมของวสดทใชในการศกษา 36 4.3 คณสมบตของมวลรวม 36 4.4 สมประสทธการแทรกซมของคลอไรดในคอนกรตททดสอบโดยวธ Bulk diffusion เปนเวลา 35 วน และ 90 วน 47

ซ

สารบญรปภาพ

รปท หนา 2.1 ลกษณะของโครงสรางทอยในสภาพแวดลอมน าทะเล 4 2.2 ความเสยหายของคอนกรตเสรมเหลกเนองจากคลอไรด 7 2.3 การเกดสนมเหลกเนองจากปฏกรยาไฟฟาเคมเมอมคลอไรดในคอนกรต 8 2.4 เครอง Potentiometer titration 13 2.5 เครองทดสอบ Rapid chloride penetration test 15 2.6 การหาสมประสทธการแทรกซมของคลอไรดในคอนกรตของปนซเมนตปอรตแลนด ประเภทท 1 เมอแชในน าทะเลเปนเวลา 2, 3, 4 และ 5 ป 18 3.1 อปกรณทใชในการทดสอบ 26 3.2 การเตรยมตวอยางทดสอบ 28 3.3 การตดตวอยางคอนกรตเปนชนๆหนาชนละ10 มม. เพอทดสอบปรมาณคลอไรด 30 3.4 การทดสอบ โดยวธ Colorimetric technique 31 3.5 การทดสอบการแทรกซมของคลอไรดในคอนกรตทแชในน าทะเลทอาย 12 ป 32 4.1 ภาพถายขยายของปนซเมนตปอรตแลนดประเภทท 1 34 4.2 ภาพขยายอนภาคของเถาถานหนแมเมาะ 34 4.3 การแทรกซมของคลอไรดในคอนกรตททดสอบโดยวธ Bulk diffusion test เปนเวลา 35 วน 38 4.4 การแทรกซมของคลอไรด ในคอนกรตททดสอบโดยวธ Bulk diffusion test เปนเวลา 90 วน 39 4.5 ผลของอตราสวนน าตอวสดประสานตอการแทรกซมของคลอไรดในคอนกรต ททดสอบโดยวธ Bulk diffusion test เปนเวลา 35 วน 42 4.6 ผลของอตราสวนน าตอวสดประสานตอการแทรกซมของคลอไรดในคอนกรตททดสอบ โดยวธ Bulk diffusion test เปนเวลา 90 วน 43 4.7 ความลกของการแทรกซมของคลอไรดททดสอบโดยวธ Bulk diffusion test 45 4.8 การแทรกซมของคลอไรดในคอนกรตททดสอบโดยวธ Bulk diffusion test เปนเวลา 35 วน 48 4.9 การแทรกซมของคลอไรดในคอนกรตททดสอบโดยวธ Bulk diffusion test เปนเวลา 90 วน 49

ฌ

รปท หนา 4.10 ผลของเถาถานหนตอสมประสทธการแทรกซมของคลอไรดททดสอบโดยวธ Bulk diffusion test ในคอนกรตทอาย 35 วน กบสมประสทธการแทรกซมของคลอไรด ในคอนกรตหลงแชในสงแวดลอมทะเลเปนเวลา 12 ป 52 4.11 การผลของเถาถานหนผลตอสมประสทธการแทรกซมของคลอไรดททดสอบโดยวธ Bulk diffusion test ในคอนกรตทอาย 90 วน กบสมประสทธการแทรกซมของคลอไรด ในคอนกรตหลงแชในสงแวดลอมทะเลเปนเวลา 12 ป 53 4.12 ผลของเถาถานหนตอความลกของการแทรกซมของคลอไรดททดสอบโดย วธ Colorimetric technique ในคอนกรตทอาย 35 วน กบความลกของการแทรกซม ของคลอไรดในคอนกรตหลงแชในสงแวดลอมทะเลเปนเวลา 12 ป 54 4.13 ผลของเถาถานหนตอความลกของการแทรกซมของคลอไรดททดสอบโดยวธ Colorimetric technique ในคอนกรตทอาย 90 วน กบความลกของการแทรกซม ของคลอไรดในคอนกรตหลงแชในสงแวดลอมทะเลเปนเวลา 12 ป 55 4.14 ความสมพนธระหวางสมประสทธการแทรกซมของคลอไรดในคอนกรต ทแชน าทะเลเปนเวลา 12 ป กบสมประสทธการแทรกซมของคลอไรดททดสอบ โดยวธ Bulk diffusion test ทอาย 35 และ 90 วน 58 4.15 ความสมพนธระหวางความลกการแทรกซมของคลอไรดในคอนกรตทแชน าทะเล เปนเวลา 12 ป กบความลกของการแทรกซมของคลอไรดททดสอบโดยวธ Colorimetric technique ทอาย 35 และ 90 วน 59

1

บทท 1 บทน ำ

1.1 ควำมเปนมำและควำมส ำคญของปญหำ

โครงสรางคอนกรตเสรมเหลกทใชงานในสภาพแวดลอมทะเล มการกดกรอนทกอเกดความเสยหายกบโครงสรางไดเรวกวาโครงสรางปกต โดยการท าลายสวนใหญเกดจากเกลอคลอไรดท เ รงใหสนมในเหลกเสรมคอนกรตเกด ขนไดอยางรวดเรว และด นคอนกรตใหเกดการแตกราวเสยหาย ตลอดจนการรบแรงเชงกลของเหลกเสรมและคอนกรตลดลงอยางช ดเจน (Neville, 1996 ; Dimitri Val et al., 2003 ; Chalee et al., 2010 ; Cheewaket et al., 2012) โดยทวไปสารประกอบคลอไรดจะไมสงผลทเปนอนตรายกบเนอของคอนกรตทไมมเหลกเสรม ซงจากงานวจยทผานมา (Kaushik and Islam, 1995) พบวา การใชน าทมเกลอคลอไรดผสมในคอนกรตกลบสงผลใหคอนกรตมก าลงอดสงขน แตการใชงานของคอนกรตในโครงสรางทวไป จ าเปนตองมเหลกเสรมในคอนกรตเพอใชรบแรงดง คอนกรตทมเหลกเสรมจะสงผลใหการท าลายเนองจากคลอไรดตอโครงสรางคอนกรตมความชดเจนและรนแรงมากขน การวดการแทรกซมของคลอไรดในคอนกรตสามารถท าไดหลายวธ ซงแตละวธมเ งอนไขของการทดสอบทแตกตางก น ทงด านระยะเวลาทใชทดสอบ กระบวนการทดสอบ ตลอดจนผลทไดจากการทดสอบกแสดงคาแตกตางกน การทดสอบความสามารถในการตานทานการแทรกซมของคลอไรดในคอนกรต มกแสดงผลในลกษณะของแนวโนมในการตานทานคลอไรด โดยเฉพาะในการทดสอบทใชระยะเวลาสน อยางไรกตาม ขอมลดานความคงทนของคอนกรต จ าเปนตองทราบอตราการแทรกซมของคลอไรดทแสดงคาจรงจากการแทรกซมในสภาวะธรรมชาต ทต วอยางคอนกรตสมผสอย เพ อใหสามารถวเคราะหสถานะการกดกรอนภายใตระยะเวลาทโครงสรางมการใชงานไดอยางถกตองมากขน แตในการทดสอบเพอใหไดขอมลดงกลาวตองใชระยะเวลาในการศกษายาวนาน ตลอดจนเสยคาใชจายคอนขางสง ดงนนถามการศกษาเพอหาความสมพนธระหวางผลการทดสอบของการแทรกซมคลอไรดในคอนกรต ทท าได งายในระยะเวลาสนก บผลการทดสอบทต องใช ระยะเวลานาน กจะเปนประโยชนตอการศกษาพฤตกรรมดานความคงทนทท าใหประหยดคาใชจายและเวลาได

การทดสอบความสามารถในการตานทานการแทรกซมของคลอไรดในคอนกรตโดยวธ Bulk diffusion test ตามมาตรฐาน ASTM C1556 เปนอกวธทสามารถท าไดงายในหองปฏบตการ ใชระยะเวลาในการทดสอบ 35 วน โดยผลการทดสอบแสดงในรปของเสนกราฟการแทรกซมของคลอไรด (chloride penetration profile) และสามารถใชในการวเคราะหหาคาสมประสทธการ

2

แทรกซมของคลอไรดในคอนกรตได ดงนนการศกษาครงน จงมวตถประสงคเพอทดสอบหาการแทรกซมของคลอไรดในคอนกรตทผสมเถาถานหนโดยวธ Bulk diffusion test ทวดผลการแทรกซมโดยการไทเทรต (titration test) โดยใชน าเปนตวท าละลายตามมาตรฐาน ASTM C 1218 เพอใชผลดงกลาวในการประเมนสมประสทธการแทรกซมของคลอไรดในคอนกรตทแชในน าทะเล เปนเวลานานถง 12 ป ทหาจากปรมาณคลอไรดในคอนกรตททดสอบตาม ASTM C 1218 ซงเปนการประเมนผลทดสอบการแทรกซมของคลอไรดในคอนกรตทแชในสงแวดลอมทะเลบรเวณชายฝง จากวธการทดสอบทท าไดงายและรวดเรว เพอเปนฐานขอมลในการออกแบบโครงสรางคอนกรตเสรมเหลกทตองการใชงานบรเวณชายฝงทะเล ตลอดจนอาจใชเปนขอมลในการประเมนสถานะการกดกรอนโครงสรางคอนกรตเสรมเหลกทอยระหวางการใชงาน เพอวางแผนซอมแซมโครงสรางดงกลาวไดอยางมประสทธภาพ 1.2 วตถประสงคของงำนวจย

1.2.1 เพอประเมนการแทรกซมของคลอไรดในคอนกรตทผสมเถาถานหนหลงเผชญสงแวดลอมทะเลเปนเวลา 12 ป จากผลทดสอบระยะสนโดยวธ Bulk diffusion test

1.2.2 เพอประเมนความลกของการแทรกซมคลอไรดในคอนกรตทผสมเถาถานหนหลงเผชญสงแวดลอมทะเลเปนเวลา 12 ป จากเสนกราฟการแทรกซมคลอไรดทไดจากการไทเทรต (Titration test) และการฉดพนสารละลายซลเวอรไนเตรท (Colorimetric technique) ททดสอบโดยวธ Bulk diffusion test

1.2.3 เพอศกษาผลของอตราสวนน าตอวสดประสานและปรมาณการแทนทเถาถานหนตอการแทรกซมของคลอไรดททดสอบระยะสนโดยวธ Bulk diffusion test

1.3 ขอบเขตกำรศกษำ งานวจยนไดศกษาการประเมนการแทรกซมของคลอไรดในคอนกรตทผสมเถาถานหนหลง

เผชญสงแวดลอมทะเลเปนเวลา 12 ป จากผลทดสอบระยะสนโดยวธ Bulk diffusion test โดยศกษาเปรยบเทยบความสมพนธระหวางสมประสทธการแทรกซมของคลอไรดทไดจากการทดลองโดยวธโดยวธ Bulk diffusion test (ASTM C1556) ทวดในรปของ Chloride penetration profile และ Colorimetric technic กบการแทรกซมของคลอไรดในคอนกรตทผสมเถาถานหนทแชในน าทะเลเปนเวลา 12 ป โดยหลอตวอยางคอนกรตจากสวนผสมคอนกรตเดยวกนกบคอนกรตทมขอมลดานความคงทนทอาย 12 ป เพอท าการทดสอบหาการแทรกซมของคลอไรดโดยวธ Bulk diffusion test (ASTM C1556) ทวดในรปของ Chloride penetration profile และความลกของการแทรกซมของคลอไรดโดยวธ Colorimetric technique ในหองปฏบตการ และท าการเปรยบเทยบผลทไดกบคาจรงทไดจากตวอยางในสงแวดลอมทะเลโดยสวนผสมคอนกรตทใชเปนสวนผสมเดยวกบทแชในน าทะเลเมอ 12 ป ทแลว ซงเปนคอนกรต

3

ของปนซเมนตปอรตแลนดประเภทท 1 ทมอตราสวนน าตอวสดประสานเทากบ 0.45, 0.55 และ 0.65 โดยแตละอตราสวนน าตอวสดประสานจะแทนทเถาถานหนจากโรงไฟฟาแมเมาะในปนซเมนตปอรตแลนดประเภทท 1 ในอตราสวนรอยละ 0, 15, 25, 35 และ 50 โดยน าหนกวสดประสาน (15 สวนผสม) ในการศกษาจะเกบตวอยางคอนกรตทรงลกบาศกขนาด 200x200x200 มม3 ทไดแชในน าทะเลเปนเวลา 12 ป มาท าการเจาะทดสอบการแทรกซมของคลอไรดโดยการไทเทรต (Titration test) ทใชน าเปนตวท าละลายตามมาตรฐาน ASTM C 1218 เพอใชผลเปรยบเทยบกบการทดสอบการแทรกซมของคลอไรดในคอนกรต โดยวธ Bulk diffusion test

1.4 ประโยชนทคำดวำจะไดรบ ไดทราบขอมลเกยวกบการประเมนการแทรกซมของคลอไรดทเปนคาจรง ตามสภาพแวดลอม

ทะเลทคอนกรตสมผสและแชน าทะเลเปนเวลานาน จากวธการทดสอบทท าไดงาย และรวดเรว ซงความสมพนธระหวางคาทไดจากการทดสอบโดยวธทงายและรวดเรวกบคาทไดจากการทดสอบทใหปรมาณคลอไรดทถกตอง สามารถใชเปนฐานขอมลทเปนประโยชนตอการออกแบบโครงสรางคอนกรตเสรมเหลก ทตองการใชงานบรเวณชายฝงทะเล ตลอดจนอาจใชเปนขอมลในการประเมนสถานะการกดกรอนโครงสรางคอนกรตเสรมเหลกทอยระหวางการใชงาน เพอเปนประโยชนในการวางแผนซอมแซมโครงสรางดงกลาวไดอยางมประสทธภาพ

4

บทท 2 ทฤษฎและงานวจยทเกยวของ

2.1 คอนกรตในน าทะเล

โครงสรางของคอนกรตในน าทะเลและบรเวณชายฝงเปนสวนทตองเผชญกบสภาพแวดลอมทแปรปรวนสงผลใหการกดกรอนเกดขนสง ไมวาจะเปนการกดกรอนเนองจากสภาพแวดลอมทางกายภาพ เชน แรงกระแทกจากคลน ทราย กรวดโดยตรง หรอการกดกรอนทเกดจากสารประกอบเคมซงเปนองคประกอบในน าทะเล การกดกรอนทเกดขนในแตละบรเวณจะมความรนแรงทแตกตางกน ขนอยกบสารเคมทเปนองคประกอบในน าทะเลและสภาพแวดลอมทางกายภาพ เชน ความแปรปรวนของระดบน าทะเล ความแรงและการพดพาของคลน ตลอดจนสงแวดลอมภายนอกทมอทธพลตอการเกดปฏกรยาในกระบวนการกดกรอนทางเคมตอโครงสรางคอนกรต (Broomfield, 1996) 2.2 ผลกระทบจากน าทะเลตอคอนกรต

ความเสยหายและความรนแรงของการกดกรอนตอคอนกรตอาจไมเทากนตลอดทงโครงสราง คอนกรตทอยในสภาวะเปยกสลบแหงจะมความเสยหายสง เพราะบรเวณดงกลาวมการขดสของน าทะเลตอคอนกรตทงจากแรงกระแทกของคลน ทศทางลม อณหภม ความชน ระยะเวลาทโครงสรางอยในสภาวะเปยกสลบแหง การไหลเวยนของน าทะเล นอกจากน คอนกรตทสภาวะเปยกสลบแหงมการสะสมสารเคมทงซลเฟต คลอไรด และเกลอตาง ๆ ในชองวางของคอนกรต ท าใหมความเขมขนสงกวาปกต จงเกดการกดกรอนทรวดเรว ในกรณทมรอยแตกราวเลก ๆ ซงเกดจากการหดตวหรอขยายตวเนองจากความรอนของปฏกรยาไฮเดรชน จะยงท าใหคอนกรตมความเสยหายรวดเรวยงขน โดยทวไปลกษณะของโครงสรางทอยในสภาพแวดลอมน าทะเล สามารถแบงได 5 บรเวณ ดงรปท 2.1

รปท 2.1 ลกษณะของโครงสรางทอยในสภาพแวดลอมน าทะเล

บรเวณบรรยากาศของทะเล (Marine Atmospheric Zone) บรเวณคลนและละอองน าทะเล

(Splash Zone)

บรเวณระดบน าสงสดและต าสด (Tidal Zone)

บรเวณใตน าทะเล (Submerged Zone)

บรเวณใตพนทะเล (Sea Bed Zone)

5

2.2.1 บรเวณบรรยากาศทะเล (Atmospheric Zone) คอนกรตบรเวณบรเวณบรรยากาศของทะเลไมไดสมผสกบน าทะเลโดยตรง แตจะสมผสกบละอองน าทะเลทลมพดมา อากาศทมไอเกลอจากน าทะเลเจอปน ความเขมขนของเกลอจะลดลงตามระยะหางจากน าทะเล โดยขนอยก บสภาพทางธรรมชาตของชายฝงทะเล ทศทาง และความแรงของกระแสลมทจะพดพาละอองไอเกลอ แมโครงสรางทอยหางจากชายฝงทะเลเขามาหลายกโลเมตรกยงมโอกาสไดรบเกลอจากน าทะเลได ความเสยหายทเกดขนจะเปนผลเนองจากเกลอคลอไรดทมในอากาศ เกดการพดพาโดยลมสมผสกบเนอคอนกรต เกดการแพรของอออนคลอไรด (Chloride Ions) เขาไปในเนอคอนกรตในบรเวณทมรอยแตกราวหรอมความพรน สงผลใหเกดสนมในเหลกเสรมเรวขนและเกดการขยายตวดนคอนกรตใหแตกราวเสยหาย 2.2.2 บรเวณคลนและละอองน าทะเล (Splash Zone) บรเวณนเปนบรเวณทอยเหนอระดบน าขนสงสด โดยคอนกรตทกอสรางบรเวณนจะเปยกน าเมอสมผสกบคลนและละอองน าทะเล ซงเมออยในสภาพแหงในชวงน าลงความเสยหายของคอนกรตบรเวณนจะเกดการกดกรอนของคลอไรดคอนขางรนแรง เนองจากในสภาพทคอนกรตเปยกสลบแหงท าใหคลอไรดแทรกซมเขาสเหลกเสรมไดเรวขน นอกจากนนบรเวณนยงไดรบแรงกระแทกคอนขางแรง สงผลใหเกดรอยปรแตกเลกๆ ท าใหคลอไรด ความชนและออกซเจน ซมผานเขาไปถงเหลกไดเรวขน โดยความเสยหายทเกดขนในบรเวณนจะเปนผลเนองจากคลอไรดเปนหลก สวนการกดกรอนเนองจากซลเฟตจะมนอยมาก โดยพบวาความเสยหายของโครงสรางคอนกรตเสรมเหลกทเกดขนบรเวณนจะสงกวาบรเวณอน 2.2.3 บรเวณน าขนน าลง (Tidal Zone) บรเวณทสมผสกบน าทะเลในลกษณะเปยกและแหงสลบกน จะไดรบผลกระทบทงจากคลน กรวด ทราย ทกระแทก ตลอดจนผลกระทบจากการกดกรอนเนองจากกระบวนการทางเคมทงคลอไรดและซลเฟต ซงน าทะเลจะเขาสเนอคอนกรตทแหงโดยการซมผาน (Absorption) จนคอนกรตอยในสภาพอมตวและเมอสภาพแวดลอมเปลยนเปนแหงจะมคราบเกลอทตดผวคอนกรตโดยเกลอของสารประกอบตางๆ เมออยในสถานะของแขงจะไมเปนอนตรายตอโครงสรางคอนกรต แตเมอกลบมาสภาพเปยกอกครง จะไดเปนสารละลายคลอไรดซงมความเขมขนมากขนและแพรเขาไปในเนอคอนกรตมากขน ซงเมอน าลดคอนกรตจะสมผสกบออกซเจนและคลอไรดทมเขมขนอยแลวในเนอคอนกรตจะเรงใหเกดสนมเหลกมากขน ความเสยหายทเกดขนในสภาพแวดลอมแบบนมความรนแรงมากขนในกรณทชวงเวลาทคอนกรตแหงนาน และนอกจากนนบรเวณนยงไดรบผลกระทบจากการกดกรอนของซลเฟต พชและสงมชวต อกดวย 2.2.4 บรเวณใตน าทะเล (Submerged Zone) การกดกรอนทเกดขนจะมความรนแรงนอยกวาบรเวณอน เนองจากไมไดรบผลกระทบทรนแรงจากคลน และการซมผานของออกซเจนเขาไปเพอเรงการเกดสนมในเหลกเสรมมนอยมาก ถงแมความเขมขน

6

ของคลอไรดจะมสงกตาม ถาไมไดสมผสกบออกซเจนกไมเกดสนมในเหลกเสรม การกดกรอนทเกดขนสวนใหญจะเปนผลเนองจากซลเฟตทเกดปฏกรยากบซเมนตเพสตโดยตรง 2.2.5 บรเวณใตพนทะเล (Seabed Zone) เปนบรเวณใตพนทรายหรอพนดนใตน าทะเล ความเสยหายของคอนกรตเกดไดจากการกดกรอนโดยซลเฟต การเนาเปอยทางชวภาพ การกดกรอนจากพช และสงมชวตบางชนด 2.3 เกลอคลอไรดในสงแวดลอมทะเล

โดยทวไปน าทะเลประกอบดวยสารละลายของเกลอหลายชนด ซงสวนใหญมผลตอความทนทานของคอนกรต เชน โซเดยมคลอไรด (NaCl) แมกนเซยมคลอไรด (MgCl2) แมกนเซยมซลเฟต (MgSO4) แคลเซยมซลเฟต (CaSO4) โพแทสเซยมคลอไรด (KCl) และโพแทสเซยมซลเฟต (K2SO4) ซงความเขมขนของเกลอเหลานจะมคาไมเทากนในน าทะเลแตละบรเวณ เนองจากความแตกตางของสภาพแวดลอมทางภมประเทศ และสภาพภมอากาศ เชน บรเวณทะเลเหนอ (North Sea) มประมาณ 33 กรมตอลตร บรเวณมหาสมทรแอตแลนตก (Atlantic Ocean) และมหาสมทรอเดย (India Ocean) มประมาณ 33 กรมตอลตร บรเวณมหาสมทรเมดเตอรเรเนยน (Mediterranean Ocean) มประมาณ 39 กรมตอลตร และมสงถง 43 กรมตอลตรในอาวเปอรเซย (Persian Gulf) ซงโดยเฉลยแลวผลรวมของปรมาณเกลอทงหมดมคาประมาณ 35 กรมตอลตร (Neville, 1996)โดยทวไปอออนของเกลอแตละชนดในน าทะเลคอนขางใกลเคยงกน โดยเกลอคลอไรดจะมประมาณ 20 กรมตอลตร ซลเฟต 2.8 กรมตอลตร โซเดยม 11.1 กรมตอลตร แมกนเซยม 1.4 กรมตอลตร แคลเซยม 0.5 กรมตอลตร และโปตสเซยม 0.4 กรมตอลตร และในบรเวณอาวไทยพบวา มคลอไรดอออนประมาณ 16-19 กรมตอลตร (Chalee, et al., 2010) ซงสวนใหญอยในรปของสารประกอบ โซเดยมคลอไรด

