คอนกรีตเทคโนโลยี

i คานา ตาราคอนกรีตเทคโนโลยี(Concrete Technology) น้ีผู้เขียนได้เรียบเรียงจากตาราและ เอกสารทางวิชาการทางด้านคอนกรีตเทคโนโลยี หลายแหล่งด้วยกันซ่ึงมีท้ังของนักวิชาการชาวไทย และนักวิชาการชาวต่างประเทศ รวมทั้งได้รวบรวมประสบการณ์ของผู้เขียนเองที่ได้ปฏิบัติหน้าท่ีสอน ทางดา้ นคอนกรตี เทคโนโลยี และไดท้ าการศกึ ษาวิจัยเก่ียวกับคอนกรีตเทคโนโลยี หลายเรื่อง ทั้งนี้เพื่อ มุ่งเน้นให้ผอู้ ่านมีความรู้ความเข้าใจถึงกระบวนการของคอนกรีตเทคโนโลยี ตั้งแต่ประวัติความเป็นมา การใช้ปูนซเี มนต์, ประเภทของปูนซีเมนต์, มวลรวมและน้าที่ใช้ในงานคอนกรีต, สารผสมเพ่ิมท่ีควรใช้ ในงานคอนกรีต, วัสดุใหม่สาหรับงานคอนกรีต, การออกแบบส่วนผสมคอนกรีต, คุณสมบัติของ คอนกรีตสด, และความทนทานของคอนกรีตในสภาวะแวดล้อมต่าง ๆ ท้ังน้ีในบางส่วนของเน้ือหา ผู้เขียนได้นาเสนอภาพประกอบ เพื่อให้เห็นกระบวนการปฏิบัติอย่างชัดเจน และเป็นแนวทางในการ นาไปใชป้ ระโยชน์สูก่ ารปฏบิ ัติ ผเู้ ขียนหวังเปน็ อย่างยิ่งว่าผู้อ่านและผู้สนใจทุกท่านคงจะได้รับประโยชน์จากตาราเล่มน้ีเพื่อ เป็นประโยชน์ในการศึกษาในระดับท่ีสูงข้ึนต่อไป หากมีข้อผิดพลาดประการใดในหนังสือเล่มนี้ผู้เขียน ขอน้อมรับและยินดนี าไปปรบั ปรุงแก้ไขในโอกาสต่อไป สรุ เชษฐ์ วรรณา พฤษภาคม 2562

สารบัญ ii คานา หน้า สารบญั (i) สารบญั ภาพ (ii) สารบญั ตาราง (vii) (xii) บทที่ 1 ประวัตขิ องการใช้ปูนซีเมนต์ 1.1 ยคุ เร่มิ แรกของการประยุกต์ใช้ปูนซเี มนต์ 1 1.2 การพฒั นาคอนกรตี เสรมิ เหล็กในยโุ รป 1 1.3 การพฒั นาของคอนกรตี เสรมิ เหลก็ ในอเมรกิ า 7 1.4 การพัฒนาคอนกรตี ในด้านต่าง ๆ 10 1.5 การพัฒนาคอนกรีตในประเทศไทย 13 1.6 กลุม่ อตุ สาหกรรมปูนซีเมนตใ์ นประเทศไทย 14 1.7 ภาพรวมของอสุ าหกรรมปูนซเี มนต์ในปจั จบุ ันของประเทศไทย 20 20 สรปุ ท้ายบท 25 คาถามท้ายบท 26 เอกสารอา้ งองิ 27 บทที่ 2 ปนู ซเี มนต์ 31 2.1 ความหมายและคุณสมบัตขิ องซีเมนต์ 32 2.2 กรรมวิธีการผลิต 35 2.3 องค์ประกอบทางเคมี 37 2.4 สารประกอบหลกั 39 2.5 สารประกอบรอง 40 2.6 ปฏิกริ ยิ าไฮเดรชั่น 45 2.7 ประเภทของปูนซีเมนต์ 51 52 สรุปทา้ ยบท 53 คาถามท้ายบท เอกสารอา้ งองิ

สารบญั (ต่อ) iii บทที่ 3 มวลรวมและนา้ ทใ่ี ช้ในคอนกรตี หน้า 3.1 ความหมายของมวลรวม 54 3.2 การแบง่ ประเภทของมวลรวม 54 3.3 การทดสอบคณุ สมบัติของมวลรวมในงานคอนกรีต 55 55 สรปุ ทา้ ยบท 68 คาถามท้ายบท 69 เอกสารอ้างอิง 70 บทท่ี 4 สารผสมเพมิ่ 71 4.1 หน้าท่ขี องนา้ ในงานคอนกรีต 71 4.2 ขอ้ กาหนดของน้าผสมคอนกรีต 72 4.3 การทดสอบคณุ สมบัตขิ องนา้ ท่จี ะใชใ้ นส่วนผสมคอนกรีต 72 74 สรปุ ทา้ ยบท 75 คาถามท้ายบท 76 เอกสารอา้ งองิ 77 บทท่ี 5 สารผสมเพมิ่ ในคอนกรตี 77 5.1 คาจากดั ความ 77 5.2 ประเภทของสารผสมเพ่ิมในคอนกรีต 91 92 สรุปทา้ ยบท 93 คาถามท้ายบท เอกสารอ้างองิ 94 94 บทที่ 6 วสั ดุใหม่สาหรับคอนกรตี 104 6.1 วัสดุปอซโซลาน 105 6.2 ลกั ษณะการทางานของวัสดปุ อซโซลานรว่ มกบั ปูนซีเมนต์ในคอนกรตี 105 6.3 วัสดปุ ระสาน 6.4 คณุ ประโยชน์และการใช้งานวัสดปุ อซโซลานในงานคอนกรตี

สารบัญ (ตอ่ ) iv สรุปทา้ ยบท หน้า คาถามทา้ ยบท เอกสารอ้างอิง 107 108 บทท่ี 7 การออกแบบส่วนผสมคอนกรีต (Concrete Mix design) 109 7.1 หลักการในการออกแบบสว่ นผสมคอนกรตี 7.2 ปัจจัยทีค่ วรพิจารณาในการออกแบบ 110 7.3 ความสมั พนั ธท์ ี่มีประโยชน์ในการออกแบบ 110 7.4 ประเภทของสดั ส่วนผสมคอนกรีต 110 7.5 มาตรฐานการออกแบบคอนกรตี 114 7.6 การผนั แปรของกาลังอดั คอนกรตี 116 7.7 การออกแบบสว่ นผสมโดยปรมิ าตร 117 7.8 การออกแบบตามมาตรฐานอเมริกา 119 7.9 การออกแบบตามมาตรฐานองั กฤษ 120 7.10 การออกแบบส่วนผสมท่ีเหมาะสมสาหรบั ประเทศไทย 121 7.11 การปรับสว่ นผสมคอนกรตี เน่ืองจากหินทรายไม่อยู่ในสภาพท่ีออกแบบ 130 138 สรปุ ทา้ ยบท 146 คาถามท้ายบท 149 เอกสารอา้ งอิง 150 151 บทท่ี 8 คณุ สมบัตคิ อนกรตี สด (Fresh Concrete) 8.1 คานิยาย 152 8.2 ความสามารถเทได้ของคอนกรตี 152 8.3 องคป์ ระกอบท่ีมีผลต่อความสามารถเทได้ของคอนกรีต 153 8.4 การยดึ เกาะและการแยกตัวของคอนกรีต 155 8.5 การเย้ิม 156 8.6 เวลากอ่ ตัวของคอนกรตี 158 8.7 คุณสมบัติของคอนกรีตสดทด่ี ี 159 161

สารบัญ (ต่อ) v 8.8 การทดสอบคอนกรตี หน้า สรปุ ทา้ ยบท 161 คาถามท้ายบท 180 เอกสารอา้ งองิ 181 182 บทท่ี 9 กาลังอดั ของคอนกรีต (Compressive Strength) 9.1 ธรรมชาตขิ องกาลังอดั ของคอนกรตี 183 9.2 ปัจจัยที่มผี ลต่อกาลังอัดคอนกรตี 183 9.3 ความสมั พันธ์ระหวา่ งกาลังอดั ก้อนตัวอย่างทรงลูกบาศก์และทรงกระบอก 184 9.4 การทาก้อนตัวอย่างและการทดสอบกาลังอัด 189 9.5 การประเมนิ ผลการทดสอบ 191 9.6 สาเหตุทท่ี าให้กาลงั อดั คอนกรตี ไม่เปน็ ไปตามข้อกาหนด 197 9.7 ลกั ษณะการแตกของก้อนตวั อยา่ งคอนกรีต 200 201 สรุปทา้ ยบท 203 คาถามทา้ ยบท 204 เอกสารอ้างอิง 205 บทท่ี 10 คณุ สมบัติด้านกาลังอ่ืน ๆ ของคอนกรตี 206 10.1 กาลังดึงของคอนกรตี 209 10.2 กาลงั เฉือนของคอนกรีต 210 10.3 กาลังกระแทก 210 10.4 การต้านทานการเสยี ดสี 211 212 สรุปทา้ ยบท 213 คาถามทา้ ยบท เอกสารอ้างอิง 214 215 บทท่ี 11 ความทนทานของคอนกรีต (Durability of Concrete) 11.1 ความสามารถซึมผ่านได้

สารบญั (ตอ่ ) vi 11.2 กระวนการซมึ ผ่านของน้า ความช้นื และอากาศ หน้า สรุปทา้ ยบท 219 คาถามทา้ ยบท 221 เอกสารอ้างอิง 222 223 บทที่ 12 ความเสียหายของคอนกรีต 12.1 สาเหตทุ ที่ าให้คอนกรตี เสยี หาย 224 12.2 สาเหตุทางดา้ นกายภาพ 225 12.3 สาเหตุทางดา้ นเคมี 232 12.4 สาเหตุทางดา้ นเชงิ กล 242 245 สรปุ ทา้ ยบท 246 คาถามทา้ ยบท 247 เอกสารอา้ งอิง 248 บรรณานุกรม

vii สารบญั ภาพ หน้า ภาพท่ี 2 1.1 lime mortar ท่ใี ชใ้ นการกอ่ สร้างปริ ามดิ ในประเทศอียิปต์ 2 1.2 คอนกรตี ท่ีใชใ้ นการก่อสร้างอารายธรรมมาชูปิกชู ประเทศเปรู 3 1.3 คอนกรตี ทใ่ี ช้ในการก่อสร้างอารายธรรมยคุ กรกี โบราณ 3 1.4 คอนกรตี ที่ใช้ในการก่อสรา้ งอารายธรรมยคุ โรมัน 4 1.5 การใชห้ นิ ปนู ผสมดนิ เหนียวในการก่อสร้างประภาคาร บริเวณช่องแคบประเทศอังกฤษ 4 1.6 การใช้คอนกรีตในประเทศองั กฤษใช้สรา้ งอุโมงค์ลอดแมน่ ้าเทมส์ 5 1.7 เรือเฟอรโ์ รซีเมนต์ ของ Jean Loius Lambot 6 1.8 การก่อสร้างพน้ื คอนกรตี แบบโคง้ ของ W. B. Wilkinson 6 1.9 อาคารคอนกรตี เสริมเหลก็ ของโลกสรา้ งทปี่ ระเทศฝรัง่ เศล สร้างโดย Coignet 7 1.10 Monier ผู้บุกเบกิ งานคอนกรีตเสริมเหล็ก 8 1.11 ผลงานเกยี่ วกับคอนกรตี เสริมเหล็กของ Monier ทีเ่ ผยแพร่ต่อสาธารณะ 9 1.12 แบบรา่ งโครงสร้างคอนกรีตเสริมเหลก็ ตามแนวคดิ ของ Hennebiqu 9 1.13 อาคารคอนกรตี เสรมิ เหลก็ ชือ่ Weaver building 10 1.14 สะพาน Châtellerault 11 1.15 กอ่ สร้างอาคารโดยใช้คอนกรีตเสรมิ เหล็กในปารสี ประเทศฝร่งั เศล 13 1.16 บา้ นของ Ward 13 1.17 อาคารพิพิธพันธช์ ื่อ Leland Stanford, Jr 14 1.18 อาคารคอนกรตี เสรมิ เหลก็ ท่เี ป็นตกึ สูงแหง่ แรกในโลก ชอื่ Ingalls Building 14 1.19 รปู แบบของโครงสร้างแผ่นเปลือกบาง (Thin-shell roof) 17 1.20 สะพานเฉลมิ โลก 55 17 1.21 สะพานเฉลิมหลา้ 56 18 1.22 อุโมงค์ขนุ ตาล (คอนกรีตอุโมงค์แห่งแรกในประเทศไทย) 19 1.23 พระที่นัง่ อนันตสมาคม (อาคารโบราณที่มีการใช้คอนกรีตเสรมิ เหลก็ ) 20 1.24 อาคารราชตฤณมัยสมาคม 1.25 ร่างพระราชหัตถเลขาของพระบาทสมเดจ็ พระมงกฎุ เกล้าเจ้าอยูห่ วั ว่าด้วยการตงั บรษิ ัท 21 22 ปูนซีเมนต์ 24 1.26 โรงงานปูนซเี มนต์ไทยแห่งแรกทบ่ี างซ่ือ กรงุ เทพฯ 1.27 สถานทตี่ ้ังโรงงานผลติ ปูนซีเมนต์ของประเทศไทยในปัจจุบัน

