โครงสร้างของบ้านดินเป็นโครงสร้างแบบผนังรับน้ำหนัก โดยมีบล็อกดินดิบเป็นส่วนประกอบสำคัญ แต่จากการศึกษางานวิจัยที่ผ่านมาพบว่า บล็อกดินดิบยังมีข้อด้อยคือ สามารถรับแรงได้น้อย หากจะเพิ่มความสามารถในการรับแรงจะต้องใช้วัสดุเชื่อมประสาน เช่น ปูนซีเมนต์ ซึ่งเป็นวัสดุที่ใช้พลังงานในขั้นตอนกระบวนการผลิตสูง หรือใช้ยางพารา ซึ่งมีราคาแพงผสมลงในบล็อกดินดิบ และจะต้องใช้สารเคมีที่มีกลิ่นแรงซึ่งอาจจะเป็นอันตราย เป็นส่วนผสม (วรุณ, 2548) อีกทั้งยังมีงานวิจัยที่ศึกษาเกี่ยวกับวัสดุเชื่อมประสานสำหรับบล็อกดินดิบอยู่ไม่มากนัก ซึ่งจากการศึกษาเกี่ยวกับวัสดุเชื่อมประสานชนิดต่างๆ ที่สามารถใช้ผสมในดินเหนียวพบว่า การผสมปูนขาวลงไปในเนื้อดินจะส่งผลให้ดินเหนียวมีคุณสมบัติเชิงวิศวกรรมดีขึ้น เช่น มีความเชื่อมแน่นสูงขึ้น มีกำลังรับแรงเฉือนสูงขึ้น และอัตราการทรุดตัวที่ต่ำลง

              นอกจากการใช้ปูนขาวเป็นวัสดุประสานแล้ว จากการศึกษาพบว่ามีงานวิจัยที่ใช้เศษวัสดุเหลือใช้จากโรงงานเพื่อปรับปรุงคุณภาพดินเหนียวร่วมกับปูนขาวด้วย เช่น การปรับปรุงคุณภาพดินเหนียวอ่อนโดยใช้ปูนขาวและเถ้าลอยลิกไนต์ที่สัดส่วนผสมต่างๆ ซึ่งพบว่าเมื่อใช้เถ้าลอยลิกไนต์ผสมกับปูนขาวในอัตราส่วน 1 : 1 จะสามารถเป็นวัสดุเชื่อมประสานที่ทำให้ดินสามารถรับกำลังได้ดีกว่าการใช้ปูนขาว หรือเถ้าลอยลิกไนต์เพียงอย่างเดียว (ศรัณย์รัฐ, 2545) 

              เถ้าปาล์มน้ำมันเป็นเศษวัสดุเหลือใช้จากโรงงานปาล์มน้ำมัน และโรงไฟฟ้าชีวมวล ได้จากเผาเศษปาล์มน้ำมัน เช่น ทางปาล์ม กะลาปาล์ม เป็นต้น ซึ่งมีปริมาณที่เพิ่มขึ้นทุกๆ ปีและยากแก่การกำจัด เนื่องจากมีลักษณะเป็นฝุ่นละออง สามารถฟุ้งกระจาย ส่งผลกระทบกับชุมชนข้างเคียงหากไม่มีการนำไปใช้ให้เกิดประโยชน์ จากการศึกษาพบว่า องค์ประกอบทางเคมีของเถ้าปาล์มน้ำมันมีส่วนผสมของซิลิกอนไดออกไซด์ (SiO2) ในปริมาณมากเช่นเดียวกับเถ้าลอยลิกไนต์ จึงมีแนวโน้มที่จะสามารถใช้เป็นวัสดุเชื่อมประสานร่วมกับปูนขาวได้เช่นเดียวกัน

              ดังนั้นงานวิจัยนี้จึงมุ่งเน้นเรื่องการเพิ่มประสิทธิภาพของบล็อกดินดิบด้านการรับแรง โดยใช้วัสดุเชื่อมประสานคือ ปูนขาวและเถ้าปาล์มน้ำมัน โดยเปรียบเทียบระหว่างบล็อกดินดิบทั่วไปที่ไม่ผสมปูนขาวและเถ้าปาล์มน้ำมัน กับบล็อกดินดิบที่ผสมปูนขาวและเถ้าปาล์มน้ำมันในอัตราส่วนต่างๆ

