คณสมบตของเถาถานหนเบองตน

ผศ.ดร. สมตร สงพรยะกจ

สมาคมคอนกรตแหงประเทศไทย มหาวทยาลยเทคโนโลยพระจอมเกลาพระนครเหนอ

บทน า การใชเถาถานหนในงานคอนกรต ลดตนทนการผลต

เพมคณสมบตในดานอนๆ ของคอนกรตใหดขน

ป ค.ศ. 1937 Davis และคณะ ไดเสนอผลงานวจยเกยวกบการใชเถาถาน

หนผสมในคอนกรต ซงไดกลายเปนขอก าหนดพนฐานในการใชเถาถานหนในยคแรกๆ

บทน า

ปจจยทท าใหเถาถานหนมความแตกตางกน ชนดของถานหนทใชเผา แหลงของถานหน องคประกอบเคมของถานหน กรรมวธและอณหภมในการเผา การจดเกบ ปรมาณและชนดของเชอเพลงอนๆ ทใชในการเผาถานหน

มาตรฐานและขอก าหนดของเถาถานหน ประเทศไทย มอก 2135-2545 เถาลอยจากถานหนใชเปนวสดผสมคอนกรต

ASTM ASTM C 618

การทดสอบคณสมบตของเถาถานหน

การทดสอบดานเคม

การทดสอบดานกายภาพ

การทดสอบคณสมบตดานอนๆ

การทดสอบคณสมบตทางดานเคม

เถาถานหนแบงไดเปน 2 ประเภท ตาม ASTM C 618

Class F

Class C

ประเภทของเถาถานหน

SiO2 + Al2O3 + Fe2O3 ≥ 70 %

SiO2 + Al2O3 + Fe2O3 ≥ 50 %

องคประกอบทางเคมหลกของเถาถานหน ใชเครองมอ X-Ray fluorescence

หรอท าตามมาตรฐาน ASTM C 311 (C 114)

องคประกอบหลก

SiO2, Al2O3 และ Fe2O3

องคประกอบยอย

CaO, MgO, Na2O, K2O และ SO3

องคประกอบทางเคม ของเถาถานหนในประเทศไทย

วสด/ เถาถานหน

องคประกอบทางเคม (%)

SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO SO3 K2O Na2O LOI

ปนซเมนต 20.90 4.76 3.41 65.41 1.25 2.71 0.35 0.24 0.96 แมเมาะ 41.16 22.30 11.51 15.27 2.70 1.43 2.93 1.66 0.20

กาญจนบร 39.56 20.99 9.37 10.62 1.47 3.34 3.08 0.30 7.10 ราชบร 32.96 13.81 6.69 24.42 1.44 10.56 2.38 0.61 7.05

การทดสอบหาปรมาณความชน

น าเถาถานหนมาอบทอณหภมประมาณ 105-110˚C เปนเวลาประมาณ 24 ชวโมง

เปรยบเทยบน าหนกเถาถานหนกอนและหลงอบ

CaO เถาถานหน

Class C ความชน + เถาถานหนแขงตว ( )

ผลของความชน

วธทดสอบ การสญเสยน าหนกเนองจากการเผา (LOI) น าตวอยางหนก 1 กรม ใสในถวยกระเบอง

น าไปเผาทอณหภม 750±50˚C เปนเวลาอยางนอย 20 นาท ทงไวใหเยนในบรเวณทปราศจากความชน

ชงน าหนกหลงจากการเผา

ค านวณหาคาการสญเสยน าหนกเนองจากการเผา

ผลของคาการสญเสยน าหนกเนองจากการเผา

บอกปรมาณของคารบอนทมอยในเถาถานหน

ปรมาณคารบอนมผลตอความตองการน าของมอรตาและคอนกรต

LOI สง

เถาถานหน มรพรนสง

ความตองการ น ามาก

คารบอน สง

การทดสอบ หาปรมาณของดางอลคาไล (K2O และ Na2O) ผสมเถาถานหน 5 กรม กบผงแคลเซยมไฮดรอกไซด 2 กรม

ผสมกบน าแลวทงไวเปนเวลา 28 วน

ท าการหาปรมาณของอลคาไลทมอยในเถาถานหนในรปของโซเดยมออกไซดเทยบเทา

อลคาไล (เถาถานหน)

+ ซลกา (มวลรวม)

เกดการขยายตวของคอนกรต (คอนกรตแตกราว)

ผลของอลคาไล

การทดสอบทางดานกายภาพ

ความหนาแนน

ใชตวอยางเถาถานหนประมาณ 45-50 กรม

ใสลงในขวด Le Chaterlier ทมปรมาตร 250 มล.

