สารผสมเพิ่ม (Admixtures)

สารผสมเพิ่ม (Admixtures)

เสนอ อาจารย์ สิทธิชัย พิริยคุณธร จัดทำโดย นางสาว มากลือซงแวฮามะ รหัส5210110468 คณะ วิศวกรรมศาสตร์ ภาควิชา สิ่งแวดล้อม ปีที่ 3

คำสำคัญของสารผสมเพิ่มคำสำคัญของสารผสมเพิ่ม สารผสมเพิ่มหรือน้ำยาผสมคอนกรีต (Concrete Admixture)หมายถึง สารใดๆนอกเหนือไปจากน้ำ ปูนซีเมนต์ หิน ทราย ไว้ใช้เติมลงไปในส่วนผสมของคอนกรีตไม่ว่าจะก่อนหรือกำลังผสม เพื่อปรับปรุงหรือเพิ่มประสิทธิภาพคอนกรีต ขณะยังเหลวอยู่หรือคอนกรีตที่แข็งตัวแล้วให้ได้คุณสมบัติตามที่ต้องการ เพื่อให้สอดคล้องกับสภาพของวัสดุสิ่งแวดล้อม และสภาพการทำงาน

วัตถุประสงค์ของการใช้น้ำยาผสมคอนกรีตวัตถุประสงค์ของการใช้น้ำยาผสมคอนกรีต -ปรับปรุงความสามารถเทได้ -เร่งหรือหน่วงเวลาการก่อตัว -ปรับปรุงคุณสมบัติด้านการต้านทานการแตกร้าว เนื่องจากความร้อน -การทนต่อกรดและซัลเฟต

วัสดุพื้นฐานเหล่านั้นจะต้องไม่ทำลายคุณภาพของคอนกรีตทั้งในระยะสั้นและระยะยาว รวมทั้งต้องไม่ทำปฏิกิริยาทางเคมีกับสารที่เป็นส่วนประกอบของซีเมนต์ แร่ธาตุในมวลรวมและต่อเหล็กเสริม ดังนั้นก่อนที่จะใช้น้ำยาผสมคอนกรีตควรมีการศึกษาข้อจำกัดการใช้งาน การตรวจสอบคุณภาพและทดสอบประสิทธิภาพรวมทั้งควรใช้ตามข้อแนะนำของผู้ผลิตอย่างเคร่งครัด มิฉะนั้นอาจจะก่อให้เกิดผลเสียหายได้

คุณสมบัติและคุณภาพต่างๆ ที่สามารถปรับปรุงได้ มีดังนี้ - ลดปริมาณน้ำที่ใช้ผสมคอนกรีตให้น้อยลง - เร่งการแข็งตัว ทำให้คอนกรีตรับแรงได้เร็วกว่าปกติ - หน่วงการแข็งตัว ทำให้คอนกรีตแข็งตัวช้ากว่าปกติ - ทำให้คอนกรีตสดมีความเหลว ไหลลื่นดี สามารถเทลงแบบหล่อได้ง่ายขึ้น - เพิ่มปริมาณฟองอากาศในคอนกรีต

ประเภทของสารผสมเพิ่ม สารผสมเพิ่มที่ผลิตออกจำหน่ายทั่วๆไป มีหลายชนิด ซึ่งอาจแบ่งออกเป็นกลุ่มใหญ่ๆได้ 4 กลุ่ม ได้แก่ 1.สารกักกระจายฟองอากาศ(Air-Entraining Agent) ใช้เพื่อเพิ่มความทนทาน กรณีที่คอนกรีตต้องสัมผัสกับสภาพที่เย็นจัด เช่น ในพื้นห้องเย็นหรือ ในบริเวณที่มีหิมะปกคลุมบางช่วงเวลา 2.สารเคมีผสมคอนกรีต(Chemical Admixture) เป็นสารประกอบที่ละลายน้ำที่เติมลงไปในส่วนผสมคอนกรีต เช่น เพื่อ ลดปริมาณน้ำในผสม

