Transcript ความทนทานของคอนกรีต

เมื่อกล่าวถึงคอนกรี ต กาลังอัด เป็ นคุณสมบัติประการแรก
และประการสาคัญที่ผอู ้ อกแบบ ผูค้ วบคุมงานก่อสร้างและ
ผูร้ ับเหมา คานึงถึง รวมทั้งข้อกาหนดสาหรับงานก่อสร้างต่างๆล้วน
ระบุถึงกาลังอัดคอนกรี ตของโครงสร้างที่ออกแบบไว้ แต่คุณสมบัติ
ที่มกั จะถูกมองข้ามนั้นคือ ความทนทาน ( Durability )
ความทนทานของคอนกรี ตเป็ นคุณสมบัติที่สาคัญมากประการ
หนึ่งซึ่ งหมายถึง ความสามารถในการทนต่อการเปลี่ยนแปลงต่อ
สภาพแวดล้อม ทนต่อการทาลายจากสารเคมี ทนต่อแรงกระแทกหรื อ
การกระทาอื่นๆ ตลอดอายุการใช้งานของโครงสร้างนั้น
คอนกรี ตที่ทนทานจะต้องคงสภาพได้นานตลอดอายุการใช้งาน
สิ่ งก่อสร้างคอนกรี ตจานวนมากที่ถูกออกแบบและก่อสร้างโดยไม่
คานึงถึงความทนทานจึงส่ งผลให้เกิดความเสี ยหาย สามารถสรุ ปได้ 3
ประการใหญ่ๆ คือ
1. สาเหตุดา้ นกายภาพ (Physical)
2. สาเหตุดา้ นเคมี (Chemical)
3. สาเหตุดา้ นกล (Mechanical)
1. สาเหตุด้านกายภาพ ( Physical )
เป็ นต้น
เช่น ความเสี ยหายเนื่องจาก ความร้อน น้ าหนักที่บรรทุกมากเกินไป
2. สาเหตุด้านเคมี ( Chemical )
เช่น มีการซึ มผ่านของสารเคมีเข้ามากัดกร่ อนคอนกรี ตและเหล็ก
เสริ ม
3. สาเหตุด้านกล ( Mechanical )
เช่น การเสี ยดสี จนเกิดความเสี ยหาย
ขอบเขตของความเสี ยหายขึ้นอยูก่ บั องค์ประกอบเฉพาะที่มาเกี่ยวข้องอัน
ได้แก่ คุณภาพของคอนกรี ต ความหนาแน่นของคอนกรี ต และความรุ นแรง
ของสภาพแวดล้อม เป็ นต้น
นอกจากตัวคอนกรี ตที่มีคุณสมบัติเหมาะสมกับกานใช้งานแล้ว
การที่จะได้โครงสร้างคอนกรี ตเสริ มเหล็กที่มีความทนทานจะต้องอาศัย
องค์ประกอบอื่นๆ อีกตั้งแต่การออกแบบโครงสร้างจนถึงการใช้งาน ซึ่ ง
สามารถสรุ ปได้เป็ น 4 ขั้นตอน คือ
1)
2)
3)
4)
การออกแบบที่ดี
ข้อกาหนดที่เหมาะสม
การก่อสร้างที่ดี
การบารุ งรักษาอย่างสม่าเสมอ
ในบทนี้จะขอกล่าวถึงปั จจัยที่สาคัญที่สุดที่มีผลต่อความทนทานของ
คอนกรี ตนัน่ คือ ความสามารถในการซึ มผ่านของน้ าสู่ คอนกรี ต
( Permeability ) และกระบวนการซึ มผ่านของน้ า ความชื้น และอากาศสู่
คอนกรี ต
ความสามารถซึมผ่านได้ ( Permeability )
ความสามารถในการซึ มผ่านของน้ า คือ ความสะดวกหรื อง่ายซึ่ งของเหลว
หรื อก๊าซ สามารถซึ มผ่านคอนกรี ต คุณสมบัติน้ ีจะเป็ นตัวบ่งชี้วา่ คอนกรี ตใน
โครงสร้างนั้นๆ จะทนมากน้อยเพียงใด
ถึงแม้วา่ จะไม่มีการกาหนดวิธีการทดสอบ แต่ความสามารถในการซึ มผ่าน
ของน้ า สามารถวัดได้โดยใช้น้ าที่มีความดัน ดันผ่านคอนกรี ตเมื่อถึงสภาพที่คอนกรี ต
อิ่มตัว น้ าจะซึ มผ่านคอนกรี ตนั้นออกมา ทาการวัดปริ มาณของน้ านี้ ในช่วงเวลาหนึ่ ง
รวมทั้งวัดความหนาของคอนกรี ต โดยความสามารถในการซึ มผ่านของน้ าจะถูก
แสดงผ่านออกมาในรู ปของสัมประสิ ทธิ์ การซึ มผ่านของน้ า ดังสมการ
ของ Darcy
สมการของ Darcy
= อัตราการไหลของน้ า
A คือ ขนาดหน้าตัดของตัวอย่าง
คือ การลดลงของ Hydraulic Head
L คือ ความหนาแน่นของก้อนตัวอย่าง
