การแทรกซึมของคลอไรด์ในจีโอพอลิเมอร์คอนกรีต...

257

วารสารวชาการพระจอมเกลาพระนครเหนอ ปท 21 ฉบบท 2 พ.ค. - ส.ค. 2554 The Journal of KMUTNB., Vol. 21, No. 2, May. - Aug. 2011

1 นกศกษา ภาควชาวศวกรรมโยธา คณะวศวกรรมศาสตร มหาวทยาลยบรพา 2 ผชวยศาสตราจารย ภาควชาวศวกรรมโยธา คณะวศวกรรมศาสตร มหาวทยาลยบรพา * Corresponding Author, Tel. 08-9791-5171, E-mail: [email protected]

รบเมอ 18 พฤศจกายน 2553 ตอบรบเมอ 14 กมภาพนธ 2554

การแทรกซมของคลอไรดในจโอพอลเมอรคอนกรต

จากเถาถานหนภายใตสภาวะแวดลอมทะเล

Chloride Penetration of Fly Ash-based Geopolymer

Concrete under Marine Environment

ชรนทร เสนาวงษ1 และ วเชยร ชาล2*

Charin Seanawong1 and Wichian Chalee2*

พอลเมอรคอนกรตจากเถาถานหน มคาลดลงเมอความเขมขนของสารละลาย NaOH สงขน ตลอดจนรอยละของปรมาณคลอไรดทกกเกบเมอเทยบกบปรมาณ คลอไรดทงหมด มคาเพมขนตามความเขมขนของสารละลาย NaOH ทสงขน

คำสำคญ: จโอพอลเมอรคอนกรต เถาถานหน การแทรกซม

ของคลอไรด การกกเกบคลอไรด ความเขมขนของ NaOH สภาวะแวดลอมทะเล

Abstract

This research studied the effect of sodium

hydroxide (NaOH) concentrations on chloride penetration

and chloride binding capacity of fly ash–based

geopolymer concretes. The geopolymer concrete

were prepared from Mae Moh fly ash with sodium

silicate (Na2SiO3) and sodium hydroxide (NaOH)

solutions. The concentration of NaOH was varied at

8, 10, 12, and 14 molar and the Si/Al ratio was kept

constant at 1.98. The 200-mm geopolymer concrete

cube specimens were cast. The specimens were

บทคดยอ งานวจยนศกษาผลของความเขมขนของสาร

ละลายโซเดยมไฮดรอกไซด (NaOH) ตอการแทรกซม ของคลอไรด และการกกเกบคลอไรดในจโอพอลเมอรคอนกรตจากเถาถานหนทแช ในส งแวดลอมทะเล เตรยมจโอพอลเมอรคอนกรตจากเถาถานหนแมเมาะ โซเดยมซลเกต (Na2SiO3) และ โซเดยมไฮดรอกไซด (NaOH) โดยใชความเขมขนของสารละลาย NaOH

เทากบ 8, 10, 12 และ 14 โมลาร กำหนดอตราสวนของ Si/Al คงทเทากบ 1.98 หลอตวอยางจโอพอลเมอรคอนกรตรปทรงลกบาศกขนาด 200x200x200 มม3 และบมคอนกรตในอากาศจนมอายครบ 28 วน หลงจากนนนำตวอยางคอนกรตไปแชในสภาวะแวดลอมทะเล เปนเวลา 180 วน เกบตวอยางมาเจาะทดสอบปรมาณคลอไรดทงหมด (ใชกรดทำละลาย) และปรมาณคลอไรดอสระ (ใชนำทำละลาย) ในจโอพอลเมอรคอนกรต คำนวณหาคาสมประสทธการแทรกซมของคลอไรด (Dc) โดยใชกฎขอทสองของฟค (Fick’s Second Law)

ตลอดจนหาปรมาณการกกเกบคลอไรดในจโอพอลเมอรคอนกรต ผลการวจยพบวา การแทรกซมของคลอไรดและสมประสทธการแทรกซมของคลอไรด ในจ โอ

258


cured in air for 28 days then were exposed to tidal

zone of marine environment for 180 days. Subsequently,

the specimens were tested to determine the total

(acid soluble chloride) and free (water soluble chloride)

chloride contents in geopolymer concrete. A regression

analysis of investigated data was carried out and

Fick’s second law of diffusion was applied to calculate

the chloride diffusion coefficient (Dc). In addition,

the chloride binding capacity was analysed in term

of percentage chloride binding capacity compared to

the total chloride content. The results showed that

chloride penetration and chloride diffusion coefficients

of geopolymer concrete significantly decreased with

an increase in concentration of NaOH. It was also

found that the percentage of chloride binding capacity

compared to total chloride content increased with an

increase of NaOH concentration in the fly ash-based

geopolymer concrete.

