Research Project Proposal

UTILIZATION OF NATURAL POZZOLANS AS CEMENTITIOUS MATERIALS

Project Leader Dr. Theerawat SinsiriProject Consultant Prof. Dr. Prinya Chindaprasirt School of Study Civil EngineeringInstitute Engineering

Suranaree University of Technology

Abstract

The aims of this research are to investigate the utilization of natural pozzolans (diatomite, perlite and zeolite) as cementitious materials on physical properties, microstructure of hardened blended cement paste and durability of mortars. The mix proportions of paste and mortar used in this study were designed in 2 series. In series 1, a constant water to binder ratio (w/b) of 0.35 was used. Natural pozzolans were used to replace Portland cement at the rate of 0, 20, and 40 percent by weight of binder. The compressive strength, pore structure, and microstructure (XRD, TGA, SEM, MIP and BSE) of hardened pastes were tested at the ages of 3, 14, 28, 60 and 90 days. In series 2, the flow of mortars in the rang of 105 to 115 were controlled by adjusting the quantity of mixing water. Natural pozzolans were used to replace Portland cement at the rate of 0, 20, and 40 percent by weight of binder. Air permeability and porosity by helium of mortars containing natural pozzolans were determined at the ages of 28 and 90 days. The compressive strength and strength activity index of mortars, weight loss of mortars due to sulfuric acid attack, expansion of mortars in magnesium sulfate solution were also tested. The results will verify the effect of natural pozzolans on air permeability, prosity, compressive strength and durability of mortars. The microstructure development of cement paste containing natural pozzolans will determine and this will lead to a better understanding on the development of the pore structure, permeability and compressive strength. In addition, expected papers will be published in the international journal as follow: “Effect of Natural Pozzolans on Porosity and Air Permeability of Mortars” will be published in Construction and Building Materials.“Influence of Natural Pozzolans on Microstructure of Blended Cement Paste” will be published in Cement and Concrete Composites.

Keywords : Natural Pozzolan / Compressive Strength / Porosity / Air Permeability/ Microstructure/Durability/ Blended Cement Paste/Mortar

-2-

แบบเสนอโครงการวจยทนพฒนาศกยภาพในการทำางานวจยของอาจารยรนใหม

สำานกคณะกรรมการอดมศกษาและสำานกงานกองทนสนบสนนการวจย

1.ชอโครงการ การใชวสดปอซโซลานธรรมชาตเพอเปนวสดประสาน(UTILIZATION OF NATURAL POZZOLANS AS

CEMENTITIOUS MATERIALS)

2.คณะนกวจย หวหนาโครงการ ดร.ธรวฒน สนศร

Dr. Theerawat Sinsiriคณวฒ วศบ. โยธา, M.Eng. (Structural Engineering)

Ph.D. (Civil Engineering)สถานททำางาน สาขาวชาวศวกรรมโยธา สำานกวชาวศวกรรมศาสตร

มหาวทยาลยเทคโนโลยสรนาร111 ถนนมหาวทยาลยตำาบลสรนาร อำาเภอเมองจงหวดนครราชสมา 30000โทร (044) 22-4465 โทรสาร (044) 22-4220

หนาทรบผดชอบ วางแผนงาน ทำางานในหองปฏบตการ ตดตอประสานงาน สรปและประเมนผล

เวลาทใช สปดาหละ 20 ชวโมง

3.สาขาวชาททำาการวจย เทคโนโลยทางดานคอนกรต (คอนกรตมวลเบา, คอนกรตผสมสารปอซโซ

ลาน, โครงสรางระดบจลภาค (Microstructure and Nanostructure) ของวสดซเมนตผสม)

4.ความสำาคญและทมาของปญหาททำาการวจย

-3-

การผลตคอนกรตในปจจบนไดมความเจรญกาวหนาไปอยางรวดเรว โดยมทงการพฒนาในดานการออกแบบ วธการกอสราง รวมทงวสดทจะนำามาใชในการกอสราง รวมไปถงงานวจย และการพฒนาวสดผสมคอนกรต เพอปรบปรงในดานของคณสมบตตางๆของคอนกรตใหดขน เพอใหไดคอนกรตทมประสทธภาพในทกสภาพการใชงาน ไมวาจะเปนคอนกรตทอยในสภาพของคอนกรตสดและคอนกรตทอยในสภาพทแขงตวแลว จากเหตผลดงกลาวจงมความจำาเปนอยางยงทจะตองมการศกษาในเรองของวสดผสมเพมในงานคอนกรต ซงวสดทนำามาใชสวนใหญเปนสารผสมแบบแรธาตของกลมสารปอซโซลาน เชน ขเถาลอย (fly ash), เถาแกลบ (rice husk ash), ขตะกรนจากเตาถลง (blast furnace slag), ซลกาฟม (silica fume) เปนตน ความหมายของวสดปอซโซลาน คอ วสดทมสารซลกา และอลมนาเปนองคประกอบหลก โดยวสดดงกลาวไมมคณสมบตเชอมประสาน แตเมอทำาปฏกรยากบนำาและแคลเซยมไฮดรอกไซดทอณหภมหองแลว ผลของปฏกรยาทไดจะมคณสมบตในการเชอมประสานเชนเดยวกบซเมนต และในปจจบนมการพฒนาอนภาคใหมขนาดเลกลงเพอใชประโยชนในดานวทยาศาสตรและดานวศวกรรม จงเกดทางเลอกใหมๆ ในการเลอกใชวสดเพอทจะนำามาใชในการกอสราง

เปนททราบกนดวาการผลตปนซเมนตปอรตแลนดทำาใหเกดกาซทมผลตอการทำาใหเกดภาวะเรอนกระจก (greenhouse effect) ถงปละ 13,500 ลานตน หรอประมาณรอยละ 7 ของกาซทปลอยออกมาทงหมด ดงนน จงมความพยายามทจะลดการใชปนซเมนตปอรตแลนดใหนอยลง โดยมการศกษาพฒนาสารซเมนตอนมาใชทดแทน ตวอยางเชนการใชของเหลอจากธรรมชาต มาผสมกบปนซเมนตปอรตแลนดเพอทำาปนซเมนตผสม (blended cememt) สารทใชผสมดงกลาวเปนสารปอซโซลาน (pozzolanic materials) ซงไมมคณสมบตเปนวสดยดประสานในตวเอง แตเมอทำาปฏกรยากบคลเซยมไฮดรอกไซด (calcium hydroxide) จะสามารถกอตว และแขงตวได โดยสารปอซโซลานทนยมใชมาก ไดแก เถาลอย (fly ash) เถาแกลบ (rice husk ash), เถาภเขาไฟ (volcanic ash) และวสดปอซโซลานธรรมชาต เปนตน

-4-

ในงานวจยครงนไดเลอก ไดอะตอมไมท (diatomite) เพอรไลต (perlite) และ ซโอไลต ซงจดอยในกลมสารประกอบแรธาตผสมเพม ประเภทปอซโซลานธรรมชาต (natural pozzolan) โดยจดเปนสารประกอบอะลมโนซลเกต (alumino silicate) หรอสารอะลมโนฟอสเฟต (alumino phosphate) จงนาจะเกดปฏกรยาปอซโซลานไดด งานวจยในประเทศจนไดมการนำาปอซโซลานจากธรรมชาตมาประยกตใชกบงานคอนกรตมากมาย เชน นำามาใชในงานคอนกรตมวลเบา ทำาเปนสารผสมเพมเพอลดการเกดปฏกรยาอลคาไลในคอนกรต ลดปญหาการเกดการเยม ลดการแยกตว ลดการซมผาน เพมความทนทาน และเพมกำาลง เปนตน โดยจะนำามาใชแทนททราย และแทนทปนซเมนตตามอตราสวน เนองจากคณสมบตของวสดปอซโซลานธรรมชาตมคณสมบตทดคอ มนำาหนกเบา ความหนาแนนตำา มความพรนสง มความแขงแรง จงมความเปนไปไดทจะนำาไปเปนสวนประกอบในคอนกรต และไดคอนกรตทมหนวยนำาหนกทเบาลง ดงนนถาสามารถลดหนวยนำาหนกของคอนกรตใหนอยลงโดยทสามารถรบแรงอดไดในเกณฑทสามารถนำาไปใชงานได จงนาจะสามารถลดคาใชจายลงไปไดมากทงทางดานคาใชจายดานฐานรากและตวอาคารเอง

ในประเทศไทยมแหลงโปโซลานธรรมชาตอยหลายแหลง เชน เพอรไลต บรเวณทพบในประเทศไทย ไดแก จงหวดลพบร และกาญจนบร ไดอะตอมไมท พบบรเวณ จงหวดลำาปาง จงหวดปราจนบร สวนซโอไลตพบมากในจงหวดลพบร แตการใชงานสวนใหญมกจะอยในอตสาหกรรมเซรามค อตสาหกรรมปย อตสาหกรรมส อตสาหกรรมผงซกฟอก เปนตน ขอมลในการศกษาเกยวกบวานนำาปอซโซลานธรรมชาตมาใชในงานคอนกรตยงมอยนอย ซงแตกตางจากกรณเถาลอยและซลกาฟมทไดมการศกษากนอยางแพรหลายและนำามาใชในการผสมคอนกรตในกอสรางทวไป ดงนนในการวจยนจงมงศกษาถงผลกระทบของการผสมปอซโซลานธรรมชาตทมผลตอคณสมบตเพสตและมอรตาร โดยเนนการศกษาโครงสรางระดบจลภาค (Microstructure) ซงมการศกษานอยมากในประเทศไทย เพอใหเขาใจถงพฤตกรรมผลกระทบของวสด

-5-

ปอซโซลานธรรมชาตตอเพสตและมอรตารมากขน และเพอนำาผลทไดจากการศกษาไปประยกตใชในงานคอนกรตตอไป

5.วตถประสงคของโครงการ ใหระบมาใหชดเจน ถาเปนไปไดใหบอกมาเปนขอ ๆ ตามลำาดบความสำาคญ

1. เพอใหมการนำาวสดปอซโซลานธรรมชาต ซงเปนวสดทหาไดประเทศมาใชเปนวสดประสาน เพอลดปรมาณการใชปนซเมนตลง 2 . เพอศกษาและเปรยบเทยบคณสมบตพนฐานตางๆ ของซเมนตเพสต และ มอรตาทนำาวสดปอซโซลานธรรมชาตมาแทนทซเมนต

3. เพอศกษาและเปรยบเทยบการตานทานการกดกรอนจากกรด และจากสารละลายซลเฟตของมอรตาร เมอใชวสดปอซโซลานธรรมชาตแทนทปนซมนต 4. เพอศกษาและเปรยบเทยบโครงสรางระดบจลภาค(Micro Structure) ของซเมนตเพสตผสมวสดปอซโซลานธรรมชาต

6.ผลงานวจยทเกยวของ (literature review) และเอกสารอางอง ใหแสดงการทบทวนเอกสารทตพมพแลวอยางครบถวนครอบคลม ทำาใหเชอไดวาโครงการวจยทเสนอเปนการวจยเพอหาองคความรใหมอยางแทจรง ไมเปนการวจยซำากบองคความรทมอยแลว

6.1 ปอซโซลาน (pozzolan) เปนวสดทนยมใชเปนสวนผสมในปนซเมนตหรอคอนกรต โดยมวตถประสงคในการลดตนทนของคอนกรตหรอเพอปรบปรงคณสมบตบางประการของคอนกรตใหดขน เชน เพมความทนทานของคอนกรตตอสภาพการกดกรอน ชวยปรบคณสมบตของคอนกรตสดเพอใหทำางานไดงายขน เปนตน วสดปอซโซลานทจะกลาวถงในบทนไดแก เถาถานหน ซลกาฟม เถาแกลบ นอกจากนยงมตะกรนเตาถลงเหลก ซงเปนวสดกงปอซโซลานและกงซเมนต

มาตรฐาน ASTM C 618 ใหคำาจำากดความของวสดปอซโซลานไววา วส“ดปอซโซลานเปนวสดทมซลกา หรอซลกาและอลมนาเปนองคประกอบหลก โดย

-6-

ทวไปแลววสดปอซโซลานจะไมมคณสมบตในการยดประสาน แตถาวสดปอซโซลานมความละเอยดมากและมนำาหรอความชนทเพยงพอ จะสามารถทำาปฏกรยากบแคลเซยมไฮดรอกไซดทอณหภมปกต ทำาใหไดสารประกอบทมคณสมบตในการยดประสาน ”

ตาม ASTM C618 (1991) ไดจำาแนกปอซโซลานออกเปน 3 ชนคณภาพ ไดแก 1) ชนคณภาพ N (Class N) เปนปอซโซลานจากธรรมชาตหรอปอซโซ

ลานจากธรรมชาตทผานขบวนการเผาแลวเพอใหไดคณสมบตตามตองการ 2) ชนคณภาพ F (Class F) เปนเถาลอยทไดจากการเผาถานหนแอนท

ราไซต (anthracite) หรอบทมนส (bituminous) โดยมปรมาณผลรวมของซลกาออกไซด (silica oxide, SiO2) อลมนาออกไซด (alumina oxide, Al2O3) และเฟอรรคออกไซด (ferric oxide, Fe2O3) มากกวารอยละ 70 และมคณสมบตอนตามทระบในมาตรฐาน ASTM C618 (1991) ดงแสดง ในตารางท 6.1 ถง 6.4 ซงโดยทวไปเถาลอย ชนคณภาพ F มปรมาณแคลเซยมออกไซด (calcium oxide, CaO) ทตำา ดงนนจงมชอเรยกอกอยางหนงวาเถาลอยแคลเซยมตำา สำาหรบ SiO2 มาจากแรดนเหนยวและควอรตซ เนองจากถานหนแอนทราไซตและบทมนสมแรดนเหนยวสงจงใหเถาลอยทม SiO2 สง สำาหรบวธการเกบตวอยางและการทดสอบใหเปนไปตามมาตรฐาน ASTM C 311

3) ชนคณภาพ C (Class C) เปนเถาลอยทไดจากการเผาถานหนลกไนต (lignite) หรอซบบทมนส (subbituminous) เปนสวนใหญ โดยมปรมาณผลรวมของ SiO2, Al2O3 และ Fe2O3 มากวารอยละ 50 มปรมาณ CaO สง และมคณสมบตอนตามทระบในมาตรฐาน ASTM C 618, (1991) เถาลอยชนดนเรยกชออกอยางหนงวาเถาลอยแคลเซยมสง สำาหรบ Al2O3 มาจากแรดนเหนยว โดยทลกไนตประกอบไปดวยดนเหนยวทท Al2O3 ตำา ทำาใหเถาลอย Class C นอกจากม SiO2 ตำาแลว ยงม Al2O3 ตำาดวย (ACI 232.2R-96, 2000)

-7-

เถาลอย Class C นอกจากจะมคณสมบตเปนปอซโซลานแลว ยงมคณสมบตเปนสารซเมนตในตวเอง เนองจากมปรมาณ CaO สง เถาลอยแมเมาะในระยะแรกสวนใหญเปนเถาลอยแคลเซยมสง โดยมปรมาณ CaO สงถงรอยละ 40 และมความเปนสารซเมนตในตวเอง (ปรญญา จนดาประเสรฐ และอนทรชย หอวจตร, 2548) แตในปจจบนเถาลอยแมเมาะมปรมาณ CaO ตำาลง โดยมสารนอยประมาณรอยละ 10 (Chindaprasirt et al., 2001 and Jaturapitakkul et al., 2004)

ตารางท 6.1 ขอกำาหนดทางเคมของปอซโซลาน ตามมาตรฐาน ASTM C618 (1991)

ขอกำาหนดทางเคมชนคณภาพ

N F Cผลรวมของซลคอนไดออกไซด(SiO2) อลมเนยมออกไซด(Al2O3) ไอรออนออกไซด(Fe2O3), ไมนอยกวารอยละ

70.0

70.0 50.0

ซลเฟอรไตรออกไซด (SO3), ไมเกนรอยละ

4.0 5.0 5.0

ปรมาณความชน, ไมเกนรอยละ 3.0 3.0 3.0 การสญเสยน ำาหน กเน องจากการเผา (LOI), ไมเกนรอยละ

10.0

6.0 6.0

หมายเหต 1. สารปอซโซลานชนคณภาพ N เปนสารปอซโซลานธรรมชาต2. สามารถใชเถาลอยชนคณภาพ F ทมการสญเสยนำาหนกเนองจากการเผาสงถง

รอยละ 12 ได ถามผลของการใชงานหรอผลของการทดสอบทเชอถอได

ตารางท 6.2 ขอกำาหนดทางเคมของปอซโซลานเพมเตม ตามมาตรฐาน ASTM C618 (1991)

ขอกำาหนดทางเคมเพมเตมชนคณภาพ

N F Cปรมาณอลคาไลสงสดเมอเทยบเทา Na2O 1.5 1.5 1.5

-8-

, ไมเกนรอยละหมายเหต ปรมาณนจะใชระบสำาหรบคอนกรตทมมวลรวมทำาปฏกรยาและตองใชซเมนตทมปฏกรยาทมอลคาไลไมเกนกำาหนด ตารางท 6.3 ขอกำาหนดทางกายภาพ ตามมาตรฐาน ASTM C618 (1991)

ขอกำาหนดทางกายภาพชนคณภาพ

N F Cความละเอยด :- ปรมาณทคางแรงเบอร 325A รอนโดยใชนำา, ไมเกนรอยละดชนกำาลง เมอผสมกบปนซเมนตปอรตแลนด :- ทอาย 7 วน อยางตำารอยละของสวนผสมควบคม- ทอาย 28 วน อยางตำารอยละของสวนผสมควบคม- ความตองการนำา, สงสดรอยละของสวนผสมควบคม

