ปัญหาของอาคารในประเทศไทยที่ตั้งอยู่ในเขตภูมิอากาศร้อนชื้นคือ ความร้อนและความชื้นจากภายนอกที่ถ่ายเทเข้าสู่ภายภายในอาคารผ่านเปลือกอาคารในลักษณะต่างๆ ซึ่งมีผลให้ภายในอาคารนั้นมีอุณหภูมิที่สูงเกินกว่าสภาวะน่าสบาย (Thermal Comfort) (Fanger, 1972) เกิดเป็นภาระการทำความเย็นของเครื่องปรับอากาศ  ในปัจจุบันมีการใช้คอนกรีตบล็อกซึ่งมีช่องว่างอากาศภายใน(มอก.58-2530) ก่อเป็นผนังอาคารอย่างแพร่หลาย อย่างไรก็ตามคอนกรีตบล็อกที่ใช้มีส่วนผสมของหินซึ่งมีมานานมาก และมีค่าการสะสมความร้อนสูงและเป็นทรัพยากรที่ใช้แล้วหมดไป การนำวัสดุเหลือใช้ทางการเกษตรซึ่งมีน้ำหนักเบาและมีค่าการสะสมความร้อนน้อยกว่าหิน มาพัฒนาเป็นส่วนผสมของคอนกรีตบล็อกแทนหิน จะเป็นการเพิ่มประสิทธิภาพด้านน้ำหนักและการกันความร้อนตลอดจนช่วยสงวนทรัพยากรธรรมชาติและเป็นการพัฒนาวัสดุก่อผนังที่มีความยั่งยืนในอนาคตได้                                                                                                              

                       ประเทศไทยเป็นประเทศที่มีรายได้จากผลผลิตทางเกษตรกรรมเป็นหลัก  มีการปลูกปาล์มน้ำมันเพื่อการพาณิชย์เป็นจำนวนมากโดยเฉพาะบริเวณภาคใต้ของประเทศ  จากข้อมูลแผนพัฒนาอุตสาหกรรมปาล์มน้ำมันและน้ำมันปาล์มปี 2551-2555 (สศก., 2550) พบว่าในประเทศไทยมีการปลูกปาล์มน้ำมันเพื่อการพาณิชย์ประมาณ 4 ล้านไร่ ซึ่งคิดเป็นปริมาณผลผลิต 9 ล้านตันต่อปี ผลปาล์มสดที่เหลือจากการแปรรูปเพื่อสกัดน้ำมันจะเหลือเศษวัตถุดิบที่เป็นกะลาปาล์มจำนวนมาก ซึ่งโดยมากจะถูกนำไปเผาเป็นพลังงานความร้อน การนำกะลาปาล์มไปใช้ประโยชน์ในด้านอื่นๆ นั้นมีน้อยมาก

                        มีงานวิจัยด้านการพัฒนาคอนกรีตบล็อกเพื่อลดการสะสมความร้อนในรูปแบบต่างๆ รวมถึงการนำวัสดุเหลือใช้ทางการเกษตรมาใช้เป็นส่วนประกอบในการผลิตคอนกรีตบล็อก แต่งานวิจัยด้านการผลิตคอนกรีตบล็อกจากกะลาปาล์มน้ำมันซึ่งมีน้ำหนักเบาและมีความแข็งแรงทนทานต่อการย่อยสลายมาใช้เป็นวัสดุทางเลือกยังมีจำนวนจำกัด

                       D.C.L. Teo และคณะ (2005) ได้สรุปผลของงานวิจัยว่ากะลาปาล์มน้ำมันว่ามีศักยภาพที่ดีในการเป็นมวลรวมหยาบในงานโครงสร้างและสามารถใช้ได้เหมือนกับคอนกรีตในงานที่ต้องการกำลังกดอัดต่ำไปจนถึงงานที่ต้องการรับกำลังแรงอัดปานกลาง เช่น งานโครงสร้างของบ้านราคาถูก  การรับกำลังแรงกดอัดสำหรับคอนกรีตที่มีกะลาปาล์มน้ำมันเป็นมวลรวมหยาบ คือ 28.1 เมกะปาสคาล ที่ระยะเวลาการบ่ม 28 วัน ซึ่งเพียงพอสำหรับความต้องการของโครงสร้างคอนกรีตน้ำหนักเบา

