คอนกรีตเทคโนโลยี

187 ตารางท่ี 9.2 ผลของอัตราสว่ นความสงู ต่อขนาดเส้นผ่าศนู ยก์ ลาง ตอ่ กาลังอัด สัดส่วนของความสูงต่อเสน้ ผ่าศนู ย์กลาง (L/D) ค่าปรบั แก้ของก้าลัง 2.00 1.00 1.75 0.98 1.50 0.97 1.25 0.94 1.00 0.91 ที่มา: ชชั วาลย์ เศรษฐบุตร (2537, หน้า 99) วธิ ีการทาตัวอย่าง การทาให้คอนกรีตแน่น โดยการกระทุง้ ด้วยเหล็ก จะให้คา่ กาลงั ตา่ กวา่ คอนกรีตท่ีไดร้ ับการทาให้แน่นด้วยเคร่อื งเขย่า ความชนื้ ในแท่งทดสอบ ในขณะทจ่ี ะทาการทดสอบถ้าหากแห้งทดสอบมีความชื้นก็จะให้คา่ กาลงั ที่ตา่ กว่าแท่งทดสอบท่ีแหง้ กว่า อตั ราการกด ในการทดสอบกาลังอัด ถา้ ใช้อัตราการกดสงู จะทาให้กาลังของคอนกรีตสูงตาม ไปดว้ ย จงึ ควรใชอ้ ัตราการกดตามทมี่ าตรฐานกาหนดไว้ ภาพที่ 9.1 ส่ิงทที่ าให้กาลังอัดผนั แปรเนอื่ งจากการทาและทดสอบก้อนตัวอย่าง ทีม่ า: ชัชวาลย์ เศรษฐบตุ ร (2537, หนา้ 100)

188 คา่ ผลของอัตราการกดแสดงในตารางท่ี 9.3 ตารางที่ 9.3 ผลของอัตราการกดต่อกาลังอัด อัตราการกด เปอร์เซน็ ตข์ องกา้ ลังเทียบกับอัตรา นาที ช่ัวโมง วนั ปี การทดสอบมาตรฐาน 2 100 10 95 30 92 60 1 90 4 0.17 88 100 78 365 1 77 3 73 30 69 ทม่ี า: ชชั วาลย์ เศรษฐบตุ ร (2537, หนา้ 100) เครอ่ื งทดสอบ น้าหนักที่กดอย่างสม่าเสมอตลอดพ้ืนที่หน้าตัดของกล้องตัวอย่าง จึงจะให้กาลังอัดท่ีถูกต้อง ซง่ึ จะเกิดไดด้ งั นี้ 1) ก้อนตวั อยา่ งต้องอยตู่ รงจุดกงึ่ กลาง และแกนของก้อนตวั อย่างตอ้ งอยใู่ นแนวดงิ่ 2) แผน่ รองกดตอ้ งอย่ใู นแนวตง้ั ฉากกับแกนของก้อนตัวอย่าง 3) แผ่นรองกดต้ังเคลอื่ นตัวได้เลก็ นอ้ ย 4) แผน่ รองกดจะต้องเรียบเปน็ ระนาบ 5) ถ้าต้องใช้วสั ดุ Cap กอ้ นตัวอย่าง ควรจะเลือกวสั ดทุ ี่มกี าลงั และโมดูลัสยืดหยุ่นใกล้เคียงกับ ของคอนกรตี

189 ภาพท่ี 9.2 สรุปปัจจยั ที่มอี ทิ ธิพลตอ่ กาลงั ของคอนกรตี ทม่ี า: ชชั วาลย์ เศรษฐบุตร (2537, หน้า 100) 9.3 ความสัมพนั ธ์ระหว่างกาลงั อดั ก้อนตัวอยา่ งทรงลกู บาศก์และทรงกระบอก ก้อนตวั อย่างมาตรฐานท่ที าเพื่อทดสอบกาลังอดั ที่ใชก้ นั อยู่อย่างแพรห่ ลาย มีอยู่ 2 รูปทรงคือ 1. รูปทรงกระบอก เป็นการทดสอบตามมาตรฐานอเมริกา ขนาดท่ีใช้ คือ ขนาด เส้นผ่าศนู ยก์ ลาง 15 ซม. สูง 30 ซม. 2. รูปทรงลูกบาศก์ เป็นการทดสอบตามมาตรฐานอังกฤษ ขนาดที่ใช้คือขนาด 15 15 15 ซม.

190 กาลังอัดของ 2 รูปทรงน้ีจะแตกต่างกัน ถึงแม้จะใช้ส่วนผสมของคอนกรีตเดียวกัน โดยกาลัง อัดตัว อย่ างรูปทร งกร ะบอกจ ะมีค่าน้ อยกว่ากาลั งอัดของตัว อย่ างรู ปทร งลู กบาศก์ท้ังนี้ เนื่องจ าก องคป์ ระกอบ 1. แรงเสยี ดทานระหวา่ งผิวของก้อนตัวอย่างกับแผ่นรองกดให้เกิด Confining Stress ซ่ึงจะมี ผลทาให้ค่ากาลังอัดของรปู ทรงลกู บาศก์ท่ีได้สูงกวา่ ความเป็นจริง 2. องค์ประกอบเรื่องความชะรูด กล่าวคือเนื่องจากรูปทรงกระบอกมีความสูงมากกว่าด้าน กวา้ งทาใหผ้ ลด้าน Confining Stress ลดลงอยา่ งมาก ตามมาตรฐานสาหรับอาคารคอนกรีตเสริมเหล็กของวิศวกรรมสถานแห่งประเทศไทย (มาตรฐาน วสท.) ได้ให้ตาแสดงความสัมพันธ์ระหว่างกาลังอัดรูปทรงลูกบาศก์กับกาลังอัดรูป ทรงกระบอก ดงั ภาพท่ี 9.3 ภาพท่ี 9.3 การแปลงกาลงั อัดลกู บาศก์ เป็นกาลงั อัดกระบอกมาตรฐาน ท่มี า: ชัชวาลย์ เศรษฐบุตร (2537, หนา้ 102) นอกจากนี้ตามมาตรฐานอุตสาหกรรม คอนกรีตผสมเสร็จ มอก. 213-2520 ได้เสนอช้ัน คณุ ภาพคอนกรีต กาลงั อัดของ 2 รูปทรงไว้ ดงั ตารางท่ี 9.4

191 ตารางท่ี 9.4 การเปรยี บเทียบกาลงั อัดของก้อนตวั อย่างทรงลกู บาศก์และทรงกระบอกตามมาตรฐาน มอก.213-2520 ชั้นคณุ ภาพ การตา้ นแรงอดั เม่อื อายุ 28 วนั (กก./ตร.ซม.) รปู ทรงลกู บาศก์ รปู ทรงกระบอก 15 15 15 ซม. 15 30 ซม. C 10/8 100 80 C 12.5/10 125 100 C 15/12 150 120 C 20/15 200 150 C 25/20 250 200 C 30/25 300 250 C 35/30 350 300 C 40/35 400 350 C 45/40 450 400 ที่มา: ชชั วาลย์ เศรษฐบตุ ร (2537, หนา้ 102) 9.4 การทากอ้ นตัวอยา่ งและการทดสอบกาลังอัดคอนกรตี คอนกรีตท่ีเหมาะสาหรับงานก่อสร้าง นอกจากมีความเหลวพอที่จะเทได้แล้ว เมื่อเป็น คอนกรีตท่แี ขง็ ตัวแลว้ ยงั ต้องสามารถรับกาลงั อัดได้ตามต้องการ ดังน้ันจึงจาเป็นอย่างยิ่งที่จะต้องมีการ เก็บกอ้ นตวั อย่าง และนามาทดสอบตามเวลาตา่ ง ๆ ทีไ่ ด้กาหนดไว้ กอ้ นตัวอย่างในงานคอนกรตี ท่ใี ช้ในประเทศไทย มดี ังนี้ 1. ตัวอย่างรูปลกู บาศกข์ นาด 15 15 15 ซม. 2. ตวั อยา่ งรปู ทรงกระบอกเส้นผา่ ศูนย์กลาง 15 ซม. 3. ตวั อยา่ งรปู คานขาด 15 15 60 ซม.

192 ภาพท่ี 9.4 ลกั ษณะก้อนตัวอย่าง ที่มา: ชชั วาลย์ เศรษฐบตุ ร (2537, หน้า 103) 1. การทากอ้ นตวั อย่างรูปทรงลูกบาศกม์ าตรฐานท่ใี ช้ BS 1881:PART 3 Method of MAKING AND CURING TEST SPECI MENS อปุ กรณ์ 1) แบบหลอ่ กอ้ นตวั อย่างรปู ทรงลกู บาศก์ 15 15 15 ซม. 2) เหลก็ ตา หน้าตัดส่เี หลยี่ มจัตุรสั ขนาดพน้ื ทีห่ น้าตดั 1 ตารางนวิ้ 3) ช้อนตกั , เกรียงเหลก็ ภาพท่ี 9.5 อุปกรณ์ทาก้อนตัวอย่าง รูปทรงลูกบาศก์ ทมี่ า: ชัชวาลย์ เศรษฐบตุ ร (2537, หน้า 103) วิธีทา 1) ทาความสะอาดแบบหลอ่ ตัวอย่าง แล้วทานา้ มนั ที่ผวิ ภายในทกุ ด้าน 2) ตดั คอนกรตี ใส่แบบ โดยแบ่งเป็น 3 ชั้นเท่า ๆ กนั แต่ละชั้นตาด้วยเหล็กตา 35 ที 3) เมอ่ื ตาช้นั สุดทา้ ยเสร็จ ปาดผิวหน้าใหเ้ รยี บ

193 2. การทากอ้ นตวั อย่างรปู ทรงกระบอกมาตรฐานท่ีใช้ ASTM C 192 Standard Method of MAKING AND CURING CONCRETE TEST TEST SPECIMENS IN THE LABORATORY อปุ กรณ์ 1) แบบหลอ่ ก้อนตัวอย่างรูปทรงกระบอกขนาด เสน้ ผา่ ศูนย์กลาง 15 ซม. สูง 30 ซม. 2) เหลก็ ตา ขนาดเส้นผา่ ศนู ย์กลาง 16 มลิ ลิเมตร ปลายกลมมน 3) ช้อนตกั , เกรียงเหล็ก ภาพที่ 9.6 อุปกรณ์ทาก้อนตัวอย่าง รูปทรงกระบอก ที่มา: ชชั วาลย์ เศรษฐบตุ ร (2537, หนา้ 103) วิธีทา 1) ทาความสะอาดแบบหลอ่ ตัวอย่าง แลว้ ทาน้ามันท่ีผิวภายในทกุ ด้าน 2) ตดั คอนกรีตใส่แบบ โดยแบง่ เป็น 3 ชนั้ เท่า ๆ กัน แต่ละชั้นตาดว้ ยเหล็กตา 25 ที 3) เมื่อตาชั้นสุดท้ายเสรจ็ ปาดผวิ หนา้ ใหเ้ รียบ 3. การทาตวั อยา่ งรูปคาน ทาตามาตรฐาน ASTM C 192 เช่นกนั การทาตัวอย่างรปู คานนี้ ใช้ทดสอบกาลงั ดัด เหมาะสาหรบั งานคอนกรีตทตี่ ้องการให้รบั แรง ดดั เชน่ พื้นสนามบิน เปน็ ต้น