ใชของเหลวทไมท าปฏกรยากบเถาถานหน เชน น ามนกาด

ทากนนทมมวลเเถาถานหปรมาตรของ

ถานหนมวลของเถา นความหนาแน

ความถวงจ าเพาะ ความถวงจ าเพาะ (ถ.พ.)

เถาถานหนทวไป มคาความถวงจ าเพาะ 2.20-2.80 เถาถานหนในประเทศไทย มคาความถวงจ าเพาะ 2.32-2.62 ปนซเมนต มคาความถวงจ าเพาะประมาณ 3.15

C4 ทอณหภม นของน าความหนาแน

านหนนของเถาถความหนาแนเพาะความถวงจ า

ผลกระทบของคาความถวงจ าเพาะ ความถวงจ าเพาะของเถาถานหนนอยกวาปนซเมนต

ปรมาตรเพสตของปนซเมนต

รวมกบเถาถานหน

ปรมาตรเพสตของ

ปนซเมนตอยางเดยว

ปรมาตรทเพมขนมสวนชวยปรบปรงสภาพความเปนพลาสตก

เพมคณสมบตยดเกาะใหดขน

ท าใหสวนผสมคอนกรตลนไหลสามารถท างานไดงาย

การหาปรมาณเถาถานหน ทคางบนตะแกรงเบอร 325 วธการรอนแบบเปยกบนตะแกรงเบอร 325 (ชองเปด 45

ไมโครเมตร)

รอนตวอยางผานตะแกรงจนกระทงไมมสวนของเถาถานหนทสามารถผานตะแกรงไปไดแลว

หาน าหนกเถาถานหนทคางบนตะแกรง

ASTM C 618 ก าหนดวา

คางบนตะแกรงตองไมเกนรอยละ 34

การใชเถาถานหนทมความละเอยดสงเปนตวแปร

ส าคญตอการเพมก าลงอดของคอนกรตได

การใชเถาถานทมความละเอยดขน จะท าใหก าลงอด

ของคอนกรตสงกวาคอนกรตทใชเถาถานหนทหยาบ

กวา

เถาถานหนละเอยดสงมากใชท าคอนกรตก าลงสง โดย

ใชแทนทซลกาฟม

การทดสอบความละเอยด โดยวธการซมผานของอากาศ ใชอปกรณ Blaine Air Permeability

ใชหลกการไหลของอากาศผานวสด

วสดทมขนาดเลก อากาศจะไหลผานอนภาคไดยากกวาวสดทมอนภาคขนาดใหญ

ตวอยางคณสมบต ของเถาถานหนและปนซเมนต

วสด / เถาถานหน

ถ.พ. คางตะแกรง เบอร 325 (%)

d50 (ไมโครเมตร)

เบลน (ซม2/ก)

ปนซเมนต 3.15 - 14.7 3, 580 แมเมาะ 2.33 31.2 27.1 2,310

กาญจนบร 2.58 26.0 32.8 7,530 ราชบร 2.62 25.75 41.19 9,070

การทดสอบความตองการน า

เครองมอ “โตะวดคาการไหล” (Flow Table)

หาปรมาณน าในสวนผสมของมอรตารทใชเถาถานหนแทนทปนซเมนตทมการไหลแผรอยละ 5 ของมอรตารมาตรฐาน

