แผ่นพื้นสังเคราะห์พลังงาน kinetic pavement

 

pavement-power.jpg

ที่ผ่านมาเคยรู้จักแต่นาฬิการะบบkinetic เป็นระบบสะสมพลังงานจากการแกว่งแขนเมื่อใส่นาฬิกา เพื่อปั่นไฟในเครื่องนาฬิกาและสะสมไฟไว้ในตัวเก็บประจุแทนการใช้แบตเตอรี่ สำรองพลังงานไว้ใช้สำหรับการขับเคลื่อนระบบกลไกลของนาฬิกา แต่ในปัจจุบันได้มีการผลิตแผ่นพื้นที่เมื่อเกิดการเดินเหยียบแล้วจะเกิดการผลิตพลังงานขึ้นมา ซึ่งได้ประมาณ8 watts ซึ่งหากมีการเยียบผ่านมากขึ้นก็จะเพียงพอต่อการเก็บประจุไฟฟ้าลงในแบตเพื่อใช้เป็นพลังงานในการส่องสว่างได้

นอกจากนี้ยังมีการนำเอาแผ่นพื้นสังเคราะห์พลังงานนี้ไปใช้ในการส่งสัญญานข้อมูลแบบไร้สายเพื่อนับจำนวนคนที่เดินผ่านไปมาเพื่อใช้เป็นของมูลเชิงสถิติได้ด้วย ซึ่งมันใช้พลังงานเพียงแค่1เปอร์เซนต์แค่นั้นเอง การที่เราทราบจำนวนคนผ่านไปมาก็จะเอาข้อมูลที่ได้ไปทำการตลาดการโฆษณาต่างๆได้นอกจากได้พลังงานไว้ใช้ยังได้ข้อมูลอีกด้วยสุดยอดจริงๆ

มีการนำแผ่นพื้นนี้ไปใช้ในการแข่งขันวิ่ง จำนวน12แผ่น เมื่อจบการแข่งขันพบว่ามีการเยียบลงไป12ล้านครั้ง ผลิตพลังงานได้ 72 ล้านจูล ซึ่งเพียงพอต่อการชาร์ตโทรศัพท์มือถือ 10000 เครื่อง ใน1ชม. หรือใช้เป็นไฟส่องสว่างในสถานีรถไฟได้ถึง5ชม.

มีการนำไปติดตั้งระยะทางกว่า25เมตรที่จุดออกตัวของการวิ่ง พบว่าสามารถผลิตไฟได้5 กิโลวัตต์ ซึ่งพอสำหรับการใช้งานโน็ตบุ๊ค 52 ชม.หรือทำให้รถไฟฟ้าวิ่งได้ 15 กม.

paris-marathon_large.jpg

ในอนาคตเราอาจจะเห็นการพัฒนามากขึ้นกว่านี้ หากสามารถผลิตให้แผ่นพื้นนี้รองรับน้ำหนักได้มากขึ้น ทนทาน และผลิตกระแสไฟได้มากขึ้น พลังงานจากวัสดุแบบฉลาดๆแบบนี้ก็จะเป็นสิ่งที่มองข้ามไม่ได้ที่เราจะช่วยกันพัฒนาผลิตต่อไป ผู้เขียนเองก็มีแนวคิดในการผลิตแผ่นพื้นหรือวัสดุอื่นที่สามารถผลิตพลังงานแบบนี้เช่นเดียวกัน หากมีการพัฒนาและผลิตเป็นชิ้นเป็นอันแล้วจะนำมาให้ชมกันนะครับ

ผู้เขียน

ดร.เจริญชัย ฤทธิรุทธ Charoenchai Ridtirud
สาขาวิชาวิศวกรรมโยธา คณะวิศวกรรมศาสตร์ มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีราชมงคลอีสาน วิทยาเขตขอนแก่น

ขอสงวนสิทธิ์ในการนำขอมูลไปใช้ก่อนได้รับอนุญาต

อ้างอิงข้อมูลและภาพบางส่วนจาก

https://www.ovoenergy.com/blog/technology-and-innovation/kinetic-pavements-are-giving-a-whole-new-meaning-to-power-walking.html