194 อุปกรณ์ 1) แบบหล่อรูปคานขนาด 15 15 60 ซม. 2) เหล็กตาขนาดเสน้ ผา่ ศนู ย์กลาง 16 มลิ ลิเมตร ปลายกลมมน หรือ เคร่ืองจี้คอนกรีต 3) ช้อนตัก, เกรยี งเหลก็ ภาพที่ 9.7 อปุ กรณ์ทาตวั อยา่ ง รูปคาน ท่มี า: ชชั วาลย์ เศรษฐบตุ ร (2537, หนา้ 104) วธิ ีทา 1) ทาความสะอาดแบบหลอ่ ตัวอย่าง แลว้ ทานา้ มันท่ผี ิวภายในทุกด้าน 2) ตักคอนกรีตใส่ลงแบบ โดยแบ่งเป็น 2 ชั้น เท่า ๆ กัน แต่ละช้ันตาด้วย เหล็กตา 60 ที หลังจากน้ันปาดผิวหน้าให้เรยี บ ตัวอย่างคอนกรีตที่ทาเสร็จแล้ว ควรใช้กระสอบที่เปียกชื้นคลุมไว้ แล้วป้องกันน้าระเหยออก ท้ิงคอนกรตี ไวใ้ นแบบประมาณ 24 ช่ัวโมง ช่ัวโมง หลังจากน้ันถอดแบบออก เขียนรายละเอียดต่าง ๆ บนหน้ากอ้ นปนู เช่น วันท่ีทาตวั อย่าง หมายเลขตัวอย่าง เป็นต้น จากนน้ั นาก้อนตวั อย่างไปบ่มโดยการ แชน่ ้า จนถึงเวลาทจ่ี ะทาการทดสอบ โดยทว่ั ไปจะทดสอบทีอ่ ายุคอนกรีต 7 วัน และ 28 วัน

195 เมือ่ ถงึ กาหนดเวลาทดสอบ นาก้อนตัวอยา่ งขึ้นจากบ่อบ่มทิ้งไว้ให้ผิวแห้ง ชั่งน้าหนัก วัดขนาด จดบันทึกไว้ ถ้าเป็นตัวอย่างรูปทรงลูกบาศก์ หรือ รูปคาน นาไปทดสอบได้เลย แต่ถ้าเป็นตัวอย่างรูป ทรงกระบอก หลงั ช่ังน้าหนกั แล้วต้องทาการ cap ก้อนตัวอยา่ งท้ัง 2 ดา้ นดว้ ยกามะถนั เสียกอ่ น วัตถุประสงคข์ องการ Cap กอ้ นตวั อยา่ งรปู ทรงกระบอก 1) เพื่อให้ผิวทั้ง 2 ดา้ นของตวั อย่างเรยี บ 2) เพ่ือให้แนวแกนของแท่งตัวอย่างตั้งได้ฉากกับแนวราบหลังจาก Cap เสร็จเรียบร้อยและ กามะถนั แหง้ ดแี ลว้ ก็สามารถนากอ้ นตวั อยา่ งเข้าทดสอบได้ ภาพท่ี 9.8 กอ้ นตัวอยา่ งรูปทรงกระบอกท่ี CAP หวั และไม่ CAP หัว ทมี่ า: ชัชวาลย์ เศรษฐบตุ ร (2537, หนา้ 104) 4) การทดสอบกาลงั อัดคอนกรีต มาตรฐานทใ่ี ช้สาหรับตัวอยา่ งทรงลูกบาศก์ BS 1881 : PART 4 Method of TESTING CONCRETE FOR STRENGTH มาตรฐานทใ่ี ชส้ าหรับตัวอยา่ งทรงกระบอก ASTM C 39 Test Method for COMPREDDIVE STRENGTH OF CYLINDRICAL CONCRETE SPECIMENS

196 วิธกี ารทดสอบ 1) นาก้อนตวั อย่าง วางก่งึ กลางของแทน่ ทดสอบ โดยให้แกนอยใู่ นแนวศนู ยก์ ลางของแท่งกด 2) เปิดเครื่องทดสอบโดยในการทดสอบน้ีจะต้องควบคุมน้าหนักที่กดให้มีอัตราสม่าเสมอ อัตราทใี่ ช้คือ 1.4-3.4 กก./ตร.ซม./วินาที 3) กดกลอนตวั อยา่ งจนแตก บันทกึ ค่าน้าหนักทไี่ ด้ 4) นาค่าน้าหนัก และพน้ื ท่ีหน้าตดั ท่ีใกลม้ าหาคา่ กาลงั อัดประลัย กาลงั อัดประลัยของคอนกรีต หนว่ ยท่ีใช้ท่ัวไปคือ 1. กิโลกรัมต่อตารางเซนติเมตร (ksc) 2. นวิ ตนั ต่อตารางมิลลิเมตร ( ) 5. การทดสอบกาลงั ดัดคอนกรตี มาตรฐานทีใ่ ช้ ASTM C 78 Standard Test Method for FLEXURAL STRENGTH OF CONCRETE วธิ ีการทดสอบ 1) นาแท่นทดสอบตวั อย่างรูปคาน ติดเข้ากบั เครื่องทดสอบ 2) แบง่ ก้อนตัวอย่างตามยาว โดยเหลือบริเวณปลายไว้สองส่วน ส่วนละ 7.5 ซม. ส่วนภายใน ทเ่ี หลอื แบ่งเปน็ 3 สว่ น เทา่ ๆ กันสว่ นละ 15 ซม. 3) วางก้อนตัวอย่าง ลงบนแท่น โดยใหร้ อยขีดอย่ตู รงกบั ฐานของแท่น 4) นาแท่นกดดา้ นบน วางบนกอ้ นตัวอยา่ งให้ตรงรอยขดี เช่นกนั 5) ต้ังนา้ หนักกดให้คงท่ี อตั ราทใี่ ช้คือ 0.14-0.20 กก./ตร. ซม./วินาที 6) เปดิ เครอื่ งกดนา้ หนกั จนก้อนตัวอย่างหัก 7) บันทกึ คา่ น้าหนกั สงู สดุ เพ่ือนาไปคานวณหาค่ากาลงั ดัด

197 ภาพที่ 9.9 การทดสอบกาลงั ดดั คอนกรตี ทม่ี า: เรอื งรุชดิ์ ชริ ะโรจน์ http://raungrut.sungkomonline.com/?p=board_ans&webID=11&pageID=5&questionID= 91 การคานวณ (9.1) กรณีที่ 1) เมื่อกอ้ นตวั อย่างแตกอยูใ่ นช่วงกลาง (Middle Third pf Span) (9.2) กรณีที่ 2) เมอื่ ก้อนตัวอย่างไมแ่ ตกอยู่ในช่วงกลาง เมื่อ R = Modulus of Rupture P = Maximum Load l = ความยาว Span a = ระยะทางเฉลย่ี จากจดุ ท่แี ตกไปยัง Support ทใี่ กล้กว่าวดั ด้าน Tension b = ความกว้างเฉลีย่ ของคาน d = ความลกึ เฉลี่ยของคาน 9.5 การประเมินผลการทดสอบ วัตถุประสงค์หลักของการทดสอบกาลังอัดของตัวอย่างคอนกรีตจากหน่วยงานก่อสร้างก็คือ เพื่อประเมินผลและควบคุมให้แน่ใจว่า คอนกรีตท่ีผลิต คอนกรีตท่ีผลิตขึ้นข้ึน คอนกรีตท่ีผลิตข้ึนขึ้นมี คุณภาพ คอนกรีตที่ผลิตข้ึนขึ้นมีคุณภาพและกาลังอัดท่ีสม่าเสมออยู่ คอนกรีตที่ผลิตขึ้นขึ้นมีคุณภาพ และกาลังอัดที่สม่าเสมออยู่ในระดับท่ีต้องการแต่เน่ืองจากคอนกรีตไม่ใช่มวลที่เกิดจากการผสมของ

198 วัตถุจนเป็นเน้ือเดียวกัน ดังน้ันคอนกรีตจึงมีคุณสมบัติที่แตกต่างกันไปในแต่ละรุ่นผสมและแม้แต่รุ่น ผสมเดียวกันก็ยังมีคุณสมบัติผันแปรกันออกไป ท้ังน้ีขึ้นอยู่กับ อัตราส่วนผสม การผสม การลาเลียง การถ่ายเท การบ่ม และตัวอย่างคอนกรีต นอกจากการผันแปรอันเกิดจากลักษณะของคอนกรีตเอง แล้วคุณสมบตั ขิ องคอนกรีตยังถูกทาให้เปล่ียนแปลงออกไปได้เน่ืองจากวิธีการทดสอบ เพื่อหคุณสมบัติ นน้ั ๆ อีกดว้ ย เช่น การหล่อแทง่ ตัวอย่าง การดแู ล และการทดสอบตวั อย่างคอนกรตี เป็นต้น สรุปแล้ว ก็คือ ในการทดสอบกาลังอัดของตัวอย่างคอนกรีตจากสนามต้องยอมรับว่า ค่ากาลังอัดที่ได้จากการ ทดสอบจะมีค่าท่ีแตกต่างและค่าผันแปรน้ีต้องอยู่ในขอบเขตท่ีกาหนดไว้ด้วยสาหรับการที่จะกาหนด ขอบเขตและควบคุมน้ันสามารถทาได้ด้วยวิธีการทางสถิติพร้อมกันกับความเข้าใจในลักษณะของ คอนกรตี และการทดสอบคอนกรตี ดว้ ย ความผันแปรของกาลังอดั ตัวอย่างคอนกรีต กาลังอัดของตัวอย่างคอนกรีต จะมีค่ามากหรือน้อยข้ึนอยู่กับระดับการควบคุมทั้งวัตถุดิบ ขบวนการผลิต และขบวนการทดสอบ ซึ่งเมื่อสรุปจะได้ว่ากาลังอัดของตัวอย่างคอนกรีต มีค่าผันแปร อนั เนอื่ งจากสาเหตุสาคัญ 2 ประการ คือ 1) การผนั แปรเนื่องจากคณุ สมบัตขิ องคอนกรีต (ผนั แปรในขบวนการผลิต) 2) การผนั แปรเน่ืองจากการทดสอบ (ผันแปรในขบวนการควบคุมคุณภาพ) ซึ่งสามารถสรุปได้ ดังตารางท่ี 9.5 ตารางที่ 9.5 สรุปความผนั แปรของกาลังอัด การผนั แปรในสมบัตขิ องคอนกรตี เอง การผนั แปรเนอ่ื งจากการทดสอบ การเปลีย่ นแปลงของอัตราส่วนนา้ ตอ่ ซีเมนต์ วธิ ีการสมุ่ ตัวอย่างไม่เหมาะสม วธิ ีการเตรียม - ควบคมุ ปริมาณน้าในสว่ นผสมไม่ดีพอ ตัวอย่างไม่แนน่ อน - ความช้ืนในหนและทรายมีมาก การผนั แปรใน - ปริมาณการกระทุ้ง ปริมาณความต้องการน้าในส่วนผสม - การเคลือ่ นย้ายตวั อยา่ ง - ขนาดคละของหินและทราย - การดแู ลตวั อย่างคอนกรีตสด - วัสดผุ สมมคี ณุ สมบัตไิ มส่ มา่ เสมอ การผนั แปรในคุณภาพและอตั ราสว่ นผสมของ การเปลยี่ นแปลงจากการบ่ม วสั ดุ - อุณหภูมิ - หนิ , ทราย - ความชนี้ - ซีเมนต์ วธิ ดี าเนินการทดสอบไมด่ ี - การหล่อฝา - การทดสอบกาลังอัด ท่มี า: ชัชวาลย์ เศรษฐบุตร (2537, หนา้ 107)