วัตถุประสงค์งานวิจัย

              เพื่อหาปริมาณปูนขาวและเถ้าปาล์มน้ำมันที่เหมาะสมในการใช้เป็นวัสดุเชื่อมประสานในบล็อกดินดิบที่จะทำให้บล็อกดินดิบสามารถรับแรงได้ดีที่สุด

วิธีการ

                  ศึกษาคุณสมบัติทางกายภาพของดินเหนียวตัวอย่างที่นำมาจากศูนย์การเรียนรู้บ้านดิน อาศรมวงศ์สนิท อำเภอองครักษ์ จังหวัดปทุมธานี และศึกษาองค์ประกอบทางเคมีของเถ้าปาล์มน้ำมัน จากนั้นหาปริมาณน้ำที่เหมาะสมในการขึ้นรูปบล็อกดินดิบ โดยขึ้นรูปบล็อกดินดิบต้นแบบขนาด 5x5x5 เซนติเมตร และขนาด 12.5x25x10 เซ็นติเมตร ด้วยเครื่องอัด CINVA-RAM โดยส่วนผสมประกอบด้วยมวลรวมของ ดิน: ทราย: แกลบ ในอัตราส่วนคงที่ คือร้อยละ 87, 10 และ 3 ตามลำดับ โดยบล็อกดินดิบที่มีส่วนผสมของปูนขาวและเถ้าปาล์มน้ำมันมีสัดส่วน 1:1 ซึ่งมีอัตราส่วนต่อมวลรวมโดยน้ำหนักคือร้อยละ 5, 7, 9, 11 และ 13 ตามลำดับ และเปรียบเทียบกับบล็อกดินดิบโดยทั่วไปที่ไม่ได้ผสมปูนขาวและเถ้าปาล์มน้ำมัน จากนั้นบ่มชื้นเป็นเวลา 28 วันเพื่อทดสอบ (1) สภาพโดยรวมของพื้นผิวบล็อกดินดิบ (General condition) (2) ตรวจสอบหาขนาดที่เปลี่ยนไปของบล็อกดินดิบ (Dimensional tolerance) (3) ทดสอบความสามารถในการรับแรงอัด และแรงดัด (Unconfined characteristic compressive strength) (4) ตรวจวัดและเปรียบเทียบค่าความหนาแน่นของบล็อกตัวอย่างในแต่ละสัดส่วน โดยคำนวณจากความสัมพันธ์ของมวลต่อปริมาตร (5) ทดสอบค่าสัมประสิทธิ์การนำความร้อน (ค่า k) เพื่อหาอัตราส่วนของปูนขาวและเถ้าปาล์มน้ำมันที่เหมาะสมของบล็อกต้นแบบ โดยพิจารณาประกอบกับผลการทดลองที่ผ่านมา และ *(6) ทำบ้านจำลองจำนวน 2 หลัง ที่ใช้ผนังบล็อกดินดิบทั่วไป และผนังบล็อกดินดิบต้นแบบ (จากข้อ (5)) เพื่อทดสอบด้านอุณหภูมิและความชื้นภายในบ้านจำลอง *หมายเหตุ การทดลองข้อ (6) อยู่ในขั้นตอนการดำเนินการทดสอบผลที่สมบูรณ์ ซึ่งสามารถติดตามได้จากวิทยานิพนธ์ “การปรับปรุงคุณภาพบล็อกดินดิบด้วยปูนขาวและเถ้าปาล์มน้ำมัน” (วรวุฒิ, 2554)

ผลการทดลองและวิจารณ์

              4.1 ผลการศึกษาคุณสมบัติทางเคมีของเถ้าปาล์มน้ำมันโดยส่งตัวอย่างไปตรวจสอบที่ศูนย์เทคโนโลยีโลหะและวัสดุแห่งชาติ สำนักงานพัฒนาวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีแห่งชาติ