Advertisements

ALKALI-ACTIVATED MATERIALS VS GEOPOLYMERS

ALKALI-ACTIVATED MATERIALS VS GEOPOLYMERS

มีนักศึกษาและผู้ทำการศึกษาเกี่ยวกับงานได้วัสดุประสารหลายคนเกิดความสงสัยเกี่ยวกับเรื่องของวัสดุที่มีชื่อว่า “วัสดุจากการกระตุ้นด้วยด่าง(ALKALI-ACTIVATED MATERIALS,AAM) หรือ “วัสดุจากการกระตุ้นด้วยด่าง(ALKALI-ACTIVATED BINDERS,AAB)” กับ GEOPOLYMER, GP อย่างไรก็ตามในบทความนี้จะไม่กล่าวในเชิงลึกด้านเคมีมากนักแต่จะพยายามเขียนให้อ่านแล้วเข้าใจง่ายและหากสนใจในเชิงลึกสามารถติดตามบทความต่อๆไปได้

จากการศึกษางานวิจัยที่ผ่านมาพบว่าวัสดุสองชนิดนี้ทำการสังเคราะห์ขึ้นเพื่อนำมาใช้ทดแทนวัสดุซีเมนต์ปอร์ตแลนด์ที่ใช้กันในปัจจุบัน ซึ่งเป็นโครงสร้างที่ประกอบไปด้วยสารตั้งต้นหลักคือCaO โดยคอนกรีตที่ผลิตจากปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์นี้มีปัญหาในหลายด้านไม่ว่าจะเป็นด้านสิ่งแวดล้อมเนื่องจากการผลิตปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์นั้นต้องใช้พลังเชื้อเพลิงเป็นจำนวนมากในการผลิตทุกขั้นตอนโดยเฉพาะอย่างยิ่งขั้นตอนการเผา นอกจากนี้ในกระบวนการผลิตยังปล่อยก๊าซคาร์บอรไดออกไซด์ออกมาเป็นจำนวนมาก(1ตันปูน=1ตันCO2) คอนกรีตจากปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์นั้นยังมีปัญหาด้านความคงทนในระยะยาว มีความทนทานต่อสารเคมีไม่สูงมากนัก การซึมผ่านของความชื้นหรือของเหลวส่งผลต่อเหล็กภายในโครงสร้างหรือเกิดคาร์บอเนชั่นได้

 

อัลคาไลแอคทีเวชั่น ALKALI-ACTIVATED MATERIALS

หากจะเปรียบเทียบการคิดค้นว่าAAM กับ GP พบว่าAAM ถูกนำมาศึกษาวิจัยก่อน ซึ่งเริ่มตั้งแต่งานของ Purdon 1940 ได้ใช้ตะกรันเตาถลุง (Blast furnace slag) ซึ่งเป็นวัสดุเหลือทิ้งจากกระบวนการผลิตโลหะ นำมากระตุ้นด้วยด่างโซเดียมไฮดรอกไซด์

BFS_unmill.jpg

ตะกรันเตาถลุงที่ยังไม่ได้บด

http://www.nationalslag.org/blast-furnace-slag

BFS_mill.jpeg

ตะกรันที่ผ่านการบดแล้ว

https://www.indiamart.com/shubhlabhindustries/

โดยตะกรันเตาถลุงประกอบไปด้วยองค์ประกอบทางเคมีดังแสดงใน ตารางที่. จะพบว่ามีCaO อยู่เป็นจำนวนมาก

Screen Shot 2560-04-17 at 16.35.53.png

ตารางองค์ประกอบทางเคมีของตะกรันเตาถลุง

https://www.fhwa.dot.gov/publications/research/infrastructure/structures/97148/bfs1.cfm

ในการเกิดปฏิกิริยามีอยู่2ขั้นตอนคือ

  1. เมื่อผสมตะกรันกับสารละลายด่างจะเกิดการชะ หรือที่เรียกว่าการปลดปล่อย (Liberation) ของ Si(ซิลิกอน) Al(อลูมิเนียม) และ CaOH (แคลเซียมไฮดรอกไซด์)
  2. เกิดการก่อตัว (Formation) ของซิลิกาและอลูมินาไฮเดรต

Gluchovskij 1959 พบว่าการใช้ ตะกรันเตาถลุงจะสังเคราะห์ได้เป็น แคลเซียมซิลิเกตไฮเดรต C-S-H และ แคลเซียมอลูมิโนซิลิเกตไฮเดรต C-A-H ซึ่งจะเกิดเป็นสารประกอบตัวใดและมากน้อยขึ้นอยู่กับองค์ประกอบทางเคมีของสารตั้งต้นและสภาวะการเกิดปฏิกิริยา(อุณหภูมิ ความดัน ความชื้น) นอกจากนี้หากเป็นจำพวกดินเหนียวเมื่อถูกกระตุ้นด้วยด่างจะได้เป็น อลูมิโนซิลิเกตเจล (Alumino-silicate gels)หรือก่อตัวเป็นซีโอไลต์ (Zeolite) สำหรับกลไกลการเกิดการก่อตัวและแข็งตัวนั้นยังยากต่อการวิเคราะห์แต่พอจะสรุปได้ว่าจะมี(1)การเกิดการชะละลาย(Dissolution)ก่อนในระยะแรก หลังจากนั้นก็มี(2)การเคลื่อนตัว(Transportation) และสุดท้ายเกิด(3)การควบแน่น(Polycondensation) โดยใน3ส่วนนี้จะเกิดไปพร้อมๆกันยังคงยากต่อการวิเคราะในแต่ละส่วน