199 การประเมินผล 1) การประเมินผลความผันแปรในขบวนการผลิต ในการประเมนิ ผลน้ี จะพจิ ารณาค่าความเบ่ยี งเบนมาตรฐานของคา่ กาลังอัดของคอนกรีต ถ้ามี ค่าสูงแสดงว่าการควบคุมยังไม่ดีพอต้องปรับปรุง ความสัมพันธ์ระหว่างความเบ่ียงเบนมาตรฐานกับ ระดับการควบคมุ สรปุ ได้ดังน้ี ความเบี่ยงเบน ตารางที่ 9.6 เกณฑ์ในการประเมินการควบคมุ การผลติ มากกว่า 49 มาตรฐาน นอ้ ยกว่า 28 28 - < 35 35 - <42 42 - < 49 ตอ้ งปรบั ปรุง (กก./ตร.ซม.) ดีเลิศ ดมี าก ดี พอใช้ ระดับการควบคุม ท่ีมา: ชชั วาลย์ เศรษฐบตุ ร (2537, หนา้ 107) ขบวนการผลติ 2) การประเมนิ ผลความผันแปรในขบวนการควบคุมคณุ ภาพ ในการประเมินน้ี จะพิจารณาค่า สัมประสิทธ์ิความผันแปร ถ้ามีค่าสูงแสดงว่าการควบคุมยัง ไม่ดีพอ ต้องปรับปรุงความสัมพันธ์ระหว่างค่าสัมประสิทธิ์ความผันแปร กับระดับการควบคุม สรุปได้ ดงั นี้ ตารางที่ 9.7 เกณฑ์ในการประเมินการควบคมุ คุณภาพ สัมประสิทธิ์ นอ้ ยกว่า 30 3.0 - < 4.0 4.0 - < 5.0 5.0 - < 6.0 มากกว่า 6.0 ความผนั แปร (%) ต้อง ระดบั การควบคุม ดเี ลศิ ดีมาก ดี พอใช้ ปรบั ปรงุ ขบวนการควบคุม คุณภาพ ทม่ี า: ชชั วาลย์ เศรษฐบตุ ร (2537, หนา้ 108)

200 ตัวอยา่ ง การประเมินผลการทดสอบกาลงั อดั ตัวอยา่ งคอนกรตี ถ้าโรงงานผลติ คอนกรตี 3 แหง่ ผลิตคอนกรีตมีคา่ การควบคุมดงั ตาราง โรงงาน ค่าเบี่ยงเบนมาตรฐาน ค่าสัมประสทิ ธ์กิ ารผนั แปร % (กก./ตร.ซม.) (%) A 42 7.0 B 33 5.0 C 55 3.0 จากค่าในตารางสามารถสรุประดบั การควบคุมไดด้ งั น้ี ระดบั การควบคุมขบวนการ ควบคุมคุณภาพ โรงงาน ระดับการควบคุม ตอ้ งปรบั ปรงุ ขบวนการผลิต พอใช้ ดมี าก A พอใช้ B ดีมาก C ตอ้ งปรับปรงุ 9.6 สาเหตทุ ีก่ าลงั อัดคอนกรีตไมเ่ ป็นไปตามข้อกาหนด การท่ีกาลังอัดของคอนกรีต ได้ค่าต่ากว่าที่มาตรฐานกาหนดน้ี อาจมีสาเหตุมาจากหลาย ๆ ประการอันไดแ้ ก่ 1. ใช้สดั สว่ นผสมทไ่ี มเ่ หมาะสม 2. ควบคุมปรมิ าณน้าไม่ดีพอ 3. ควบคุมปรมิ าณฟองอากาศไม่ดี 4. การผสมไม่ดีพอ 5. มสี ารอินทรีย์ตา่ ง ๆ มากเกนิ ข้อกาหนด 6. ใช้หินทรายท่สี กปรก 7. ใชน้ ้ายาผสมคอนกรีตที่ไมม่ ีประสิทธิภาพ 8. ไม่ได้ปรบั ความชืน้ ในมวลรวม 9. การอดั แน่นไม่ถกู ต้อง 10. การบ่มไม่เพียงพอ 11. การลาเลยี งและการทดสอบไม่ถูกต้อง 12. อุณหภูมผิ ันแปรไป

201 9.7 ลักษณะการแตกของกอ้ นตัวอย่างคอนกรตี ลักษณะการชารุดแตกหักของก้อนตัวอย่างคอนกรีตท่ีรับแรงอัด มักแตกออกเป็นรูปกรวยคู่ (Shear Failure) โดยมีปลายกรวยอยู่ท่ีกึ่งกลางของทรงกระบอก ดังแสดงในรูปท่ี 9.10 (a) โดยเกิด จากการถูกเฉือนในระนาบท่ีเอียงกับแรงกด อันเน่ืองมาจากแรงยึดเหน่ียวระหว่างวัสดุผสมและความ เสียดทานภายในดังนั้นมุมของการแตกหัก จึงมีค่าเท่ากับ 45 เมื่อ เป็นมุมของความเสียด ทานภายในของคอนกรีตซึ่งมีค่าประมาณ 20 องศา ดังน้ันระนาบของความเสียหายของตัวอย่าง คอนกรตี จงึ เบ่ียงประมาณ 35 องศา ลักษณะการแตกของก้อนตัวอย่างอาจเป็นการแตกแบบแยกออก (Splitting Failure) ดังภาพที่ 9.10 (b) หรืออาจเป็นการรวมของลักษณะการแตกของทั้ง 2 แบบ (Combination Shear and Splitting Failure) ดงั ภาพท่ี 9.10 (c) ภาพที่ 9.10 การแตกของก้อนตวั อย่างรูปทรงกระบอก ทีม่ า: ชชั วาลย์ เศรษฐบุตร (2537, หน้า 109) สว่ นลักษณะการแตกของก้อนตวั อยา่ งรูปทรงลูกบาศก์ทถ่ี ูกตอ้ งจะแตกเป็นรูปปิรามิด ดงั แสดงในภาพ ท่ี 9.11

202 (a) ลกั ษณะการแตกของกอ้ นตวั อย่างรูปทรงลูกบาศก์ทีถ่ ูกตอ้ ง (b) ลักษณะการแตกของกอ้ นตวั อยา่ งรปู ทรงลูกบาศก์ไม่ถูกต้อง ภาพที่ 9.11 ลักษณะการแตกของก้อนตวั อย่างรปู ทรงลูกบาศก์ ท่ีมา: ชัชวาลย์ เศรษฐบตุ ร (2537, หนา้ 109)

203 สรุปท้ายบท กาลังอดั ของคอนกรีตข้ึนอยู่กับปจั จยั ทีส่ าคัญ 3 ประการ ไดแ้ ก่ กาลังของมอร์ตา้ ร์,. กาลัง และโมดูลัสยืดหย่นุ ของมวลรวมและแรงยดึ เหนย่ี วระหวา่ งมอร์ต้าร์กบั ผิวของมวลรวม กาลังของมอร์ตาร์มีบทบาทอย่างมากต่อกาลังอัดของคอนกรีตโดยกาลังของมอร์ต้า ร์น้ีขึ้นอยู่ กับความพรุนภายในเน้ือมอร์ต้าร์, อัตราส่วนน้าต่อซีเมนต์ และ Degree of Hydration แต่ ความสัมพันธ์ระหวา่ ง กาลังและความพรุน จะถูกควบคุมโดยอัตราส่วนนา้ ตอ่ ซเี มนต์ ขนาดของมวลรวม จะมีผลต่อกาลังของคอนกรีตที่มีสัดส่วนน้าต่อซีเมนต์ต่าหรือปานกลาง มากกว่าท่ีอัตราส่วนน้าต่อซีเมนต์ท่ีสูงในการเพิ่มปริมาณของมวลรวมในส่วนผสมจะเป็นการเพิ่มกาลัง อัด รวมทง้ั ถา้ ใช้หนิ ที่มโี มดลู สั ยืดหยุ่นสงู จะทาใหก้ าลงั ของคอนกรตี ดีข้ึนอีกดว้ ย ปจั จัยท่ีมผี ลต่อกาลัง ได้แก่ 1. คุณสมบตั ิของวัสดุผสม - ปนู ซีเมนต์ - โดยปูนซเี มนตท์ ีม่ ีความละเอียดมากก็จะทาให้กาลังสูงมากตามไปด้วย - มวลรวม มวลรวมมีผลต่อกาลังของคอนกรีตเพียงเล็กน้อย และมวลรวมหยาบท่ีเป็น หนิ ยอ่ ยซึ่งมีรปู ร่างเปน็ เหลี่ยมมมุ หรอื ผิวหยาบจะทาให้กาลงั อัดของคอนกรีตดกี ว่าพวกกรวดทมี่ ี ผิวเกลย้ี ง ขนาดใหญ่สดุ ของมวลรวมก็มีผลตอ่ กาลังของคอนกรีตเช่นกนั - น้า นา้ มีผลต่อกาลงั ของคอนกรตี ตามความใส และปรมิ าณของสารเคมีหรือเกลือแร่ ท่ีผสมอยู่ 2. การทาคอนกรีต ได้แก่ การช่ัวตวงส่วนผสม, การผสมคอนกรีตรวมไปถึงการลาเลียง คอนกรตี ลงแบบหล่อ 3. การบม่ คอนกรตี ควรบ่มคอนกรีตจนถงึ คอนกรีตอายุ 28 วัน

204 คาถามทา้ ยบท 1. ปัจจัยใดบ้างท่มี ผี ลกาลงั อดั ของคอนกรีตจงอธบิ าย 2. กาลงั อดั คอนกรตี ข้ึนอยกู่ ับปัจจยั ใดบา้ งจงอธบิ าย 3. การบ่มคอนกรตี มีผลต่อการพัฒนากาลังอัดคอนกรีตอยา่ งไรบ้างจงอธิบาย 4. กอ้ นตัวอย่างท่ที ดสอบกาลังอัดมกี ี่แบบอะไรบ้างและมีมาตรฐานอะไรควบคุม 5. สาเหตุท่กี าลงั อัดไม่เป็นไปตามข้อกาหนดมีปจั จยั จากอะไรบ้างจงอธบิ าย 6. ความผนั แปรของกาลังอัดตวั อยา่ งคอนกรีตขน้ึ อยู่ปัจจัยอะไรบ้างจงอธิบาย 7. กอ้ นตวั อย่างทรงลูกบาศกแ์ ละทรงกระบอกตามมาตรฐาน มอก.213-2520 ก้อนตัวอยา่ งแบบ ไหนสามารถรับกาลังอัดประลัยไดม้ ากกว่ากนั เพราะเหตใุ ดจงอธิบาย

205 เอกสารอา้ งอิง ชชั วาลย์ เศรษฐบุตร (2537), คอนกรีต เทคโนโลยี Concrete technology กรงุ เทพฯ: บรษิ ัท ผลติ ภณั ฑ์และวตั ถุก่อสรา้ ง จากัด เรอื งรชุ ดิ์ ชีระโรจน์และคณะ (2556), การทดสอบคอนกรีตกาลงั ดึง http://raungrut.sungkomonline.com/?p=board_ans&webID=11&pageID=5&questionID= 51 วินติ ช่อวเิ ชยี ร (2539), คอนกรีตเทคโนโลยี (Concrete Technology) พมิ พค์ รงั้ ที8่ .กรุงเทพฯ : ป. สมั พันธ์พาณชิ ย์ใ ปติ ิ สุคนธสขุ กลุ (2555), คอนกรตี (CONCRETE) กรุงเทพฯ: SE-ED สานกั พมิ พ์วรรณกวี