viii สารบญั ภาพ (ต่อ) ภาพท่ี หน้า 1.28 ภาพรวมในอุตสาหกรรมปูนซเี มนต์ของประเทศไทยปัจจบุ ัน (1) 25 1.29 ภาพรวมในอุตสาหกรรมปูนซเี มนต์ของประเทศไทยปัจจบุ นั (2) 26 1.30 ภาพรวมในอุตสาหกรรมปนู ซเี มนต์ของประเทศไทยปจั จบุ ัน (3) 27 2.1 แผนผงั แสดงกรรมวิธีการผลติ ปนู ซีเมนตท์ งั้ แบบเปียกและแบบแห้ง 34 2.2 แผนภาพแสดงกรรมวิธกี ารผลิตปูนซเี มนตท์ ้ังแบบเปยี กและแบบแหง้ -35 2.3 รูปรา่ งลกั ษณะของ C3S มลี กั ษณะ 6 เหล่ียม และ C2S มีลกั ษณะเปน็ เม็ดสดี า 37 2.4 การพฒั นากาลงั อัดของสารประกอบหลกั 39 2.5 แผนภาพแสดงปฏิกริ ยิ าไฮเดรชัน่ ของแคลเซียมซลิ ิเกต 42 2.6 ภาพขยายของ Etringite และ Monosulphate 43 2.7 แผนภาพแสดงการพัฒนาโครงสร้างของซเี มนตเ์ พสตร์ ะหว่างปฏกิ ริ ยิ าไฮเดรชั่น 44 3.1 หินแกรนติ (มวลรวมหยาบ) ท่ใี ชใ้ นงานคอนกรีต 54 3.2 ทรายแม่น้า (มวลรวมละเอียด) ที่ใช้ในงานคอนกรตี 54 3.3 รูปรา่ งของมวลรวมมน 57 3.4 รปู ร่างของมวลรวมเหลยี่ ม 57 3.5 รปู ร่างของหนิ ที่มรี ะดับความแบนที่แตกตา่ งกัน 59 3.6 เครื่องมือทดสอบความแบนของหิน 59 3.7 รูปรา่ งของหนิ ทม่ี รี ะดบั ความเรียวท่แี ตกตา่ งกัน 59 3.8 เครอื่ งมือทดสอบความเรยี วของหนิ 60 3.9 การกระจายตัวขนาดคละของมวลรวมตามมาตรฐาน ASTM C33 62 3.10 เครอื่ งคัดแยกขนาดมวลรวมหยาบและมวลรวมละเอยี ด 63 3.11 คา่ F.M. ของมวลรวมละเอียด (ทราย) 64 3.12 ลักษณะสภาพความชืน้ ของมวลรวม 65 3.13 ความสมั พันธ์ระหว่างหนว่ ยนา้ หนกั และปรมิ าณมวลรวมละเอียด 67 5.1 การแบ่งประเภทของสารผสมเพิม่ ในคอนกรตี 78 5.2 การเปรยี บเปรียบการลดฟองอากาศภายคอนกรีตเนอ่ื งจากการใสส่ ารกระจายฟองอากาศ 79 5.3 ผลของสารกกั กระจายฟองอากาศตอ่ กาลงั อัดและความคงทน 80 5.4 น้ายาเคมี 82 5.5 ลกั ษณะของการเกิดการเย้ิมในคอนกรีต 83 5.6 ลักษณะการทางานของสารลดนา้ 84

ix สารบญั ภาพ (ตอ่ ) ภาพที่ หน้า 5.7 ลกั ษณะการกระจายตัวของอนุภาคซเี มนต์หลงั การใสส่ ารลดนา้ 84 6.1 Supplementary Cementitious Materials (SCMs) 94 6.2 ลกั ษณะทางกายภาพและสีของเถา้ ลอยในประเทศไทย 99 6.3 ภาพถา่ ยขยายของเถ้าถ่านหินจากโรงไฟฟ้าท่ีอาเภอแม่เมาะ จังหวดั ลาปาง 100 6.4 Plerospheres เปน็ เถา้ ถ่านหินท่มี ีรูพรนุ และมเี ถ้าถ่านหินเม็ดเลก็ ๆ อยู่ภายใน 100 6.5 ลกั ษณะทางกายภาพและสีของ Silica Fume 102 6.6 ภาพถา่ ยขยายของ Silica Fume 102 7.1 ความสมั พนั ธร์ ะหวา่ งกาลังอัดและอตั ราสว่ นน้าต่อซเี มนต์ 114 7.2 กระบะไม้มาตรฐานใช้ในการตวงปริมาตร หนิ ทราย 121 7.3 แผนภาพออกแบบสดั ส่วนผสมของคอนกรตี ตามมาตรฐานอเมรกิ า 122 7.4 แผนภาพการออกแบบสัดสว่ นผสมของคอนกรตี ตามมาตรฐานองั กฤษ 130 7.5 ความสมั พันธร์ ะหวา่ งค่าเบีย่ งเบนมาตรฐานและกาลังอดั ท่ีออกแบบ (fc’) 131 7.6 ความสมั พันธร์ ะหวา่ งกาลังอัดและอตั รสว่ นน้าต่อซเี มนต์ 131 7.7 คา่ หน่วยนา้ หนกั ของคอนกรตี ที่อัดแน่น 132 7.8 สดั ส่วนมวลรวมละเอยี ด (ทราย) ทค่ี วรใช้ 132 7.9 ข้ันตอนการหาสัดสว่ นผสมตามมาตรฐานองั กฤษ 136 7.10 กราฟการหาอัตราส่วนนา้ ตอ่ ซีเมนต์ 138 7.11 อัตราสว่ นนา้ ต่อซีเมนต์และคา่ กาลงั อัดคอนกรตี 140 7.12 การแปลงกาลังอดั รปู ทรงลูกบาศก์และรูปทรงกระบอก 141 7.13 แสดงการออกแบบสัดส่วนผสมคอนกรีต ขั้นตอนที่ 1 142 7.14 แสดงการออกแบบสดั ส่วนผสมคอนกรีต ขั้นตอนท่ี 2 143 7.15 สภาพความชืน้ ของมวลรวม 146 7.16 แสดงสภาพความชื้นของมวลรวมท่ตี อ้ งการออกแบบในตวั อยา่ ง 147 8.1 คณุ สมบัติของคอนกรีตสด ส่งผลโดยตรงต่อกาลังและความคงทนของคอนกรีต 152 8.2 ความสมั พนั ธ์ระหวา่ งอตั ราสว่ นของความหนาแน่นและอัตราสว่ นของกาลังอดั ของคอนกรตี 154 8.3 คอนกรตี ท่อี อกแบบไม่ถูกต้องจะแยกตัว 156 8.4 คอนกรีตทีเ่ หลวมากดว้ ยน้ายาผสมคอนกรีตไมม่ กี ารแยกตวั 157 8.5 การหาค่าการเย้มิ ของคอนกรตี 158 8.6 การเย้ิมของคอนกรีตก่อให้เกดิ ช่องวา่ งเรียงตวั ในทิศทางเดียว 159

สารบญั ภาพ (ตอ่ ) x ภาพท่ี หน้า 8.7 ขั้นตอนการก่อตวั ของคอนกรีต 8.8 ลกั ษณะเครอื่ งผสมคอนกรีตที่ใช้ในห้องปฏิบตั ิการ 160 8.9 อุปกรณ์ทดสอบคา่ ยุบตวั 163 8.10 ปริมาณคอนกรตี ทใ่ี นโคนและการตา 164 8.11 การวดั คา่ ยบุ ตัว 165 8.12 รปู แบบการยบุ ตวั 166 8.13 อุปกรณท์ ดสอบเวลาการกอ่ ตวั ของคอนกรีต 166 8.14 กราฟแสดงวิธกี ารหาค่าเวลาการกอ่ ตัวของคอนกรตี 168 8.15 ระยะช่องว่างของการทดสอบเวลาการก่อตัว 169 8.16 อุปกรณท์ ดสอบปริมาณอากาศ 170 8.17 อปุ กรณ์ทดสอบหนว่ ยนา้ หนัก 171 8.18 อุปกรณ์ทดสอบการไหลตัว 172 8.19 การสญู เสยี ค่าการยุบตวั 173 8.20 อุปกรณ์ทดสอบสัดสว่ นการอดั แนน่ 175 8.21 อุปกรณท์ ดสอบ Vebe 176 8.22 Kelly Ball 178 9.1 สิง่ ที่ทาให้กาลงั อดั ผนั แปรเน่อื งจากการทาและทดสอบก้อนตวั อย่าง 179 9.2 สรุปปัจจัยท่ีมอี ทิ ธพิ ลต่อกลังอัดคอนกรตี 187 9.3 การแปลงกาลังอัดทรงลูกบาศก์เป็นกาลังอัดทรงกระบอกมาตรฐาน 189 9.4 ลักษณะกอ้ นตวั อยา่ ง 190 9.5 อปุ กรณ์ทาก้อนตวั อย่างรปู ทรงลกู บาศก์ 192 9.6 อปุ กรณ์ทาก้อนตัวอยา่ งรปู ทรงกระบอก 192 9.7 อุปกรณ์ทาตัวอยา่ งรปู คาน 193 9.8 ก้อนตัวอย่างรูปทรงกระบอกท่ี CAP หัวและไม่ CAP หัว 194 9.9 การทดสอบกาลงั ดัดคอนกรตี 195 9.10 การแตกของก้อนตัวอย่างรปู ทรงกระบอก 197 9.11 ลกั ษณะการแตกของก้อนตวั อย่างรปู ทรงลูกบาศก์ 201 10.1 การทดสอบกาลงั ดึง (Splitting Test) ของคอนกรีต 202 11.1 ปจั จยั ท่ีมผี ลต่อความทนทานของโครงสร้างคอนกรตี 208 216

xi สารบญั ภาพ (ตอ่ ) ภาพที่ หน้า 11.2 ความสัมพนั ธร์ ะหวา่ งสมั ประสทิ ธกิ์ ารซึมผ่านของน้ากับความพรนุ ของคอนกรีต 216 11.3 เคร่อื งทดสอบ การดดู ซมึ น้าของผิวคอนกรตี 217 11.4 ความสัมพนั ธ์ระหวา่ งการซึมผ่านของนา้ กบั อัตราส่วนน้าต่อซเี มนต์ 217 11.5 ความสามารถซมึ ผ่านของน้าลดลงเม่ือปฏกิ ิรยิ าไฮเดรช่ันสมบูรณ์ข้นึ 218 11.6 เปรียบเทียบการซึมผ่านของน้าในคอนกรีต 218 11.7 กระบวนการซมึ ผ่านของน้า ความช้นื และอากาศ 220 12.1 ความเสอื่ มสภาพหรอื ความเสยี หายของคอนกรีตเนื่องจากสาเหตตุ า่ ง ๆ 225 12.2 แนวทางการแกไ้ ขความเสียหายของคอนกรีตเน่ืองจากการละลายตัวของนา้ ในคอนกรีต 226 12.3 ผลของอุณหภมู ติ ่อกาลังอดั ของคอนกรตี 227 12.4 ความเสยี หายของคอนกรตี เนื่องจากความร้อนหรือไฟ 228 12.5 ความเสียหายของคอนกรีตเน่อื งจากนา้ หนักบรรทุกเกนิ 229 12.6 ความเสียหายของคอนกรตี เน่ืองจากความรอ้ นหรือไฟ 230 12.7 แนวทางการแก้ไขความเสียหายของคอนกรตี เน่ืองจากการการหดตวั ในคอนกรีต 231 12.8 ความสัมพนั ธร์ ะหวา่ งปริมาณ C3A กบั อตั ราการเสียหายทป่ี รมิ าณซีเมนต์ในช่วงผสมต่างๆ 234 12.9 แนวทางการแกไ้ ขความเสยี หายของคอนกรตี เนื่องจากซัลเฟต 235 12.10 ความเสียหายของคอนกรีตเนื่องจากกรด 236 12.11 ความเสยี หายของคอนกรีตเนื่องจากน้าทะเล 238 12.12 กระบวนการกัดกร่อนของเหล็กเสริมคอนกรีต 240 12.13 ความเสยี หายของคอนกรีตเน่ืองจากเชงิ กล 242 12.14 สรุปแนวทางป้องกนั ความเสยี หายของคอนกรตี 244

xii สารบัญตาราง ตารางที่ หน้า 2.1 คา่ ออกไซดต์ ่าง ๆ ทเี่ ปน็ องคป์ ระกอบของปนู ซีเมนตป์ อร์ตแลนด์ 36 2.2 สารประกอบหลักของปูนซเี มนต์ปอร์ตแลนด์ 36 2.3 คณุ สมบัตขิ องสารประกอบหลกั ในปูนซเี มนตป์ อร์ตแลนด์ 38 2.4 ปรมิ าณสารประกอบพืน้ ฐานของปนู ซเี มนต์ปอร์ตแลนด์แต่ละประเภทและการใช้งาน 48 3.1 การแบ่งประเภทของมวลรวม 55 3.2 ลักษณะรปู รา่ งมวลรวมตามแหล่งกาเนิด 58 3.3 ตัวอยา่ งการทา SIEVE ANALYSIS ของหนิ 60 3.4 ค่าถว่ งจาเพาะของมวลรวมและวัสดุประสานทีใชใ้ นงานคอนกรีตในประเทศไทย 66 6.1 ขอ้ กาหนดทางเคมีของปอซโซลาน ตามมาตรฐาน ASTM C618 (1991) 96 6.2 ขอ้ กาหนดทางเคมขี องปอซโซลานเพิ่มเติม ตามมาตรฐาน ASTM C618 (1991) 96 6.3 ข้อกาหนดทางกายภาพ ตามมาตรฐาน ASTM C618 (1991) 97 6.4 ขอ้ กาหนดทางกายภาพของเพิม่ เติม ตามมาตรฐาน ASTM C618 (1991) 98 6.5 คณุ สมบตั ิของเถา้ ลอย และปอซโซลานธรรมชาติ (ASTM C 618, 1991) 103 6.6 องค์ประกอบทางเคมีของเถ้าแกลบ 103 6.7 การวิเคราะห์ทางเคมแี ละคณุ สมบัติทว่ั ไปวสั ดุปอซโซลาน 104 7.1 คา่ การยุบตวั ที่เหมาะกับงานประเภทตา่ ง ๆ 111 7.2 วิธีการวดั ค่าความสามารถเทได้ของคอนกรตี 115 7.3 ค่าคงท่ี k และรอ้ ยละของกาลังอัดท่ตี ่ากวา่ fc’ 117 7.4 ตัวคณู ค่าเบย่ี งเบนมาตรฐานเม่ือจานวนตัวอยา่ งน้อยกกวา่ 30 ค่า 118 7.5 ส่วนเผ่อื เมือ่ ไม่มีผลทดสอบกาลงั อดั 119 7.6 สรุปสาเหตขุ องการผันแปรของกาลังอัด 119 7.7 ค่าความยบุ ตัวของคอนกรตี ที่ใช้สาหรบั การก่อสรา้ งประเภทต่าง ๆ 123 7.8 ขนาดโตสดุ ของวัสดุผสมสาหรับงานก่อสรา้ งประเภทต่าง ๆ 123 7.9 ปรมิ าณนา้ ทต่ี ้องการสาหรับค่าความยบุ ตัวและวสั ดุผสมขนาดต่าง ๆ 124 7.10 อัตราสว่ นนา้ ต่อซีเมนต์สูงสดุ โดยน้าหนกั ท่ยี อมใหใ้ ชไ้ ด้สาหรบั คอนกรีตในสภาวะเปิดเผยรนุ แรง 125 7.11 ความสมั พันธ์ระหวา่ งอัตราส่วนนา้ ต่อซเี มนต์กบั กาลังอดั ประลยั ของคอนกรตี 125 7.12 ปริมาตรของวัสดุผสมหยาบตอ่ หนึง่ หนว่ ยปริมาตรของคอนกรตี 126

xiii สารบัญตาราง (ตอ่ ) ตารางที่ หน้า 7.13 หนว่ ยนา้ หนักของคอนกรตี สดโดยประมาณ 127 7.14 คา่ กาลังอัดรูปทรงลกู บาศกข์ องคอนกรตี ทีผ่ ลติ จากปูนซเี มนตช์ นิดต่าง ๆ ที่มี ค่า w/c = 0.50 134 7.15 ปริมาณน้าเพื่อให้ได้คอนกรตี ท่ีมีความสามารถเทไดต้ ามต้องการ 134 7.16 คา่ มาตรฐานทีใ่ ช้ในการออกแบบ 139 7.17 ปรมิ าณน้าเพ่ือใหไ้ ด้คา่ ยุบตัวตามตอ้ งการ 139 7.18 ปริมาณสว่ นละเอยี ดเมื่อใชห้ นิ ขนาดใหญส่ ดุ แตกต่างกนั 139 7.19 ปรมิ าณน้าเพ่ือให้ได้คา่ ยุบตัวตามต้องการเม่ือใสน่ า้ ยาประเภทลดนา้ 141 8.1 การทดสอบความสามารถเทได้ของคอนกรีต 154 8.2 องค์ประกอบท่ีมผี ลกระทบกบั ความสามารถเทไดข้ องคอนกรีต 155 8.3 ค่าการยุบตวั สาหรับงานก่อสร้างชนิดต่างๆ 167 8.4 ค่าการยุบตัวสาหรับงานพิเศษบางประเภท 167 8.5 การสูญเสียคา่ การยบุ ตัวของคอนกรีตทใ่ี สแ่ ละไม่ใส่นา้ ยาผสมคอนกรตี 175 9.1 ผลของขนาดและลกั ษณะของก้อนตวั อย่างต่อคา่ กาลังอัด 186 9.2 ผลของอตั ราส่วนความสูงต่อขนาดเส้นผ่าศนู ยก์ ลาง ต่อกาลงั อัด 187 9.3 ผลของอัตราการกดตอ่ กาลังอดั 188 9.4 การเปรียบเทียบกาลงั อัดของก้อนตวั อยา่ งทรงลกู บาศก์และทรงกระบอกตามมาตรฐาน มอก.213- 2520 191 9.5 สรุปความผันแปรของกาลงั อดั 198 9.6 เกณฑ์ในการประเมนิ การควบคมุ การผลติ 199 9.7 เกณฑ์ในการประเมนิ การควบคุมคุณภาพ 199

