โครงการวิจัยเรื่อง : การศึกษาการชำรุดของคอนกรีตที่ผิวทางวิ่งของสนามบินตาคลี

1. การนำเสนอผลงานเอกสารวิจัยการนำเสนอผลงานเอกสารวิจัย โครงการวิจัยเรื่อง: การศึกษาการชำรุดของคอนกรีตที่ผิวทางวิ่งของสนามบินตาคลี ผู้วิจัย: 1. นนอ.พินิศ รัตนปรมากุล 2. นนอ.ก้องเกียรติ ธูวพงศ์ อาจารย์ที่ปรึกษา : น.ต.ดร.ธนากร พีระพันธุ์ CIVIL ENGINEERING

2. หัวข้อการนำเสนอ 1. บทนำ 2. งานวิจัยที่เกี่ยวข้อง 3. ระเบียบวิธีวิจัย และผลการทดลอง 4. วิเคราะห์ผลการทดลอง 5. สรุปผลการทดลอง

3. 1.บทนำ ความเป็นมา และ ความสำคัญของปัญหา • จากผลการประชุมนิรภัยการบินและภาคพื้น บยอ. ครั้งที่ 3/41 เมื่อ 23 พ.ค. 41 ณ ห้องประชุม บยอ. โดย รอง ผบ.บยอ. เป็นประธานฯ บน.4 พล.บ.3 บยอ. ได้เสนอข้อขัดข้องเกี่ยวกับสภาพทางวิ่งของสนามบินตาคลี พื้นผิวทางวิ่งแตกและยุบตัว ซึ่ง บยอ. พิจารณาแล้วเห็นว่าปัญหา ข้อขัดข้องดังกล่าวสมควรได้รับการตรวจสอบและแก้ไข จึงขอให้ทาง ชย.ทอ.บนอ. จัด จนท. สำรวจสภาพพื้นผิวทางวิ่งของสนามบินตาคลีทั้งหมด เพื่อป้องกันปัญหาที่อาจจะเกิดขึ้นในระยะยาวต่อไป

4. ปัญหาเกี่ยวข้องกับการทำการวิจัยปัญหาเกี่ยวข้องกับการทำการวิจัย มีรอยแตกเล็กๆหรือมีการบวมตัวของคอนกรีตขนาดประมาณ 2-3 ซม.ตลอดความยาวทางวิ่งสนามบินตาคลี

6. วัตถุประสงค์ 1. เพื่อศึกษาหาสาเหตุการชำรุดของคอนกรีตที่ผิวทางวิ่งของ สนามบินตาคลี 2. เพื่อเสนอแนะแนวทางแก้ไขการชำรุดของคอนกรีตที่ผิวทางวิ่ง ของสนามบินตาคลี 3. เพื่อเสนอแนะวิธีป้องกันการชำรุดของคอนกรีตในลักษณะเดียวกันกับกรณีที่เกิดขึ้นที่ผิวทางวิ่งของสนามบินตาคลี

7. ประโยชน์ที่คาดว่าจะได้รับประโยชน์ที่คาดว่าจะได้รับ 1. ทราบสาเหตุการชำรุดของคอนกรีตที่ผิวทางวิ่งของสนามบินตาคลี 2. ทราบวิธีป้องกันการชำรุดของคอนกรีตในลักษณะเดียวกันกับกรณีที่เกิดขึ้นที่ผิวทางวิ่งของสนามบินตาคลี 3. ทราบแนวทางการแก้ไขการชำรุดของคอนกรีตที่ผิวทางวิ่งของสนามบินตาคลีที่ถูกต้อง

8. ข้อสมมติฐานในการวิจัยข้อสมมติฐานในการวิจัย • รอยแตกเล็กๆของคอนกรีตขนาดประมาณ 2 -3 ซม. ตลอดความยาวทางวิ่ง คาดว่าน่าจะเกิดจาก - หินบางส่วนที่ใช้ในงานก่อสร้างนี้ อาจจะมีส่วนประกอบของเหล็ก ปะปนมากับหินปูนที่ใช้ในงานคอนกรีตทั่วๆไป ทำให้หินดังกล่าวสามารถทำปฏิกิริยากับน้ำในอากาศเกิดเป็นสนิมขึ้นในหินที่อยู่ในชั้นบนสุด มีผลให้หินดังกล่าวย่อยสลายเป็นผง และทำให้เกิดหลุมเล็กๆ และรอยแตกได้

9. งานวิจัยของ A.Shayan จาก CSIRO Division Construction and Engineering,Australia 2FeS2 + 7O2 + 2H2O = 2FeSO4 + 2H2SO4 …………..1 Ca(OH)2 + H2SO4 = CaSO4.2H2O ………….2

