การเสื่อมสภาพของโครงสร้างคอนกรีตเสริมเหล็ก

 วัสดุที่ใช้และกระบวนการผลิตคอนกรีตสำหรับงานโครงสร้างเป็นสิ่งที่งานก่อสร้างสามารถควบคุมได้ดีในปัจจุบัน แต่ปัจจัยทางธรรมชาติอาจเป็นอุปสรรคหรือปัญหาที่เกิดในโครงสร้างคอนกรีตซึ่งควบคุมได้ยาก

      การแตกร้าวและหลุดร่อนของเสาตอม่อ               การเกิดสนิมจากการแทรกซึมของเกลือในดิน

 ผศ.ดร.นันทวัฒน์ ขมหวาน อาจารย์ประจำภาควิชาวิศวกรรมโยธา คณะวิศวกรรมศาสตร์ มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์ ได้ทำการศึกษาการเสื่อมสภาพของคอนกรีตเสริมเหล็กที่เกิดการกัดกร่อนเนื่องจากสาเหตุจากเกลือในดินที่มีผลกระทบต่อโครงสร้างคอนกรีต อาทิ เกลือซัลเฟต และเกลือคลอไรด์ รวมทั้งการเกิดปฏิกิริยาอัลคาไลซิลิกา

   ความเสียหายของการกัดกร่อนเนื่องจากเกลือซัลเฟตและเกลือคลอไรด์ อาทิ สภาวะน้ำทะเลสลับเปียกสลับแห้งบริเวณชายฝั่งทะเล หรือเขตพื้นที่ทางภาคอีสาน ซึ่งพื้นดินมีแหล่งเกลืออยู่นั้น จะมีผลทำให้คอนกรีตเกิดการขยายตัว ตัวประสานในเนื้อคอนกรีตลดน้อยลง การรับกำลังอัดต่ำลง ลักษณะเนื้อคอนกรีตจะหลุดล่อน และมีความเปื่อยยุ่ย รวมทั้งทำให้เหล็กเสริมเป็นสนิม โดยสนิมจะเพิ่มปริมาตรขึ้น และดันคอนกรีตให้แตกร้าวหลุดล่อน ดังนั้นการศึกษาสาเหตุทางเคมีที่เกิดจากเกลือในดินซึ่งสามารถทำลายคอนกรีตและเหล็กเสริมในคอนกรีต จะเป็นประโยชน์เพื่อการพัฒนาคอนกรีตที่สามารถต้านทานการเสียหายทางเคมีที่มีสาเหตุจากเกลือในดินเพื่อประสิทธิภาพและอายุที่ยาวนานในการใช้งานของโครงสร้างคอนกรีต

                                ความเสียหายของโครงสร้างตอม่อโดยทั่วไป

                                        ขั้นตอนการเก็บตัวอย่างดิน

                                   ขั้นตอนการเก็บตัวอย่างคอนกรีต

               ตำแหน่งตรวจสอบการแตกร้าวและเจาะเก็บผงตัวอย่างคอนกรีต

                            ขั้นตอนการวัดความลึกของคาร์บอเนชั่น

                             การตรวจสอบระยะหุ้มและตำแหน่งเหล็กเสริม

   งานวิจัยนี้เป็นการศึกษาผลกระทบของสภาพดินเค็มที่มีต่อสภาพโครงสร้างคอนกรีต ใช้การสำรวจการเสื่อมสภาพโครงสร้างคอนกรีตเสริมเหล็กที่มีอายุมากกว่า 25 ปี อาทิ ตอม่ออาคาร เก็บตัวอย่างดิน วิเคราะห์ทางเคมีของปริมาณเกลือในดิน ความลึกของเกลือในดิน ตรวจหาปริมาณการแทรกซึมของเกลือในตอม่ออาคาร โดยใช้อาคารต่างๆภายในพื้นที่มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์ วิทยาเขตกำแพงแสน เป็นตัวแทนการศึกษาเพื่อสามารถนำไปประยุกตืในการใช้กับพื้นที่อื่นๆในประเทศที่มีสภาพคล้ายคลึงกัน

 ผลการสำรวจการเสื่อมสภาพของโครงสร้างอาคารในพื้นที่มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์ วิทยาเขตกำแพงแสน จังหวัดนครปฐม พบว่าโครงสร้างคอนกรีตเสริมเหล็กที่สัมผัสกับดินโดยตรง  มีการชำรุดเกิดการแตกร้าวของคอนกรีตและมีการเกิดสนิมที่บริเวณของเหล็กเสริม ซึ่งโดยทั่วไปจะเกิดขึ้นกับอาคารคอนกรีตเสริมเหล็กที่มีอายุการใช้งานมานานมากกว่า 25 ปี การศึกษาสาเหตุของการเสื่อมสภาพ ได้ทำการขุดเจาะเก็บตัวอย่างดินที่ระดับความลึกประมาณ 1.50 เมตร จากระดับผิวดินในบริเวณข้างเคียงอาคารคอนกรีต และทำการเก็บตัวผงคอนกรีตของตอม่อที่ระดับความลึกต่างๆ กันคือ 2, 4, 6, 8 และ 10 เซนติเมตร โดยนำตัวอย่างดินและผงคอนกรีตตรวจสอบปริมาณซัลเฟต คลอไรด์ และตรวจสอบความลึกของคาร์บอเนชั่น ผลที่ได้จากการวิเคราะห์ทางเคมีของดิน พบว่าสามารถจัดอยู่ในระดับซัลเฟตรุนแรงน้อยถึงรุนแรงตามมาตรฐานวิศวกรรมสถานแห่งประเทศไทยฯ (วสท.) ส่วนการวิเคราะห์ความเสียหายเนื่องจากอัลคาไล โดยค่า %Na2O(eq) น้อยกว่า 0.6% ตามมาตรฐาน วสท. และตรวจพบโครงสร้างอาคารที่มีปริมาณคลอไรด์ที่ยอมให้ในคอนกรีตมีปริมาณที่สูง มีค่าเกินมาตรฐาน ทำให้มีโอกาสเป็นไปได้ที่อาคารเกิดการเสื่อมสภาพเนื่องจากถูกกัดกร่อนจากคลอไรด์ ซึ่งสอดคล้องกับการสำรวจพบการสนิมเกิดขึ้นที่เหล็กเสริมที่ตอม่ออาคาร ขณะที่การเสื่อมสภาพของโครงสร้างอาคารจากปฏิกิริยาคาร์บอเนชั่น มีผลกระทบน้อยมาก โดยการทดลองแสดงให้เห็นว่าความลึกของคาร์บอเนชั่น ส่วนมากมีค่าน้อย ความลึกไม่เกิน 20 มม.ในขณะที่ระยะหุ้มคอนกรีตมีอยู่ในช่วง 35 ถึง 58 มม. แสดงให้เห็นว่า โครงสร้างจะเสื่อมสภาพจากกระบวนการนี้น้อยมาก

	ที่มาข้อมูล : โครงการวิจัยทุนอุดหนุนวิจัย มก. หัวหน้าโครงการ : ผศ.ดร.นันทวัฒน์ ขมหวาน ภาควิชาวิศวกรรมโยธา คณะวิศวกรรมศาสตร์ มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์   เรียบเรียง : ฝ่ายเผยแพร่งานวิจัย สถาบันวิจัยและพัฒนาแห่ง มก. โทร. 02 561 1474 e-mail : rdiwan@ku.ac.th
ผศ.ดร.นันทวัฒน์ ขมหวาน