1 บทท่ี 1 ประวตั กิ ารใช้ปนู ซเี มนต์ History คาว่า ซีเมนต์ (Cement) มาจากภาษาละติน ซึ่งแปลว่า \"ตัด\" โดยใช้เรียกหินปูนท่ีตัดเป็น ชน้ิ ๆ เพอ่ื จะนามาเผาเปน็ ปนู ขาว (Lime) ในปัจจุบัน ซีเมนต์ หมายถึง ตัวประสานวัสดุสองชนิดหรือหลายๆ ชนิดให้ติดแน่น ในสมัย โบราณ ชาวอยี ิปต์ใชป้ นู ซีเมนตเ์ ป็นวสั ดเุ ช่อื มประสานในการสรา้ งพรี ะมดิ โดยได้มาจากการเผาดินและ ยิปซัม สว่ นชาวกรกี และชาวโรมันใช้เถ้าภเู ขาไฟบดรวมกบั ปูนขาว ทราย และนา้ เรียกว่า ปอซโซลานิก ซีเมนต์ (Pozzolanic Cement) ซ่ึงทาปฏิกิริยาทางเคมีและแข็งตัวได้ในน้า ตัวอย่าง สิ่งก่อสร้างต่างๆ ท่ีสร้างโดยชาวโรมัน อาทิเช่น มหาวิหารทรงกลมในกรุงโรม (Roman Pantheon) และโรงละครคร่ึง วงกลม (Colosseum) เปน็ ต้น คอนกรีต คือ วัสดุก่อสร้างชนิดหน่ึงซ่ึงประกอบด้วยส่วนผสม 2 ส่วนคือ วัดสุประสาน ซ่ึง ไดแ้ ก่ ปูนซีเมนต์กับน้า ผสมกับ วัสดุผสม ซ่ึงได้แก่ ทราย หินหรือกรวด เมื่อนามาผสมกันจะคงสภาพ เหลวอยู่ช่วงเวลาหน่ึง ซึ่งนานพอท่ีจะนาไปเทลงในแบบหล่อที่มีรูปร่างตามต้องการ เม่ือคอนกรีต แข็งตัวเต็มที่แล้ว จะมีความแข็งแรงและสามารถรับน้าหนักได้มาก ทั้งน้ีจะแปรไปตามอายุของ คอนกรีตที่เพมิ่ ขน้ึ 1.1 ยุคเริม่ แรกของการประยกุ ต์ใชค้ อนกรีต ซีเมนต์และคอนกรตี เปน็ วสั ดกุ อ่ สร้างทใ่ี ช้กันมาเปน็ เวลายาวนาน จากหลักฐานพบว่า 1.1.1 ยคุ ต้นๆ คอื ต้งั แต่ 5,000 ปกี ่อนพุทธกาล: มีการใช้ซีเมนต์ในรูปของคอนกรีต เพ่ือ ทาพ้ืนกระท่อมของชาวประมงที่อยู่บริเวณริมฝั่งแม่น้าดานูบ และกระท่อมของพวกนัก ล่าสัตว์สมัยยุคหิน หลังจากน้ัน ได้มีการพัฒนาซีเมนต์และคอนกรีตอย่างต่อเน่ืองมา จนถงึ ปัจจุบัน 1.1.2 ยุค 2500 ปีก่อนพุทธกาล: พัฒนาปูนซีเมนต์ที่เรียกว่า lime mortar สาหรับ ก่อสร้างปริ ามิด ในประเทศอียปิ ต์ แสดงในภาพท่ี 1.1

2 ภาพที่ 1.1 lime mortar ทใ่ี ช้ในการก่อสรา้ งปริ ามิด ในประเทศอยี ปิ ต์ ท่มี า (https://sites.google.com/site/rodmaycomedu/home/1-pi-ra-mid-hae-ngki-sa-1) 1.1.3 ยคุ 2000 ปีกอ่ นพุทธกาล: คอนกรตี ถูกนาไปใช้ในประเทศแถบอเมริกาใต้ แสดงในภาพท่ี 1.2 ภาพที่ 1.2 คอนกรีตที่ใช้ในการกอ่ สร้างอารายธรรมมาชูปิกชู ประเทศเปรู ทม่ี า (http://namthidarat.blogspot.com/2014/07/blog-post_8695.html) 1.1.4 ยุค 500 ปีก่อนพุทธกาล ถึง พ.ศ. 1000: ชาวกรีกได้พัฒนาคอนกรีตขึ้นมาเร่ือย และพวกโรมันก็พัฒนาต่อกันมาอีกจนได้คอนกรีตท่ีมีคุณภาพดีที่สุดสมัยน้ันเพื่อนาไป ก่อสร้างอาคารและห้องโถงขนาดใหญ่ๆ ในประเทศอิตาลี เช่น อาคารโคลีเชี่ยมห้องโถง

3 ขนาดใหญ่ (Dome of Pantheon) แสดงในภาพที่ 1.13 และภาพที่ 1.14 ต่อมาในยุค พ.ศ. 1000 อาณาจักรโรมันล้มละลาย คอนกรีตก็ไม่ได้ถกู นามาใชอ้ ีกเลย ภาพท่ี 1.3 คอนกรีตทใี่ ช้ในการกอ่ สรา้ งอารายธรรมยคุ กรีกโบราณ ทมี่ า (https://www.justanotheremperor.org) ภาพท่ี 1.4 คอนกรีตทีใ่ ชใ้ นการก่อสรา้ งอารายธรรมยุคโรมัน ท่ีมา (https://sites.google.com/a/samakkhi.ac.th/xarythrrm-tawan-tk-yukh- boran/xarythrrm-roman/mrdk-khxng-xarythrrm-roman)

4 1.1.5 พ.ศ.2299 : John Smeaton ไดใ้ ช้หินปูนผสมกับดนิ เหนยี วแล้วนามาเผา จากนั้น นาวสั ดุท่ีไดน้ ้ีไปใช้ในการกอ่ สรา้ งประภาคาร แสดงในภาพที่ 1.5 บริเวณช่องแคบอังกฤษ การค้นพบของ Smeaton น้ีทาให้เกิดการพัฒนาของปูนซีเมนต์ และคอนกรีตอย่าง รวดเรว็ ภาพที่ 1.5 การใช้หนิ ปูนผสมดินเหนียวในการก่อสร้างประภาคาร บรเิ วณชอ่ งแคบประเทศอังกฤษ ทีม่ า: (http://www.technologystudent.com/despro_flsh/john1.html) 1.1.6 พ.ศ.2367 : Jose Aspdin ชาวอังกฤษได้ขอจดลิขสิทธิ์ขบวนการผลิตปูนซีเมนต์ โดยให้ความร้อนแก่หินปูนดินเหนียว และ นามาบดให้ละเอียด ปูนซีเมนต์ที่ได้ชื่อว่า ปอร์ตแลนด์ซีเมนต์ (Portland Cement) เพราะมีสีเหมือนหินบนเกาะปอร์ตแลนด์ใน ประเทศอังกฤษ Jose Aspdin ได้จัดตั้งหม้อเผาปูนซีเมนต์ท่ี Wakefield และซีเมนต์ท่ี ผลิตถกู นามาใช้ในโครงการอโุ มงค์ลอดแม่น้าเทมส์(ภาพท่ี 1.6) ในปี พ.ศ.2371 “Aspdin ไดร้ ับการยกย่องว่าเป็นบิดาแห่งปูนซีเมนต์ปอรต์ แลนดส์ มยั ใหม่” ภาพท่ี 1.6 การใชค้ อนกรตี ในประเทศองั กฤษใชส้ ร้างอุโมงค์ลอดแม่น้าเทมส์ ทม่ี า (http://www.trueplookpanya.com/knowledge/content/59358/-otherknowledge-)

5 1.1.7 พ.ศ.2378 :หลงั จากค้นพบปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์โดย Joseph Aspdin ในปี ค.ศ. 1824 (พ.ศ.2367) โดยการประยุกต์ใช้คอนกรีตในอุตสาหกรรมก่อสร้างก็เร่ิมพัฒนาดีข้ึน เป็นลาดบั โดยเมอื่ ปี พ.ศ.2375 (ค.ศ.1832) Francois Marte Le Brun ได้ก่อสร้างบ้าน จากคอนกรีต ซ่ึงมีคานทรงโค้งตั้งยาว 18 ฟุต (5.5 ม.) ได้สาเร็จบ้านคอนกรีตหลังแรก ของโลกได้ถูกสร้างขึ้นในเมือง Kent ประเทศอังกฤษ ลักษณะเป็นบ้าน 2 ช้ัน หลังจาก น้ันก็เร่ิมมีวิศวกร สถาปนิก และนักประดิษฐ์อีกหลายท่านท่ีพยายามสร้างสรรค์ผลงาน จากคอนกรตี เพ่อื ให้เกิดประโยชนส์ ูงสุด 1.1.8 พ.ศ.2391: มีการนาผลผลิตจากซีเมนต์คอนกรีต และเหล็กเสริมมาประยุกต์ใช้ใน งานโครงสร้าง เริ่มต้นในปี พ.ศ 2391 (ค.ศ.1848) เม่ือ Joseph-Louis Lambot เกษตรกรชาวฝรั่งเศสประดิษฐ์เรือที่ทาจากซีเมนต์มอร์ต้า (Cement mortar) ร่วมกับ ลวดตาข่าย (Wire meshes) ซึ่งต่อมามีช่ือเฉพาะว่า เฟอร์โรซีเมนต์ (Ferrocement) แล้วนาไปแสดงท่ีนิทรรศการแห่งชาติของฝร่ังเศส ในปี ค.ศ.1855 (พ.ศ.2398) เป็นครั้ง แรก ภาพท่ี 1.7 ซึ่งปัจจุบันน้ีก็ยังเก็บไว้ในพิพิธภัณฑ์ของฝรั่งเศส ซ่ึงในปีเดียวกันท่ี ประเทศองั กฤษ W. B. Wilkinson ไดจ้ ดสทิ ธิบตั รในการก่อสร้างพื้นคอนกรีตแบบโค้งต้ัง (Concrete arch floor) ที่เสริมกาลังด้วยลวดเคเบิลแบบเกลียว (Twisted cables) สาหรับอาคารเก็บสินค้าขนาดเล็ก ภาพที่ 1.8 โดยใช้ช่ือว่า “Construction of fireproof dwellings, warehouses, other buildings and parts of the same” ภาพที่ 1.7 เรอื เฟอรโ์ รซเี มนต์ ของ Jean Loius Lambot ท่มี า:http://www.thaiengineering.com/2015/index.php/technology/item/706- reinforced-concrete-from-the-source-to-the-siam-country

6 ภาพที่ 1.8 การกอ่ สร้างพ้ืนคอนกรีตแบบโค้ง ของ W. B. Wilkinson ที่มา:http://www.thaiengineering.com/2015/index.php/technology/item/706-reinforced- concrete-from-the-source-to-the-siam-country 1.1.9 พ.ศ.2396: ในช่วงไล่เล่ียกัน (ค.ศ.1853 หรือ พ.ศ.2396) ชาวฝร่ังเศสช่ือ Francois Coignet ได้สร้างอาคารคอนกรีตเสริมเหล็กหลังแรกในโลกข้ึน (ภาพที่ 1.9) โดย Coignet ได้จดสิทธิบัตรตัวแรกในปี ค.ศ.1855 (พ.ศ.2398) ซ่ึงอธิบายถึงแนวคิดใน การเสริมเหล็กเส้น (Iron bars) ในแผ่นพื้น โดยมีการล้วงเหล็กดังกล่าวเข้าไปใน ฐานรองรับเพื่อสร้างความแข็งแรง จนเมื่อปี ค.ศ.1869 (พ.ศ.2412) Coignet ได้ตีพิมพ์ หนังสอื ซ่ึงอธบิ ายเกย่ี วกบั การกระยกุ ตใ์ ช้งานของคอนกรีตเสริมเหล็กออกมา ภาพที่ 1.9 อาคารคอนกรตี เสรมิ เหลก็ ของโลกสร้างท่ปี ระเทศฝรั่งเศล สร้างโดย Coignet ที่มา:http://www.thaiengineering.com/2015/index.php/technology/item/706-reinforced- concrete-from-the-source-to-the-siam-country

