การวิเคราะห์เชิงปริมาณของแคลเซียมไฮดรอกไซด์ในซีเมนต์ด้วยเทคนิคเนียร์อินฟราเรดสเปกโทรสโกปี

Abstract

แคลเซียมไฮดรอกไซด์ (Ca(OH)₂) และแคลเซียมซิลิเกตไฮเดรต (C-S-H) เป็นผลิตภัณฑ์ในคอนกรีตที่เกิดจากปฏิกิริยาไฮเดรชันของผงซีเมนต์กับน้ำ ปริมาณแคลเซียมไฮดรอกไซด์จะก่อให้เกิดแผ่นออกไซด์บาง ๆ มาป้องกันการกัดกร่อนของเหล็กเสริมในโครงสร้างคอนกรีต ดังนั้นการตรวจวัดและระบุปริมาณแคลเซียมไฮดรอกไซด์จึงมีความสำคัญอย่างมากในการประเมินระดับความเสียหายของคอนกรีต ในงานวิจัยนี้ได้ตรวจวัดหาปริมาณแคลเซียมไฮดรอกไซด์ในซีเมนต์และคอนกรีตตัวอย่างด้วยเทคนิคเนียร์อินฟราเรดสเปก โทรสโกปี (NIR) พบว่าค่าความเข้มสัญญาณเนียร์อินฟราเรดสเปกตรัมที่เลขคลื่น 7081.33 cm⁻¹ แสดงถึง 1st overtone ของ O-H stretching ในสารประกอบแคลเซียมไฮดรอกไซด์ ซึ่งเป็นเลขคลื่นที่ใช้บ่งบอกถึงปริมาณแคลเซียมไฮดรอกไซด์จากตัวอย่างซีเมนต์และคอนกรีตได้อย่างถูกต้อง กราฟเชิงปริมาณมาตรฐานของความสัมพันธ์ความเข้มข้น Ca(OH)₂ กับความเข้มสัญญาณ log(1/R) โดยความเข้มข้นแคลเซียมไฮดรอกไซด์ ที่ 0.1-3 %w/w มีค่า R² = 0.99 และ 4-10 %w/w มีค่า R² = 0.95 ในงานวิจัยนี้ได้ทดสอบความสัมพันธ์ระหว่างปริมาณแคลเซียมไฮดรอกไซด์ในคอนกรีตที่เกิดจากปฏิกิริยาไฮเดรชันกับอัตราส่วนน้ำต่อซีเมนต์ (w/c) โดยพบว่าที่อัตราส่วนน้ำต่อซีเมนต์ (w/c) ที่ 0.63 จะทำให้คอนกรีตมีปริมาณแคลเซียมไฮดรอกไซด์มากที่สุด นอกจากนั้นสัณฐานวิทยาของคอนกรีตที่ใช้อัตราส่วน w/c ต่าง ๆ ถูกวิเคราะห์ด้วยเทคนิคจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องกราด (SEM) เพื่อดูลักษณะโครงสร้างภายในของคอนกรีตพบว่าโครงสร้างเฉพาะของแคลเซียมไฮดรอกไซด์ แคลเซียมซิลิเกตไฮเดรต นั้นมีความหนาแน่นขึ้นและมีการเรียงตัวกันเป็นกลุ่มก้อนคล้ายโครงสร้างรังผึ้งที่เรียกว่า Honeycomb-like structure เมื่อใช้อัตราส่วนน้ำต่อซีเมนต์สูงขึ้น จากนั้นผู้วิจัยได้ทำการวิเคราะห์ปริมาณแคลเซียมไฮดรอกไซด์ในคอนกรีตที่ถูกแช่ในน้ำทะเลเทียมเป็นระยะเวลา 1 สัปดาห์ พบว่าค่าความเข้มสัญญาณสัมพัทธ์ (log1/R) ที่แสดงถึงปริมาณแคลเซียมไฮดรอกไซด์ในคอนกรีตลดลงอย่างมีนัยสำคัญเมื่อเทียบกับคอนกรีตก่อนการแช่น้ำทะเลเทียม จากงานนี้ เทคนิคเนียร์อินฟราเรดสเปกโทรสโกปี จึงเป็นอีกเทคนิคหนึ่งที่มีประสิทธิภาพในการตรวจวัดปริมาณแคลเซียมไฮดรอกไซด์ในคอนกรีตเพราะเป็นวิธีการที่ไม่ทำลายตัวอย่างคอนกรีตและยังตรวจวัดที่ตัวอย่างได้อย่างรวดเร็ว