Keywords: Geopolymer Concrete, Fly Ash, Chloride

Penetration, Chloride Binding, NaOH

Concentration, Marine Environment

1. บทนำ

คอนกรตเปนวสดทไดรบความนยมอนดบหนง ทงนเนองจาก ความเหมาะสมทางดานราคา การผลตทไมยงยากและสามารถควบคมคณสมบตไดงาย อยางไรกตามการใชวสดคอนกรตอาจมขอจำกดทตามมาทงทางดานคณสมบตพเศษทตองการมากขน ตลอดจนกระบวนการผลตปอรดแลนดซเมนตทสงผลเสยตอสภาวะแวดลอม กระบวนการผลตซเมนตทำใหเกดการผลตกาซคารบอนไดออกไซดเปนจำนวนมาก สงผลตอการเกดกาซทมผลตอการทำใหเกดภาวะเรอนกระจก ซงเปนสาเหตหลกทสงผลใหเกดภาวะโลกรอน ดงนนเทคโนโลยทางดานวสดทผานมาจงได มการคดคนวสดทดแทนเพอลดการใชปอรตแลนดซเมนตใหนอยลง

การพฒนาวสด จโอพอลเมอร (Geopolymer) มวตถประสงคเพอผลตวสดใหมใหสามารถใชงานแทนคอนกรตโครงสรางไดโดยไมตองใชปอรตแลนดซเมนต โดยการนำสารละลายอลคาไลนทเขมขนสงมากระตน (Activate) สารเหลอทงจากโรงงานอตสาหกรรม (เชน เถาถานหน เถาแกลบ) ทอณหภมหอง จะทำใหไดสารประกอบทมคณสมบตในการยดประสานโดยทไมตองใชปนซเมนตเปนสวนผสม คอนกรตดงกลาวไดจากการทำปฏกรยาระหวางสารทมซลกา (SiO2) และอลมนา (Al2O3)

เป นองคประกอบกบสารละลายโซเดยมซล เกต และสารละลายเบสความเขมขนสง เพอใหเกดปฏกรยา โพลคอนเดนเซชน ไดสารประกอบอะลมโนซลเกตทม คณสมบตคลายซเมนต ซงมชอเรยกวาจโอพอลเมอร (Geopolymer) [1]

ในงานวจยทผานมาไดทำการศกษาผลของตวแปรตางๆ ทมตอคณสมบตของจโอพอลเมอร เชน อณหภมในการบมวสดจโอพอลเมอร ความเขมขนของโซเดยมไฮดรอกไซด (NaOH) และอตราสวน Si/Al เปนตน โดยทำ การศกษาในลกษณะทเปนเพสต หรอมอรตาร [2]-[5] และนอกจากนนไดมการศกษาคณสมบตพนฐานเบองตน ทงคณสมบตของคอนกรตสด และคณสมบตเชงกลของคอนกรตทแขงตว ซงพบวาคณสมบตดงกลาว เปนไปในทศทางทด [6]-[8] และสามารถพฒนาวสดนอยาง ตอเนองได

งานวจยนมวตถประสงคเพอศกษาขอมลดานความคงทนของจโอพอลเมอรคอนกรตเพมเตมจากคณสมบตเชงกล และศกษาถงแนวทางทเปนไปไดในการพฒนาวสดจโอพอลเมอรใหสามารถใชงานไดในสภาพแวดลอมทะเล ซงเกลอคลอไรดในนำทะเลเปนสาเหตททำใหเหลกเสรมเปนสนม และขยายตวสงผลใหคอนกรต แตกราว อตราการแทรกซมของคลอไรดเขาสเนอคอนกรตขนอยกบคณสมบตของคอนกรต สภาพแวดลอมทางกายภาพทคอนกรตสมผส และความเขมขนของ คลอไรดทคอนกรตสมผส โดยสมประสทธการแทรกซมของคลอไรดในคอนกรตจะเปนตวบงชถงอตราการแทรกซมของคลอไรดทเขาไปทำอนตรายตอโครงสราง