3.สารประกอบแร่ธาตุผสมเพิ่ม(Mineral Admixture) มีลักษณะเป็นผงละเอียด ใช้ปรับปรุงความสามารถในการใช้งาน เพิ่มความคงทน ทำให้คอนกรีตมีคุณสมบัติในการเกาะตัวดีขึ้น และยังสามารถใช้ทดแทนปริมาณปูนซีเมนต์ได้บางส่วน 4.สารผสมเพิ่มอื่นๆ ได้แก่ สารผสมเพิ่มอื่นๆ ที่ไม่จัดอยู่ใน 3 ประเภทแรก ซึ่งผลิตขึ้นมาเพื่อใช้งานโดยเฉพาะอย่างเท่านั้น

-สารป้องกันซึม(Waterproofing) -สารช่วยปั้มง่ายขึ้น(Pumping Aids) -สารอุดประสานสารลดปฏิกิริยาเคมีของปูนกบหิน(Grouting Material) -สารเพิ่มการขยายตัว(Alkali Aggregate Reducing) -สารลดการกัดกร่อนเหล็กเสริม(Corrosion Inhibitor) -สารป้องกันการเกิดเชื้อรา -สารทำให้เกิดฟองอากาศ(Gas Formers)

การใช้สารเพิ่ม สารผสมเพิ่มได้มีบทบาทอย่างรวดเร็วในวงการก่อสร้าง ประเทศที่เจริญแล้ว ได้มีการนำสารผสมเพิ่มมาใช้ปรับปรุงคุณสมบัติของคอนกรีตกันอย่างมาก เช่น ในประเทศสหรัฐอเมริกาใช้คอนกรีตใส่สารผสมเพิ่มถึง 90% ในออสเตรเลีย ญี่ปุ่น และเยอรมันมียอดการใช้ 80% 80%และ 60%ตามลำดับ ส่วนประเทศไทยใช้มาอย่างจริงจังในช่วง 10 ปีที่ผ่านมา

ข้อควรระวังในการใช้งาน ข้อควรระวังในการใช้งาน 1.สารผสมเพิ่มที่จะนำมาใช้ควรคุณสมบัติตรงตามมาตรฐาน เช่น ของประเทศไทยควรเป็นไปตาม มอก. 733-2530มีดังนี้ -ผลของสารผสมเพิ่มต่อคอนกรีต -อิทธิพลอื่นๆที่สารผสมเพิ่มมีต่อคอนกรีตไม่ว่าจะเป็นทางที่เป็นประโยชน์หรือเป็นผลเสีย -คุณสมบัติทางกายภาพของสารผสมเพิ่มวิธีการเก็บและอายุการใช้งาน -PH 2.ควรใช้สารผสมเพิ่มในปริมาณที่ผู้ผลิตแนะนำพร้อมกับตรวจดูผลว่าเป็นไปตามที่ต้องการหรือไม่

3.ควรใช้วิธีการวัดปริมาณสารผสมเพิ่มที่แน่นอน ซึ่งสำคัญมากในกรณีของสารกักกระจายฟองอากาศและสารผสมเพิ่มเคมี 4.ผลของสารผสมเพิ่มต่อคุณสมบัติอื่นๆ ของคอนกรีตสารผสมเพิ่มทั่วๆ ไป มักมีผลต่อคุณสมบัติของคอนกรีตหลายอย่างพร้อมๆกัน

สารกักกระจายฟองอากาศ สารกักกระจายฟองอากาศ เป็นสารอินทรีย์ที่ทำปฏิกิริยาบนผิว (Organic Surfactant) โดยก่อให้เกิดฟองอากาศในปริมาณที่สามารถควบคุมได้ในเนื้อคอนกรีตฟองอากาศขนาดเล็กกระจายตัวอยู่สม่ำเสมอและคงตัว โดยทั่วไปจะมีเส้นผ่านศูนย์กลาง 0.25-1 มม. วัตถุดิบ สารกักกระจายฟองอากาศนี้ผลิตขึ้นจากผลพลอยได้จากอุตสาหกรรมทำกระดาษ น้ำมันและอาหารสำเร็จรูปจากสัตว์ ได้แก่ ยางไม้ ไขมัน หรือ น้ำมันสัตว์และพืช เป็นต้น