K คือ ค่าสัมประสิ ทธิ์ การซึ มผ่านของน้ ามีหน่วยเป็ น ม./วินาที
ในรู ปที่ 14.2 แสดงความสัมพันธ์ระหว่าง สัมประสิ ทธิ์ การซึ มผ่าน
ของน้ า และความพรุ นของคอนกรี ต
นอกจากนี้ยงั มีการทดสอบมาตราฐานของประเทศอังกฤษ คือ การ
ทดสอบการดูดซึ มของน้ าของผิวคอนกรี ต( Initial Surface
Absorption ) ซึ่ งเป็ นอัตราการไหลของน้ าเข้าไปในคอนกรี ตต่อหน่วย
พื้นที่ภายในเวลาที่กาหนด
สาหรับคอนกรี ตที่ใช้หินทัว่ ๆไป ความสามารถในการซึ มผ่านของ
น้ า จะถูกควบคุมโดยความพรุ นของซี เมนต์เพสต์โดยความพรุ น (
Capillary Porosity ) จะมากน้อยขึ้นกับอัตราส่ วนน้ าต่อปูนซี เมนต์
และความสมบูรณ์ของปฏิกิริยาไฮเดรชัน่ ( Degree of Hydration )
รู ปที่ 14.4 แสดงให้เห็นว่า ณ ความสมบูรณ์ของปฏิกิริยาไฮเดรชัน่ ที่กาหนด
ความสามารถซึ มผ่านได้จะต่า สาหรับเพสต์ที่มีอตั ราส่ วนน้ าต่อซี เมนต์ต่า
โดยเฉพาะอย่างยิง่ ในช่วงที่ W/C ต่ากว่า 0.60 ซึ่ งช่องทางไหลของน้ า (
Capillary ) จะถูกแบ่งหรื อทาให้แยกออกไม่ต่อเนื่องกัน ในส่ วนผสมที่
กาหนด W/C ให้ความสามารถซึ มผ่านจะลดลงถ้าปูนซี เมนต์มีการ
เกิดปฏิกิริยาไฮเดรชัน่ อย่างต่อเนื่อง ดังรู ป 14.5
รู ปที่ 14.4 ความสัมพันธ์
ระหว่างการซึ มผ่านของน้ า
กับอัตราส่ วนนา้ ต่ อซีเมนต
รู ปที่ 14.5
ความสามารถซึ มผ่าน
ของน้ าลดลงเมื่อ
ปฏิกิริยาไฮเดรชัน่
สมบูรณ์ข้ ึน
การสามารถซึ มผ่านได้ของน้ าไม่ใช่เป็ นสัดส่ วนโดยตรง
กับความพรุ นของเนื้อคอนกรี ต ในรู ปที่ 14.6 แสดงให้เห็นว่า
คอนกรี ตทั้ง 2 มีความพรุ นเท่ากัน แต่มีความสามารถในการซึ มผ่าน
ของน้ าแตกต่างกัน
(a) การซึมผ่านของน้ าสูง – เนื่องจาก Capillary Pore เชื่อมต่อกัน
(b) การซึมผ่านของน้ าต่า – เนื่องจาก Capillary Pore แยกจากกัน
จะเห็นได้วา่ เฉพาะ Capillary Pore ที่เชื่อมกันจะก่อให้เกิดการ
ซึ มผ่านของน้ าสู งในขณะที่ความพรุ นเท่ากันดังรู ป 14.6
เมื่อพิจารณาในเรื่ อง ความทนทาน จาเป็ นอย่างยิง่ ที่จะต้องทาให้
คอนกรี ตเกิดความสามารถในการซึ มผ่านของน้ าที่ต่า ( Low
Permeability ) ในเวลาที่เร็ วที่สุด นัน่ คือ ควรเลือกใช้ซีเมนต์ที่มีอตั ราส่ วน
น้ าต่อซี เมนต์ต่า ซึ่ งจะเป็ นประโยชน์อย่างมาก
นอกจากอัตราส่ วนน้ าต่อซี เมนต์แล้ว การทาให้คอนกรี ตอัดแน่น และ
การบ่มยังเป็ นองค์ประกอบที่สาคัญมาก ที่จะทาให้การซึ มผ่านของน้ าต่า ช่วยให้
คอนกรี ตมีความทนทานสู งขึ้น
ขบวนการซึมผ่านของนา้ ความชื้น และอากาศ
ขบวนการที่ทาให้คอนกรี ตเสี ยหาย หรื อขาดความทนทานส่ วน
ใหญ่มาจากการที่น้ า ความชื้นหรื ออากาศซึ มผ่านช่องว่างที่ต่อเนื่อง หรื อ
รอยแตกร้าวของคอนกรี ต โดยทั้งน้ าและอากาศที่ซึมผ่านนี้จะนาพาสารที่
เป็ นอันตรายเข้าไปในเนื้อคอนกรี ต เมื่อปริ มาณที่เหมาะสมจนก่อให้เกิด
ความเสี ยหาย ขบวนการซึ มผ่านของน้ า สามารถเขียนเป็ นแผนภาพได้ดงั
รู ปที่ 14.7
รูปที่ 14.7 ขบวนการซึมผ่านของน ้า ความชื ้น และอากาศ
จัดทำโดย...
นาย อิศรา ชนะสุมน 5110110727
คณะวิศวกรรมศาสตร์ สาขาวิชาสิง่ แวดล้ อม