Figure 1 - Chemical Composition of Palm Ash

              4.2 ผลศึกษาคุณสมบัติทางกายภาพของดิน โดยส่งตัวอย่างไปตรวจสอบที่ภาควิชาปฐพีวิทยา คณะเกษตร มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์ พบว่า เป็นดินประเภทดินเหนียว (Clay)  ประกอบด้วย ทราย ร้อยละ 20 ทรายแป้ง ร้อยละ 22 ดินเหนียว ร้อยละ 58  มีค่าขีดจำกัดเหลวเท่ากับ 48.50 ขีดจำกัดพลาสติกมีค่าเท่ากับ 19.66 ดัชนีพลาสติกมีค่าเท่ากับ 28.84 และอิฐดินดิบควรมีสัดส่วนของ ดิน: ทราย: แกลบ ที่อัตราส่วน 87:10:3 (จตุพร, 2550)  

              4.3 ผลตรวจสอบสภาพโดยรวมของพื้นผิวบล็อกดินดิบ (General condition) บล็อกดินดิบทั่วไปที่ไม่ผสมปูนขาวและเถ้าปาล์มน้ำมัน ผิวบล็อกมีรอยแตกร้าวยาวกว่า 7 เซนติเมตร และกว้างเกินกว่า 3 มิลลิเมตรจึงไม่ผ่านมาตรฐาน (Walker, 2001) หลังมีการผสมปูนขาวและเถ้าปาล์มน้ำมัน ในอัตราส่วนต่อมวลรวมโดยน้ำหนัก ร้อยละ 5, 7, 9, 11 และ 13% ตามลำดับ พบว่า อัตราส่วนร้อยละ 5 และ 7 ยังพบรอยแตกร้าวขนาดเล็กในขณะที่อัตราส่วนร้อยละ 9, 11 และ13% ไม่พบรอยแตกร้าวเลย

              4.4 ผลหาปริมาณน้ำที่เหมาะสมในการขึ้นรูปบล็อกดินดิบ โดยการหาความสัมพันธ์ระหว่างปริมาณ
น้ำและความหนาแน่นแห้งสูงสุด จากภาพที่ 2 พบว่าปริมาณน้ำที่ให้ความหนาแน่นแห้งสูงที่สุดอยู่ที่ 40% ของน้ำหนักวัสดุมวลรวม จึงใช้ปริมาณน้ำที่ 40% ในการขึ้นรูปบล็อกดินดิบ

Figure 2 - Relationship between Percentage of Water and Dry Density	Figure 3 Compress Strength Test

              4.5 ผลการทดสอบกำลังรับแรงอัด (Unconfined characteristic compressive strength) จากภาพที่ 3 พบว่า บล็อกดินดิบทั่วไปสามารถรับแรงได้ 12.631 ksc หลังจากผสมปูนขาวและเถ้าปาล์มน้ำมันในอัตราส่วนมวลรวมโดยน้ำหนักร้อยละ 5, 7, 9, 11, 13 สามารถรับแรงได้ 12.926, 19.862, 21.038, 29.361 และ 31.827 ksc ตามลำดับ โดยในอัตราส่วนตั้งแต่ร้อยละ 9 ขึ้นไปจะได้ค่าการรับแรงอัดที่ผ่านมาตรฐาน

Figure 4 - Bending Strength Test	Figure5 – Conductivity (k)

              4.6 ผลการทดสอบแรงดัด (Unconfined characteristic compressive strength) จากภาพที่ 4 พบว่าบล็อกดินดิบทั่วไปสามารถรับแรงได้ 1.782 ksc หลังจากผสมปูนขาวและเถ้าปาล์มน้ำมันในอัตราส่วน 1:1 ซึ่งในอัตราส่วนมวลรวมโดยน้ำหนัก ร้อยละ 5, 7, 9, 11, 13 สามารถรับแรงได้ 2.664, 4.356, 4.388, 5.8 และ 6.6 ksc ตามลำดับ

              4.7 ผลการทดสอบค่าสัมประสิทธิ์การนำความร้อน (k) จากภาพที่ 5 พบว่าบล็อกดินดิบทั่วไปมีค่า 0.212 วัตต์ต่อเมตร-องศาเซลเซียส หลังจากผสมปูนขาวและเถ้าปาล์มน้ำมันในอัตราส่วน 1:1 ซึ่งในอัตราส่วนมวลรวมโดยน้ำหนักร้อยละ 5, 7, 9, 11, 13 มีค่า 0.287, 0.29, 0.296, 0.298 และ 0.305 วัตต์ต่อเมตร-องศาเซลเซียส ตามลำดับ