34

75B

75B

115

34

75B

75B

105

34

75B 75B

105

ความคงตว (soundness)C :- การขยายตวหรอหดตวออโตเคลฟ, ไมเกนรอยละขอกำาหนดดานความสมำาเสมอ D :- ความหนาแนน, ตางจากคาเฉลยไมเกนรอยละ- รอยละทคางแรงเบอร 325, ตางจากคาเฉลยไมเกนรอยละ

0.8

55

0.8

55

0.8

55

หมายเหต A ระวงไมใหมผงละเอยดทเกาะตวกนเปนกอนคางบนแรงB เปนไปตามขอกำาหนดเมอดชนกำาลงทอาย 7 วน หรอ 28 วน เปนไปตามขอ

กำาหนด

-9-

C ถามสารปอซโซลานผสมเกนรอยละ 20 โดยนำาหนกของสารซเมนตในคอนกรต ชนสวนทดสอบของการขยายตว ออโตเคลฟควรมสารปอซโซลานอยรอยละของสารซเมนตตามนนD ความหนาแนน (density) และความละเอยดของตวอยางแตละอนตองไมแตกตางจากคาเฉลยของสบตวอยางททดสอบ กอนหนาหรอคาเฉลยของตวอยางกอนหนาทงหมด ถาทดสอบไมถงสบตวอยาง

วสดจำาพวกปอซโซลานทนำามาใชประโยชนมทมาจาก 2 แหลง ไดแก ปอซโซลานทไดจากขบวนการผลต (artificial pozzolan) และปอซโซลานจากธรรมชาต (natural pozzolan) ปอซโซลานทมาจากธรรมชาต ไดแก ไดอะตอมมาเซยสเอรธ (diatomaceous earth) เถาภเขาไฟ เปลอกหอย หนภเขาไฟ วสดเหลานเมอจะนำาไปใชงานจะตองนำาไปผานขบวนการตางๆ กอนจงจะนำาไปใชงานได เชน การเผา การบด และการทำาใหแหง เปนตน ปจจบนไดมการนำาเอา ปอซโซลานจากธรรมชาตไปใชประโยชนในการสรางเขอนและสะพาน เพอชวยลดความรอนทเกดขนระหวางปฏกรยาของปนซเมนตกบนำา ชวยเพมความสามารถในการทนตอการกดกรอนอนเนองมาจากซลเฟต และชวยในการควบคมปฏกรยาระหวางดางกบซลกา นอกจากนยงมผลพลอยไดในการลดคาใชจายในการกอสรางอกทางหนงดวย

ตารางท 6.4 ขอกำาหนดทางกายภาพของเพมเตม ตามมาตรฐาน ASTM C618 (1991)

ขอกำาหนดทางกายภาพเพมเตมชนคณภาพ

N F Cแฟคเตอรผลคณ (multiple factor) ของ LOI กบปรมาณทคางแรงเบอร 325

255

-10-

เมอรอนโดยใชนำา, ไมเกนรอยละการหดตวแหงท 28 วน ทเพมขนของแทงตวอยางมอรตาร เมอเปรยบเทยบกบตวอยางมอรตารควบคม, ไมเกนรอยละ

0.3 0.3 0.3

ขอกำาหนดดานความสมำาเสมอ :เมอใชสารกกกระจายฟองอากาศ ปรมาณสารกกกระจายฟอง อากาศททำาใหมปรมาตรอากาศรอยละ 18 จะตองไมแตกตางจากคาจากคาเฉลยของสบตวอยางททดสอบกอนหนาหรอคาเฉลยของตวอยางกอนหนาทงหมด ถาทดสอบไมถงสบตวอยาง, ไมเกนรอยละ

20 20 20

ประสทธภาพในการควบคมปฏกรยาอลคาไลของมวลรวม :การขยายตวท 14 วน เมอเปรยบเทยบกบสวนผสมควบคมททำาดวยปนซเมนตอลคาไลตำา, ไมเกนรอยละ

100 100 100

ประสทธภาพในการชวยต านทานสารซลเฟต* :วธท 1 การขยายตวของสวนผสมทดสอบ- สภาวะซลเฟตปานกลาง 6 เดอน, ไมเกนรอยละ- สภาวะซลเฟตสง 6 เดอน, ไมเกนรอยละวธท 2 การขยายตวของสวนผสมทดสอบ- เมอเปรยบเทยบกบสวนผสมควบคมททำาจากปนซเมนต ทนซลเฟตในสภาวะซลเฟต 6 เดอน, ไมเกนรอยละ

0.10

0.05

100

0.100.05

100

0.100.05

100

-11-

หมายเหต * ปรมาณมาณปอซโซลานทถอวามประสทธภาพในการชวยตานซลเฟตจะตองอยภายในรอยละ 2 ของการทดสอบหรอระหวางสองคาของการทดสอบทอยในเกณฑ

6.1.1 ปอซโซลานทไดจากขบวนการผลต (artificial pozzolan) ไดแก เถาลอยทเปนผลพลอยไดจากการเผาไหมถานหนทถกบดในการผลตกระแสไฟฟา เถาลอยประกอบดวยอนภาคทรงกลม ซงมซลกาเปนสวนประกอบทสำาคญประมาณ 66-68% เถาลอยบางชนดสามารถทำาปฏกรยาไดอยางรวดเรวกบปนขาวและดาง เกดเปนสารประกอบทมแรงยดประสาน แตเถาลอยบางชนดกสามารถทำาปฏกรยากบนำาและแขงตวไดเชนเดยวกน เถาถานหนโดยทวไปแลวจะมความละเอยดใกลเคยงหรอสงกวาปนซเมนตเพยงเลกนอยโดยลกษณะทวไปจะเปนรปทรงกลมมขนาดเสนผานศนยกลางตงแตเลกกวา 1 ไมโครเมตร จนถง 0.15 mm ดงแสดงในรปท 6.1 เถาถานหนทกลวงมนำาหนกเบาและอาจลอยนำาไดเรยกวาเถาถานหนกลวง (cenospheres) และในบางครงภายในเถาถานหนทมรพรนอาจมเถาถานหนขนาดเลกๆ อยภายในกไดเรยกวา plerospheres ดงรปท 6.2 ความละเอยดของเถาถานหนทไดจากการเผาถานหนจะขนอยกบ การบดถานหน ชนดของเครองบด และชนดของเตาเผา ถาถานหนละเอยดมากขนและเผาไหมอยางสมบรณในเตาเผา จะไดเถาถานหนทมความละเอยดสงและมทรงกลม แตในกรณทเผาไหมไมสมบรณ รปรางของเถาถานหนจะไมแนนอน สำาหรบเถาถานหนในประเทศไทยพบวาความละเอยดของเถาถานหนจากโรงไฟฟาทแมเมาะซงทดสอบโดยวธของเบลนมความละเอยดอยในชวง 2,500 ถง 3,500 cm2/g (สรพล พฤกษานกล, 2546; ชย จาตรพทกษกล, 2543; Chindaprasirt, 2001 อางถงใน ปรญญา จนดาประเสรฐ และชย จาตรพทกษกล, 2547)

-12-

รปท 6.1 ภาพถายขยายของเถาถานหนจากโรงไฟฟาทอำาเภอแมเมาะ จงหวดลำาปาง

(ธรวฒน สนศร, 2548)

รปท 6.2 Plerospheres เปนเถาถานหนทมรพรนและมเถาถานหนเมดเลก ๆ อยภายใน

(ธรวฒน สนศร, 2548)

การวดความละเอยดของเถาถานหนม 2 วธทนยมใชกนคอวธการรอนผานแรงเบอร 325 (ชองเปด 45 ไมโครเมตร) กบวธวดพนทผวตอหนวยนำาหนกโดยวธของเบลน ในสหรฐอเมรกาใชวธรอนผานแรงเปนวธมาตรฐานวธเดยวในการกำาหนดความละเอยดของเถาถานหน กลาวคอ เถาถานหนตองมขนาดของอนภาคทรอนผานแรงเบอร 325 ไมนอยกวารอยละ 66 โดยนำาหนก เถาถานหนทละเอยดขนจะมความวองไวในการทำาปฏกรยาไดเรวขนและทำาใหกำาลงอดคอนกรตสงกวาคอนกรตทใชเถาถานหนทหยาบกวา ความวองไวใน

-13-

การทำาปฏกรยาปอซโซลานสามารถวดไดโดยใชคาดชนกำาลง (strength activity index) ดงสมการ

ดชนกำาลงของมอรตาร = [A/B] x 100

โดย A = กำาลงอดของมอรตารทแทนทปนซเมนตปอรตแลนดดวยเถาถานหนรอยละ 20 B = กำาลงอดของมอรตารมาตรฐานซงไมมเถาถานหนในสวนผสม

มาตรฐาน ASTM C 618 ไดกำาหนดคาดชนกำาลงของเถาถานหนทง Class F และ Class C ตองไมตำากวารอยละ 75 ของมอรตารมาตรฐานทอาย 7 หรอ 28 วน

ปฏกรยาปอซโซลานจะเกดขนภายหลงปฏกรยาไฮเดรชนของปนซเมนต หลงจากปฏกรยาไฮเดรชน ซลกาและอลมนาออกไซดทอยในเถาถานหนจะทำาปฏกรยากบ Ca(OH)2 ทไดจากปฏกรยาไฮเดรชนไดเปนแคลเซยมซลเกรตไฮเดรตและแคลเซยมอลมเนตไฮเดรต ซงสารประกอบทงสองมคณสมบตในการยดประสาน ทำาใหซเมนตเพสตมความสามารถในการยดประสานดขนและเพมความสามารถในการรบกำาลงอดของคอนกรต โดยปกตแลวปฏกรยาปอซโซลานจะเกดขนอยางชาๆ และตอเนองเปนเวลานาน โดยเรมเกดขนเมอมอายระหวาง 7 ถง 14 วน และมปฏกรยาไปเรอยๆ นอกจากนปฏกรยาปอซโซลานจะเกดไดเรวขนเมอเถาถานหนมความละเอยดมากขน (ปรญญา จนดาประเสรฐ และชย จาตรพทกษกล, 2547)

การใชปอซโซลานในงานคอนกรตมขอดหลายประการ ไดแก เพมความสามารถในการเทได เพมความตานทานตอการกดกรอนของคอนกรต ลดผลกระทบจากการแยกตว ลดความรอนทเกดขนในคอนกรต ลดการหดตว ลดอตราการซมของนำาผานคอนกรต และทสำาคญคอเพมกำาลงอดและกำาลงดงประลยของคอนกรตเมอคอนกรตมอายมากขน แตทงนการใชปอซโซลานจะมขอเสยดวย คอ ทำาใหอตราการพฒนากำาลงอดของคอนกรตตำาลงในชวงอายตน

-14-

ลดความตานทานตอสภาวะการแขงตวและละลายนำาสลบกนไป และทำาใหตองใชสารเพมฟองอากาศมากขนเพอใหไดคอนกรตทมปรมาณฟองอากาศตามตองการในระดบเดยวกบคอนกรตทไมมเถาถานหนผสมอย (Lane and Best, 1982 อางถงใน ปรญญา จนดาประเสรฐ, ชย จาตรพทกษกล, 2547)

6.1.2 ปอซโซลานธรรมชาต (natural pozzolan)วสดปอซโซลานธรรมชาตไดถกนำามาใชหลายรอยปทแลว คำาวา ปอซโซ“

ลาน มาจากเถาภเขาไฟของหมบานปอซซล ” (pozzuoli) ใกลกบเมองเนเปล ประเทศอตาล โดยในปครสตศกราช 79 เกดการระเบดของภเขาไฟวซเวยส (viesuvius) แตอยางไรกตามกอนครสตศกราช 2000 ไดมการนำาเถาภเขาไฟและดนเผา (calcined clay) มาใชในงานกอสรางมากมายทโรม กรก อนเดยและอยปต โดยโครงสรางคอนกรตผสมวสดปอซโซลานยงคงสามารถยนหยดใหเหนไดจนถงปจจบนนเปนหลกฐานดวยความทนทานของการใชวสดปอซโซลาน

ในตอนตนศตวรรษท 20 มการนำาวสดปอซโซลานธรรมชาตมาใชในอเมรกาเหนอในโครงการกอสรางสาธารณปโภค เชน การสรางเขอน ซงการใชวสดปอซโซลานนมวตถประสงคเพอควบคมอณหภมทเพมขนในคอนกรตขนาดใหญ และเปนการเพมปรมาณวสดซเมนต นอกจากการใชวสดปอซโซลานเพอควบคมความรอนทเพมสงขนแลว วสดปอซโซลานยงชวยเพมความตานทานตอซลเฟตอกดวย วสดปอซโซลานเปนวสดชนดแรกทพบวาชวยลดการเกดปฏกรยาอลคาไล-ซลกาในคอนกรต

ปจจบนวสดปอซโซลานธรรมชาตสวนใหญจะผานการปรบปรง เชน กระบวนการใหความรอนในเตาเผาและบดเปนผงละเอยด ซงอาจเปนดนเผา (calcined clay) ดนดานเผา (calcined shale) และดนขาว (metakaolin)

วสดปอซโซลานจากธรรมชาตถกจำาแนกโดยมาตรฐาน ASTM C 618 โดยจำาแนกเปนวสดปอซโซลาน Class N ดงตารางท 6.5 ซงไดกำาหนดเกณฑในการพจารณาวสดปอซโซลานธรรมชาต สวนตารางท 6.6 แสดงผล

-15-

การวเคราะหทางเคมและคณสมบตของวสดปอซโซลาน และวสดปอซโซลานอนๆ ทเกยวของ (จนทนา สขมานนท, 2550)

ตารางท 6.5 คณสมบตของเถาลอย และปอซโซลานธรรมชาต (ASTM C 618, 1991)

Class Fเถาลอย ซงมคณสมบตเปนปอซโซลานค

Class Cเถาลอย ซงมคณสมบตเปนปอซโซลานค และ

วสดประสานในซเมนตClass N

ปอซโซลานธรรมชาตทถกเผาหรอมลกษณะหยาบประกอบดวย :

Diatomaceous Earths (diatomite)Opaline Cherts และ ดนดานTuffs และ เถาภเขาไฟ หรอพมไซท

ดนเผา รวมทงดนขาว และดนดาน

ตารางท 6.6 การวเคราะหทางเคมและคณสมบตทวไปวสดปอซโซลาน

สารประกอบปรมาณสารประกอบ (%)

เถาลอย

เถาลอย

ตะกรนบด

ซลกาฟม

ดนดานเผา

ดนขาว

SiO2 52 35 35 90 50 53Al2O3 23 18 12 0.4 20 43Fe2O3 11 6 1 0.4 8 0.5

-16-

CaO 5 21 40 1.6 8 0.1SO3 0.8 4.1 9 0.4 0.4 0.1

Na2O3 1.0 5.8 0.3 0.5 - 0.05K2O 2.0 0.7 0.4 2.2 - 0.4

Total Na (eq. Alk)

2.2 6.3 0.6 1.9 - 0.3

Loss On Ignition (LOI)

2.8 0.5 1.0 3.0 3.0 0.7

Blaine Fineness,

cm2/g

4,200

4,200

4,000

200,000

7,300

190,000

Relative Density

2.38

2.65

2.94 2.40 2.63 2.50

ดนเผาไดถกใชในการกอสรางทวไปมากเหมอนกบการใชวสดปอซโซลานประเภทอน ดนเผาสามารถเอามาใชแทนทปนซเมนตบางสวน โดยทวไปจะใชแทนทในชวงประมาณระหวางรอยละ 15 ถง 35 เพอชวยเพมความตานทานตอสารละลายซลเฟต ควบคมปฏกรยาระหวางอลคาไลกบมวลรวม และลดคาการซมผานของนำา ดนเผามความถวงจำาเพาะประมาณ 2.40 ถง 2.61 และมความละเอยดดวยวธเบลนประมาณ 6,500-13,500 cm2/g สวนดนดานเผามปรมาณแคลเซยมรอยละ 5 ถง 10 ซงคาแคลเซยมทมอยทำาใหวสดนนมคณสมบตเปนวสดประสานหรอเปนไฮดรอลคซเมนต (hydraulic cement) ในตวเอง เนองจากปรมาณของกากแคลเซยมคารบอเนตนนเผาไมสมบรณ และดนดานเผามปรมาณโมเลกลนำาในเมดดนสะสมอยจงทำาใหมคาสญเสยนำาหนกเนองจากการเผา (Loss On Ignition, LOI) คอนขางมาก คอ (LOI) ประมาณ รอยละ 1 ถง 5 โดยคา LOI สำาหรบดนดานเผาไมไดแสดงปรมาณคารบอนเหมอนกบกรณของเถาลอย

ดนขาว (metakaolin) เปนดนเผาพเศษ ผลตโดยเอาดนเหนยวขาวลวนมาเผาทอณหภมตำา หลงจากนนจงบดจนมขนาดอนภาคเฉลยประมาณ 1 ถง 2 ไมโครเมตร ดนขาวนำามาใชในงานทตองการความซมผานทตำา หรอตองการกำาลงทสง ดนขาวไดถกนำามาใชเปนวสดผสมเพมในคอนกรตมากกวา

-17-

นำามาแทนทปนซเมนต โดยทวไปจะใสเพมในปรมาณรอยละ 10 ของนำาหนกปนซเมนต (จนทนา สขมานนท, 2550)