259


คอนกรตเสรมเหลก ซงสงผลชดเจนตออายการใชงานของโครงสรางคอนกรตทอยในสภาวะแวดลอมทะเล งานวจยนไดศกษาผลของความเขมขนของสารละลายโซเดยม ไฮดรอกไซดตอการแทรกซมของคลอไรด และการกกเกบ คลอไรดในจโอพอลเมอรคอนกรตจากเถาถานหนทแช ในสภาวะแวดลอมทะเล เพอใหสอดคลองกบแนวทางของการพฒนาวสดคอนกรตทใหเกดการใชงานไดจรง โดยขอมลท ไดจากการศกษาสามารถใชเปนฐานขอมล ในการพฒนาวสดทางเลอกใหมทไมใชคอนกรตจาก ปนซเมนต ใหสามารถใชงานไดจรง อยางไรกตามวสด จโอพอลเมอรเปนวสดใหม ยงไมมมาตรฐานทรองรบการทดสอบเหมอนคอนกรตจากปนซเมนตปอรตแลนด ดงนนใน การศกษาคณสมบตดานตางๆ ของจโอ พอลเมอรคอนกรต จำเปนทจะตองอางองกบมาตรฐานของคอนกรตทใชปนซเมนตปอรตแลนดทวไป

2. วธการศกษา 2.1 วสดประสาน

วสดทใชในการศกษาครงนประกอบดวยเถาถานหนจากโรงไฟฟาแมเมาะซงมขนาดอนภาคคางบนตะแกรงเบอร 325 รอยละ 32 มขนาดอนภาคเฉลยท 30.4 ไมครอน และความถวงจำเพาะเทากบ 2.23 องคประกอบทางเคมของเถาถานหนแมเมาะแสดงดงตารางท 1

ตารางท 1 องคประกอบทางเคมของเถาถานหนแมเมาะ

องคประกอบทางเคมของเถาถานหนแมเมาะ

Silicon Dioxide, SiO2 (%) 32.10

Aluminum Oxide, Al2O3 (%) 19.90

Iron Oxide, Fe2O3 (%) 16.91

Calcium Oxide, CaO (%) 18.75

Magnesium Oxide, MgO (%) 3.47

Sodium Oxide, Na2O (%) 0.69

Potassium Oxide, K2O (%) 2.38

Sulfur Trioxide, SO3 (%) 2.24

Loss On Ignition, LOI (%) 0.07

มวลรวมละเอยดใชทรายแมนำทมคาโมดลสความละเอยดเทากบ 2.75 และความถวงจำเพาะเทากบ 2.61

สวนมวลรวมหยาบใชหนขนาดใหญสดเทากบ 19 มม. และมความถวงจำเพาะเทากบ 2.72

สารละลายทใชในการผสมจโอพอลเมอรคอนกรตประกอบดวย สารละลายโซเดยมซลเกต (Na2SiO3) ซงอตราสวน SiO2 ตอ Na2O เทากบ 3.4 โดยนำหนก ความถวงจำเพาะเทากบ 1.36 ทอณหภม 30oC สารละลายโซเดยมไฮดรอกไซด (NaOH) เขมขน 8, 10, 12 และ 14 โมลาร 2.2 การเตรยมตวอยาง

การศกษาครงนไดเตรยมจโอพอลเมอรคอนกรตจากเถาถานหนแมเมาะ โซเดยมซลเกต (Na2SiO3) และ โซเดยมไฮดรอกไซด (NaOH) โดยใชอตราสวนของ Si/Al มคาคงทเทากบ 1.98 และแปรเปลยนความเขมขน ของสารละลายโซเดยมไฮดรอกไซดเทากบ 8, 10, 12,

และ 14 โมลาร สวนผสมของจโอพอลเมอรคอนกรต แสดงดงตารางท 2 ทำการเตรยมตวอยางเพอทดสอบการแทรกซมของคลอไรดในจโอพอลเมอรคอนกรตทแชในสภาพแวดลอมทะเล โดยหลอตวอยางจโอพอลเมอรคอนกรตรปทรงลกบาศกขนาด 200x200x200 มม3

(ดงรปท 1) หลงจากบมคอนกรตในอากาศจนอายครบ 28 วนนำตวอยางคอนกรตไปแชบรเวณชายฝงทะเล โรงพยาบาลสมเดจพระบรมราชเทว ณ ศรราชา อ.ศรราชา จ.ชลบร นอกจากนนไดหลอตวอยางจโอพอลเมอรคอนกรตทรงกระบอกขนาด 100x200 มม2 เพอทดสอบ