นอกจากนน าทะเลยงมกาซออกซเจน และกาซคารบอนไดออกไซดละลายอยดวย คา pH ของน าทะเลมคาอยประมาณ 7.5 ถง 8.4 การแทรกซมของน าทะเลเขาไปในคอนกรตอาจท าใหคา pH ของคอนกรตลดลงบาง โดยคา pH ของคอนกรตทต าทสดมคาประมาณ 12.0

2.4 กลไกการกดกรอนเนองจากคลอไรด

โดยทวไปสารประกอบคลอไรดจะไมสงผลทเปนอนตรายกบเนอของคอนกรตทไมมเหลกเสรม ซงจากงานวจยทผานมาพบวาการใชน าทมปรมาณของคลอไรดผสมในคอนกรต กลบสงผลใหคอนกรตมก าลงอดทสงขน แตการใชงานของคอนกรตในโครงสรางทวไปจ าเปนอยางยงทจะตองใสเหลกเสรมเขาไปในคอนกรตเพอใหรบแรงดง ทงนเนองจากคอนกรตรบแรงดงไดนอยมาก และการทในคอนกรตมเหลกเสรมนเองจงสงผลใหการท าลายเนองจากคลอไรดตอโครงสรางคอนกรตเสรมเหลกมความชดเจนและรนแรงมาก ทงนเนองจากการกดกรอนเนองจากคลอไรดแตกตางจากการกดกรอนทางเคมอนตรงท

7

คลอไรดท าใหเหลกเสรมเปนสนมและคอนกรตบรเวณรอบๆ เหลกเสรมเทานนทเสยหายเนองจากการขยายตวของเหลกเสรม ท าใหดนคอนกรตใหเกดการแตกราว ตลอดจนความสามารถในการรบแรงของเหลกเสรมคอนกรตต าลงและเปนสาเหตหลกทท าลายองคอาคารคอนกรตเสรมเหลก เมอปนซเมนตท าปฏกรยากบน าจะเกดฟลมบางๆ ของ -Fe2O3 เคลอบผวเหลกไว และฟลมนท าหนาทปองกนการเกดสนมเหลก อยางไรกตามอออนของคลอไรดสามารถท าลายฟลมนได และเมอมน าและกาซออกซเจนตรงบรเวณเหลกเสรมทไมมฟลมปองกนอย เหลกจะเปนสนม โดยลกษณะการท าลายของคลอไรดตอคอนกรตเสรมเหลกทอยในสภาพแวดลอมจรงแสดงดงรปท 2.2

รปท 2.2 ความเสยหายของคอนกรตเสรมเหลกเนองจากคลอไรด การเกดสนมในเหลกเกดจากความตางศกยทางไฟฟาของเหลกเสรมในคอนกรต ท าใหเกด

เซลลไฟฟาเคมขน มขวบวก (Anode) และขวลบ (Cathode) เชอมกนโดยน าซงมคลอไรดในโพรงของซเมนต ท าหนาทเปนสออเลกโทรไลต (Electrolyte) ประจไฟฟาบวกเฟอรรสอออน Fe++ ทขวบวกจะวงไปสสออเลกโทรไลต ขณะทอเลกตรอนทมประจไฟฟาลบ e- วงตามเหลกเสรมไปทขวลบ อเลกตรอนเหลานจะรวมกบน าและออกซเจนท าใหเกดไฮดรอกไซดอออน (OH)- ซงวงผานสออเลกโทรไลตไปรวมกบ Fe++ ท าใหเกด Fe(OH)2 และท าปฏกรยาออกซเดชนจนท าใหเกดสนม ดงรปท 2.3 ปฏกรยาดงกลาว แสดงดงสมการท 2.1 ถง 2.4 (Broomfield, 1996 ; (Neville, 1996) Anodic reactions: Fe Fe++ + 2e- (2.1) Fe++ + 2(OH)- Fe(OH)2 (ferrous hydroxide) (2.2) 4Fe(OH)2 + 2H2O + O2 4Fe(OH)3 (ferric hydroxide) (2.3)

8

Cathodic reaction: 4e- + O2 + 2H2O 4(OH)- (2.4)

รปท 2.3 การเกดสนมเหลกเนองจากปฏกรยาไฟฟาเคมเมอมคลอไรดในคอนกรต

เมอออกซเจนถกใชจนหมดไป น ากสามารถกอปฏกรยาขนมาใหมได แตจ าเปนตองอาศย

กระบวนการเกดทตอเนอง ดวยเหตนจงไมเกดการกดกรอนในคอนกรตทแหงตลอดเวลา ซงมความชนสมพทธ (Relative humidity) ต ากวารอยละ 60 หรอคอนกรตทจมอยในน าทะเล ซงไมมโอกาสไดสมผสกบอากาศ คาความชนสมพทธทเหมาะสมทจะเกดการกดกรอน อยในชวงรอยละ 70 ถง 80 ถาความชนสมพทธสงกวาน จะท าใหออกซเจนแพรเขาไปในคอนกรตไดนอยลง

ความตางศกยของปฏกรยาไฟฟาเคม สามารถเกดขน เมอคอนกรตมสภาพทแตกตางกน เชน สวนหนงของคอนกรตจมในน าทะเลตลอดเวลา แตอกสวนหนงตองสมผสกบน าทะเลในสภาพเปยกสลบแหงเปนระยะๆ ในบางกรณความตางของระยะหมคอนกรตสงผลถงการเชอมตอของสอไฟฟาเคม มผลท าใหเกดความตางศกย รวมไปถงความแตกตางของความเขมขนของเกลอของน าในโพรงคอนกรตดวย ส าหรบการกดกรอนในชวงตน ฟลมบางจะถกเจาะ โดยคลอไรดอออนจะกระตนใหผวเหลกเสรมกลายสภาพเปนขวบวก พนผวดานทไมถกกระตนกจะมสภาพเปนขวลบ ดงสมการท 2.5 และ 2.6

Fe++ + 2Cl- FeCl2 (2.5) FeCl2 + 2H2O Fe(OH)2 + 2HCl (2.6)

9

เนองจากคลอไรดอออนเปนเปนตวกอใหเกดปฏกรยาอกครง ดงนนสนมเหลกทเกดขนจงไมมคลอไรดเปนองคประกอบ แมวาเฟอรสคลอไรดจะเกดขนระหวางกระบวนการเกดปฏกรยาเซลลไฟฟาเคม มความจ าเปนตองใชน าในโพรงของคอนกรตเปนตวกลางเชอมระหวางขวบวกและขวลบ ระบบโพรงของซเมนตเพสตทแขงตวในคอนกรตเปนปจจยหลกทมผลตอการกดกรอน เนองจากเซลลไฟฟาเคมจะเกดขนไดตองอาศยน าทอยในโพรงเปนสออเลกโทรไลต

การกดกรอนทเกดขน ท าใหเหลกเสรมเกดการขยายตว ปรมาตรเพมขน ท าใหเกดรอยแตก (Cracking) การหลดรอน (Spalling) ไปจนถงคอนกรตกบเหลกเสรมไมมแรงยดเหนยวตอกน (Delamination) ในขณะทเกดการกดกรอนพนทหนาตดของเหลกเสรมทท าหนาทเปนขวบวกจะมขนาดเลกลง เนองจากเกดการสญเสยประจไฟฟา ท าใหเกดรขนาดเลกบนเหลกเสรม ความตางศกยเกดจากการทคอนกรตมความแตกตางกน ซงอาจเกดขนจากหลายสาเหต เชน จากความแตกตางของความชน ความแตกตางของความเขมขนของเกลอของน าในโพรง ความแตกตางของสภาพแวดลอม และความแตกตางของความหนาของคอนกรตหม เปนตน เซลลไฟฟาในลกษณะนของคอนกรตเซลลหนงอาจยาว 10 มม. จนถง 6 ม. คอนกรตอาจมคลอไรดเนองจากการใชสวนผสมของวสดทมคลอไรด เชน ใชน า ทราย หน, ปนซเมนต หรอสารเคมผสมเพมทมคลอไรดปนอย ดงนนจงตองท าการตรวจสอบวามปรมาณคลอไรดอยในปรมาณทไมท าใหเกดอนตรายตอคอนกรต ว.ส.ท. ไดก าหนดปรมาณคลอไรดอออนทละลายน าไดในคอนกรตเสรมเหลกเพอปองกนการเกดสนมตองมคาไมเกนพกดตามตารางท 2.1 โดยคลอไรดอออนในคอนกรตอดแรงจะก าหนดไวคอนขางต าคอไมเกนรอยละ 0.06 โดยน าหนกของปนซเมนต ทงนเนองจากคอนกรตอดแรงตองใชเหลกเสรมทมก าลงสง และการท าลายพนทหนาตดของเหลกเสรมเพยงเลกนอยกสงผลตอการรบแรงของโครงสรางคอนกรตเสรมเหลกคอนขางชดเจน ดงนนจงยอมใหปรมาณคลอไรดทเขาไปสมผสคอนขางนอย เพอลดความเสยงตอการเกดสนมในเหลกเสรม

ตารางท 2.1 ปรมาณสงสดของคลอไรดอออนเพอปองกนการเกดสนม (ปรญญา จนดาประเสรฐ และชย จาตรพทกษกล, 2547)

ชนดขององคอาคาร

ปรมาณสงสดของคลอไรดอออน (Cl-) ทละลายน าไดในคอนกรต

(รอยละโดยน าหนกของปนซเมนต) คอนกรตอดแรง 0.06 คอนกรตเสรมเหลกทสมผสกบคลอไรดในขณะใชงาน 0.15 คอนกรตเสรมเหลกในสภาวะแหงหรอทมการปองกนความชนในขณะใชงาน

1.00

งานกอสรางคอนกรตเสรมเหลกอนๆ 0.30

10

2.5 การเคลอนทของคลอไรดเขาไปในคอนกรต กลไกการเคลอนทของคลอไรดเขาไปในคอนกรตเกดขนไดหลายลกษณะ ขนกบสงแวดลอม

ภายนอกทคอนกรตสมผส และโพรงภายในเนอคอนกรต ดงรายละเอยดตอไปน 2.5.1 การแพร (Diffusion)

การแพร เปนลกษณะของการเคลอนทของคลอไรดจากบรเวณทมความเขมขนของคลอไรดสงไปยงบรเวณทมความเขมขนต า โดยการเคลอนทของคลอไรดจะผานโพรงคาปลลาร (Capillary pore) ทอมตวดวยน า ดงนนลกษณะของการแพรจะเกดกบสวนของโครงสรางคอนกรตทแชน าทะเลและเปนสวนของคอนกรตทอมตวดวยน าเปนหลก

2.5.2 การดดคลอไรดเขาโพรงคาปลลาร (Capillary suction) การดดคลอไรดเขาโพรงคาปลลาร เกดขนโดยน าเกลอคลอไรดเคลอนทเขาไปในสวนทแหง

ของโพรงคาปลลาร (Capillary pore) ในคอนกรต ซงสวนใหญจะเปนบรเวณใกลผวคอนกรต และเกดขนในกรณทคอนกรตสมผสกบสภาพเปยกและแหงสลบกน ท าใหน าเกลอคลอไรดสามารถเคลอนทเขาไปในโพรงคาปลลารในคอนกรตไดเรว และอมตวภายในเวลาอนรวดเรวกลไกการเคลอนทของคลอไรดในคอนกรตทเกดขนเนองจากการดดคลอไรดเขาโพรงคาปลลาร

2.5.3 การซมผาน (Permeability) การซมผานของคลอไรด เกดขนเนองจากแรงดนของน า (Hydrostatic pressure) ซงสงผลใหคลอไรด

เคลอนทเขาไปในคอนกรตได สวนใหญเกดในบรเวณทคอนกรตแชน าทะเลภายใตแรงดนน า 2.5.4 การดงดดอออน (Ion adsorption)

โครงสรางคอนกรตทอยในใตน าทะเลตลอดเวลา พบวาความเขมขนขอคลอไรดทอยใกลกบผวของคอนกรตจะมความเขมขนสงกวาความเขมขนของคลอไรดในสารละลายโดยรอบของน าทะเล ปรากฏการณนไมสามารถอธบายไดโดยกลไกการแพร เพราะการแพรจะยตเมอความเขมขนของคลอไรดในคอนกรตเทากบสงแวดลอมภายนอก แตกลไกการดงดดอออนจะเกดสงขนเนองจากบรเวณผวของโพรงในคอนกรตซงมประจไฟฟาเปนบวก ประจบวกบรเวณผวของโพรงในคอนกรตจะดงดดคลอไรด อออนซงมประจเปนลบจากสงแวดลอมภายนอกเขามาในคอนกรตและสะสมอยบรเวณนน

2.6 การแทรกซมของคลอไรดในคอนกรตทสมผสสงแวดลอมทะเล

ปญหาการกดกรอนเนองจากคลอไรดสามารถเกดขนไดเสมอ เมอคลอไรดสามารถซมผานเขามาในคอนกรตโดยเฉพาะในกรณทคอนกรตสมผสกบน าทะเล คลอไรดทพบมแหลงทมาจากน าทะเลนนเอง โดยคลอไรดจะตกคางบนผวหนาคอนกรตในรปของไอเกลอของน าทะเลทมขนาดเลก ซงถกพดพามากบคลนและกระแสลม หรออาจอยในรปของละอองน าทะเล ซงท าใหคอนกรตมสภาพเปยกชนเนองจากละอองน าทะเลไอของคลอไรดสามารถพดพาไปไดไกลถง 2 กโลเมตร แตการเคลอนทของไอคลอไรด

11

ขนอยกบกระแสลมและสภาพภมประเทศ นอกจากน น าใตดน หรอน ากรอย (Brackish groundwater) ทสมผสกบคอนกรต กลวนเปนแหลงทมาของคลอไรด อยางไรกตามคลอไรดสามารถซมผานเขามาในคอนกรตได โดยอาศยน าเปนตวน าพา และเมอคลอไรดสามารถซมผานเขามาในคอนกรตอยางตอเนอง มผลท าใหบรเวณผวเหลกเสรมเกดการสะสมของคลอไรดไออนในปรมาณทสง เมอคอนกรตจมอยใตน าทะเลตลอดเวลา กยอมเกดการซมผานของคลอไรด แตบรเวณใตน าทะเลมความเขมขนของออกซเจนนอยและอตราการแพรของออกซเจนเขาไปในคอนกรตต ามาก เนองจากชองวางภายในคอนกรตเปนชองวางทอมตวดวยน า ท าใหไมมออกซเจนทจะไปรวมตวกบน าและอเลกตรอนทขวลบ ส าหรบคอนกรตทอยในสภาพเปยกสลบแหง ปรมาณคลอไรดทพบในคอนกรตจะสงขน ซงพบมากกบโครงสรางทตงอยตามชายฝง ในสภาพภมอากาศรอนชน เมอคอนกรตเรมสมผสกบน าทะเล คอนกรตจะดดซบน าทะเลจนกระทงคอนกรตนนอมตวไปดวยน า และถาหากสภาพภายนอกคอนกรตเปลยนเปนสภาพแหง ทศทางการเคลอนทของน าจะเกดการเคลอนทยอนกลบ และระเหยออกจากคอนกรต ท าใหเหลอเกลอตกคางในชองวาง เมอคอนกรตอยในสภาพเปยกอกครง ความเขมขนของเกลอบรเวณใกลผวหนาจะสงขน โดยเกลอทมความเขมขนสงทบรเวณผวจะเกดการถายเทไปยงบรเวณภายในทมความเขมขนนอยกวา เรยกการถายเทชนดนวา การแพร ซงในแตละรอบของการเปยกและแหง สงผลใหเกลอยงสามารถแพรเขาไปในคอนกรตและเขาไปสบรเวณเหลกเสรมมากขน ความสามารถในการแพรของเกลอนน ขนอยกบความชนสมพทธภายนอกคอนกรตและชวงระยะเวลาทคอนกรตแหงตว

โดยทวไปคอนกรตจะเปยกไดเรว แตจะแหงไดชากวามาก ท าใหภายในของคอนกรตไมสามารถแหงโดยสมบรณ ดงนนการแพรของไอออนของคลอไรดเขาไปในคอนกรตทแชในน าทะเลตลอดเวลา จงเกดขนไดชากวาคอนกรตทอยในสภาพเปยกสลบแหง สภาวะเปยกสลบแหงมอทธพลโดยตรงตอการซมผานของคลอไรด รวมไปถงการไดรบผลกระทบเนองจาก ทศทางการพดพาของน าทะเล กระแสลม อณหภม ความชน แสงอาทตย และลกษณะการใชงานของโครงสราง ซงแตละสวนของโครงสรางกยอมมโอกาสสมผสกบสภาวะเปยกสลบแหงทแตกตางกน ดงน น จงมความจ าเปนตองพจารณาถงสภาพแวดลอมทกอใหเกดความเสยหายเนองการกดกรอนของแตละสวนของโครงสราง การทคอนกรตอยในสภาพแหงนานกวาสภาพเปยก เปนการเรงใหคลอไรดสามารถซมเขาสคอนกรตไดเรวขน ดวยเหตน คอนกรตบรเวณน าขนน าลง (Tidal zone) จงเกดการกดกรอนของคลอไรดนอยกวาบรเวณคลนและละอองน าทะเล (Splash zone) คอนกรตทสมผสน าทะเลเปนบางครงบางคราวมความเสยงตอการกดกรอนเนองจากน าทะเล เชน คอนกรตบรเวณหลกส าหรบผกเชอก คอนกรตบรเวณหวดบเพลงทใชน าทะเล พนทโรงงานอตสาหกรรมทใชน าทะเลในการซกลาง เปนตน

12

2.7 การกกเกบคลอไรดในคอนกรต การดกจบคลอไรดไอออนอยในรปปฏกรยาเคมกบ C3A กอใหเกดแคลเซยมคลอโรอลมเนต

(3CaO.Al2O3.CaCl2.10H2O) บางครงเรยกวา เกลอของฟรเดล (Friedel’s salt) ในลกษณะเดยวกน คลอไรดกถกดกจบโดย C4AF ผลทไดคอแคลเซยมคลอโรเฟอรไรต (3CaO.Fe2O3.CaCl2.10H2O) ดงนน จากปฏกรยาขางตนคลอไรดไอออนจะถกดกจบเมอปนซเมนตมปรมาณ C3A สง หรอ ปฏภาคสวนผสมคอนกรตใชปนซเมนตในปรมาณมาก ดวยเหตน การใชปนซเมนตทมปรมาณ C3A สง จะชวยตานทานการกดกรอนเนองจากคลอไรดไดด ในขณะเดยวกน การปองกนการกดกรอนเนองจากซลเฟต มความตองการปรมาณ C3A ต า ดงนน จงมความจ าเปนตองพจารณาถงปรมาณ C3A ในปนซเมนตทเหมาะสม เพอปองกนความเสยหายจากซลเฟต และเพอปองกนอนตรายจากคลอไรดในน าทะเลควบคกนไป ขณะทปจจบน ปนซเมนตปอรตแลนดดดแปลง (ปนซเมนตปอรตแลนดประเภทสอง) ซงสามารถทนซลเฟตไดปานกลาง และใหความรอนไมสงมากนก เปนอกตวเลอกในการน าไปใชงาน บางครงการใชปนซเมนตผสมตะกรนเตาถลงเหลกบดละเอยด (Ground granulated blast furnace slag) กสามารถชวยในการดกจบคลอไรดไอออน โดยอลมเนตทมอยในตะกรน (Slag) ท าหนาทในการดกจบ แตงานวจยทศกษาในเรองนยงมจ านวนนอย การใชปนซเมนตทมปรมาณ C3A สง มขอจ ากดตรงท เมอ C3A มปรมาณสงยอมท าใหเกดความรอนจากปฏกรยาไฮเดรชนสง และท าปฏกรยากบซลเฟตไดงาย พฤตกรรมดงกลาวจงกลายเปนขอดอย และเปนอนตรายตอการกอสรางโครงสรางคอนกรตขนาดใหญทตองสมผสกบน าทะเล มาตรฐานการออกแบบ เชน BS 8110 Part 1 ก าหนดปรมาณคลอไรดขนต าในปนซเมนตปอรตแลนด ประเภททนซลเฟต โดยมแนวความคดทอยบนสมมตฐานทวา คลอไรดสงผลเสยตอกระบวนการตานทานซลเฟต ซงปจจบนไดมการตรวจสอบสมมตฐานดงกลาวแลววาไมถกตอง

เมอพจารณาในเรอง ความเขมขนคลอไรดในน าทอยในชองวางของคอนกรต พบวาทสภาวะสมดล ความเขมขนของคลอไรดจะขนอยกบไอออนอนๆทกระจายตวอยในน าตามชองวาง เชน ทคาปรมาณคลอไรดทงหมดคาหนง ถาไฮดรอกไซดไอออนมความเขมขนสง คลอไรดอสระกจะมความเขมขนสงดวย ดวยเหตนในบางครง อตราสวนระหวาง Cl-/OH- อาจใชในการพจารณาถงความกาวหนาของการกดกรอน แตไมไดเปนคามาตรฐานในการพจารณาเรองดงกลาว อกทงมการพบวา ปรมาณคลอไรดทอยในปฏภาคสวนผสม เกลอโซเดยมคลอไรด (NaCl) จะมปรมาณคลอไรดอสระสงกวา เกลอแคลเซยมคลอไรด (CaCl2) อยางมนยส าคญ นนหมายความวา น าทะเลซงมเกลอโซเดยมคลอไรดละลายอย จะเกดกดกรอนของเหลกเสรมอยางแนนอน เนองจากปจจยทมความหลากหลาย สดสวนของคลอไรดยดจบจงมคาเปลยนแปลงอยในชวงรอยละ 50 ถง 80 หรออาจต ากวารอยละ 50 ของคลอไรดทงหมด ดงนน อาจจะไมเปนความจรงทคลอไรดยดจบทอยในคลอไรดทงหมดจะไมกอใหเกดการกดกรอน

13

2.8 วธการวดคลอไรดและความตานทานคลอไรด วธการทดสอบทนยมใชมดงน

2.8.1 การไทเทรต การไทเทรต (Titration test) เปนการทดสอบปรมาณคลอไรดทซมเขาไปในคอนกรตในระยะความลกตางๆ โดยตองเจาะหรอเอาคอนกรตบรเวณทตองการหาปรมาณคลอไรดไปบดใหละเอยดและวเคราะหปรมาณคลอไรดทมอย ในการแทรกซมของคลอไรดม 2 ลกษณะคอ วเคราะหปรมาณคลอไรดโดยใชกรดเปนตวท าละลาย (Acid-soluble chloride) ตาม ASTM C 1152 เพอใหไดปรมาณคลอไรดทงหมด (Total chloride content) และทดสอบหาปรมาณคลอไรดอสระ (Free chloride content) โดยใชน าเปนตวท าละลาย (Water-soluble chloride) ตามมาตรฐาน ASTM C 1218 หลงจากเตรยมสารละลายเสรจ สามารถไทเทรตปรมาณคลอไรดทอยในคอนกรต ดวยมอหรอดวยเครอง Potentiometer titration ซงเปนเครองไทเทรตอตโนมต ดงแสดงในรปท 2.4 ซงสามารถค านวณรอยละของคลอไรดได ดงสมการท 2.7

W

NVVCl

])[(545.3%, 21 (2.7)

เมอ 1V คอ ปรมาตรของสารละลาย 0.05 N AgNO3 ทใชส าหรบการไทเทรตตวอยาง (มลลลตร) 2V คอ ปรมาตรของสารละลาย 0.05 N AgNO3 ทใชส าหรบการไทเทรต Blank (มลลลตร) N คอ Exact normality ของสารละลาย 0.05 N AgNO3 W คอ น าหนกของผงตวอยางคอนกรต (กรม)