Screen Shot 2560-04-17 at 18.23.34.png

จีโอโพลิเมอร์ Geopolymer

Davidovits 1976 เป็นนักวิจัยอีกผู้หนึ่งที่สนใจในเรื่องของการกระตุ้นด้วยสารละลายด่าง โดยใช้ดินขาวเผา (metakaolin) เป็นสารตั้งต้นโดยดินขาวเผาจะประกอบไปด้วยSi และ Al เป็นองค์ประกอบหลักไม่มีแคลเซียมออกไซด์เป็นส่วนประกอบสำคัญแต่ก็อาจจะมีปะปนบ้าง และDavidovitsได้ทำการจดสิทธิบัตรและตั้งชื่อวัสดุว่า จีโอโพลิเมอร์ โดยโมเดลสำหรับการกระตุ้นดินขาวเผาด้วยด่าง ใช้ชื่อว่า Poly-sialate (อ่านว่าโพลิไซอะเลตส์) โดยที่ Sialate นั้นเป็นชื่อย่อของ อลูมิโนซิลิเกตออกไซด์ (Aluminosilicate oxide) โดยโครงสร้างจุลภาคของPoly-sialate จะเป็นอสัณฐาน(Amorphous) ซึ่งต่างจากซีโอไลต์ซึ่งมีโครงสร้างเป็นผลึก โดยPoly-sialate จะมีโครงสร้างแบบใดนั้นขึ้นกับอัตราส่วนของ Si ต่อ Al ดังแสดงในภาพ

Screen Shot 2560-04-17 at 17.27.56.png

Palomo 1999 วิจัยและพบว่าการกระตุ้นด้วยด่างนั้น แบ่งเป็น2 กรณี คือ

(1) แบบที่วัสดุตั้งต้นประกอบด้วยSiและCa โดยแคลเซียมสูง เช่น ตะกรันเตาถลุงเหล็ก , จะก่อให้เกิดเป็นผลิตภัณฑ์ C-S-H เป็นผลิตภัณฑ์หลัก [เพิ่มเติมในไทยมี เถ้าลอยแคลเซียมสูง (High calcium fly ash) จากโรงไฟฟ้า ซึ่งน่าจะเข้าไปในพวกที่ผลิตภัณฑ์เป็น C-S-H]

(2) แบบที่วัสดุตั้งต้นประกอบด้วย Si และ Al เป็นหลัก เช่นดินขาวเผา มีผลผลิตเป็นโพลิเมอร์และมีกำลังสูง นั้นก็คือจีโอโพลิเมอร์ ตามที่Davidovits ได้เรียกไว้

Palomo ยังพบว่าการเติมสารละลายซิลิเกตที่ละลายน้ำได้ จะสามารถเร่งการชะละลายและทำให้ปฏิกิริยาให้เร็วขึ้น และปัจจัยหลักที่ส่งผลต่อกำลังคือ อุณหภูมิในการบ่มและชนิดของสารละลายด่าง

สำหรับกระบวนการเกิดจีโอโพลิเมอร์ไรเซชั่นนั้น Jaarsveld 2002 ได้กล่าวว่ามีความคล้ายกับการเกิดซีโอไลต์คือมี3ขั้นตอนคือ

  1. การชะละลายเนื่องจากไอออนไฮดรอกไซด์OH-
  2. การจัดเรียงตัว ของสิ่งที่ละลายออกมาในการชะละลาย
  3. การควบแน่น
  4. การแข็งตัว ของโครงสร้างในระบบโพลิเมอร์อนินทรีย์

นอกจากนี้ Provis 2005 ได้เขียนแบบจำลองอย่างง่ายของกระบวนการเกิดปฏิกิริยาไว้โดยนักวิจัยไทย นิดา 2014 ได้นำมาเรียบเรียงแปลเป็นภาษาไทยดังแสดงในภาพ