ลักษณะการทำงาน สารกักกระจายฟองอากาศ ประกอบด้วยตัวเปลี่ยนแปลงคุณสมบัติบนผิวของอนุภาค ซึ่งมักรวมกันอยู่ระหว่างผิวน้ำและอากาศ ทำให้แรงดึงผิวของน้ำลดลง ก่อให้เกิดฟองอากาศขนาดเล็กมากกระจายอยู่อย่างสม่ำเสมอในเนื้อคอนกรีต โดยฟองอากาศนี้จะถูกทำให้อยู่ตัวด้วย ผลของสารกักกระจายฟองอากาศต่อคอนกรีตสด

ปัจจัยที่มีผลกระทบต่อการกักกระจายฟองอากาศปัจจัยที่มีผลกระทบต่อการกักกระจายฟองอากาศ 1.วัสดุผสมคอนกรีตและสัดส่วนผสม -ส่วนละเอียด เช่น ทรายละเอียด หรือ ปริมาณซีเมนต์ที่เพิ่มขึ้นจะยับยั้งการเกิดฟองอากาศ -ปริมาณฟองอากาศจะเพิ่มขึ้น โดยลดขนาดของหิน -สัดส่วนของทรายมีความสำคัญต่อปริมาณฟองอากาศ การเพิ่มทรายขาด 300-600 ไมโครเมตร จะก่อให้เกิดปริมาณฟองอากาศมากขึ้น -น้ำที่เหมาะสำหรับคอนกรีตไม่มีผลต่อปริมาณฟองอากาศที่เกิดขึ้น แต่น้ำกระด้างจะยับยั้งการเกิดฟองอากาศ

2.การผสมและการจี้เขย่า -การจี้เขย่าคอนกรีตมากเกินไปจะส่งผลให้ปริมาณฟองอากาศลดลง -คอนกรีตที่มีความสามารถเทได้ต่ำมาก จะก่อให้เกิดฟองอากาศได้ยาก 3.สภาพแวดล้อม -ปริมาณฟองอากาศในคอนกรีตจะเป็นปฏิภาคผกผันกับอุณหภูมิ

สารเคมีผสมคอนกรีต สารเคมีผสมคอนกรีต คือ สารละลายเคมีชนิดต่างๆ ที่ใส่ผสมลงในคอนกรีต เพื่อเปลี่ยนเวลาการก่อตัวและลดปริมาณน้ำในส่วนผสมคอนกรีต ตามมาตรฐาน ASTM C494เป็นสารผสมเพิ่มประเภทสารเคมี เป็นของเหลวละลายน้ำได้ จำแนกได้ 7 ชนิด ดังต่อไปนี้ 1. Type A Water Reducing Admixtures เป็นสารผสมเพิ่มที่ใช้สำหรับลดปริมาณน้ำในการผสมคอนกรีต โดยที่ความข้นเหลวยังคงเดิม มีผลให้คอนกรีตแข็งแรงเพิ่มขึ้น ในทางกลับกัน ถ้าให้ปริมาณน้ำคงเดิม จะมีผลให้คอนกรีตสดมีความข้นเหลวเพิ่มขึ้น ทำให้การเทคอนกรีตลงแบบได้ดีขึ้น

2.Type B Retarding Admixtures เป็นสารผสมเพิ่มสำหรับใช้หน่วงปฏิกิริยา Hydration ทำให้คอนกรีตสดก่อตัวและแข็งตัวช้าลง จุดประสงค์ของการให้คอนกรีตสดก่อตัวและแข็งตัวช้าลง - เพื่อสำหรับงานเทคอนกรีตในสภาพอากาศร้อน -ใช้กรณีที่ต้องส่งคอนกรีตผสมเสร็จไปยังงานก่อสร้างที่อยู่ไกล หรือต้องใช้เวลานานในการขนส่ง -สำหรับกรณีลำเลียงคอนกรีตด้วยเครื่องปั้มพ์