206 บทที่ 10 คุณสมบัตดิ ้านกาลงั อืน่ ๆ นอกจากกาลงั อดั แลว้ คณุ สมบตั ดิ ้านกาลงั อ่นื ๆ ของคอนกรีตที่นา่ สนใจ ควรศกึ ษา ได้แก่ กาลังดงึ , กาลังดดั , กาลงั เฉือน, กาลงั ยดึ เหนีย่ ว, กาลงั กระแทก และอน่ื ๆ 10.1 กาลังดึงของคอนกรีต (Tensile Strength) ความต้านทานในดา้ นรบั แรงดึงของคอนกรตี มีคา่ ต่ามาก คือ ประมาณ 10% ของกาลังอัด ประลยั ถงึ แม้ในการคานวณออกแบบโครงสรา้ งคอนกรีตเสริมเหล็ก คอนกรตี จะไม่ได้รบั แรงดงึ โดยตรง กต็ าม แต่การทราบคา่ กาลังดึงน้ีจะชว่ ยในการควบคุมการแตกร้าวของคอนกรีตจากผลกระทบตา่ งๆ เชน่ อุณหภูมิ การหดตวั และมีประโยชน์อย่างมากในงานคอนกรีตอดั แรง งานส่ิงก่อสรา้ งเก็บของเหลว เป็นต้น วิธีการวัดคา่ แรงดึงในคอนกรีต ทาได้ 3 วธิ ี คอื - Direct Tensile Test - Flexural Strength Test - Splitting Test Direct Tensile Test โดยปกตแิ ล้วการให้แรงดึงโดยตรงกับก้อนตัวอย่างคอนกรีตจะทาไดย้ ากมากเพราะ - เกิดการเยอ้ื งศนู ย์ของก้อนตัวอย่าง ซึง่ เปน็ ปญั หาที่สาคัญมาก - มีหนว่ ยแรงอ่ืนแทรกเข้ามาจากหวั จบั ยึด ซง่ึ เกดิ เปน็ หน่วยแรงเฉพาะท่ีและในท่สี ดุ จะเกดิ การแตก ณ บริเวณน้ี จากเหตผุ ลทั้ง 3 น้ี ผลจากการทดสอบถงึ ให้ค่าท่ีแตกต่างกันไดม้ าก ทาใหย้ งั ไม่มกี ารกาหนด มาตรฐานวธิ ที ดสอบแบบน้ีขึ้น Flexural Strength Test การทดสอบคานคอนกรีต ซ่ึงจะหาค่ากาลังต้านทานแรงดัดงอของคอนกรีตได้ในรูปของ โมดลู สั การแตกร้าว (Modulus of Rupture) โดยเปน็ ค่าหน่วยแรงดึงที่สูงงสดุ ณ จุดแตกร้าวในคานท่ี ทาการทดลอง ซง่ึ หาคา่ ไดต้ ามสมการ

207 fb = PL (10.1) Bd2 เมอ่ื fb = โมดูลสั การแตกร้าว (กก./ตร.ซม.) P = น้าหนกั กดสงู สดุ (กก.) L = ช่วงความยาวคาน (ซม.) b, d = ความกวา้ ง, ความลกึ ของคาน (ซม.) กาลังดักของคอนกรีตท่ีได้จากการทดสอบโดยวิธีน้ี จะแตกต่างจากกาลังดึงโดยตรงคอนกรีต เนื่องจากหน่วยการยืดหดตัวในคานคอนกรีตที่เกิดข้ึนจากการคัดงอนี้อยู่ในลักษณะส่วนโค้ง มิใช่การ ยืดหดในลักษณะเส้นตรง เรียกว่า ผลกระทบจาก Strain Gradient ซึ่งทาให้โมดูลัสของการแตกร้าวมี ค่าแตกตา่ งกันไปตามขนาดความลกึ ของคานทดสอบ Splitting Test การทดสอบน้ีใช้ก้อนตัวอย่างคอนกรีตรูปทรงกระบอกมาตรฐาน วางให้แกนตามยาวอยู่ใน แนวนอนบนเคร่ืองทดสอบแรงอัด ก้อนตัวอย่างจะแตกในแนวด่ิงตามเส้นผ่าศูนย์กลาง จึงสามารถคา นาณกาลงั ตา้ นทางแรงดึงบนระนาบแตกรา้ วน้ีได้ตามสมการ fs = 2P (10.2) πdL เมื่อ fs = Splitting Strength P = นา้ หนกั กดสงู สดุ (กก.) L = ความยาวของกอ้ นตวั อยา่ งทรงกระบอก (ซม.) d = ขนาดเสน้ ผ่าศนู ย์กลางของก้อนตวั อย่าง (ซม.) การทดสอบวิธีน้ีให้ค่าสม่าเสมอดีกว่า 2 วิธีข้างต้น แต่ก็ไม่ได้ค่ากาลังดึงท่ีแท้จริง เพราะ บริเวณปลายท้ัง 2 จะเป็นบริเวณรับแรงอัด (Compression Zone) ค่าท่ีได้จะสูงงขึ้นกว่าแรงดึงจริง ของคอนกรตี ประมาณ 15%

208 ภาพท่ี 10.1 การทดสอบกาลังดงึ (Splitting Test) ของคอนกรีต ทม่ี า: http://app.eng.ubu.ac.th/~app/resproject/upload/p1/20.paper_l_thanaporn.2552.pdf ผลการทดสอบทั้ง 3 ให้ค่ากาลังท่ีแตกต่างกัน โดย Flexural Strength ให้ค่าสูงสุดและ Direct tensile จะให้ค่าท่ีต่าสุด เนื่องจากทั้ง Flexural Strength และ Splitting Test จะเก่ียวข้องกับการ กระจายของหน่วยแรงทไี่ ม่สม่าเสมอ หรอื ไมใ่ ช่กาลงั ดึงทแ่ี ทจ้ ริง ปจั จัยทมี่ ผี ลต่อกาลงั ดงึ 1) วธิ กี ารทดสอบ - Flexural Strength ใหค้ ่าสูงสุด - Direct Tensile ให้คา่ ตา่ สดุ 2) มวลรวม - Direct และ Splitting Test จะกระทบน้อย - Flexural Strength Test มวลรวมท่ีเป็นเหล่ียมมุม จะส่งผลให้ค่าสูงกว่า มวลรวมท่ีกลม 3) ความชน้ื - Direct และ Splitting Test จะกระทบน้อย - Flexural Strength Test ทดสอบในขณะก้อนตัวอย่างแห้งจะให้ค่าต่า กวา่ ก้อนตัวอยา่ งท่อี ยูส่ ภาพเปียกข้นึ ความสัมพันธ์ระหว่างกาลงั ดึงและกาลงั อดั 1) อัตราส่วนของกาลงั ดงึ ตอ่ กาลงั อดั จะขึน้ อยกู่ ับระดับของกาลงั ของคอนกรีต 2) เม่อื กาลังอัดสงู ขึน้ อัตราส่วนระหวา่ ง กาลังดึงตอ่ กาลังอดั จะตา่ ลง

209 10.2 กาลงั เฉอื นของคอนกรีต (Shear Strength) การเฉือนเป็นการกระทาของแรงสองแรง ซ่ึงมีขนาดเท่ากันและขนานกัน โดยกระทาตรงกัน ข้ามบนระนาบ ซ่ึงมีระยะห่างกันเล็กน้อย แรงเฉือนมักจะเกิดข้ึนพร้อมกับแรงดึงและแรงดัดเสมอการ ทดสอบหาความต้านทานต่อแรงเฉือนในคอนกรีต โดยตรงน้ีไม่สะดวก เช่นเดียวกับการทดสอบหา ความต้านทาน แรงดึงท้ังน้ีเพราะค่าของแรงดัด แรงกด และแรงดึงในแนวทแยง จะเข้ามามีส่วน เกย่ี วข้อง ทาใหผ้ ลการทดลองไมถ่ ูกตอ้ ง ปกติ การทดสอบหาความต้านทางแรงเฉือน กระทาได้โดยการบิด แท่งทดสอบรูป ทรงกระบอก พบว่า กาบังต้านทางแรงเฉือนมีค่าประมาณ 15 ถึง 25% ของกาลังอัดประลัยของ คอนกรีต ค่าความต้านทานต่อแรงเฉือนน้ีข้ึนอยู่กับอัตราส่วนผสมของคอนกรีต เช่นเดียวกับค่ากาลัง อัดประลัย กล่าวคือ คอนกรีตท่ีใช้ซีเมนต์มากและมีส่วนขนาดคละของวัสดุผสมดีย่อมให้ค่าความ ตา้ นทานต่อแรงเฉอื นสูงกว่าคอนกรตี ทมี่ สี ว่ นผสมหยาบ 10.3 แรงยึดเหนี่ยวต่อเหล็กเสรมิ ของคอนกรตี (Bond Strength) ความสาคัญอย่างหน่ึงในการออกแบบโครงสร้างคอนกรีตเสริมเหล็กให้รับแรงดัด ก็คือ ความ ต้านทานต่อการลื่นไถลของเหล็กเสริมท่ีหล่ออยู่ภายในเน้ือคอนกรีต แรงต้านทานนี้เกิดจากการยึด ติดกนั กบั ซีเมนต์เพสต์ทีแ่ ขง็ ตัวแลว้ จากความเสยี ดทานระหวา่ งผวิ เหล็กกับคอนกรีต และจากแรงกดท่ี ข้อในเหล็กข้ออ้อยงานก่อสร้างสมัยใหม่นี้ มักนิยมใช้เหล็กข้ออ้อยกันมาก ขนาดและระยะของข้อต้อง เพียงพอที่จะเกิดกาลังยึดเหน่ียวกับเนื้อคอนกรีต มาตรฐานการออกแบบมักกาหนดค่าแรงยึดเหนี่ยว เปน็ เปอรเ์ ซน็ ตข์ องกาลงั อัดของคอนกรีต แลละขนาดของเหล็กเสรมิ ทีใ่ ช้ แรงยึดเหน่ยี วของคอนกรีตยังขึน้ อยู่กบั ชนิดของซีเมนตส์ ารผสมเพม่ิ และอัตราสว่ นระหว่างน้า กบั ซเี มนต์ ซ่ึงส่งิ เหลา่ น้มี ีอิทธิพลต่อคุณสมบัติของเพสต์ คอนกรีตที่มีส่วนผสมของซีเมนต์มากจะมีแรง ยึดเหนี่ยวเพิ่มมากขึ้น การใช้สารกักกระจายฟองอากาศไม่ทาให้แรงยึดเหน่ียวมากข้ึน แรงยึดเหน่ียว ของคอนกรีตในสภาวะท่ีแห้งจะมากกว่าในสภาวะท่ีชื้น และแรงยึดเหนี่ยวกับเหล็กเสริมในนาวนอน จะน้อยกว่าในแนวต้ัง เพราะน้าท่ีเกิดจาการเยิ้มอาจไปเกาะอยู่ใต้เหล็กเสริมตามแนวนอนได้ เมื่อ คอนกรีตแขง็ ตวั จงึ เกิดเปน็ รโู พรงใตเ้ หล็กเสรมิ นัน้ ทาใหล้ ดกาลังยึดเหนย่ี วลง การทดสอบเพอื่ หาแรงยึดเหนีย่ วกบั เหลก็ เสริม ทาไดโ้ ดยการดึงเหล็กเสรมิ ขนาด Ø 19 มม. ท่ี หล่ออยู่ในก้อนคอนกรีตรูปลูกบาศก์ขนาด 22.5 X 22.5 X 22.5 ซม. วัดระยะเล่ือนไถลในขณะท่ีออก แรงดึงท่อนเหล็กน้ัน แล้วนามาเขียนกราฟระหว่างกาลังยึดเหนี่ยวกับระยะเล่ือนไถล การทดลอง กระทาจนกว่าแรงที่ใช้ดึงท่อนเหล็กมีค่าเท่ากับกาลังจุดคลากของเหล็กน้ันหรือเมื่อคอนกรีตเริ่มชารุด แยกออกจากกนั หรอื จนกระท่งั ระยะเลื่อนไถลมมีค่ามากกวา่ 2.5 มม.