7 1.1.10 พ.ศ.2397 : ได้มีบันทึกว่า William Wilkinson ช่างก่อสร้างชาวเมือง Newcastle ได้จดลิขสิทธิ์ระบบคอนกรีตเสริมเหล็ก แต่อย่างไรก็ดีประวัติท่ีกล่าวมา ทั้งหมดยังเป็นเพียงงานศึกษา และประยุกต์ใช้คอนกรีตเสริมเหล็กในวงแคบ ๆ เท่าน้ัน โดยยังไม่ได้มีการนาคอนกรีตเสริมเหล็กมาใช้อย่างแพร่หลาย จากตามบันทึกท่ีมีอยู่เห็น ตรงกันว่า ผู้ท่ีสมควรได้รับการยกย่องว่าเป็นผู้บุกเบิกงานคอนกรีตเสริมเหล็กอย่าง แท้จริงคือ เจ้าของสวนเพาะชากล้าไม้ชาวฝร่ังเศสชื่อ Joseph Monier (ภาพท่ี 1.10) โดย Monier เร่ิมสร้างถังน้าจากคอนกรีตเสริมด้วยลวดเหล็ก (Iron rod) สาหรับใช้ใน สวนต้นไม้ จนกระทัง่ ปี ค.ศ.1867 (พ.ศ.2410) Monier ได้จดสิทธิบัตรเก่ียวกับแนวคิดนี้ พรอ้ มนาไปแสดงนทิ รรศการของประเทศฝร่งั เศส ภาพท่ี 1.10 Monier ผู้บุกเบิกงานคอนกรตี เสริมเหลก็ ทีม่ า:http://www.thaiengineering.com/2015/index.php/technology/item/706-reinforced- concrete-from-the-source-to-the-siam-country หลังจาก Monier ได้รับสิทธิบัตรช้ินแรกก็ได้ผลิตผลงานเก่ียวกับคอนกรีตเสริมเหล็กอย่างมากมาย ตัวอย่าง เช่น ท่อ และแท้งค์น้า (ค.ศ.1868) พ้ืนไร้คาน (ค.ศ.1869) สะพาน (ค.ศ.1873) บันได (ค.ศ. 1875) รวมถึงอาคารเก็บน้า (ค.ศ.1890) ดังแสดงตัวอย่างในภาพที่ 1.11 โดยในช่วงระหว่างปี ค.ศ. 1880-1881 Monier ได้รับสิทธิบัตรเก่ียวกับการประยุกต์ใช้งานทางด้านคอนกรีตเสริมเหล็กจาก ประเทศเยอรมัน และต่อมาในปี ค.ศ.1884-1885 งานของ Monier ได้รับการนาไปใช้งานและวิจัย อย่างเขม้ ข้นจากวศิ วกรเยอรมนั คอื G. A. Wayss และ J. Bauschinger จนกระทั่งปี ค.ศ.1887 (พ.ศ. 2430) จึงเร่ิมมีผลงานตีพิมพ์เกี่ยวกับคอนกรีตเสริมเหล็กของ Monier ออกสู่วงสาธารณะ โดยผลงาน ท่ีมีช่ือเสียงหน่ึงในน้ัน คือ \"Das System Monier\" หรือที่รู้จักกันคือ ระบบของ Monier (Monier ‘s system)

8 ภาพท่ี 1.11 ผลงานเก่ียวกบั คอนกรีตเสริมเหลก็ ของ Monier ท่เี ผยแพรต่ อ่ สาธารณะ ทีม่ า:http://www.thaiengineering.com/2015/index.php/technology/item/706-reinforced- concrete-from-the-source-to-the-siam-country 1.2 การพฒั นาคอนกรตี เสรมิ เหล็กในยุโรป ในขณะที่ Monier ยังคงสร้างสรรค์งานของเขาอย่างต่อเนื่อง อีกทางฟากฝ่ังหนึ่งก็มี ผู้รับเหมาชาวฝรั่งเศสชื่อ F. Hennebique ทดลองสร้างบ้านจากคอนกรีตเสริมเหล็ก (ประมาณ ค.ศ. 1870 หรือ พ.ศ.2413) เม่ืองานของ Hennebique ได้รับการจดสิทธิบัตรแล้ว (ภาพที่ 1.12) ก็ถูก นาไปประยุกต์ใช้ในอีกหลายประเทศ โดยในปี ค.ศ.1897 (พ.ศ.2440) ได้มีการสร้างอาคารคอนกรีต เสริมเหล็ก ชื่อ Weaver building ซึ่งเช่ือว่าเป็นหลังแรกในยุโรปที่ถูกสร้างขึ้นจากแนวคิดของ Hennebique (ภาพท่ี 1.13) อยา่ งไรก็ดีอาคารดังกล่าวได้ถูกทุบทาลายไปเมื่อ ค.ศ.1984 (พ.ศ.2527) เน่ืองจากต้องการพัฒนาพ้ืนท่ีไปทาท่าเรือ โดยซากบางส่วนของอาคารยังคงเหลือไว้ข้างแม่น้า Tawe เพื่อเปน็ อนสุ รณ์ให้กับ Hennebique ในปี ค.ศ.1898 Hennebique ได้รับยกย่องว่าเป็นบิดาแห่งงาน คอนกรีตเสริมเหล็ก เพราะเขาเป็นต้นคิดในการใช้เหล็กกลมเส้นตรง (Straight round bars) ร่วมกับ เหล็กปลอก (heavy metal stirrups) ในงานคอนกรีตเสริมเหล็ก ไม่เพียงเท่าน้ัน Hennebique ยัง เป็นคนแรกที่เสนอเทคนิคในการหล่อองค์อาคารคอนกรีตเสริมเหล็กในต่อเน่ืองกัน หรือท่ีเรียกว่า monotonic construction จึงนับได้ว่า Hennebique เป็นผู้ริเริ่มวิธีการก่อสร้างงานคอนกรีตเสริม เหลก็ ในยคุ ใหม่ (Modern reinforced-concrete method) ท่สี าคญั คนหน่งึ

9 ภาพท่ี 1.12 แบบร่างโครงสร้างคอนกรตี เสริมเหล็กตามแนวคดิ ของ Hennebiqu ท่มี า:http://www.thaiengineering.com/2015/index.php/technology/item/706-reinforced- concrete-from-the-source-to-the-siam-country ภาพที่ 1.13 อาคารคอนกรตี เสริมเหล็ก ชอ่ื Weaver building ทม่ี า:http://www.thaiengineering.com/2015/index.php/technology/item/706-reinforced- concrete-from-the-source-to-the-siam-country ตลอดช่วงปี ค.ศ.1892 – 1902 (พ.ศ.2435 - 2445) ได้มีการก่อสร้างโครงสร้างคอนกรีตเสริมเหล็ก มากกว่า 7,000 แห่ง ด้วยระบบของ Hennebique (หรือที่เรียกว่า Hennebique ‘s system) ซ่ึงมี

10 ท้งั อาคาร หอเกบ็ นา้ รวมถงึ สะพาน (สะพาน Châtellerault ในปี ค.ศ.1899 ดูภาพที่ 1.14) อย่างไร ก็ดีแม้ว่า Hennebique จะพยายามเผยแพร่งานของเขาในงานประชุมวิชาการท่ีสาคัญตลอดจนถึง พฒั นามาตรฐานในงานก่อสรา้ งก็ตาม แต่โครงสร้างในรูปแบบของ Hennebique ก็ยังขาดการต่อยอด ความคิดในเชิงสถาปัตยกรรม จนกระท่ังเมื่อ ค.ศ.1902 (พ.ศ.2445) A. Perret ได้ออกแบบ และ ก่อสรา้ งอาคารหลายช้นั ขน้ึ ในปารสี โดยใชค้ อนกรีตเสรมิ เหล็กตามแนวคิดของ Hennebique เป็นวัสดุ หลัก (ภาพที่ 1.15) โครงสร้างดังกล่าวเมื่อสร้างเสร็จสิ้น ได้สร้างแรงกระตุ้นในการเลือกใช้คอนกรีต เสรมิ เหล็กในอุตสาหกรรมกอ่ สร้างมากขนึ้ เพราะอาคารท่สี ร้างโดย Perret ไดเ้ ปลย่ี นจากระบบกาแพง รับน้าหนัก (Bearing wall) มาเป็นระบบคาน-เสา และแผ่นพื้น ซึ่งสร้างช่วงว่าง (Space) และ ประหยดั ขนาดของฐานรากได้เป็นอยา่ งมาก เนอ่ื งจากน้าหนกั ของโครงสรา้ งนอ้ ยลงนน่ั เอง ภาพที่ 1.14 สะพาน Châtellerault ทีม่ า:http://www.thaiengineering.com/2015/index.php/technology/item/706-reinforced- concrete-from-the-source-to-the-siam-country

11 ภาพท่ี 1.15 ก่อสร้างอาคารโดยใชค้ อนกรีตเสริมเหล็กในปารีส ประเทศฝรงั่ เศล ออกแบบโดย A. Perret ซง่ึ เชอื่ ว่าเป็นอาคารอพาร์ทเมน้ ท์แหง่ แรกที่ทาดว้ ยคอนกรีตเสรมิ เหลก็ ทมี่ า:http://www.thaiengineering.com/2015/index.php/technology/item/706-reinforced- concrete-from-the-source-to-the-siam-country 1.3 การพัฒนาของคอนกรตี เสริมเหลก็ ในอเมรกิ า ในขณะท่ีฟากฝ่ังยุโรปกาลังพัฒนาการก่อสร้างโครงสร้างด้วยคอนกรีตเสริมเหล็กอย่างหนัก และการใช้ปูนซีเมนต์แพร่หลายมากข้ึนในยุโรป และได้ขยายตัวไปในอเมริกาเหนือ มีการผลิต ปนู ซเี มนต์ที่แขง็ ตวั ไดใ้ นน้าในสหรัฐอเมริกาต้ังแต่ ปี พ.ศ. 2361 ในแคนนาดาในปี พ.ศ. 2373 และใน ปี พ.ศ. 2433 ได้เกิดอุตสาหกรรมการผลติ ปูนซเี มนตป์ อรต์ แลนด์ข้นึ ใชเ้ องในสหรัฐอเมริกาเพ่ือทดแทน การนาเข้าจากยโุ รป (เรอื งรชุ ด์ิ ชีระโรจน์และคณะ, 2556) สหรัฐอเมริกาก็เร่ิมมีการประยุกต์ใช้วัสดุใหม่ตัวนี้ในการก่อสร้างด้วยเช่นกัน โดยมีบันทึกว่า ในปี ค.ศ.1875 (พ.ศ.2418) วิศวกรเครื่องกลชื่อ W.E. Ward ท่ีเกาะ Long Island ได้สร้างอาคาร คอนกรีตเสริมเหล็กขึ้นเป็นหลังแรกในอเมริกา (ภาพท่ี 1.16) โดยบ้านของ Ward มีกาแพง พื้น-คาน และหลังคาที่ทามาจากคอนกรีตซ่ึงเสริมกาลังรับแรงดึงด้วยโลหะ (Metal) โดยอีก 2 ปีต่อมา P.B. Write ได้เขียนบทความอธิบายถึงแนวคิดในการสร้างบ้านของ Ward ซึ่งใช้คอนกรีตเสริมเหล็กเป็น วัสดุหลักในการก่อสร้าง ในวารสาร American Architect and Building News ต่อมาในปี ค.ศ. 1879 (พ.ศ.2422) E.L. Ransome วิศวกรแห่งรัฐแคลิฟอร์เนีย ได้ทดสอบการใช้เหล็กเส้นเกลียว

12 (Twisted steel reinforcing bar) ในงานคอนกรีตเสริมเหล็ก โดยได้ทาการจดสิทธิบัตรในปี ค.ศ. 1884 (พ.ศ.2427) และในปีเดียวกันเขาไดพ้ ฒั นาการออกแบบโครงสรา้ งคอนกรีตเสริมเหล็กด้วยตัวเอง หลังจากน้ันในปี ค.ศ.1888 (พ.ศ.2431) Ransome ไดส้ ร้างอาคารท่ีมีเสาคอนกรีตเสริมด้วยเหล็กหล่อ (Cast-iron) รวมถงึ ระบบแผ่นพนื้ ซงึ่ สรา้ งจากการเทคอนกรตี ลงบนแบบหล่อท่ีใช้เหล็กแผ่นเรียบ (Flat metal) ซึ่งถูกงอรูปโค้งต้ังอยู่ก่อนหน้า โดยแผ่นพ้ืนดังกล่าววางอยู่บนคานซอยได้สาเร็จ ต่อมาที่ ค.ศ. 1890 (พ.ศ.2433) Ransome สร้างอาคารพิพิธพันธ์ชื่อ Leland Stanford, Jr ท่ีซานฟรานซิสโก (ภาพท่ี 1.17) โดยอาคาร 2 ชั้น หลังนี้ใช้เคเบิลท่ีใช้แล้ว (Discarded cable car rope) เป็นเหล็ก เสริมในคาน จนกระทั่งในปี ค.ศ.1903 (พ.ศ.2446) ท่ีรัฐเพนซิลวาเนีย Ransome ได้สร้างอาคารหลัง แรกในสหรัฐอเมริกาที่ใช้วัสดุคอนกรีตเสริมเหล็กทั้งหมด จากแนวคิดของ Ransome น้ีในปี ค.ศ. 1904 (พ.ศ.2447) ได้มีการสร้างอาคารคอนกรีตเสริมเหล็กท่ีเป็นตึกสูง ชื่อ Ingalls Building (ภาพท่ี 1.18) ขน้ึ เป็นแห่งแรกในโลก ยง่ิ ในเวลาต่อมางานคอนกรีตเสริมเหล็กในสหรัฐอเมริกาได้รับความนิยม สูงข้ึน โดยเฉพาะอย่างย่ิงภายหลังจากเหตุการณ์แผ่นดินไหว และไฟไหม้ท่ีเกิดตามเมื่อปี ค.ศ.1906 (พ.ศ.2449) เนื่องจากอาคารท่ีสร้างจากคอนกรีตเสริมเหล็ก เช่น The Leland Stanford Junior Museum สามารถต้านทานแรงสั่นสะเทือนจากแผ่นดินไหว และเพลิงได้ดีกว่าอาคารอิฐก่อท่ัวไป (Masonry buildings) ซ่ึงนิยมสร้างในสมัยนั้น ดังน้ันจากการพัฒนาของ Ransome เก่ียวกับงาน คอนกรีตเสริมเหล็กทาให้โครงสร้างท่ีทาจากคอนกรีตล้วน และอิฐก่อเร่ิมหายไปจากสหรัฐอเมริกาใน เวลาต่อมา ความเจริญก้าวหน้าของคอนกรีตเสริมเหล็กทั้งในอเมริกาและยุโรปในช่วงเวลาต่อมาเริ่มมี มากขน้ึ เปน็ ลาดบั การประยกุ ต์ใชง้ านเนน้ โดยเนน้ จุดเดน่ ในเรอ่ื งของความอ่อนช้อยเริ่มมีมากข้ึน ดังจะ เห็นได้จากการสร้างสรรค์ผลงานในรูปแบบของโครงสร้างแผ่นเปลือกบาง (Thin-shell roof) เช่น หลังคาประเภทต่างๆ แสดงในภาพท่ี 1.19 แสดงตัวอย่างของความเฟ้ืองฟูของคอนกรีตเสริมเหล็กใน ชว่ งเวลาต่อมา