รปท 1 จโอพอลเมอรคอนกรตจากเถาถานหนทแชในนำทะเลในสภาพเปยกสลบแหง

260


กำลงอดทอาย 28 วน เมอแชตวอยางจโอพอลเมอรคอนกรตในนำทะเล

ครบ 180 วน นำตวอยางทรงลกบาศกมาเจาะบรเวณกงกลาง และนำแทงตวอยางทเจาะมาตดทระดบความลกตางๆ แลวบดใหละเอยดและนำผงตวอยางคอนกรตทผานตะแกรงเบอร 20 ทความลกตางๆ มาทดสอบปรมาณคลอไรดโดยใชกรดเปนตวทำละลาย (Acid-soluble

Chloride) ตาม ASTM C 1152 [9] เพอใหไดปรมาณคลอไรดทงหมด (Total Chloride Content) นอกจากนนทำการทดสอบหาปรมาณคลอไรดอสระ (Free Chloride

Content) โดยใชนำเปนตวทำละลาย (Water-soluble

Chloride) ตามมาตรฐาน ASTM C 1218 [10]

ตารางท 2 อตราสวนผสมของจโอพอลเมอรคอนกรต

สวน ผสม

สวนผสมจโอพอลเมอรคอนกรต (กก/ลบ.ม.) คา

ยบตว (มม.) เถา

ถานหน NaOH Na2SiO3 ทราย หน

8-M 390 67 167 585 1092 25

10-M 390 67 167 585 1092 25

12-M 390 67 167 585 1092 25

14-M 390 67 167 585 1092 24

2.3 คณสมบตของนำทะเล

ผลการวเคราะหคณสมบตของนำทะเลบรเวณทนำตวอยางคอนกรตไปแช ซงอยทโรงพยาบาลสมเดจพระบรมราชเทว ณ ศรราชา พบวานำทะเลมสใส แตม สขนในชวงเดอนสงหาคม โดยปรมาณคลอไรดมคาอยระหวาง 16,200-18,800 มก./ล. และซลเฟตระหวาง 2,200-2,700 มก./ล. และมคาความเปนกรดดาง (pH) อยในชวง 7.9-8.2

3. ผลการทดสอบและการวเคราะห 3.1 การแทรกซมของคลอไรด

รปท 2 แสดงการแทรกซมของคลอไรดในจโอ พอลเมอรคอนกรตจากเถาถานหนเมอแชในนำทะเล

เปนเวลา 180 วน โดยการแทรกซมของคลอไรดทระดบใกลผวคอนกรตมความแปรปรวนและไมสามารถวเคราะหถงแนวโนมทชดเจนได เมอพจารณาทระดบความลกมากขนพบวา ปรมาณการแทรกซมของคลอไรดในจโอพอลเมอรคอนกรตลดลงตามสวนผสมทใชความเขมขนของสาร ละลายโซเดยมไฮดรอกไซดสงขน และมแนวโนมเหมอนกนทงปรมาณคลอไรดทงหมด (รปท 2(ก)) และปรมาณคลอไรดอสระ (รปท 2(ข)) เชน จโอพอลเมอรคอนกรตจากเถาถานหนทใชความเขมขนของสารละลายโซเดยมไฮดรอกไซดเทากบ 8, 10, 12 และ 14 โมลาร พบปรมาณคลอไรดทงหมดทระดบความลก 35 มม. เทากบรอยละ 0.07, 0.06, 0.03 และ 0.02 โดยนำหนกของคอนกรต

รปท 2 การแทรกซมของคลอไรดในจโอพอลเมอรคอนกรตจากเถาถานหนเมอแชในนำทะเลเปนเวลา 180 วน

261


(1)

เมอ Dc ในสมการท (1) เปนคาคงท คำตอบทวไป

ของสมการท (1) แสดงดงสมการท (2)

(2)

เมอ

Cx,t = ปรมาณคลอไรดทงหมด (โดยนำหนกวสดประสาน) ทระดบความลก x และระยะเวลาในการแช t

x = ระยะจากผวหนาของจโอพอลเมอรคอนกรต (มม.) t = ระยะเวลาแช (วนาท) Co= ความเขมขนของคลอไรดทผวจโอพอลเมอร

คอนกรต (ท x=0) ทระยะเวลาแช t Dc = สมประสทธการแทรกซมของคลอไรด ท

ระยะเวลา แช t (มม2/วนาท) erf = ฟงกชนคาผดพลาด (Error Function)