210 10.4 กาลังกระแทก (Impact Strength) ตวั อยา่ งคอนกรีตท่ีต้องมีคุณสมบัติรับแรงกระแทกได้ดี เช่น คอนกรีตสาหรับงานเสาเข็มตอก ซ่งึ ต้องมคี วามสามารถทจ่ี ะทนตอ่ การกระแทกและดดู ซบั พลังงานได้เปน็ อยา่ งดี ความสัมพันธ์ระหว่างกาลงั กระแทกกบั กาลังอัดขน้ึ อย่กู ับ 1) ชนิดของมวลรวมหยาบ - มวลรวมทม่ี ีคา่ โมดลู สั ยดื หยุ่นต่าและมีค่า Poisson Ratio ต่า จะสามารถรบั แรงกระแทกได้ดี 2) ความชน้ื ของคอนกรีต - คอนกรีตท่ีชน้ื จะใหก้ าลังกระแทกต่ากวา่ คอนกรีตท่ีแหง้ 3) ลักษณะของมวลรวม - กาลงั กระแทกจะสงู เม่ือใช้หินทีเ่ ป็นเหล่ยี มมมุ และผวิ หยาบ - หนิ ยิ่งมีความเล็ก จะปรบั ปรุงคุณสมบตั ิด้านการรับกาลังกระแทก 4) ปริมาณปูนซีเมนต์ - เพ่อื ให้ไดก้ าบงั กระแทกที่เหมาะสม ปรมิ าณซเี มนต์ทีใ่ ช้ไม่ควรเกนิ 400 กก./ลบ.ม. 10.5 การตา้ นทานการเสียดสี คุณสมบัตินี้ทดลองโดยการวัดความลึกที่สึกหรอของก้อนตัวอย่างที่ผ่านการขัดผิว การ ตา้ นทานการเสียดสีนีข้ นึ้ อยกู่ บั ปัจจัยต่างๆ ดังนี้ 1) อตั ราส่วนน้าตอ่ ปนู ซเี มนต์ หอื กาลังอัดนั้นเอง 2) การต้านทานจะเพ่ิมขึ้นเมื่อใช้คอนกรตี ทม่ี ีอัตราสว่ นของมวลรวมตอ่ ปูนซีเมนตส์ งู 3) การตา้ นทานการเสียดทานจะตา่ มากในคอนกรตี ที่ใช้มวลรวมเบา 4) การตา้ นทานจะเพ่ิมข้ึนถา้ การเย้ิมเกิดขึ้นเพียงเลก็ น้อย 5) การตา้ นทานจะเพิม่ ถา้ เล่อื นเวลาการแตง่ ผวิ หน้าคอนกรตี ออกไปเล็กน้อย 6) ประการที่สาคัญสุด คือ การบ่อมคอนกรีตอย่างถูกต้องและเพียงพอ จะช่วยเพ่ิมการ ต้านทานการเสียดสีอยา่ งมาก

211 สรุปทา้ ยบท คุณสมบัติด้านกาลังอนื่ ๆ ของคอนกรีตทน่ี ่าสนใจควรศึกษาเพ่ิมเติม ไดแ้ ก่ กาลังดงึ , กาลังดัด, กาลังเฉือน, กาลังยดึ เหนี่ยว, กาลงั กระแทก ซง่ึ ความต้านทานในด้านรบั แรงดึงของคอนกรีตมีคา่ ต่ามาก คือ ประมาณรอ้ ยละ 10 ของ กาลังอัดประลัยซง่ึ วิธีการวดั ค่าแรงดึงในคอนกรตี ทาได้ 3 วธิ ี ได้แก่ Direct Tensile Test, Flexural Strength Test, และ Splitting Test แรงดดั ก็คือ ความตา้ นทานต่อการลื่นไถลของเหล็กเสริมท่ีหล่ออยภู่ ายในเนื้อคอนกรตี แรง ตา้ นทานนีเ้ กิดจากการยึดติดกนั กบั ซเี มนต์เพสต์ที่แข็งตัวแลว้ จากความเสียดทานระหว่างผวิ เหล็กกับ คอนกรีต และจากแรงกดท่ีข้อในเหล็กขอ้ ออ้ ยงานก่อสร้างสมยั ใหม่น้ี มักนิยมใชเ้ หล็กข้ออ้อยกนั มาก ขนาดและระยะของข้อต้องเพียงพอทจ่ี ะเกิดกาลงั ยดึ เหนย่ี วกบั เน้อื คอนกรีต นอกจากนี้แรงเฉือนมักจะเกดิ ข้นึ พร้อมกบั แรงดงึ และแรงดัดเสมอการทดสอบหาความ ต้านทานต่อแรงเฉือนในคอนกรีตและพบว่ากาลังต้านทางแรงเฉอื นมีคา่ ประมาณ 15 ถึง 25% ของ กาลงั อัดประลยั ของคอนกรีตและแรงยึดเหนี่ยวของคอนกรีตยังข้นึ อยู่กบั ชนิดของซีเมนต์สารผสมเพ่ิม และอัตราส่วนระหว่างน้ากับซีเมนต์ คอนกรีตที่มีสว่ นผสมของซีเมนต์มากจะมแี รงยดึ เหนยี่ วเพ่ิมมาก ขึ้น การใชส้ ารกักกระจายฟองอากาศไม่ทาใหแ้ รงยดึ เหนย่ี วมากข้นึ แรงยึดเหนยี่ วของคอนกรตี ใน สภาวะท่ีแห้งจะมากกวา่ ในสภาวะท่ชี น้ื และแรงยึดเหน่ียวกับเหล็กเสรมิ ในแนวนอน จะนอ้ ยกวา่ ใน แนวต้งั และมากกว่าน้ันความสมั พนั ธ์ระหว่างกาลังกระแทกกบั กาลงั อดั ขนึ้ อยกู่ บั ชนิดของมวลรวม หยาบ, ความชนื้ ของคอนกรีต, ลกั ษณะของมวลรวม,และปรมิ าณปูนซีเมนต์ เปน็ ตน้

212 คาถามท้ายบท 1. ทาไมคอนกรีตจึงสามารถรับแรงดึงได้น้อยมากจงอธบิ าย 2. ทาไมเหลก็ ข้อออ้ ยจึงสามารถมีแรงยึดเหนีย่ วในคอนกรีตไดม้ ากกว่าเหล็กกลมจงอธบิ าย 3. ปัจจัยใดบ้างที่มผี ลตอ่ กาลังแรงยึดเหน่ยี วภายในคอนกรตี จงอธิบาย 4. ทาไมการใชส้ ารกกั กระจายฟองอากาศไม่ทาให้แรงยดึ เหน่ยี วมากขน้ึ จงอธิบาย 5. ทาไมแรงยึดเหนยี่ วในคอนกรตี ของเหล็กเสริมในแนวนอนจึงน้อยกว่าในแนวตัง้ จงอธิบาย

213 เอกสารอ้างอิง ชัชวาลย์ เศรษฐบุตร (2537), คอนกรีต เทคโนโลยี Concrete technology กรุงเทพฯ: บรษิ ทั ผลติ ภัณฑแ์ ละวตั ถุก่อสรา้ ง จากัด เรอื งรุชดิ์ ชีระโรจน์และคณะ (2556), การทดสอบคอนกรีตที่แข็งตัวแล้ว http://raungrut.sungkomonline.com/?p=board_ans&webID=11&pageID=3&questi onID=12 เรืองรุชด์ิ ชีระโรจน์และคณะ (2556), การทดสอบกาลงั ต้านทานแรงดัดของคอนกรีต และการทดสอบกาลังรับแรงดงึ ของคอนกรีต http://raungrut.sungkomonline.com/?p=board_ans&webID=11&pageID=5&questi onID=51 วินติ ชอ่ วิเชียร (2539), คอนกรีตเทคโนโลยี (Concrete Technology) พมิ พค์ รั้งท่8ี .กรุงเทพฯ : ป. สัมพันธพ์ าณชิ ย์ใ ปติ ิ สคุ นธสขุ กลุ (2555), คอนกรตี (CONCRETE) กรงุ เทพฯ: SE-ED สานักพิมพว์ รรณกวี

214 บทที่ 11 ความทนทานของคอนกรีต Durability of Concrete เม่ือกล่าวถึงคอนกรีต กาลังอัด เป็นคุณสมบัติประการแรกและประการสาคัญที่ผู้ออกแบบ ผู้ ควบคุมงานก่อสร้างและผู้รับเหมา คานึงถึง รวมท้ังข้อกาหนดสาหรับงานก่อสร้างต่างๆ ล้วนระบุถึง กาลังอัดคอนกรีตของโครงสร้างที่ออกแบบไว้ แต่คุณสมบัติที่สาคัญมากที่มันจะถูกมองข้ามนั้นคือ ความทนทาน(Durability) ความทนทานของคอนกรีตเป็นคุณสมบัติที่สาคัญมากประการหนึ่งซึ่งหมายถึง ความสามารถ ในการทนต่อการเป็นแปลงจากสภาพแวดล้อม ทนต่อการทาลายจากสารเคมี ทนต่อแรงกระแทกหรือ การกระทาอื่น ๆ ตลาดอายุการใชง้ านของโครงสร้างนนั้ ต้นเหตุที่ทาให้คอนกรีตขาดความทนทาน และเกิดความเสียหาย สามารถสรุปได้ 3 ประการ ใหญ่ๆคอื 1) สาเหตดุ ้านกายภาพ (Physical) 2) สาเหตดุ ้านเคมี (Chemical) 3) สาเหตุดา้ นกล (Mechanical) รายละเอียดตา่ ง ๆ เหล่าน้ีจะกล่าวในบทที่ 12 นอกจากนี้คอนกรีตที่มีคุณสมบัติเหมาะสมกับการใช้งานแล้วการที่จะได้โครงสร้างคอนกรีต เสริมเหล็กทม่ี ีความทนทานจะตอ้ งอาศยั องคป์ ระกอบอ่ืน ๆ อีกตั้งแต่การออกแบบโครงสร้างจนถึงการ ใชง้ าน ซึง่ สมารถสรุปได้เปน็ 4 ขั้นตอน คือ 1) ออกแบบท่ีดี 2) ขอ้ กาหนดท่เี หมาะสม 3) การกอ่ สร้างทดี่ ี 4) การบารงุ รักษาอย่างสมา่ เสมอ ซงึ สามารถสรุปได้ดงั แผนภาพท่ี 11.1

215 ภาพที่ 11.1 ปัจจยั ท่ีมผี ลต่อความทนทานของโครงสร้างคอนกรตี ท่มี า: ชัชวาลย์ เศรษฐบตุ ร (2537, หนา้ 138) ในบทนก้ี ล่าวถึงปัจจยั ทีส่ าคญั ทมี่ ีผลตอ่ ความทนทานของคอนกรตี นัน่ คอื ความสามารถในการ ซึมผ่านของน้าสู่คอนกรีต ( Permeability) และขบวนการซึมผ่านของน้าความช้ืน และอากาศสู่ คอนกรีต 11.1 ความสามารถซึมผ่านได(้ Permeability) ความสามารถซึมผ่านของน้า คือ ความสะดวกหรืองานซึ่งของเหลวหรือก๊าซ สามารถซึมผ่าน คอนกรีต คุมสมบัตนิ จี้ ะเป็นตวั ชบี้ ง่ คอนกรตี ในโครงสร้างนั้น จะทนทานมากน้อยเพยี งใด ถึงแม้ว่าจะไม่มีการกาหนดวิธีการทดสอบ แต่ความสามารถซึมผ่านของน้า สามารถวัดได้โดย ใชน้ า้ ทีค่ วามดัน ดนั ผา่ นคอนกรีตเมื่อถึงสภาพท่ีคอนกรีตอิ่มตัวน้าจะซึมน้าผ่านคอนกรีตนั้นออกมาทา การวดั ปรมิ าณน้านใ้ี นชว่ งเวลาหน่งึ รวมทั้งวัดความหนาของคอนกรีต โดยความสามารถซึมผ่านของน้า จะถกู แสดงออกมาในรปู ของสัมประสทิ ธก์ิ ารซึมผ่านของน้า ดงั สมการของ Darcy’ Equation dq = k∆hA (11.1) dt L เมื่อ dq คือ อัตราการไหลของน้า

216 dt A คือ ขนาดหน้าตัดของตวั อยา่ ง ∆h คอื การลดลงของ Hydraulic head L คือ ความหมายของก้อนตัวอยา่ ง K คอื ค่าสมั ประสิทธิ์การซึมผา่ นของนา้ มหี นว่ ยเปน็ ม./วนิ าที ในภาพท่ี 1.2 แสดงความมันพนั ธ์ระหว่าง สัมประสิทธิ์การซมึ ผา่ นของน้า และความรุนภายใน เนื้อคอนกรตี ภาพท่ี 11.2 ความสัมพันธร์ ะหวา่ งสัมประสิทธ์กิ ารซึมผ่านของน้ากบั ความเพรุนของคอนกรีต ทีม่ า: ชชั วาลย์ เศรษฐบตุ ร (2537, หนา้ 139) นอกจากนั้นยังมีการทดสอบมาตรฐานของประเทศอังกฤษ คือ การทดสอบการดดู ซึมนา้ ของ ผวิ คอนกรีต (Initial Surface Absorption ) ซึมเป็นอัตราการไหลของน้าเขา้ ไปในคอนกรีตตอ่ หน่วย พืน้ ทภี่ ายในเวลากาหนด