13 ภาพที่ 1.16 บ้านของ Ward ทม่ี า:http://www.thaiengineering.com/2015/index.php/technology/item/706-reinforced- concrete-from-the-source-to-the-siam-country ภาพที่ 1.17 อาคารพิพิธพนั ธ์ชื่อ Leland Stanford, Jr ที่ซานฟรานซสิ โก ทมี่ า:http://www.thaiengineering.com/2015/index.php/technology/item/706-reinforced- concrete-from-the-source-to-the-siam-country

14 ภาพท่ี 1.18 อาคารคอนกรตี เสรมิ เหล็กทเ่ี ปน็ ตกึ สงู แห่งแรกในโลก ชือ่ Ingalls Building ที่มา:http://www.thaiengineering.com/2015/index.php/technology/item/706-reinforced- concrete-from-the-source-to-the-siam-country ภาพที่ 1.19 รูปแบบของโครงสร้างแผน่ เปลือกบาง (Thin-shell roof) ทีม่ า:http://www.thaiengineering.com/2015/index.php/technology/item/706-reinforced- concrete-from-the-source-to-the-siam-country

15 1.4 การพัฒนาคอนกรีตในดา้ นตา่ ง ๆ 1.4.1 พ.ศ.2423 : ได้คน้ พบวิธเี ผาซีเมนตโ์ ดย Rotary Kiln 1.4.2 พ.ศ.2456 : ไดม้ กี ารจัดตั้งโรงงานคอนกรตี ผสมเสรจ็ แห่งแรก 1.4.3 พ.ศ.2460D. Abrahms ได้พบว่ากาลังอัดของคอนกรีตข้ึนกับอัตราส่วนน้าต่อซีเมนต์ หรอื \"W/C Ratio Law” 1.4.4 พ.ศ.2463 – 2493 : พฒั นาข้อกาหนดของปนู ซเี มนต์ปอรต์ แลนด์ประเภทตา่ ง ๆ เชน่ 1.4.5 นซเี มนตแ์ ขง็ ตวั เรว็ –ปนู ซีเมนตท์ นซลั เฟต 1.4.6 ปนู ซีเมนต์ลดความรอ้ น -ปูนซเี มนต์ผสม 1.4.7 พ.ศ.2468 : ไดพ้ บวิธีการอัดคอนกรีตให้แน่นด้วยเครื่องจี้เขย่า (Vibrator) และมีการใช้ คอนกรีตกบั งานก่อสร้างทุกประเภท 1.4.8 พ.ศ.2471 : คน้ พบการใช้คอนกรีตเบา (Lightweight Concrete) 1.4.9 พ.ศ.2473: Eugene Freysinnet ได้ค้นพบโครงสร้างคอนกรีตอัดแรง (Prestressed Concrete) 1.4.10 พ.ศ.2481: ได้ค้นพบ Air Entraining Admixture ซ่ึงเหมาะสาหรับคอนกรีตในที่ อณุ หภมู ติ ่ามากๆ 1.4.11 พ.ศ.2488 : ขยายการใชค้ อนกรีตสาเร็จรปู มากยิ่งข้ึน 1.4.12 พ.ศ.2496 : มีการใชน้ ้ายาผสมคอนกรตี 1.4.13 พ.ศ.2503 : เร่ิมใชค้ อนกรีตปั๊ม 1.4.14 พ.ศ.2525 : ไดเ้ กดิ ปัญหาเรื่องความทนทานของคอนกรีต และเร่ิมมีการศึกษาในเร่ือง น้ีอย่างจรงิ จงั 1.5 การพัฒนาคอนกรีตในประเทศไทย ในอดีตตั้งแต่ก่อต้ังกรุงรัตนโกสินทร์จนถึงรัชกาลท่ี 2 (พ.ศ.2325-2367) วัสดุที่ใช้ก่อสร้าง อาคารบา้ นเรือนจะเนน้ ไปท่ีไมเ้ ปน็ หลกั จนกระทั่งเข้าสู่ช่วงรัชกาลท่ี 3 ถึง 4 (พ.ศ.2367-2411) จึงเริ่ม มีวัสดุใหม่ ๆ เข้ามาในประเทศ และจากความสัมพันธ์อันดีระหว่างประเทศไทยและประเทศจีน เป็น ผลให้ช่างฝีมือรวมถึงวัสดุก่อสร้างต่าง ๆ หล่ังไหลเข้ามาในประเทศจานวนมาก โดยระบบโครงสร้าง บ้านแบบจีนท่ีนิยมในสมัยน้ัน คือ “กาแพงรับน้าหนัก (Bearing masonry wall)” ซึ่งใช้อิฐก้อนใหญ่ กอ่ ผนงั หนา ฉาบปนู และใช้ผนังดา้ นนอกเปน็ กาแพงไปในตัว ทาให้บ้านแบบจีนนั้นดูหนักแน่นและทน ต่อดินฟา้ อากาศ อยา่ งไรกด็ เี นือ่ งจากใช้ผนังในการรับน้าหนัก รวมถึงชนิดท่ีก่ออิฐหุ้มเสาไม้ซึ่งเป็นแกน ใน ทาให้อาคารแบบจีนและแบบท่ีได้รับอิทธิพลจากตะวันตกมีผนังช้ันบนกับชั้นล่างตรงกัน (เพื่อการ ถ่ายน้าหนัก) ดังน้ันอาคารส่วนใหญ่จึงมีลักษณะทึบ โดยมีช่องเปิดเฉพาะบางส่วนของผนังเท่าน้ัน

16 สาหรับงาน “คอนกรีตเสริมเหล็ก (ค.ส.ล)” หรือในสมัยก่อนเรียกว่า “เฟอร์โรคอนกรีต (Ferroconcrete)” มีบันทึกเพียงว่าเข้ามาในประเทศไทยต้ังแต่ปลายรัชสมัยของล้นเกล้ารัชกาลที่ 5 ช่วง พ.ศ.2411 ถึง พ.ศ.2453 (หม่อมราชวงศ์หญิงแน่งน้อย ศักด์ิศรี, 2537), โดยช่วงแรกที่เร่ิมใช้ ก่อสรา้ งโครงสร้างดว้ ยวัสดนุ ้ี มักใชก้ บั เสา คาน และพน้ื ชน้ั ล่าง สว่ นพน้ื ชนั้ บนยงั คงใช้ตง และพื้นไม้อยู่ รูปทรงอาคารจึงยังไม่แตกต่างจากอาคารที่ใช้ระบบผนังรับน้าหนักมากนัก ต่อมาเมื่อช่างมีความ ชานาญเก่ยี วกับวัสดุน้ีมากข้ึนจึงได้เริ่มเปล่ียนรูปแบบการใช้สอยให้หลากหลายข้ึน เช่น ใช้เป็นหลังคา ยอดโดม ผนังโค้ง หรือกันสาด ฯ ทาให้โครงสร้างในสมัยรัชกาลท่ี 5 มีรูปทรงที่ซับซ้อนข้ึน (ผุสดี ทิพทัส และมานพ พงศทัต , 2525) อย่างไรก็ดีต่อคาถามท่ีว่าอาคารคอนกรีตเสริมเหล็กหลังแรกใน ประเทศไทยน้ันคือที่ใด ผู้เขียนยังไม่สามารถค้นคว้าจนถึงที่สุดเท่าท่ีหลักฐานปรากฏได้ (จะพยายาม คน้ ควา้ เพมิ่ เตมิ แลว้ จะขอมานาเสนอในโอกาสตอ่ ไป) อยา่ งไรก็ดีสาหรับงานสะพานได้มีผู้บันทึกไว้เป็น ลายลักษณ์อักษรเกี่ยวสะพานคอนกรีตเสริมเหล็กตัวแรกของสยามประเทศ (สิริลักษณ์ จันทรางศุ, 2534) ก็คอื “สะพานเฉลิมโลก 55” (ภาพที่ 1.20) สะพานเฉลิมโลก 55 เป็นสะพานที่พระบาทสมเด็จพระจุลจอมเกล้าเจ้าอยู่หัวโปรดเกล้าฯ ให้สร้างข้ึนในโอกาสวันเฉลิมพระชนมพรรษาปีท่ี 55 (เป็นปีที่รัชกาลท่ี 5 ทรงครองสิริราชสมบัติยืน นานกว่าพระมหากษตั ริย์พระองคใ์ ดในประเทศไทยขณะนน้ั ) โดยสะพานดังกลา่ วเป็นสะพานข้ามคลอง ใหญ่ เรือค้าขายสัญจรไปมามาก การก่อสร้างจึงแตกต่างจากสะพานเฉลิมแห่งอื่น ๆ ด้วยต้องการให้ โครงสร้างม่ันคงถาวรจึงใช้คอนกรีตเสริมเหล็กเป็นวัสดุหลัก ราวสะพานทึบ และมีลายประดับแบบ เรขาคณิต มีชื่อสะพานทาเป็นอักษรกดลึกติดอยู่กับราวสะพานด้านใน ควบคุมการก่อสร้างโดยนาย ชา่ งชาวฝรั่งเศส โดยในวันท่ี 12 พฤศจิกายน พ.ศ.2451 สมเด็จพระปิยมหาราชทรงประกอบพระราช พิธีรัชมังคลาภิเษก โดยการเปิดใช้สะพานก็เป็นส่วนหน่ึงของงานฉลองนี้ด้วย ท้ังนี้สะพานที่สร้างจาก คอนกรีตเสรมิ เหลก็ ในโอกาสเดยี วกนั แตเ่ ป็นปีต่อมาคือ สะพานเฉลิมหลา้ 56 (ภาพที่ 1.21)

17 ภาพที่ 1.20 สะพานเฉลิมโลก 55 ท่ีมา:http://www.thaiengineering.com/2015/index.php/technology/item/706-reinforced- concrete-from-the-source-to-the-siam-country ภาพท่ี 1.21 สะพานเฉลมิ หล้า 56 ทีม่ า:http://www.thaiengineering.com/2015/index.php/technology/item/706-reinforced- concrete-from-the-source-to-the-siam-country โครงสร้างอีกลักษณะหน่ึงที่ใช้คอนกรีตเสริมเหล็กเป็นวัสดุรับกาลัง ในยุคเริ่มต้นการพัฒนาบ้านเมือง ในประเทศไทย คือ “อุโมงค์ขุนตาล” โดยอุโมงค์ดังกล่าวมีขนาดกว้าง 5.20 เมตร สูง 5.50 เมตร คอนกรีตอุโมงคห์ นาประมาณ 80 ซม. และตัวอุโมงค์ยาวท้ังส้ิน 1352.15 เมตร เริ่มก่อสร้าง เม่ือ พ.ศ. 2450 แลว้ เสร็จ พ.ศ. 2461 โดยการรถไฟหลวงแห่งกรุงสยาม ท่ีมพี ลเอกพระเจ้าบรมวงศ์เธอ พระองค์ เจ้าบุรฉัตรไชยาการ กรมพระกาแพงเพชรอัครโยธินเป็นผู้บัญชาการ และมีนายช่างชาวเยอรมันช่ือ เอ

18 มลิ ไอเซนโฮเฟอร์ เป็นผู้ควบคุมการก่อสร้าง (ภาพที่ 1.22) ซ่ึงนับเป็นความก้าวหน้าของประเทศไทย ในยุคนนั้ เป็นอยา่ งยง่ิ ไม่เพียงเท่านน้ั ในชว่ งเวลาไล่เลย่ี กันยงั มีการกอ่ สรา้ งสะพานชว่ งยาวจากคอนกรีต เสริมเหล็กอีก 2 ตัว คือ (1) สะพานทาชมพู (พ.ศ.2462) และสะพานรัษฎาภิเศก (พ.ศ.2460) ซ่ึงมี เนื้อหาค่อนข้างมาก ดงั นั้นจงึ อยากจะขอนามาขยายความกนั ในโอกาสต่อ ๆ ไป ภาพที่ 1.22 และพระองค์เจา้ บุรฉัตรไชยาการ ทีม่ า:http://www.thaiengineering.com/2015/index.php/technology/item/706-reinforced- concrete-from-the-source-to-the-siam-country ตามท่เี รยี นข้างต้น อาคารคอนกรีตเสริมเหล็กหลังแรกท่ีสร้างในประเทศน้ันยังไม่ค้นพบและยืนยันเป็น เอกสารท้ิงไว้ ดงั นั้นในบทความน้ีจงึ ขอนาเสนอรายชื่ออาคารคอนกรีตเสริมเหล็กท่ีเร่ิมก่อสร้างในปลาย รัชสมัยของพระปยิ มหาราชจนถึงต้นรัชการท่ี 6 เพ่ือเป็นแนวทางในการสืบค้นต่อไป โดยผู้เขียนเริ่มต้ัง เป้าไว้ก่อนว่าอาคารคอนกรีตเสริมเหล็กหลังแรกๆ ของสยามน่าจะเป็นวังของเจ้านายชั้นสูง ซ่ึง พิจารณาไปที่อาคารขนาดใหญ่ในสมัยน้ันคือ “พระท่ีน่ังจักรีมหาปราสาท” ในหลวงรัชกาลท่ี 5 ได้ โปรดเกล้าให้สร้างข้ึนเพิ่มเติมในเขตพระบรมมหาราชวังใกล้กับพระที่นั่งดุสิตมหาปราสาท (ซ่ึงได้ กอ่ สรา้ งเร่มิ แรกต้ังแต่สมัยรัชกาลท่ี 1) โดยมอบหมายให้เจ้าพระยาภาณุวงศ์มหาโกษาธิบดี (ท้วม บุญ นาค) เป็นแม่กอง พระยาเวียงในนฤบาล เป็นผู้กากับการทั่วไป พระดิษฐการภักดี เป็นผู้ตรวจกากับ บัญชีและสิ่งของทั้งปวง มร.ยอน คลูนิช สถาปนิกชาวอังกฤษ เป็นนายช่าง และ มร.เฮนรี่ คลูนิชโรส เป็นผู้ช่วยนายช่าง โดยมีการเตรยี มการกอ่ สรา้ งตง้ั แตป่ ลาย พ.ศ.2418 จนถงึ ต้น พ.ศ.2419 จึงได้มีการ วางศลิ าฤกษ์ โดยก่อสร้างแล้วเสร็จในปี พ.ศ.2425 (สมภพ ภิรมย์, 2545) โดยปราสาทหลังนี้มีการให้ ความเห็นจากนักวิชาการว่าสมเด็จพระปิยมหาราชได้ทรงใช้ความรู้เกี่ยวกับคอนกรีตเสริมเหล็กในการ