ปรบคา Dc และ Co ในสมการท (2) เพอใหกราฟสอดคลองกบขอมลการแทรกซมของคลอไรดมากทสด ดงตวอยางในรปท 3 ทแสดงการหาคา Dc โดยใชสมการ ท (2) ในขอมลการแทรกซมของคลอไรดในจโอพอลเมอรคอนกรต ทแชในนำทะเลเปนเวลา 180 วน

ตามลำดบ การทจโอพอลเมอรคอนกรตจากเถาถานหนสามารถตานทานการแทรกซมของคลอไรดไดดขน เมอความเขมขนของสารละลายโซเดยมไฮดรอกไซดสงขน เปนผลจากการใชดางทมความเขมขนสงสามารถ ชะเอาซลกาและอะลมนาจากเถาถานหนไดมากขน ทำใหเกดปฏกรยาพอลคอนเดนเซชน (Polycondensation)

ไดสมบรณ และสงผลใหจโอพอลเมอรคอนกรตมความทบนำมากขน ซงสอดคลองกบงานวจยทผานมาทพบวา ความเขมขนของสารละลายโซเดยมไฮดรอกไซดทสงขน มผลทำใหคณสมบตเชงกลของจโอพอลเมอรคอนกรตเปนไปในทศทางทด [6] นอกจากนน อาจมผลมาจากแคลเซยมไฮดรอกไซด ทเปนผลจากปฏกรยาระหวางแคลเซยมในเถาถานหนและดางทผสมในจโอพอลเมอรคอนกรต เขาทำปฏกรยากบซลกาบางสวนทถกชะ ออกมา ทำใหลดแคลเซยมไฮดรอกไซด ซงเปนสารทมกำลงตำและละลายนำลงได และสงผลใหคอนกรตมความทบนำมากขน สามารถลดการแทรกซมของคลอไรดลงได [11] การทำปฏกรยาระหวางซลกากบแคลเซยม ไฮดรอกไซด นอกจากจะลดสารทไมเปนประโยชนลง อาจไดสารแคลเซยมซลเกตไฮเดรตทมคณสมบตเชอมประสาน และใหความแขงแรงเพมขนอกดวย อยางไรกตาม ในการศกษาครงนไดแปรเปลยนความเขมขนของสาร ละลายโซเดยมไฮดรอกไซดจาก 8 ถง 14 โมลาร และ เกบขอมลทแชในนำทะเลถง 180 วน เทานน ซงพบวา เมอเพมความเขมขนของสารละลายโซเดยมไฮดรอกไซด ใหสงขนใหผลการศกษาไปในทศทางทดทงคณสมบตเชงกลและดานความคงทน แตการเพมความเขมขนของสารละลายโซเดยมไฮดรอกไซดใหสงมากกวาน ยงไมมขอมลการศกษา ซงอาจจะสงผลดหรอผลเสยตอคณสมบตของจโอพอลเมอรคอนกรตจากเถาถานหนได จงจำเปนตองทำการศกษาเพอใหไดขอมลทชดเจนตอไป

3.2 สมประสทธการแทรกซมของคลอไรด (DC)

ในการศกษาครงน หาคา DC ในจโอพอลเมอรคอนกรตโดยใชกฎการแพรขอทสองของฟค (Fick’s

Second Law) [12] ดงแสดงในสมการท (1)

รปท 3 การแทรกซมของคลอไรดในจโอพอลเมอรคอนกรตจากเถาถานหนเมอแชในนำทะเลเปนเวลา 180 วน

262


รปท 4 ผลของความเขมขนของสารละลายโซเดยม ไฮดรอกไซดตอสมประสทธการแทรกซมของคลอไรดในจโอพอลเมอรคอนกรตทแชในนำทะเล 180 วน

รปท 4 แสดงผลของความเขมขนของสารละลาย

โซเดยมไฮดรอกไซดตอสมประสทธการแทรกซมของคลอไรดในจโอพอลเมอรคอนกรต พบวาคา Dc มแนวโนมไปในทศทางเดยวกนกบการแทรกซมของคลอไรด โดย Dc มคาตำลงเมอความเขมขนของสารละลายโซเดยมไฮดรอกไซด (NaOH) สงขน เชน จโอพอลเมอรคอนกรตท ใช สารละลายโซเดยมไฮดรอกไซดทม ความเขมขน 8, 10, 12, และ 14 โมลาร มคา Dc เทากบ 17x10-6, 9.2x10-6, 4.5x10-6 และ 3.2x10-6 มม2/วนาทตามลำดบ นอกจากนนพบวาการเปลยนแปลงความเขมขนของสารละลายโซเดยมไฮดรอกไซดจาก 12

