สมบัติการไหลแผ่ของซีเมนต์มอร์ตาร์แทนที่บางส่วนด้วยไมโครซิลิกาและแกรไฟต์

Thanakornn Pansawat; พรศักดิ์ ชาญธาดา; ศุภกร ประพัสสร

ผู้แต่ง

Thanakornn Pansawat กองพัฒนาพลังงาน กรมพัฒนาพลังงานทดแทนและอนุรักษ์พลังงาน
พรศักดิ์ ชาญธาดา บริษัท ณษา จำกัด
ศุภกร ประพัสสร ภาควิชาวิศวกรรมโยธา สถาบันวิศวกรรมศาสตร์และเทคโนโลยีอุตสาหกรรม มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีมหานคร

คำสำคัญ:

การไหลแผ่ของซีเมนต์มอร์ตาร์, ไมโครแกรไฟต์, ไมโครซิลิกา, พฤติกรรมรีโอโลยี

บทคัดย่อ

งานวิจัยนี้มุ่งศึกษาผลของการแทนที่ซีเมนต์ปอร์ตแลนด์บางส่วนด้วยไมโครซิลิกา (MS) และแกรไฟต์ (GP) ต่อสมบัติการไหลแผ่ของซีเมนต์มอร์ตาร์ในสภาวะสด โดยกำหนดอัตราส่วนน้ำต่อวัสดุประสาน (w/b) คงที่ที่ 0.30 และอัตราส่วนวัสดุประสานต่อทราย (b/s) เท่ากับ 0.5 ส่วนผสมออกแบบมีทั้งหมด 16 สูตร ประกอบด้วยสูตรควบคุม (ซีเมนต์ล้วน) และสูตรไฮบริดซึ่งแทนที่ซีเมนต์ในสัดส่วนร้อยละ 5, 10 และ 15 โดยน้ำหนักของซีเมนต์ การทดสอบความสามารถในการไหลแผ่ดำเนินการตามมาตรฐาน ASTM C230/C230M และรายงานผลในรูปค่าร้อยละการไหลแผ่ (%SF) ผลการทดลองแสดงให้เห็นว่า การเติม GP เพียงอย่างเดียวในปริมาณร้อยละ 5 ให้ค่าการไหลแผ่สูงกว่าสูตรควบคุม โดยเพิ่มศักยภาพการไหลแผ่ให้ดีขึ้นประมาณร้อยละ 10 เมื่อเทียบกับมอร์ตาร์ปกติ ในขณะที่การแทนที่ด้วย MS เพียงอย่างเดียวทำให้ค่าร้อยละการไหลแผ่ลดลงอย่างมีนัยสำคัญ และมีแนวโน้มแปรผันตรงกับปริมาณการแทนที่ ทั้งนี้ เนื่องจาก MS มีพื้นที่ผิวจำเพาะสูง ส่งผลให้ความต้องการน้ำเพิ่มขึ้นและลดปริมาณน้ำอิสระภายในระบบ อย่างไรก็ตาม เมื่อเพิ่มปริมาณ GP มากขึ้นเป็นร้อยละ 10–15 พบว่าค่าร้อยละการไหลแผ่ลดลงอย่างมีนัยสำคัญเช่นกัน เนื่องจากการดูดซับน้ำบนผิวอนุภาคและการเพิ่มความหนืดของซีเมนต์เพสต์จากความละเอียดสูงระดับไมครอน ผลการศึกษานี้สะท้อนให้เห็นถึงกลไกเชิงอนุภาคที่ควบคุมพฤติกรรมรีโอโลยีของมอร์ตาร์ผสมวัสดุผงละเอียด และให้ข้อมูลพื้นฐานที่สำคัญสำหรับการออกแบบส่วนผสมคอนกรีตที่ต้องการควบคุมสมบัติการไหลในสภาวะสดอย่างเหมาะสม

เอกสารอ้างอิง

Soeurt Reaksmey และ วิเชียร ชาลี. การปรับปรุงกำลังอัดของคอนกรีตที่ผสมเถ้าแกลบโดยใช้ด่างเร่งปฏิกิริยา. วารสารวิชาการพระจอมเกล้าพระนครเหนือ, 2016;26(3):347-357.

Chalee W, Jaturapitakkul C. Threshold chloride content of fly ash concrete under marine environment. Journal of Industrial Technology. 2007;7(1):21-8.

Yijin L, Shiqiong Z, Jian Y, Yingli G. The effect of fly ash on the fluidity of cement paste, mortar, and concrete. In Proceedings of the International Workshop on Sustainable Development and Concrete Technology 2004 May 20 (pp. 339-345). Beijing, China.