19 ก่อสร้างด้วย (อภิญญา ทวนทอง, 2552) และ (หม่อมหลวงประทีป มาลากุล, 2530) อย่างไรก็ดี สาหรับอาคารโบราณท่ีมีการใช้คอนกรีตเสริมเหล็ก และถูกบันทึกไว้แน่นอนน่ันก็คือ พระท่ีน่ังอนันต สมาคม (ภาพที่ 1.23) ซ่ึงเรม่ิ สร้างเมอื่ ปี พ.ศ.2450 โดยจ้างช่างจากอิตาลี คือ มร. เอ็ม.ตามานโย เป็น ผอู้ อกแบบ มร. ซี อัลเลกรี เป็นวิศวกร โดยมีเจ้าพระยายมราช (ปั้น สุขุม) เป็นแม่กองจัดการก่อสร้าง แต่การก่อสร้างดาเนินไปได้เพียงสองปี พระบาทสมเด็จพระจุลจอมเกล้าเจ้าอยู่หัวก็เสด็จสวรรคต พระบาทสมเด็จพระมงกุฎเกล้าเจ้าอยู่หัว รัชกาลที่ 6 จึงรับช่วงการก่อสร้างต่อจนสาเร็จลงในอีก 6 ปี ต่อมา หรือใน พ.ศ.2458 รวมเวลาการสรา้ งท้งั หมดก็ 8 ปี ภาพท่ี 1.23 พระทนี่ ง่ั อนนั ตสมาคม (อาคารโบราณที่มีการใชค้ อนกรีตเสริมเหล็ก) ทีม่ า:http://www.thaiengineering.com/2015/index.php/technology/item/706-reinforced- concrete-from-the-source-to-the-siam-country อาคารอีกหลังหน่ึงซ่ึงมีการแสดงหลักฐานการก่อสร้างด้วยคอนกรีตเสริมเหล็กอย่างละเอียด ก็คือ “พระตาหนักเหลือง” ซ่ึงเคยเป็นท่ีประทับของสมเด็จพระศรีสวรินทิราบรมราชเทวี พระพันวสา อัยยิกาเจ้า พระอัครมเหสีในพระบาทสมเด็จพระจุลจอมเกล้าเจ้าอยู่หัว ภายในวังสระปทุม กรุงเทพมหานคร ซึ่งสันนิฐานว่าก่อสร้างอยู่ระหว่าง พ.ศ.2454 – 2468 โดยตัวอาคารเป็นตึก 2 ชั้น ก่อสร้างด้วยระบบกาแพงรับน้าหนักแต่มีการตรวจพบการใช้คานคอนกรีตเสริมเหล็กทาคานรับตงไม้ สักซึ่งรับแผ่นพ้ืนไม้กระดานช้ันล่างของอาคาร และยังใช้ทาเป็นคานเพ่ือรับกาแพงตามแนวขวาง เสา อาคาร ตลอดจนพื้นอาคารที่ใช้ทาเป็นพื้นระเบียงหน้าห้องที่ปูทับด้วยแผ่นหินอ่อน (พิบูลย์ จินาวัฒน์, 2542) สาหรับวัสดุก่อสร้างในสมัยน้ันจากหลักฐานการซ่อมแซมพระตาหนักเหลืองพบว่า (พิบูลย์ จิ นาวฒั น์, 2542) มกี ารใช้คอนกรีตท่ีผสมจากปูนซเี มนต์ ทราย น้า และอฐิ หักทุบขนาดครึ่งน้ิวถึงหนึ่งนิ้ว แทนการใหห้ นิ เกลด็ -กอ้ น เน่ืองจากไม่มีโรงโม่หินในสมัยท่ีทาการก่อสร้าง ท้ังน้ีคอนกรีตแบบน้ีพบว่ามี การใช้ก่อสร้างอาคารรุ่นแรกๆ ในประเทศไทย (ปลายรัชกาลที่ 5 ถึงตันรัชกาลท่ี 6) เช่น พระตาหนัก

20 ชาลีมงคลอาสน์ พระท่ีนั่งอนันตสมาคม เป็นต้น คอนกรีตประเภทน้ีมีความพรุน น้าซึมเข้าไปได้ง่าย โดยเฉพาะอย่างยิ่งเม่ือถูกความช้ืนเป็นเวลานาน แต่ก็มีข้อดีอยู่คือลดการแตกร้าวเนื่องจากการหดตัว แบบแหง้ (Drying shrinkage) ไดด้ ี โดยจากการสารวจยังพบเพิ่มเติมว่าเหล็กเสริมที่ใช้ในขณะน้ันเป็น เหล็กเสน้ กลมเรียบมขี นาดในมาตราอมิ พีเรียล โดยขนาดทพี่ บอยรู่ ะหวา่ ง 3/8 นิว้ ถึง 1 น้ิว สาหรับอาคารอื่นทีส่ ร้างในรุ่นราวใกล้เคยี งกนั คือระหว่าง พ.ศ.2450 – 2470 นั้นมีอีกหลาย อาคาร เชน่ ราชตฤณมัยสมาคม (พ.ศ.2456) ในภาพที่ 1.24 ตาหนักเพ็ชร (พ.ศ.2457) และตึกมนุษย นาควิทยาทาน (พ.ศ.2466) ในพื้นที่วัดบวรนิเวศวิหาร สภาคารวิทยาลัยหรือตึกอักษรศาสตร์ จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย (พ.ศ.2457) อาคารราชวัลลภ ท่ีโรงเรียนวชิราวุธ (พ.ศ.2466) ฯ โดยใน ระหว่างนั้นมีการใช้ประโยชน์จากคอนกรีตเสริมเหล็กในการก่อสร้างชิ้นส่วนอาคารแล้วด้วย เช่น (1) การสรา้ งชานคอนกรีตเสริมเหล็กเป็นสะพานทอดจากมุมดา้ นตะวนั ออกของประท่ีนั่งดุสิตมหาปราสาท ไปเช่ือมกับชานด้านใต้ของพระที่น่ังอาภรณ์พิโมกข์ปราสาท (พ.ศ.2457) (2) การตัดเสาหาน กลางมุข ท้ัง 4 ภายในองค์ปราสาทของพระท่ีนั่งดุสิตมหาปราสาท แล้วใช้คานคอนกรีตเสริมเหล็กในการรับ น้าหนกั จากหลงั คา เพ่ือให้ห้องโถงเปดิ โล่งดูสมพระเกียรติ (พ.ศ.2462) (หม่อมหลวงประทีป มาลากุล, 2530) (3) การสร้างบันไดของบ้านนรสิงห์ (พ.ศ.2460) และ (4) การใช้เสาคอนกรีตเสริมเหล็กจานวน กวา่ 1,080 ตน้ ในพระราชนเิ วศน์มฤคทายวัน (พ.ศ.2466) เปน็ ตน้ ภาพท่ี 1.24 อาคารราชตฤณมยั สมาคม ทมี่ า:http://www.thaiengineering.com/2015/index.php/technology/item/706-reinforced- concrete-from-the-source-to-the-siam-country สาหรับประเทศไทย กิจกรรมด้านการผลิตปูนซีมเมนต์ปอร์ตแลนด์เริ่มมีข้ึนในสมัย พระบาทสมเด็จพระมงกุฎเกล้าเจ้าอยู่หัว โดยในปี พ.ศ. 2456 การผลิตปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์ใน ประเทศไทยมีจุดเร่ิมต้นมาจากพระราชจิตนาการของพระบาทสมเด็จพระมุงกุฎเกล้าเจ้าอยู่หัวรัชกาล

21 ท่ี 6 จากการท่ีได้เสด็จไปทรงศึกษาต่างประเทศและทรงถอดพระเนตรเห็นการพัฒนาการก่อสร้าง อาคาร และส่ิงก่อสร้างใหญ่ๆจึงได้มีพระราชดาริที่จะสร้างโรงงานผลิตปูนซีเมนต์ขึ้นเองในประเทศ และได้ทรงพิจารณาในรายละเอียดว่าด้วยเร่ืองของการต้ังบริษัทปูนซีเมนต์ขึ้นดังปรากฏในร่างหระ ราชหัตถเลขาในปี พ.ศ. 2456 (ภาพที่ 1.25) โรงงานผลิตปูนปอร์ตแลนด์แห่งแรกจึงได้ตั้งขึ้นท่ีบางชื่อ กรงุ เทพมหานคร ซง่ึ ไดม้ ีการต้ังโรงงานผลิตปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์ขึ้นคร้ังแรก คือ โรงงานในเครือของ บริษัทปูนซีเมนต์ไทย (มหาชน) จากัด (ภาพที่ 1.26) โดยพระคลังจะถือหุ้น 55 เปอร์เซ็นต์และ ชาวต่างชาติถือหุ้นได้ไม่เกิน 25 เปอร์เซ็นต์ และปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์ที่มีจาหน่ายยี่ห้อแรกใน ท้องตลาดคือ”ตราช้าง”และเริ่มผลิตในปี พ.ศ. 2458 โดยมีกาลังการผลิตในปีนั่นปีละ 20000 ตัน ซ่ึง สามารถทดแทนการนาเข้าปนู ซีเมนต์จากต่างประเทศ การผลิตและการใช้ปูนซีเมนต์ในประเทศได้เพ่ิม มากข้ึน โดยเฉพาะในระยะหลังสงครามโลกคร้ังที่ 2 ประเทศไทยได้เริ่มการพัฒนาบ้านเรือน และ สาธารณูปโภคพื้นฐาน เช่น การก่อสร้างเขื่อนภูมิพลข้ึนท่ีจังหวัดตาก ซึ่งเป็นเข่ือนอเนกประสงค์เข่ือน แรกท่ีต้องการใช้ปูนซีเมนต์ท้ังสิ้น 300,000 ตันเพื่อไม่ให้เกิดการขาดแคลนปูนซีเมนต์ข้ึนภาพใน ประเทศรัฐบาลได้มอบหมายให้กรมชลประทานซึ่งเป็นผู้รับผิดชอบในการก่อสร้างดาเนินการก่อต้ัง บริษทั ชลประทานซีเมนตจ์ ากัดข้ึนในปี พ.ศ. 2499 และในปี พ.ศ. 2501 โรงงานผลิตปูนซีเมนแห่งแรก ของปริษทั ชลประทานซีเมนต์ ทอ่ี าเภอตาคลี จังหวัดนครสวรรค์ ก็ได้ผลิตปูนซีเมนต์โดยกาลังผลิตเม่ือ ขณะนั้นปีละ 100,000 ตัน เน่ืองจากความต้องการเนื่องจากความต้องการปูนซีเมนต์มีมากขึ้นมาโดย ตลอด บรษิ ทั ภาพท่ี 1.25 รา่ งพระราชหัตถเลขาของพระบาทสมเด็จพระมงกุฎเกลา้ เจ้าอยหู่ วั วา่ ด้วยการตังบริษทั ปนู ซเี มนต์ ทมี่ า: http://raungrut.sungkomonline.com/?p=board_ans&webID=11&pageID=3&questionID=11

22 ในปัจจบุ นั การผลติ ปนู ซเี มนตป์ อร์ตแลนด์สามารถทาได้สองวิธีคือ วิธีเปียกและวิธีแห้ง วิธีแห้งเป็นวิธีที่ นยิ มใชก้ ันมาก เพราะเปน็ วิธที ีเ่ หมาะสาหรับการผลติ จานวนมาก การผลติ ทาได้โดยการบดวัตถุดิบซ่ึงมี หลายชนิด เช่น แคลเซียมคาร์บอเนต เป็นต้น จนเป็นผงละเอียดเรียกว่า วัตถุดิบสาเร็จ (Raw Meal) แล้วสง่ เข้าเตาเผา (Rotary Kiln) ตอ่ ไป (รายละเอยี ดจะอธบิ ายในเรื่องการผลิตปนู ซเี มนต)์ ภาพท่ี 1.26 โรงงานปูนซีเมนตไ์ ทยแห่งแรกที่บางซื่อ กรุงเทพฯ ทมี่ า: https://www.Facebook/@Arch.kidyang. 1.6 กลุ่มอุตสาหกรรมปนู ซีเมนตใ์ นประเทศไทย กลุ่มอุตสาหกรรมปูนซีเมนต์ในประเทศไทยได้ก่อตั้งเม่ือ พ.ศ.2520 โดยการรวมกลุ่มของ บริษัทผลิตปูนซีเมนต์ไทยภายในประเทศ โดยปัจจุบันกลุ่มอุตสาหกรรมปูนซีเมนต์เ ป็นกลุ่ม อุตสาหกรรมหนึ่งในจานวน 44 กลุ่มของสภาอุตสาหกรรม แห่งประเทศไทย อย่างไรก็ตาม เม่ือ พ.ศ. 2549 ได้มีการจัดต้ัง สมาคมอุตสาหกรรมปูนซีเมนต์ไทย โดยมีวัตถุประสงค์ในการ ดาเนินนโยบาย และมีบทบาทเช่นเดียวกับกลุ่มอุตสาหกรรมปูนซีเมนต์ รวมท้ังเป็นหน่วยงานประสานงานระหว่าง ผ้ผู ลติ ปนู ซีเมนตก์ บั หน่วยงานอื่นๆ ทัง้ ภายใน และตา่ งประเทศ สมาชิกร่วมก่อต้ัง สมาคมอุตสาหกรรม ปูนซเี มนต์ไทย คอื บริษทั ผู้ผลติ ปนู ซเี มนต์ชัน้ นาทง้ั 7 บริษทั ไดแ้ ก่ 1. บรษิ ัท เอสซจี ีซิเมนต์- ผลิตภณั ฑก์ ่อสรา้ ง จากัด 2. บรษิ ทั ปูนซเี มนต์นครหลวง จากัด (มหาชน) 3. บริษทั ทีพีไอโพลีน จากดั (มหาชน) 4. บรษิ ัท ปูนซเี มนตเ์ อเซยี จากัด (มหาชน)