M.J.Shannag, H.A.Shania (2003) ทำาการวจยเรอง Sulfates Resistant of High-Performance Concrete (HPC) โดยการออกแบบสวนผสมของ HPC จำานวน 5 สวนผสม โดยแชตวอยางมอรตารในสภาวะรนแรงตางๆ ไดแก ในสารละลาย MgSO4 20% สารละลาย NaSO4 20% นำาจากทะเลแดง (Red Sea) นำาจากทะเลเดดซ (Dead Sea) และนำาธรรมดา โดยในแตละสภาวะไดทำาการทดลองกบสวนผสมของ HPC 5 สวนผสม และทำาการทดสอบกำาลงอด จากการวจยพบวา หลงจากแชตวอยางมอรตารในสารละลายซลเฟตและในนำาทะเลทสภาวะตางๆ พบวา คอนกรตทผสมซลกาฟม 15% และสารปอซโซลานธรรมชาต 15% มความสามารถในการตานทานซลเฟตไดสงสด สำาหรบ HPC ทผสมซลกาฟมและสารปอซโซลานธรรมชาต มความเหมาะสมทงในดานกำาลงอดและความทนทาน โดยแนะนำาใหใชกบคอนกรตในงานอตสาหกรรมทตองการกำาลงและความทนทานสง สวน HSC ทมเฉพาะปนปอรตแลนดซเมนตธรรมดาประเภทท 1 นน มความทนทานตอซลเฟตและนำาทะเลตำา

B. Y. Pekmezci and S. Akyz (2004) ไดทำาการศกษาถงผลกระทบของปรมาณปอซโซลานธรรมชาตทมตอคอนกรต ศกษาโดยการทดสอบคอนกรตทงหมด 15 สวนผสม โดยใชตวอยางคอนกรตควบคมทมปรมาณซเมนต 300, 350 และ 400 kg/m3 และไดดดแปลงสวนผสมเพอศกษาเปรยบเทยบโดยลดปรมาณซเมนตลงเปน 250, 300 และ 350 kg/m3 ของคอนกรตควบคม และไดเพมปรมาณปอซโซลานธรรมชาตเขาไปแทนทปนซเมนต 40, 50, 75 และ 100 kg/m3 และไดพบวาการเพมปรมาณสารปอซโซลานธรรมชาตทมากเกนไปจะสงผลทำาใหคากำาลงอดของคอนกรตลดตำาลง จงควรใชในปรมาณทเหมาะสมทสดเพอใหไดกำาลงอดของคอนกรตทสงทสด และยงพบอกวา ในกรณทลดปรมาณปนซเมนตในสวนผสม แลวแทนทดวยปอซโซลานธรรมชาตนน สงผลทำาใหกำาลงอดของคอนกรตมคาลดลง เนองจากปอซโซลานธรรมชาตไมมคณสมบตในการเปนสารซเมนต (cementitious

-18-

material) และเปนททราบกนดอยแลววาปอซโซลานธรรมชาตจะทำาปฏกรยากบแคลเซยมไฮดรอกไซด ซงเกดจากผลตผลของปฏกรยาไฮเดรชน เมอใชปรมาณซเมนตทใชในสวนผสมคอนกรตเพมขน จะสงผลใหมปรมาณแคลเซยมไฮดรอกไซดเพมขนเชนกน ในกรณนถาตองการเพมปรมาณปอซโซลานในสวนผสมกจะสงผลทำาใหการใชปรมาณปอซโซลานในปรมาณทมากมประสทธภาพได โดยทอตราสวนระหวาง Pozzolan/Cement,(P/C) ratio ท 0.28 เหมาะสมทสดททำาใหไดคอนกรตทมคากำาลงอดทสงทสด6.2 ไดอะตอมไมท (diatomite)

ไดอะตอมไมท (diatomite) หรอเรยกอกอยางหนงวา ดนเบา (diatomaceous earth) เพราะมลกษณะเปนดน เกดจากซากไดอะตอมในแหลงอะตอม เปนดนซย เบา เนอพรน มลกษณะคลายชอลก มปฏกรยาเชองชา และเปนตวนำาความรอนทเลว

รปท 6.3 ลกษณะของไดอะตอมไมท

(มหาวทยาลยเทคโนโลยราชมงคล, ออนไลน, 2543)

ไดอะตอมเปนพชเซลลเดยวขนาดเลกมาก มผนงเปนฝาซลกาประกบกน บางชนดวายนำาได บางชนดอาศยกระแสนำาพดพาไป มขนาดตงแต 2-2,000 ไมครอน ขนาดใหญมนอย พบในแหลงนำาทวโลกทงในนำาจดและนำาเคม เมอไดอะตอมตายลงเปลอกทเปนซลกาจะตกเปนตะกอนสะสมกนจำานวนมหาศาลบนพนทะเลหรอพนทะเลสาบ แลวในทสดจะกลายเปนไดอะตอมไมท ซงมลกษณะตางๆ กน ตามแตชนดของไดอะตอม ดงแสดงในรปท 6.3

-19-

ไดอะตอมไมทบางทอาจใชคำาวา เรดโอลาเรยนเอรธ (Radiolarian Earth) ซงมโครงรางประกอบไปดวยโอปอของไดอะตอมและเรดโอลาเรยน มสขาวหรอสครมเปนสวนใหญ แตกอาจพบสเหลองออน สแดง หรอสนำาตาลบาง (เสรวฒน สมนทรปญญา, 2538)

ไดอะตอมไมท เปนซากดกดำาบรรพขนาดเลก ซงซากขนาดเลกทเปนสตวน สวนมากจะเปนสงมชวตเซลลเดยว มเปลอกแขงหอหม จงสามารถคงสภาพของซากอยในชนหนได เชน พวกเรดโอราเรย พวกไดอะตอมทเปนสาหรายเซลลเดยว และมเปลอกหมทเปนซลกา เปลอกเหลานเมอทบถมกนมากๆ เปนเวลานานกแขงตวอดกนแนนมากเปนหน ชนของไดอะตอมไมทททบถมยดกนแนนอยใตชนกรวดทราย บรเวณเหมองบานฟอน จงหวดลำาปาง ดงแสดงในรปท 6.4 (ก) เมอนำาไดอะตอมไปถายภาพขยาย 350 เทา ผานกลองจลทรรศนอเลกตรอนแบบสองกราด (Scanning Electron Microscope, SEM) ดงแสดงในรปท 6.4 (ข) แลวทำาการตรวจสอบ พบวาไดอะตอมมอายตงแต 25 ลานปทผานมาจนถงปจจบน พบอยในชนตะกอนบรเวณทลม อำาเภอศรมโหสถ จงหวดปราจนบร ไดอะตอมไมทมประโยชนในการใชเปนตวกรองในอตสาหกรรมตมกลน ทำาปนขาว และเซรามก เปนตน (สถาบนสงเสรมการสอนวทยาศาสตรและเทคโนโลย [สสวท.], ออนไลน, 2550)

(ก) (ข)รปท 6.4 (ก) ภาพถายขยายผานกลอง Scanning Electron

Microscope (ข) แสดงชนของไดอะตอมไมท

ชนกรวด

ชนไดอะตอม

-20-

หนดนเบา เปนพวกเปลอกทเปนสารซลกาของพชเซลลเดยวทเรยกวา ไดอะตอม (diatom) พชชนดนพบมากทงในทะเลและในทะเลสาบนำาจด เปลอกพชสะสมเปนชน สเทา สขาว พบรวมกบหนดนดาน หรอ เถาธลภเขาไฟ หลงจากแขงตวจะกลายเปนหนไดอะตอมไมท ในประเทศไทยพบแหลงหนชนดนทอำาเภอเกาะคา และอำาเภอเมอง จงหวดลำาปาง (ธงชย พงรศม, 2531)

แหลงดนเบาในประเทศไทยเทาทพบจะจำากดอยในจงหวดลำาปางเทานน โดยจะพบเปนแหลงเลกใหญกระจดกระจายอยเปนบรเวณกวางในแองลำาปาง และแองเลกๆ ใกลเคยง ซงสวนใหญจะอยในเขตอำาเภอเมองลำาปาง อำาเภอแมทะ และอำาเภอเกาะคา นอกจากนนยงสามารถพบไดบางในบรเวณบานแมกว อำาเภอสบปราบ และบานทงตน ตำาบลวอแกว อำาเภอหางฉตร จงหวดลำาปาง จากการสำารวจของกองเศรษฐธรณวทยา กรมทรพยากรธรณ บรเวณแองลำาปาง สามารถประเมนปรมาณสำารองของดนเบาไดทงหมดประมาณ 245 ลานตน (กรมทรพยากรธรณ, ออนไลน, 2548)

ไดอะตอมไมทมประโยชนคอ ใชเปนสวนผสมในการทำากระดาษ เพอใหเนอกระดาษแนนเนยน ทำาฉนวนและเปนสารทใชในการกรองไดด เชน กรองนำาตาลและสารอนๆ ดนชนดรใชขดภาชนะโลหะไดดเพราะมซลกาเมดขนาดเลกละเอยดอยในเนอดน (เสรวฒน สมนทรปญญา, 2538)

สมตร หวงนาค (2547) ไดทำาการศกษาปจจยทมผลตอการลดรพรนของอฐมวลเบาแบบไมเผาจากดนเบาลำาปาง โดยกอนหนานนไดศกษาและพบวาดนเบาลำาปางสามารถนำามาทำาอฐมวลเบาได เนองจากการทดนเบาลำาปางม SiO2 อยในองคประกอบประมาณ 77.05% ซงอยในรปของไดอะตอมและแรดน โดยมลกษณะโครงสรางทางแรเปนกงสณฐานซงเปนลกษณะทสำาคญของ วสดปอซโซลาน โดยดนเบาจะถกนำามาผสมดวยวสดซเมนตชนดแคลเซยมไฮ“ ”

ดรอกไซด แลวนำามาทำาใหอฐใหเกดความแขงแรงดวยปฏกรยาปอซโซลานภายใตกระบวนการไฮโดรเทอรมอล (hydro thermal) อฐทไดมนำาหนกเบาและมรพรนมาก จงตองการศกษาเรองการลดรพรนของอฐมวลเบาโดยทำาการศกษาอทธผลของอณหภมทใชเผาดนเบาลำาปาง การกระจายขนาดอนภาคของดนเบา

-21-

ลำาปาง และอทธพลของระยะเวลาในการบมอฐภายใตความดน จากการทดลองพบวา ปรมาณรพรนของอฐมวลเบาลดลง โดยใชคาการดดซมนำาเปนตวชวดมคา 39% เมอใชอณหภมทใชในการเผาดนเบาลำาปางทอณหภมสงขน และการกระจายขนาดอนภาคของดนเบาลำาปางทมขนาดเลก จะมปรมาณรพรนนอยกวาโดยมคาการดดซมนำา 45% การกระจายขนาดอนภาคของดนเบาลำาปางทมขนาดใหญกวา และจากการศกษาอทธพลของระยะเวลาในการบมอฐภายใตความดน พบวาปรมาณรพรนของอฐมวลเบาททำาการบมอฐภายใตความดนเปนเวลา 3 ชวโมง จะไดอฐมวลเบาทมปรมาณรพรนมากกวา โดยมคาการดดซมนำา 57% การบมอฐภายใตความดนเปนเวลา 8 ชวโมง โดยใหคาการดดซมนำา 42 % ตามลำาดบ

ธนตา นนทสวาง (2547) ไดทำาการศกษาการลดรพรนในอฐมวลเบาแบบไมเผาจากดนเบาลำาปางโดยใหเหตผลวา จากการศกษาทผานมา อฐมวลเบาแบบไมเผาจากดนเบาลำาปางทผลตไดมความพรนตวสง ซงจะสงผลตอการดดซมนำาของอฐจงสงผลเสยตอความทนทานของอฐในระยะยาวและทำาใหนำาหนกของอฐเพมขน ดงนนจงตองมการปรบปรงสมบตของอฐโดยนำาดนเบาจากแหลงลำาปาง ทมองคประกอบหลก คอ ซลกา 77.05% ทำาการศกษาอทธพลของปรมาณการเตมแคลเซยมไฮดรอกไซด ปรมาณการเตมยปซม เวลาในการบดของวตถดบ เวลาในการผสมวตถดบ และอตราการเยนตว จากการทดลองสวนผสมดนเบา 60% แคลเซยมไฮดรอกไซด 40% นำา 50% เวลาในการผสม 1 ชวโมง และเยนตวแบบเรว พบวาอฐมความหนาแนน 1,290 kg/cm3 ความพรนตวของอฐลดลง คาการดดซมนำา 41.2% ซงลดลงจากการศกษาทผานมา 35.80%

D. Fragoulisa et al. (2004) ไดทำาการศกษาคณสมบตของวสดผสมคอนกรตมวลเบาซงใช ไดอะตอมไมทจากประเทศกรซเปนสวนผสมในการผลตมวลรวมเบา (production of lightweight aggregates, LWAs) ทดสอบโดยการนำาไดอะตอมไมทแทนทขเลอยดบในการผลตมวลรวมเบาทปรมาณรอยละ 2 ถง 5 เปอรเซนต จากนนปนเปนกอนกลมขนาด 5 ถง 20

-22-

mm ดงแสดงในรปท 6.5 และ 6.6 แลวอบแหงทอณหภม 100C เปนเวลา 24 ชวโมง แลวนำาไปเผาทอณหภม 1,100C เปนเวลา 12 ถง 15 นาท

รปท 6.5 ผลตภณฑมวลรวมเบา (production of lightweight aggregates, LWAs)

ของ D. Fragoulisa et al. (2004)

รปท 6.6 ภาพถาย SEM ของสวนผสมระหวางไดอะตอมไมทกบขเลอยดบกอนเผา

จากผลการทดสอบในหองปฏบตการไดมวลรวมเบาทมคณสมบตดานกำาลงอดและความหนาแนนทคลายคลงกบ LWAs ของประเทศเดนมารกและเยอรมน แตคาความพรนลดตำาลงและมการกระจายตวทด ลกษณะของโพรงมทงขนาดเลกแบบเหลยมคมและกลมมน ซงมขนาดตงแต 2 ไมครอน ไปจนถง

-23-

500 ไมครอน สวนความหนาแนนมคาตำาลง อยในชวงประมาณ 550 ถง 790 kg/m3 และมโครงสรางทเปนแบบอสณฐาน

K. Pimraksa and P. Chindaprasirt (2008) ไดทำาการศกษาคณสมบตของอฐมวลเบาททำาจากไดอะตอมไมทลำาปาง (ดนเบาลำาปาง) ปนขาว และยปซม เปนสวนผสม และไดพบวาไดอะตอมไมทจากแหลงลำาปางมคณสมบตในการเปนสารปอซโซลานและสามารถนำามาทำาอฐมวลเบาไดเนองจากมสารประกอบอลมโนซลเกต และมความพรนสง เชนเดยวกบสารปอซโซลานธรรมชาตทวไป ดงแสดงในรปท 6.7

รปท 6.7 ภาพถาย SEM ของไดอะตอมไมทจากแหลงลำาปาง

ในการศกษาไดนำาเอาไดอะตอมไมทมาผสมกบปนขาวรอยละ 15 และยปซมรอยละ 5 ตามลำาดบ จากการทดสอบไดอฐมวลเบาทมคากำาลงอดประมาณ 145 kg/cm2 และมคาความหนาแนน 880 kg/m3 แตเมอใชไดอะตอมไมททผานการเผาทอณหภม 500 C ใหคากำาลงอดทสงทสดประมาณ 175 kg/cm2 และมคาความหนาแนน 730 kg/m3 ซงแสดงใหเหนวาในการใชไดอะตอมไมททผานการเผาทำาใหกำาลงอดมคาเพมขนและทำาใหคาความหนาแนนลดลง แตกสามารถใชไดอะตอมไมททยงไมไดผานการเผาในการผลตอฐมวลเบาไดเชนกน

A.C. Aydin and R. Gul (2006) ไดทำาการศกษาผลกระทบของไดอะตอมไมท ทใชเปนสารปอซโซลานในคอนกรต ศกษาโดยการใชไดอะตอมไมทแทนทปนซเมนตรอยละ 1, 2 และ 4 ของนำาหนกวสดประสาน โดยควบคม

-24-

ปรมาณซเมนตท 300 kg/m3 จากการศกษาพบวาเมอใชไดอะตอมไมทแทนทซเมนตในปรมาณมากขน จะสงผลใหระยะเวลาการกอตวขนตนและระยะเวลาการกอตวขนปลายนานขน และสงผลตอการพฒนากำาลงอดใหชาลงเชนกน กลาวคอเมอใชไดอะตอมไมทในปรมาณทเพมมากขน การพฒนากำาลงอดในชวงตนจะลดลงอยางมาก แตจะคอยๆเพมสงขนในภายหลง ซงเปนการแสดงใหเหนวาการใชสารปอซโซลานชนดนในสวนผสมคอนกรตจะทำาใหประหยดคาใชจายในการกอสรางได สำาหรบงานกอสรางทไมตองการกำาลงอดของคอนกรตในชวงตนทสง

6.3 เพอรไลต (perlite)เพอรไลต หมายถงหนภเขาไฟเนอแกวทกชนด เมอนำาไปเผาทอณหภมท

เหมาะสมในเวลาทรวดเรวจะขยายตว มนำาหนกเบา และมความพรนสง   หนเพอรไลต ดงรปท 6.8 ไดแก หนภเขาไฟเนอแกว ทมลกษณะรอยแตกเปนวงๆ ซอนกนคลายกลบหวหอม และเมอถกเผาทอณหภมทเหมาะสมในเวลาทรวดเรวจะขยายตวออกไปได ตงแต 4 - 20 เทาของปรมาตรเดม ทำาใหเปลยนสภาพเปนสารทมนำาหนกเบา มความพรนสง และมลกษณะคลายหนพมมส สารทไดจากการขยายตวของหนเพอรไลตน เรยกวา เพอรไลต “ ” (สำานกเหมองแรและสมปทาน, ออนไลน, 2546)