เปน 14 โมลาร สงผลตอการเปลยนแปลงคา Dc ในจโอพอลเมอรคอนกรตนอยกวาการเปลยนแปลงความเขมขนจาก 8 เปน 10 โมลาร ซงหมายถง การใชสารละลายโซเดยมไฮดรอกไซดทมความเขมขนตำ จะสงผลตอการเปลยนแปลงคาสมประสทธการแทรกซมของคลอไรดในจโอพอลเมอรคอนกรตจากเถาถานหนมากกวา สารละลายโซเดยมไฮดรอกไซดทมความเขมขนสง เมอพจารณาความสมพนธระหวางกำลงอดและสมประสทธการแทรกซมของคลอไรดในจโอพอลเมอรคอนกรต ดงรปท 5 พบวา คา Dc ลดลงอยางชดเจนตามกำลงอดทเพมขน ซงแสดงใหเหนวา กำลงอดของจโอพอลเมอรคอนกรตเปน

ปจจยหลกทมผลตอการตานทานการทำลายเนองจากเกลอคลอไรด และมผลคอนขางชดเจนในกลมของจโอพอลเมอรคอนกรตทมกำลงอดตำ โดยการเพมกำลงอดจาก 23 เปน 25 เมกกาปาสคาล สงผลใหคา Dc ลดลงจาก 17x10-6 เปน 9.2x10-6 มม2/วนาท ในขณะทกลม จโอพอลเมอรคอนกรตทมกำลงสงขน การเพมกำลงอดจาก 28 เปน 32 เมกกาปาสคาล สงผลใหคา Dc มคาลดลงนอยมาก กลาวคอ ลดจาก 4.5x10-6 เปน 3.2x10-6

มม2/วนาท เมอพจารณาเปรยบเทยบคาสมประสทธ การแทรกซมของคลอไรดในจโอพอลเมอรคอนกรตจากเถาถานหน และคอนกรตทใชปนซเมนตปอรตแลนดประเภทท 1 เปนวสดประสานทแชในสภาวะแวดลอมทะเลทไดจากการศกษาในงานวจยทผานมา [13] พบวา แนวโนมกำลงอดทเทากน สมประสทธการแทรกซมของคลอไรดในจโอพอลเมอรคอนกรตมคาตำกวาคอนกรตทใชปนซเมนตปอรตแลนดประเภทท 1 ซงแสดงใหเหนถงทศทางทดในการพฒนาคณสมบตดานความคงทนของจโอพอลเมอรคอนกรตใหสามารถใชงานในสภาพแวดลอมทรนแรงได อยางไรกตามในการศกษาวสดจโอพอลเมอรคอนกรตทผานมา พบวา มปจจยหลายอยางทสงผลตอคณสมบตของจโอพอลเมอรคอนกรต โดยเฉพาะคณสมบตของจโอพอลเมอรคอนกรตสด ทมผล

รปท 5 ความสมพนธระหวางกำลงอดและสมประสทธการแทรกซมของคลอไรดในจโอพอลเมอรคอนกรตและคอนกรตจากปนซเมนตปอรตแลนด

263


ชดเจนตอการนำไปใชงานจรง ตลอดจนคณสมบตเชงกลพนฐาน ซงพบวามขอมลงานวจยคอนขางนอย โดยเฉพาะขอมลการศกษาจโอพอลเมอรทใชวสดทมในประเทศ ดงนนการพฒนาฐานขอมล ทเกยวของกบจโอพอลเมอรคอนกรตจะตองมการศกษามากขน และมทศทางในการพฒนาเพอสนบสนนใหมการนำไปใชงานจรงได 3.3 การกกเกบคลอไรด

ความสามารถในการกกเกบคลอไรดของคอนกรตจะบงชถงปรมาณคลอไรดอสระ ทมาทำลายคอนกรต เสรมเหลกเมออยในสภาพแวดลอมทสมผสกบคลอไรด ถาคลอไรดทงหมดทแทรกซมเขาไปในคอนกรตถกดกจบไวมาก จะสงผลใหปรมาณคลอไรดอสระทมาทำลายเหลกเสรมนอยลง และยดเวลาของการเกดสนมในเหลกเสรมออกไปได ดงนนแนวทางการพจารณาวสดประสานเพอปองกนการกดกรอนเนองจากคลอไรดตอเหลกเสรมคอนกรต นอกจากจะพจารณาในดานของความทบนำ และกำลงอดทสงเพอปองกนการแทรกซมของคลอไรดจากนำทะเลแลว ยงตองพจารณาถงการดกจบคลอไรดอออน ของวสดประสานนนดวย