217 ภาพท่ี 11.3 เครอื่ งทดสอบ การดดู ซมึ น้าของผวิ คอนกรีต ท่มี า: ชชั วาลย์ เศรษฐบตุ ร (2537, หนา้ 139) สาหรบั คอนกรตี ท่ใี ชห้ นิ ท่ัว ๆ ไป ความสามารถในการซึมผ่านของน้า จะถูกควบคุมโดยความ พรนุ ของซีเมนตเ์ พสต์โดยความพรุน(Capillary Porosity) จะมาน้อยขึ้นกับอัตราส่วนน้าต่อปูนซีเมนต์ และความสมบูรณ์ของปฏิกิริยาไฮเดรชั่น (Degree of Hydration) ภาพท่ี 11.4 แสดงให้เห็นว่า ณ ความสมบูรณช์ องปฏกิ ิรยิ าไฮเดรชนั่ ทก่ี าหนด ความสามารถซึมผ่านได้จะต่าสาหรับเพสต์ท่ีมีอัตราส่วน น้าตอ่ ซีเมนตต์ ่าโดยเฉพาะอยา่ งยิ่งในช่วงที่ W/Cตา่ กว่า 0.60 ซ่งึ ชอ่ งทางไหนของน้า (Capillary)จะถูก แบ่งหรือทาให้แยกออกไม่ต่อเนื่องกันในส่วนผสมที่กาหนดW/C ให้ความสามารถซึมผ่านจะลดลงถ้า ปนู ซีเมนต์การเกดิ ปฏกิ ริ ยิ าไฮเดรช่นั อย่างตอ่ เนื่อง ดงั แสดงในภาพท่ี 11.5 ภาพที่ 11.4 ความสมั พนั ธ์ระหวา่ งการซมึ ผ่านของนา้ กับอัตราส่วนน้าต่อซเี มนต์ ทีม่ า: ชชั วาลย์ เศรษฐบตุ ร (2537, หน้า 139)

218 ภาพที่ 11.5 ความสามารถซึมผา่ นของน้าลดลงเม่ือปฏิกิริยาไฮเดรชั่นสมบูรณข์ น้ึ ที่มา: ชัชวาลย์ เศรษฐบตุ ร (2537, หน้า 140) การสามารถซึมผ่านของน้าไม่ใช้เป็นสัดส่วนโดยตรงกับความพรุนของเนื้อคอนกรีต ในภาพที่ 11.6 แสดงให้เห็นว่าคอนกรีตท้ัง 2 มีความพรุนเท่ากัน แต่มีความสามารถในการซึมผ่านของน้า แตกตา่ งกนั ภาพท่ี 11.6 เปรียบเทยี บการซึมผ่านของนา้ ในคอนกรีต ท่มี า: ชชั วาลย์ เศรษฐบตุ ร (2537, หนา้ 140)

219 เม่ือ (a) การซมึ ผา่ นของน้าสูง – เนอื่ งจาก Capillary Pore เชอ่ื มต่อกัน (b) การซึมผา่ นของน้าต่า – เนอ่ื งจาก Capillary Pore แยกจากกนั จะเห็นได้ว่าเฉพาะ Capillary Pore ท่ีเช่ือมกันจะก่อให้เกิดการซึมผ่านของน้าสูงในขณะท่ี ความพรุนเทา่ กันดังภาพที่ 11.6 เมื่อพิจารณาในเร่ือง ความทนทาน จาเป็นอย่างยิ่งที่จะต้องทาให้คอนกรีตเกิดความสามารถ ซึมผ่านของน้า (Low Permeability) ในเวลาที่เร็วที่สุด นั่นคือ ควรเลือกใช้คอนกรีตที่มีอัตราส่วนน้า ต่อซีเมนต์ตา่ ซง่ึ จะเปน็ ประโยชน์อย่างมาก นอกจากอัตราส่วนน้าต่อซีเมนต์กแล้ว การทาให้คอนกรีตอัดแน่น และการบ่มยังเป็น องค์ประกอบทีส่ าคัญมาก ทจ่ี ะทาให้การซึมผ่านของน้าต่า ชว่ ยใหค้ อนกรตี มคี วามทนทานสูงข้ึน 11.2 กระบวนการซึมผา่ นของน้า ความช้ืน และอากาศ กระบวนการที่ทาให้คอนกรีตเสียหาย หรือขาดความทนทานส่วนใหญ่มาจากการที่น้า ความชื้นหรืออากาศซึมผ่านช่วงว่างท่ีต่อเนื่อง หรือรอยแตกร้าวของคอนกรีต โดยทั้งน้าและอากาศที่ ซึมผ่านน้ีจะนาพาสารท่ีเป็นอันตรายเข้าไปในเนื้อคอนกรีตเม่ือปริมาณที่เหมาะสมจะก่อให้เกิดความ เสียหาย ขบวนการซมึ ผา่ นของน้า สามารถท่ีเป็นแผนภาพดงั รปู ที่ไดภ้ าพท่ี 11.7

220 ภาพท่ี 11.7 กระบวนการซมึ ผา่ นของนา้ ความชืน้ และอากาศ ทมี่ า: ชชั วาลย์ เศรษฐบุตร (2537, หนา้ 141)

221 สรปุ ท้ายบท การออกแบบคอนกรีตทด่ี นี นั้ นอกจากจะคานึงถึงความสามารถในการรับน้าหนักหรือกาลังอัด ของคอนกรตี แลว้ น้ัน ความทนทานของคอนกรีตเป็นอีกปัจจัยหน่ึงที่ผู้ออกแบบควรคานึงไว้ดัวย ความ ทนทานท่ีผอู้ อกแบบความนึงถึง ไดแ้ ก่ 4) ความทนทานทางด้านกายภาพ (Physical) 5) ความทนทานทางด้านเคมี (Chemical) 6) ความทนทานทางดา้ นกล (Mechanical)

222 คาถามทา้ ยบท 1. สาเหตุที่ใดบ้างทที่ าให้คอนกรีตขาดความทนทาน และเกิดความเสยี หายข้ึนบนโครงสร้างของ คอนกรีต จงอธบิ าย 2. คอนกรีตทม่ี ีความซมึ ผ่านของน้าได้ดีมีผลต่อการรับกาลงั อัดหรอื ไม่อย่างไรจงอธิบาย 3. ความซมึ ผ่านของน้าในคอนกรีตมาจากปจั จยั ใดได้บา้ งจงอธิบาย 4. ปจั จยั ใดท่ที าให้เมอ่ื ความพรนุ ของคอนกรีตมีค่าเท่ากนั แต่การซมึ ผ่านของนา้ ไม่เท่ากนั จง อธิบาย 5. อัตราสว่ นนา้ ตอ่ ปูนซีเมนต์ (w/c) มีผลต่อความทนทานของโครงสร้างคอนกรตี หรอื ไม่อย่างไร และอตั ราส่วนน้าต่อปูนซีเมนต์ (w/c) ต่าหรอื อตั ราสว่ นนา้ ต่อปนู ซเี มนต์ (w/c) สูงทาให้ คอนกรีตมสี ภาวะความทนทานมากกวา่ กันจงอธิบาย

223 เอกสารอา้ งอิง ชชั วาลย์ เศรษฐบุตร (2537), คอนกรตี เทคโนโลยี Concrete technology กรงุ เทพฯ: บริษทั ผลิตภัณฑ์และวตั ถุก่อสร้าง จากัด วินติ ชอ่ วิเชยี ร (2539), คอนกรีตเทคโนโลยี (Concrete Technology) พิมพ์ครงั้ ท8ี่ .กรุงเทพฯ : ป. สมั พนั ธพ์ าณชิ ย์ใ ปิติ สคุ นธสขุ กุล (2555), คอนกรีต (CONCRETE) กรงุ เทพฯ: SE-ED สานักพมิ พว์ รรณกวี

224 บทท่ี 12 ความเสยี หายของคอนกรีต Concrete Deterioration คอนกรีตในโครงสร้างต่าง ๆ อาจเกิดความเสียหายหรือขาดความทนทาน อันเนื่องจาก สภาพแวดล้อมหรือสภาพการใช้งานที่ไม่ถูกต้องไม่เหมาะสม ความเสียหายอาจเกิดข้ึนเมื่อเริ่มใช้งาน หรอื บางครง้ั อาจเกดิ ข้ึนหลังจากใช้งานโครงสร้างคอนกรีตนั้นไปแล้วช่วงเวลาหนึ่งและความเสียหายนี้ อาจเกดิ มาจากสาเหตุภายใน หรือภายนอกเน้อื คอนกรีต ซึง่ สามารถแบ่งออกเป็น 3 สาเหตุ คือ สาเหตุด้านกายภาพ Physical เช่น ความเสียหายเนื่องจาก ความร้อน น้าหนักบรรทุกมาก เกนิ ไป เปน็ ต้น สาเหตุดา้ นเคมี Chemical เชน่ มกี ารซมึ ผ่านของสารเคมีเข้ามากัดกร่อนคอนกรีตและเหล็ก เสรมิ สาเหตุด้านกล Mechanical เช่น การเสียดสจี นเกดิ ความเสยี หาย ขอบเขตของความเสียหายขึ้นอยู่กับองค์ประกอบเฉพาะที่มาเก่ียวข้องอันได้แก่ คุณภาพของ คอนกรตี ความหนาแนน่ ของคอนกรีต และความรนุ แรงของสภาพแวดลอ้ มเปน็ ตน้ ในบทน้ีจะกล่าวถึงต้นเหตุหลัก ๆ ท่ีทาให้เกิดความเสียหายของคอนกรีต รวมทั้งวิธีการ ปอ้ งกันทเี่ หมาะสมเพอ่ื ลดความเสยี หาย เพอื่ ใหส้ ะดวกและงา่ ย ปจั จัยหรอื สาเหตตุ า่ ง ๆ ท้ัง 3 นี้ จะถูก แยกพจิ ารณา แต่ในทางปฏิบัติคอนกรีตอาจจะถูกกระทบจากปัจจัยเพียงหน่ึงสองหรือท้ังสามก็เป็นได้ ดงั นน้ั การแก้ไขปญั หาในทางปฏิบตั ิ อาจจาเปน็ ตอ้ งพจิ ารณาผลโดยรวม 12.1 สาเหตทุ ่ีทาใหค้ อนกรตี เสยี หาย สาเหตทุ ที่ าให้คอนกรีตเกดิ ความเสยี หายสามารถจาแนกออกได้ ดังภาพท่ี 12.1