รปท 6.8 แสดงลกษณะของหนเพอรไลต (ณรงคศกด นนทคำาภรา และคณะ, ออนไลน, 2547)

เพอรไลตทพบในประเทศไทยม 3 ชนด คอ

-25-

1) สเขยวแถบแดง (banded perlite) เพอรไลตสเขยวเนอประสานอดแนน จดสขาวทวไป คอ Feldspar เนอเดมเปน Glass แลวแปรสภาพมาเปนแถบแดงๆ ทเรยกวา Red Devitrification Product ดงรปท 6.9

รปท 6.9 เพอรไลตสเขยวแถบแดง

2) เพอรไลตสเขยว (classical perlite) เปนเพอรไลตเนออดแนนมผลกสเขยว ถาดดวยกลองขยายจะพบรอยแตกราวโคงไปโคงมา คอ Perlite Crack และยงมจดขาว Feldspar รวมอยดวย ดงแสดงในรปท 6.10 แรเพอรไลตชนดนถอวามคณภาพด ขยายตวไดสง แตอณหภมการขยายตวอาจแตกตางกน

รปท 6.10 เพอรไลตสเขยว

3) เพอรไลตสขาว (pumicious perlite) ประกอบไปดวยเสนใยของแกว (glass fiber) สคอนขางขาว มรพรนสง อาจม Feldspar ปะปนอยดวยเลกนอย และมการขยายตวอยบางเลกนอย ดงแสดงในรปท 6.11

-26-

รปท 6.11 เพอรไลตสขาว6.3.1 ลกษณะการเกดของหนเพอรไลตเพอรไลตจดอยในประเภทหนอคนพ มเนอละเอยดเปนแกว เนองจากเกด

จากการเยนตวอยางรวดเรวของหนหนด เปนแรองคประกอบรวมกบหนไรโอไลต ทเกดในระดบตน และมการเยนตวอยางรวดเรว บรเวณทพบในประเทศไทย ไดแก จงหวดลพบร และกาญจนบร ประโยชนใชเปนสวนผสมวสดกอสรางนำาหนกเบา และเปนสวนเตมเตมในอตสาหกรรมปยและอตสาหกรรมส (ณรงคศกด นนทคำาภรา และคณะ, ออนไลน, 2547)

หนเพอรไลตเกดเปน Effusive rock แทรกเขามาในชน Pumicious tuffs ซงเขาใจวาจะมนำาอยในรพรนคอนขางมาก ภายหลงจากท magma แทรกเขามาและเยนตวเปนแกวภเขาไฟแลว นำาทอยในชน tuff จะคอยๆ แทรกซมลงไปรวมกบแกวภเขาไฟ ซงแตเดมมนำาอยเพยง 1-2 % กลบเพมมากขนเปน 3-5 % พรอมๆ กบเกดการขยายตวเกดการขยายตวและแตกเปนรปเปลอกของหวหอม (peritic crack) ขน สำาหรบ Pumicious Perlite มลกษณะการเกดทแสดงใหเหนถงการถกความกดดนและการระเหยหนไปของ volatile ทละลายปนอยใน magma ขณะเคลอนตวขนมาใกลผวโลก ดวยขณะทเกดยงเปนของเหลวอย แรงดน และแรงระเหยหนของ volatile ผานชองวางทมอยอยางจำากดจงเกดการรดเปนเสนใยแกวมรพรนสง แลวจงดดซบนำาเขาไปในเนอ ซงเชอวาเปนปรมาณเพยงเลกนอย การขยายตวของเพอรไลตชนดนจงคอนขางตำา แกวภเขาไฟมลกษณะใสไมสามารถคงตวอยไดนานๆ อาจ

-27-

จะเปนเพราะแรงกดเนองจากมนำาหนกหนปดทบและมนำาเปนตวเรงปฏกรยาบางสวนของแกวจงเปลยนเปน Feldspar กบ Quartz ขนาดเลกๆ อยดวยกนและมกจะมสแดง เรยกวา Devitrified glass หรอ Spherulite (กรมทรพยากรธรณ, ออนไลน, 2548)

6.3.2 คณสมบตทางฟสกสของหนเพอรไลตหนเพอรไลตสวนใหญเนอหนมลกษณะเปนแกว มกจะมรอยแตกเปนวงๆ

ซอนกนคลายกลบหวหอม รอยแตกนอาจจะมองเหนดวยตา หรออาจจะตองอาศยดดวยแวนขยายหรอใชกลองจลทรรศน โดยทวไปจะมสเทาออนแตอาจจะพบสดำา สนำาตาล หรอสเขยวได และในเนอหนมกจะมผลกแรควอตซ แรเฟลดสปาร แรไบโอไทต แรฮอรนเบลนด และมชนสวนของเศษหนชนดอนฝงตวอย

ความแขงตามมาตรฐานของโมห (moh’s scale) ระหวาง 5.5 - 7.0, ความถวงจำาเพาะ 2.3 - 2.8จดหลอมตว 760 - 1,300 องศาเซลเซยส, คาดชนหกเหแสง 1.490 - 1.6106.3.3 คณสมบตทางเคมของหนเพอรไลตหนเพอรไลตเปนหนภเขาไฟเนอแกว ทมสวนประกอบของออกไซดของ

ธาตซลกาคอนขางสง ประมาณรอยละ 70 หรอมากกวา มนำาเปนสวนประกอบประมาณรอยละ 2 - 5 ไมทำาปฏกรยาทางเคมกบสารเคมอนๆ ไดงายนก จดอยในจำาพวกสารเฉอยตอปฏกรยาทางเคม เนอแกวของหนเพอรไลตจะมการเปลยนสภาพแกวเปนผลก (diversification) เมอระยะเวลา (อาย)ของหนเพอรไลตมากขน ดงนนหนเพอรไลตทจะมคณภาพดและสามารถนำาไปใชประโยชนไดนน เนอแกวจะตองไมเปลยนสภาพแกวเปนผลก ซงจะพบไดในหนภเขาไฟยคใหมประมาณยคเทอรเชยรรขนมา หรอนอยกวา 65 ลานป สวนประกอบทางเคมของหนเพอรไลตในรปของออกไซดของธาตตางๆ ดไดจากตารางท 6.7 ซงแสดงการเปรยบเทยบระหวางคาเฉลยของหนเพอรไลตทวโลกกบของประเทศไทย 

ตารางท 6.7 สวนประกอบทางเคมของแรหนเพอรไลต

-28-

องคประกอบเคม คาเฉลยหนเพอรไลต

(ทวโลก)

ประเทศไทย

SiO2 71.0 - 75.0 71.02Al2O3 12.5 - 18.0 16.09Fe2O3 0.50 - 1.50 0.71FeO 0.00 - 0.10 0.73MgO 0.10 - 0.50 0.41CaO 0.50 - 2.00 0.58Na2O 2.90 - 4.00 0.90K2O 4.00 - 5.00 5.59

H2O (comb) 3.00 - 5.00 3.576.3.4 การใชประโยชนการนำาเพอรไลตไปใชใหเปนประโยชนไดหลายอยาง ซงขนอยกบคณสมบต

ทางฟสกสและทางเคมของเพอรไลต สวนใหญถกนำาไปใชในงานดานกอสราง เพอประโยชนในการลดนำาหนกของสงกอสราง ชวยเปนฉนวนปองกนความรอนและความเยน และยงสามารถเปนผนงปองกนเสยงได นอกจากนไดมการนำาไปใชในงานดานตางๆ ตลอดจนงานทางดานเกษตร และงานดานอตสาหกรรมอนๆ เชน 

ดานอตสาหกรรมการกอสราง มการนำาเพอรไลตมาใชในดานอตสาหกรรมกอสรางประมาณ 70% ของ

ปรมาณทผลตไดทงโลก เนองจากมคณสมบต คอ มนำาหนกเบา ความหนาแนนตำา มความพรนสง ทนไฟ และมความแขงแรง ดวยคณสมบตเดนดงกลาว เพอรไลตจงนำาไปใชประโยชนในดานตางๆ เชน ฝาเพดาน เนองจากเพอรไลตเปนสวนประกอบของฝาเพดาน และผลตภณฑยปซมแผนเรยบบางชนด เพอรไลตเปนสวนผสมททำาใหกระเบองไมเปนตวนำาความรอน คลนเสยงผานทะลไมได มความหนาแนนตำา และเปนวสดทนไฟ เมอนำาไปผสมกบปนซเมนต จะทำาใหไดคณภาพทดกวาปนซเมนตธรรมดา เมอนำาไปฉาบผนงตกหรอเพดาน

-29-

จะทำาใหปนสามารถยดตดผนงไดด แหงเรว และไมเกดรอยราว เนองจากมความยดหยนไดด และยงเปนฉนวนปองกนความรอนอกดวย

นอกจากนเมอนำาเพอรไลตไปผสมกบปอรตแลนดซเมนตในการทำาคอนกรตใชในงานกอสรางตางๆ จะทำาใหลดนำาหนกของสงกอสรางนนลงได และยงทำาหนาทเปนฉนวนปองกนความรอน และปองกนการสะทอนของเสยงไดเปนอยางด คอนกรตทใชเพอรไลตผสมจะมความหนาแนนตำาถง 320 kg/m3 และถามความหนาประมาณ 2 inch จะมประสทธภาพในการเปนฉนวนไดเทากบแผนฉนวนมาตรฐาน แตมความแขงแรงและคงทนกวาแผนฉนวนมาตรฐานมาก ซงไดมการทดลองและเปรยบเทยบคณสมบตของคอนกรตทผสมดวยเพอรไลตกบปนซเมนตผสมแบบธรรมดา โดยบรษทผลตเพอรไลตของประเทศญปน ดงแสดงในตารางท 6.8 (สำานกเหมองแรและสมปทาน, ออนไลน, 2546) ตารางท 6.8 ตารางการเปรยบเทยบคณสมบตของคอนกรตทผสมดวยเพอรไลตกบปนซเมนตผสม

แบบธรรมดา (สำานกเหมองแรและสมปทาน, ออนไลน, 2546)

Air Dry Unit Volume

Weight (kg/l)

Thermal Conductivity(Kcal/mh C)

คอนกรตผสมเพอรไลต

1.20 - 1.60 0.27 - 0.36

ปนผสมทราย 2.01 1.24

จตรกร ตงอนสรณสข และคณะ (2548) ไดทำาการศกษาองคประกอบทางเคมของเพอรไลตทมอยในประเทศไทย โดยใชวธ X-ray fluorescence ในการวเคราะห แลวนำาองคประกอบดงกลาวไปเปรยบเทยบกบองคประกอบทางเคมของปนซเมนตปอรตแลนด โดยใชวธดงกลาวในการวจยเชนกน ดงตารางท 4.9 เพอจะทำาการศกษาคณสมบตทางเคมเบองตนของเพอรไลตและของปนซเมนตปอรตแลนดใหเปนขอมลคณสมบตเบองตนของวสดทง 2 ชนด

-30-

ทสำาคญ ใหสามารถใชเปนวตถดบทสามารถนำาไปใชในงานอตสาหกรรมกอสรางได เชน นำามาใชในการทำาคอนกรตมวลเบาททำาเปนคอนกรตฉนวน เปนตน

ตารางท 6.9 ตารางการเปรยบเทยบคณสมบตทางเคมของปนซเมนตกบเพอรไลต (จตรกร, 2548)

องคประกอบเคมสญลก

ษณ

รอยละโดยนำาหนก ของซเมนต

รอยละโดยนำาหนกของเพอรไลตในประเทศไทย

CaO C 60 – 67 0.57SiO2 S 17 – 25 71.01Al2O3 A 3 – 8 16.07Fe2O3 F 0.5 - 6.0 0.71MgO M 0.1 - 4.0 0.40Na2O N 0.1 - 1.8 0.92K2O K 0.1 - 1.8 5.57SO3 S 0.5 - 3.0 -FeO Fe - 0.71

H2O (comb) - - 3.57(loss on ignition) LOI 0.1 - 3.0 -

เปนฉนวนหองทตองการรกษาอณหภมทงความเยนหรอความรอนเปนพเศษ ไดม

การใชเพอรไลต อดเขาไปในชองวางระหวางผนงของหอง ซงมกจะใชเพอรไลตทมความหนาแนนทนอยกวา 64 kg/m3 เชน หองเกบเครองมอทางวทยาศาสตรทตองการอณหภมภายในหองตำา 

เปนเครองกรองเนองจากเพอรไลตมปรมาณออกไซดของธาตซลกาสง อาจมมากกวารอย

ละ 70 มคณสมบตเปนตวดดซมทด และยงเปนสารเฉอยตอปฏกรยาทางเคมในสภาพแวดลอมตางๆ จากคณสมบตดงกลาวจงสามารถนำาเพอรไลตไปใชเปนตวกรองและตวดดซมทด

-31-

ดานอนๆนอกจากทกลาวมาแลว เพอรไลตยงสามารถนำาไปใชผสมกบสทาไดทง

ภายในและภายนอกของอาคารบานเรอน และมการนำาเพอรไลตไปใชเปนตวเรงปฏกรยาทางเคม ใชเปนผงขด และผสมซเมนตใชในการฉาบผนงบอนำามน

6.3.5 แหลงเพอรไลตของประเทศไทยแหลงเพอรไลตพบอยในบรเวณกลมหนภเขาไฟตอนกลางของประเทศ ซง

จดอยในหนวยหนภเขาไฟลำานารายณ คลมพนทประมาณ 1,200 ตารางกโลเมตร อยในเขตจงหวดลพบร และจงหวดเพชรบรณ หนวยหนภเขาไฟลำานารายณประกอบดวยหนภเขาไฟชนดตางๆ ตงแต บะซอลต แอนดไซต ไปจนถงไรโอไลต 

เพอรไลตเกดรวมกบไรโอไลต และหนเถาถานภเขาไฟ (ash-flow tuffs) โดยเกดลกษณะแบบลาวา และเกดแบบพนง โผลใหเหนเปนชนหนาตามบรเวณของของภเขาไฟลำานารายณโดยเฉพาะขอบตานตะวนตก เพอรไลตทพบมสดำา นำาตาล เขยวเขม-ออน มลกษณะเนอเปนแกว และมผลกของเฟลดสปารประมาณ 2-10 เปอรเซนต และผลกของไบโอไทตประมาณ 1-2 เปอรเซนต ชนของเพอรไลตทโผลมความหนาตงแต 1-20 เมตร วางตวคอนขางราบ และสวนมากจะวางตวอยบนหนเถาถานภเขาไฟ และถกปดทบดวยไรโอไลต

6.3.6 สถานการณเพอรไลตในประเทศ ในปจจบนเพอรไลตมการผลตจากประทานบตรของ หจก.คลองยาง

จำานวน 1 แปลง เพยงแหลงเดยว ตงอยทตำาบลมหาโพธ อำาเภอสระโบสถ จงหวดลพบร มอตราการผลตประมาณ 2,400 ตนตอป สำาหรบแรเกรดสงเพอเผาสำาหรบทำาวสดกรองคณภาพสงและถกจำาหนายใหกบโรงงานนำาผลไม การปลกพชโดยไมใชดน (hydroponic) ตวเตมสำาหรบปนฉาบสำาเรจ และอฐทนไฟ โดยจำาหนายใหกบโรงเผาทจงหวดราชบร ราคาของเพอรไลตคณภาพสงกอนการเผาท 650 บาทตอตน เมอเผาแลวราคาจะเพมขนเปน 6,000 – 12,000

-32-

บาทตอตน ขนกบคณสมบตความขาว และความหนาแนน (สำานกเหมองแรและสมปทาน, ออนไลน, 2546)

ประพตร กรงพานชย (2540) ไดศกษาถงการนำากากแรสงกะสและวสดพรนเบาเพอรไลตมาผลตเปนคอนกรตมวลเบา โดยการนำากากแรสงกะสใชเปนวสดผสมแทนทรายและผสมวสดพรนเบาเพอรไลตเพอลดนำาหนกของคอนกรต และยงไดมการศกษาถงองคประกอบและคณสมบตของเพอรไลตในดานตางๆ เชน ศกษาองคประกอบหลกทางเคมของเพอรไลต โดยใชวธ X – ray fluorescence ซงพบวามองคประกอบหลกของเพอรไลตทพบแลวมปรมาณสง ไดแก SiO2 ซงพบในปรมาณรอยละ 70.29 Al2O3 และ K2O พบในปรมาณรอยละ 13.64 และ 5.73 ตามลำาดบ สวนองคประกอบรอง (trace element) พบในปรมาณไมมากนก ไดแก P2O2, MgO, CaO และไดศกษาถงความหนาแนนรวม (bulk density) โดยการนำาเพอรไลตมาบดแลวคดขนาดดวยตะแกรงมาตรฐาน เพอหาขนาดของเพอรไลตทเหมาะสมตอการนำามาใชเปนมวลผสมคอนกรต ซงจากการทดสอบพบวา ขนาด 0.850 มลลเมตร มความเหมาะสมในการใชงาน และคาความหนาแนนมคาใกลเคยงกบคาทมการใชโดยทวไป คอ 40 – 300 kg/m3