รปท 2.4 เครอง Potentiometer titration

14

2.8.2 ทดสอบการซมผานของคลอไรดโดยวธเรง การทดสอบความตานทานตอการแทรกซมของคลอไรด โดยวธเรง (Rapid chloride penetration

test) ท าไดโดยใชวธทดสอบตาม ASTM C1202 ซงเปนวธการทใชประจไฟฟาทวงผานชนคอนกรตระหวางสารละลายโซเดยมคลอไรดและโซเดยมไฮดรอกไซดโดยใชความตางศกย 60 โวลต ปรมาณประจไฟฟาวดเปนคลอมปจะมความสมพนธโดยตรงกบการแทรกซมของคลอไรด วธนสามารถบอกผลไดอยางรวดเรววาคอนกรตสามารถตานทานตอการแทรกซมไดมากนอยเพยงใด โดยอางองตามเกณฑดงแสดงในตารางท 2.2 และ รปท 2.5 แสดงชดเครองมอทดสอบการซมผานของคลอไรดโดยวธเรง โดยการทดลองใชตวอยางทดสอบทรงกระบอกขนาดเสนผานศนยกลาง 100 มม. หนา 50 มม. และเคลอบอพอกซ ทขอบของตวอยาง จากนนท าการดดอากาศออกจากโพรงในเนอตวอยางเปนเวลา 3 ชม. และท าใหตวอยางอมตวดวยน าอก 1 ชวโมง หลงจากนนจงไดน าตวอยางเขาทดสอบในเครองทดสอบ Rapid Chloride โดยจะวดคาการซมผานของคลอไรดไอออนในรปของประจไฟฟาทงหมด (Total Charge) ทผานตวอยางในการทดสอบจะใชเวลา 6 ชวโมงตอหนงชนตวอยาง นอกจากการทดลองวดคาการซมผานของคลอไรดดงกลาวแลวยงสามารถค านวณหาคาความพรน (Porosity) ของตวอยางไดอกดวยจากสมการ 2.8

)(

)(100(%)

wa

oa

WW

WWP

(2.8)

เมอ P = ความพรน (Porosity) Wa = น าหนกตวอยางทชงในอากาศ Wo = น าหนกตวอยางอบแหงหลงทดสอบในเครอง Rapid Chloride Penetration Test

เสรจ Ww = น าหนกตวอยางทชงในน า

ตารางท 2.2 มาตรฐานของคณภาพคอนกรตในการตานทานการซมผานคลอไรดตาม ASTM C 1202

Total Charge (Coulombs) ระดบของการซมผานของคลอไรด คณภาพคอนกรต >4000 สง (High) แย (Poor)

2000-4000 ปานกลาง (Moderate) ปานกลาง (Moderate) 1000-2000 ต า (Low) ด (Good) 100-1000 ต ามาก (Very low) ดมาก (Very good)

<100 ไมซมผาน (Negligible) ดเยยม (Excellence)

15

รปท 2.5 เครองทดสอบ Rapid chloride penetration test

2.8.3 การทดสอบความสามารถในการตานทานการแทรกซมของคลอไรดโดยวธฉดส การทดสอบความสามารถในการตานทานการแทรกซมของคลอไรดในคอนกรตโดยวธ ฉดส

(Colorimetric technique) สามารถใชว ดระดบความลกของการแทรกซมของคลอไรด (Chloride penetration depth) ในคอนกรต และเปนวธการทดสอบทสามารถท าไดสะดวกและรวดเรว โดยการฉดพนสารละลายซลเวอรไนเตรท (AgNO3) บนตวอยางทดสอบ ผลการทดสอบจะแสดงใหเหนเปนสขาวและสน าตาล โดยสวนทเปนสขาวเกดจากปฏกรยาระหวาง ซลเวอรอออน (Ag+) และคลอไรดอออน (Cl-) ไดผลตภณฑเปน ซลเวอรคลอไรด (AgCl) ซงมลกษณะเปนสขาว ซงบรเวณทปรากฏเปนสขาวหลงฉดพนสารละลายซลเวอรไนเตรทแสดงวามการแทรกซมของคลอไรดเขาถง สวนบรเวณทไมมเกลอคลอไรดจะปรากฏเปนสน าตาลซงเปนสารประกอบซลเวอรไฮดรอกไซด (AgOH) ทเกดจากปฏกรยาระหวาง ซลเวอรอออน (Ag+) กบ ไฮดรอกซลอออน (OH-) จากแคลเซยมไฮดรอกไซด (Ca(OH)2) ในคอนกรต ซงปฏกรยาทเกดขนแสดงดงสมการท 2.9 และ 2.10

Ag+ + Cl- AgCl (สขาว) (2.9) Ag+ + OH- AgOH (สน าตาล) (2.10)

16

2.8.4 การทดสอบความสามารถในการตานทานการแทรกซมของคลอไรดโดยวธ Salt ponding การทดสอบความสามารถในการตานทานการแทรกซมของคลอไรดในคอนกรตโดยวธ Salt

ponding ตามมาตรฐาน AASHTO T259 ใชระยะเวลาในการทดสอบมากกวา 90 วน ขนไป โดยผลการทดสอบจะแสดงในรปของเสนกราฟแสดงการแทรกซมของคลอไรด (Chloride penetration profile) และสามารถใชในการวเคราะหหาคาสมประสทธการแทรกซมของคลอไรดในคอนกรตได การทดสอบโดยวธนจะวเคราะหการแทรกซมของคลอไรดในคอนกรตโดยการวดปรมาณคลอไรดทแทรกซมเขาไปในคอนกรตทระดบความลกตางๆ ดวยการไทเทรต (Titration test) ตามวธทกลาวมาขางตน หรอใชหลกการฉดพนสารละลายซลเวอรไนเตรท (Colorimetric technique) เพอวดระดบความลกการแทรกซมของเกลอคลอไรดในคอนกรตได

การทดสอบความสามารถในการตานทานการแทรกซมของคลอไรดในคอนกรตโดยวธ Salt ponding ใชตวอยางทดสอบทรงกระบอกขนาดเสนผานศนยกลาง 100 มม. หนา 50 มม.และเคลอบอพอกซทขอบของตวอยาง ท าการบมชนเปนเวลา 14 วน จากนนน าตวอยางทดสอบบมในอากาศทควบคมความชนสมพทธไมเกนรอยละ 50 เปนเวลา 28 วน หลงจากนนแชในสารละลายโซเดยมคลอไรด (NaCl) เขมขนรอยละ 3 กอนทดสอบความสามารถในการตานทานคลอไรดทอายหลงแช 90 วน

2.8.5 การทดสอบการแทรกซมของคลอไรดโดยวธ Bulk diffusion test การทดสอบความสามารถในการตานทานการแทรกซมของคลอไรดในคอนกรตโดยวธ Bulk

diffusion test ((ASTM C1556) ใชตวอยางทดสอบทรงกระบอกขนาดเสนผานศนยกลาง 75-100 มม. หนาประมาณ 60 มม.และเคลอบอพอกซทขอบของตวอยางทงหมด เปดไว 1 ดาน ท าการบมชนเปนเวลา 14 วน จากนนน าตวอยางทดสอบบมในน าปนใส เปนเวลา 28 วน หลงจากนนแชในสารละลายโซเดยมคลอไรด (NaCl) เขมขน 2.8 โมลาร กอนทดสอบความสามารถในการตานทานคลอไรดทอายหลงแช 35 และ 90 วน

2.9 สมประสทธการแพรของคลอไรด

สมประสทธการแพรของคลอไรด (Chloride diffusion coefficient)ในคอนกรตเปนตวบงชถงอตราการแพรของคลอไรดทเขาไปท าอนตรายตอโครงสรางคอนกรตเสรมเหลก ซงสงผลชดเจนตออายการใชงานของโครงสรางคอนกรตทอยในสภาวะแวดลอมทะเล โดยทวไปแลวการค านวณหาคาสมประสทธการแพรของคลอไรด (Dc) สามารถท าไดหลายวธ โดยแตละวธกจะใหคาทแตกตางกน อยางไรดกตามการหาคาสมประสทธการแพรของคลอไรดจากเสนกราฟแสดงการแทรกซมของคลอไรด (Chloride penetration profile) นยมใชกฎการแพรขอทสองของฟค (Fick’s second law) (Chalee, et al., 2009 ; Thomas, et al., 2004) เนองจากสามารถค านวณไดงายและรวดเรว

17

การหาคาสมประสทธการแพรของคลอไรดในคอนกรตโดยใชกฎการแพรขอทสองของฟค (Fick’s second law) โดยหลกทถกตองแลว การเคลอนทของคลอไรดเขาไปในคอนกรตตองเปนลกษณะของการแพรทเปนการเคลอนทของคลอไรดจากบรเวณทมความเขมขนของคลอไรดสงไปยงบรเวณทมความเขมขนต า ซงในกรณของการทดสอบปรมาณคลอไรดในคอนกรตทแชในสงแวดลอมทะเล การเคลอนทของคลอไรดไมไดอยในลกษณะของการแพรเพยงอยางเดยว แตอาจเกดขนไดหลายลกษณะควบคกนไป เชน การแพร (Diffusion) แรงดนน า (Hydrostatic pressure) และการเคลอนทเขาไปในโพรงคาปลลาร (Capillary suction) ของคอนกรต เปนตน ดงนน การประยกตใชกฎการแพรขอทสองของฟคเพอหาสมประสทธการแพรกบการแทรกซมของคลอไรดทสภาวะดงกลาว จะไมนยมเรยกวา สมประสทธการแพรของคลอไรด (Chloride diffusion coefficient) แตจะเรยกเปน สมประสทธการแทรกซมของคลอไรด (Chloride penetration coefficient) หรอสมประสทธการแพรปรากฏของคลอไรด (Apparent diffusion coefficient)

การหาคาสมประสทธการแทรกซมของคลอไรดโดยใชเสนกราฟแสดงการแทรกซมของคลอไรด เรมจากกฎการแพรขอทสองของฟค (Fick’s second law) (Crank, 1975) ดงแสดงในสมการท 2.11 (2.11) เมอ Dc ในสมการท 2.11 เปนคาคงท ค าตอบทวไปของสมการท 2.11 แสดงดงสมการท 2.12 (2.12)

เมอ Cx,t = ปรมาณคลอไรดทระดบความลก x และระยะเวลาทคอนกรตสมผสกบเกลอคลอไรด t

x = ระยะจากผวหนาคอนกรต (มม.) t = ระยะเวลาทคอนกรตสมผสกบเกลอคลอไรด (วนาท) Co = ความเขมขนของคลอไรดทผวคอนกรต (chloride concentration at concrete surface) ทระยะเวลาแช t Dc = สมประสทธการแทรกซมของคลอไรดทระยะเวลาแช t (มม2/วนาท) erf = ฟงกชนคาผดพลาด (Error function) ฟงกชนคาผดพลาด

โดย .....)42103

(2

)12(!

)1(2)(

753

1

)12(

zzzz

nn

zzerf

n

nn

(2.13)

)]

2(1[,

tD

xerfCC

c

otx

2

2

x

cD

t

Cc

18

การหาคาสมประสทธการแทรกซมของคลอไรดในคอนกรตท าไดโดยการปรบคา Dc และ Co ในสมการท 2.12 เพอใหเสนกราฟทไดจากสมการสอดคลองกบกราฟทแสดงการแทรกซมของคลอไรดทไดจากการทดสอบมากทสด ดงแสดงตวอยางในรปท 2.6 ทแสดงการหาคา Dc และ Co โดยใชสมการท 2.12 ในขอมลการแทรกซมของคลอไรดในคอนกรตของปนซเมนตปอรตแลนดประเภทท 1 ทแชในสงแวดลอมทะเลเปนเวลา 2, 3, 4 และ 5 ป

รปท 2.6 การหาสมประสทธการแทรกซมของคลอไรดในคอนกรตของปนซเมนตปอรตแลนด ประเภท

ท 1 เมอแชในน าทะเลเปนเวลา 2, 3, 4 และ 5 ป (Chalee, et al., 2009)

ปจจบน มงานวจยทเกยวกบการหาคาสมประสทธการแทรกซมของคลอไรดในคอนกรตเปน

จ านวนมาก ทงศกษาในหองปฏบตการและในภาคสนาม ซงพบวา คาสมประสทธการแทรกซมของคลอไรดในคอนกรตขนอยก บชนดของปนซเมนตและวสดประสาน อตราสวนน าตอว สดประสาน สภาพแวดลอมทางกายภาพ ระยะเวลาทคอนกรตสมผสกบคลอไรด และวธการทใชในการหาคาสมประสทธการแทรกซมของคลอไรด

2.10 เถาถานหนและปฎกรยาปอซโซลาน

2.10.1 เถาถานหน เถาถานหน หรอ เถาลอย ( Fly ash หรอ Pulverized fly ash ) เกดจากการเผาถานหนใน

กระบวนการผลตกระแสไฟฟา โดยอณหภมในเตาเผาอยระหวาง 1,100 ถง 1,400 องศาเซลเซยส เถาถานหนจะถกพดออกมาตามลมรอนเพอออกไปสปลองควน จากน นตวดกจบ(Electrostatic precipitator) จะท าการจบเถาถานหนไมไหเกดการฟ งกระจายออกสภายนอก และจะรวบรวมเถาถานหนเกบไวในไซโลตอไป โดยเถาถานหนทไดจะมอนภาคเลกและเปนทรงกลม แตเมออณหภมในเตาเผาสง

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

0 10 20 30 40 50 60 70Distance from surface (mm)

Cl-

(% b

y w

ieg

ht

of

bin

der)

2-year exposure 3-year exposure

4-year exposure 5-year eposure

3-year regression,Co=5.0%, Cd = 4.3x10-6

mm2/s

4-year regression,Co=5.5%, Cd = 3.4x10-6

mm2/s

5-year regression,Co=6.0%, Cd = 3.1x10-6

mm2/s

2-year regression,Co=3.4%, Cd = 5.0x10-6

mm2/s

19

ถง 1,500 ถง 1,700 องศาเซลเซยส เถาทไดจะหลอมละลายและบางสวนจบกนเปนกอนใหญ ท าใหมน าหนกมากและตกลงสกนเตา เรยกวา เถากนเตา หรอ เถาหนก (Bottom ash)

เถาถานหนจดเปนสารปอซโซลาน โดย ASTM C618 ไดนยามสารปอซโซลาน หมายถงวสดทมซลกา (Siliceous) หรอซลกาและอลมนา (Siliceous and aluminous) เปนองคประกอบหลก โดยปกตแลวสารปอซโซลานไมมความสามารถในการยดประสานหรอมเพยงเลกนอยเทานน แตเมอสารปอซโซลานมความละเอยดสงและมความชนทเพยงพอจะสามารถท าปฏกรยาเคมกบแคลเซยมไฮดรอกไซดทอณหภมปกต ท าใหไดสารประกอบทแขงตวมคณสมบตในการยดประสานได เชนกน

ในสวนของคณสมบตทางเคมของเถาถานหน ASTM C618 ไดแบงเถาถานหนทใชในงานคอนกรตออกเปน 2 ชนด คอ Class F และ Class C โดยอาศยองคประกอบทางเคมเปนหลกส าคญกลาวคอ Class F ตองมออกไซดของ SiO2 + Al2O3 + Fe2O3 รวมกนไมต ากวารอยละ 70 โดยมากเกดจากการเผาถานหนประเภท แอนทราไซท (Anthracite) และบทบนส (Bituminous) มปรมาณแคลเซยมออกไซดนอยกวารอยละ 5 ดงนนเถาถานหนประเภทนบางครงจะเรยกวา Low – calcium fly ash กลาวคอเปนเถาถานหนทมปรมาณแคลเซยมต าและมคณสมบตการเปนซเมนตอยนอยหรอแทบจะไมมเลย แตยงมคณสมบตของวสดปอซโซลาน เมอพจารณาถงคณสมบตการรบแรงของคอนกรตทใชเถาถานหนประเภทนแทนทปนซเมนต พบวา การพฒนาก าลงรบแรงอดในชวงตนจะต ากวาคอนกรตธรรมดา แตหลงจากปฏกรยาปอซโซลานเกดขน ก าลงรบแรงอดในชวงปลายของคอนกรตทไดรบการผสมดวยปฏภาคทเหมาะสมจะพฒนาเทาเทยมกบคอนกรตธรรมดา สวน Class C ตองมออกไซดของ SiO2 + Al2O3 + Fe2O3 รวมกนไมต ากวารอยละ50 สวนใหญเกดจากการเผาถานหนประเภท ลกไนต (Lignite) และซบบทมนส (Sub - bituminous) มปรมาณแคลเซยมออกไซดอยประมาณรอยละ 15 ถง 23 ดงนนเถาถานหนประเภทนบางครงจะเรยกวา High – calcium fly ash ซงมคณสมบตของซเมนตและปอซโซลานในตวเอง ก าลงรบแรงอดของคอนกรตทใชเถาถานหนประเภทนแทนทปนซเมนตจะพฒนาไดอยางรวดเรวในชวงตน

2.10.2 ปฏกรยาปอซโซลาน

ปฏกรยาปอซโซลานจะเกดขนหลงจากการเกดปฏกรยาไฮเดรชน กลาวคอ แคลเซยมไฮดรอกไซด (Ca(OH)2) ทเกดจากปฏกรยาไฮเดรชนจะท าปฏกรยารวมตวกบซลกาออกไซด (SiO2 และอลมนาออกไซด (Al2O3) ทมอยในเถาถานหนจนท าใหเกดสารประกอบแคลเซยมซลเกตไฮเดรต (C-S-H) และแคลเซยมอลมเนตไฮเดรต (C-A-H) ตามล าดบ ดงสมการท (2.14) และ (2.15)

Ca(OH)2+ SiO2+H2O xCaO.ySiO2.zH2O (2.14) Ca(OH)2+ Al2O3+H2O xCaO.yAl2O3.zH2O (2.15)

โดยทคา x , y , z เปนตวแปรทขนอยกบชนดของแคลเซยมซลเกตไฮเดรต (C-S-H) และแคลเซยมอลมเนตไฮเดรต (C-A-H) ซงสารประกอบทงสองมคณสมบตในการยดประสาน สงผลใหเพสตทผสม

20

เถาถานหนมความสามารถในการยดประสานดขน และความสามารถในการรบก าลงอดสงกวาซเมนตเพสต ลวนเปนเพราะการรวมของสารประกอบทงสองดงกลาวทเกดจากปฏกรยาไฮเดรชนและปฏกรยาปอซโซลาน ส าหรบการทดสอบหาคาปฏกรยาปอซโซลานทเกดขนหาไดจากอตราสวนรอยละระหวางก าลงอดของมอรตารทผสมเถาถานหนกบมอรตารมาตรฐาน ซงคาดงกลาวเรยกวา “ดชนก าลง” โดยปฏกรยาปอซโซลานจะเรมเกดขนเมออายประมาณ 7 วน และท าปฏกรยาตอไปเรอย ๆ แมวาคอนกรตมอายมากกวา 3 ปครงกตาม

2.11 งานวจยทเกยวของ

การแทรกซมของเกลอคลอไรดในโครงสรางคอนกรตมผลการศกษาทงในหองปฏบตการ และในภาคสนาม ซงการศกษาในหองปฏการสวนใหญเปนการทดสอบทใชระยะเวลาไมนานมาก และผลการทดสอบสวนใหญจะแสดงแนวโนมของการตานทานการแทรกซมคลอไรดในคอนกรตทใชวสดประสานตางชนดกน ซงการใชวสดปอซโซลานผสมในคอนกรตสามารถตานทานการแทรกซมของคลอไรดเปนไปในทศทางทด แตการศกษาในภาคสนามเปนการแชตวอยางคอนกรตในบรเวณสงแวดลอมทะเลภายใตการกดกรอนตามธรรมชาตทไมมการเรง ซงในตางประเทศไดมการเกบขอมลยาวนานมากกวา 10 ป โดย Thomas, et al., 2004 ไดท าการเกบขอมลคอนกรตทอยในสภาวะแวดลอมทะเลเปนเวลา 10 ป คอนกรตดงกลาวแชน าทะเลอยท Building Research Establishment (BRE) บรเวณปากแมน า Thames Estuary เมอง Shoeburyness ประเทศองกฤษ โดยหลอคอนกรตซงฝงแทงเหลกไวภายใน และแทนทปนซเมนตดวยเถาถานหนปรมาณรอยละ 0 ถง 50 จากนนน าตวอยางไปแชน าทะเล ผลปรากฏวาอตราการแพรกระจายและการกดกรอนเหลกเสรมมคาลดลงเมอเพมระยะเวลาการบมเรมตน แตเมอแชน าทะเลนานๆจะมผลไมแตกตางกน อตราการแพรกระจายของคลอไรดและการสญเสยน าหนกเหลกเสรมเนองจากการกดกรอนในคอนกรตผสมเถาถานหนมคานอยกวาคอนกรตธรรมดา และยงลดลงเมอเพมปรมาณเถาถานหนมากขน นอกจากนนยงพบวาก าลงอดของคอนกรตทผสมเถาถานหนรอยละ 30 และ 50 มคาลดต าลงในชวงระยะเวลาการแชน าทะเล 2 ถง 10 ป เพยงเลกนอยเทานน

สวนในประเทศไทย กรตกร เจรญพรอม และ วเชยร ชาล ( 2554 ) ไดศกษาความลกของการแทรกซมคลอไรดในคอนกรตทแชในสงแวดลอมทะเลเปนระยะเวลาตาง ๆ กนโดยใชคอนกรตควบคมทท าจากปนซเมนตปอรตแลนดประเภทท 1 ทมอตราสวนน าตอวสดประสานเทากบ0.45, 0.55 และ 0.65 และแทนทปนซเมนตปอรตแลนดประเภทท 1 ดวยเถาถานหนแมเมาะในอตราสวนรอยละ15, 25, 35 และ 50 โดยน าหนกวสดประสาน โดยใชอตราสวนน าตอวสดประสานเหมอนกบคอนกรตควบคม หลอตวอยางคอนกรตทรงกระบอกขนาดเสนผานศนยกลาง 100 มม. สง 200 มม. เพอทดสอบก าลงอดทอาย 28 วน และหลอตวอยางคอนกรตทรงลกบาศกขนาด 200 มม.3 เพอทดสอบการแทรกซมของคลอไรด โดยบมคอนกรตในน าจนมอายครบ 28 วน หลงจากนนน าตวอยางคอนกรตไปแชบรเวณชายฝงทะเล จ.