เมอพจารณาคณสมบตดานการกกเกบคลอไรดในจโอพอลเมอรคอนกรตจากเถาถานหน โดยหาจากความสมพนธระหวางปรมาณคลอไรดอสระกบปรมาณคลอไรดทงหมดดงแสดงในรปท 6 โดยวเคราะหในรปของ รอยละปรมาณคลอไรดทถกกกเกบเมอเทยบกบปรมาณคลอไรดทงหมดทแทรกซมเขาไปในจโอพอลเมอรคอนกรต ดงสมการท 3

(3)

เมอ Pb คอรอยละของปรมาณคลอไรดทถกกกเกบ

เมอเทยบกบปรมาณคลอไรดทงหมด Tcl คอปรมาณ คลอไรดทงหมด และ Fcl คอปรมาณคลอไรดอสระ โดยรปท 7 แสดงผลของความเขมขนของสารละลายโซเดยมไฮดรอกไซดตอการกกเกบคลอไรดในจโอ พอลเมอรคอนกรต พบวา การใชสารละลายโซเดยม

ไฮดรอกไซดทมความเขมขนสงขนสงผลให Pb มคามากขน โดยทวไปแลววสดประสานทมคณสมบตในการยดจบคลอไรดทด ทำใหปรมาณคลอไรดอสระทอยในโพรงของคอนกรตมคาลดลงและการเกดสนมในเหลกเสรมเนองจากคลอไรดกจะตำลงดวย และการดกจบคลอไรดอออนในคอนกรตจากปนซเมนตปอรตแลนดจะอยในรปปฏกรยาเคมกบ C3A และกอใหเกดแคลเซยมคลอโรอลมเนต (3CaO.Al2O3.CaCl2.10H2O) บางครงเรยกวา เกลอของฟรเดล (Friedel’s Salt) อยางไรดกตามการดกจบ คลอไรดออนสวนหนงทเปนไปไดคอการดกจบทางกายภาพ

รปท 6 ความสมพนธระหวางปรมาณคลอไรดอสระกบปรมาณคลอไรดทงหมดของจโอพอลเมอรคอนกรต จากเถาถานหนเมอแชนำทะเล 180 วน

รปท 7 ผลของความเขมขนของสารละลายโซเดยม ไฮดรอกไซดตอการกกเกบคลอไรดในจโอพอลเมอรคอนกรตทแชในนำทะเล 180 วน

264


โดยคลอไรดอออนสามารถทจะถกดกจบทผวของผลตภณฑซเมนตเจลทเปนของแขง เชน แคลเซยมซลเกตไฮเดรต หรอ แคลเซยมอลมเนตไฮเดรต เปนตน [14] ซงในการศกษาครงนกลไกการใหกำลงและผลตภณฑทเกดขนจากปฏกรยาของจโอพอลเมอรคอนกรตแตกตางจากคอนกรตทใชปนซเมนต ดงนนการดกจบคลอไรดอออนจงนาจะเปนการดกจบทางกายภาพ โดยจโอพอลเมอรคอนกรตทใชสารละลายโซเดยมไฮดรอกไซดทมความเขมขนสงขน กำลงคอนกรตสงขน ซงหมายถงผลตภณฑทเปนของแขงมมากและการดกจบคลอไรดอออนทางกายภาพทผวของผลตภณฑทเปนของแขงจงมแนวโนมมากขนดวย

ในการศกษาครงน ไดนำเสนอ คารอยละของปรมาณคลอไรดทถกกกเกบเมอเทยบกบปรมาณคลอไรดทงหมด (Pb) เพอจะไดขอมลประกอบในการพฒนาวสดทางเลอกใหมเพอใชในสภาพแวดลอมทรนแรงตอไป 4. สรป

จากผลการศกษาสามารถสรปไดดงน 1. การแทรกซมของคลอไรดและสมประสทธการ

แทรกซมของคลอไรดในจโอพอลเมอรคอนกรตจากเถาถานหน มคาลดลงเมอความเขมขนของสารละลาย NaOH สงขน