คม บวคล และรงสรรค รงสมาวงศ (2540) ไดทำาการศกษาเพอหาสดสวนการผสมมอรตารมวลเบาโดยการใชเพอรไลตมาแทนททรายบางสวน เพอใหไดคณสมบตตามตองการและสามารถนำามอรตารมวลเบานไปใชงานไดจรงในการผลตผนงมวลเบา โดยในการทดลองไดใชทงขนาดหยาบและขนาดละเอยดปนกน เพอรไลตในการทดสอบมหนวยนำาหนกประมาณ 252 kg/m3 การทดสอบคณสมบตของมอรตารนน แบงเปน 3 สวน คอ การทดสอบหนวยนำาหนก การทดสอบความสามารถเทไดโดยใชโตะการไหล และการทดสอบกำาลงอด โดยกำาหนดเปาหมายดงน ดานหนวยนำาหนกไมเกน 800 kg/m3 คาการไหลแผควรมากกวา 70% และกำาลงอดควรจะมมากกวา 35 kg/cm2 ทอาย 7 วน ผลการวจยพบวาหนวยนำาหนกจะขนอยกบปรมาณของเพอรไลตทใชแทนททรายและปรมาณชองวางอากาศทแทรกในเนอมอรตาร โดยปรมาณเพอรไลตทเหมาะสมทสด คอ แทนททราย 90% โดยปรมาตร ดานการไหลขนอย

-33-

กบปรมาณความชนในเพอรไลตเปนหลก กลาวคอการไหลจะดเมอปรมาณความชนในเพอรไลตอยระหวาง 90-100% สวนดานกำาลงอด พบวามอรตารทใสทงสารกระจายกกฟองอากาศและสารลดนำาอยางมากมคณสมบตตรงตามเปาหมายคอ คากำาลงอด 37 kg/cm2 ทอาย 7 วน คณสมบตดานหนวยนำาหนกและความสามารถเทไดนนขนกบปจจยหลายประการ แตทควรระมดระวงเปนพเศษคอปรมาณความชนในเพอรไลตและขนาดของเพอรไลตทใชในการผสม

R. Demirboga, I. Orung and R. Gul (2001) ไดทำาการศกษาผลกระทบของ Expanded Perlite ในคอนกรตมวลเบากำาลงสง ในการศกษาไดใช Expanded Perlite และหนพมมช เปนมวลรวม โดยศกษาถงผลกระทบดานกำาลงอดทเกดขนกบคอนกรตมวลเบาทใชซลกาฟมและเถาลอย Class C แทนทปนซเมนตรอยละ 10, 20 และ 30 โดยนำาหนก และควบคมปรมาณของมวลรวมใหอยท 200 kg/m3 และใชสารลดนำาจำานวนมากรอยละ 1.5 โดยนำาหนกของวสดประสาน จากการทดสอบพบวา เมอเพมปรมาณ Expanded Perlite ความหนาแนนของตวอยางทงหมดลดลงจาก 1,150 เหลอ 753 kg/m3 ทงสวนผสมทใชซลกาฟม และเถาลอย คากำาลงอดทอาย 7 วน มคาเพมขนรอยละ 52, 85 และ 55 และทอาย 28 วน มคาเพมขนรอยละ 80, 84 และ 108 เมอใช Expanded Perlite แทนทหนพมมช 20, 40 และ 60% ตามลำาดบ สวนการพฒนาดานกำาลงอดจะคลายการใชปอซโซลานโดยทวไปคอ เมอเพมปรมาณเถาลอยในสวนผสมคอนกรต จะสงผลใหคากำาลงอดของคอนกรตในชวงอาย 7 และ 28 วน มคาลดลง แตมคาเพมสงขนเมออายการบมมากขน

I.B.Topcu and B.Isikdag (2007) ไดตระหนกถงประโยชนของ Expand Perlite Aggregate (EPA) วา เปนไดทงฉนวนกนความรอนและเสยง และยงเปนวสดทมนำาหนกเบา ซงเปนทแนนอนวาจะสามารถทำาใหประหยดคากอสรางได จงไดทำาการศกษาคณสมบตของคอนกรตเบาทใช Expanded Perlite เปนมวลรวมในสวนผสมคอนกรต ควบคมปรมาณซเมนตท 300, 350 และ 400 kg/m3 และแทนทซเมนตดวย EPA รอยละ 0, 15, 30, 45 และ 60 ทำาการทดสอบพฤตกรรมทงคอนกรตทอยในสภาพคอนกรตสดและ

-34-

คอนกรตทแขงตวแลว โดยหลอแทงตวอยางลกบาศกขนาด 150 x 150 x150 mm และทรงกระบอกขนาดเสนผาศนยกลาง 150 mm สง 300 mm ทดสอบตวอยางทอายการบม 28 วน จากการทดสอบพบวาคาความหนาแนนทนอยทสดคอ 1,800 kg/m3 ทปรมาณซเมนต 300 kg/m3 และคากำาลงอดของ EPAC (expanded perlite aggregate concrete) ทไดประมาณ 200 และ 300 kg/cm2 ทปรมาณการแทนทซเมนตรอยละ 30 ซงสามารถกลาวสรปไดวา EPAC มคณสมบตในการเปนคอนกรตมวลเบา

R. Demirboga and R. Gul (2003) ไดทำาการศกษาถงผลกระทบของสารผสมเพมตอคณสมบตดานการนำาความรอนของคอนกรตทใช Perlite เปนมวลรวม โดยในการศกษาจะใชซลกาฟม และเถาลอย แทนทปนซเมนตรอยละ 10, 20 และ 30 และควบคมปรมาณของมวลรวมใหอยท 200 kg/m3 และใชสารลดนำาจำานวนมากรอยละ 1.5 โดยนำาหนกของวสดประสาน จากการทดสอบไดแสดงใหเหนวาคณสมบตดานการนำาความรอนลดลงเมอเพมปรมาณการแทนทซเมนตดวยซลกาฟมและเถาลอย ทปรมาณรอยละ 14 และ 18 ตามลำาดบ และเมอทำาการเพมปรมาณสารผสมเพมสงผลใหความหนาแนนของคอนกรตลดลงจาก 522 kg/m3 เหลอ 483 kg/m3 กำาลงอดมคาลดลงรอยละ 12, 19 และ 29 ทอายการบม 7 วน แตคากำาลงอดจะเพมขนรอยละ 9, 13 และ 4 ทอายการบม 28 วน ทการแทนทปนซเมนตดวยซลกาฟมรอยละ 10, 20 และ 30 ตามลำาดบ แตสำาหรบเถาลอยนนจะสงผลทำาใหคากำาลงอดเพมขนรอยละ 36 และ 27 ทอายการบม 28 วน6.4 ซโอไลต

ซโอไลต (zeolite) คอสารประกอบอะลมโนซลเกต (crystalline aluminosilicates) หนวยยอยของซโอไลตประกอบดวยอะตอมของซลคอน(หรออะลมเนยม) หนงอะตอม และออกซเจนสอะตอม (SiO4 หรอ AlO4) สรางพนธะกนเปนรปสามเหลยมสหนา (tetrahedron) โดยอะตอมของซลคอน (หรออะลมเนยม) อยตรงกลาง ลอมรอบดวยอะตอมของออกซเจนทมมทงส ซงโครงสรางสามเหลยมสหนานจะเชอมตอกนทมม(ใชออกซเจนรวมกน) กอใหเกดเปนโครงสรางทใหญขนและเกดเปนชองวาง

-35-

ระหวางโมเลกล ทำาใหซโอไลตเปนผลกแขง เปนรพรนและชองวางหรอโพรงทตอเชอมกนอยางเปนระเบยบในสามมต ขนาดตงแต 2-10 องสตรอม (1 องสตรอมเทากบ 1x10-10 เมตร) นอกจากซลคอน(หรออะลมเนยม) และออกซเจนแลว ในโครงสรางโมเลกลของซโอไลตยงมประจบวกของโลหะ เชน โซเดยม โพแทสเซยม แคลเซยม เกาะอยอยางหลวมๆ และยงมโมเลกลของนำาเปนองคประกอบอยในชองวางในโครงผลก สามารถตมใหเดอดระเหยออกไปได

รปท 6.12 แสดงโครงสรางของซโอไลต [26]

ซโอไลตอาจเกดขนตามธรรมชาตในรปของแรธาต มการทำาเปนเหมองซโอไลตในพนทหลายแหงของโลก หรออาจสงเคราะหขนไดโดยกระบวนการทางเคม เพอประโยชนทางการคา ซงจะทำาใหไดซโอไลตทมสมบตเฉพาะเจาะจง รวมทงอาจมการสงเคราะหซโอไลตในหองปฏบตการเพอประโยชนในการศกษาลกษณะทางเคมของซโอไลต ซโอไลตมมากกวา 600 ชนด แตสามารถแบงกลมตามชนดของโครงสรางไดประมาณ 40 ชนด ซงความแตกตางในโครงสรางนมผลตอสมบตตางๆ ของซโอไลต เชน โครงสรางผลก ความหนาแนน ขนาดของโพรง ความแขงแรงของพนธะ เปนตน การจำาแนกชนดของซโอไลตนนอาศยขนาดและรปรางของโพรงซโอไลตเปนหลก ซงจะทำาใหนำาซโอไลตไปใชประโยชนในงานทแตกตางกนไป ลกษณะเดนของซโอไลต คอ โครงสรางทเปนรพรนอยางเปนระเบยบของซโอไลต ซงอาจใชเปนตวกรองสารทตองการ โดยโมเลกลทเลกกวาขนาดโพรงซโอไลตกจะสามารถผานไปได ในขณะทโมเลกลทมขนาดใหญจะไมสามารถผานออกมา และโมเลกลทตองการซงมขนาดพอดกบโพรงซโอไลตกจะถกกกไวภายในโพรง

-36-

6.4.1 ชนดของซโอไลตซโอไลตสามารถเกดขนได 2 วธ คอ ซโอไลตทพบตามธรรมชาต

(natural or mineral zeolite) และทสงเคราะหขน (synthetic zeolite) ซโอไลตแตละชนดมโครงสรางทแตกตางกน ทพบตามธรรมชาตมมากกวา 35 ชนด สวนซโอไลตสงเคราะหขนมถงประมาณ 100 ชนด ซโอไลตม 2 ชนด ดงน

1) ซโอไลตทเกดตามธรรมชาต (natural or mineral zeolite) ประกอบดวย Hydrated Alumino Silicates ของ Alkaline และ Alkaline-Earth Metals ซงซโอไลตธรรมชาตจะมนำาหนกเบา เปนแรทมความนม มสนำาตาล นำาตาลเหลองหรอสเขยวจาง มลกษณะคลายชอลก ซโอไลตธรรมชาตทนยมใชในอตสาหกรรมม 3 ชนด คอ Clinoptilolite , Chabazite และ Mordenite บางอตสาหกรรม อาจจะใช Phillipsite ชนดของซโอไลตทสำาคญคอ

Group 1 : Single 4 - ringAnalcime Na16 [(AlO2)16 (SiO2)32] . 16H2OPhillipsite (K, Na)10 [(AlO2)10 (SiO2)22] .

20H2OLaimonte Ca4 [(AlO2)8 (SiO2)46] . 16H2O

Group 2 : Single 6 – ringErionite (Ca, Mg, K2, Na2)4 [(AlO2)9

(SiO2)27] . 27H2OGroup 3 : Double 4 – ring

A(Linde) Na12 [(AlO2)12 (SiO2)12] . 27H2OGroup 4 : Double 6 – ring

Chabazite Ca2 [(AlO2)4 (SiO2)8] . 13H2OGroup 5 : Complex 4 – 1

Natrolite Na16 [(AlO2)16 (SiO2)24] . 16H2OGroup 6 : Complex 5 – 1

Mordenite Na8 [(AlO2)8 (SiO2)40] . 24H2O

-37-

Group 7 : Complex 4 – 4 – 1Clinoptilolite Na16 [(AlO2)6 (SiO2)30] . 24H2O

ในสภาพธรรมชาตพบแรซโอไลตประมาณ 50 ชนด แตทพบบอยและมปรมาณคอนขางสงในดนมเพยง 9 ชนดเทานน ไดแก Clinoptilolite , Analcime , Chabazite , Heulandite , Mordenite , Phillipsite , Natrolite , Stilpite และ Gesmondine แรทง 9 ชนด ในกลมน Clinoptilolite และ Mordenite เทานนทพบมากในดนทวไป

2) ซโอไลตทเกดจากการสงเคราะหทางเคม (synthetic zeolite) เกดจากการทำาปฏกรยาเบสกออกไซดตางๆ เชน Al3O2 SiO2 Na2O และ K2O ในระบบทมนำาเพอใหไดผลตภณฑของ ซโอไลตทมนำาผลก และการสงเคราะหสามารถทำาใหเกดไดตงแตเปนเจล (gelatin) จนถงรปทเปนรพรน (porous) และลกษณะทคลายเมดทราย (sandlike) ไดแก Zeolite A, Zeolite Y, Zeolite F, Zeolite M เปนตน

6.4.2 ประโยชนของซโอไลตซโอไลตสงเคราะหมประโยชนและถกนำามาใชมากกวาซโอไลตธรรมชาต

เนองจากมองคประกอบทสมำาเสมอ มโครงสรางทแนนนอนและคอนขางบรสทธ มสารปนเป อนนอย ปจจบนซโอไลตมประโยชนและมบทบาทในอตสาหกรรมหลายดานดงน

1) ใ ช เ ป น ต ว เ ร ง ป ฏ ก ร ย า เ ช น Hydrogenation, lkylation, Aromatization และ Isomerization เปนตน

2) ใชเปน Sorption agent เนองจากโครงสรางทเปนรพรนของซโอไลตทำาใหสามารถดดซบสารตางๆ ไดตามขนาดและโครงสรางของซโอไลตแตละชนด เชน ใชในขบวนการ defying ของ natural gas แยก CO2 และสารประกอบซลเฟอรจากแกสธรรมชาตแยกสารททำาใหเกดสารมลภาวะ เชน SO2 NO2 และ O2 จากอากาศ เปนตน

3) water softeners ซโอไลตสามารถแลกเปลยนไอออนบวกในโครงรางผลกกบแคลเซยมไอออนหรอแมกนเซยมไอออนไดจงชวยลดความกระดางของนำา

-38-

4) ใชเปน ion exchange resins จากคณสมบตการแลกเปลยนไอออนบวกของซโอไลตทำาใหสามารถนำาไปใชเปนเรซน เพอแลกเปลยนกบไอออนบวก Univalent หรอ Divalent Selectivity ของซโอไลตของไอออนบวกทเปน Univalent จากมากไปหานอย ดงน

5) ใชเปน Detergent builder ซโอไลตเปนทนยมในตางประเทศทเจรญแลว โดยใชเปนสวนผสมของผงซกฟอกเนองจากซโอไลตมคณสมบตทเหมาะสมสำาหรบทำาผงซกฟอก คอมคา Capacity และ Kinetics ซงทำาใหการแลกเปลยนไอออนบวกเปนไปไดมากและเรว นอกจากน ซโอไลตยงใชแทนฟอสเฟตไดอกดวย ซงฟอสเฟตทำาใหพชนำาหรอพวกสงมชวตขนาดเลกๆ เจรญเตบโตอยางรวดเรว ทำาใหมปญหาในการกำาจดและเมอมการตายแลวทบถมกนเขาจงทำาใหนำาเนาเสยและสตวนำาทจำาเปนลดจำานวนลงไดเนองจากขาดออกซเจนในการยอยสลาย

ตารางท 6.10 คณสมบตของซโอไลตชนดตาง ๆ

ซโอไลต ไดชอวาเปน Molecular sieve เนองจากโมเลกลมชองวางทสมำาเสมอจำานวนมากซงสามารถแสดงคณสมบตคลาย sieve บนโมเลกลทมชองวางทสมำาเสมอ เนองจากซโอไลตมมากมายหลายชนดและมโครงสรางทแตกตางกน ซโอไลตแตละชนดจงมคณสมบตเหมาะในการใชงานแตกตางกน

-39-

ดงนนเมอจะนำาไปใชงานในดานใดจงควรศกษาคณสมบตใหเหมาะสมกอนเพอใหสามารถใชงานไดถกตองและมประสทธภาพสงสด

ปจจบนในตางประเทศมการศกษาวจยและนำาซโอไลตมาใชในงานคอนกรตอยางมาก โดยเฉพาะประเทศจนทมภมศาสตรเปนภเขา มแหลงซโอไลตจากธรรมชาตมากมายและมการนำา ซโอไลตมาประยกตใชกบงานคอนกรตอยางแพรหลาย

N.-Q., Feng และ J.-Z., Yan (1998) ไดศกษาผลของซโอไลตในการยบยงการยายตวของอลคาไลน ถาวสดทผสมในคอนกรตมปรมาณของอลคาไลน มากกวา 3 % คอนกรตจะมแนวโนมทจะเกด alkali-aggregate rxn.(ARR) ซงในสภาพแวดลอมทเปยก ARR อาจจะทำาใหเนอคอนกรตขยายตวจนเกดการแตกหก หรอการวบตของคอนกรตขนได การใสผงซโอไลตทแนซเมนตบางสวนสามารถยบยงการขยายตวทเกดจาก ARR ได ตวอยางเชน การใชซโอไลตแทนปนซเมนตรอยละ 20 สามารถลดการขยายตวทเกดจาก ARR ได 0.04 % ทอายของตวอยาง 180 วน

C.S., Poon และ คณะ (1999) ไดศกษาถงความสามารถของซโอไลตในการเปนวสดผสม จากผลการทดลองสามารถสรปไดวาซโอไลตทใชในการทดลองเปนวสดปอซโซลานทมความสามารถในการเกดปฏกรยาอยระหวางซลกาฟมกบเถาถานหน โดยทวไปซโอไลตทผสมในซเมนตดวย W/C ratio ตำากวาจะทำาใหมอรตารแขงแรงมากกวา แตการผสมซโอไลตในซเมนตท W/C ratio สงกวาจะทำาใหอตราการเกดการปฏกรยามากกวา ดงนนถาผสม ซโอไลต 15 % จะชวยลดชองวางในเพสตได แตการผสมซโอไลต 25 % จะทำาใหเกดชองวางมากขนทอายของตวอยางตงแต 3 – 180 วน