3.Type C Accelerating Admixtures เป็นสารผสมเพิ่มสำหรับเร่งปฏิกิริยา Hydration ทำให้คอนกรีตสด แข็งตัวเร็วขี้น จุดประสงค์ของการให้คอนกรีตแข็งตัวเร็วขึ้น -เพื่อสำหรับงานเร่งด่วน เพื่อสามารถเปิดใช้งานได้ทันเวลา - สำหรับคอนกรีตที่ต้องการถอดแบบเร็ว -สำหรับงานหล่อคอนกรีตในประเทศที่มีอุณหภูมิต่ำ ซึ่งปฏิกิริยา Hydration จะช้ามาก

4.Type D Water-Reducing and Retarding Admixtures สารผสมเพิ่มประเภทนี้ มีคุณสมบัติลดน้ำที่ใช้ในการผสมคอนกรีต และขณะเดียวกันจะหน่วงปฏิกิริยา Hydration ด้วย สารผสมเพิ่มเหล่านี้ได้แก่ เกลือของกรด LSN หรือเกลือของกรด HCA ซึ่งมีคุณสมบัติในการลดน้ำและหน่วงปฏิกิริยาด้วย 5.Type E Water Reducing and Accelerating Admixtures สารผสมเพิ่มประเภทนี้ มีคุณสมบัติในการลดน้ำที่ใช้ในการผสมคอนกรีต และขณะเดียวกันจะเร่งปฏิกิริยา Hydration ด้วย

6.Type F High Range Water Reducing Admixtures (Superplasticizer) เป็นสารผสมเพิ่มชนิดลดน้ำปริมาณมาก โดยสามารถลดปริมาณน้ำในการผสมคอนกรีตลงได้ ~15% - 30% ทำให้คอนกรีตมีกำลังเพิ่มขึ้น ~20% - 40% แต่ระยะเวลาการก่อตัวและแข็งตัวเร็วมาก (30 - 60 นาที)ดังนั้นจะต้องวางแผนงานในการเทและแต่งผิวให้ทันเวลา 7.Type G High Range Water Reducing and Retarding Admixtures (Superplasticizer ) เป็นสารผสมเพิ่มเช่นเดียวกับ Type F แต่มีคุณสมบัติในการหน่วงปฏิกิริยา Hydration ด้วย เป็นสารเคมีประเภท naphthalene sulphonate

สารลดปริมาณน้ำ (plasticizer) หมายถึง สารผสมเพิ่มที่เติมลงในส่วนผสมคอนกรีต เพื่อลดปริมาณน้ำที่จะต้องใช้ผสม โดยได้ความเหลวตามกำหนด และไม่มีผลกระทบต่อปริมาณฟองอากาศหรือเวลาการก่อตัวของคอนกรีต วัตถุดิบ สารลดปริมาณน้ำได้มาจากสารประกอบหลัก3 ชนิด 1.เกลือและสารประกอบของ Lignosulphonate 2.เกลือและสารประกอบ Hydroxycarboxylic Acid 3.Polymer

วัตถุประสงค์หลักในงานคอนกรีต -ใช้ลดน้ำในส่วนผสมคอนกรีต โดยที่ยังได้ค่ายุบตัวที่เท่าเดิม ทำให้คอนกรีตมีกำลังอัดเพิ่มขึ้น -ได้รับค่ายุบตัวที่เพิ่มขึ้นโดยไม่ต้องเปลี่ยนแปลงส่วนผสมและไม่ต้องเพิ่มน้ำอีก

