แรงเสียดทานที่ผิวสัมผัสระหว่างดินเหนียวกับวัสดุโครงสร้าง

Abstract

งานศึกษาวิจัยนี้เป็นการทดสอบเพื่อหาแรงเสียดทานที่ผิวสัมผัสระหว่างดินเหนียวกับวัสดุโครงสร้างต่าง ๆ ในห้องปฏิบัติการ ตัวอย่างดินที่ใช้ในงานศึกษาวิจัยนี้เป็นตัวอย่างดินเหนียวอ่อนซึ่งมีต้นกำเนิดบริเวณกรุงเทพฯ โดยเก็บที่ระดับความลึก 1-3 เมตรจากผิวดิน แล้วนำมาอบแห้งและบดให้ละเอียดเป็นผงก่อนนำไปเตรียมตัวอย่างในกระบอกเตรียมตัวอย่างที่พัฒนาขึ้นมา วัสดุโครงสร้างที่ใช้ทดสอบ ได้แก่ คอนกรีตผิวหยาบ คอนกรีตผิวเรียบ เหล็กผิวหยาบ และเหล็กผิวเรียบ โดยวัสดุโครงสร้างจะมีการฉาบผิวด้วยสารหล่อลื่นต่าง ๆ ซึ่งสารหล่อลื่นที่นำมาใช้ทดสอบการลดแรงเสียดทานที่ผิวสัมผัส ได้แก่ สารละลายเบนโทไนต์ น้ำมันหล่อลื่น จาระบี ซิลิโคนกรีส และสีอีป๊อกซี่ จากการทดสอบพบว่าค่าแรงเสียดทานสูงสุดที่ผิวสัมผัสระหว่างดินเหนียวกับวัสดุโครงสร้างมีค่าน้อยกว่าค่ากำลังรับแรงเฉือนแบบเฉือนตรงของดินเหนียว โดยค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานสูงสุดที่ผิวสัมผัสระหว่างดินเหนียวกับคอนกรีตมีค่าอยู่ระหว่าง 0.33 ถึง 0.40 ส่วนค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานสูงสุดที่ผิวสัมผัสระหว่างดินเหนียวกับเหล็กมีค่าอยู่ระหว่าง 0.28 ถึง 0.33 เมื่อมีการใช้สารหล่อลื่นเพื่อลดแรงเสียดทานที่ผิวสัมผัสพบว่า จาระบีและซิลิโคนกรีสสามารถลดแรงเสียดทานที่ผิวสัมผัสได้มากที่สุด คือ ลดแรงเสียดทานสูงสุดที่ผิวสัมผัสได้ถึง 80% ส่วนสารละลายเบนโทไนต์ลดแรงเสียดทานสูงสุดที่ผิวสัมผัสได้ประมาณ 25% เมื่อพิจารณาถึงการทรุดตัวในแนวดิ่งขณะทำการเฉือนพบว่าค่าการทรุดตัวในการทดสอบหากำลังรับแรงเฉือนของดินเหนียวมีค่ามากกว่าค่าการทรุดตัวในการทดสอบแรงเสียดทานที่ผิวสัมผัส และเมื่อมีการใช้สารหล่อลื่นที่ผิวสัมผัสจะช่วยให้ค่าการทรุดตัวขณะทำการเฉือนมีค่าน้อยลง