N.-Q., Feng และ G. -F. Peng (2005) ไดศกษาถงการใชซโอไลตผสมซเมนตทมสาร อลคาไลนตำา จากกระบวนการผลตและสวนประกอบทางเคมของวตถดบหลกในการผลตซเมนตในจนพบวา มองคประกอบของอลคาไลนในซเมนตมากกวา 0.6 % ซงมผลทำาใหกำาลงทไดไมเปนไปตามตองการเมอ W/C ratio เพมสงขน ดงนนจงมการใชซโอไลตและคารบอเนตแทนทปนซเมนตปอซ

-40-

โซลาน ในปรมาณตงแต 20 – 25 % ผลจากการทดลองพบวากำาลงทไดเปนไปตามทตองการและสงขน

N.-Q., Feng และ G.-Z., Li (1991) ไดศกษาถงการนำาซโอไลตมาใชกบวสดทมเงอนไขของความชนเขามาเกยวของ ผลการทดลองพบวาถาอณภมมการเปลยนแปลง ความชนของภาชนะทเกบตวอยางมอรตาปกตจะเปลยนแปลงอยางมาก ขณะทความชนของภาชนะทเกบตวอยาง มอรตารทมความชนเขามาเกยวของจะเปลยนแปลงเพยงเลกนอย ซงจะเปนประโยชนสำาหรบอาคารทตองการรกษาความชนทเหมาะสมในการใชงาน

ธรวฒน สนศร และคณะ (2550) ไดศกษาถงผลกระทบของซโอไลตตอโครงสรางขนาดเลกของซเมนตเพสตผสม พบวาการสลายตวของแคลเซยมไฮรดรอกไซดลดลง เมอมการแทนทปนซเมนตดวยซโอไลตในปรมาณทเพมขน และปรมาตรโพรงทงหมดในซเมนตเพสตสงขน แตขนาดเฉลยของโพรงลดลงสงผลใหเพสตมโครงสรางทแนนขน อาจเปนผลของสารประกอบเนองจากปฏกรยาไฮเดรชนและปฏกรยาปอซโซลานบางสวน

จากการวจยทเกยวของ พบวาวสดปอซโซลานธรรมชาตสามารถนำาไปเปนวสดปอซโซลานได แตการศกษาในวจยเกยวกบการใชประโยชนวสดปอซโวลานธรรมชาตในประเทศไทยในงานคอนกรตมคอนขางนอยมาก ดงนนในงานวจยนจงมงศกษาการนำาปอซโซลานธรรมชาตทมในประเทศไทยไปใชเปนวสดประสานในงานคอนกรต เพอใหเขาใจคณสมบตของสารปอซโซลานธรรมชาต ตลอดจนเหนถงประโยชนการนำาไปใชในงานคอนกรต6.5 เอกสารอางองกรมทรพยากรธรณ. (2548). เพอรไลต. [ออนไลน]. ไดจาก:

http://www.dmr.go.th/Interest/Data /TI2dataD.htm.คม บวคล และรงสรรค รงสมาวงศ (2540). การพฒนามอรตารมวลเบาโดย

การใชเพอรไลต. เอกสารงานวจย. ภาควชาวศวกรรมโยธา. จฬาลงกรณมหาวทยาลย.

จนทนา สขมานนท. (2550). INSEE Concrete Handbook. พมพครงท 2. กรงเทพฯ: บรษท เซอรตส เพรส จำากด.

-41-

จตรกร ตงอนสรณสข และคณะ (2548). ผลกระทบของเพอรไลตตอการซมผานอากาศ และปรมาณชองวางอากาศภายในซเมนตมอรตาร. ปรญญานพนธ. สาขาวชาวศวกรรมโยธา. มหาวทยาลยเทคโนโลยสรนาร.

ณรงคศกด นนทคำาภรา และคณะ. (2547). หนอคน.[ออนไลน]. ไดจาก: http://www.soil.civil .rmut.ac.th /rock/index1.html.

ธงชย พงรศม. (2531). ธรณวทยาทวไป. พมพครงท 1. กรงเทพฯ: สำานกพมพ โอเดยนสโตร.

ธนตา นนทสวาง. (2547). การศกษาการลดรพรนในอฐมวลเบาแบบไมเผาจากดนเบาลำาปาง. ปรญญานพนธ. สาขาวชาเคมอตสาหกรรม คณะวทยาศาสตร มหาวทยาลยเชยงใหม.

ธรวฒน สนศร, ชย จาตรพทกษกล, และปรญญา จนดาประเสรฐ. (2548). ผลกระทบของขนาดอนภาคและรปรางเถาถานหนตอความพรนและการซมผานอากาศของเพสต. การประชมวชาการคอนกรตประจำาป ครงท 1. (หนา CON22-CON29). กรงเทพฯ. สมาคมคอนกรตไทย.

ธรวฒน สนศร, ชวทย นาเพย และ ศกดสทธ พนทว (2550). ผลกระทบของซโอไลตตอโครงสรางขนาดเลกของซเมนตเพสตผสม. การประชมวชาการวศวกรรมโยธาแหงชาตครงท 12 จงหวดพษณโลก วนท 2-4 พฤษภาคม.

ประพตร กรงพานชย. (2540). การนำากากแรสงกะสและวสดพรนเบาเพอรไลตมาผลตเปนคอนกรตเบา. กรงเทพฯ: มหาวทยาลยเกษตรศาสตร.

ปรญญา จนดาประเสรฐ และชยจาตรพทกษกล. (2547). ปนซเมนต ปอซโซลาน และคอนกรต.กรงเทพฯ: สมาคมคอนกรตไทย.

มหาวทยาลยเทคโนโลยราชมงคล. (2543). ฟสกสราชมงคล ศพทชวะ. [ออนไลน]. ไดจาก: http://www.electron.rmutphysics.com/bio-glossary.

สถาบนสงเสรมการสอนวทยาศาสตรและเทคโนโลย [สสวท.]. (2550). ซากดกดำาบรรพ . [ ออนไลน ]. ไดจาก: http://www.ipst.ac.th/science/index.shtml.

-42-

สำานกเหมองแรและสมปทาน กลมวศวกรรมและความปลอดภย. (2546). เพอรไลต.[ออนไลน]. ไดจาก: http://www.dpim.go.th/ppr/title.php?tid=000001074149948.

สมตร หวงนาค. (2547). การศกษาปจจยทมผลตอการลดรพรนของอฐมวลเบาแบบไมเผาจากดนเบาลำาปาง. ปรญญาตร. สาขาวชาเคมอตสาหกรรม คณะวทยาศาสตร มหาวทยาลย เชยงใหม.

เสรวฒน สมนทรปญญา. (2538). โลกและหน. พมพครงท 1. กรงเทพฯ: สำานกพมพ สรวทยาสาสน.

A.C. Aydin and R. Gul. (2006). Influence of Volcanic Originated Natural Materials as Additives on The Setting Time and Some Mechanical Properties of Concrete. Construction and Building Materials. 21. p.1277-1281.

American Society for Testing and Materials. (1991). Standard Specification for Fly Ash and Raw or Calcined Natural Pozzolan for Use as a Mineral Admixture in Portland Cement Concrete. Annual Book of ASTM Standards Vol.04.02. (ASTM C618-91).

B.Y. Pekmezci and S. Akyu¨z. (2004). Optimum Usage of A Natural Pozzolan for The Maximum Compressive Strength of Concrete. Cement and Concrete Research. 34. p.2175-2179.

C. Jaturapitakkul, K. Kaittikomol, V. Sata and T. Leekeeratikul. (2004). Use of Ground Coarse Fly Ash as a Replacement of Condensed Silica Fume in Producing High-Strength Concrete. Cement and Concrete Research. 34. p.549-555.

C. S. Poon, L. Lam, S.C. Kou and Z.S. Lin (1999). A Study on the Hydration Rate of Natural Zeolite Blended Cement Paste. Construction and Building Materials. Vol. 13, pp 427-432.

D. Fragoulisa, M.G. Stamatakisb, E. Chaniotakisa and G. Columbusb. (2004) . Characterization of

-43-

Lightweight Aggregates Produced with Diatomite Rocks Originating From Greece. Materials Characterization. 53. p.307-316.

I.B.Topcu and B.Isikdag. (2007). Effect of Expanded Perlite Aggregate on The Properties of Lightweight Concrete. Journal of Materials Processing Technology PROTEC-11355; No. of Pages 5.

K. Pimraksa and P. Chindaprasirt. (2008). Lightweight Bricks Made of Diatomaceous Earth, Lime and Gypsum. Ceramics International. CERI-2954; No of Pages 8.

M.J.Shannag. H.A.Shania. (2003). Sulfates Resistant of High-performance Concrete. Cement and Concrete Composites 25:363-369.

N.-Q., Feng and G.-F., Peng. (2005). Applications of Natural Zeolite to Construction and Building Materials in China. Construction and Building Matyerials, 19: 579-584.

N.-Q., Feng and J.-H., Yan, 1998. Prevention of ARR in cement concrete with natural Zeolite. Concrete Cement Products, Vol. 2.

N.-Q., Feng and G.-Z., Li. (1991). Humidity-conditioning Materials. Proceedings of the 24th academic conference of the Production Engineering.

P. Chindaprasirt, S. Ruangsiriyakul. HT. Cao and L. Bucea. 2001. Influence of Mae Moh Fly Ash Fineness on Characteristics, Strength and Drying Shrinkage Development of Blended Cement Mortars. The Eighth East Asia-Pacific Conference on Structural Engineering and Construction. Singapore. 5-7 December 2001. Paper No.1191. p.6.

R. Demirboga and R. Gul. (2003). Thermal conductivity and compressive strength of expanded perlite aggregate concrete with mineral admixtures. Energy and Buildings. 35. p.1155-1159.

-44-

R. Demirboga, I. Orung and R. Gul. (2001). Effects of Expanded Perlite Aggregate and Mineral Admixtures on The Compressive Strength of Low-Density Concretes. Cement and Concrete Research. 31. p.1627-1632.

7.การเชอมโยงกบนกวจยทเปนผเชยวชาญในสาขาวชาททำาการวจย ใหระบวาปจจบนทานมความรวมมอในการทำาวจยกบนกวจยทเปนผเชยวชาญในสาขาวชาททานทำาวจยอยอยางไร ทงในและตางประเทศผวจยในเปนนกวจยรวมในโครงการของ ศ.ดร. ชย จารตรพทกษกล ภาควชาวศวกรรมโยธา

ม.เทคโนโลยพระจอมเกลาธนบร ในหวขอเรอง การใชเถาจากโรงงาน“อตสาหกรรมเพอเปนวสดประสาน ”จากสำานกงานกองทนสนบสนนการวจย ตงแต 31 สงหาคม 2550- 30 สงหาคม 2553

นอกจากนผวจยยงทำาวจยรวมกบ ศ.ดร.ปรญญา จนดาประเสรฐ ศนยวจยและพฒนาโครงสรางมลฐาน

อยางยงยน ภาควชาวศวกรรมโยธา ม.ขอนแกน

8.ระเบยบวธวจย ใหระบขนตอน วธการ และระยะเวลาททานจะใชในการวจยอยางชดเจน และสอดคลองกบวตถประสงค

8.1 การรวบรวมขอมลและเตรยมวสดทใชในการทดสอบ กอนจะมการทดสอบในหองปฏบตการจำาเปนตองมการรวบรวมขอมลและผลงานวจยทเกยวของกบวสดปอซโซลานธรรมชาต และวธทดสอบโครงสรางจลภาคของซเมนตเพสต โดยรวบรวมประวตความเปนมารวมถงการนำาไปใชงานทงในประเทศและตางประเทศ การจ ำาแนกประเภทและคณสมบตตางๆของซเมนตผสมวสดปอซโซลานธรรมชาต กลไกการปรบปรงคณสมบตของซเมนตผสมวสดปอซโซลานธรรมชาต กำาลงอดซเมนตผสมวสดปอซโซลานธรรมชาต การพฒนาก ำาลงของซเมนตผสมวสดปอซโซลาน

-45-

ธรรมชาตตามระยะเวลา ขอมลผลการศกษาการปรมาตรของโพรง การกระจายขนาดของโพรง (Porosity) และการซมผานของ(Permeability) 8.2 วสดทใชในการทดสอบ 1. ปนซเมนตปอรตแลนดประเภทท 1 2. ปอซโซลานธรรมชาตไดแก เพอรไลต ไดอะตอมไมต และ ซโอไลต 3. มวลรวมละเอยด ใชทรายแมนำาผานตะแกรงเบอร 4 4. ซเมนตทใชเปนซเมนตปอรตแลนดประเภทท 1 (Ordinary Portland Cement, OPC) 5. นำาใชนำาประปา 8.3 ขนตอนในหองปฏบตการ

8.3.1 การศกษาคณสมบตทวไปของวสดนำาวสปอซโซลานธรรมชาต 3 ชนดทำาการวเคราะห ดงตอไปน

1. การทดสอบหาความหนาแนนและความถวงจำาเพาะของวสดปอซโซลานธรรมชาต โดยใชขวดทดลองมาตรฐานเลอชาเตอลแอร (Le Chatelier Flask) ตาม ASTM C 188 ซงคาความถวงจำาเพาะเปนอตราสวนระหวางนำาหนกของวสดตอนำาหนกของนำา ทมปรมาตรเทาวสดนนโดยปรมาตรของวสดปอซโซลานธรรมชาตหาไดจากการแทนทในนำามนกาด

2. การทดสอบหาปรมาณทคางบนตะแกรงมาตรฐานขนาดชองเปด 45 ไมโครเมตร (เบอร 325) ของวสดปอซโซลานธรรมชาต โดยใชการรอนแบบเป ยก (Wet Sieve Analysis) ตาม ASTM C 430 เป นการวดความละเอยดของวสดทมอนภาคขนาดเลกและไมละลายนำา คาทไดเปนรอยละของอตราสวนของนำาหนกทคางตอนำาหนกทใชทดสอบ

3. การทดสอบความละเอยดของวสดปอซโซลานธรรมชาตโดยวธแอรเพอรมอะบลตของเบลน ตาม ASTM C 204 เปนการวดพนทผ วจ ำาเพาะ (Specific Surface Area) ดวยการวดระยะเวลาทอากาศทไหลผานตวอยาง ซงคาททดสอบไดมหนวยเปนพนทผวตอหนวยนำาหนก (ซม 2/ก)

4. การถายภาพขยายกำาลงสงวสดปอซโซลานธรรมชาตดวยเคร อง Scanning Electron Microscope (SEM)

-46-

5. ก า ร ว เ ค ร า ะ ห ก า ร ก ร ะ จ า ย ต ว ข อ ง อ น ภ า ค (Particle Size Distribution) ของวสดปอซโซลานธรรมชาต โดยใชเครองมอ Particle Size Analyzer ซงสามารถหาขนาดเฉลยของอนภาคได

6. ก า ร ว เ ค ร า ะ ห อ ง ค ป ร ะ ก อ บ ท า ง เ ค ม ด ว ย เ ค ร อ ง X-Ray Fluorescence (XRF) ของวสดปอซโซลานธรรมชาต

7. การวเคราะหความเป นผลกด วยเคร อง X-Ray Diffraction (XRD) ของวสดปอซโซลานธรรมชาต 8. การวเคราะหเชงความรอนด วยเคร อง (Differential Thermal Analysis, DTA), วเคราะหสมบตทางความรอนของสารตวอยาง วดการเปลยนแปลงมวลของสารตวอยาง ทเปนฟงกชนกบเวลาหรอกบอณหภมใน scanning mode (Thermo Gravimetric Analyzer, TGA)ของปนซเมนตปอรตแลนด และวสดปอซโซลานธรรมชาต

8.3.2 การทดสอบเพสต, มอรตาร ทมวสดปอซโซลานธรรมชาตเปนสวนผสม

1. การทดสอบหาความขนเหลวปกตของซเมนตเพสต และเพสตผสมวสดปอซโซลานธรรมชาต โดยใชเครองมอไวแคต (Vicat Apparatus) โดยมอตราสวนการแทนทวสดปอซโซลานธรรมชาตในปนซเมนตรอยละ 0, 20, และ 40 โดยนำาหนกวสดประสาน

2. การทดสอบระยะเวลาการกอตวทงระยะตนและระยะปลายของซเมนตเพสต และเพสตผสมวสดปอซโซลานธรรมชาต ตาม ASTM C 191 ใช ปรมาณนำาทพอเหมาะจากการทดสอบความขนเหลวปกต ซงการกอตวระยะตนคอระยะเวลาทการจมของเขมมาตรฐานขนาดเสนผานศนยกลาง 1 มม เปนระยะ 25 มม ภายในเวลา 30 วนาท และการกอตวระยะปลายคอระยะเวลาทเพสตแขงตวแลวจนทำาใหเขมมาตรฐานไมสามารถจมลงในเพสตดวยนำาหนกของตวเองได

3. การทดสอบหาความสามารถในการไหลตวของซเมนตมอรตาร และมอรตารทมวสดปอซโซลานธรรมชาตเปนสวนผสมในอตรารอยละ 0, 20, และ 40 โดยนำาหนกวสดประสาน ควบคมคาการไหลตว (Flow) ของมอรตารทกอตราสวนผสมใหมคาอยระหวาง 105 ถง 115 ตามมาตรฐาน ASTM C 230

