Please use this identifier to cite or link to this item: https://cuir.car.chula.ac.th/handle/123456789/78595
Title: การวิเคราะห์เชิงปริมาณของแคลเซียมไฮดรอกไซด์ในซีเมนต์ด้วยเทคนิคเนียร์อินฟราเรดสเปกโทรสโกปี
Other Titles: Quantitative determination of calcium hydroxide in cement by Near Infrared spectroscopy
Authors: จิตรานุช จันทร์สมบุญ
Advisors: คเณศ วงษ์ระวี
Other author: จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย. คณะวิทยาศาสตร์
Subjects: เนียร์อินฟราเรดสเปกโทรสโกปี
แคลเซียมไฮดรอกไซด์
ซีเมนต์
Cement
Near infrared spectroscopy
Calcium hydroxide
Issue Date: 2563
Publisher: จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย
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
Other Abstract: Calcium hydroxide (Ca(OH) ₂) is a major by-product from hydration reaction of cement along with calcium silicate hydrate (C-S-H) gel. Its advantage is to promote the formation of passive oxide film on the steel reinforcements to prevent them from the corrosion process. Therefore, the detection and quantification of calcium hydroxide are important to evaluate the destructive level of concrete. In this research work, calcium hydroxide in cement and concrete samples was measured by using Near Infrared spectroscopy (NIR). Amount of calcium hydroxide could be quantified by an acquired intensity of the first overtone of OH group at wavenumber 7081.33 cm⁻¹. Calibration curve between concentration of calcium hydroxide and intensity log(1/Reflection) was constructed as the quantitative model to determine calcium hydroxide content in cement and concrete samples (Concentration of Ca(OH)₂ 0.1-3 %w/w, R² = 0.99 and 4-10 %w/w, R² = 0.95). The relation of the amount of calcium hydroxide and the water to cement ratio (w/c) was revealed in order to determine the optimal w/c ratio, which maximizes amount of calcium hydroxide in the concrete product. Concrete samples with w/c ratio of 0.63 generated the highest amount of calcium hydroxide. The morphological structures of concrete samples with various w/c was monitored by scanning electron microscopy (SEM). Microstructures of C-S-H, Ca(OH)₂ and the honeycomb-like structure with less micro-cracks were found when w/c ratio increased. Moreover, the decay of calcium hydroxide contents in concrete was investigated by NIR when the concrete samples were soaked in the artificial sea solution for 1 week. It was found that the relative intensity of calcium hydroxide was decreased, which demonstrated that the amount of calcium carbonate was reduced. From the study, NIR spectroscopy becomes an interesting alternative method to determine the amount of calcium hydroxide. It is not only a non-destructive technique but it could be used for real time analysis.
Description: โครงงานเป็นส่วนหนึ่งของการศึกษาตามหลักสูตรปริญญาวิทยาศาสตรบัณฑิต ภาควิชาเคมี คณะวิทยาศาสตร์ จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย ปีการศึกษา 2563
URI: http://cuir.car.chula.ac.th/handle/123456789/78595
Type: Senior Project
Appears in Collections:Sci - Senior Projects

Files in This Item:
File Description SizeFormat 
63-SP-CHEM-005 - Jitranut Jansombun.pdf29.3 MBAdobe PDFView/Open


Items in DSpace are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.