                       เชิดชัย (2553) ใช้คอนกรีตบล็อกอัตราส่วนซีเมนต์ต่อหินฝุ่นโดยปริมาตรที่อัตราส่วน 1:9  เป็นค่ามาตรฐานในการใช้เปรียบเทียบกับคอนกรีตบล็อกที่ใช้กะลาปาล์มน้ำมันเป็นมวลรวมเนื่องจากคอนกรีตบล็อกที่ผลิตตามท้องตลาดในปัจจุบันมีปริมาณ ซีเมนต์ต่อหินฝุ่นโดยปริมาตร 1:6 จนถึง 1:11 แต่อัตราส่วนผสมที่เป็นที่นิยมใช้ในการผลิตนั้น คือ อัตราส่วน 1:9 โดยปริมาตร(สิทธิชัย, 2546) หรือ 1:12 โดยมวล ซึ่งในการผลิตคอนกรีตบล็อกนั้นพิจารณาใช้การผลิตแบบไม่ควบคุมความชื้นเนื่องจากผลิตได้ง่าย และเป็นวิธีการผลิตที่แพร่หลายในประเทศไทย ผลการเปรียบเทียบพบว่า คอนกรีตบล็อกจากกะลาปาล์มน้ำมันมีแนวโน้มที่จะสามารถผลิตเป็นคอนกรีตบล็อกให้มีคุณภาพดีและคุณสมบัติที่ดีได้ตามมาตรฐาน ซึ่งส่วนผสมของซีเมนต์ต่อกะลาปาล์มน้ำมันที่อัตราส่วน 3:6 โดยปริมาตรมีน้ำหนักเบากว่าส่วนผสมของซีเมนต์ต่อหินฝุ่น 1:9 โดยปริมาตร ประมาณร้อยละ 28

                       ธีรสิทธิ์และคณะ (2547) ศึกษาการใช้ขี้เถ้าปาล์มน้ำมันในการแทนที่ปูนซีเมนต์ ในการใช้ขี้เถ้าปาล์มที่ได้จากโรงงานโดยตรงจะใช้ปริมาณน้ำที่มากขึ้นในส่วนผสมคอนกรีตเนื่องจากการดูดน้ำของขี้เถ้าปาล์มน้ำมัน ระยะเวลาการก่อตัวของคอนกรีตที่ใช้เถ้าปาล์มแทนที่ปูนซีเมนต์จะเป็นเช่นเดียวกับกรณีของการใช้วัสดุปอซโซลานทั่วไป ขี้เถ้าปาล์มน้ำมันที่มีความละเอียดมากมีศักยภาพสูงในการใช้แทนที่ปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์ประเภทที่ 1 บางส่วนเพื่อทำคอนกรีตกำลังอัดสูงได้ดี  ซึ่งสามารถนำมาใช้แทนที่ได้สูงถึงร้อยละ 30 นอกจากนี้การใช้เถ้าปาล์มน้ำมันบดละเอียดมากแทนที่ปูนซีเมนต์จะช่วยลดความร้อนจากปฏิกิริยาไฮเดรชันของคอนคอนกรีตกำลังอัดสูงได้  ส่วนค่าโมดูลัสยืนหยุ่นพบว่ามีค่าไม่แตกต่างจากคอนกรีตที่ใช้ปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์ประเภทที่ 1 เป็นส่วนผสมมากนัก  

                       การวิจัยนี้จึงมุ่งเน้นการพัฒนาก้อนคอนกรีตบล็อกน้ำหนักเบาจากกะลาปาล์มน้ำมันและขี้เถ้าปาล์มน้ำมันจากโรงงานโดยตรง ที่มีประสิทธิภาพในการลดการถ่ายเทความร้อนเข้าสู่อาคารโดยพิจารณาใช้อัตราส่วนผสมของคอนกรีตบล็อกทั่วไปจากสิทธิชัย(2546) คอนกรีตบล็อกกะลาปาล์มน้ำมันจากเชิดชัย(2553) และคอนกรีตบล็อกกะลาปาล์มน้ำมันผสมชี้เถ้าปาล์มน้ำมันจากธีรสิทธิ์และคณะ(2547)  ซึ่งจะเป็นการช่วยลดพลังงานที่ต้องใช้ในระบบปรับอากาศลงได้   