สารหน่วงการก่อตัว (Retarders) เป็นสารผสมเพิ่มที่มีการใช้งานแพร่หลายที่สุดในประเทศ สารหน่วงการก่อตัวเป็นสารเคมีที่ใช้สำหรับหน่วงเวลาการแข็งตัวของคอนกรีต ในงานคอนกรีตที่ต้องเทในสภาพอากาศร้อน อุณหภูมิที่สูงจะเป็นตัวเร่งปฏิกิริยาไฮเดรชั่นให้เกิดอย่างรวดเร็ว สารหน่วงการก่อตัวจึงถูกนำมาใช้เพื่อหน่วงระยะเวลาการก่อตัวที่เร็วเกินไป สำหรับงานโครงสร้างขนาดใหญ่ เช่น คอนกรีตหลา หรือการเทคอนกรีตในสภาพอากาศที่จัด ล้วนจำเป็นต้องผสมสารหน่วงการก่อตัวในคอนกรีตเพื่อยืดระยะเวลาการเทและการแต่งผิวหน้าคอนกรีตออกไป

วัตถุดิบ สารผสมเพิ่มชนิดยืดเวลาการก่อตัวแบ่งได้เป็น 4ประเภท ดังนี้ 1.น้ำตาลสารและประกอบของน้ำตาล 2.เกลืออนินทรีย์ 3.Hydroxycaboxylic Acid และเกลือของมัน 4.Lignosulphoic Acid และเกลือของมัน

ลักษณะการทำงาน สารผสมเพิ่มชนิดยืดเวลาการก่อตัวนี้จะถูกดูดซึมไว้บนผิวของอนุภาคซีเมนต์ ส่งผลให้อัตราการซึมผ่านของน้ำเข้าไปทำปฏิกิริยา ไฮเดรชั่นกับอนุภาคซีเมนต์ • ปัจจัยที่มีผลกระทบต่อการทำงาน • ชนิดและปริมาณการใช้ปริมาณสารยืดเวลาการก่อตัว • ชนิดของซีเมนต์และสารประกอบ • เวลาและอุณหภูมิที่เติมสารยืดเวลาการก่อตัว

สารเร่งการก่อตัว (Accelerators) เป็นน้ำยาที่ลดระยะเวลาการก่อตัวของคอนกรีตให้สั้นลงและช่วยเร่งกำลังอัดช่วงต้นสูงขึ้น สารเร่งการก่อตัวนิยมใช้ในการเทคอนกรีตที่อุณหภูมิต่ำมาก เพื่อเร่งการก่อตัวและแข็งตัว เพื่อป้องกันความเสียหายจากการแข็งตัวของน้ำในส่วนผสมคอนกรีต อีกทั้งยังนิยมถูกนำไปใช้ในงานดังนี้ • งานก่อสร้างที่เร่งด่วน เช่น งานที่ต้องการถอดแบบเร็วงานหล่อชิ้นส่วนคอนกรีตสำเร็จรูปที่ต้องหมุนเวียนแบบหล่อทำอย่างรวดเร็ว • งานหล่อชิ้นส่วนคอนกรีตในโรงงาน เพื่อจะให้การหมุนเวียนแบบหล่อทำได้อย่างรวดเร็ว • งานคอนกรีตในฤดูหนาว สำหรับในประเทศที่มีอากาศเย็นจัด

วัตถุดิบ • สารเร่งเวลาการก่อตัวส่วนใหญ่จะประกอบด้วยสารเคมีดังนี้ • Calcium Chloride • Calcium Formate • Calcium Nitrate คัลเซียมคลอไรด์เป็นสารเคมีที่ถูกนำมาใช้เร่งการก่อตัวของคอนกรีตอย่างกว้างขวางด้วยเหตุผลที่สำคัญ 2ประการ คือ ราคาไม่แพง และ หาได้ง่าย แต่ปัจจุบันได้พบว่าคัลเซียมคลอไรด์จะก่อให้เกิดกัดกร่อนเหล็กเสริมคอนกรีต

