ศักยภาพของการใช้ Metakaolin ในงานซ่อมแซม และงานคอนกรีตกำลังสูง
Potential of Metakaolin for Repair Material and High Strength Concrete
 
สุวิมล สัจจวาณิชย์ เจริญวุฒิ ปัญญานุสรณ์กิจ และ จิรวัฒน์ สุวรรณพฤกษ์
ภาควิชาวิศวกรรมโยธา  คณะวิศวกรรมศาสตร์
มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์

โทร. 0-2579-7565

    การเสื่อมสภาพของคอนกรีตอาจเกิดขึ้นจากการเสื่อมสภาพของวัสดุหรือจากการใช้งานในสภาวะแวดล้อมที่รุนแรง หากได้รับการตรวจสอบหาสาเหตุของความเสียหายและทำการแก้ไขซ่อมแซม ก็จะช่วยยืดอายุการใช้งานของโครงสร้างนั้น ๆ ได้ ดังนั้นการพัฒนาวัสดุคุณภาพดีทั้งสำหรับงานซ่อมและงานก่อสร้างใหม่นับว่าเป็นสิ่งจำเป็นอย่างยิ่ง โดยเฉพาะหากใช้วัตถุดิบจากแหล่งในประเทศมาปรับปรุงคุณภาพเพื่อนำมาใช้งานตามวัตถุประสงค์ได้จะเป็นการลดต้นทุนและเกิดประโยชน์อย่างยิ่ง
    ดินขาว (Metakaolin: MK) ได้จากการนำดินขาวดิบ (Kaolin) มาปรับปรุงคุณภาพด้วยความร้อน เพื่อใช้เป็นสารผสมเพิ่มประเภทแร่ธาตุในงานคอนกรีต ประเทศไทยมีแหล่งดินขาวหลายแหล่งที่มีคุณภาพดีและมีขนาดใหญ่ เช่น แหล่งดินขาวหาดส้มแป้น จังหวัดระนอง แหล่งดินขาวนราธิวาส จังหวัดนราธิวาส เป็นต้น ส่วนใหญ่ใช้ประโยชน์ในอุตสาหกรรมเซรามิก แต่การใช้ในงานคอนกรีตยังไม่เป็นที่รู้จักกันมากนักแม้ว่าในต่างประเทศจะมีการนำมาใช้งานกันค่อนข้างมาก
    ในประเทศไทยได้มีการศึกษาถึงศักยภาพของ MK จากแหล่งในประเทศในด้านการใช้งานร่วมกับมอร์ต้าร์และคอนกรีต โดยใช้ MK แทนที่ซีเมนต์บางส่วนและพบว่า MK ซื่งใช้วัตถุดิบจากแหล่งดินขาว จังหวัดระนอง เมื่อใช้ร่วมกับซีเมนต์มีผลช่วยปรับปรุงคุณสมบัติบางประการของมอร์ต้าร์ให้ดีขึ้น ดังนั้นงานวิจัยนี้เป็นการศึกษาผลของดินขาว MK ต่อการพัฒนากำลังและการซึมผ่านของคลอไรด์ในมอร์ต้าร์และคอนกรีตโดยวิธีเร่งการซึมผ่านด้วยไฟฟ้าโดยเทียบกับระดับการซึมผ่านที่ระบุตามมาตรฐาน ASTM C 1202 เพื่อศึกษาถึงศักยภาพของการนำมาใช้ในงานซ่อมแซม และงานคอนกรีตกำลังสูง โดยใช้ดินขาวดิบจากแหล่งดินขาวหาดส้มแป้น จังหวัดระนองปรับปรุงคุณภาพด้วยความร้อนที่อุณหภูมิ 800 องศาเซลเซียส เป็นเวลา 6 ชั่วโมงบดให้ละเอียด จนมีความละเอียด 9,800 ซม2/กรัมไมครอน มีลักษณะดังแสดงในรูปที่ 1

    การใช้ MKร่วมกับซีเมนต์ทำให้เกิดปฏิกิริยาปอซโซลานิก ซึ่งทำให้ CH ที่ได้จากปฏิกิริยาไฮเดรชั่นมีปริมาณลดลง ในอัตราส่วนที่ศึกษาโดยแปรผันปริมาณแทนที่ซีเมนต์ด้วย MK ที่ 0, 10, 20, 30 และ 40 % และใช้สารลดน้ำร่วมกัน พบว่าเมื่ออายุเกิน 7 วัน มอร์ต้าร์ที่ใช้ MK แทนที่ซีมนต์ทุกส่วนผสมให้ค่ากำลังอัดสูงกว่ามอร์ต้าร์ควบคุม ประมาณ 8 - 20 % โดยกำลังอัดที่เพิ่มขึ้นเป็นผลกระทบจากปฏิกิริยาปอซโซลานทำให้เกิดสารที่มีคุณสมบัติการเชื่อมประสาน (CSH) เพิ่มมากขึ้น และอีกส่วนหนึ่งเป็นผลจากอนุภาคขนาดเล็กของMKที่สามารถแทรกช่องว่าง (Filler Effect) ซึ่งทำให้ช่องว่างมีขนาดเล็กลงและการใช้ MK แทนที่ซีเมนต์มีผลต่อการลดความพรุนต่ำมากสำหรับปริมาณ MK 10 -30 % จนถึงระดับที่ไม่มีการซึมผ่านของคลอไรด์ได้สำหรับปริมาณ MK 40 % เมื่อเทียบกับค่าที่แนะนำตาม ASTM C 1202 ในขณะที่ มอร์ต้าควบคุมจัดอยู่ในระดับมีการซึมผ่านของคลอไรด์สู
    สำหรับคอนกรีตผสม MK จากการศึกษานี้เมื่อเปรียบเทียบโดยพิจารณา W/B และปริมาณการแทนที่ การแทนที่ด้วยปริมาณ MK 20% ให้ผลดีที่สุดในด้านกำลังดังในรูปที่ 2 แต่เมื่อพิจารณาในด้านความต้านทานการซึมผ่านของคลอไรด์ MK คอนกรีตทุกปริมาณการแทนที่ให้ค่าอยู่ในช่วงต่ำกว่าถึงต่ำมากซึ่งแสดงถึงประสิทธิภาพของ MK ในการปรับปรุงโครงสร้างภายในที่ทึบแน่นมากขึ้นเมื่อเทียบกับคอนกรีตผสมซิลิก้าฟูมและคอนกรีตกำลังสูงซึ่งใช้สารลดน้ำปริมาณสูงตามเกณฑ์ปกติซึ่งจัดอยู่ในระดับปานกลาง และระดับสูง ดังจะเห็นได้จากภาพถ่ายซึ่งไม่ปรากฏระดับการซึมของคลอไรด์ของ MK คอนกรีตเมื่อเทียบกับคอนกรีตปกติดังในรูปที่ 3