21

ชลบร หลงจากแชตวอยางคอนกรตในน าทะเลในสภาพเปยกสลบแหงครบ 3, 4, 5, 7 และ 10 ป ไดทดสอบการแทรกซมของคลอไรดอสระในคอนกรตโดยใชน าเปนตวท าละลาย จากขอมลการแทรกซมของคลอไรดอสระในคอนกรต สามารถหาความลกของการแทรกซมคลอไรดทอายแชน าทะเลตางๆ ได ผลการวจยพบวา ความลกของการแทรกซมคลอไรดมอตราการเพมทสงในชวง 5 ปแรกทคอนกรตแชในสงแวดลอมทะเล การแทนทเถาถานหนในปรมาณทสงขนสงผลใหความลกของการแทรกซมคลอไรดลดลงอยางชดเจนนอกจากนนอตราสวนน าตอวสดประสานทต าลง สงผลตอการลดความลกของการแทรกซมคลอไรดในคอนกรตธรรมดามากกวาคอนกรตทผสมเถาถานหนตลอดจนก าลงอดทสงขนมผลตอการลดความลกของการแทรกซมคลอไรดในคอนกรตธรรมดามากกวาคอนกรตทผสมเถาถานหน นอกจากนนคอนกรตทมอตราสวนน าตอวสดประสานเทากบ 0.45 และผสมเถาถานหนรอยละ 15-35 โดยน าหนกวสดประสานสามารถใชปองกนการกดกรอนในคอนกรตเสรมเหลกทสมผสสงแวดลอมทะเลไดด เนองจากมคณสมบตเชงกลทด (ก าลงอดสง) ควบคกบคณสมบตดานความคงทนทด (ความลกของการแทรกซมคลอไรดต า)

วเชยร ชาล และ ชย จาตรพทกษกล (2551) ไดท าการศกษาความสมพนธระหวางการแทรกซมของคลอไรดโดยวธเรงกบสมประสทธการแทรกซมของคลอไรดในคอนกรต ซงวดคาการแทรกซมของคลอไรดไอออนในรปของประจไฟฟาทงหมดทผานตวอยาง (ตามมาตรฐาน ASTM C1202) เปรยบเทยบกบการแทรกซมของคลอไรดในคอนกรตโดยวธการไตรเตรทและใชกรดเปนตวท าละลาย (ตามมาตรฐาน ASTM C1152) โดยท าการทดสอบการแทรกซมของคลอไรดตามวธดงกลาวในคอนกรตทแชในน าทะเลเปนเวลา 5 ป ใชสวนผสมคอนกรตทแทนทปนซเมนตปอรตแลนดประเภทท 1 ดวยเถาถานหนทผานการแยกขนาดและไมผานการแยกขนาดในอตราสวนรอยละ 0, 15, 35 และ 50 โดยน าหนกวสดประสานทมอตราสวนน าตอวสดประสาน 0.65 และ 0.55 ผลการศกษาพบวา การแทรกซมของคลอไรดโดยวธเรง และการแทรกซมของคลอไรดในคอนกรตโดยการไตรเตรทใหผลในทศทางทสอดคลองกน กลาวคอความสามารถในการตานทานการแทรกซมของคลอไรดดขนอยางชดเจน เมอแทนทเถาถานหนในปรมาณทมากขนและละเอยดขน ตลอดจนการเปลยนแปลงของประจไฟฟาทงหมด (Total charge) ทผานตวอยางทดสอบโดยวธเรงการซมผานคลอไรด จะมผลตอการเปลยนแปลงของคาสมประสทธการแทรกซมของคลอไรด ในคอนกรตทมความตานทานคลอไรดไดต า มากกวาในกลมคอนกรตทสามารถตานทานคลอไรดไดสง

วเชยร ชาล และ ธรพงศ เชอพลบ (2554) ไดศกษาการประยกตใชคลนอลตราโซนคในการประเมนความคงทนของคอนกรตทผสมเถาถานหนภายใตสงแวดลอททะเล โดยใชสวนผสมคอนกรตทแทนทปนซเมนตปอรตแลนดประเภทท 1 ดวยเถาถานหนจากแมเมาะในอตราสวนรอยละ 0 , 15 , 25, 35 และ 50 โดยน าหนกวสดประสาน และมอตราสวนน าตอวสดประสาน 0.45 0.55 และ 0.65 โดยใชสวนผสมเดยวกบคอนกรตทแชในสงแวดลอมทะเลเมอ 10 ป ทแลว หลอตวอยางคอนกรตขนาดเสนผาน

22

ศนยกลาง 100 มม x 200 มม เพอทดสอบความแนนของตวอยางคอนกรตดวยคลนอลตราโซนค ทอายคอนกรต 28 และ 90 วน เพอเปรยบเทยบกบผลทดสอบการแทรกซมของคลอไรดทอายแชน าทะเล 10 ป พบวา การใชเถาถานหนแทนทปนซเมนตปอรตแลนดประเภทท 1 ในปรมาณทมากขน สงผลใหความเรวของคลนอลตราโซนคมแนวโนมลดลงทอาย 28 วน และมแนวโนมเพมสงขนทอาย 90 วน อายของคอนกรตทนานขนสงผลใหความเรวของคลนอลตราโซนคในคอนกรตทผสมเถาถานหนเพมขนชดเจนกวาคอนกรตธรรมดา ตลอดจนการศกษาครงนสามารถประเมนคณสมบตดานความคงทนของคอนกรตททดสอบโดย RCPT และสมประสทธการแทรกซมของคลอไรดในคอนกรตทผสมเถาถานหนรอยละ 0 , 15 , 25 , 35 และ 50 จากผลการทดสอบแบบไมท าลายโดยใชคลนอลตราโซนค

Chalee, et al., 2010 ไดศกษาการใชเถาถานหนแมเมาะในการปองกนการท าลายเนองจากสภาวะแวดลอมทะเลในประเทศไทย โดยท าการเกบตวอยางถงระยะเวลา 7 ป ซงผลการศกษาพบวา เถาถานหนมศกยภาพในการใชปองกนการกดกรอนเนองจากสภาวะแวดลอมทะเลตอโครงสรางคอนกรตเสรมเหลก โดยการแทนทเถาถานหนทมากขนสงผลให คาสมประสทธการซมผานของคลอไรดเนองจากน าทะเลจะลดลงอยางชดเจน และเมอระยะเวลาแชน าทะเลนานขน คาสมประสทธการซมผานของคลอไรด มคาลดลง และชดเจนในคอนกรตทไมผสมเถาถานหนมากกวาในคอนกรตทผสมเถาถานหน นอกจากนนยงพบวา เมอพจารณาขอมลถง 7 ป คอนกรตทมอตราสวนน าตอวสดประสานสงถง 0.65 สามารถใชในสภาวะแวดลอมทะเลไดเมอผสมเถาถานหนแทนทปนซเมนตรอยละ 25-50 เพราะใหผลในการตานทานการท าลายเหลกเสรมเนองจากสภาวะแวดลอมทะเลดเทยบเทากบคอนกรตทไมไดผสมเถาถานหนทมอตราสวนน าตอวสดประสานเทากบ 0.45

คอนกรตทสมผสกบสงแวดลอมทะเลจะตองพจารณาถงคณสมบตดานการกกเกบคลอไรดของวสดประสานดวย เนองจากวสดประสานทสามารถกกเกบคลอไรดไดดจะสามารถปลอยคลอไรดอสระทมผลตอการกดกรอนเหลกเสรมในปรมาณต า ซงสงผลใหคอนกรตเสรมเหลกมความคงทนมากขน โดย Cheewaket, et al., 2010 พบวาคอนกรตทใชเถาถานหนแทนทปนซเมนตปอรตแลนดประเภทท 1 ในปรมาณทมากขน มผลใหการกกเกบคลอไรดในคอนกรตสงขน ซงสงผลดตอการตานทานการกดกรอนเหลกเสรมเนองจากคลอไรดในน าทะเล

ในการทดสอบความสามารถในการตานทานการแทรกซมของคลอไรดในคอนกรตสามารถท าไดหลายวธ ซงการทดสอบในหองปฏบตการสวนใหญจะมการเรงการแทรกซมภายใตระยะเวลาทจ ากดเพอใหไดผลการศกษาทเรว ซงสวนใหญจะทราบแนวโนมของการตานทานในสภาวะเรง ซงจะแตกตางจากปรมาณการแทรกซมของคลอไรดจรงทอยในธรรมชาต การทดสอบความสามารถในการตานทานการแทรกซมของคลอไรดในคอนกรตโดยวธ Bulk diffusion test (ASTM C1556) เปนอกวธทใชทดสอบในหองปฏบตการซงใชระยะเวลาในการทดสอบ 35 วน และ 90 วน โดยผลการทดสอบจะแสดงในรปของเสนกราฟแสดงการแทรกซมของคลอไรด (Chloride penetration profile) และสามารถใชในการ

23

วเคราะหหาคาสมประสทธการแทรกซมของคลอไรดในคอนกรตได การทดสอบโดยวธนจะวเคราะหการแทรกซมของคลอไรดในคอนกรตโดยการวดปรมาณคลอไรดทแทรกซมเขาไปในคอนกรตทระดบความลกตางๆ ดวยการไทเทรต (Titration test) หรอใชหลกการฉดพนสารละลายซลเวอรไนเตรท (Colorimetric technique) เพอวดระดบความลกการแทรกซมของเกลอคลอไรดในคอนกรตได

24

บทท 3 วธการศกษา

บทนกลาวถงระเบยบวธทใชในการศกษาครงน ซงประกอบดวย วสด และการทดสอบวสดทใชในการศกษา อปกรณทใชในการทดสอบ วธการทดสอบในแตละขนตอน ซงแยกเปนรายละเอยด ดงน

3.1 วสดทใชในการศกษา

1. ปนซเมนตปอรตแลนดประเภททหนง ซงมคณสมบตตรงตาม มอก.15-2532 2. เถาถานหน ใชเถาถานหนแมเมาะ 3. หนปนยอยขนาดใหญสด เทากบ 19 มม. 4. ทรายแมน า รอนแผนตะแกรงเบอร 4 5. น าประปา 6. สารเคมทใชในการทดสอบปรมาณคลอไรด ได แก โพแทสเซยมโครเมต (K2CrO4) ซลเวอร

ไนเตรต (AgNO3) โซเดยมไฮโดรเจนคารบอเนต (NaHCO3) และแคลเซยมคารบอเนต (CaCO3) และ โซเดยมคลอไรด (NaCl)

3.2 อปกรณทใชในการทดสอบ 1. เครองบดวสด 2. แบบหลอตวอยางคอนกรตรปทรงทรงกระบอกขนาดเสนผานศนยกลาง 100 มม. สง 200 มม. 3. ชดทดสอบความถวงจ าเพาะของปนซเมนต หน ทราย 4. กลองจลทรรศนอเลกตรอนแบบสองกราด (Scanning electron microscope, SEM) 5. ตอบปรบอณหภมได 6. ตะแกรงรอนมาตรฐาน (แสดงดงรปท 3.1 ก) 7. เครองตดคอนกรต (แสดงดงรปท 3.1 ข) 8. เครองชงน าหนก (แสดงดงรปท 3.1 ค) 9. เครองตมสาร (แสดงดงรปท 3.1 ง) 10. บกเกอร (Beaker) ขนาดตางๆ (แสดงดงรปท 3.1 จ) 11. ขวดชมพ (แสดงดงรปท 3.1 จ) 12. ขวดวดปรมาตร (Volumetric flask) (แสดงดงรปท 3.1 จ) 13. กระดาษกรอง (แสดงดงรปท 3.1 ฉ)

25

14. ปเปตต (pipette) 15. กระบอกตวง 16. แทงแกว ทตกสาร 17. ครกหน (แสดงดงรปท 3.1 ช) 18. บวเรตต (แสดงดงรปท 3.1 ซ) 19. กรวยกรอง (แสดงดงรปท 3.1 ฌ) 20. หลอดหยด (Dropper) 21. เครองดดสญญากาศ (แสดงดงรปท 3.1 ญ) 22. กระบอกฉด 23. กราฟและปากกาเขยนพลาสตก

(ก) (ข) (ค) (ง)

26

(จ) (ฉ)

(ช) (ซ) (ฌ) (ญ)

รปท 3.1 อปกรณทใชในการทดสอบ

3.3 วธการทดสอบ 3.3.1 คณสมบตของวสด งานวจยนท าการออกแบบปฏภาคสวนผสมคอนกรตตามวธของ American Concrete Institute

(ACI) โดยออกแบบใหคอนกรตทใชปนซเมนตปอรตแลนดประเภทท 1 เปนวสดประสานเพยงอยางเดยว เปนคอนกรตควบคม มอตราสวนน าตอวสดประสานเทากบ 0.45 , 0.55 และ 0.65 และแทนทปนซเมนตปอรตแลนดประเภทท 1 ดวยเถาถานหนแมแมเมาะ ในอตราสวนรอยละ 15, 25, 35 และ 50 โดยน าหนกของวสดประสาน ท าใหมคอนกรตทท าการศกษา 15 สวนผสม แสดงอตราสวนผสม

27

คอนกรตทใชในการศกษาดงตารางท 3.1 ซงเปนสวนผสมเดยวกบสวนผสมคอนกรตทแชในสงแวดลอมทะเลเมอ 12 ปทแลว

3.3.2 การเตรยมตวอยางทดสอบการแทรกซมคลอไรด โดยวธ Bulk diffusion test การเตรยมตวอยางการแทรกซมของคลอไรด ท าการหลอคอนกรตรปทรงกระบอกขนาดเสน

ผานศนยกลาง 100 มม. สง 200 มม. จ านวน 15 สวนผสม เพอทดสอบการแทรกซมของคลอไรด โดยวธ Bulk diffusion test ((ASTM C1556) โดยแบงการทดสอบเปนสองวธคอ Chloride penetration profile และ Colorimetric technique ซงท าการทดสอบหลงแชตวอยางคอนกรตในสารละลายโซเดยมคลอไรดเขมขน 2.8 โมลาร เปนเวลา 35 และ 90 วน

หลงจากท าการหลอคอนกรตแลวเสรจ ท าการบมชนเปนเวลา 14 วน ไดน าคอนกรตไปบมในน าปนใสจนอายคอนกรตครบ 28 วน แลวจงน ามาเคลอบอพอคซทขอบของตวอยางทงหมด เปดไว 1 ดาน หลงจากนนแชในสารละลายโซเดยมคลอไรด (NaCl) เขมขน 2.8 โมลาร เปนเวลา 35 วน และ 90 วน หลงจากนนตดชนตวอยาง เพอทดสอบการแทรกซมของคลอไรดโดยการใชกรดเปนตวท าละลายตามมาตรฐาน ASTM C1218 และการฉดพนสารละลายซลเวอรไนเตรท (Colorimetric technique) โดยการใชสารละลายซลเวอรไนเตรต (Silver nitrate) ความเขมขน 0.1N ฉดลงบนผวของคอนกรตทท าการสกดเตรยมผวไวแลว

3.3.2.1 การเตรยมตวอยางทดสอบ 1. ตดกอนตวอยาง (แสดงดงรปท 3.2 ก) 2. เจยรผวหนาคอนกรต 3. ท าการบมชน 4. ท าการเคลอบผวทขอบดวยอพอคซ โดยเปดดานทงไว 1 ดาน(แสดงดงรปท 3.2 ข) 5. น าไปแชในสารละลายโซเดยมคลอไรด (NaCl) เขมขน 2.8 โมลาร เปนเวลาอก 35 วน และ 90 วน (แสดงดงรปท 3.2 ค)

28

(ก) (ข) (ค) รปท 3.2 การเตรยมตวอยางทดสอบ

ตารางท 3.1 อตราสวนผสมคอนกรต

สวนผสม สวนผสมคอนกรต (กก/ม3) อตราสวนน าตอวสดประสาน(W/B)

ปนซเมนตปอรตแลนดประเภทท 1

เถาถานหน

ทราย หน น า

I45 478 - 639 1024 215 0.45

I55 478 - 639 971 262 0.55

I65 478 - 639 922 311 0.65

I45FA15 406 072 639 1004 215 0.45

I45FA25 359 119 639 99 215 0.45

I45FA35 311 167 639 977 215 0.45

I45FA50 239 239 639 957 215 0.45

I55FA15 406 072 639 948 262 0.55

I55FA25 359 119 639 933 262 0.55

I55FA35 311 167 639 918 262 0.55

I55FA50 239 239 639 897 262 0.55

I55FA15 406 072 639 898 311 0.65 I55FA25 359 119 639 881 311 0.65 I55FA35 311 167 639 864 311 0.65 I55FA50 239 239 639 84 311 0.65

29

3.3.2.2 สญลกษณทใชในการศกษา เนองจากตวอยางคอนกรตทใชในการศกษานไดแบงออกเปนหลายประเภท ดงนนจงไดก าหนด

สญลกษณทใชในการศกษาในแตละประเภทเพอความชดเจน ดงตารางท 3.2

ตารางท 3.2 สญลกษณของสวนผสมคอนกรตทใชในการศกษา

สญลกษณ ความหมาย I คอนกรตทใชปนซเมนตปอรตแลนดประเภททหนงเปนวสดประสาน FA เถาถานหนแมเมาะ 45, 55 , 65 อตราสวนน าตอวสดประสาน เทากบ 0.45 , 0.55 และ 0.65 ตามล าดบ 15, 25, 35, 50 คอนกรตทแทนทปนซเมนตดวยเถาถานหน ในอตราสวนรอยละ 15, 25, 35 และ

50 โดยน าหนกวสดประสาน ตามล าดบ

รปแบบสญลกษณของสวนผสมคอนกรตทใชในการศกษาน คอ I/A/FA/B โดย A เปนสวนทใชบอกถงอตราสวนน าตอวสดประสาน และ B เปนสวนทแสดงถงอตราสวนการแทนทปนซเมนตดวยเถาถานหน ยกตวอยางเชน

สญลกษณ I65 หมายถง คอนกรตควบคมทใชปนซเมนตปอรตแลนดประเภททหนงเปนวสดประสานเพยงอยางเดยว และมอตราสวนน าตอวสดประสานเทากบ 0.65

สญลกษณ I45FA15 หมายถง คอนกรตทใชเถาถานหนแมเมาะ แทนทปนซเมนตปอรตแลนดประเภททหนง ในอตราสวนรอยละ 15 โดยน าหนกวสดประสาน และมอตราสวนน าตอวสดประสานเทากบ 0.45 3.3.3 การเตรยมตวอยางเพอทดสอบการแทรกซมของคลอไรดในคอนกรตโดยวธ Bulk diffusion test 1) เมอแชตวอยางคอนกรตในสารละลาย โซเดยมคลอไรด (NaCl) เขมขน 2.8 โมลาร จนมอายครบ 35 วน และ 90 วน น าตวอยางทรงกระบอกมาตดเปนชนจากผวบนไปยงแนวกงกลางโดยในแตละชนหนา 10 มม. ทงหมด 5 ชน (แสดงดงรปท 3.3) 2) น าตวอยางคอนกรตทตดบรเวณกงกลางของแตละชนมาบดใหละเอยด 3) เกบตวอยางคอนกรตทบดละเอยดผานตะแกรงเบอร 20 เพอน าไปทดสอบหาปรมาณคลอไรดโดยใชน าเปนตวท าละลายตาม ASTM C 1218

30

รปท 3.3 การตดตวอยางคอนกรตเปนชนๆหนาชนละ 10 มม. เพอทดสอบปรมาณคลอไรด

3.3.3.1 หลกการทดสอบปรมาณคลอไรดในคอนกรต การทดสอบปรมาณคลอไรดในคอนกรตใชการไทเทรตดวยซลเวอรอออนตามวธของมอร

(Mohr’s method) วธนจะเกดตะกอนทมสแดงของเกลอทไมละลาย ณ จดยต นยมใชการไตเตรตหาคลอไรดดวยสารละลายมาตรฐานซลเวอรไนเตรต โดยการเตมโครเมตไอออน (CrO4

2-) ซงเปนอนดเคเตอรในสารละลายทเปนกลางของสารละลายตวอยางคลอไรด เมอไทเทรตกบสารละลายมาตรฐานซลเวอรไนเตรต จะเกดตะกอนสขาว ซลเวอรคลอไรด (AgCl) กอน ดงสมการ 3.1 เมอตะกอนซลเวอรคลอไรดตกสมบรณแลว หยดตอไปของซลเวอรไนเตรตจะท าใหเกดตะกอนสแดงของ Ag2CrO4 ดงสมการ 3.2 ซงละลายไดมากกวาตะกอนซลเวอรคลอไรด ปฏกรยาการไทเทรต คอ Ag+ + Cl- AgCl(s) (3.1) ตะกอนขาว ปฏกรยาของจดยต คอ 2 Ag+ + CrO4

2- Ag2CrO4(s) (3.2) ตะกอนแดง

3.3.3.2 การทดสอบการแทรกซมของคลอไรดในคอนกรต การศกษาครงนไดทดสอบหาการแทรกซมของปรมาณคลอไรดในคอนกรตแตละชนโดยใชน า

เปนตวท าละลาย ตามมาตรฐาน ASTM C 1218 ดงน 1) น าตวอยางคอนกรตทรอนผานตะแกรงเบอร 20 ไปชงน าหนกประมาณ 10 กรมโดยชง

ละเอยด 0.01 กรม ใสในบกเกอรขนาด 250 มลลลตร 2) เตมน ากลนปรมาณ 50 มลลลตร ลงในบกเกอร

31

3) คนใหเขากนประมาณ 1 – 2 นาท 4) น าไปตมใหเดอดประมาณ 3 นาท แลวทงไว 24 ชวโมง ทอณหภมหอง 5) น าไปกรองผานกระดาษกรองใชกระดาษกรอง 2 แผน 6) ปเปตต ตวอยาง 10 มลลลตร ไปใสในขวดทดลองรปชมพ 7) เตมสารละลายโพแทสเซยมไดโครเมต (K2CrO3) 5% ลงไป 1 มลลลตร และเตมสารละลาย

โซเดยมไฮโดรเจนคารบอเนต (NaHCO3) 2% ลงไป 10 มลลลตร แลวน าไปไทเทรต 8) ท าการไทเทรตดวยสารละลายซลเวอรไนเตรต (AgNO3) จนเปนสสม 9) บนทกปรมาตรของสารละลายซลเวอรไนเตรต (AgNO3) ทใชไป เพอน าไปค านวณหา

ปรมาณคลอไรดอสระในคอนกรต 3.3.4. การทดสอบความลกของการแทรกซมของคลอโรด โดยวธ Colorimetric technique 1) เมอแชตวอยางคอนกรตใน NaCl เขมขน 2.8 โมลาร ครบ 35 วน และ 90 วน น าตวอยาง

คอนกรตทรงกระบอกมาผาครง 2) เตรยมสารละลาย Silver nitrate 0.1 N โดยการชง Silver nitrate จ านวน 1.6987 g ใส volumetric

flask ขนาด 100 ml. ละลายและปรบปรมาตรดวยน ากลนเขยาใหเขากน 3) น าตวอยางคอนกรตทผาครงแลวมาวางเรยงกนและฉด Silver nitrate 0.1 N ลงบนผวตวอยางทเตรยมไว โดยฉดทงไวประมาณ 15 นาท และวดความลกการแทรกซมของคลอไรดจากคาเฉลยของความลกบรเวณทเปนสขาวขนดงรปท 3.4

รปท 3.4 การทดสอบ โดยวธ Colorimetric technique

32

3.4 การทดสอบการแทรกซมของคลอไรดเมอแชน าทะเลครบ 12 ป การเตรยมตวอยางเพอทดสอบการแทรกซมของคลอไรดในคอนกรตทแชในน าทะเลเปนเวลา 12

ป ไดน าตวอยางคอนกรตทผสมเถาถานหนทแชในน าทะเลเปนเวลา 12 ป มาเจาะบรเวณกงกลางของกอนตวอยาง แลวน าแทงคอนกรตทไดจากการเจาะมาตดเปนชนตามระยะความลกตางๆ โดยใหลกลงไปประมาณ 80 มม. (ตดตวยางหนาชนละ 10 มม.) จากนนบดตวอยางคอนกรตแตละชนใหละเอยด และน าผงคอนกรตทผานตะแกรงเบอร 20 มาทดสอบปรมาณคลอไรด โดยใชน าเปนตวท าละลายตามมาตรฐาน ASTM C 1218 ดงทกลาวมาขางตน การเตรยมตวอยางเพอทดสอบการแทรกซมของคลอไรดในคอนกรตทแชในน าทะเลทอาย 12 ป แสดงดงรปท 3.5