10. การตรวจสอบหา Pyrite ที่เป็นส่วนประกอบในหิน สามารถตรวจสอบหา Pyrite ได้โดยการนำหินมาทำปฏิกิริยากับน้ำปูนขาวโดยใช้ การแช่หินลงในน้ำปูนขาวเวลาเพียง 2-3 นาที ซึ่งจะทำให้เกิด สีเขียวแกมน้ำเงิน และเมื่อวางทิ้งไว้ในอากาศ จะมีสีน้ำตาลเหมือนสนิมเกิดขึ้น ที่มา : Properties of Concrete ; A.M.Neville,Fourth Edition,page 140-141

11. ระเบียบวิธีวิจัย สำหรับการทดลองในการดำเนินการในการทำเอกสารวิจัยนี้ ได้แบ่งขั้นตอนการวิจัยไว้ทั้งหมด 3 ขั้นตอนใหญ่ๆ ดังนี้คือ 1 การตรวจสอบขั้นพื้นฐาน 2 การตรวจสอบเพื่อหาสาเหตุของความเสียหาย ที่เกิดขึ้น ได้แก่ ขั้นตอนการตั้งสมมติฐาน และ ขั้นตอนการตรวจ สอบสมมติฐาน 2.1. การตรวจสอบหาธาตุเหล็ก ในตัวอย่างหินและผงตัวอย่าง ซึ่งได้เก็บมาจากสถานที่จริง โดยการตรวจสอบทางเคมีเบื้องต้น

12. 2.2. การตรวจสอบหา Fe2O3 ในตัวอย่างหินในด้านการวิเคราะห์เชิงปริมาณ ซึ่งต้องขอรับการสนับสนุนจากกรมทรัพยากรธรณี 2.3. หล่อแผ่นพื้นคอนกรีตเพื่อสังเกตุการเปลี่ยนแปลงที่อาจเกิดขึ้นกับหินจากแหล่งต่างๆที่ได้เก็บรวบรวมมา 2.4. การนำรอยแตกร้าวและตัวอย่างหินจากรอยแตกไปตรวจสอบ ด้วยวิธี XRD เพื่อตรวจสอบส่วนประกอบทางเคมี 3. การเสนอแนวทางในการแก้ไขปัญหารอยแตกที่เกิดขึ้น

13. วิธีการทดลองในแต่ละขั้นตอนวิธีการทดลองในแต่ละขั้นตอน 1. การตรวจสอบขั้นพื้นฐาน ตรวจสอบสภาพความเสียหาย และวัดค่ากำลังอัด ของคอนกรีต

14. รอยแตกที่เกิดขึ้น

16. เก็บตัวอย่าง

17. เจาะมาตรวจสอบ

18. แผนภูมิแท่งแสดงความสัมพันธ์ระหว่างกำลังที่คอนกรีตรับได้ ณ ตำแหน่งต่างๆบนผิวทางวิ่งของสนามบินตาคลี กำลังที่คอนกรีตรับได้ (N/mm2)

19. 2 การตรวจสอบเพื่อหาสาเหตุของความเสียหายที่เกิดขึ้น การตรวจสอบหาธาตุเหล็ก ในตัวอย่างหินและผงตัวอย่าง ซึ่งได้เก็บมาจากสถานที่จริง โดยการตรวจสอบทางเคมีเบื้องต้น

20. แผนผังการวิเคราะห์แคทไอออนหมู่ 3 สารละลายแคทไอออนหมู่ III • นำมาใส่ชามเพื่อต้มไล่ H2S จนเหลือสารละลายครึ่งเดียว • -NH4Cl 2 M 4 หยด • -ทำให้เป็นด่างด้วย NH4OH เข้มข้น • -เติมน้ำกลั่น 5 หยด • -เหวี่ยง ตะกอนน้ำตาลแดงอาจเป็นFe ( OH )3 -ล้างตะกอนด้วยน้ำเจือด่าง -เติม HCl 6 M ทีละหยดจนตะกอนหมด -KSCN 0.1 M ได้สารละลายสีแดงเลือดนกของ Fe ( SCN )2+ แสดงว่ามี Fe3+

21. ผลการทดลองคือ ได้สารละลายสีแดงเลือดนก ของ Fe+3

22. การตรวจสอบหา Fe2O3 ในตัวอย่างหินในด้านการวิเคราะห์เชิงปริมาณ ซึ่งต้องขอรับการสนับสนุนจากกรมทรัพยากรธรณี