225 ภาพที่ 12.1 ความเส่ือมสภาพหรอื ความเสียหายของคอนกรตี เน่ืองจากสาเหตตุ า่ ง ๆ ทีม่ า: ชัชวาลย์ เศรษฐบตุ ร (2537, หนา้ 141) 12.2 สาเหตุทางดา้ นกายภาพ (Physical Causes of Deterioration) ปัจจัยสาคัญที่ทาให้คอนกรีตเสียหายด้านกายภาพส่วนใหญ่มาจาก “แรงดึง” (Tensile Stress) ท่ีกระทาต่อคอนกรีตท่ีแข็งตัวแล้วส่งผลให้คอนกรีตแตกร้าว และสุดท้ายจะทาให้อายุการใช้ งานของช้ินสว่ นโครงสร้างลดลง ในบทน้ีจะอธิบายถงึ สาเหตุสาคญั ๆ บางประการเทา่ นน้ั ความเสยี หายโดยน้าแขง็ ถึงแม้ว่าประเทศไทยจะอยู่ในเขตร้อนแต่ในบางกรณีท่ีความเย็นจัดหรือน้าแข็งอาจก่อให้เกิด อันตรายต่อคอนกรีตได้ เช่น ในกรณีการก่อสร้างห้องเย็น สาหรับการแช่แข็งสัตว์น้าเป็นต้นซ่ึง ผู้ออกแบบควรจะกาหนดคณุ สมบตั ิของคอนกรีตทีเ่ หมาะสมเพื่อป้องกนั ความเสยี หายท่ีจะเกดิ ขน้ึ เป็นที่ทราบกันดีอยู่แล้วว่า เม่ือน้าแข็งตัวเป็นน้าแข็งน้ันปริมาณจะเพ่ิมข้ึนประมาณ 9% ถ้า หน่วยแรง (Stress) ท่ีเกิดจากการขยายตัวน้อยกว่า แรงดึงของคอนกรีต จะขยายตัว (Elastic Volume) ของคอนกรีตจะเพ่ิมข้ึน แต่ถ้าเม่ือไรหน่วยแรงที่เกิดจากการขยายตัวมากกว่าแรงดึงของ คอนกรีตจะเกิดการเปล่ียนแปลงปริมาตรถาวร และเกิดการแตกร้าวแนวทางแก้ไขก็คือ เพ่ิมปริมาณ ฟองอากาศ (Entrained Air) ขนาด 0.2-0.5 มม. โดยการใส่สารกักกระจายฟองอากาศเข้าไปในเนื้อ

226 คอนกรีต ฟองอากาศน้ีจะกระจายตัวอย่างสม่าเสมอ เมื่อปริมาตรของน้าเพ่ิมความดันหรือแรงดันจะ ถกู ทาใหล้ ดนอ้ ยลงโดยนา้ จะแทรกตวั เขา้ ไปอยใู่ นฟองอากาศเหลา่ นี้ การแตกร้าวจึงไมเ่ กดิ ข้ึน การใส่น้ายาประเภท Air Entraining นี้โดยทั่วไปจะเพ่ิมฟองอากาศเป็น 3-5% ถ้าใส่น้ายา มากเกินไปปริมาณฟองอากาศท่ีเกิดมากก็จะก่อให้เกิดผลเสีย คือกาลังอัดของคอนกรีตจะลดลงอย่าง มาก ทกุ ๆ 1% ของฟองอากาศท่ีเกนิ 5% นี้ จะทาให้กาลังอัดของคอนกรีตตกประมาณ 5% นอกจาก นอกจากการเพ่ิมฟองอากาศแล้วควรเลือกใช้คอนกรีตที่มีค่าอัตราส่วนน้าต่อซีเมนต์ต่าท่ีสุดเท่าท่ีจะ เปน็ ไปได้ เพราะแรงดึงของคอนกรีตเป็นสัดส่วนโดยตรงกับกาลังอัด และควรเลือกใช้หินที่มีขนาดเล็ก ทีม่ ีขนาดคละดี หินขนาดใหญ่หรือหินที่มีรูปร่างแบน ๆ ไม่ควรนามาใช้ เพราะจะก่อให้เกิดกะเปาะน้า ใต้หิน แนวทางการแกไ้ ขความเสียหายโดยการแข็งตัวและละลายตวั ของนา้ ในคอนกรตี แสดงดังภาพท่ี 12.2 ภาพที่ 12.2 แนวทางการแก้ไขความเสียหายของคอนกรตี เน่ืองจากการละลายตัวของนา้ ในคอนกรีต ท่ีมา: ธัชชัย จันทรร์ ชั ชกูล (2563), พ้ืนฐานเก่ียวกบั คอนกรีต ความเสอ่ื ม การปอ้ งกัน และการตรวจสอบแบบไมท่ าลาย https://www.oap.go.th/images/documents/offices/baea/proap/training/Concrete_foun dation_8-11-8-2561.pdf

227 ความเสียหายโดยความร้อนหรือไฟ คอนกรีตเป็นวัสดุท่ีไม่ติดไฟ และมีคุณสมบัติที่ดีในด้านการต้านทานความร้อนและไฟคือ เม่ือ ถูกไฟ คอนกรีตจะคงสภาพอยู่ได้อย่างเป็นท่ีน่าพอใจในช่วงเวลาหน่ึงแต่เม่ือเวลายาวนานพออุณหภูมิ ในเนอ้ื คอนกรตี จะแตกต่างกนั มาก ผลที่เกิด คือ การแตกร้าวและการแตกร่อน (Spalling) และจะเกิด การเสียหายอย่างมากในช่วงเวลาต่อมารวมท้ังกาลังจะสูญเสียด้วย เนื่องจากเกิด Dehydrate ใน ซเี มนตเ์ พสต์ เมอ่ื อุณหภูมิสงู ขึ้น ก่อให้เกดิ การขยายตัวของซเี มนต์เพสต์การขยายตัวน้ีจะถูกชดเชยด้วยการ หดตัว (Shrinkage) ท่ีเกิดขึ้น เม่ือน้าถูกขับออกจากเพสต์ ในช่วงต้นการขยายตัวเน่ืองจากความร้อน มากกว่าการหด (Drying Shrinkage) แต่ในช่วงหลังการหดตัวของเพสต์จะมากกว่าการขยายตัว เน่ืองจากความร้อนผลคือ เพสต์จะหดตัว แต่ หิน-ทรายจะเร่ิมขยายตัว ปริมาตรที่เปลี่ยนแปลงไปนี้ กอ่ ให้เกดิ แรงดึงในคอนกรีต แตกรา้ วและแรงยึดเหน่ียวระหวา่ งเพสต์กับหิน จะลดน้อยลงดังนี้กาลังอัด ของคอนกรตี จะลดลงด้วยดังแสดงในภาพท่ี 12.3 ภาพท่ี 12.3 ผลของอุณหภมู ิต่อกาลังอดั ของคอนกรีต ท่มี า: ชัชวาลย์ เศรษฐบุตร (2537, หน้า 141) การ Dehydrate ของเพสต์จะเกิดขึ้นที่อุณหภูมิต้ังแต่ 250 C และจะเกิดข้ึนอย่างรวดเร็วและ สมบูรณ์ที่อุณหภูมิประมาณ 800-900 C แต่บางกรณี การ Dehydrate เกิดขึ้นอย่างสมบูรณ์ท่ี อุณหภูมิเพียง 500 C ถ้าคอนกรีตน้ีสัมผัสกับอุณหภูมินี้เป็นเวลานาน เมื่อมีการ Dehydrate ไม่ เพยี งแตก่ าลัง แต่คา่ โมดูลัสยดื หย่นุ จะลดลงดว้ ย ผลของอุณหภูมิที่สูงจะกระทบต่อกาลังอัดของคอนกรีตโดยเป็นอิสระต่ออัตราส่วนน้าต่อ ซีเมนต์ในช่วง 0.40-0.65 คอนกรีตที่ใช้ปูนน้อยจะเสียหายน้อยกว่าคอนกรีตที่ใช้ปูนมากและถ้า

228 ต้องการให้คอนกรีตทนต่ออุณหภูมิสูง ๆ ได้เป็นเวลานานผู้ออกแบบควรเลือกใช้ ปูนซีเมนต์ประเภท High Alumina Cement เลือกใช้หินท่ีมีอัตราการขยายตัวต่าเม่ือถูกความร้อนและออกแบบให้ระยะ หุ้มเหลก็ เสริม (Covering)ท่มี ากพอ ภาพที่ 12.4 ความเสยี หายของคอนกรีตเนื่องจากความร้อนหรือไฟ ทมี่ า: ธชั ชัย จันทร์รัชชกูล (2563), พ้ืนฐานเก่ยี วกับคอนกรีต ความเสอ่ื ม การป้องกัน และการตรวจสอบแบบไม่ทาลาย https://www.oap.go.th/images/documents/offices/baea/proap/training/Concrete_foun dation_8-11-8-2561.pdf ความเสียหายจากน้าหนักบรรทกุ อาจจาแนกออกไดเ้ ปน็ 3 สาเหตุ คือ 1) การบรรทกุ เกินน้าหนกั (Over Loading) 2) การกระแทก (Impact) จากนา้ หนักบรรทุก หรืออบุ ัติเหตุ 3) ความล้าจากนา้ หนักบรรทกุ หมุนเวียน (Cyclic Loading) ความเสียหายจากน้าหนักบรรทุก โดยท่ัวไปจะทาให้โครงสร้างเกิดการแตกร้าว หรือผิว คอนกรีตเกิดการแตกร่อนสารเคมีก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ ความชื้น จะเข้าทาปฏิกิริยากับเหล็กเสริม ก่อใหเ้ กดิ ความเสียหายมากย่งิ ข้นึ

229 ภาพที่ 12.5 ความเสยี หายของคอนกรตี เนื่องจากน้าหนักบรรทุกเกิน ท่ีมา: ธัชชยั จันทร์รัชชกูล (2563), พ้นื ฐานเก่ยี วกับคอนกรีต ความเสอื่ ม การป้องกนั และการตรวจสอบแบบไมท่ าลาย https://www.oap.go.th/images/documents/offices/baea/proap/training/Concrete_foun dation_8-11-8-2561.pdf ความเสยี หายการแตกร้าวเนอื่ งจากการหดตวั ของคอนกรีต (Shrinkage Cracking) เป็นความเสียหายการแตกร้าวเนื่องจากการหดตัวของคอนกรีตน้ันเกิดข้ึนแตกต่างกันไป ในช่วงตา่ งๆ ของอายุคอนกรีต ซึง่ มหี ลายสภาวะด้วยกนั แยกได้ดงั น้ี 1. สภาวะสด (Fresh State) ----- หลงั ชว่ งผสม จน เทเสรจ็ 2. สภาวะพลาสตกิ (Plastic State) ----- เทเสร็จ จนถึง กอ่ นก่อตัวขัน้ สุดท้าย 3. สภาวะอายุเร่มิ ต้น (Early Age State) ---- หลัง กอ่ ตวั ขั้นสุดท้ายจนถงึ กอ่ น fc’ โดยที่รูปแบบการแตกร้าวมักเป็นแนวขนาน และข้ึนกับอัตราการระเหยของน้าท่ีผิวหน้า ซึ่ง มกั จะเกิดข้ึนถา้ มากกวา่ 1 กก./ตร.ม./ ชว่ั โมง บริเวณท่มี ักเกดิ การหดตวั แบบพลาสตกิ ไดแ้ ก่ - ผิวบนของโครงสร้างคอนกรีตที่มีพื้นทีผ่ ิวสัมผสั อากาศมากๆ - ผิวถนน ผวิ พ้ืนอาคารคอนกรีต

230 ภาพที่ 12.6 ความเสยี หายของคอนกรีตเน่ืองจากความร้อนหรอื ไฟ ทมี่ า: ธัชชัย จันทร์รัชชกลู (2563), พน้ื ฐานเก่ยี วกับคอนกรีต ความเสอ่ื ม การป้องกนั และการตรวจสอบแบบไม่ทาลาย https://www.oap.go.th/images/documents/offices/baea/proap/training/Concrete_foun dation_8-11-8-2561.pdf นอกจากนป้ี ระเภทของการหดตัวของคอนกรีตสามารถแบ่งได้ดงั น้ี 1 การแตกร้าวเนอ่ื งจากอณุ หภูม(ิ Temperature Cracking) 2 การหดตัวแบบออโตจเี นียส (Autogeneous Cracking) 3.การหดตัวแบบแหง้ (Drying Shrinkage) ซ่งึ แนวทางการแก้ไขการหดตัวของคอนกรตี ทาได้ดงั นี้คือ (แสดงดังภาพท่ี 12.7) - ปอ้ งกนั การระเหยของน้าทผี่ วิ หนา้ เชน่ การใชว้ ัสดุชื้นคลุมผวิ หน้า - ไม่ออกแบบให้คอนกรีตมปี ริมาณเพสต์มากเกนิ ไป - ถ้าเกิดรอยแตกร้าวข้ึนกส็ ามารถ ตกแตง่ ผิวในขณะนั้นได้ทันที - การเยม้ิ ไม่มาก มีผลดีในการลดปญั หาการหดตวั แบบพลาสติก