23 5. บรษิ ทั ชลประทานซีเมนต์ จากดั (มหาชน) 6. บรษิ ัท ภมู ิใจไทยซเี มนต์ จากัด (มหาชน) 7. บรษิ ทั ปนู ซีเมนต์ตราลูกโลก จากัด (มหาชน) ปัจจบุ ันสมาคมอุตสาหกรรมปูนซเี มนต์ไทย ยงั เป็นสมาชิกองค์กร ผผู้ ลิตปูนซีเมนต์ในภูมิภาคเอเซีย โดยเป็นผู้ร่วมก่อต้งั “สหพนั ธ์ ผ้ผู ลิตปูนซีเมนต์แห่งอาเซียน” หรอื ASEAN Federation of Cement Manufacturers (AFCM) เม่ือ พ.ศ.2520 โดยปัจจุบันมี สมาชิก ได้แก่ 1. Butra Heidelberg Cement Sdn Bhd ประเทศบรูไน 2. Indonesia Cement Association ประเทศอินโดนเี ซีย 3. The Cement & Concrete Association of Malaysia ประเทศมาเลเซยี 4. Cement Manufacturers’ Association of the Philippines, Inc. ประเทศ ฟิลิปปนิ ส์ 5. Cement & Concrete Association of Singapore ประเทศสิงคโปร์ 6. Vietnam National Cement Association ประเทศเวยี ดนาม นอกจากนี้ สมาคมอุตสาหกรรมปูนซเี มนต์ไทย ยังเปน็ สมาชิกของ Asian Cement Producers Amity Club หรือACPAC และ Asian Cement Forum หรือ ACF ดว้ ย 1.7 ภาพรวมของอุตสาหกรรมปนู ซเี มนต์ในปัจจุบนั ของประเทศไทย จากรายงานของกลุ่มอุตสาหกรรมปูนซีเมนต์ในประเทศพบว่า ปัจจุบันประเทศไทยมีบริษัท ทีท่ าธุรกิจเกี่ยวกบั การผลติ ปูนซเี มนต์ไทยทงั้ สน้ิ รวม 7 บริษัท ไดแ้ ก่ 1. บรษิ ทั เอสซีจซี เิ มนต-์ ผลติ ภณั ฑก์ อ่ สร้าง จากัด 2. บริษทั ปูนซีเมนตน์ ครหลวง จากัด (มหาชน) 3. บรษิ ทั ทพี ไี อโพลนี จากดั (มหาชน) 4. บรษิ ัท ปูนซีเมนต์เอเซีย จากัด (มหาชน) 5. บรษิ ทั ชลประทานซีเมนต์ จากดั (มหาชน) 6. บรษิ ัท ภูมใิ จไทยซเี มนต์ จากัด (มหาชน) 7. บรษิ ทั ปนู ซเี มนต์ตราลกู โลก จากดั (มหาชน) มโี รงงานผลิตปูนซเี มนต์ทง้ั ส้ิน 12 โรง จานวนหมอ้ เผาปนู ซีเมนต์ท้ังส้ิน 32 หม้อ กาลังการผลิตปูนเม็ด (Production Capacity of Clinker) 48,563 พนั ตนั /ปี กาลังผลติ ปูนซีเมนต์ (Production Capacity of Cement) 58,422 พันตัน/ปี ซึ่งจะผลิตปูนซีเมนต์ได้จริง(Cement Production) จานวน 36,216 พันตัน/ปี ยอดขายในประเทศ (Domestic Sales) 29,123 พันตัน/ปี รายละเอียดภาพรวมของ อตุ สาหกรรมปูนซีเมนต์ในประเทศไทย แสดงในภาพท่ี 1.27 ถงึ ภาพที่ 1.30

24 ภาพท่ี 1.27 สถานท่ตี ง้ั โรงงานผลิตปนู ซเี มนตข์ องประเทศไทยในปจั จุบนั ท่มี า:http://www.thaicma.or.th/cms/assets/Uploads/document/tcma2016-book- preview.pdf

25 ภาพท่ี 1.28 ภาพรวมในอุตสาหกรรมปนู ซเี มนต์ของประเทศไทยปจั จุบัน (1) ทีม่ า: http://www.thaicma.or.th/cms/assets/Uploads/document/tcma2016-book- preview.pdf

26 ภาพท่ี 1.29 ภาพรวมในอุตสาหกรรมปนู ซเี มนต์ของประเทศไทยปจั จุบัน (2) ทีม่ า: http://www.thaicma.or.th/cms/assets/Uploads/document/tcma2016-book- preview.pdf

27 ภาพที่ 1.30 ภาพรวมในอุตสาหกรรมปูนซเี มนตข์ องประเทศไทยปจั จบุ ัน (3) ท่มี า: http://www.thaicma.or.th/cms/assets/Uploads/document/tcma2016-book- preview.pdf

28 สรุปทา้ ยบท คอนกรีตเร่ิมมีการใช้งานเพ่ือทาที่อยู่อาศัยมาต้ังแต่ 5,000 ปีก่อนพุทธกาล ผ่านยุคต่าง ๆ ต่อเนื่องเรื่อยมาจนถึงปัจจุบัน :ซึ่ง John Smeaton ชาวอังกฤษได้ใช้หินปูนผสมกับดินเหนียวแล้ว นามาเผา จากน้ันนาวัสดุทีไ่ ด้นี้ไปใช้ในการกอ่ สรา้ งประภาคาร บริเวณช่องแคบอังกฤษ การค้นพบของ Smeaton น้ที าใหเ้ กิดการพฒั นาของปูนซีเมนต์ และคอนกรีตอย่างเป็นรูปธรรมมากข้ึน จากน้ัน Jose Aspdin ชาวอังกฤษคนแรกที่ได้ขอจดลิขสิทธ์ิขบวนการผลิตปูนซีเมนต์ โดยให้ความร้อนแก่หินปูนดิน เหนียว และ นามาบดให้ละเอียด ปูนซีเมนต์ท่ีได้ชื่อว่า ปอร์ตแลนด์ซีเมนต์ (Portland Cement) เพราะมีสีเหมือนหินบนเกาะปอร์ตแลนด์ในประเทศอังกฤษ Jose Aspdin ต่อมาการใช้ปูนซีเมนต์ใน งานคอนกรีตได้พัฒนาและแพร่หลายในแถบยุโรปและอเมริกา จนพ.ศ. 2456 ปูนซีเมนต์ได้เข้าใน ประเทศไทยครั้งแรกในสมัยพระบาทสมเด็จพระมงกุฎเกล้าเจ้าอยู่หัว (รัชกาลที่ 6) การผลิตปูนซีเมนต์ ปอร์ตแลนด์ในประเทศไทยมีโรงงานผลิตปูนซีเมนต์ขึ้นเองแห่งแรกที่บางช่ือกรุงเทพมหานคร คือ โรงงานในเครือของบริษทั ปนู ซเี มนต์ไทย (มหาชน) ปัจจุบันพบว่าประเทศไทยเป็นแหล่งผลิตปูนซีเมนต์สาคัญของโลกแห่งหน่ึง ซ่ึงจากรายงาน ของกลุ่มอุตสาหกรรมปูนซีเมนต์ในประเทศพบว่า ปัจจุบันประเทศไทยมีบริษัทที่ทาธุรกิจเกี่ยวกับการ ผลิตปูนซเี มนต์ไทยทงั้ สิน้ รวม 7 บรษิ ทั ได้แก่ 1. บริษัท เอสซีจีซเิ มนต์- ผลิตภณั ฑก์ ่อสรา้ ง จากดั 2. บริษทั ปูนซเี มนตน์ ครหลวง จากัด (มหาชน) 3. บรษิ ทั ทพี ไี อโพลนี จากัด (มหาชน) 4. บริษัท ปูนซเี มนตเ์ อเซีย จากัด (มหาชน) 5. บรษิ ทั ชลประทานซีเมนต์ จากดั (มหาชน) 6. บรษิ ทั ภมู ิใจไทยซีเมนต์ จากดั (มหาชน) 7. บรษิ ทั ปนู ซเี มนต์ตราลกู โลก จากัด (มหาชน) และมโี รงงานผลติ ปนู ซเี มนตท์ ง้ั ส้ิน 12 โรง จานวนหมอ้ เผาปูนซเี มนต์ท้ังสิน้ 32 หมอ้ กาลังการผลิตปูน เม็ด(Production Capacity of Clinker) 48,563 พันตัน/ปี กาลังผลิตปูนซีเมนต์ (Production Capacity of Cement) 58,422 พันตัน/ปี ซึ่งจะผลิตปูนซีเมนต์ได้จริง(Cement Production) จานวน 36,216 พนั ตัน/ปี ยอดขายในประเทศ (Domestic Sales) 29,123 พันตนั /ปี

29 คาถามทา้ ยบท 1. ประเทศใดได้จดลิขสิทธ์ขิ บวนการผลติ ปนู ซเี มนตเ์ ปน็ ประเทศแรก 2. ผใู้ ดได้ใชห้ ินปนู ผสมกบั ดนิ เหนียวแลว้ นามาเผาในเตาเผา แล้วนาวัสดุทไี่ ด้เผาแล้วไปใชก้ ่อสร้าง อาคารประภาคาร บรเิ วณชอ่ แคบอังกฤษ เป็นคนแรก 3. ผใู้ ดคน้ พบว่ากาลังอัดของคอนกรตี ขึ้นกับอัตราส่วนน้าต่อปูนซีเมนต์ หรือ “W/C Ratio Law” เป็นคนแรก 4. คอนกรีตเสรมิ เหล็กเริ่มมใี ช้ครั้งแรกเมื่อไรและใครเป็นผู้รเิ ร่ิมใชเ้ ป็นบุคคลแรก 5. ระหวา่ งทวปี ยโุ รปและทวีปอเมริกา ทวีปใดเปน็ ผู้รเิ รม่ิ การใชง้ านปูนซีเมนตป์ อร์ตแลนดเ์ ปน็ เจา้ แรกและเริ่มใชใ้ นปีค.ศ.เท่าไร 6. Jose Aspdin เป็นใคร,อยุ่ในประเทศไหนและมบี ทบาทสาคัญอยา่ งไรในการผลิตปูนซีเมนต์ปอรต์ แลนด์ 7. ปูนซเี มนต์ปอร์ตแลนดเ์ รม่ิ เขา้ ในประเทศไทยเมื่อไรและผู้ใดเป็นผ้รู เิ ริ่มนาเข้ามา 8. การจดทะเบียนบริษัทปนู ซีเมนตไ์ ทยครั้งแรกนน้ั กลุ่มใดเป็นหุน้ สว่ นด้วยและมหี ุ้นส่วนเทา่ ไรบา้ ง 9. บรษิ ทั ท่ีผลติ ปูนซีเมนตป์ อร์ตแลนด์ในประเทศไทยเปน็ แหง่ แรกคือบริษทั อะไร 10. ปัจจุบนั น้ีบรษิ ัทที่มีธรุ กจิ เกย่ี วกบั การผลิตปูนซเี มนตป์ อร์ตแลนด์ในประเทศไทยมกี ี่บริษทั และมี โรงท่ีผลิตปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนดใ์ นประเทศไทยก่แี ห่ง

30 เอกสารอ้างอิง Encyclopedia Britannica (2018), Cement. https://global.britannica.com/technology/cement building-material ภาณวุ ัฒน์ จอ้ ยกลดั และคณะ(2562) คอนกรีตเสริมเหลก็ : จากแหลง่ กาเนดิ สสู่ ยามประเทศ http://www.thaiengineering.com เศกสรรค์ ชทู บั ทิม (2562), การควบคมุ งานคอนกรีตในสนาม. การปฏบิ ตั ิงานทดสอบสาหรับฝา่ ย ตรวจสอบ และวเิ คราะห์ด้านวิศวกรรม สานกั วิจัยและพฒั นา http://www. Templates Wise.com หมอ่ มราชวงศห์ ญิงแนง่ น้อย ศักดศิ์ รี (2537), มรดกสถาปัตยกรรมกรุงรตั นโกสินทรฯ์ 2, โรงพิมพ์ กรงุ เทพ, กรุงเทพ. ผสุ ดี ทิพทัส และมานพ พงศทัต (2525), บา้ นในกรุงเทพฯ : รูปแบบและการเปลีย่ นแปลงในรอบ 200 ปี (พ.ศ.2325-2525), จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย, กรุงเทพ. สิรลิ ักษณ์ จนั ทรางศุ (2534), วชิ าการเรอ่ื งในด้านการสะพาน, วารสารกรมทางหลวง ปีท่ี 28, ฉบับท่ี 11, กรมทางหลวง, กระทรวงคมนาคม, 2534. ศิรชิ ัย นฤมติ รเรขการ (2520), สะพานเกา่ กรงุ เทพฯ, สยามสมาคม ในพระบรมราชปู ถัมภ์, กรุงเทพ. สมภพ ภิรมย์ (2545), กุฎาคาร, ราชบณั ฑิตยสถาน, กรุงเทพฯ. อภิญญา ทวนทอง (2552), อาคารทรงปราสาทกับการเปลี่ยนแปลงความคดิ และความหมาย : กรณีศึกษาอุโบสถหลังใหม่วัดโสธรวรารามวรวิหาร, วิทยานิพนธ์ สาขาวชิ าประวตั ศิ าสตร์ ศิลปะ ภาควชิ าประวตั ิศาสตร์, บณั ฑติ วทิ ยาลัย, มหาวทิ ยาลัยศลิ ปกร. หม่อมหลวงประทีป มาลากลุ (2530), พฒั นาการบา้ นของคนไทยในภาคกลาง, สานักพิมพ์ จฬุ าลงกรณ์มหาวิทยาลัย, กรุงเทพฯ พิบูลย์ จินาวัฒน์ (2556), ปญั หาในการซอ่ มคนื สภาพอาคารทางประวตั ศิ าสตร์, สาระศาสตรส์ าปัตย์ , วารสารวิชาการ, ฉบับที่ 2, ภาควิชาสถาปัตยกรรมศาสตร์, จฬุ าลงกรณ์มหาวทิ ยาลัย, 2542. เรืองรุชด์ิ ชรี ะโรจน์และคณะ (2556), ประวตั ิปูนซีเมนต์ http://raungrut.sungkomonline.com/?p=board_ans&webID=11&pageID=3&questi onID=11 สมาคมอตุ สาหกรรม ปูนซเี มนตไ์ ทย (2016), รายงานประจาปี 2016 http://www.thaicma.or.th/cms/assets/Uploads/document/tcma2016-book-preview.pdf