รปท 3.5 การทดสอบการแทรกซมของคลอไรดในคอนกรตทแชในน าทะเลทอาย 12 ป

33

บทท4

ผลการทดสอบและวเคราะหผล

ในบทนกลาวถงผลการทดสอบคณสมบตทางกายภาพและองคประกอบทางเคมของปนซเมนต

และเถาถานหน ผลของอตราสวนน าตอวสดประสานตอการแทรกซมของคลอไรดในคอนกรต ททดสอบ

โดยวธ Bulk diffusion ผลของเถาถานหนตอการแทรกซมของคลอไรดททดสอบโดยวธ Bulk diffusion

ความลกของการแทรกซมของคลอไรดททดสอบโดยวธ Colorimetric technique ตลอดจน การประเมน

สมประสทธการแทรกซมของคลอไรดในคอนกรตระยะยาวจากผลทดสอบโดยวธ Bulk diffusion

4.1 คณสมบตทางกายภาพและองคประกอบทางเคมของปนซเมนต เถาถานหนและมวลรวม 4.1.1 คณสมบตทางกายภาพ

4.1.1.1 ลกษณะวสดประสาน

ลกษณะทางกายภาพของปนซเมนตปอรตแลนดประเภทท 1 มลกษณะเปนผงละเอยดและมสเทา สวนลกษณะทางกายภาพของเถาถานหนพบวามลกษณะเปนฝ นละเอยดและมความละเอยดมากกวาปนซเมนตปอรตแลนดประเภทท 1 และมสน าตาลปนเทา

4.1.1.2 ลกษณะรปรางของอนภาค เมอพจารณารปรางของปนซเมนตปอรตแลนดและเถาถานหน จากภาพทถายดวยกลอง

จลทรรศนอเลกตรอนแบบสองกราด พบวา ลกษณะอนภาคของปนซเมนตปอรตแลนดประเภทท 1 มลกษณะรปรางเปนเหลยมมมผวขรขระ แตละอนภาคมลกษณะเหลยมมมทไมเหมอนกน และอนภาคจะมหลายขนาดปะปนกน (ดงรป 4.1) สวนเถาถานหนแมเมาะพบวา อนภาคมลกษณะทรงกลม ผวเรยบ มขนาดเลกและใหญกระจายอยเปนจ านวนมาก เนองจากเปนการเผาถานหนดวยเตาแบบ PCC (Pulverized Coal Combustion) ซงใชอณหภมสงกวา 1,100 °C ในการเผาไหมซงเปนอณหภมทสงมาก ท าใหเถาถานหนเกดการหลอมเหลวจนเปนทรงกลมตน (ดงรป 4.2)

34

รปท 4.1 ภาพถายขยายของปนซเมนตปอรตแลนดประเภทท 1

รปท 4.2 ภาพขยายอนภาคของเถาถานหนแมเมาะ 4.1.1.3 ความละเอยด เมอพจารณาความละเอยดของเถาถานหนโดยการหาปรมาณอนภาคทคางบนตะแกรงมาตรฐาน

เบอร 325 (ขนาดชองเปด 45 ไมครอน) ดงตารางท 4.1 พบวา เถาถานหนแมเมาะ มปรมาณอนภาคคางบนตระแกรงมาตรฐานเบอร 325 เทากบรอยละ 31 พนทผวจ าเพาะวธของเบลนเทากบ 2,860 ซม.2/ก. เหนไดวาปรมาณอนภาคของเถาถานหนแมเมาะทคางบนตระแกรงมาตรฐานเบอร 325 มคาต ากวาทมาตรฐาน ASTM C 618 ก าหนดไว คอไมเกนรอยละ 34 ซงสามารถใชเปนวสดปอซโซลานได ซงความละเอยดทมากจะท าใหการเกดปฏก รยาปอซโซลานเกดขนไดเรวและสมบรณมากขน ซงจะท าใหคอนกรตทผสมเถาลอยแมเมาะมการพฒนาก าลงอดทด และมแนวโนมในการตานทานการท าลายเนองจากสงแวดลอมทรนแรงไดดขน สวนความละเอยดของปนซเมนตปอรตแลนดประเภทท 1 มคาน าหนกคางบนตะแกรงเบอร 325 เทากบรอยละ 20 พนทผวจ าเพาะวธของเบลนเทากบ 3,250 ซม.2/ก.

35

4.1.1.4 ความถวงจ าเพาะ จากตารางท 4.1 แสดงคาความถวงจ าเพาะและความละเอยดของวสดประสานทใชในงานวจย

ซงพบวา ปนซเมนตปอรตแลนดประเภทท 1 มคาความถวงจ าเพาะเทากบ 3.15 ซงเปนคาทอยในเกณฑปกตของปนซเมนต คอ มคาอยระหวาง 3.00 ถง 3.20 สวนเถาถานหนแมเมาะมคาความถวงจ าเพาะเทากบ 2.22

ตารางท 4.1 ความถวงจ าเพาะและความละเอยดวสดทใชศกษา

วสดประสาน ความถวงจ าเพาะ รอยละคางบนตะแกรง

เบอร 325 พนทผวจ าเพาะวธของเบลน (ซม.2/ก.)

ปนซเมนตปอรตแลนดประเภทท 1 3.15 20 3,250 เถาถานหน 2.22 22 2,860

4.1.2 องคประกอบทางเคม ตารางท 4.2 แสดงองคประกอบทางเคมของปนซเมนตปอรตแลนดประเภทท 1 และเถาถานหน

พบวา ผลรวมของออกไซดหลกของปนซเมนตปอรตแลนดประเภททหนงไดแก แคลเซยมออกไซด (CaO) ซลกาออกไซด (SiO2) อลมนาออกไซด (Al2O3) และเฟอรรกออกไซด (Fe2O3) เทากบรอยละ 96.30 มาตรฐาน ASTM C 150 ก าหนดวา ปรมาณแมกนเซยมออกไซด (MgO) ของปนซเมนตปอรตแลนด ตองไมเกนรอยละ 4.0 ปรมาณซลเฟอรไตรออกไซด (SO3) ของปนซเมนตปอรตแลนดตองไมเกนรอยละ 3.0 และคาการสญเสยน าหนกเนองจากการเผา (LOI) ของปนซเมนตปอรตแลนดตองไมเกนรอยละ 3.0 ซงพบวา ปนซเมนตปอรตแลนดประเภททหนงทน ามาใชมคาอยในเกณฑทก าหนดทงหมด

ส าหรบองคประกอบทางเคมของเถาถานหนแมเมาะ มผลรวมของสารประกอบหลก SiO2, Al2O3 และ Fe2O3 เทากบรอยละ 74.34 และ มคา LOI รอยละ 0.11 ซงจดเปนเถาถานหน Class F ตามมาตรฐาน ASTM C 618

36

ตารางท 4.2 องคประกอบทางเคมของวสดทใชในการศกษา

องคประกอบทางเคม (%)

ปนซเมนตปอรตแลนดประเภทท 1

เถาถานหน

Silicon Dioxide, SiO2 21.52 35.12 Aluminum Oxide, Al2O3

3.56 21.51 Iron Oxide, Fe2O3 4.51 17.71 Calcium Oxide, CaO 66.70 17.15 Magnesium Oxide, MgO

1.06 - Sodium Oxide, Na2O 0.10 0.69 Potassium Oxide, K2O 0.24 1.59 Sulfur Trioxide, SO3 2.11 2.13 Loss On Ignition, LOI 1.74 0.11

4.1.3 คณสมบตของมวลรวม การทดสอบหาคาความถวงจ าเพาะ การดดซมน าของมวลรวมหยาบและมวลรวมละเอยดทใชใน

สวนผสมคอนกรตทผสมเถาถานหน ดงตารางท 4.3 ตารางท 4.3 คณสมบตของมวลรวม

คณสมบต มวลรวมละเอยด มวลรวมหยาบ โมดลสความละเอยด 2.75 6.89 ความถวงจ าเพาะ 2.62 2.73 การดดซม (รอยละ) 0.91 0.45

ความหนาแนน (กก./ ) 1725 1650 ชองวาง (%) 33.9 39.3

การสญเสยการขดส (%) - 23 4.2 ผลของเถาถานหนตอการแทรกซมของคลอไรดททดสอบโดยวธ Bulk diffusion

เมอพจารณาผลของเถาถานหนตอการแทรกซมของคลอไรดในคอนกรตทอาย 35 และ 90วน ททดสอบโดยวธ Bulk diffusion test พบวา การใชเถาถานหนในปรมาณทมากขน สงผลใหการแทรกซมของคลอไรดมคาลดลงโดยมแนวโนมเหมอนกนในทก W/B แสดงใหเหนวาปฏกรยาปอซโซลานระหวางเถาถานหนกบแคลเซยมไฮดรอกไซดทเปนผลตภณฑของปฏกรยาไฮเดรชนสงผลดตอคณสมบตทางดานความคงทนของคอนกรตโดยสามารถลดการแทรกซมของคลอไรดลงได ทงนเนองจากซลกา

37

และอลมนาในเถาถานหนท าใหเกดปฏกรยาปอซโซลานซงผลตภณฑทไดจากปฏกรยาดงกลาวคอแคลเซยมซลเกตไฮเดรต (C-S-H) และแคลเซยมอลมเนยมไฮเดรต (C-A-H) ซงจะชวยลดชองวางระหวางอนภาคของปนซเมนตลงท าใหเนอคอนกรตมความทบน ามากขน (Neville, 1996; Sata et al., 2012)โดยจะสงผลดตออายคอนกรตในระยะยาว จากรปท 4.3 และรปท 4.4 ทแสดงการแทรกซมของคลอไรด ในคอนกรตทอาย 35 วนและ 90 วนททดสอบโดยวธ Bulk diffusion test ตามล าดบ พบวาปรมาณการแทรกซมของคลอไรดมแนวโนมลดลงโดยจะเหนผลชดเจนตงแตระดบความลก 20 มม.จากผวหนาของคอนกรตดานทสมผสกบสารละลายคลอไรดโดยตรงซงทระดบความลก 5 มม. ถง15 มม. ปรมาณการแทรกซมของคลอไรดมแนวโนมลดลงมากสดและจะเรมคงท ทระดบความลก 15 มม. เปนตนไป ซงมแนวโนมเหมอนกนทง 3 อตราสวนน าตอวสดประสาน (W/B = 0.45 , 0.55 และ 0.65) เมอพจารณาปรมาณคลอไรดในคอนกรตทอาย 35 วน อตราสวนน าตอวสดประสานเทากบ 0.55 และผสมเถาถานหนในอตราสวนรอยละ 0 , 15 , 25 , 35 และ 50 โดยน าหนกวสดประสาน ทระดบความลก 25 มม. พบปรมาณคลอไรดเทากบรอยละ 0.29 , 0.19 , 0.10 , 0.10 และ 0.09 ตามล าดบ ซงปรมาณการแทรกซมของคลอไรดมคาลดลงตามปรมาณการแทนทเถาถานหนทมากขน และสอดคลองกบผลการวจยทผานมาของ Chalee และคณะ (2009) ทไดทดสอบกบคอนกรตทใชปนซเมนตปอรตแลนดประเภทท 1 และแทนทปนซเมนตปอรตแลนดประเภทท 1 ดวยเถาถานหนจากแมเมาะไมแยกขนาด และแยกขนาดละเอยดซงเปนเถาถานหนทถกเผาทอณหภมสง และมคณภาพด ในอตราสวนรอยละ 0, 15, 25, 35 และ 50 โดยน าหนกวสดประสาน ก าหนดใหอตราสวนน าตอวสดประสานเทากบ 0.65 แลวน าไปแชน าทะเลในสภาวะเปยกสลบแหงเปนเวลา 5 ป พบวาการใชเถาถานหนแทนทปนซเมนตปอรตแลนดในอตราทสงขนสามารถลดการแทรกซมของคลอไรดไดดขนทงแบบไมแยกขนาด และแยกขนาดละเอยด

สวนทระดบความลก 0 ถง 15 มม. ดงแสดงในรปท 4.3 และรปท 4.4 ททดสอบทอาย 35 วนและ 90 วน ตามล าดบ พบปรมาณคลอไรดมความแปรปรวนคอนขางสง เนองจากใกลผวของคอนกรตมากเกนไปและไมสามารถวเคราะหผลของเถาถานหนตอการตานทานการแทรกซมของคลอไรดไดชดเจน

ในการศกษาครงนใหผลไปในทศทางเดยวกนทงการทดสอบทอาย 35 วน และ 90 วน กลาวคอ การแทนทเถาถานหนในปรมาณทสงขนมแนวโนมท าใหการแทรกซมของคลอไรดลดลง อยางไรกตาม การทดสอบทอาย 90 วน (ดงรปท 4.4) จะเหนแนวโนมดงกลาวน ชดเจนมากกวาทอาย 35 วน ทงนเปนผลจากปฏกรยาปอซโซลานทเกดขน เมอคอนกรตอาย 90 วน จะใหผลทชดเจนและสงผลใหคอนกรตมความทบน าชดเจนกวาทอาย 90 วน (ปรญญา จนดาประเสรฐ และชย จาตรพทกษกล, 2547)

38

(ก) W/B = 0.45

(ข) W/B = 0.55

(ค) W/B = 0.65

รปท 4.3 การแทรกซมของคลอไรดในคอนกรตททดสอบโดยวธ Bulk diffusion test

เปนเวลา 35 วน

39

(ก) W/B = 0.45

(ข) W/B = 0.55

(ค) W/B = 0.65

รปท 4.4 การแทรกซมของคลอไรด ในคอนกรตททดสอบโดยวธ Bulk diffusion test

เปนเวลา 90 วน

40

4.3 ผลของอตราสวนน าตอวสดประสานตอการแทรกซมของคลอไรด ในคอนกรตททดสอบโดยวธ Bulk diffusion เมอพจารณาผลของอตราสวนน าตอวสดประสานตอการแทรกซมของคลอไรดในคอนกรตท

ทดสอบโดยวธ Bulk diffusion test ทอาย 35 และ 90 วน ดงแสดงในรปท 4.5 และรปท 4.6 ตามล าดบ

พบวา อตราสวนน าตอวสดประสานทต าลงสงผลใหการแทรกซมของคลอไรดทระดบความลกตางๆ

ลดลงและมแนวโนมเหมอนกนทงอาย 35 และ 90 วน ซงเปนผลจากอตราสวนน าตอวสดประสานท

ลดลง สงผลใหคอนกรตมความทบน ามากขนและลดการแทรกซมของคลอไรดลงได พจารณาปรมาณ

คลอไรดทระดบความลก 15 มม. ดงแสดงในรปท 4.5 (ก) พบวาปรมาณคลอไรดคอนขางมความ

แปรปรวนและยงไมเหนผลทชดเจน เนองจากระยะความลกทใชในการทดสอบใกลผวหนาเกนไป เมอ

พจารณาปรมาณคลอไรดทระดบความลกทมากขน (25 มม.) ดงแสดงในรปท 4.5 (ข) จะเหนวาการ

เปลยนแปลงอตราสวนน าตอวสดประสาน มผลตอการเปลยนแปลงปรมาณคลอไรดในคอนกรตธรรมดา

มากกวาคอนกรตทผสมเถาถานหน โดยสงเกตจาก W/B ทลดลงจาก 0.55 เปน 0.45 สงผลใหปรมาณคลอ

ไรดลดลงรอยละ 0.16 (ลดลงจาก 0.29 ในคอนกรตทม W/B = 0.55 เปน 0.13 ในคอนกรตทม W/B =

0.45 สวนคอนกรตทผสมเถาถานหนรอยละ 50 โดยน าหนกวสดประสาน พบวาการลดลงของ W/B จาก

0.55 เปน 0.45 สงผลใหปรมาณคลอไรดลดลงเทากบรอยละ 0.08 (ลดลงจาก 0.19 ในคอนกรตทม W/B =

0.55 เปน 0.11 ในคอนกรตทม W/B = 0.45) และมแนวโนมเหมอนกนกบปรมาณคลอไรดทแทรกซมท

ระดบความลก 35 มม. ดงแสดงในรปท 4.5 (ค) โดยอตราสวนน าตอวสดประสานยงมผลตอการลดลง

ของคลอไรดทแทรกซมในคอนกรตธรรมดามากกวาคอนกรตทผสมเถาถานหน การทอตราสวนน าตอ

วสดประสานมผลตอการเปลยนแปลงปรมาณคลอไรดในคอนกรตธรรมดามากกวาคอนกรตทผสมเถา

ถานหน เปนผลจากความทบน าในคอนกรตธรรมดาจะขนกบอตราสวนน าตอวสดประสานเปนหลก

(Neville, 1996) สวนในคอนกรตทผสมเถาถานหนนอกจากทความทบน าในคอนกรตจะขนกบ W/B แลว

ยงขนกบลกษณะทางเคมและทางกายภาพของเถาถานหนดวย (Neville, 1996 ; Chindaprasirt et al.,

2005 ; Chalee et al., 2009 ; Sata et al., 2012) โดยเถาถานหนทมความละเอยดสงและมองคประกอบ

ทางเคมทประกอบดวย ซลกา อลมนาและเหลก ในปรมาณสงจะสงผลใหเกดปฏกรยาปอซโซลานท

สงผลในเกดความทบน าและสามารถตานทานการแทรกซมของคลอไรดไดดขน(Chalee et al., 2009 ;

Sata et al., 2012) ดงนนจะเหนไดวา ในคอนกรตทผสมเถาถานหน W/B ไมไดเปนปจจยหลกเพยงอยาง

เดยวทสงผลใหคอนกรตสามารถตานทานการแทรกซมของคลอไรด โดยผลของอตราสวนน าตอวสด

41

ประสานจะใหผลชดเจนตอการปองกนการแทรกซมของคลอไรดในคอนกรตธรรมดา มากกวาคอนกรต

ทผสมเถาถานหน นอกจากนน พบวา การใชเถาถานหนผสมในคอนกรตมากขน อตราสวนน าตอวสด

ประสานกมผลตอการตานทานคลอไรดลดลงโดยสงเกตจากการเปลยนแปลงปรมาณคลอไรดจากท W/B

= 0.55 เปน 0.45 เชน คอนกรตทผสมเถาถานหนรอยละ 0, 15, 25, 35 และ 50 โดยน าหนกวสดประสานท

อาย 35 และ 90 วน เมอใชอตราสวนน าตอวสดประสานลดลงจาก 0.55 เปน 0.45 สงผลใหปรมาณคลอ

ไรดทระดบความลก 25 มม. ลดลงเทากบ 0.16, 0.08, 0.01, 0.02 และ 0 ตามล าดบ ซงผลการศกษา

ดงกลาวนสอดคลองกบคอนกรตทผสมเถาถานหนทแชในสงแวดลอมทะเล (Chalee et al., 2009)

เมอพจารณาผลของ W/B ตอการแทรกซมของคลอไรดททดสอบโดยวธ Bulk diffusion test ทอาย 90 วน ในคอนกรตทผสมเถาถานหน (ดงรปท 4.6) พบวาผลการทดสอบเปนไปในทศทางเดยวกนกบการแทรกซมของคลอไรด ทอาย 35 วน ซงเปนทนาสงเกตวา ยงปฏกรยาปอซโซลานมความชดเจนมากขน ( อายคอนกรตนานขน ) การเปลยนแปลงอตราสวนน าตอวสดประสานจะใหผลตอการตานทานการแทรกซมคลอไรดในคอนกรตทผสมเถาถานหนนอยลง สงเกตไดชดเจนจากการเปลยนแปลง W/B ทสงผลตอการเปลยนแปลงปรมาณคลอไรดทระดบความลก 25 มม. และ 35 มม. ดงรปท 4.5 และรปท 4.6 ตามล าดบ

42

(ก) ความลก 15 มม.

(ข) ความลก 25 มม.

(ค) ความลก 35 มม.

รปท 4.5 ผลของอตราสวนน าตอวสดประสานตอการแทรกซมของคลอไรดในคอนกรต ททดสอบโดยวธ Bulk diffusion test เปนเวลา 35 วน

43

(ก) ความลก 15 มม.

(ข) ความลก 25 มม.

(ค) ความลก 35 มม.

รปท 4.6 ผลของอตราสวนน าตอวสดประสานตอการแทรกซมของคลอไรดในคอนกรตททดสอบโดยวธ

Bulk diffusion test เปนเวลา 90 วน

44

4.4 ความลกของการแทรกซมของคลอไรดททดสอบโดยวธ Bulk diffusion

เมอพจารณาผลความลกของการแทรกซมของคลอไรดในคอนกรต ททดสอบโดยวธ Bulk diffusion test ทไดจาก Colorimetric technique ทอาย 35 และ 90 วน จากรปท 4.7 (ก) และ 4.7 (ข) ตามล าดบ พบวาอตราสวนน าตอวสดประสานมผลตอการลดลงของความลกของการแทรกซมคลอไรดในคอนกรตคอนขางชดเจน อยางไรกตาม การใชเถาถานหนในปรมาณมากขนมแนวโนมใหความลกของการแทรกซมคลอไรดลดลงเชน คอนกรตใช W/B = 0.45 และแทนทเถาถานหนในคอนกรตรอยละ 15 ,25 ,35 และ 50 โดยน าหนกวสดประสาน มความลกของการแทรกซมคลอไรดททดสอบโดยวธ Bulk diffusion test เทากบ 2.3, 1.9, 1.9 และ 1.3 มม. ตามล าดบ ซงการใชอตราสวนน าตอวสดประสานทต าลง สงผลตอการลดความลกของการแทรกซมคลอไรดในคอนกรตทใชเถาถานหนปรมาณต ามากกวาปรมาณสง เชน ทอายคอนกรต 35 วน การลดอตราสวนน าตอวสดประสานลงจาก 0.65 เปน 0.45 ในคอนกรตทผสมเถาถานหนรอยละ15, 25, 35 และ 50 โดยน าหนกวสดประสานสงผลใหความลกของการแทรกซมของคลอไรดมคาลดลงเทากบ 12.0, 11.0, 10.8, 10.5 และ 7.0 มม.ตามล าดบ.