สารพล ตรีสุวรรณ. ผลกระทบของวัสดุอนินทรีย์ผสมเพิ่มต่อการหดตัวของมอร์ตาร์สด. วิทยานิพนธ์ปริญญามหาบัณฑิต, ภาควิชาวิศวกรรมโยธา, คณะวิศวกรรมศาสตร์, สถาบันเทคโนโลยีพระจอมเกล้าเจ้าคุณทหารลาดกระบัง, 2553.

Valipour M, Pargar F, Shekarchi M, Khani S, Moradian M. In situ study of chloride ingress in concretes containing natural zeolite, metakaolin and silica fume exposed to various exposure conditions in a harsh marine environment. Construction and Building Materials. 2013 Sep 1;46:63-70.

Tufail RF, Naeem MH, Ahmad J, Waheed H, Majdi A, Farooq D, Maqsoom A, Butt F. Evaluation of the fresh and mechanical properties of nano-engineered self- compacting concrete containing graphite nano/micro platelets. Case Studies in Construction Materials. 2022 Dec 1;17:e01165.

Liu H, Liu K, Lan Z, Zhang D. Mechanical and electrical characteristics of graphite tailing concrete. Advances in Materials Science and Engineering. 2018;2018(1):9297628.

Al-Bayati AJ, Butrouna KH, Steffen RE, Salman B, Al-Qaralleh M. Utilizing graphite powder to improve concrete conductivity, compressive strength, and workability. In Construction Research Congress 2020 Mar 8 (pp. 881-888). Reston, VA: American Society of Civil Engineers.

Climent J, Viqueira E, de Vera G, López-Atalaya M. Use of graphite powder as an inhibitor of electrochemical corrosion in reinforced concrete. Construction and Building Materials. 2011;25(2):720–727.

Ahmed A, Naeem MH, Ahmad J, Waheed H, Maqsoom A, Butt F. Influence of graphite powder on fresh, mechanical and electrical properties of electrically conductive concrete. Case Studies in Construction Materials. 2022;17:e01412.

Hu J, Wang K. Effect of fine aggregate characteristics on flowability of mortar. Cem Concr Res. 2011;41(5):534–543.

Zhang X, Li Y, Huang Y, et al. Performance degradation mechanism and strength prediction of silica fume concrete under sulfate dry–wet cycles. Case Stud Constr Mater. 2025;23:e05163.

Payam S, Josep C, Monica A, Albert DL F. Effect of accelerated aging and silica fume addition on the mechanical and microstructural properties of hybrid textile waste-flax fabric-reinforced cement composites. Cem Concr Compos. 2023;135:104829.

Khalil HS, Ahmad SA, Abdin EM, Zakey SE. Long-term mechanical properties of high strength silica fume mortar using accelerated ageing. Eng Res J. 2010;33(4):447–458.

Mazloom M, Ramezanianpour AA, Brooks JJ. Effect of silica fume on mechanical properties of high-strength concrete. Cem Concr Compos. 2004;26(4):347–357.

Konstantinou K, Soutsos M, Kouloumbis PK. Effect of silica fume on flowability and segregation resistance of self-compacting concrete. Materials and Structures. 2010;43(7):1015–1026.

Leung CKY, Kwan AKH, Chan CH. Water absorption and compressive strength of self-compacting concrete incorporating fly ash and silica fume. Cem Concr Compos. 2008;30(5):363–369.

ธนกรณ์ พันธุ์สวัสดิ์ และ พรศักดิ์ ชาญธาดา. การศึกษาเชิงทดลองสมบัติทางกลของซีเมนต์มอร์ตาร์ผสมซิลิกาฟูมและแกรไฟต์. วิทยานิพนธ์ปริญญาบัณฑิต, ภาควิชาวิศวกรรมโยธา, คณะวิศวกรรมศาสตร์และเทคโนโลยี, มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีมหานคร, 2565.

Roussel N. Understanding the rheology of concrete. Woodhead Publishing; 2012.

Flatt RJ, Bowen P. Yodel: A yield stress model for suspensions. J Am Ceram Soc. 2006;89(4):1244–56.

Yammine J, Chaouche M, Guerinet M, Moranville M, Roussel N. From ordinary rheology concrete to self-compacting concrete: A transition between frictional and hydrodynamic interactions. Cem Concr Res. 2008;38(7):890–6.

Senff L, Hotza D, Repette WL, Ferreira VM, Labrincha JA. Effect of nano-silica on rheology and fresh properties of cement pastes and mortars. Constr Build Mater. 2009;23(7):2487–91.

Kawashima S, Hou P, Corr DJ, Shah SP. Modification of cement-based materials with carbon-based nanomaterials. Cem Concr Compos. 2013;36:8–15.