31 บทที่ 2 ปูนซีเมนต์ Cement วัตถดุ บิ หรอื วสั ดหุ ลกั ท่ใี ชใ้ นการกอ่ สรา้ งอาคารบา้ นเรือนต้ังแตอ่ ดีตจนถึงปัจจุบันนอกจากไม้ แลว้ ยังนยิ มใช้ปูนซเี มนต์ โดยเฉพาะอยา่ งยงิ่ ในปจั จุบนั ทใี่ ชป้ นู ซเี มนต์เพอื่ การก่อสร้างมีความนิยมอย่าง แพร่หลาย ทั้งสิ่งก่อสร้างท่ีมีขนาดใหญ่ เช่น อาคาร ถนน สะพาน เขื่อน และ การใช้ปูนซีเมนต์เพื่อ สร้างผลงานทางศิลปะ อันได้แก่ประติมากรรมต่าง ๆ ก็ได้รับความนิยม เช่นกัน ท้ังนี้เนื่องจาก ปูนซเี มนตส์ ามารถใช้งานได้อย่างไม่จากัดสถานท่ีไม่ว่าจะเป็นบนผิวดิน ใต้พ้ืนดิน หรือแม้กระทั่งในน้า ปูนซีเมนต์เป็นวัสดุที่มีความแข็งแรงทนทานสูง มีราคาไม่แพง ท้ังน้ีอาจเป็นเพราะปูนซีเมนต์ผลิตได้ จากวัตถุดิบท่ีมีในธรรมชาติอันได้แก่หินปูน ดินสอพอง ดินลูกรัง และดินดา เป็นต้น นามาผ่าน กระบวนการเผาและบดได้เป็นผงซีเมนต์จากกระบวนการผลติ ปูนซเี มนต์จึงทาให้ปูนซีเมนต์จัดเป็นวัสดุ เซรามิกส์ชนิดหน่ึงและมีความสาคัญต่อมนุษยชาติ ในบทนี้จึงกล่าวถึงเนื้อหาเรื่องปูนซีเมนต์ในเร่ือง ของความหมายและคุณสมบัติ กระบวนการผลิต องค์ประกอบทางเคมี สารประกอบหลัก สารประกอบรอง ปฏกิ ิริยาไฮเดรช่ันและประเภทของปูนซเี มนต์ 2.1 ความหมายและคุณสมบตั ขิ องซเี มนต์ ซเี มนต์ (cement) เป็นสารเคมีหรือวัสดุเซรามิกส์ท่ีเกิดจากการทาปฏิกิริยาทางเคมีเกิดการ รวมตัวกันระหว่างอนุภาคเกิดเป็นโครงสร้างท่ีใหญ่ขึ้น ซึ่งปฏิกิริยาเคมีท่ีพบคือปฏิกิริยาไฮเดรชั่น (hydration) หรือซีเมนต์อาจหมายถึงสารที่สามารถยึดหรือประสานของแข็งให้เกิดเป็นช้ินเดียวกัน กลุ่มของวัสดุท่ีมีสมบัติเหมือนซีเมนต์ท่ีสาคัญมี 3 กลุ่มคือ ปูนซีเมนต์, ปูนปลาสเตอร์, และปูนขาว (อนันต์ภักดิ์ โชติมงคล, 2538, หน้า 55) โดยปูนซีเมนต์เป็นกลุ่มท่ีสาคัญมากในการนาไปใช้งานด้าน การก่อสรา้ งทท่ี าหนา้ ท่ีเป็นวสั ดุเช่อื มประสาน ปูนซเี มนตท์ ใ่ี ชง้ านท่วั ไปไดจ้ ากการบดปูนเม็ดซึ่งเกิดจาก การเผาส่วนผสมจากวัตถุดิบต่าง ๆ ได้แก่ หินปูน (limestone) หรือหินปูนขาว (marl) กับดินเหนียว (clay) หรือดินดาน (shale) ในสัดส่วนท่ีถูกต้องเหมาะสม อาจมีการเติมแร่เหล็ก (iron ore) หรือ ยิปซัม (gypsum) ตามความจาเป็นเพื่อปรับปรุงให้มีสมบัติตามความต้องการ เม่ือนาปูนซีเมนต์ผสม กับวัสดุผสมคละจาพวกหินย่อย กรวด หรือทรายหยาบ และน้าในสัดส่วนท่ีเหมาะสมจะเป็นคอนกรีต ซ่ึงเม่ือแข็งตัวแล้วจะมีความแข็งและความทนทานคล้ายหิน จึงนิยมนาไปใช้ในงานก่อสร้าง ประเภท ต่าง ๆ หรือเมอ่ื ผสมกับทรายและปนู ขาวกจ็ ะเปน็ ปูนก่อหรอื ปนู ฉาบที่ใชก้ บั งานก่ออิฐ หรือก่อคอนกรีต บล็อก (cement block) ซึ่งซีเมนต์จะมีสภาพเป็นก้อนแข็งภายในเวลา 2 – 3 ชั่วโมงหลังผสมกับน้า การแข็งตัวนี้จะค่อย ๆ เป็นไปเร่ือย ๆ จนซีเมนต์แข็งเหมือนหิน ระยะแรกที่ซีเมนต์เร่ิมแข็งตัวเรียกว่า

32 ระยะก่อตวั (setting) และซเี มนต์จะค่อย ๆ เปล่ยี นไปจนแข็งตัว (hard work) ซีเมนต์ท่ีมีคุณภาพดีจะ มีการเปล่ียนแปลงทางปริมาตรไมม่ ากนักเมือ่ แข็งตัว ซีเมนตท์ ่ีแข็งตัวอยู่ในนา้ จะมีการขยายตัวเล็กน้อย ในทางตรงข้ามหากปล่อยให้ซีเมนต์แข็งตัวในที่แห้งจะหดตัว การหดตัวน้ีจะทาให้เกิดแรงเค้นดึงใน คอนกรีตซ่ึงอาจทาให้คอนกรีตร้าว ในกรณีท่ีใช้ ส่วนผสมที่ไม่เหมาะสมหรือในงานท่ีมีพ้ืนท่ีกว้างใหญ่ เกินไป จะสังเกตได้จากการทาพื้น คอนกรีต เช่นถนนคอนกรีต มักจะแบ่งเป็นช่วง ๆ และรอยต่อ ระหว่างชว่ งจะอดั ดว้ ยยางมะตอย เพ่ือป้องกันการหดตัวและขยายตัวของคอนกรีตนั่นเอง ความแตกต่างของซีเมนต์แต่ละชนิดข้ึนอยู่กับ อัตราสว่ นในการผสม ส่วนสขี องซีเมนต์ขึ้นอยู่กบั ปรมิ าณของแร่เหลก็ (Fe2O3) ทใี่ ช้ในส่วนผสม ซีเมนต์ ที่มีแร่เหล็กผสมอยู่มากจะมีสีเข้ม ถ้ามีน้อยจะมีสีอ่อน ท้ังนี้จากกรรมวิธีการผลิตอาจจะทาให้สีของ ซีเมนตเ์ ปล่ยี นไปไดบ้ า้ งเลก็ นอ้ ย แรเ่ หล็กในซเี มนต์สว่ นมากเปน็ สว่ นผสมทอ่ี ยใู่ นวตั ถุดิบไม่ได้จงใจใส่ลง ไปเพ่ือให้มีสียกเว้นซีเมนต์ชนิดที่ต้องการเน้นสีเป็นพิเศษ เช่น พวกไอรอนออร์ซีเมนต์ (iron ore cement) เป็นซีเมนตท์ ่ีใช้แร่เหลก็ แทนบางสว่ นของดนิ ประมาณรอ้ ยละ 8 ทาให้เกิดเปน็ สีน้าตาล และ ซีเมนต์บางชนิดท่ีต้องการสมบัติเป็นพิเศษ เช่นเพ่ือป้องกันการกัดกร่อนของสารเคมี เป็นต้น แต่โดย ภาพรวมแล้วซีเมนต์ท่ีดีจะตอ้ งมีสมบัติดงั นี้ (เฉลียว โพธิพริ ฬุ ห์, ม.ป.ป., หน้า 33 –34) 1. เริม่ แขง็ ตัวเมือ่ สัมผสั กบั ความชน้ื 2. แขง็ ตัวไดท้ งั้ ในนา้ และในอากาศ 3. รบั น้าหนักไดเ้ ต็มทเี่ มือ่ แข็งตวั ถึงท่สี ดุ 4. ยดึ วสั ดุอน่ื ๆ ไว้เปน็ ก้อน เป็นแทง่ หรอื เป็นแผ่นเดียวกนั 2.2 กรรมวิธกี ารผลติ (ชชั วาล เศรษฐบตุ ร, 2537) ปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนดป์ ระกอบด้วยส่วนผสมท่ีสาคญั ดงั นี้ 1. Calcareous Material ไดแ้ ก่ (Limestone) และดินสอพอง (Chalk) 2. Argillaceous Materials ได้แก่ ซิลิก้า อลูมิน่า ซึ่งอยู่ในรูปของดินดาหรือดินเหนียว (Clay) และดินดาน (Shale) 3. Iron Oxide Materials ได้แก่ แรเ่ หล็ก (Iron Ore) หรือ ศิลาแลง (Laterite) กรรมวิธีการผลิตปูนซีเมนตื จาแนกออกตามลักษณะของวตั ถุที่นามาใช้ได้เปน็ 2 วิธี ด้วยกนั 1. กรรมวิธกี ารผลิตแบบเปยี ก (Wet Process) 2. กรรมวธิ ีการผลิตแบบแห้ง (Dry Process)

33 กรรมวธิ ีการผลิตแบบเปียก วัดถุดิบท่ีใช้ได้แก่ ดินสอพองและดินเหนียว ถูกนามาผสมกันให้ได้สัดส่วน ทีพ่ อเหมาะตามต้องการ โดยเติมน้าลงไปช่วยผสมแล้วนาไปบดให้ละเอียดก่อนท่ีจะป้อนเข้าไปในหม้อ เผา (Kiln) กรรมวิธใี นการผลติ แบบแห้งนัน้ วัตถดุ ิบท่ีใช้ส่วนใหญ่ได้แก่ หินปูนและดินดาน จะถูกนามา ผสมกันในสภาพแห้ง ๆ ให้ได้สัดส่วนที่ต้องการ แล้วบดให้ละเอียดก่อนที่จะป้อนเข้าไปในหม้อเผา กรรมวิธีในการผลิตแบบเปียกและแบบแห้ง ได้ถูกแสดงไว้ในภาพท่ี 2.1และ 2.2 เมื่อส่วนผสมของ วัตถุดิบบดได้ท่ีแล้วก็จะถูกป้อนเข้าสู่หม้อเผา ซ่ึงส่วนใหญ่จะเป็นหม้อเผาแบบหมุน (Rotary Kiln) อุณหภูมิท่ีใช้ในการเผาประมาณ 1,400-1,600 องศาเซลเซียส ณ อุณหภูมิน้ี วัตถุดิบต่าง ๆ จะถูก หลอมรวมกันเป็น Clinker ท้ิงไว้ให้เย็นตัวลง จากนั้นนาปูนเม็ดที่เย็นตัวลงน้ี มาบดให้ละเอียดอีกครั้ง หนึ่ง ในขณะทาการบดจะมีการเติมยิปซ่ัมลงไปเล็กน้อย ประมาณ 3 ถึง 6 เปอร์เซ็นตื เพ่ือหน่วงเวลา การแขง็ ตัวของปูนซเี มนต์ อนั จะเปน็ ผลทาให้สะดวกตอ่ การนาไปใช้งานตอ่ ไป สาหรบั กรรมวธิ ีการผลิตปูนซเี มนตืไปประเทศไทยปจั จุบันนยิ มผลิตแบบแห้งซึ่งจัดเป็นกรรมวีที่ทันสมัย ที่สุด เนื่องจากกรรมวิธีการผลิตไม่ยุ่งยาก และสิ้นแปลงเช้ือเพลิงน้อย หม้อเผา ปูนซีเมนต์ท่ีทันสมัย ท่สี ุดในปจั จบุ นั สามารถผลติ ปูนซเี มนตไ์ ดถ้ ึง 10,000 ตนั ต่อวัน

34 ภาพที่ 2.1 แผนผงั แสดงกรรมวิธีการผลติ ปนู ซีเมนต์ทง้ั แบบเปยี กและแบบแห้ง ทมี่ า: ชัชวาลย์ เศรษฐบตุ ร (2537, หนา้ 10)

35 ภาพท่ี 2.2 แผนภาพแสดงกรรมวิธีการผลิตปูนซีเมนตท์ ัง้ แบบเปียกและแบบแห้ง ทมี่ า: http://www.inlandcement.com 2.3 องค์ประกอบทางเคมี เม่อื วตั ถดุ ิบตา่ ง ๆ ถกู เผาในหม้อเผา ปฏิกิรยิ าจะเกดิ ขึน้ เป็นขนั้ ดงั น้ี ข้ันตอนท่ี 1 น้าจะระเหยออกจากส่วนผสมท้ังหมด ข้ันตอนท่ี 2 กา๊ ซคารบ์ อนไดออกไซด์ (CO2) จะถูกขับออกจากหินปูนและดินสอพอง เหลือไว้ เพยี ง CaO ขั้นตอนท่ี 3 เกิดการหลอมตัวของออกไซด์ ระหว่าง CaO จากหินปูนและดินสอพอง, ซิลิก้า, อลมู นิ ่า และเหล็กออกไซด์ จากดนิ ดาหรือดินเหนียว และดินดาน ขน้ั ตอนท่ี 4 เกดิ การรวมตัวทางเคมีของออกไซด์ต่าง ๆ และตามด้วยขบวนการตกผลึกเม่ือทา ใหเ้ ย็นตัวลง ปูนซเี มนตป์ อรต์ แลนดท์ จี่ ได้จะประกอบด้วยอออกไซด์ 2 กลุม่ ไดแ้ ก่ กลุ่มที่ 1 ออกไซด์หลัก ได้แก่ CaO, SiO2, AlO3, Fe2O3 ซึ่งรวมกันประมาณ 90 % ของ น้าหนักปนู ซเี มนต์

36 กลุ่มที่ 2 ออกไซด์รอง ได้แก่ MgO, Na2O, TiO2, P2O5 และยิปซั่ม ปริมาณออกไซด์ต่าง ๆ ที่ เป็นองคป์ ระกอบของปูนซเี มนต์ปอรต์ แลนด์ แสดงในตารางท่ี 2.1 ตารางท่ี 2.1 ค่าออกไซด์ต่าง ๆ ทีเ่ ป็นองค์ประกอบของปูนซีเมนตป์ อร์ตแลนด์ ออกไซดห์ ลกั ปรมิ าณ (%) รอ้ ยละโดยน้าหนกั ของปนู ซเี มนต์ CaO 60-67 SiO2 1-25 AlO3 3-8 Fe2O3 0.5-6.0 ออกไซดร์ อง ปรมิ าณ (%)รอ้ ยละโดยนา้ หนกั ของปนู ซีเมนต์ MgO 0.1-5.5 Na2O.K2O 0.5-0.3 TiO2 0.1-0.4 P2O5 0.1-0.2 SO3 1-3 ทมี่ า: ชชั วาลย์ เศรษฐบุตร (2537, หนา้ 12) ออกไซด์หลักของปูนซีเมนต์ จะรวมตัวในระหว่างการเกิดปูนเม็ด (Clinker) เกิดเป็น สารประกอบหลกั ทีส่ าคญั 4 อย่าง ดังแสดงในตารางท่ี 2.2 ตารางที่ 2.2 สารประกอบหลกั ของปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์ ชือ่ สารประกอบหลัก ส่วนประกอบทางเคมี ชือ่ ยอ่ ไตรคลั เซียมซลิ เิ กต 3CaO . SiO2 C3S ไดคลั เซยี มซิลเิ กต 2CaO . SiO2 C2S ไตรคัลเซียมอลมู เิ นต 3CaO . Al2O3 C3A .เตตราคัลเซยี มอลูมโิ นเฟอร์ไรท์ 4CaO . Al2O3 Fe2O3 C4AF เราสามารถคานวณหาปริมาณของส่วนประกอบหลักท้ัง 4 ในปูนซีเมนต์ได้โดยประมาณจากการ วิเคราะห์ปริมาณออกไซด์ชนิดต่าง ๆ โดยใช้สูตรการคานวณของ R.H. Bogue ตามมาตรฐาน ASTM C150 ส่วนประกอบของปูนซีเมนต์ท่ีคานวณโดยวิธีนี้มีช่ือเรียกว่า “ส่วนประกอบโบก” (Bogue composition) ซึง่ หาไดจ้ ากสมการต่อไปน้ีดังนี้