เมอพจารณาทอายคอนกรต 90 วน พบวา ความลกของการแทรกซมคลอไรดในคอนกรตทผสมเถาถานหนมแนวโนมเหมอนกบทอาย 35 วน และเปนทนาสงเกตวา การใชเถาถานหนผสมในคอนกรตทมอตราสวนน าตอวสดประสานทสงขน มประสทธภาพในการลดความลกของการแทรกซมของคลอไรดในคอนกรตททดสอบโดยวธ Bulk diffusion มากกวาในคอนกรตทมอตราสวนน าตอวสดประสานต า ซงผลดงกลาวนสอดคลองกยบงานวจยทผานมา (กรตกร เจรญพรอม และวเชยร ชาล, 2554)

45

0.0

2.0

4.0

6.0

8.0

10.0

12.0

14.0

16.0

0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5

Depth

(mm)

W/B = 0.45

W/B = 0.55

W/B = 0.65

15 25 35 50 Fly ash replacement (%)

(ก) แชคลอไรด อาย 35 วน

(ข) แชคลอไรด อาย 90วน

รปท 4.7 ความลกของการแทรกซมของคลอไรดททดสอบโดยวธ Bulk diffusion test

46

4.5 สมประสทธการแทรกซมของคลอไรดในคอนกรตททดลองโดยวธ Bulk diffusion

ในการศกษาหาคาสมประสทธการแทรกซมของคลอไรด ( DCB) โดยใชกฎการแพรขอทสองของฟค (Fick’s second law) ในคอนกรตทผสมเถาถานหนททดสอบโดยวธ Bulk diffusion test ทอาย 35 และ 90 วน ดงแสดงในสมการท (4.1) (Crank, 1975)

2

2

x

cD

t

CCB

(4.1)

เมอคา CBD ในสมการท (4.1) เปนคาคงท ค าตอบทวไปของสมการท (4.1) แสดงดงสมการท

(4.2)

tD

xerfCC

CB

tx2

10, (4.2)

เมอ txD ,= ปรมาณคลอไรด (โดยน าหนกวสดประสาน) ทระดบความลก x และระยะเวลาใน

การแช t

x = ระยะจากหนาผวคอนกรต (มม.)

t = ระยะเวลาทแช (วนาท)

0C = ความเขมขนของคลอไรดทผวคอนกรต (ท x = 0 ) ทระยะเวลาแช t

CBD =สมประสทธการแทรกซมของคลอไรด ทระยะเวลาแช t (มม2/วนาท)

erf =ฟงกชนคาผดพลาด (Error function )

การปรบคา

CBD และ Coในสมการท (4.2) เพอใหกราฟสอดคลองกบขอมลการแทรกซมของคลอ

ไรดทสวนผสมตางๆ มากทสด ดงรปท 4.8 และ 4.9 ทแสดงการหาคา CBD และ Co โดยใชสมการท (4.2)

ในขอมลการแทรกซมของคลอไรดในคอนกรตของปนซเมนตปอรตแลนดประเภท ท 1 ทไมไดผสมเถา

ถานหนและทผสมเถาถานหนรอยละ15, 25, 35 และ 50 ททดสอบโดยวธ Bulk diffusion test ทอาย 35

และ 90 วนตามล าดบ สวนคาสมประสทธการแทรกซมของคลอไรดในคอนกรตทแชน าทะเลเปนเวลา 12

ป หาไดในลกษณะเดยวกนโดยแทนคา CBD ดวย DC และปรบคา DC ในสมการท (4.2) ใหกราฟ

47

สอดคลองกบขอมลการแทรกซมของคลอไรดในคอนกรตทแชน าทะเล โดยตารางท 4.4 แสดงคา

สมประสทธการแทรกซมของคลอไรดในคอนกรตททดสอบโดยวธ Bulk diffusion test

ตารางท 4.4 สมประสทธการแทรกซมของคลอไรดในคอนกรต (CBD ) ททดสอบโดยวธ Bulk

diffusion เปนเวลา 35 วน และ 90 วน

สวนผสม สมประสทธการแทรกซมของคลอไรดCBD x10-6 (มม2/วนาท)

35 วน 90 วน I45 82.00 110.00 I45FA15 53.00 66.00 I45FA25 40.00 55.00 I45FA35 35.00 45.00 I45FA50 25.00 38.00 I55 105.00 130.00 I55FA15 75.00 79.00 I55FA25 65.00 68.00 I55FA35 52.00 56.00 I55FA50 35.00 40.00 I65 150.00 189.00 I65FA15 135.00 135.00 I65FA25 75.00 85.00 I65FA35 58.00 65.00 I65FA50 50.00 55.00

48

50%-fly ash, DCB = 3.5x10-5 mm2/s

Cement concrete, DCB= 10.5x10-5mm2/s

15%-fly ash, DCB = 7.5x10-5 mm2/s

35%-fly ash, DCB = 5.2x10-5 mm2/s

25%-fly ash, DCB = 6.5x10-5 mm2/s

50%-fly ash, DCB = 2.5x10-5 mm2/s

Cement concrete, DCB= 8.2x10-5mm2/s

15%-fly ash, DCB = 5.3x10-5 mm2/s

35%-fly ash, DCB = 3.5x10-5 mm2/s

25%-fly ash, DCB = 4.0x10-5 mm2/s

(ค) W/B = 0.65 4

(ข) W/B = 0.55 4

(ก) W/B = 0.45 4

รปท 4.8 การแทรกซมของคลอไรดในคอนกรตททดสอบโดยวธ Bulk diffusion test เปนเวลา 35 วน

50%-fly ash, DCB = 5.0x10-5 mm2/s

Cement concrete, DCB= 15.0x10-5mm2/s

15%-fly ash, DCB = 13.5x10-5 mm2/s

35%-fly ash, DCB = 5.8x10-5 mm2/s

25%-fly ash, DCB = 7.5x10-5 mm2/s

49

50%-fly ash, DCB = 4.0 x10-5 mm2/s

Cement concrete, DCB= 13.0x10-5mm2/s

15%-fly ash, DCB = 7.9x10-5 mm2/s

35%-fly ash, DCB = 5.6x10-5 mm2/s

25%-fly ash, DCB = 6.8x10-5 mm2/s

50%-fly ash, DCB = 3.8 x10-5 mm2/s

Cement concrete, DCB= 11.0 x10-5mm2/s

15%-fly ash, DCB = 6.6 x10-5 mm2/s

35%-fly ash, DCB = 4.5 x10-5 mm2/s

25%-fly ash, DCB = 5.5 x10-5 mm2/s

(ค) W/B = 0.65 4

(ข) W/B = 0.55 4

(ก) W/B = 0.45 4

รปท 4.9 การแทรกซมของคลอไรดในคอนกรตททดสอบโดยวธ Bulk diffusion test เปนเวลา 90 วน

50%-fly ash, DCB = 5.5x10-5 mm2/s

Cement concrete, DCB= 18.9x10-5mm2/s

15%-fly ash, DCB = 13.5x10-5 mm2/s

35%-fly ash, DCB = 6.5x10-5 mm2/s

25%-fly ash, DCB = 8.5x10-5 mm2/s

50

4.6 ผลของเถาถานหนตอการแทรกซมของคลอไรดททดสอบโดยวธ Bulk diffusion และทแชน าทะเล 12 ป

เมอพจารณาสมประสทธการแทรกซมของคลอไรดททดสอบโดยวธ Bulk diffusion test

(CBD ) ทอาย 35 และ 90 วนในคอนกรตทผสมเถาถานหนทมอตราสวนน าตอวสดประสานเทากบ 0.45 ,

0.55 และ 0.65 ทอาย 35และ 90 วน เทยบกบสมประสทธการแทรกซมของคลอไรดในคอนกรตหลงแช

ในสงแวดลอมทะเลเปนเวลา 12 ป (CD ) ดงรปท 4.10 และ 4.11 ตามล าดบ พบวา การใชเถาถานหน

แทนทปนซเมนตปอรตแลนดประเภทท1 ในปรมาณทสงขน สงผลใหการแทรกซมของคลอไรดใน

คอนกรต มแนวโนมลดลงอยางชดเจน จากผลการทดสอบการแทรกซมของคลอไรดโดยวธ Bulk

diffusion test ทอาย 35 วน และ 90 วน พบวาสมประสทธการแทรกซมของคลอไรดในคอนกรตม

ทศทางเดยวกนกบสมประสทธการแทรกซมของคลอไรดในคอนกรตหลงแชในสภาพแวดลอมทะเล 12

ป ซงแสดงถงผลของปฏกรยาปอซโซลานของคอนกรตทผสมเถาถานหนตอสมบตดานความคงทนของ

คอนกรตและใหผลดเมออายเพมขน (ทบน ามากขนสมประสทธการแทรกซมคลอไรดต าลง) ท งน

เนองจากคอนกรตทผสมเทาถานหนในปรมาณทสงขน ปฏกรยาปอซโซลานในระยะยาวมผลท าให

คอนกรตมความหนาแนนและลดอตราการแทรกซมของคลอไรดหลงแชในสงแวดลอมทะเลเปนเวลา 12

ปได (Chindaprasirt et al., 2005 ; Chalee et al., 2009) การผสมเถาถานหนสามารถลดอตราการแทรกซม

ของคลอไรดเขาไปในคอนกรตไดอยางชดเจน โดยการแทนทเถาถานหนในปรมาณทสงขนท าให DCB

และ DC มคาลดลงเปนแนวโนมในทางเดยวกน ซงแสดงใหเหนวา การทดสอบในหองปฏบตการ (ระยะ

สน) และผลทดสอบในภาคสนามทเปนสงแวดลอมจรง (ระยะยาว) มผลทดสอบทสอดคลองกนโดยจะ

เหนไดวา DCB มแนวโนมเดยวกบ DC แตมคาสงกวาคอนขางมาก เนองจากสารละลายคลอไรดทใชแช

ตวอยางคอนกรตโดยวธ Bulk diffusion test มความเขมขนสงถง 2.8 โมลาร และสงกวาความเขมขนของ

เกลอคลอไรดในน าทะเลทแชตวอยางทดสอบในภาคสนามทมความเขมขนของคลอไรดประมาณ 0.50

โมลาร (Chalee et al., 2010) จงสงผลใหอตราการแทรกซมของคลอไรดทวดในรปสมประสทธการ

แทรกซมของคลอไรดสงกวากลมทแชในน าทะเลอยางชดเจน โดยการทดสอบวธ Bulk diffusion test กบ

สมประสทธการแทรกซมของคลอไรด สามารถเปนขอมลเบองตนในการพจารณาสมประสทธการแทรก

ซมคลอไรดในระยะยาวภายใตสงแวดลอมทะเล จากผลทดสอบ Bulk diffusion ทอาย 35 และ 90 วนได

พจารณาความสมพนธระหวางความลกของการแทรกซมคลอไรด ทไดจากการฉดซลเวอรไนเตรต (Colorimetric technique) กบความลกของการแทรกซมคลอไรดในคอนกรตกลมเดยวกบทแชในน า

51

ทะเล 12 ป ดงรปท 4.12 และ 4.13 ตามล าดบพบวา ความลกของการแทรกซมคลอไรดในคอนกรตทงสองกลมมแนวโนมไปในทศทางเดยวกน กลาวคอเมอแทนทเถาถานหนในปรมาณทมากขนสามารถลดความลกของการแทรกซมคลอไรดลงได ซงมความสมพนธดงกลาวสามารถใชประเมนความลกของการแทรกซมคลอไรดระยะยาวทแชในน าทะเลจากการทดสอบโดยวธ Bulk diffusion ได

52

ก) อตราสวนน าตอวสดประสาน เทากบ 0.45

ข) อตราสวนน าตอวสดประสาน เทากบ 0.55

ค) อตราสวนน าตอวสดประสาน เทากบ 0.65

Fly ash replacement (%)

Diffu

sion

coeff

icien

t (D c x

10-6 m

m2 /s)

Bulk

diffu

sion

test(D

CB x

10-5 m

m2 /s)

Bulk diffusion test

Fly ash replacement (%)

Diffu

sion

coeff

icien

t (D c x

10-6 m

m2 /s)

Bulk

diffus

ion te

st(D CB

x 10

-5 mm2 /s

)

Bulk diffusion test

diffusion coefficient

Fly ash replacement (%)

Diffu

sion

coeff

icien

t (D c x

10-6 m

m2 /s)

Bulk

diffu

sion

test(D

CB x

10-5 m

m2 /s)

Bulk diffusion test

diffusion coefficient

diffusion coefficient

รปท 4.10 ผลของเถาถานหนตอสมประสทธการแทรกซมของคลอไรดททดสอบโดยวธ Bulk diffusion test )( CBD ในคอนกรตทอาย 35 วน กบสมประสทธการแทรกซมของคลอไรดในคอนกรตหลงแชในสงแวดลอมทะเลเปนเวลา 12 ป ( CD )

53

ก) อตราสวนน าตอวสดประสาน เทากบ 0.45

ข) อตราสวนน าตอวสดประสาน เทากบ 0.55

Fly ash replacement (%)

Diffu

sion

coeff

icien

t (D c x

10-6 m

m2 /s)

Bulk

diffu

sion

test(D

CB x

10-5 m

m2 /s)

Bulk diffusion test

diffusion coefficient

Fly ash replacement (%)

Diffu

sion

coeff

icien

t (D c x

10-6 m

m2 /s)

Bulk

diffu

sion

test(D

CB x

10-5 m

m2 /s)

Bulk diffusion test

diffusion coefficient

Fly ash replacement (%)

Diffu

sion

coeff

icien

t (D c x

10-6 m

m2 /s)

Bulk

diffu

sion

test(D

CB x

10-5 m

m2 /s)

Bulk diffusion test

diffusion coefficient

รปท 4.11 ผลของเถาถานหนผลตอสมประสทธการแทรกซมของคลอไรดททดสอบโดยวธ Bulk diffusion test )( CBD ในคอนกรตทอาย 90 วน กบสมประสทธการแทรกซมของคลอไรดในคอนกรตหลงแชในสงแวดลอมทะเลเปนเวลา 12 ป ( CD )

ค) อตราสวนน าตอวสดประสาน เทากบ 0.65

54

ก) อตราสวนน าตอวสดประสาน เทากบ 0.45

ข) อตราสวนน าตอวสดประสาน เทากบ 0.55

ค) อตราสวนน าตอวสดประสาน เทากบ 0.65

Fly ash replacement (%)

Penn

etrati

on d

epth(

d 10 x

10 m

m.)

Color

imetr

ic tec

hniqu

e(dCT

mm.)

Penetration depth

Colorimetric technique

Fly ash replacement (%)

Penn

etrati

on d

epth(

d 10 x

10 m

m.)

Color

imetr

ic tec

hniqu

e(dCT

mm.)

Penetration depth

Colorimetric technique

Fly ash replacement (%)

Penn

etrati

on d

epth(

d 10 x

10 m

m.)

Color

imetr

ictec

hniqu

e (d CT

mm.)

Penetration depth

Colorimetric technique

รปท 4.12 ผลของเถาถานหนตอความลกของการแทรกซมของคลอไรดททดสอบโดยวธColorimetric technique ( CBd ) ในคอนกรตทอาย 35 วน กบความลกของการแทรกซมของคลอไรดในคอนกรตหลงแชในสงแวดลอมทะเลเปนเวลา 12 ป ( 12d )

55

ก) อตราสวนน าตอวสดประสาน เทากบ 0.45

ข) อตราสวนน าตอวสดประสาน เทากบ 0.55

ค) อตราสวนน าตอวสดประสาน เทากบ 0.65

Fly ash replacement (%)

Penn

etrati

on d

epth(

d 10 x

10 m

m.)

Color

imetr

ic tec

hniqu

e(dCT

mm.)

Penetration depth

Colorimetric technique

Fly ash replacement (%)

Penn

etrati

on d

epth(

d 10 x

10 m

m.)

Color

imetr

ic tec

hniqu

e(dCT

mm.)

Penetration depth

Colorimetric technique

Fly ash replacement (%)

Penn

etrati

on d

epth(

d 10 x

10 m

m.)

Color

imetr

ic tec

hniqu

e(dCT

mm.)

Penetration depth

Colorimetric technique

รปท4.13 ผลของเถาถานหนตอความลกของการแทรกซมของคลอไรดททดสอบโดยวธ Colorimetric technique ( CBd ) ในคอนกรตทอาย 90 วน กบความลกของการแทรกซมของคลอไรดในคอนกรตหลงแชในสงแวดลอมทะเลเปนเวลา 12 ป ( 12d )

56

4.7 การประเมนการแทรกซมของคลอไรดในคอนกรตระยะยาวจากผลทดสอบ Bulk diffusion

การประเมนคาสมประสทธการแทรกซมของคลอไรดในคอนกรตทแชในน าทะเลเปนเวลา 12 ป จากผลทดสอบโดยวธ Bulk diffusion test ซงสามารถประเมนคณสมบตดานความคงทนของคอนกรตในระยะยาวจากผลการทดสอบระยะสน ในคอนกรตทผสมเถาถานหนรอยละ 0, 15, 25, 35 และ 50 โดยน าหนกวสดประสานมอตราสวนน าตอวสดประสานเทากบ 0.45, 0.55 และ 0.65 ทอายคอนกรต 35 และ 90 วน ดงรปท 4.14 ก).และดงรปท4.14 ข) ตามล าดบ โดยใชหลกการวเคราะหเชงถดถอย (Regression analysis) ไดความสมพนธดงน

ความสมพนธระหวางสมประสทธการแทรกซมของคลอไรดททดสอบโดยว ธ Bulk diffusion test )( CBD ในคอนกรตทอาย 35 วนกบสมประสทธการแทรกซมของคลอไรดในคอนกรตหลงแชในสงแวดลอมทะเลเปนเวลา 12 ป ( DC) ดงสมการท (4.3) ถง (4.7)

021.0496.0 CBC DD (คอนกรตธรรมดา) (4.3) 150.1108.0 CBC DD (คอนกรตผสมเถาถานหนรอยละ 15) (4.4) 173.0321.0 CBC DD (คอนกรตผสมเถาถานหนรอยละ 25) (4.5) 165.0298.0 CBC DD (คอนกรตผสมเถาถานหนรอยละ 35) (4.6) 284.0287.0 CBC DD (คอนกรตผสมเถาถานหนรอยละ 50) (4.7)

ความสมพนธระหวางสมประสทธการแทรกซมของคลอไรดททดสอบโดยว ธ Bulk diffusion test )( CBD ในคอนกรตทอาย 90 วนกบสมประสทธการแทรกซมของคลอไรดในคอนกรตหลงแชในสงแวดลอมทะเลเปนเวลา 12 ป ( DC) ดงสมการท (4.8) ถง (4.12)

138.0398.0 CBC DD (คอนกรตธรรมดา) (4.8) 989.0119.0 CBC DD (คอนกรตผสมเถาถานหนรอยละ 15) (4.9) 305.1442.0 CBC DD (คอนกรตผสมเถาถานหนรอยละ 25) (4.10) 873.0394.0 CBC DD (คอนกรตผสมเถาถานหนรอยละ 35) (4.11) 991.0397.0 CBC DD (คอนกรตผสมเถาถานหนรอยละ 50) (4.12)

เมอ DC = สมประสทธการแทรกซมของคลอไรดในคอนกรตหลงแชในสงแวดลอมทะเล

เปนเวลา 12 ป ( x 10-6มม2/ วนาท ) DCB = สมประสทธการแทรกซมของคลอไรดททดสอบโดยวธ Bulk diffusion test

( x10-5มม2/ วนาท )

57

ความสมพนธระหวางสมประสทธการแทรกซมของคลอไรดททดสอบโดยว ธ Bulk diffusion test ในคอนกรตทอาย 35 และ 90 วน ดงทแสดงขางตน ไดจากการวเคราะหเชงถดถอย (Regression analysis) จากสมประสทธการแทรกซมของคลอไรดในคอนกรตททดสอบโดยวธ Bulk diffusion test ซงความสมพนธนสามารถใชเปนแนวทางเบองตน ในการประเมนคณสมบตความคงทนของคอนกรตในระยะยาว จากผลการทดสอบโดยวธ Bulk diffusion test ทอาย 35 และ 90 วนได

นอกจากนนสามารถประเมนความลกของการแทรกซมของคลอไรดทอาย 12 ป จากผลทดสอบ Bulk diffusion test ทอาย 35 และ 90 วน ดงรปท 4.15 (ก).และดงรปท 4.15 (ข).ตามล าดบ ไดความสมพนธระหวางความลกการแทรกซมของคลอไรดททดสอบโดยว ธ Colorimetric technique )( CBd ในคอนกรตทอาย 35 วนกบสมประสทธการแทรกซมของคลอไรดในคอนกรตหลงแชในสงแวดลอมทะเลเปนเวลา 12 ป ( d12 ) ดงสมการท (4.13) ถง (4.17)

591.6566.012 CBdd (คอนกรตธรรมดา) (4.13) 107.6125.012 CBdd (คอนกรตผสมเถาถานหนรอยละ 15) (4.14) 537.5092.012 CBdd (คอนกรตผสมเถาถานหนรอยละ 25) (4.15) 027.5069.012 CBdd (คอนกรตผสมเถาถานหนรอยละ 35) (4.16) 815.4083.012 CBdd (คอนกรตผสมเถาถานหนรอยละ 50) (4.17)

ความสมพนธระหวางความลกการแทรกซมของคลอไรดททดสอบโดยวธ Colorimetric technique )( CBd ในคอนกรตทอาย 90 วนกบสมประสทธการแทรกซมของคลอไรดในคอนกรตหลงแชในสงแวดลอมทะเลเปนเวลา 12 ป ( d12 ) ดงสมการท (4.18) ถง (4.22)

186.7131.012 CBdd (คอนกรตธรรมดา) (4.18) 876.5116.012 CBdd (คอนกรตผสมเถาถานหนรอยละ 15) (4.19) 307.5084.012 CBdd (คอนกรตผสมเถาถานหนรอยละ 25) (4.20) 845.4066.012 CBdd (คอนกรตผสมเถาถานหนรอยละ 35) (4.21) 697.4055.012 CBdd (คอนกรตผสมเถาถานหนรอยละ 50) (4.22)

เมอ d12 = ความลกการแทรกซมของคลอไรดในคอนกรตหลงแชในสงแวดลอมทะเล

เปนเวลา 12 ป ( x10 มม.) dCB = ความลกการแทรกซมของคลอไรดททดสอบโดยวธ Colorimetric technique

( มม. )

58

ก) อายคอนกรต 35 วน

ข) อายคอนกรต 90 วน

รปท 4.14. ความสมพนธระหวางสมประสทธการแทรกซมของคลอไรดในคอนกรตทแชน าทะเลเปนเวลา 12 ป CD กบสมประสทธการแทรกซมของคลอไรดททดสอบโดยวธ Bulk diffusion test CBD ทอาย 35 และ 90 วน

Bulk diffusion test (CBD x 10

-5 mm

2/s)

Diffu

sion

coe

fficien

t (D

c x 1

0-6 m

m2 /s)

Bulk diffusion test( CBD x 10-5 mm2/s)

Diffu

sion

coeff

icien

t (D c x

10-6 m

m2 /s)

59

ก) อายคอนกรต 35 วน

ข) อายคอนกรต 90 วน

รปท 4.15. ความสมพนธระหวางความลกการแทรกซมของคลอไรดในคอนกรตทแชน าทะเล

เปนเวลา 12 ป 12d กบความลกของการแทรกซมของคลอไรดททดสอบโดยวธ

Colorimetric technique ( CBd )ทอาย 35 และ 90 วน

Colorimetric technique (CBd mm.)

Penn

etrati

on d

epth(

d 10 x

10 m

m.)

Colorimetric technique (CBd mm.)

Penn

etrati

on d

epth(

d 10 x

10 m

m.)