23. เตรียมตัวอย่าง ที่ต้องการนำไปตรวจสอบ 1) ตัวอย่างหิน ที่สกัดจากแท่งคอนกรีตที่เจาะมาจากสนามบิน จำนวน 10 ตัวอย่าง 2) ตัวอย่างหินที่ใช้ในห้องปฏิบัติการของ ภวธ.กวศ.กกศ.รร.นอ.บศอ. 4 ตัวอย่าง 3) ตัวอย่างหินที่อยู่บริเวณหน้าอาคารเรียน 2 กกศ.รร.นอ.บศอ. 4 ตัวอย่าง 4) ตัวอย่างหิน จากโรงโม่ซึ่งอยู่ในบริเวณใกล้เคียงกับสนามบินตาคลี โดยโรงโม่ ละ 3 ตัวอย่าง ได้แก่ ตัวอย่างจากโรงโม่ ศิลาลานทอง ตัวอย่างจากโรงโม่ นันทประเสริฐ ตัวอย่างจากโรงโม่ ศิลาเขาแก้ว ตัวอย่างจากโรงโม่ จีระพันธ์

24. ผลการ ตรวจสอบหาปริมาณ Fe2O3โดย กรมทรัพยากรธรณี

27. 2.3 หล่อแผ่นพื้นคอนกรีตเพื่อสังเกตุการเปลี่ยนแปลงที่อาจเกิดขึ้นกับหินจากแหล่งต่างๆ คือโรงโม่นันทประเสริฐ , โรงโม่ ศิลาลานทอง , หินจากบริษัท CPAC และจากห้องทดลอง ภวธ.กววศ.กกศ.รร.นอ.บศอ. 1) เตรียมปูนซีเมนต์ : ทราย : หิน = 1 : 2.5 : 4 ใช้ค่า W/C = 0.6 2) เตรียมแบบที่ใช้หล่อขนาด 30x30x5 cm. 3) ผสมปูน ทราย หิน ให้เข้ากัน 4) เทซีเมนต์ที่ทำการผสมลงในแบบ กระทุ้งให้แน่น ฉาบผิวหน้าให้ เรียบ แล้วทิ้งไว้ประมาณ 1 วัน ทำการแกะแบบ 5) สังเกตุ การเปลี่ยนแปลงที่เกิดขึ้นกับแผ่นพื้นที่ทำการหล่อทั้งหมด

28. ผลการทดลอง คือ พบการเปลี่ยนแปลงบนแผ่นพื้นคอนกรีตที่หล่อโดยใช้หินจากโรงโม่ศิลาลานทอง คือ มีรอยสีน้ำตาลคล้ายสีของสนิมเหล็ก เกิดขึ้นคล้ายกันกับที่เกิดขึ้นบนผิวคอนกรีตของทางวิ่งของสนามบินตาคลี

29. การเปลี่ยนแปลงที่พบ

30. 2.4 การนำรอยแตกร้าวและตัวอย่างหินจากรอยแตกไปตรวจสอบ ด้วยวิธี XRD เพื่อตรวจสอบส่วนประกอบทางเคมี ตัวอย่างที่ 1 และ 2 เป็นผงสีดำจากการแตกร่อนของหินที่เกิดปัญหา ตัวอย่างที่ 3 เป็นตัวอย่างหินที่สกัดจากรอยแตกร้าว ตัวอย่างที่ 4 เป็นผงที่สกัดจากรอยร้าว รอบๆหิน ต.ย.3 ต.ย.1,2 ต.ย.4

31. ตัวอย่างที่ 1,2

32. ตัวอย่างที่ 3

33. ตัวอย่างที่ 4

34. 3. การเสนอแนวทางในการแก้ไขปัญหารอยแตกที่เกิดขึ้น • ทางผู้วิจัยได้เลือกวัสดุซ่อมไว้ 3 ชนิด • .มอร์ต้าสำหรับซ่อมผิวคอนกรีต • .อีพ็อกซี่ มอร์ต้า • .ซีเมนต์เกราท์ และได้เปรียบเทียบดังนี้

37. วิธีการทดลองในการตรวจสอบกำลังอัดวิธีการทดลองในการตรวจสอบกำลังอัด 1) เลือกรอยแตกที่เกิดขึ้นกับผิวทางคอนกรีตบริเวณรอบๆ ภวธ.กกศ. รร.นอ.บศอ.ที่มีขนาดใกล้เคียงรอยแตกที่เกิดขึ้นจริง 2) วัดค่ากำลังอัดรอบๆรอยแตกโดยใช้เครื่องมือ Schmidt’s Hammer 3) ซ่อมแซมทั้งหมด 3 วิธี วิธีละ 2 รอยแตก 4) วัดค่ากำลังเมื่อเวลาผ่านไป 7 วันเพื่อนำมาเปรียบเทียบกับค่าที่วัดไว้ก่อนที่จะทำการซ่อมแซม