231 ภาพท่ี 12.7 แนวทางการแก้ไขความเสียหายของคอนกรีตเน่อื งจากการการหดตวั ในคอนกรีต ทมี่ า: ธชั ชยั จันทร์รชั ชกลู (2563), พื้นฐานเก่ียวกบั คอนกรีต ความเส่อื ม การปอ้ งกัน และการตรวจสอบแบบไมท่ าลาย https://www.oap.go.th/images/documents/offices/baea/proap/training/Concrete_foun dation_8-11-8-2561.pdf

232 12.3 สาเหตุทางด้านเคมี (Chemical Causes of Deterioration) ความเสียหายอันเกิดจากเหตุด้านเคมีมีหลายประการและความรุนแรงของแต่ละกรณีจะ แตกต่างกัน ขอบเขตความเสียหายจะขึ้นอยู่กับองค์ประกอบหลัก คือ สารที่เข้ามาเก่ียวข้องและ คุณภาพของคอนกรีตในบทนี้จะกล่าวถึงเฉพาะต้นเหตุที่สาคัญบางประการที่ควรทราบและหาทาง ป้องกัน ความเสียหายโดยซัลเฟต ซัลเฟตทล่ี ะลายนา้ เทา่ นั้นทจ่ี ะทาอนั ตรายต่อคอนกรตี โดยธรรมชาติซลั เฟตแตล่ ะชนิดมีความสามารถละลายน้าไม่เท่ากัน กลา่ วคือ 1) คัลเซยี มซัลเฟต ( ) ละลายนา้ เพยี ง 1.2 กรมั /ลติ ร 2) โซเดยี มซัลเฟต ( ) ละลายนา้ 240 กรมั /ลติ ร 3) แมกนีเซยี มซัลเฟต ( ) ละลายน้า 300 กรมั /ลิตร จะเห็นได้ว่า แมกนีเซียมซัลเฟต ( ) มีความสามารถละลายน้าได้มากกว่า ถงึ 250 เทา่ นนั้ คอื จะทาอนั ตรายคอนกรตี ไดม้ ากกว่าด้วย ลกั ษณะการสัมผสั ของซลั เฟตและคอนกรีต การสมั ผัสของซลั เฟตกับคอนกรตี แบ่งไดเ้ ปน็ 2 ลกั ษณะ คือ 1) สภาพอยู่น่ิง (Static) เม่ือเกิดปฏิกิริยาระหว่างซัลเฟตกับองค์ประกอบทางเคมีใน ปนู ซเี มนตแ์ ล้ว ปฏกิ ริ ยิ าจะส้ินสุดเมอ่ื ถงึ จุดสมดลุ ย์ 2) สภาพเคลื่อนไหว (Flowing) ปฎิกิริยาจะเกิดอยู่ตลอดเวลา เพราะเมื่อเกิดปฏิกิริยาสิ่งท่ี เกดิ จะถูกชะล้างไป และมีซัลเฟตเข้ามาใหม่ตลอดเวลาจะไม่ถึงจุดสมดุลย์ในกรณีน้ีเช่นโครงสร้างที่อยู่ ใตด้ ิน ณ ระดับน้า เป็นต้น ขบวนการกัดกรอ่ นโดยซัลเฟต ซัลเฟตจะกัดกร่อนและทาอันตรายต่อเพสต์ที่แข็งตัวแล้วจะไม่ทาอันตรายต่อมวลรวมโดย ปฏิกิริยาจะเกิดกับคัลเซียมไฮดรอกไซด์ และ Calcium Aluminate Hydrate (CAH) ก่อให้เกิดยิปซั่มและ Ettringite (Calcium Sulphoaluminate) ก่อให้เกิดการขยายตัวใยท่ีสุด คอนกรตี จะเกิดการแตกรา้ ว สมาการปฏิกิรยิ าเคมขี อง และ สามารถแสดงได้ดงั นี้

233 ความเสยี หายเนอื่ งจาก 1) + ยปิ ซ่ัม + NaOH (12.1) จากปฏกิ ิริยาไฮเดรช่นั ทาปฏกิ ริ ยิ ากับโซเดียมซลั เฟตก่อใหเ้ กดิ ยิปซมั่ 2) C-A-H + Ettringite + NaOH (12.2) CAH จากปฏิกริ ยิ าไฮเดรชัน่ ของ ทาปฏิกิรยิ ากบั โวเดยี มซัลเฟตก่อใหเ้ กดิ Ettringite 3) ยปิ ซั่ม + CAH Ettringite + (12.3) ยิปซ่ัมที่เกืดจากปฏกิ ริ ยิ าท่ี 1 ทาปฏิกริ ิยากับ CAH กอ่ ใหเ้ กิด Ettringite Ettringite : C-A-H : ยิปซ่มั : จากปฏิกิรยิ า 1) เปลี่ยนเป็น ยิปซ่ัมปรมิ าตรเพมิ่ ขึน้ 2.2 เทา่ 2) CAH เปลี่ยนเป็น Ettringite ปริมาตร เพ่ิมข้ึน 2.0 เท่าจะพบว่าปริมาตรจะเพ่ิมขึ้นอย่าง มากส่งผลใหเ้ กิดความแตกร้าว  ความเสยี หายเนือ่ งจาก 1) + ยปิ ซ่มั + (12.4) จากการปฏิกริ ยิ าไฮเดรชน่ั ทาปฏิกิริยากบั แมกนีเซียมซัลเฟตก่อให้เกิดยปิ ซ่ัม 2) C-A-H + Ettringite + (12.5) CAH จากปฏิกริ ิยากับแมกนเี ซยี มซัลเฟตกอ่ ใหเ้ กดิ Ettringite 3) ยปิ ซ่มั + CAH Ettringite + (12.6) ปฏกิ ริ ยิ าท่ี (12.4) และ (12.5)) ก่อให้ pH ของสารละลายลดลงซ่งึ ส่งผลใหเ้ กิดการไม่อย่ตู ัวของ Calcium Silicate Hydrate (CSH) โดยจะเกดิ การสลายตัว 4) C-S-H + (12.7)

234 จากสมาการท่ี 4 จะพบวา่ นจี้ ะทาปฏกิ ริ ิยากบั ก่อให้เกดิ การสลายตวั ของ C-S-H มากขึ้น 5) + Magnesium Silicate Hydrate (MSH) (12.8) MSH นี้ไม่ใชต่ ัวท่จี ะกอ่ ใหเ้ กิดการประสาน ดังน้นั จะพบวา่ นจ้ี ะก่อให้เกดิ ความเสียหาย รนุ แรงมากกว่า ภาพที่ 12.8 ความสัมพนั ธร์ ะหวา่ งปริมาณ กบั อตั ราการเสียหายท่ปี รมิ าณซีเมนตใ์ นชว่ งผสม ตา่ งๆ ทม่ี า: ชัชวาลย์ เศรษฐบุตร (2537, หนา้ 146)  ปจั จยั ที่มีผลต่อการกัดกรอ่ น (แสดงดังภาพท่ี 12.8) การกัดกรอ่ นของซัลเฟตจะมากหรอื น้อยขึน้ อยู่กัล 1) ปริมาณ ไตรแคลเซยี มอลูมิเนต ในซเี มนต์ 2) ปริมาณ ปนู ซีเมนต์ จากกราฟในภาพที่ 12.8 สามารถสรปุ ไดว้ า่ 1) อัตราการเสียหาย จะผันแปรโดยตรงกับปริมาณ ในซีเมนต์ยิ่งมี มาก เทา่ ใดอตั ราการเสยี หายจะมากขึน้ เทา่ น้ัน

235 2) ถึงแม้ว่าจะมีปริมาณ ต่าเท่าใดก็จะไม่มีผลต่อการป้องกันความเสียหายในกรณีท่ีใช้ ปรมิ าณซีเมนตใ์ นสว่ นผสมต่า 3) อัตราส่วนนา้ ต่อซีเมนต์ คอนกรีตจะยง่ิ มีอตั ราเสียหายมาก เม่ือใชส้ ่วนผสมที่ดอี ตั ราส่วนนา้ ตอ่ ซีเมนตส์ งู ภาพที่ 12.9 แนวทางการแก้ไขความเสียหายของคอนกรีตเนอื่ งจากซัลเฟต ท่ีมา: ธัชชัย จันทร์รัชชกูล (2563), พน้ื ฐานเกย่ี วกับคอนกรีต ความเส่อื ม การป้องกัน และการตรวจสอบแบบไม่ทาลาย https://www.oap.go.th/images/documents/offices/baea/proap/training/Concrete_foun dation_8-11-8-2561.pdf  การปอ้ งกันความเสียหาย 1) ใชป้ ูนซีเมนตป์ อรต์ แลนดป์ ระเภท 5 (ปูนซีเมนตต์ า้ นทานซลั เฟต) ซ่งึ มีปรมิ าณ ไม่ มากกวา่ 5% 2) ใช้วัสดุปอซโซลาน (Pozzolana) หรอื Slag ผสมเพื่อ - ลดปริมาณ - ทาใหค้ อนกรตี แนน่ ลดการซึมผา่ นของนา้ 3) ในกรณีท่โี ครงสรา้ งตอ้ งสมั ผัสกับซลั เฟตที่รุนแรงอาจตอ้ งใช้วิธกี ารเคลอื บผวิ คอนกรีตเพื่อ ปอ้ งกันโครงสร้าง

236 ความเสยี หายโดยกรดต่าง ๆ คอนกรีตใช้ปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์ ทุกประเภท จะเกิดความเสียหายอย่างรุนแรงใน สภาพแวดล้อมที่เป็นกรดโดยกรดจะกัดกร่อนซีเมนต์เพสต์ ดังแสดงในรูปที่ 15.5 ตามข้อกาหนดถ้า คอนกรตี ที่ต้องอยู่ในสภาพแวดล้อมท่ีเป็นกรดคือ มี PH 6 หรือต่ากว่า ผู้ออกแบบควรเลือกกาหนดให้ ใช้ปูนซีเมนต์ที่ไม่ใช่ปอร์ตแลนด์ซีเมนต์เช่น High Alumina ซีเมนต์ หรือ Supersulphate ซีเมนต์ นอกจากน้ี ถ้าสภาพแวดล้อมมี PH ต่ากว่า 4 ควรป้องกัน คอนกรีตโดยการเคลือบด้วยวัสดุท่ีมี คุณสมบัติเหมาะสม และจาเป็นต้องเลือกใช้คอนกรีตท่ีมีส่วนผสมเหมาะสมมีเนื้อแน่นมากโดยท่ีมี อัตราสว่ นนา้ ต่อซเี มนตไ์ มค่ วรเกนิ 0.50 ภาพท่ี 12.10 ความเสียหายของคอนกรตี เนื่องจากกรด\\ ทีม่ า: https://www.theengineeringcommunity.org/types-and-causes-of-concrete- deterioration/ การเสียหายจากปฏกิ ิริยาระหวา่ งดา่ งกับหิน (Alkali Aggregate Reaction) ปฏิกิริยาระหว่างด่างที่เกิดจากปฏิกิริยาไฮเดรช่ัน กับแร่ธาตุต่าง ๆ ในเนื้อหินสามารถจาแนก ไดเ้ ปน็ 3 ประเภทดงั น้ี 1. Alkali Carbonate Reaction ปฏิกริ ยิ านจี้ ะเกิดกบั หนิ พวก Dolomitic Limestone ท่ีมดี นิ เหนียวแทรกตัวอยู่ในเนื้อหินโดย หนิ ประเภทนี้ จะทาปฏกิ ิรยิ าทม่ี ีช่ือวา่ “Dedolomitization”สลายตัวเป็นผลึกของ Dolomite กับดิน