ผลกระทบของซิลิกาฟูมในปฏิกิริยาปอซโซลานิก ที่มีผลต่อกำลังอัดของคอนกรีตสมรรถนะสูง

Abstract

ปฏิกิริยาเคมีชองซีเมนต์เพสต์ที่ผสมซิลิกาฟูมประกอบด้วยปฏิกิริยาไฮเดรชั่นและปฏิกิริยาปอซโซลานิก ผลผลิตที่สำคัญจากปฏิกิริยาไฮเดรชั่นคือคัลเซียมไฮดรอกไซดืและคัลเซียมซิลิเกตไฮเดรต ในขณะที่ปฏิกิริยาปอซโซลานิกจะใช้คัลเซียมไฮดรอกไซด์ให้เกิดเป็นคัลเซียมซิลิเกตไฮเดรตเพิ่มขึ้นทำหน้าที่ยึดประสานเนื้อคอนกรีตเพิ่มกำลังอัดของคอนกรีตให้สูงขึ้น ในงานวิจัยนี้ได้ทำการทดสอบหาปริมาณคัลเซียมไฮดรอกไซด์ที่เกิดขึ้นตามอายุโดยใช้เครื่องมือวิเคราะห์ด้วยการวัดน้ำหนักภายใต้ความร้อนสูง (Thermogravimetry Analysis, (TGA)) แล้วนำมาคำนวณน้ำหนักโมเลกุลเพื่อหาปริมาณคัลเซียมซิลิเกตไฮเดรตจากสมการเคมีได้เพื่อนำไปสู่การอธิบายผลกระทบของซิลิกาฟูมต่อกำลังอัดของคอนกรีตเปรียบเทียบกับคอนกรีตธรรมดา ในการทดสอบหาปริมาณคัลเซียมไฮดรอกไซด์โดยวิธี TGA จากหลักการที่ว่าคัลเซียมไฮดรอกไซด์จะสลายตัวทำให้น้ำหนักหายไปที่อุณหภูมิ 450 – 600 ˚C จึงสามารถวัดค่าในส่วนที่หายไปได้ งานวิจัยนี้ได้ศึกาผลกระทบของซิลิกาฟูมด้วยการแทนที่ซีเมนต์ปริมาณ 5 – 25 % โดยน้ำหนัก โดยยึดส่วนผสมของคอนกรีตมีปริมาณซีเมนต์ 500 กก.ต่อลบ.ม. สัดส่วนน้ำต่ออนุภาคละเอียด 0.26 -0.32 และปรับแก้คุณสมบัติจากผลกระทบของซิลิกาฟูมให้คงสภาพคอนกรีตสมรรถนะสูงทั้งในสภาพเหลวและคอนกรีตแข็งตัวตามอายุ ผลการทดสอบพบว่าในซีเมนต์เพสต์ธรรมดาคัลเซียมไฮดรอกไซด์จะเพิ่มขึ้นตามอายุเนื่องจากปฏิกิริยาไฮเดรชั่นแต่เมื่อผสมซิลิกาฟูมปริมาณคัลเซียมไฮดรอกไซด์จะลดอัตราการเพิ่มหลังจาก 7 วัน จากผลของปฏิกิริยาปอซโซลานิกระหว่างซิลิกาฟูมกับคัลเซียมไฮดรอกไซด์ ปฏิกิริยาปอซโซลานิกจะเริ่มปรากฏผลตั้งแต่อายุยังน้อย แต่ในช่วงแรกอายุ 1 – 3 วันหากใช้ปริมาณคัลเซียมซิลิเกตไฮเดรตที่เพิ่มขึ้น ส่วนที่อายุเกินกว่า 7 วัน ปริมาณคัลเซียมซิลิเกตไฮเดรตจะปรากฏผลได้แม้ที่ปริมาณซิลิกาฟูมเพียง 5% กำลังอัดของคอนกรีตจะแปรผันตรงกับปริมาณคัลเซียมซิลิเกตไฮเดรตโดยสมการความสัมพันธ์จะเป็นเส้นตรงโดยมีความเบี่ยงเบนจากค่าเฉลี่ยด้วยสัมประสิทธิ์การแปรปรวนที่ 0.95 – 1.05 เท่านั้น การพัฒนากำลังอัดของคอนกรีตที่ผสมซิลิกาฟูมด้วยปริมาณ 15% จะให้กำลังอัดอายุ 1, 3 และ 28 วัน เท่ากับ 55, 90 และ 140% ของกำลังอัดคอนกรีตธรรมดาที่อายุ 28 วัน ในขณะที่คอกรีตผสมด้วยซิลิกาฟูม 5% จะพัฒนากำลังที่ 1, 3 และ 28 วันเท่ากับ 50, 80 และ 110% เมื่อเปรียบเทียบกับคอนกรีตธรรมดาที่ 28 วัน อย่างไรก็ตามการใช้ปริมาณซิลิกาฟูมเกินกว่า 5% จะทำให้ความสามารถทำงานได้ของคอนกรีตเหลวลดลงทั้งจากค่าการยุบตัว และค่าการไหลแผ่จึงต้องมีการปรับแต่งให้มีการไหลลื่นดีขึ้นด้วยการเติมปริมาณสารลดน้ำพิเศษเพิ่ม ดังนั้นการใช้ซิลิกาฟูมให้มีประสิทธิผลทั้งกำลังอัดและความสามารถทำงานด้วยอัตรา 5% ที่สัดส่วนน้ำต่ออนุภาคละเอียด 0.32 แต่หากจะพิจารณาเพียงเฉพาะกำลังอัดเพียงอย่างเดียวปริมาณซิลิกาฟูมที่มีประสิทธิผลสูงสุดควรยึดถือที่ 15% ผนวกกับการเพิ่มสารลดน้ำพิเศษให้การไหลลื่นดีได้