38. งานซ่อมแซม ซีเมนต์เกาท์ อีพอกซี่ มอร์ต้า มอร์ต้า

39. แผนภูมิแท่งแสดงการเปรียบเทียบค่าการทดสอบค่ากำลังอัดของแผนภูมิแท่งแสดงการเปรียบเทียบค่าการทดสอบค่ากำลังอัดของ คอนกรีตก่อนและหลังการซ่อมแซมที่อายุ 7 วัน ค่ากำลังอัดของคอนกรีตที่วัดได้(N/mm2) หมายเหตุ จุดที่ 1 และ จุดที่ 4 เป็นวิธีการซ่อมแซมคอนกรีตที่แตกร้าวโดยการใช้อีพ็อกซี่ จุดที่ 2 และ จุดที่ 5 เป็นวิธีการซ่อมแซมคอนกรีตที่แตกร้าวโดยการใช้มอร์ต้า จุดที่ 3 และ จุดที่ 6 เป็นวิธีการซ่อมแซมคอนกรีตที่แตกร้าวโดยการใช้ซีเมนต์เกาท์

40. วิเคราะห์ผลการทดลอง จากผลทั้งหมด พบว่า 1. วิธีการทดลองโดยการตรวจสอบทางเดมีเบื้องต้น ไม่สามารถ นำมาใช้ตรวจสอบเพื่อคัดเลือกหินที่จะนำไปใช้ในการก่อสร้างได้ เนื่องจากโดยธรรมชาติของหินปูนจะมี Fe2O3 เป็นส่วนประกอบสูงสุดอยู่ที่ 3% ซึ่งการตรวจสอบทางเคมีเบื้องต้นสามารถตรวจสอบได้แม้จะมี Fe2O3 0.1% 2. จากการตรวจสอบ XRD พบว่า ในส่วนของหินที่สกัดจากรอยแตก มี ไพไรต์ เป็นส่วนประกอบทางเคมี และในส่วนที่อยู่รอบๆหิน จะพบยิปซั่ม และ จาโรไซด์ เป็นส่วนประกอบทางเคมี ซึ่งสอดคล้องกับผลงานวิจัยเกี่ยวกับปฏิกิริยา ออกซิเดชั่นของไพไรต์ ของ A. Shayan

41. สรุปผลการทดลอง 1. สาเหตุของรอยแตกร้าว ที่เกิดขึ้นบนผิวสนามบินตาคลี เกิดจากหินที่มีเหล็กในรูปของ แร่ไพไรต์ (FeS2) เป็นส่วนประกอบทางเคมี 2. วิธีการป้องกันคือ หลีกเลี่ยงหินที่มี pyrite เป็นส่วนประกอบในงานก่อสร้าง ซึ่งสามารถทำได้โดย - การตรวจสอบได้ด้วยตาเปล่า ในกรณีที่มีการตกผลึกของไพไรต์ - ตรวจสอบได้โดยการทำปฏิกิริยากับน้ำปูนขาวตามที่ได้กล่าวแล้วข้างต้น ควรทำการตรวจสอบเพื่อหาปริมาณของ Fe2O3ในหินโดยค่าที่ได้ไม่ควรเกิน 3% (กรมทรัพยากรธรณี)

42. 3. สำหรับการซ่อมแซม เมื่อเปรียบเทียบคุณสมบัติของวัสดุซ่อมแซมแล้ว พบว่า วัสดุที่เหมาะสมในการซ่อมแซมผิวทางสนามบิน คือ อีพ็อกซี่

43. สำหรับขั้นตอนการซ่อมรอยแตกร้าวมีดังนี้สำหรับขั้นตอนการซ่อมรอยแตกร้าวมีดังนี้ - สกัด ตกแต่ง รอยแตก ให้เรียบร้อย - ทำความสะอาดรอยแตก โดยใช้การเช็ด ด้วยผ้าเปียก - ผสม ส่วนผสมของอีพอกซี่มอร์ต้า และ อีพอกซี่สำหรับ ประสานผิวคอนกรีต - ทา อีพอกซี่สำหรับประสานผิวคอนกรีต บริเวณผิวรอยแตก แล้วอุดด้วยอีพอกซี่ มอร์ต้า - ฉาบตกแต่งให้เรียบร้อย

44. ตอบข้อซักถาม

45. ขอบคุณ ครับ นนอ. พินิศ รัตนปรมากุล นนอ. ก้องเกียรติ ธูวพงศ์ Civil Engineering