-47-

เพอใหตวอยางทดสอบทกตวอยางมคาความสามารถเทได (Workability) ใกลเคยงกน

4. การทดสอบกำาลงอดของมอรตาร ใชตวอยางมอรตารขนาด 5x5x5 ซม ตาม ASTM C 109 และมวธการผสมมอรตารเปนไปตาม ASTM C 305 โดยใชวสดปอซโซลานธรรมชาตแทนทปนซเมนตปอรตแลนดประเภทท 1 รอยละ 0, 20, และ 40 โดยนำาหนก และมอตราสวนผสมวสดประสาน (ปนซเมนตหรอปนซเมนตผสมวสดปอซโซลานธรรมชาต) ตอทรายเทากบ 1:2.75 โดยนำาหนก ปรมาณนำาทใชคอปรมาณนำาททำาใหมอรตารมคาการไหลแผระหวางรอยละ 105 ถง 115 ตามการทดสอบการไหลตวของมอรตาร และทดสอบกำาลงอดทอาย 3, 14, 28, 60 และ 90 วนตามลำาดบ

5. การหาคาดชนกำาลง (Strength Activity Index) ของมอรตาร เปนการเปรยบเทยบกำาลงอดของมอรตารทผสมวสดปอซโซลานธรรมชาตในอตราสวนเทากบรอยละ 20 โดยนำาหนกวสดประสาน กบมอรตารทไมใชวสดปอซโซลานธรรมชาตเปนสวนผสมหรอมอรตารมาตรฐาน ซงสามารถบอกถงความเปนวสดปอซโซลานของวสดปอซโซลานธรรมชาตได โดย ASTM C 618 ไดกำาหนดคาดชนกำาลงของวสดปอซโซลานไวคอมคาไมนอยกวารอยละ 75 ท อาย 7 และ 28 วน

6. การทดสอบชองวางหรอความพรน (Porosity) ของมอรตารทมวสดปอซโซลานธรรมชาตเปนสวนผสมในปรมาณตางกน โดยใชเครองทดสอบการวดความพรนวดทใช Helium

7. การทดสอบคาการซมผานอากาศ (Air Permeability) ของมอรตารทผสมวสดปอซโซลานธรรมชาต เพอศกษาถงอตราการซมผานของอากาศ รวมถงการซมผานของสารละลาย และออกซเจนทอาจเปนอนตรายตอคอนกรต โดยเฉพาะโครงสรางคอนกรตเสรมเหลก

8. การทดสอบหาคารอยละของน ำาหน กท สญเสยเน องจากการกดกรอนของสารละลายกรด

ซลฟรกใชรอยละการแทนทปนซเมนตดวยวสดปอซโซลานธรรมชาตคอ 0, 20 และ 40 โดยนำาหน กของปนซเมนต อ ตราสวนปนซเมนตต อทราย ค อ

-48-

1:2.75 โดยนำาหนก ปรมาณนำาทใชคอปรมาณนำาททำาใหมอรตารมคาการไหลแผระหวางรอยละ 105 ถง 115 ภายหลงหลอตวอยางได 24 ชวโมง จงถอดแบบ นำาไปบมในนำาเปนเวลา 28 วน แลวนำาไปแชสารละลายกรดซลฟรกทมคา pH เทากบ 0.5, 1.5 และ 2.5 ซงมความเขมขนรอยละ 3, 0.2 และ 0.02 ตามลำาดบ จากนนทำาการชงนำาหนกทหายไปของมอรตารทแชในกรดทเวลา 3, 14, 28, 60 และ 90 วน เพอศกษาสภาพการกดกรอนของมอรตาร เนองจากสารละลายกรดซลฟรก ในรปของนำาหนกทสญเสย

9. การทดสอบการขยายตวของแทงมอรตารวสดทใชและอตราสวนผสมเปนแบบเดยวกบมอรตารทรงลกบาศก

ขนาด 5 ซม. ทใชทดสอบกำาลงอดทกประการ หลอตวอยางแทงมอรตารขนาด 2.5x2.5x30 ซม. (สวนผสมละ 2 แทง) ได 24 ชวโมงจงถอดแบบทำาการวดคาเรมตนโดยเครองมอวดการขยายตว นำาตวอยางลงไปแชในสารละลายซลเฟตทนท วดการขยายตวของแทงมอรตารทอาย 7, 14, 28, และ ทกๆ 14 วน จนถงอาย 180 วน

8.3.3 การทดสอบโครงสรางขนาดเลก (Microstructure) ของเพสตทมวสดปอซโซลานธรรมชาตเปนสวนผสม

1. การทดสอบหาขนาดโพรง และการกระจายโพรงดวยเคร อง Mercury Intrusion Porosimeter (MIP) ทบกอนลกบาศกใหแตกเปนชนเลกๆประมาณ 5-8 มลลเมตร เลอกชนตวอยางซงอยตรงกลางกอนลกบาศกประมาณ 8 กรม นำาช นตวอยางไปจมในไนโตรเจนเหลว ซ งมอณหภมท –195 องศาเซลเซยส ประมาณ 5 นาท นำาชนตวอยางไปทำาใหแหงโดยใชเคร อง Freeze-Dryer ทอณหภม –40 ๐ C ความดน 0.5 ปาสคาล เปนเวลา 2 วนนำาชนตวอยางประมาณ 1-1.5 กรม ใสในแทงใสตวอยาง (Penetrometer) แลวตดตงในชองความดนตำา เดนเคร องเพอใหระบบเปนสญญากาศ หลงจากนนเพมความดนจนถง 30 ปอนดตอตารางนว และนำาแทงใสตวอยางไปชงนำาหนกและตดตงทชองความดนสง เพออดความดนจนกระทงถงความดนสงสดท 33,000 ปอนดตอตารางนว

-49-

2. การถ ายภาพขยายอนภาคดวยเคร อง Scanning Electron Microscope (SEM)

ทบกอนตวอยางลกบาศกใหแตกเปนชนเลก ๆ ขนาดความกวาง 10 x 10 มลลเมตร หนา 5 มลลเมตร นำาชนตวอยางไปทำาใหแหงโดยใชเคร อง Freeze-Dryer ทอณหภม -40 ๐ C ความดน 0.5 ปาสคาล เปนเวลา 2 วน หลงจากนนนำาชนตวอยางไปเคลอบดวยทองและนำาไปทดสอบถายภาพขยายอนภาคดวยเคร อง SEM ทดสอบหา Phase Composition ของเพสตผสมวสดปอซโซลานธรรมชาตโดยวธ Back-scattered Electron (BSE) ดวยเครอง SEM

3. การทดสอบแคลเซยมไฮดรอกไซค โดย X-Ray Diffraction (XRD)

ทบกอนตวอยางลกบาศกใหแตกเปนช นเลก ๆ ประมาณ 5 – 10 มลลเมตร น ำาช นตวอยางไปจมในไนโตรเจนเหลวทอณหภม -195 ๐ C ประมาณ 5 นาท นำาชนตวอยางไปทำาใหแหงโดยใชเครอง Freeze-Dryer ทอณหภม -40 ๐ C ความดน 0.5 ปาสคาล เปนเวลา 2 วน หลงจากนนนำาชนตวอยางไปบดแลวรอนผานตะแกรงเบอร 100 นำาช นตวอยางทได ไปทดสอบ XRD เพอวเคราะหแคลเซยมไฮดรอกไซค

4. การทดสอบ Thermal Gravity Analysis (TGA) ปรมาณของแคลเซยมไฮดรอกไซดในซเมนตเพสต คอ ผลลพธของปฏกรยาระหวางซเมนตปอรตแลนดและนำา และปรมาณการเกดของแคลเซยมไฮดรอกไซด โดยปฏก รยาปอซโซลานของเถ าถ านหนและซเมนตเพสต สามารถสงเกตไดโดยดผลของการลดลงของปรมาณแคลเซยมไฮดรอกไซด การทดสอบโดยเคร อง TGA เปนทยอมรบกนโดยทวไปวาเปนวธทถกตองแนนอน สำาหรบการหาปรมาณผลก แคลเซยมไฮดรอกไซด และ ไฮเดรตอนๆ (การสญเสยของนำา), รวมถงแคลเซยมซลเกตไฮเดรต, เอททรงไกต (ระยะสดทาย), แรยปซม,และอนๆ การหาปรมาณแคลเซยมไฮดรอกไซด หาไดโดยอาศยการสญเสยของนำาหนกระหวาง 450o C และ 580o C ซงจะสลายตวใน

-50-

รปแคลเซยมออกไซดกบนำา โดยแสดงเปนอตรารอยละโดยนำาหนกของตวอยางดงสมการท 1 Ca(OH)2 CaO + H2O (1)

การวเคราะหตวอยางทดสอบ ถกกำาหนดโดยการใชสภาวะความรอนในบรรยากาศ N2

โดยมอตราการไหล 120 ml / นาท ตวอยางสำาหรบการวเคราะห TGA ใชประมาณ 2 - 30 mg โดยใหอตราของความรอนถกรกษาใหตอเนองจาก 10oC/ตำาสดและความรอนสงสดถง 1,000 o C โดยมอตราการเพมอณหภม 10o C ตอนาท

5. การวเคราะหปฏกรยาและการเปลยนแปลงตางๆของเพสตผสมวสดปอซโซลาน

ธรรมชาตเมอไดรบความรอน(Differential Thermal Analysis, DTA) DTA เปนเคร องมอทใชวเคราะหอณหภมทเกดปฏกรยาตางๆเมอเพสตไดรบความรอน โดยปฏกรยาทสามารถตรวจพบ (Detect) ไดโดยเทคนคนจะตองมการเปลยนแปลง Enthalpy ระหวางาเกดปฏกรยา กลาวคอ Endothermic Reaction ค อ ปฏ ก ร ย าท ด ดพล ง งา นควา มร อ นจากภายนอ ก ห ร อ Exothermic Reaction คอ ปฏก รยาท คายความรอนออกมาภายนอก ปฏก รยาท งสองแบบจะมผลท ำาใหอณหภมของสภาวะแวดลอมเก ดการเปลยนแปลง หลกการทำางานของเครอง DTA จะใชพนฐานการเปลยนแปลงของอณหภมระหวางเกดปฏกรยานในการวเคราะห หลกการทำางานของเครองจะวดความแตกตางของอณหภมระหวางตวอยางและวสดเปรยบเทยบ (Inert Reference Materials, ผ ง Alumina) โ ด ย ท ท ง ต ว อ ย า ง และ Reference จะไดรบความรอนในสภาวะแบบเดยวกน และจะบนทกผลอยางตอเนองออกมา

8.4 ทำาการวเคราะหผล อธบายผล และสรปผลนำาขอมลทงหมด อธบายผล โดยใชผลการทดสอบโครงสรางระดบจลภาค

(Microstructure) เชน การกระจายขนาดโครงสรางโพรงคะปลลาร ปรมาณแคลเชยมไฮรดรอกไซด เปนตน สงผลทางกายภาพตอเพสตและมอรตาร เชน

-51-

กำาลงอด ความทนทาน อยางไรบาง ผลของการใสสารผสมเพมคอ วสดปอซโซลานธรรมชาตทำาใหเพสตหรอมอรตารเปลยนแปลงคณสมบตระดบจลภาคและกายภาพอยางไรบาง

9. ขอบเขตของการวจย ใหระบขอบเขตของการวจยทจะทำาใหชดเจนวาจะทำาแคไหน ครอบคลมถง

อะไรบาง ทดสอบคณสมบตของวสดปอซโซลานธรรมชาต เชน ความละเอยด, รป

ถายขยายกำาลงสง (SEM), ความถวงจำาเพาะ, องคประกอบทางเคม, ปรมาณนำาทความขนเหลวปกต และระยะเวลาการกอตวของเพสตเมอแทนทดวยวสดปอซโซลานธรรมชาตในปนซเมนตทอตราสวนตางๆ ทดสอบกำาลงอดของมอรตารเมอแทนทปนซเมนตดวยวสดปอซโซลานทมความละเอยดและอตราสวนการแทนทตางกน

ทดสอบหาคารอยละนำาหนกทสญเสยของมอรตารแทนทปนซเมนตดวยวสดปอซโซลานเนองจากการกดกรอนของสารละลายกรดซลฟรค เมอแชในสารละลายกรดซลฟรคความเขมขนรอยละ 3, 0.2 และ 0.02 โดยนำาหนก ทอายของการแชสารละลายกรดทระยะเวลา 3, 7, 14, 28, 60 และ 90 วน

ทดสอบการขยายตวของแทงมอรตารขนาด 2.5x2.5x28.5 ซม. โดยใชอตราสวนวสดประสาน (ปนซเมนตหรอปนซเมนตผสมวสดปอซโซลานธรรมชาต) ตอทรายเทากบ 1 : 2.75 โดยนำาหนก ใชวสดปอซโซลานธรรมชาตแทนทปนซเมนตปอรตแลนดประเภทท 1 ทอตราสวนรอยละ 0, 20, และ 40 โดยนำาหนกวสดประสาน สวนปนซเมนตปอรตแลนดประเภทท 5 นนไมมการใชวสดปอซโซลานธรรมชาตในสวนผสม นำาตวอยางแทงมอรตารไปแชในสารละลายแมกนเซยมซลเฟตความเขมขนรอยละ 5 ทนทหลงถอดแบบ ทำาการทดสอบการขยายตวของแทงมอรตารทแชในสารละลายแมกนเซยมซลเฟตทอาย 7, 14, 28 และทกๆ 14 วนจนถงอาย 180 วน

-52-

ทดสอบความพรนโดยใช Helium และ การซมผานอากาศ (Air Permeability) ของเพสตและมอรตารผสมวสดปอซโซลานธรรมชาตในอตราการแทนททแตกตางกน

ทดสอบโครงสรางระดบจลภาค (Microstructure) ของเพสต เชน การทดสอบหาขนาดโพรง และการกระจายโพรงดวยเครอง Mercury Intrusion Porosimeter (MIP), การถายภาพขยายอนภาคดวยเครอง Scanning Electron Microscope (SEM), การทดสอบแคลเซยมไฮดรอกไซค โดย X-Ray Diffraction (XRD), การทดสอบ Thermal Gravity Analysis (TGA),การวเคราะหปฏกรยาและการเปลยนแปลงตางๆของเพสตผสมวสดปอซโซลานธรรมชาตเมอไดรบความรอน (Differential Thermal Analysis, DTA) และทดสอบหา Phase Composition ของเพสตผสมวสดปอซโซลานธรรมชาตโดยวธ Back-scattered Electron (BSE) ดวยเครอง SEM

10. อปกรณทใชในการวจย ใหระบอปกรณทตองใชในการทำาวจยมาดวย โดยแยกเปนอปกรณทมอยแลว และอปกรณทตองจดหาเพม10.1 อปกรณและเครองมอทใชทดสอบในการศกษาครงนประกอบดวย

(ทมอยแลว)1. เครองบดวสด (Grinding Machine) 2. เคร องทดสอบกำาลงอดคอนกรต (Compression Testing

Machine) 3. ชดทดลองหาความถวงจำาเพาะของ ปนซเมนต ทราย หน4. ชดทดลองหาพนทผวจ ำาเพาะโดยวธของเบลน (Blaine Air

Permeability)5. ตะแกรงรอนมาตรฐาน6. เครองผสมมอรตาร7. ชดทดสอบการไหลแผของมอรตาร8. แบบหลอตวอยางมอรต ารมาตรฐานทรงลกบาศก ขนาด

5x5x5 ซม

-53-

9. เครองชงไฟฟา10. เคร องถ ายภาพขยายก ำาล งสง (Scanning Electron

Microscope, SEM)11. เคร องว เคราะหการกระจายต วและขนาดของอน ภาค

(Particle Size Analyzer)12. เคร องว เคราะหองค ประกอบทางเคมโดยวธ X-Ray

Fluorescence (XRF)13. เคร องวเคราะหความเป นผลกของวสดโดยวธ X-Ray

Diffraction (XRD)14. เครองวดการเปลยนแปลงทางความรอน ( TGA, DTA)15. เ ค ร อ ง ว ด ก า ร ส อ ง ผ า น (Transsmittion Electron

Microscope)16. เ ค ร อ ง ม อ ว ด ช อ ง ว า ง (Mercury Intrusion

Porosimetry, MIP)16. เคร องวดปรมาณความพรนโดย Helium (Porosimetry Test)17. การวดการซมผานอากาศ (Air Permeability Test)

10.2 อปกรณทจำาเปนตองจดหาเพมเตมหรอสรางขน 1. เ ค ร อ ง ว ด ก า ร ข ย า ย ต ว ข อ ง ม อ ร ต า ร (Length Comparator) 2. แบบหลอสำาหรบทดสอบการขยายตวของมอรตาร (Mould for Expansion Test) 3 ชด

11. แผนการดำาเนนงานตลอดโครงการ ใหระบแผนการดำาเนนงานอยางชดเจน โดยระบวาในแตละปจะทำาอะไร มกจกรรมอะไรบาง และทสำาคญจะตองระบผล (output) ทจะได รวมทงใหระบผลงานทคาดวาจะตพมพได หรอจดทะเบยนสทธบตรไดมาดวย

-54-

ดชนชวดความสำาเรจของโครงการผลงานวจยทเกดขนเนองจากการสนบสนนของโครงการน

1. เมองานวจยสนสดลง จะทำาใหทราบวาวสดปอซโซลานแตละชนด สามารถนำาไปใชไดหรอไม หากนำาไปใชได จะมขอจำากดหรอขอควรระมดระวงอะไรบางในการนำาไปใชงาน โดยงานวจยจะไดนำาเสนอหลกการทเหมาะสมทจะนำาวสดปอซโซลานธรรชาตเหลานไปใชประโยชน โดยไมกอผลเสยตอคอนกรต