สารประกอบแร่ธาตุผสมเพิ่ม (Mineral admixture) สารผสมเพิ่มชนิดนี้มักจะเป็นผงละเอียด ซึ่งใส่รวมในคอนกรีต เพื่อปรับปรุงความสามารถในการใช้งานคอนกรีตเหลวและเพิ่มความทนทานของคอนกรีตที่แข็งตัวแล้ว มีดังนี้ 1.วัสดุที่มีความไวต่อปฏิกิริยาต่ำหรือวัสดุเฉื่อย สารผสมเพิ่มชนิดนี้ใช้เพื่อช่วยเพิ่มความสามารถในการเทได้ของคอนกรีตเหลว โดยเฉพาะในคอนกรีตที่ขาดอนุภาคขนาดเล็ก เช่น คอนกรีตที่ทำจากทรายหยาบ หรือที่มีปริมาณซีเมนต์อยู่น้อย

2.วัสดุชนิดPozzolana Pozzolana คือ วัสดุประเภทซิลิก้า ซึ่งสามารถทำปฎิกิริยากับแคลเซียมไฮดรอกไซด์ และเกิดตัวเชื่อมประสานหรือ Calcium Silicate-Hydrate เพิ่มขึ้น การใช้สาร Pozzolanaมักจะมีผลทำให้กำลังอัดของคอนกรีตต่ำในระยะแรก แต่กำลังจะสูงขึ้นเมื่อคอนกรีตมีอายุมากขึ้นและจะสูงกว่าคอนกรีตธรรมดาที่อายุมากกว่า 28วัน

สารผสมเพิ่มอื่นๆ สารผสมเพิ่มประเภทนี้ ผลิตขึ้นเพื่อใช้ในงานจำเพาะเจาะจงบางอย่าง เช่น -สารป้องกันซึม ใช้ป้องกันการซึมของน้ำผ่านคอนกรีตที่มีรูพรุนมากส่วนใหญ่ทำมาจากวัสดุประเภทสบู่หรือน้ำมัน -สารกันชื้น เป็นพวกกรดไขมันหรือผลพลอยได้จากอุตสาหกรรมปิโตรเลียม อาจจะทำให้น้ำไม่จับที่ผิวคอนกรีต แต่จะไม่สามารถทนน้ำที่มีแรงดันมากได้

-สารเพิ่มการขยายตัว มีสารเคมีหลัก คือ Calcium Sulpho-Aluminate จะทำให้ซีเมนต์ธรรมดาเป็นแบบขยายตัว เพื่อใช้ทดแทนการหดตัวของคอนกรีตในการก่อสร้างทั่วๆไป -สารลดการกัดกร่อนเหล็กเสริม เป็นเกลือของสารเคมีที่มีประจุที่เกิดออกไซด์ได้ -สารเชื่อมประสาน ส่วนใหญ่ทำมาจาก Polymer Latex ใช้เพิ่มเสริมาการยึดเกาะตัวระหว่างคอนกรีตเก่าและคอนกรีตใหม่หรือระหว่างคอนกรีตกับเหล็กเสริม

-สารช่วยให้ปั๊มง่าย ช่วยให้คอนกรีตยึดเกาะตัวกัน เคลื่อนผ่านท่อปั๊มไปได้ถึง แม้ว่าคอนกรีตนั้นจะมีปริมาณซีเมนต์ต่ำ -สารอุดประสานหรือสารกรอกฉีด ใช้ผสมกับปูนซีเมนต์ เพื่อการฉีดเข้าไปในซอกหรือบริเวณแคบๆ โดยป้องกันการแยกตัว การเยิ้ม รวมทั้งเพิ่มการยึดเกาะ เพื่อให้ปั๊มได้สะดวกเหมาะที่จะนำไปใช้กับงาน Stabilize ฐานราก อุดรอยร้าว อุดช่องว่างในงานคอนกรีตอัดแรงระบบ Bonding เป็นต้น

สารผสมเพิ่ม (Admixtures)