60

บทท 5

สรปผลการวจยและขอเสนอแนะ

5.1 สรปผล

จากผลการศกษาของงานวจยนสามารถสรปผลการศกษาไดดงตอไปน 5.1.1 การใชเถาถานหนแทนทปนซเมนตปอรตแลนดประเภทท 1 ในปรมาณทสงขน พบวาคา

สมประสทธการแทรกซมของคลอไรดในคอนกรตททดสอบโดยวธ Bulk diffusion ทอาย 35 และอาย 90

วน มแนวโนมลดลงอยางชดเจน

5.1.2 คอนกรตทมอตราสวนน าตอวสดประสานทต าลง สงผลใหคาสมประสทธการแทรกซม

ของคลอไรดในคอนกรตททดสอบโดยวธ Bulk diffusion มคาต ากวาคอนกรตทมอตราสวนน าตอวสด

ประสานสง โดยในคอนกรตธรรมดาจะเหนผลไดชดเจนมากกวาคอนกรตทผสมเถาถานหน

5.1.3 ทอตราสวนน าตอวสดประสานทเทากน การใชเถาถานหนแทนทปนซเมนตปอรตแลนด

ประเภทท 1 ในปรมาณทสงขน คาสมประสทธการแทรกซมของคลอไรดททดทดสอบโดยวธ Bulk

diffusion ทอาย 35 และ90 วน มแนวโนมเปนไปในทศทางเดยวกบคาสมประสทธการแทรกซมของคลอ

ไรดในคอนกรตหลงแชคอนกรตในน าทะเลเปนเวลา 12 ป

5.1.4 ขอมลจากการศกษาครงนสามารถประเมนสมประสทธการแทรกซมของคลอไรดใน

คอนกรตธรรมดาและคอนกรตทผสมเถาถานหนรอยละ 15, 25, 35 และ 50 โดยน าหนกวสดประสาน

หลงจากแชในน าทะเลเปนเวลา 12 ป จากผลการทดสอบการแทรกซมของคลอไรดในคอนกรต ท

ทดสอบโดยวธ Bulk diffusion ทอาย 35 และอาย 90 วน ได

5.2 ขอเสนอแนะ

5.2.1. ควรมการศกษาเพอเปรยบเทยบการทดลองระยะสนกบคอนกรตทผสมวสดปอซโซลาน

ชนดอนทแชในสงแวดลอมทะเลเปนระยะเวลานาน เชน เถาแกลบเปลอกไม เถาปาลมน ามน ทมใน

ประเทศ เพอจะไดเปนฐานขอมลในการออกแบบสวนผสมคอนกรตทตองการใชงานในสภาวะแวดลอม

ทะเล ใหมความคงทนตอไป

61

5.2.1. ควรมการศกษาเพอเปรยบเทยบระหวางผลการทดลองระยะสนโดยวธทดสอบแบบไมท าลาย กบ

ผลทดสอบความคงทนของคอนกรตเสรมเหลกในสภาวะแวดลอมทะเล

62

เอกสารอางอง กรตกร เจรญพรอม และ วเชยร ชาล. (2554). ความลกของการแทรกซมคลอไรดในคอนกรตทแชใน

สงแวดลอมทะเล. วารสารวชาการพระจอมเกลาพระนครเหนอ, 21(3), หนา 522-531. ปรญญา จนดาประเสรฐ และชย จาตรพทกษกล. (2547). ปนซเมนต ปอซโซลาน และ คอนกรต. ครงท 3,

สมาคมคอนกรตไทย วเชยร ชาล และ ธรพงศ เชอพลบ. ( 2556). การประเมนการแทรกซมของคลอไรดในคอนกรตทผสมเถา

ถานหนภายใตสภาวะแวดลอมทะเลดวยคลนอลตราโซนค. วารสารวจยและพฒนามหาวทยาลยเทคโนโลยพระจอมเกลาธนบร, 36(2), หนา 197-213.

วเชยร ชาล และ ชย จาตรพทกษกล. (2551). ความสมพนธระหวางการแทรกซมของคลอไรดโดยวธเรงกบสมประสทธการแทรกซมของคลอไรดในคอนกรต. การประชมวชาการคอนกรตและจโอโพลเมอรแหงชาตครงท 2, 5-6 กนยายน 2551, คณะวศวกรรมศาสตร มหาวทยาลยขอนแกน หนา 66-72.

ASTM C1556.(2008). Standard Test Method for Determining the Apparent Chloride Diffusion Coefficient of Cementitious Mixtures by Bulk Diffusion. Annual Book of ASTM Standards; V. 04.02.

ASTM C1218. (2008). Standard test method for water-soluble chloride in mortar and concrete. Annual Book of ASTM Standards; V. 04.02.

ASTM C1152. (2008). Standard test method for acid-soluble chloride in mortar and concrete, Annual Books of ASTM Standards V. 04.02.

ASTM C618. (1997). Standard Specification for Coal Fly Ash and Raw or Calcined Natural Pozzolan for Use in Concrete, fly ash, natural pozzolan, pozzolans. Annual Book of ASTM Standards; V. 04.01.

ASTM C150.(1997). Standard Specification for Portland Cement. Annual Book of ASTM Standards; V. 04.01.

Bai, J., Wild, S. and Sabir, B.B. (2003). Chloride ingress and strength loss in concrete with different PC-PFA-MK binder compositions exposed to synthetic seawater. Cement and Concrete Research, 33, (3), 353-362.

Broomfield, J.P., 1996, Corrosion of Steel in Concrete, England, Taylor & Francis Ltd

63

Chalee, W., & Jaturapitakkul, C., (2009). Effect of W/B ratios and fly ash finenesses on chloride diffusion coefficient of concrete in marine environment. Materials and Structures, 42, 505 -514.

Chalee, W., Ausapanit, P. & Jaturapitakkul, C., (2010). Utilization of fly ash concrete in marine environment for long term design life analysis. Materials and Design, 31, 1242-1249.

Cheewaket, C., Jaturapitakkul, C. & Chalee, W., (2012). Initial corrosion presented by chloride threshold penetration of concrete up to 10 year-results under marine site. Construction and Building Materials, 37, 693-698.

Chindaprasirt, P., Jaturapitakkul, C. & Sinsiri, T., (2005). Effect of fly ash fineness on compressive strength and pore size of blended cement paste. Cement and Concrete Composites, 27, 425 -428.

Chindaprasirt, P. Sirivivatnanon, V., and Cao, H.T., (2000). Specification of concrete quality and concrete cover for durable structures in marine environment. the Second Asia / Pacific Conference on Durability of Building Systems: Harmonised Standards and Evaluation, July 10 -12, 2000 in Bandung, Indonesia.

Cao, H.T., Moorehead, D. and Potter, R.J., (1999). Predicting of Service Life of Reinforced Concrete Structures in Marine Environment and AS 3600. Concrete Institute of Australia 19 th Biennial Conference Proceedings, Sydney, May 1999, pp 131-137.

Crank, J., (1975). The Mathematics of Diffusion, 2nd, ed., Oxford Press, London. Dimitri Val, V., & Mark Stewart, G., (2003). Life Cycle Cost Analysis of Reinforced Concrete

Structure in Marine Environments. Structural Safety, 25, 343-362. Kaushik, S. K. and Islam, S., 1995 “Suitability Of Sea Water for Mixing Structural Concrete Exposed

to a Marine Environment,” Cement and Concrete Composites, Vol. 17, pp. 177-185. Neville, A.M., (1996). Properties of Concrete, 4th ed., England, Addison Wesley Sata, V., Tangpagasit, J., Jaturapitakkul, C. & Chindaprasirt, P., (2012). Effect of W/B ratios on

pozzolanic reaction of biomass ashes in Portland cement matrix. Cement and Concrete Composites, 34, 94 -100.

Thomas, M.D.A. and Matthews, J.D. (2004). Performance of PFA Concrete in a Marine Environment – 10-year Results. Cement and Concrete Composites, 26, (1), 5-20.

64

ภาคผนวก ก

ผลผลต (Output) บทความวจยทสงตพมพในวารสารวชาการระดบชาต

1) ปณยวร นลรตน, วฒนา พธโธทา และวเชยร ชาล “การประเมนการแทรกซมของคลอไรด

ระยะยาวในคอนกรตภายใตสงแวดลอมทะเลจากผลทดสอบโดยวธ Bulk diffusion test”, Burapha Sci (Submitted paper)

65

การประเมนการแทรกซมของคลอไรดระยะยาวในคอนกรตภายใตสงแวดลอมทะเลจาก1

ผลทดสอบโดยวธ Bulk diffusion test 2

Evaluation of long term chloride penetration in concrete under marine environment by 3

Bulk diffusion test method 4

5

ปณยวร นลรตน1 วฒนา พธโธทา1 และวเชยร ชาล1* 6

Punyavee Ninrat1, Wattana Puttota1 and Wichian Chalee1* 7 1ภาควชาวศวกรรมโยธา คณะวศวกรรมศาสตร มหาวทยาลยบรพา 8

1Department of Civil Engineering, Faculty of Engineering, Burapha University 9

10

บทคดยอ 11

งานวจยนศกษาการประเมนการแทรกซมของคลอไรดระยะยาวในคอนกรตภายใตสงแวดลอมทะเล จากผลทดสอบ12

โดยวธ Bulk diffusion test โดยใชสวนผสมคอนกรตทแทนทปนซเมนตปอรตแลนดประเภทท 1 ดวยเถาถานหนจากแมเมาะใน13

อตราสวนรอยละ 0 15 25 35 และ 50 โดยน าหนกวสดประสาน และมอตราสวนน าตอวสดป ระสาน 0.45 0.55 และ 0.65 14

(สวนผสมเดยวกบคอนกรตทแชในสงแวดลอมทะเลเปนเวลา 12 ป) หลอตวอยางคอนกรตทรงกระบอกขนาดเสนผาน15

ศนยกลาง 100 มม. สง 200 มม. เพอทดสอบการแทรกซมของคลอไรดโดยวธ Bulk diffusion test ทอาย 35 วน นอกจากนน 16

ไดเกบตวอยางคอนกรตทแชในน าทะเลเปนเวลา 12 ป มาทดสอบการแทรกซมของคลอไรดโดยใชน าเปนตวท าละลาย ผล17

การศกษาพบวา การใชเถาถานหนแทนทปนซเมนตปอรตแลนดประเภทท 1 ในปรมาณทมากขน สงผลใหการแทรกซมของคลอ18

ไรดททดสอบโดยวธ Bulk diffusion test มแนวโนมลดลง และเปนไปในทศทางเดยวกบสมประสทธการแทรกซมของคลอไรด19

ในคอนกรตหลงแชในสงแวดลอมทะเลเปนเวลา 12 ป นอกจากนน คอนกรตทมอตราสวนน าตอวสดประสานทต าลง สงผลให20

การแทรกซมของคลอไรดในคอนกรตธรรมดามคาลดลงมากกวาคอนกรตทผสมเถาถานหน การศกษาครงน สามารถประเมน21

การแทรกซมของคลอไรดในคอนกรตทแชในสงแวดลอมทะเลระยะยาว จากผลการทดสอบโดยวธ Bulk diffusion test ได 22

23

ค าส าคญ : การแทรกซมคลอไรด / สงแวดลอมทะเล / วธ Bulk diffusion test / เถาถานหน 24

25

Abstract 26

This research aimed to evaluate the long term chloride penetration of concrete under marine environment 27

from the Bulk diffusion test method. Fly ash concretes were cast by using fly ash from Mea Moh power plant to 28

partially replace Portland cement type I at percentages of 0, 15, 25, 35 and 50 by weight of binder. Water to 29

binder ratios (W/B) were varied at 0.45, 0.55, and 0.65. (the same mix proportions of concrete exposed to marine 30

site for 12 years). The cylindrical specimen with 100-mm in diameter and 200-mm in height were cast for Bulk 31

diffusion test at 35 days of curing. In addition, water soluble chlorides in the concrete were measured after the 32

concrete was exposed to the tidal zone for 12 years. The results show that the chloride penetration of concrete 33

66

from Bulk diffusion test decrease with the increase of fly ash replacement of Portland cement type I, which is the 34

same trend of chloride diffusion coefficient of 12-year exposure in marine site. In addition, when the W/B ratio of 35

concrete was reduced, the decrease of chloride penetration in normal concrete was higher than that of the fly ash 36

concrete. The results of bulk diffusion test in this study can be used to evaluate the chloride penetration of fly ash 37

concrete under long term exposure in marine environment. 38

39

Key words : chloride penetration / marine environment / Bulk diffusion test method / fly ash 40

*Corresponding author. E-mail: wichian@buu.ac.th 41

42

บทน า 43

โครงสรางคอนกรตเสรมเหลกท ใชงานในสภาพแวดลอมทะเล มการกดกรอนทกอ เกดความเสยหายกบ44

โครงสรางไดเรวกวาโครงสรางปกต โดยการท าลายสวนใหญเกดจากเกลอคลอไรดทเรงใหสนมในเหลกเสรมคอนกรต45

เกดขนไดอยางรวดเรว และดนคอนกรตใหเกดการแตกราวเ สยหาย ตลอดจนการรบแรงเชงกลของเหลกเสรมและ46

คอนกรตลดลงอยางชดเจน (Neville, 1996 ; Dimitri Val et al., 2003 ; Chalee et al., 2010 ; Cheewaket et al., 2012) 47

โดยทวไปสารประกอบคลอไรดจะไมสงผลทเปนอนตรายกบเนอของคอนกรตทไมมเหลกเสรม ซงจากงานวจ ยทผาน48

มา (Kaushik and Islam, 1995) พบวา การใชน าทมเกลอคลอไรดผสมในคอนกรตกลบสงผลใหคอนกรตมก าลงอด49

สงขน แตการใชงานของคอนกรตในโครงสรางทวไป จ าเปนตองมเหลกเสรมในคอนกรตเพอใชรบแรงดง คอนกรตทม50

เหลกเสรมจะสงผลใหการท าลายเนองจากคลอไรดตอโครงสรางคอนกรตมความชดเจนและรนแรงมากขน การวดการ51

แทรกซมของคลอไรดในคอนกรตสามารถท าไดหลายวธ ซงแตละวธมเงอนไขของการทดสอบทแตกตางกน ทงดาน52

ระยะเวลาท ใชทดสอบ กระบวนการทดสอบ ตลอดจนผลท ไดจากการทดสอบกแสดงคาแตกตางกน การทดสอบ53

ความสามารถในการตานทานการแทรกซมของคลอไรดในคอนกรต มกแสดงผลในลกษณะของแนวโนมในการ54

ตานทานคลอไรด โดยเฉพาะในการทดสอบทใชระยะเวลาสน อยางไรกตาม ขอมลดานความคงทนของคอนกรต 55

จ าเ ปนตองทราบอตราการแทรกซมของคลอไรดท แสดงคาจรงจากการแทรกซมในสภาวะธรรมชาต ท ตวอยาง56

คอนกรตสมผสอย เพอใหสามารถวเคราะหสถานะการกดกรอนภายใตระยะเวลาทโครงสรางมการใชงานไดอยาง57

ถกตองมากขน แตในการทดสอบเพ อใหได ขอมลดงกลาวต องใชระยะเวลาในการศกษายาวนาน ตลอดจนเสย58

คาใชจายคอนขางสง ดงนนถามการศกษาเพ อหาความสมพนธระหวางผลการทดสอบของการแทรกซมคลอไรดใน59

คอนกรต ท ท าไดงายในระยะเวลาสนกบผลการทดสอบทตองใชระยะเวลานาน กจะเ ปนประโยชนตอการศกษา60

พฤตกรรมดานความคงทนทท าใหประหยดคาใชจายและเวลาได 61

การทดสอบความสามารถในการตานทานการแทรกซมของคลอไรด ในคอนกรตโดยวธ Bulk diffusion test 62

ตามมาตรฐาน ASTM C1556 เปนอกวธทสามารถท าไดงายในหองปฏบตการ ใชระยะเวลาในการทดสอบ 35 วน โดย63

ผลการทดสอบแสดงในรปของเสนกราฟการแทรกซมของคลอไรด (chloride penetration profile) และสามารถใชใน64

การวเคราะหหาคาสมประสทธการแทรกซมของคลอไรดในคอนกรตได ดงนนการศกษาครงน จงมวตถประสงคเพอ65

ทดสอบหาการแทรกซมของคลอไรดในคอนกรตทผสมเถาถานหนโดยวธ Bulk diffusion test ทวดผลการแทรกซม66

67

โดยการไทเทรต ( titration test) โดยใชน าเปนตวท าละลายตามมาตรฐาน ASTM C 1218 เพอใชผลดงกลาวในการ67

ประเมนสมประสทธการแทรกซมของคลอไรดในคอนกรตทแชในน าทะเล เปนเวลานานถง 12 ป ทหาจากปรมาณคลอ68

ไรดในคอนกรตททดสอบตาม ASTM C 1218 ซงเปนการประเมนผลทดสอบการแทรกซมของคลอไรดในคอนกรตทแช69

ในสงแวดลอมทะเลบรเวณชายฝง จากวธการทดสอบทท าไดงายและรวดเรว เพอเปนฐานขอมลในการออกแบบ70

โครงสรางคอนกรตเสรมเหลกท ตองการใชงานบรเวณชายฝงทะเล ตลอดจนอาจใชเ ปนขอม ลในการประเมน71

สถานะการกดกรอนโครงสรางคอนกรตเสรมเหลกทอยระหวางการใชงาน เพอวางแผนซอมแซมโครงสราง ดงกลาวได72

อยางมประสทธภาพ 73

74

วธการด าเนนการวจย 75

วสดประสาน 76

การศกษานใชปนซเมนตปอรตแลนดประเภทท 1 และเถาถานหนเปนวสดประสานดงน 77

เถาถานหน 78

การศกษาครงนใชเถาถานหนทไดจากโรงไฟฟาแมเมาะซงมความถวงจ าเพาะ เทากบ 2.22 มอนภาคทคางตะแกรง79

เบอร 325 รอยละ 31 โดยน าหนก ซงเปนไปตามมาตรฐาน ASTM C 618 ทก าหนดไวไมเกนรอยละ 34 โดยน าหนก ส าหรบ80

องคประกอบทางเคมของเถาถานหนแมเมาะ มผลรวมของสารประกอบหลก SiO2, Al2O3 และ Fe2O3 เทากบรอยละ 74.34 81

และ มคา LOI รอยละ 0.11 ซงจดเปนเถาถานหน Class F ตามมาตรฐาน ASTM C 618 โดยองคประกอบทางเคมของวสด82

ประสาน แสดงดงตารางท 1 83

ปนซเมนตปอรตแลนดประเภทท 1 84

ความถวงจ าเพาะของปนซเมนตปอรตแลนดประเภทท 1 เทากบ 3.15 ซงอยในเกณฑปกตของปนซเมนตปอรตแลนด85

ทวไปตามมาตรฐาน ASTM C150 ทมคาอยระหวาง 3.00 ถง 3.20 ความละเอยดของปนซเมนตปอรตแลนดประเภทท 1 มคา86

น าหนกคางบนตะแกรงเบอร 325 เทากบรอยละ 20 พนทผวจ าเพาะวธของเบลนเทากบ 3,250 ซม.2/ก. และมคาเฉลยของ87

อนภาค (d50) ททดสอบจากการรอนผานตะแกรงมาตรฐาน เทากบ 25 ไมโครเมตร สวนองคประกอบทางเคมของปนซเมนต88

ปอรตแลนดประเภทท 1 มออกไซดหลก ไดแก แคลเซยมออกไซด (CaO) ซลกา (SiO2) อะลมนา (Al2O3) และเฟอรรกออกไซด 89

(Fe2O3) รวมกนไดรอยละ 96.29 (ตารางท 1) 90

มวลรวม 91

การศกษาครงนใชทรายแมน าเปนมวลรวมละเอยด โดยมคามอดลสความละเอยดเทากบ 2.75 และความ92

ถวงจ าเพาะเทากบ 2.62 สวนมวลรวมหยาบใชหนขนาดใหญสดเทากบ 19 มม. มคามอดลสความละเอยดเทากบ 6.89 และม93

ความถวงจ าเพาะเทากบ 2.73 รอยละการของดดซมน าของมวลรวมหยาบและมวลรวมละเอยดเทากบ 0.45 และ 0.91 94

ตามล าดบ 95

96

97

98

99

68

ตารางท 1 องคประกอบทางเคมของวสดประสาน 100

องคประกอบทางเคม (%) ปนซเมนตปอรตแลนด

ประเภทท 1 เถาถานหน

Silicon Dioxide, SiO2 21.52 35.12 Aluminum Oxide, Al2O3 3.56 21.51 Iron Oxide, Fe2O3 4.51 17.71 Calcium Oxide, CaO 66.70 17.15 Magnesium Oxide, MgO 1.06 - Sodium Oxide, Na2O 0.10 0.69 Potassium Oxide, K2O 0.24 1.59 Sulfur Trioxide, SO3 2.11 2.13 Loss On Ignition, LOI 1.74 0.11

101

การเตรยมตวอยางและการทดสอบ 102

การเตรยมตวอยางเพอทดสอบการแทรกซมของคลอไรดในคอนกรตโดยวธ Bulk diffusion test 103

การเตรยมตวอยางเพอทดสอบความสามารถในการตานทานการแทรกซมของคลอไรดในคอนกรตโดยวธ Bulk 104

diffusion test ((ASTM C1556) ไดใชสวนผสมคอนกรตเดยวกนกบกลมทแชในน าทะเลเมอ 12 ป ทแลว ซงเปนคอนกรตของ105

ปนซเมนตปอรตแลนดประเภทท 1 ทมอตราสวนน าตอวสดประสานเทากบ 0.45 0.55 และ 0.65 โดยแตละอตราสวนน าตอ106

วสดประสานแทนทเถาถานหนจากโรงไฟฟาแมเมาะในปนซเมนตปอรตแลนดประเภทท 1 ในอตราสวนรอยละ 0 15 25 35 107

และ 50 โดยน าหนกวสดประสาน (ตารางท 2) หลอตวอยางทดสอบทรงกระบอกขนาดเสนผานศนยกลาง 100 มม. สง 200 108

มม. และตดตวอยางทดสอบใหมความหนาประมาณ 60 มม. หลงจากนนเคลอบอพอกซทขอบของตวอยางทงหมดโดยเปดไว 109

1 ดาน เพอใหเกลอคลอไรดแทรกซมเขาไปในทศทางเดยว และบมตวอยางคอนกรต เปนเวลา 28 วน จากนนแชในสารละลาย110

โซเดยมคลอไรด (NaCl) เขมขน 2.8 โมลาร กอนทดสอบความสามารถในการตานทานคลอไรด ทวดในรปของกราฟการแทรก111

ซมของคลอไรดในคอนกรต ซงตดตวอยางคอนกรตเปนชนๆ หนาชนละ 10 มม. หลงจากนนน าคอนกรตมาบดผานตะแกรง112

เบอร 20 และน าผงคอนกรตไปท าการไทเทรต ตามมาตรฐาน ASTM C1218 ทอายหลงแช 35 วน การเตรยมตวอยางเพอ113

ทดสอบการตานทานการแทรกซมของคลอไรดโดยวธ Bulk diffusion test แสดงดงภาพท 1(ก) 114

การเตรยมตวอยางเพอทดสอบการแทรกซมของคลอไรดในคอนกรตทแชในน าทะเลเปนเวลา 12 ป 115

การทดสอบการแทรกซมของคลอไรดในคอนกรตทแชในน าทะเล ไดน าตวอยางคอนกรตทผสมเถาถานหนทแชในน า116

ทะเลเปนเวลา 12 ป มาเจาะบรเวณกงกลางของกอนตวอยาง แลวน าแทงคอนกรตทไดจากการเจาะมาตดเปนชนตามระยะ117

ความลกตางๆ โดยใหลกลงไปประมาณ 80 มม. (ตดตวยางหนาชนละ 10 มม.) จากนนบดตวอยางคอนกรตแตละชนให118

ละเอยด และน าผงคอนกรตทผานตะแกรงเบอร 20 มาทดสอบปรมาณคลอไรด โดยใชน าเปนตวท าละลายตามมาตรฐาน 119

ASTM C 1218 การทดสอบการแทรกซมของคลอไรดในคอนกรตทแชในน าทะเลทอาย 12 ป แสดงดงภาพท 1(ข) 120

121

69

ตารางท 2 สวนผสมคอนกรต 122

อตราสวนน าตอวสดประสาน

(W/B)

รอยละการแทนทเถาถาน

หน

สวนผสมคอนกรต (กก./ม.3)

ปนซเมนตประเภทท 1

เถาถานหน

ทราย หน น า

0.45

0 478 0 639 1024 215 15 406 72 639 1004 215 25 359 119 639 990 215 35 311 167 639 977 215 50 239 239 639 957 215

0.55

0 478 0 639 971 262 15 406 72 639 948 262 25 359 119 639 933 262 35 311 167 639 918 262 50 239 239 639 897 262

0.65

0 478 0 639 922 311 15 406 72 639 898 311 25 359 119 639 881 311 35 311 167 639 864 311 50 239 239 639 840 311

123

124 (ก) (ข) 125

ภาพท 1 การเตรยมตวอยางคอนกรตโดย ก) การเตรยมตวอยางเพอทดสอบการตานทานการแทรกซมของคลอไรดโดยวธ 126