กจกรรม เดอนขนตอนการดำาเนนการ 1-

23-4

5-6

7-8

9-10

11-12

13-14

15-16

17-18

19-20

21-22

22-24

เกบตวอยางเตรยมอปกรณทดสอบคณสมบตวสดหลอกอนตวอยางทดสอบกำาลงรบแรงอดท ด ส อ บ ก า ร ต า น ท า น ก า รกดกรอนจากกรดท ด ส อ บ ก า ร ต า น ท า น ก า รกดกรอนจากซลเฟต ทดทดสอบหาชองวาง ทดสอบการซมผานทดสอบ DTA, TGAทดสอบ XRDทดสอบ SEMวเคราะหขอมลรายงานความกาวหนาสรปรายงานการวจย

-55-

2. จำานวนนกศกษาปรญญาโททคาดวาจะจบการศกษาจากโครงการนจำานวน 1-2 คน และเปนสวนหนงของงานวจยในระดบปรญญาเอก 3. มผลงานตพมพในวารสารวชาการระดบนานาชาต, วารสารวชาการระดบชาต, เอกสารประกอบการประชมระดบนานาชาต, เอกสารประกอบการประชมระดบชาต รวมอยางนอย 4 เรอง

12. ประโยชนทคาดวาจะไดรบ ใหแสดงความคาดหมายของประโยชนทจะไดรบจากโครงการวจยน และระบชอผลงานทจะตพมพ รวมทงชอวารสารทคาดวาจะตพมพ (เปนแผนตอป)

1. สงเสรมการประหยดพลงงานในรปของการใชวสดปอซโซลานธรรมชาต (เพอรไลต, ไดอะตอไมต

และซโอไลต) ทดแทนปนซเมนต ซงจะสงผลใหลดพลงงานทตองเผาปนซเมนตลง ลดปรมาณกาซ คารบอนไดออกไซดทเขาสบรรยากาศใหนอยลง นอกจากนท ำาให สภาพแวดลอมตาง ๆ ดขน 2. เปนการสรางฐานงานวจยภายในประเทศ ผานขบวนการศกษาในระดบ

บณฑตศกษาของมหาวทยาลยเทคโนโลยสรนาร เพราะงานวจยนตองใชนกศกษาในระดบปรญญาโทและปรญญาเอก ชวยทำางานวจย ซ งนกศกษาทสำาเรจการศกษา และองคความรทไดจากงานวจยชนน จะมสวนสำาคญในการสงเสรมการใชวสดปอซโซลานเพอพฒนาประเทศไทยตอไป

3. สงเสรมและใหความรของวสดปอซโซลานทใชในงานคอนกรตแกวศวกร ผรบเหมากอสรางตลอดจนบรษทปนซเมนตตาง ๆ ผานรายงานการวจย, บทความของงานวจย ซงจะทำาใหมคนมความรเกยวกบวสดปอซโซลานมากขนและสามารถใชวสดปอซโซลานในงานคอนกรตไดอยางถกตองและเหมาะสม

วารสารทคาดวาจะตพมพ

-56-

a. Journal of Materials in Civil Engineering, ASCE b. ACI Materials Journal c. Cement and Concrete Research d. Cement and Concrete Composite e. Construction and Building Materials

13. งบประมาณ งบประมาณรวมไมเกน 240,000 บาทตอป โดยขอใหแสดงรายละเอยดงบประมาณโดยแยกเปนหมวด ๆ เชน หมวดคาตอบแทน หมวดคาวสด หมวดคาใชสอย (สำานกงานคณะกรรมการการอดมศกษาและ สำานกงานกองทนสนบสนนการวจยไมเนนการซอครภณฑ และการเดนทางตางประเทศในโครงการน)

รายละเอยดคาใชจายโครงการปท 1

รายการคาใชจายตอเดอน

รวม 1 ป (12 เดอน)

%

1. หมวดคาตอบแทน      

- หวหนาโครงการ5,00

0 60,00012.50

- ผชวยวจย5,00

0 60,00012.50

    120,00025.00

2. หมวดคาวสด      

- ปนซเมนต ทราย - 1,0000.2

1

- ภาชนะเกบตวอยางและบมตวอยางมอรตาร - 2,0000.4

2

- คาเดนทางในการเกบตวอยางวสด - 3,0000.6

3

    6,0001.2

53. หมวดคาใชสอย      3.1 คาทดสอบ      

-57-

- Particle Size Distribution ของวสด - 5,0001.0

4 - องคประกอบทางเคมโดยวธ X-Ray Fluorescence ของวสด - 13,000

2.71

- ความเปนผลกโดยวธ X-Ray Diffraction ของวสด - 20,000

4.17

- ภาพถายขยายอนภาคโดย SEM ของวสด- 20,000 4.1

7 - การวเคราะหทางของรอน (TGA, DTA) ของวสด - 20,000

4.17

- การวเคราะหโครงสรางระดบนาโนโดย TEM ของวสด - 20,000

4.17

    98,000 20.42

3. 2 หมวดคาใชจายอน ๆ       - คาดำาเนนการจดทำาบทความเพอสมมนา, การประชม, และวารสาร - 2,000

0.42

- คาใชจายในการรวมประชมเพอเสนอผลงานประมาณ 1 ครง - 8,000

1.67

- คาเดนทางของทปรกษาจากขอนแกนมานครราชสมา   6,000

1.25

(ศ.ดร.ปรญญา จนดาประเสรฐ)        16,000 3.3

3

รวมคาดำาเนนการวจยปท 1  240,000 50.

00ปท 2

รายการคาใชจายตอ

เดอนรวม 1 ป (12

เดอน) %

1. หมวดคาตอบแทน      

- หวหนาโครงการ5,00

060,000 12.

50

- ผชวยวจย5,00

060,000 12.

50    120,000 25.

-58-

002. หมวดคาวสด - -  

- ปนซเมนต และ ทราย - 00.0

0

- คาวสดอน ๆ - 00.0

0

    00.0

03. หมวดคาใชสอย      3. 1 หมวดคาทดสอบ       - ความเปนผลกโดยวธ X-Ray Diffraction ของเพสต - 14,000

2.92

- ภาพถายขยาย Frature Surface ของเพสตโดย SEM - 15,000

3.13

- ชองวางในเพสต (Porosity of paste) โดย MIP และ Helium Porosimetry - 15,000

3.13

- การวเคราะหทางของรอน (TGA, DTA) ของเพสต - 20,000

4.17

- การหาสวนประกอบ (Phase Analysis) ของเพสต (BSE) โดย SEM - 20,000

4.17

- การวเคราะหโครงสรางระดบนาโนโดย TEM ของเพสต - 20,000

4.17

    104,00021.67

3.2 หมวดคาใชจายอน ๆ       - คาดำาเนนการจะดทำาบทความเพอสมมนา, การประชม, และวารสาร - 2,000

0.42

- คาใชจายในการรวมประชมเพอเสนอผลงานประมาณ 1 ครง - 8,000

1.67

- คาเดนทางของทปรกษาจากขอนแกนมานครราชสมา - 6,000

1.25

(ศ.ดร.ปรญญา จนดาประเสรฐ)      

    16,0003.3

3

-59-

รวมคาดำาเนนการวจยปท 2   240,00050.00

สรปงบประมาณสำาหรบดำาเนนการวจย

ปท 1 รวมคาดำาเนนการวจยทงสนในปท 1 240,00050.00

ปท 2 รวมคาดำาเนนการวจยทงสนในปท 2 240,00050.00

รวมงบประมาณสำาหรบการวจยตลอด 2 ป 480,000100.00

14. ไดเสนอโครงการน หรอโครงการทมสวนเหมอนกบเรองนบางสวน เพอขอทนตอแหลงทนอนทใดบาง ไมไดเสนอตอแหลงทนอน เสนอตอ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

ชอโครงการทเสนอ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

กำาหนดทราบผล (หรอสถานสภาพททราบ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

สกว.ไมมขอหามในการสงโครงการไปยงแหลงทนหลายๆ แหงในเวลาเดยวกนและอาจเปนการดทแหลงทนมากกวา 1 แหลงจะรวมกนใหทนอดหนนการวจย สกว. สามารถทำาหนาทเชอมโยงและเสรมการใหทนไดแตขอใหระบตามความจรง

15. จำานวนโครงการทผสมครกำาลงดำาเนนการอย โดยขอใหระบระยะเวลาเรมตนและสนสดของแตละ โครงการ แหลงทน และงบประมาณสนบสนนทไดรบ เวลาทใชทำาโครงการวจยในแตละโครงการเปนกชวโมงตอสปดาห ทงในฐานะหวหนาโครงการ ผรวมโครงการของแตละโครงการทกำาลงดำาเนนการอย

ชอโครงการ : การใชเถาจากโรงานอตสาหกรรมเพอเปนวสดประสาน (Utilization of Industrial Ashes as Cementitious

Materials) ระยะเวลาโครงการ 3 ป ตงแต 31 สงหาคม 2550 ถง 30 สงหาคม

2553

-60-

แหลงทนทใหการสนบสนน สำานกงานกองทนสนบสนนการวจย (The Thailand Research Fund)

งบประมาณทไดรบ 7,483,000 บาท (เจดลานสแสนแปดหมนสามพนบาทถวน)

สถานะผสมคร หวหนาโครงการ ผรวมโครงการ

เวลาทใชทำาวจยในโครงการนกชวโมงตอสปดาห 7 ชวโมงตอสปดาห

16. จดหมายรบรอง (recommendation) ในกรณทนกวจยทปรกษาอยตางประเทศ

ประวตนกวจยทปรกษา

ศาสตราจารย ดร. ปรญญา จนดาประเสรฐ

ตำาแหนงปจจบน ศาสตราจารย ระดบ 10 รองประธานสมาคมคอนกรตไทยผ อ ำานวยการศ นย ว จ ย โครงสร างม ลฐานอย างย งย น

มหาวทยาลยขอนแกนประธานเครอขายจโอโพลเมอรไทย

สถานททำางาน ศนยวจยและพฒนาโครงสรางมลฐานอยางยงยนคณะวศวกรรมศาสตร มหาวทยาลยขอนแกน อ.เมอง จ. ขอนแกน 40002

ประวตสวนตว

-61-

เก ดเม อ 30 สงหาคม 2494 จงหวด กร งเทพมหานคร

คณวฒ ปรญญาตร วศวกรรมศาสตร University of Tasmania พ.ศ. 2517ปรญญาโท วศวกรรมศาสตร University of New South Wales พ.ศ. 2520ปรญญาเอก วศวกรรมศาสตร University of New South Wales พ.ศ. 2523

ทนการศกษา/ รางวลเกยรตคณ/ เครองราชย Colombo Plan Scholarship พ.ศ. 2512 – 2523เหรยญทองการพฒนาแหลงน ำาด เด น กรมการปกครอง กระทรวงมหาดไทย พ.ศ. 2534 เครองราชอสรยาภรณมหาวชรมงกฎนกเทคโนโลยดเดน ป 2545 เรองการพฒนาการใชเถาลอยลกไนตไทย

จากมลนธสงเสรมวทยาศาสตรและเทคโนโลยในพระบรมราชถมภ รางวลขาราชการดเดนศรมอดนแดง รบพระราชทานจากสมเดจพระเทพฯ

พ.ศ.2546

ประสบการณทำางานและการดำารงตำาแหนงบรหารทสำาคญสมาชกวฒสภา พ. ศ -.2 5 3 9 4 3เลขานการคณะกรรมาธการการวทยาศาสตรเทคโนโลยและพลงงาน

วฒสภา พ. ศ -.2 5 3 9 4 3อธการบดมหาวทยาลยขอนแกน พ.ศ. 2538-41, 2542-46รองอธการบดฝายวางแผนและพฒนา พ.ศ. 2535-38คณบดคณะวศวกรรมศาสตร พ.ศ. 2528-32, 2532-35

-62-

ตำาแหนงอนๆ ทสำาคญคณะกรรมการข าราชการพลเรอนในสถาบนอดมศ กษา (กพอ .) พ.ศ.2548 - ปจจบนประธานกรรมการรถไฟ พ. ศ.2 5 46-48คณะกรรมการขาราชการพลเรอนในมหาวทยาลย (กม.) พ.ศ.2545 - 2548รองประธานสมาคมคอนกรตไทย พ.ศ.2547- ปจจบนคณะกรรมการกองทนบำาเหนจบำานาญขาราชการ (กบข.) พ.ศ.2545-46กรรมการสรรหาคณะกรรมการ ป. ป. ช . พ. ศ .2 5 4 4กรรมการสรรหาผตรวจการรฐสภา พ. ศ .2 5 4 4กรรมการสภาสถาบนราชภฎมหาสารคาม พ . ศ -. 2 5 3 5 4 1 ,

-4447 ผประเมน ผศ . และ รศ . ของ มหาวทยาลย เชยงใหม, ขอนแกน , สงขลา

นครนทร , ธรรมศาสตร เทคโนโลยพระจอมเกลาธนบร และ ราชมงคล

ผประเมนบทความสำาหรบลงในวารสารทางวชาการของ มหาวทยาลย ขอนแกน , สงขลานครนทร , เทคโนโลยพระจอมเกลาธนบร , เทคโนโลยสรนาร , วศวกรรมสถานแหงประเทศไทย , Journal of Computers and Concrete, Journal of Environmental Management และ Journal of Cement and Concrete Composites

ผประเมนบทความในการประชมวชาการดานคอนกรตและวสดกรรมการสอบวทยานพนธปรญญาโทและเอก มหาวทยาลย ขอนแกน ,

เทคโนโลยพระจอมเกลาธนบร และ เชยงใหมทปรกษาคณะกรรมการวชาการ สาขาวศวกรรมโยธา ว.ส.ท.ทปรกษาวศวกรรมสถานแหงประเทศไทย สาขาภาคตะวนออกเฉยงเหนออาจารยบณฑตวทยาลย มหาวทยาลยเกษตรศาสตร 2549

สงตพมพ จำานวน 120 ชน ดานคอนกรตและวสด และการพฒนาแหลงนำา

-63-

จำานวน 7 ชนดานคอนกรต ลงใน International journalsจำานวน 1 ชน บทความรบเชญองคปาฐกในการประชมวชาการ

ตำารา“เถ าลอยในงานคอนกรต พมพโดยสมาคมคอนกรตไทย ” พ . ศ . 2 5 4 7, 2548“ปนซเมนต ปอซโซลาน และคอนกรต พมพโดยสมาคมคอนกรตไทย” พ. ศ .2 5 4 7, 2548“ปนซเมนต ปอซโซลาน และคอนกรต พมพโดยปนซเมนตไทย ” พ. ศ. 2549

บทความวชาการทไดรบการตพมพในวารสารตางประเทศ ระหวาง ป ค.ศ. 2004-20071. P Chindaprasirt, S Homwuttiwong, and V Sirivivatnanon,

Influence of Fly Ash Fineness on Strength, Drying Shrinkage and Sulfate Resistance of Blended Cement Mortar, Cement and Concrete Research, 34, 2004, 1087-92.

2. P Chindaprasirt, C Jaturapitakkul, T Sinsiri, Effect of Fly Ash Fineness on Compressive Strength and Pore Size of Blended Cement Paste, Cement and Concrete Composite, 27,2005, 425-428.

3. P. Chindaprasirt, N. Buapa, H. T. Cao, Mixed Cement Containing Fly Ash for Masonry and Plastering Work, Construction and Building Materials, 19, 2005, 612-618

4. P. Chindaprasirt, C. Chotithanorm, H.T. Cao, V. Sirivivatnanon, Influence of fly ash fineness on the chloride penetration of concrete, Construction and Building Materials, 21, 2007, 356-361.

5. P. Chindaprasirt, P. Kanchanda, A. Sathonsaowaphak and H.T. Cao, Sulfate Resistance of Blended Cements

-64-

Containing Fly Ash and Rice Husk Ash, 2006, accepted for publication in Construction and Building Materials, Article in Press

6. P. Chindaprasirt, S. Homwuttiwong, and C. Jaturapitakkul, Strength and water permeability of concrete containing palm oil fuel ash and rice husk-bark ash, 2006, accepted for publication in Construction and Building Materials, Article in Press

7. P. Chindaprasirt, C Jaturapitakkul, T Sinsiri, Efffect of fly ash fineness on microstructure of blended cement paste, 2006, accepted for publication in Construction and Building Materials, Article in Press

8. P. Chindaprasirt, T. Chareerat and V. Sirivivananon, Workability and Strength of Coarse High Calcium Fly Ash Geopolymer, accepted for publication in Journal of Cement and Concrete Composites.

9. P. Chindaprasirt, S. Rukzon and V. Sirivivatnanon, Resistance to chloride penetration of blended Portland cement mortar containing palm oil fuel ash, rice husk ash and fly ash, accepted for publication in Journal of Construction and Building Materials.

10. P. Chindaprasirt, S. Hatanaka, T. Chareerat, N. Mishima and Y.Yuasa, Cement paste characteristics and porous concrete properties, accepted for publication in Journal of Building and Construction Materials.

บทความวชาการทสงไปตพมพในวารสารตางประเทศ ค.ศ. 2007

1. Homwuttiwong, S. Chindaprasirt P. and P.Jaturapitakkul, C. Water permeability of concrete containing high

-65-

fineness pozzolans, send to Journal of Building and Environment.

2. P. Chindaprasirt, K. Pimraksa. A study of fly ash-lime granule unfired brick, send to Journal of Powder Technology.

3. Prinya Chindaprasirt and Ubolluk Rattanasak, A study of leaching and mixing procedure for fly ash based geopolymer, send to Journal of Cement and Concrete Composites.

4. K. Pimraksa and P. Chindaprasirt, Lightweight Bricks Made of Diatomaceous Earth, send to Journal of cement and Concrete Research.

5. Puangrat Kajitvichyanukul, Eakchai Taweekitvanich, Prinya Chindaprasirt, Yung-Tse Hung. Effects of Nickel on Compositions of Cement Mortar Derived from the Co-burning of Industrial Waste and Its Leaching Behavior, send to Journal of Environmental Engineering.