อุปกรณ์และวิธีการ

                       ผู้วิจัยกำหนดวัตถุประสงค์ในการศึกษามุ่งเน้นการขึ้นรูปคอนกรีตที่มีหินฝุ่น กะลาปาล์มน้ำมัน และขี้เถ้าปาล์มน้ำมันเป็นมวลรวมโดยวัสดุและอุปกรณ์ในการขึ้นรูปคอนกรีตเพื่อทำการทดสอบได้แก่ กะลาปาล์มน้ำมันพันธุ์เทเนอร่า, ขี้เถ้าปาล์มจากผลิตผลของปาล์มทั้งหมดจากโรงงานผลิตน้ำมันปาล์ม ยูนิวานิชจำกัด(มหาชน) จังหวัดกระบี่, หินฝุ่นขนาดเล็กกว่า 3 มิลลิเมตรเพื่อให้ก้อนคอนกรีตมีคุณภาพตาม มอก.109-2517, ปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์ ประเภทที่ 1, โซดาไฟ(ด่างเข้มข้น) และผงซักฟอกสำหรับล้างกะลาปาล์มน้ำมัน, ถังน้ำและถังผสมคอนกรีต, ตะแกรงคัดแยกขนาดกะลาปาล์มน้ำมันขนาดมาตรฐาน เบอร์ 1/2  นิ้ว , 3/8 นิ้ว , 1/4 นิ้ว และ 1/8 นิ้ว,เครื่องชั่งน้ำหนักละเอียดหลักกรัม ขนาดชั่งได้ 30,000 กรัม สำหรับชั่งอัตราส่วนผสม แม่แบบเหล็กขนาด 10 x 10 x 10 ซม. สำหรับขึ้นรูปเพื่อทดสอบกำลังกดอัดตามมาตรฐานเลขที่ มอก.109-2530 และขนาด 20 x 20 x 2.2 ซม. สำหรับขึ้นรูปเพื่อทดสอบค่าสัมประสิทธิ์การนำความร้อนตามมาตรฐาน ASTM-C518, เวอร์เนียร์คาลิปเปอร์สำหรับวัดหน้าตัดคอนกรีต สำหรับการทดสอบกำลังกดอัด ใช้เครื่องทดสอบการรับกำลังกดอัด Universal Testing Machine (UTM) ขนาด 20 ตัน ของ CHUN YEN Testing Machines Co., Ltd. รุ่น CY-6040A4 ค่าความคลาดเคลื่อน +/- 1% และการทดสอบสัมประสิทธิ์การนำความร้อนใช้เครื่องทดสอบสัมประสิทธิ์การนำความร้อน Heat Flow Meter Instrument รุ่น HC-074 ของ EKO Instrument Co., Ltd.ตามมาตรฐาน ASTM-C518 ค่าความคลาดเคลื่อน +/- 1%

วิธีการทดลอง

1. การเตรียมวัตถุดิบ(กะลาปาล์มน้ำมัน)และแม่แบบเพื่อการผลิต
   
2. ผลิตก้อนคอนกรีตบล็อกทั่วไปขนาด 10 x 10 x 10 เซ็นติเมตรเพื่อใช้ทดสอบค่าความแข็งแรงของคอนกรีต และ 20 x 20 x 2.2 เซ็นติเมตรเพื่อใช้ทดสอบค่าสัมประสิทธิ์การนำความร้อน (ค่า K) ตามสัดส่วนผสมต่างๆ
   
3. ผลิตคอนกรีตบล็อกจากกะลาปาล์มน้ำมันที่เหมาะสมในอัตราส่วนต่างๆ เพื่อการทดสอบสมรรถนะ
   
4. ผลิตก้อนคอนกรีตบล็อกขนาด 19 x 39 x 7 เซ็นติเมตร เพื่อใช้ทดสอบด้านอุณหภูมิในบ้านจำลอง
   