              4.8 ผลการตรวจสอบหาขนาดที่เปลี่ยนไปของบล็อกดินดิบ (Dimensional tolerance) หลังบ่มชื้นเป็น
เวลา 28 วัน พบว่า บล็อกดินดิบโดยทั่วไปที่ไม่ผสมปูนขาวและเถ้าปาล์มน้ำมัน มีขนาดหดตัวเฉลี่ย
0.5มิลลิเมตร ซึ่งไม่ผ่านมาตรฐาน (Walker, 200) ชุดการทดลองที่ผสมปูนขาวและเถ้าปาล์มน้ำมันในอัตราส่วนต่อมวลรวมโดยน้ำหนัก ร้อยละ 5, 7, 9, 11 และ 13 มีขนาดที่หดตัวเล็กลง 0.23, 0.20, 0.13, 0.10 และ 0.05 มิลลิเมตร ตามลำดับ

4.9.  ผลการทดสอบเปรียบเทียบค่าความหนาแน่น พบว่า บล็อกดินดิบโดยทั่วไปที่ไม่ได้ผสมปูนขาวและเถ้าปาล์มน้ำมันมีความหนาแน่นเฉลี่ย 1,345.20 Kg./m³ ชุดการทดลองที่ผสมปูนขาวและเถ้าปาล์มน้ำมัน
ในอัตราส่วนมวลรวมโดยน้ำหนัก ร้อยละ 5, 7, 9, 11 และ 13 มีความหนาแน่นเฉลี่ย 1,357.43, 1,370.45, 1,386.97, 1,388 และ 1,398.0 Kg. /m³ ตามลำดับ

สรุปผลการทดลอง

จากผลการวิจัยการใช้ปูนขาวและเถ้าปาล์มน้ำมันเพื่อเป็นวัสดุเชื่อมประสานในบล็อกดินดิบอัตรา ส่วน 1:1 โดยมีอัตราส่วนต่อมวลรวมโดยน้ำหนักร้อยละ 5, 7, 9, 11 และ 13% ตามลำดับ สามารถสรุปได้ดังนี้

5.1 ปริมาณน้ำที่เหมาะสมในการขึ้นรูปบล็อกดินดิบอยู่ที่ปริมาณร้อยละ 40 ของน้ำหนักวัสดุมวลรวม
5.2 รอยแตกร้าวและการหดตัวของบล็อกดินดิบ มีค่าลดลงตามอัตราส่วนของปริมาณปูนขาวและเถ้าปาล์มน้ำมันที่เพิ่มขึ้น
5.3 ค่าความหนาแน่น มีค่าเพิ่มขึ้นเมื่อเพิ่มอัตราส่วนของปริมาณปูนขาวและเถ้าปาล์มน้ำมันที่เพิ่มขึ้น
5.4 ค่าสัมประสิทธิ์การนำความร้อนมีค่าเพิ่มขึ้นเมื่อปริมาณปูนขาวและเถ้าปาล์มน้ำมันเพิ่มมากขึ้น
5.5 ค่าการรับแรงอัดและแรงดัดของบล็อกดินดิบมีค่าเพิ่มขึ้นตามอัตราส่วนของปริมาณปูนขาวและเถ้าปาล์มน้ำมันที่เพิ่มขึ้น
      โดยในอัตราส่วนร้อยละ13 ของวัสดุมวลรวมมีค่าการรับแรงอัดและแรงดัดมากที่สุด
5.6 การใช้ปูนขาวและเถ้าปาล์มน้ำมันเป็นวัสดุเชื่อมประสานในบล็อกดินดิบ ทำให้บล็อกดินดิบสามารถรับแรงอัดและแรงดัด
     ได้มากกว่าบล็อกดินดิบโดยทั่วไป และมีแนวโน้มที่จะสามารถรับแรงได้เพิ่มขึ้นอีก เมื่อเพิ่มปริมาณปูนขาวและเถ้าปาล์มน้ำมันในปริมาณที่มากขึ้นเรื่อยๆ