2. การใชสารละลายโซเดยมไฮดรอกไซดทมความเขมขนตำ สงผลตอการเปลยนแปลงคาสมประสทธ การแทรกซมของคลอไรด ในจโอพอลเมอรคอนกรตจาก เถาถานหนมากกวาสารละลายโซเดยมไฮดรอกไซดทมความเขมขนสง

3. ความสามารถในการกกเกบคลอไรดของจโอ พอลเมอรคอนกรตจากเถาถานหนมคาเพมขนตามความเขมขนของสารละลาย NaOH ทสงขน

4. แนวโนมกำลงอดทเทากน สมประสทธการแทรกซม ของคลอไรดในจโอพอลเมอรคอนกรตมคาตำกวาคอนกรต ทใชปนซเมนตปอรตแลนดประเภทท 1

5. กตตกรรมประกาศ ผเขยนขอขอบคณ ทนอดหนนการวจยและพฒนา

คณะวศวกรรมศาสตร มหาวทยาลยบรพา สญญาเลขท 8/2554

เอกสารอางอง [1] J. Davidovits, “Chemistry of geopolymer system,

Terminology,” In Proceeding of Second International

Conference Geopolyme, 1999, France, pp 9–39.

[2] อบลลกษณ รตนศกด และ วเชยร ชาล, “การศกษาการชะเถาถานหนลกไนตและกำลงอดของวสดจโอพอลเมอรจากเถาถานหน,” วารสารวจยและพฒนา มจธ, ปท 4, หนา 437-446, 2549.

[3] P. Chindaprasirt, W. Chalee, C. Jaturapitakkul,

and U. Rattanasak, “Comparative study on the

characteristics of fly ash and bottom ash geopolymers,”

Waste Management, vol. 29, no. 2, pp 539-543,

2009.

[4] U. Rattanasak and P. Chindaprasirt, “Influence

of NaOH solution on the synthesis of fly ash

geopolymer,” Minerals Engineering, vol. 22,

pp. 1073-1078, 2009.

[5] สมตร สงพรยะกจ และวรเชษฐ ปอมเชยงพณ,

“จโอพอลเมอรคอนกรตจากเถาถานหนแมเมาะ,” ในการประชมวชาการวศวกรรมโยธาแหงชาต ครงท 14 มหาวทยาลยเทคโนโลยสรนาร, 13-15

พฤษภาคม 2552, หนา 1831-1836.

[6] ชรนทร เสนาวงษ, เกยรตสดา สมนา และ วเชยร ชาล, “กำลงอดและกำลงยดเหนยวของจโอพอลเมอรคอนกรตจากเถาถานหน,” Burapha Sci., J.,

vol.15, no.1, หนา 13-22, 2553.

[7] J. Wongpa, K. Kiattikomol, C. Jaturapitakkul,

and P. Chindaprasirt, “Compressive strength,

modulus of elasticity and water permeability of

inorganic polymer concrete,” Materials and

Design, vol. 3, pp. 4748-4754, 2010.

[8] S. Songpiriyakij, T. Kubprasit, C. Jaturapitakkul,

and P. Chindaprasirt, “Compressive strength

265


and degree of reaction of biomass-and fly

ash-based geopolymer,” Construction and Building

Materials, vol.24, pp.236-240, 2010.

[9] ASTM. Standard test method for acid-soluble

chloride in mortar and concrete, C1152 M-04E01.

Annual Book of ASTM Standards 2008 ; 04.02.

[10] ASTM. Standard test method for water-soluble

chloride in mortar and concrete, C1218 M-

99R08. Annual Book of ASTM Standards

2008;04.02.

[11] อบลลกษณ รตนศกด และปรญญา จนดาประเสรฐ,

เถาแกลบในงานคอนกรต, สำนกพมพไซน แอนด เอนจเนยรง, พมพครงท 1, 2552, หนา 110-111.

[12] J. Crank, The mathematic of diffusion, 2nd, edn.

London: Oxford Press, 1975.

[13] W. Chalee and C. Jaturapitakkul, “Effect of W/B

ratios and fly ash finenesses on chloride diffusion

coefficient of concrete in marine environment,”

Materials and Structures, vol. 42, pp. 505-514, 2009.

[14] S. Tangtermsirikul, Durability and mix design

of concrete, 1st ed., Printing house of Thammasat

University, 2003.

การแทรกซึมของคลอไรด์ในจีโอพอลิเมอร์คอนกรีต...

Documents