5. การทำบ้านจำลอง ขนาด กว้าง 1.20 x ยาว 1.20 x สูง 1.60 เมตร เพื่อทดสอบอุณหภูมิ และการเก็บข้อมูลด้านอุณหภูมิเพื่อเปรียบเทียบระหว่าง คอนกรีตกะลาปาล์มน้ำมัน คอนกรีตบล็อกทั่วไป และคอนกรีตมวลเบา                                                            
   
   

ผลการทดลอง

            ผลการทดสอบพบว่า อัตราส่วนที่เหมาะสมที่สุดในการขึ้นรูปคอนกรีตบล็อกที่มีกะลาปาล์มและขี้เถ้าเป็นมวลรวม คือ อัตราส่วนกะลาปาล์มที่ 0.88 ต่อปูนซีเมนต์ 0.7 ต่อขี้เถ้าปาล์ม 0.3 โดยมวลและใช้ปริมาณน้ำที่ 32.73% ของโดยมวลของปริมาณปูนรวมกับขี้เถ้าปาล์ม ซึ่งจะให้ค่ากำลังกดอัดเมื่อบ่มครบ 28 วันที่ 56.550 KSC ซึ่งผ่านหน่วยแรงที่ยอมให้ ของคอนกรีตตามมาตรฐาน ว.ส.ท. ปีพ.ศ.2548 อ้างอิงตาม ACI 318.05 (กำหนดให้ตัวคูณลดกำลังการกดทับบนคอนกรีตเท่ากับ 0.65) จากมาตรฐานคอนกรีตบล็อกไม่รับน้ำหนัก มอก.58-2530 ที่กำหนดให้ค่าเฉลี่ยกำลังกดอัดคอนกรีต 5 ก้อนต้องไม่น้อยกว่า 2.5 MPa หรือ 25.49 KSC

               ด้านผลการทดสอบสัมประสิทธิ์การนำความร้อนพบว่าคอนกรีตบล็อกที่มีกะลาปาล์มและขี้เถ้าปาล์มเป็นมวลรวมตามอัตราส่วนดังกล่าวมีค่าสัมประสิทธิ์การนำความร้อนอยู่ที่ 0.199 W/m.k ซึ่งต่ำกว่าคอนกรีตบล็อกทั่วไปตามท้องตลาดที่มีค่าสัมประสิทธิ์การนำความร้อนที่ 0.519 W/m.k (กรมพัฒนาพลังงานทดแทนและอนุรักษ์พลังงาน กระทรวงพลังงาน, 2547)  ส่งผลให้อุณหภูมิภายในบ้านจำลองขนาด กว้าง 1.20 x ยาว 1.20 x สูง 1.60 เมตรที่ก่อด้วยคอนกรีตบล็อกที่มีกะลาปาล์มและขี้เถ้าเป็นมวลรวมตามอัตราส่วนดังกล่าวทางทิศใต้นั้นมีอุณหภูมิต่ำกว่าอุณหภูมิภายในบ้านจำลองขนาดเดียวกันที่ก่อด้วยคอนกรีตบล็อกทั่วไปทางทิศใต้ แต่ยังคงสูงกว่าคอนกรีตมวลเบาที่มีราคาและเทคโนโลยีในการผลิตสูงกว่าคอนกรีตบล็อกทั้งสองประเภทอยู่เล็กน้อย

ภาพที่ 1 (ก) ผลการทดสอบอุณหภูมิภายในบ้านจำลองขนาด กว้าง 1.20 x ยาว 1.20 x สูง 1.60 เมตรที่ก่อด้วยคอนกรีตบล็อกชนิดต่างๆ ทางทิศใต้  (ข) คอนกรีตบล็อกที่มีกะลาปาล์มและขี้เถ้าเป็นมวลรวมในอัตราส่วนกะลาปาล์มที่ 0.88 ต่อปูนซีเมนต์ 0.7 ต่อขี้เถ้าปาล์ม 0.3 โดยมวลและใช้ปริมาณน้ำที่ 32.73% หลังจากบ่มครบ 28 วัน