เถาถานหนทมรพรนสงหรอคา LOI สง มกตองการน าในสวนผสมมากขน

รปรางกลมตนจะคลายกบลกบอลลกเลกๆ ทกระจายอยในสวนผสมท าใหลนไหลไดดขน

รปรางไมแนนอน จะมการขดกนเองไดงายในระหวางการเคลอนไหว จงมกตองการน าในสวนผสมเพมขน

การใชน าในสวนผสมมาก คอนกรตจะมคาก าลงอดต า

การทดสอบดชนก าลง

เพอประเมนคณภาพของเถาถานหนในการท าปฏกรยาปอซโซลานและใหความแขงแรงตอตวอยางมอรตาร

คาดชนก าลง คอ

ทดสอบก าลงอดของมอรตารทอาย 7 และ 28 วน

มาตรฐานงมอรตารก าลงอดขอ

20 ทรอยละถานหนแทนทใชเถางมอรตารก าลงอดขอ

ดชนก าลงขนอยกบ

องคประกอบทางเคม

ปรมาณความไมเปนผลก

ความละเอยดของเถาถานหน

ASTM C 618 ก าหนดวา

ดชนก าลงมคาไมต ากวารอยละ 75 ของมอรตารมาตรฐานทอาย 7 หรอ 28 วน

ตวอยาง การทดสอบความตองการน าและดชนก าลง

มอรตาร W/C การไหลแผ

(%) ความตองการ

น า (%) ดชนก าลง (%) 7 วน 28 วน

ปนซเมนต 0.68 106 100 100 100 แมเมาะ 0.64 113 94 93 99 ราชบร 0.70 110 103 87 83

กาญจนบร 0.78 112 115 78 90

การทดสอบความคงตว

บอกถงความสามารถของการคงสภาพของวสดเมอผานสภาวะภายใตความดนและอณหภมสง

วดการเปลยนแปลงความยาวของแทงเพสตขนาด 25.425.4285 มม. ทผานการเกบไวในตอบความดน

เพสตทใชมสวนผสมปนซเมนต 100 สวน เถาถานหน 25 สวน ใชน าผสมตามความขนเหลวปกต

วดความยาวของแทงตวอยาง เมออายครบ 24 ชวโมง

การทดสอบความคงตว (ตอ) น าตวอยางไปอบในตความดน เพมความดนและอณหภม

ในแตละชวงเวลาตามมาตรฐาน ASTM C 151 เมอเวลาครบก าหนดแลวใหน าตวอยางออกมาจากตอบ

และลดอณหภมใหเยนลงอยางชาๆ แตใหเสรจภายใน 15 นาท

ปลอยใหตวอยางมอณหภม 23C เปนเวลาอก 15 นาท เชดผวของตวอยางใหแหงแลวน ามาวดความยาวอกครง

การทดสอบความคงตว (ตอ)

การใชเถาถานหนทไมไดมาตรฐาน อาจท าใหคอนกรตเสอมสภาพเรวกวาก าหนด มการแตกราวไดงายตอการเปลยนแปลงอณหภมหรอความดน

ASTM C 618 ก าหนดวา

รอยละการเปลยนแปลงความยาวไมเกนรอยละ 0.80

การทดสอบคณสมบตอนๆ

ของเถาถานหน

การทดสอบการกระจายตวของอนภาค

ท าใหทราบวาเถาถานหนทน ามาศกษานนมขนาดอนภาคอยในชวงใด มการกระจายขนาดหรอไม

เครองวเคราะหขนาด Particle Analyzer

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0 1 10 100 1000Particle Size (micron)

Cumu

lative

Passi

ng (%

)

Cement

แมเมาะ

กาญจนบร

การถายภาพขยายก าลงสง

เพอศกษาความแตกตางของลกษณะรปราง พนผวของอนภาคของเถาถานหน

เครองถายภาพขยายก าลงสง (Scanning Electron Microscope, SEM)

ปนซเมนตประเภทท 1 เถาถานหนแหลงราชบร

เถาถานหนแหลงแมเมาะ เถาถานหนแหลงกาญจนบร

การทดสอบ X-Ray Diffraction (XRD)

เพอหาปรมาณ สารประกอบและความเปนผลกของเถาถานหน

ใชเครอง X-Ray Diffraction

คณสมบตการเปนผลกของเถาถานหน

สถานะเปนผลก

มเสถยรภาพ

ไมท าปฏกรยาปอซโซลาน

ไมคอยสงผลตอ การเพมก าลงของคอนกรต

สถานะไมเปนผลก

ไมเสถยรภาพ

ท าปฏกรยาปอซโซลานไดด

คอนกรตมก าลงเพมสงขน

บทสรป

การทดสอบและการแปลผลการทดสอบของเถาถานหน เพอพจารณาวาควรน าเถาถานหนททดสอบมาใชในงานคอนกรตหรอไม

บทสรป (ตอ)

กรณตรวจสอบแหลงเถาถานหนแหลงใหม

เพอพจารณาวาสามารถน ามาใชไดหรอไม

จ าเปนตองทดสอบซ าจนมนใจวาเถาถานหนมคณภาพดพอทจะน าไปใชงานได

บทสรป (ตอ)

กรณตรวจสอบแหลงเถาถานหนแหลงเดม

เพอควบคมคณภาพเถาถานหน สามารถเลอกตรวจสอบในบางหวขอเปนระยะๆ ได