Bulk diffusion test ข) การทดสอบการแทรกซมของคลอไรดในคอนกรตทแชในน าทะเลทอาย 12 ป 127

70

ผลการวจยและวจารณผล 128

ผลของเถาถานหนตอการแทรกซมของคลอไรดททดสอบโดยวธ Bulk diffusion test 129

พจารณาผลของเถาถานหนตอการแทรกซมของคลอไรดในคอนกรต ททดสอบโดยวธ Bulk diffusion test ดงภาพ 130

ท 2 พบวา การใชเถาถานหนในปรมาณทมากขน สงผลใหการแทรกซมของคลอไรดมคาลดลง โดยมแนวโนมเหมอนกนในทก131

อตราสวนน าตอวสดประสาน เชน คอนกรตทมอตราสวนน าตอวสดประสานเทากบ 0.45 ผสมเถาถานหนในอตราสวนรอยละ 0 132

15 25 35 และ 50 โดยน าหนกวสดประสาน มปรมาณคลอไรดทระดบความลก 25 มม. หลงแชสารละลายโซเดยมคลอไรด133

เขมขน 2.8 โมลาร เปนเวลา 35 วน เทากบรอยละ 0.13 0.11 0.09 0.08 และ 0.07 ตามล าดบ แสดงใหเหนวาปฏกรยาปอซ134

โซลานระหวางเถาถานหนกบแคลเซยมไฮดรอกไซดทเปนผลตภณฑของปฏกรยาไฮเดรชน สงผลดตอคณสมบตทางดานความ135

คงทนของคอนกรต โดยสามารถลดการแทรกซมของคลอไรดลงได ทงนเนองจากซลกาและอลมนาในเถาถานหนเกดปฏกรยา136

ปอซโซลานท าใหไดแคลเซยมซลเกตไฮเดรต (C-S-H) และแคลเซยมอลมเนยมไฮเดรต (C-A-H) ซงชวยลดชองวางในซเมนต137

เพสตลงและคอนกรตมความทบน ามากขน (Neville, 1996; Sata et al., 2012) 138

139

140

ก) W/B = 0.45 141

142

ข) W/B = 0.55 143

71

144

(ค) W/B = 0.65 145

ภาพท 2 การแทรกซมของคลอไรดในคอนกรตททดสอบโดยวธ Bulk diffusion test 146

147

ผลของอตราสวนน าตอวสดประสานตอการแทรกซมของคลอไรดในคอนกรตททดสอบโดยวธ Bulk diffusion test 148

เมอพจารณาผลของอตราสวนน าตอวสดประสานตอการแทรกซมของคลอไรดในคอนกรตททดสอบโดยวธ Bulk 149

diffusion test ดงแสดงในภาพท 3 พบวา อตราสวนน าตอวสดประสานทต าลง สงผลใหการแทรกซมของคลอไรดทระดบความ150

ลกตางๆ ลดลงและมแนวโนมเหมอนกนในทกอตราสวนการแทนทเถาถานหน ซงเกดจากปรมาณน าในคอนกรตทลดลง สงผล151

ใหคอนกรตมความทบน ามากขนและลดการแทรกซมของคลอไรดลงได โดยสงเกตเหนวาการเปลยนแปลงอตราสวนน าตอวสด152

ประสาน มผลตอการเปลยนแปลงปรมาณคลอไรดในคอนกรตธรรมดามากกวาคอนกรตทผสมเถาถานหน เชน การลด153

อตราสวนน าตอวสดประสานลงจาก 0.55 เปน 0.45 สงผลใหปรมาณคลอไรดทระดบความลก 25 มม. (ภาพท 3(ก)) ใน154

คอนกรตธรรมดาลดลงรอยละ 0.16 (ลดลงจาก 0.29 ในคอนกรตทม W/B = 0.55 เปน 0.13 ในคอนกรตทม W/B = 0.45) สวน155

คอนกรตทผสมเถาถานหนรอยละ 50 โดยน าหนกวสดประสาน พบวาการลดลงของอตราสวนน าตอวสดประสานจาก 0.55 156

เปน 0.45 สงผลใหปรมาณคลอไรดทระดบความลกเดยวกนลดลงแครอยละ 0.08 (ลดลงจาก 0.19 ในคอนกรตทม W/B = 157

0.55 เปน 0.11 ในคอนกรตทม W/B = 0.45) และมแนวโนมเหมอนกนกบปรมาณคลอไรดทแทรกซมทระดบความลก 35 มม. 158

ดงแสดงในภาพท 3(ข) อตราสวนน าตอวสดประสานมผลตอการลดลงของคลอไรด ทแทรกซมในคอนกรตธรรมดามากกวา159

คอนกรตทผสมเถาถานหน เปนผลจากความทบน าในคอนกรตธรรมดาขนกบอตราสวนน าตอวสดประสานเปนหลก โดย160

ปรมาณน าในสวนผสมคอนกรตทลดลง สงผลใหก าลงอดของคอนกรตธรรมดาสงขนอยางชดเจน ซงท าใหคอนกรตมความทบ161

น าและลดการแทรกซมของคลอไรดในคอนกรตธรรมดาลงได (Neville, 1996) สวนคอนกรตทผสมเถาถานหน นอกจากท162

ความทบน าในคอนกรตจะขนกบอตราสวนน าตอวสดประสานแลว ยงขนกบลกษณะทางเคมและทางกายภาพของเถาถานหน163

ดวย (Neville, 1996 ; Chindaprasirt et al., 2005 ; Chalee et al., 2009 ; Sata et al., 2012) โดยเถาถานหนทมความ164

ละเอยดสงและมองคประกอบทางเคมทประกอบดวย ซลกา อลมนาและเหลก ในปรมาณสงจะท าใหเกดปฏกรยาปอซโซลาน 165

ทสงผลในเกดความทบน าในคอนกรตและสามารถตานทานการแทรกซมของคลอไรดไดด (Chalee et al., 2009 ; Sata et al., 166

2012) ดงนนจะเหนไดวา อตราสวนน าตอวสดประสานในคอนกรตทผสมเถาถานหน ไมไดเปนปจจยหลกเพยงอยางเดยว ท167

สงผลใหคอนกรตสามารถตานทานการแทรกซมของคลอไรดได แตการใชเถาถานหนทมคณภาพดถอเปนปจจยทส าคญในการ168

72

ปรบปรงคอนกรตใหสามารถตานการท าลายเนองจากเกลอคลอไรดได โดยผลการศกษาครงนพบวา อตราสวนน าตอวสด169

ประสานทลดลงในคอนกรตทใชเถาถานหนในปรมาณทสงขน มผลตอการตานทานการแทรกซมของคลอไรดไดนอยลง เชน 170

คอนกรตทผสมเถาถานหนรอยละ 0 15 25 35 และ 50 โดยน าหนกวสด เมออตราสวนน าตอวสดประสานลดลงจาก 0.55 เปน 171

0.45 สงผลใหปรมาณคลอไรดทระดบความลก 25 มม. ลดลงเทากบ 0.16 0.08 0.01 0.02 และ 0 ตามล าดบ ซงผลการศกษา172

ดงกลาวน สอดคลองกบคอนกรตทผสมเถาถานหนทแชในสงแวดลอมทะเลในงานวจยทผานมา (Chalee et al., 2009) 173

174

0.00

0.05

0.10

0.15

0.20

0.25

0.30

0.35

0.35 0.45 0.55 0.65

Cl- (%

by

weigh

t of

co

ncre

te)

0%FA15% FA25% FA35% FA50% FA

W B ratio 175

ก) ความลก 25 มม. 176

0.000.050.100.150.200.250.300.350.40

0.35 0.45 0.55 0.65

Cl- (%

by

weigh

t of

co

ncre

te)

0%FA15% FA25% FA35% FA50% FA

W B ratio 177

ข) ความลก 35 มม. 178

ภาพท 3 ผลของอตราสวนน าตอวสดประสานตอการแทรกซมของคลอไรดในคอนกรตททดสอบโดยวธ Bulk diffusion test 179

180

การหาสมประสทธการแทรกซมของคลอไรดในคอนกรต 181

การหาคาสมประสทธการแทรกซมของคลอไรดในคอนกรตททดสอบโดยวธ Bulk diffusion test (DCB) และหลงแชน า182

ทะเลเปนเวลา 12 ป (DC) ไดใชกฎการแพรขอทสองของฟค (Fick’s second law) (Crank, 1975) ดงแสดงในสมการท (1) 183

2

2

x

cD

t

CCB

(1) 184

73

เมอคา CBD ในสมการท (1) เปนคาคงท ค าตอบทวไปของสมการท (1) แสดงดงสมการท (2) 185

tD

xerfCC

CB

tx2

10, (2) 186

เมอ txC ,= ปรมาณคลอไรดทงหมด (โดยน าหนกวสดประสาน) ทระดบความลก x และระยะเวลาในการแช t 187

x = ระยะจากหนาผวคอนกรต (มม.) 188

t = ระยะเวลาทแช (วนาท) 189

0C = ความเขมขนของคลอไรดทผวคอนกรต (ท x = 0) ทระยะเวลาแช t 190

CBD = สมประสทธการแทรกซมของคลอไรด ทระยะเวลาแช t ททดสอบโดยวธ Bulk diffusion test 191

(มม2/วนาท) 192

erf =ฟงกชนคาผดพลาด (Error function ) 193

ท าการปรบคาCBD และ Co ในสมการท (2) เพอใหกราฟสอดคลองกบขอมลการแทรกซมของคลอไรดสวนผสมตางๆ 194

มากทสด ดงภาพท 4 ทแสดงการหาคา CBD และ Co โดยใชสมการท (2) ในขอมลการแทรกซมของคลอไรดในคอนกรต ทม195

อตราสวนน าตอวสดประสาน 0.65 ททดสอบโดยวธ Bulk diffusion test สวนคาสมประสทธการแทรกซมของคลอไรดใน196

คอนกรตทแชน าทะเลเปนเวลา 12 ป หาไดในลกษณะเดยวกนโดยแทนคาCBD ดวย DC และปรบคา DC ในสมการท (2) ให197

กราฟสอดคลองกบขอมลการแทรกซมของคลอไรดในคอนกรตทแชน าทะเล โดยตารางท 3 แสดงคาสมประสทธการแทรกซม198

ของคลอไรดในคอนกรตททดสอบโดยวธ Bulk diffusion test และทแชน าทะเลเปนเวลา 12 ป 199

200

201 ภาพท 4 การหาคา CBD ในขอมลการแทรกซมของคลอไรดในคอนกรตทมอตราสวนน าตอวสดประสาน 0.65 ททดสอบโดย202

วธ Bulk diffusion test 203

204

50%-fly ash, DCB = 5.0x10-5 mm2/s

Cement concrete, DCB= 15.0x10-5mm2/s

15%-fly ash, DCB = 13.5x10-5 mm2/s 35%-fly ash, DCB = 5.8x10-5 mm2/s

25%-fly ash, DCB = 7.5x10-5 mm2/s

74

ตารางท 3 สมประสทธการแทรกซมของคลอไรดในคอนกรตททดสอบโดยวธ Bulk diffusion test (CBD ) และหลงแชน าทะเล205

เปนเวลา 12 ป (CD ) 206

สวนผสม สมประสทธการแทรกซมของคลอไรด (มม2/วนาท)

CBD x10-6 CD x10-6

I45 82.00 3.45 I45FA15 53.00 1.51 I45FA25 40.00 1.23 I45FA35 35.00 0.93 I45FA50 25.00 0.49 I55 105.00 6.10 I55FA15 75.00 2.25 I55FA25 65.00 1.51 I55FA35 52.00 1.19 I55FA50 35.00 0.63 I65 150.00 7.12 I65FA15 135.00 2.53 I65FA25 75.00 2.05 I65FA35 58.00 1.71 I65FA50 50.00 1.19 207

ผลของเถาถานหนตอสมประสทธการแทรกซมของคลอไรดททดสอบโดยวธ Bulk diffusion test และทแชน าทะเล 208

12 ป 209

เมอพจารณาสมประสทธการแทรกซมของคลอไรดททดสอบโดยวธ Bulk diffusion test (CBD ) ในคอนกรตทผสมเถา210

ถานหน ทมอตราสวนน าตอวสดประสานเทากบ 0.45 0.55 และ 0.65 เทยบกบสมประสทธการแทรกซมของคลอไรดใน211

คอนกรต หลงแชในสงแวดลอมทะเลเปนเวลา 12 ป (CD ) ดงภาพท 5 พบวา การใชเถาถานหนแทนทปนซเมนตปอรตแลนด212

ประเภทท1 ในปรมาณทสงขน สงผลใหสมประสทธการแทรกซมของคลอไรดในคอนกรตททดสอบโดยวธ Bulk diffusion test 213

มแนวโนมลดลง และมทศทางเดยวกบสมประสทธการแทรกซมของคลอไรดในคอนกรตหลงแชในสภาพแวดลอมทะเล 12 ป 214

เนองจากคอนกรตทผสมเถาถานหนในปรมาณทสงขน ปฏกรยาปอซโซลานในระยะยาวมผลท าใหคอนกรตมความทบน า และ215

ลดอตราการแทรกซมของคลอไรดหลงแชในสงแวดลอมทะเลเปนเวลา 12 ป ได (Chindaprasirt et al., 2005 ; Chalee et al., 216

2009) การผสมเถาถานหนสามารถลดอตราการแทรกซมของคลอไรดเขาไปในคอนกรตไดอยางชดเจน โดยการแทนทเถาถาน217

หนในปรมาณทสงขนท าให DCB และ DC มคาลดลงเปนแนวโนมในทางเดยวกน ซงแสดงใหเหนวา การทดสอบใน218

หองปฏบตการ (ระยะสน) และผลทดสอบในภาคสนามทเปนสงแวดลอมจรง (ระยะยาว) มผลทดสอบทสอดคลองกน โดยจะ219

เหนไดวา DCB มแนวโนมเดยวกบ DC แตมคาสงกวาคอนขางมาก เนองจากสารละลายคลอไรดทใชแชตวอยางคอนกรตโดยวธ 220

Bulk diffusion test มความเขมขนสงถง 2.8 โมลาร และสงกวาความเขมขนของเกลอคลอไรดในน าทะเลทแชตวอยางทดสอบ221

ในภาคสนามทมความเขมขนของคลอไรดประมาณ 0.50 โมลาร (Chalee et al., 2010) จงสงผลใหอตราการแทรกซมของ 222

75

คลอไรดทวดในรปสมประสทธการแทรกซมของคลอไรดสงกวากลมทแชในน าทะเลอยางชดเจน โดยการทดสอบวธ Bulk 223

diffusion test กบสมประสทธการแทรกซมของคลอไรด สามารถเปนขอมลเบองตนในการพจารณาสมประสทธการแทรกซม224

คลอไรดในระยะยาวภายใตสงแวดลอมทะเล จากผลทดสอบ Bulk diffusion test ทอาย 35 วน ได 225

226

227

ก) อตราสวนน าตอวสดประสาน เทากบ 0.45 228

229

ข) อตราสวนน าตอวสดประสาน เทากบ 0.55 230

Fly ash replacement (%)

12-ye

ar C

l- diffus

ion co

effici

ent (

D c x

10-6 m

m2 /s)

mmmm

mmm2 /s

)

Bulk

Cl- dif

fusion

coeff

icien

t (D CB

x 10

-5

mm2 /s)

mm

2 /s)

Bulk Cl- diffusion coefficient

Fly ash replacement (%)

12-year Cl- diffusion coefficient

12-ye

ar C

l- diffus

ion co

effici

ent (

D c x

10-6 m

m2 /s)

mmmm

mmm2 /s

)

Bulk

Cl- dif

fusion

coeff

icien

t (D CB

x 10

-5

mm2 /s)

mm

2 /s)

Bulk Cl- diffusion coefficient

12-year Cl- diffusion coefficient

76

231

ค) อตราสวนน าตอวสดประสาน เทากบ 0.65 232

233

234

235

การประเมนการแทรกซมของคลอไรดในคอนกรตระยะยาวจากผลทดสอบ Bulk diffusion test 236

การประเมนคาสมประสทธการแทรกซมของคลอไรดในคอนกรตทแชในน าทะเลเปนเวลา 12 ป จากผลทดสอบโดยวธ 237

Bulk diffusion test สามารถประเมนคณสมบตดานความคงทนของคอนกรตในระยะยาว จากผลการทดสอบระยะสนใน238

คอนกรตทผสมเถาถานหนรอยละ 0 15 25 35 และ 50 โดยน าหนกวสดประสาน ทมอตราสวนน าตอวสดประสานเทากบ 0.45 239

0.55 และ 0.65 ดงภาพท 6 โดยใชหลกการวเคราะหเชงถดถอย (regression analysis) ไดความสมพนธระหวางสมประสทธ240

การแทรกซมของคลอไรดททดสอบโดยวธ Bulk diffusion test )( CBD กบสมประสทธการแทรกซมของคลอไรดในคอนกรตหลง241

แชในสงแวดลอมทะเลเปนเวลา 12 ป (DC) ดงสมการท (3) ถง (7) 242

021.0496.0 CBC DD (คอนกรตธรรมดา) (3) 243

150.1108.0 CBC DD (คอนกรตผสมเถาถานหนรอยละ 15) (4) 244

173.0321.0 CBC DD (คอนกรตผสมเถาถานหนรอยละ 25) (5) 245

165.0298.0 CBC DD (คอนกรตผสมเถาถานหนรอยละ 35) (6) 246

284.0287.0 CBC DD (คอนกรตผสมเถาถานหนรอยละ 50) (7) 247

248

เมอ DC = สมประสทธการแทรกซมของคลอไรดในคอนกรตหลงแชในสงแวดลอมทะเล 249

เปนเวลา 12 ป ( x 10-6 มม2/ วนาท ) 250

DCB = สมประสทธการแทรกซมของคลอไรดททดสอบโดยวธ Bulk diffusion test 251

( x 10-5 มม2/ วนาท ) 252

253

254

Fly ash replacement (%)

ภาพท 5 ผลของเถาถานหนตอสมประสทธการแทรกซมของคลอไรดททดสอบโดยวธ Bulk diffusion test )( CBD

กบสมประสทธการแทรกซมของคลอไรดในคอนกรตหลงแชในสงแวดลอมทะเลเปนเวลา 12 ป (CD )

12-ye

ar C

l- diffus

ion co

effici

ent (

D c x

10-6 m

m2 /s)

mmmm

mmm2 /s

)

Bulk

Cl- dif

fusion

coeff

icien

t (D CB

x 10

-5

mm2 /s)

mm

2 /s)

Bulk Cl- diffusion coefficient

12-year Cl- diffusion coefficient

77

255

ภาพท 6 ความสมพนธระหวางสมประสทธการแทรกซมของคลอไรดในคอนกรตทแชน าทะเลเปนเวลา 12 ป CD กบ256

สมประสทธการแทรกซมของคลอไรดททดสอบโดยวธ Bulk diffusion test (CBD ) 257

258

สรปผลการวจย 259

ผลการศกษาสรปไดดงน 260

1. การใชเถาถานหนแทนทปนซเมนตปอรตแลนดประเภทท 1 ในปรมาณทสงขน สงผลใหการแทรกซมของคลอไรดใน261

คอนกรตททดสอบโดยวธ Bulk diffusion test มแนวโนมลดลง 262

2. คอนกรตทมอตราสวนน าตอวสดประสานต าลง สงผลใหการแทรกซมของคลอไรดททดสอบโดยวธ Bulk diffusion 263

test ลดลง โดยการลดลงของอตราสวนน าตอวสดประสาน มผลตอการลดปรมาณคลอไรดในคอนกรตธรรมดา264

มากกวาคอนกรตทผสมเถาถานหน 265

3. การใชเถาถานหนแทนทปนซเมนตปอรตแลนประเภทท 1 ในปรมาณทสงขน ใหคาสมประสทธการแทรกซมของคลอ266

ไรดททดทดสอบโดยวธ Bulk diffusion test มแนวโนมลดลงและมทศทางเดยวกบคาสมประสทธการแทรกซมของ267

คลอไรดในคอนกรต หลงแชคอนกรตในน าทะเลเปนเวลา 12 ป 268

4. ขอมลจากการศกษาครงน สามารถประเมนสมประสทธการแทรกซมของคลอไรดในคอนกรตธรรมดาและคอนกรตท269

ผสมเถาถานหนรอยละ 15 25 35 และ 50 โดยน าหนกวสดประสาน หลงจากแชในน าทะเลเปนเวลา 12 ป จากผล270

การทดสอบการแทรกซมของคลอไรดในคอนกรตททดสอบโดยวธ Bulk diffusion test ได 271

272

กตตกรรมประกาศ 273

ผ เขยนขอขอบคณ ทนอดหนนการวจยงบประมาณเงนรายได (เงนอดหนนจากรฐบาล) มหาวทยาลยบรพา 274

ประจ าปงบประมาณ 2557 275

276

277

12-ye

ar C

l- diffus

ion co

effici

ent

(Dc x

10-6 m

m2 /s)

Bulk Cl- diffusion coefficient (DCB x 10-5 mm2/s)

78

เอกสารอางอง 278

ASTM C1556.(2008). Standard Test Method for Determining the Apparent Chloride Diffusion Coefficient of 279

Cementitious Mixtures by Bulk Diffusion. Annual Book of ASTM Standards; V. 04.02. 280

ASTM C1218. (2008). Standard test method for water-soluble chloride in mortar and concrete. Annual Book of 281

ASTM Standards; V. 04.02. 282

ASTM C618. (1997). Standard Specification for Coal Fly Ash and Raw or Calcined Natural Pozzolan for Use in 283

Concrete, fly ash, natural pozzolan, pozzolans. Annual Book of ASTM Standards; V. 04.01. 284

ASTM C150.(1997). Standard Specification for Portland Cement. Annual Book of ASTM Standards; V. 04.01. 285

Chalee, W., & Jaturapitakkul, C., (2009). Effect of W/B ratios and fly ash finenesses on chloride diffusion 286

coefficient of concrete in marine environment. Materials and Structures, 42, 505 -514. 287

Chalee, W., Ausapanit, P. & Jaturapitakkul, C., (2010). Utilization of fly ash concrete in marine environment for long 288

term design life analysis. Materials and Design, 31, 1242-1249. 289

Cheewaket, C., Jaturapitakkul, C. & Chalee, W., (2012). Initial corrosion presented by chloride threshold 290

penetration of concrete up to 10 year-results under marine site. Construction and Building Materials, 37, 291

693-698. 292

Chindaprasirt, P., Jaturapitakkul, C. & Sinsiri, T., (2005). Effect of fly ash fineness on compressive strength and 293

pore size of blended cement paste. Cement and Concrete Composites, 27, 425 -428. 294

Crank, J., (1975). The Mathematics of Diffusion, 2nd, ed., Oxford Press, London. 295

Dimitri Val, V., & Mark Stewart, G., (2003). Life Cycle Cost Analysis of Reinforced Concrete Structure in Marine 296

Environments. Structural Safety, 25, 343-362. 297

Kaushik, S. K. and Islam, S., 1995 “Suitability Of Sea Water for Mixing Structural Concrete Exposed to a Marine 298

Environment,” Cement and Concrete Composites, Vol. 17, pp. 177-185. 299

Neville, A.M., (1996). Properties of Concrete, 4th ed., England, Addison Wesley 300

Sata, V., Tangpagasit, J., Jaturapitakkul, C. & Chindaprasirt, P., (2012). Effect of W/B ratios on pozzolanic reaction 301

of biomass ashes in Portland cement matrix. Cement and Concrete Composites, 34, 94 -100. 302

303

304

305