Screen Shot 2560-04-17 at 17.54.40.png

บทสรุป

จากที่ผ่านมายังไม่มีการสรุปหรือสร้างข้อตกลงเกี่ยวกับความแตกต่างของ ALKALI-ACTIVATED MATERIALS กับ GEOPOLYMER อย่างชัดเจนแต่จากงานต่างๆที่ผ่านมาจะพบว่า

ในระบบของ ALKALI-ACTIVATED MATERIALS เริ่มต้นจากวัสดุที่ประกอบด้วย Si+Ca เกิดเป็นC-S-H เป็นหลัก

ส่วน GEOPOLYMER เกิดจากวัสดที่ประกอบด้วย SI+Al ซึ่งในโมเดลของผู้คิดค้นก็พิจารณาเพียง Si ต่อ Al ในระบบ

บทสรุปนี้อาจจะเป็นบทสรุปที่ไม่สมบูรณ์คงต้องมีงานวิจัยต่อไปและต้องมีข้อตกลงสรุปร่วมกันถึงการแยกความแตกต่างอย่างชัดเจนจึงจะระบบความแตกต่างระหว่างALKALI-ACTIVATED MATERIALS กับ GEOPOLYMERได้

อ้างอิง

นิดา ชัยมูล และ กริสน์ ชัยมูล 2014 วัสดุประสานจากการกระตุ้นด้วยด่าง/จีโอโพลิเมอร์ และการประยุกต์ใช้กับวิศวกรรมสิ่งแวดล้อม.KKU ENGINEERING JOURNAL.41(2):263-270

FRANTIŠEK ŠKVÁRA, 2007.ALKALI ACTIVATED MATERIALS OR GEOPOLYMERS?.Lecture (3) 173-177 (2007) P174-177.

Purdon, A.O., The action of alkalies on blast-furnace slag, J. Soc.Chem. Industry, London 59, 191-202, (1940)

Gluchovskij V.D.,Gruntosilikaty, Gosstrojizdat Kiev 1959, Patent USSR 245 627 (1967), Patent USSR 449894 (Patent appl. 1958, filled 1974!!)

Davidovits J., Solid phase synthesis of mineral blockpolymer by low temperature polycondensation of alumino-silicate polymers, Proc. Long-term Prop. Polym. Mater. Intern. Stockholm (1976)

Davidovits J., Soft mineralurgy and geopolymers, Proc. 1st Euro- pean Conf. of Soft Mineralurgy “Geopolymer ‘88”, Compiegne (1988)

Davidovits J., Chemistry of geopolymeric systems, terminology, Proc. 2nd Intern. Conf. “Geopolymere ‘99”, St. Quentin (1999)

Barbosa V.F.F., Mackenzie K.J.D., Thaumaturgo C., Synthesis and characterisation of minerals based on inorganic polymers of alumina and silica: sodium polysialate polymers, Int.J.Inorg.Mater. 2, 309-317 (2000)

Davidovits J., Geopolymer chemistry and sustainable development .The Poly(sialate) terminology : a very useful and simple model for the promotion and understanding of green-chemistry, Proc. World Congress “Geopolymer 2005” St. Quentin (2005)

Palomo A, Grutzek MW, Blanco MT, (1999).Alkali-activated fly ashes: A cement for the

future. Cement Concrete Res: 1999:29:p.1323–1329.

Jaarsveld JGS, Deventer JSJ, Lukey GC,(2002). The effect of composition and temperature on the properties of fly ash and kaolinite based geopolymers. Chem Eng J.

2002: 89:p. 63–73.

Xu H, Van Deventer JSJ. Effect of source materials on geopolymerization. Ind Eng

Chem Res. 2003: 42:p. 1698–1706.

Xu, H, Deventer JSJ, Jannie SJ. The effect of alkali metals on the formation of geopolymeric gels from alkali-feldspars. Colloid Surf. 2003:216:p. 27–44.

Provis JL, Duxon P, Deventer JSJ, Lukey GC(2005). The role of mathematical modeling

and gel chemistry in advancing geopolymer technology. Chem Eng Res Des.2005: 83:p. 853–860.

ผู้เขียน

ดร.เจริญชัย ฤทธิรุทธ

อาจารย์ประจำสาขาวิชาวิศวกรรมโยธา คณะวิศวกรรมศาสตร์ มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีราชมงคลอีสาน วิทยาเขตขอนแก่น

บทความจะเพิ่มและปรับปรุงเรื่อยๆนะครับสนใจให้เข้ามาติดตามกันได้เรื่อยๆนะครับ เพื่อช่วยกันพัฒนางานด้านวัสดุก่อสร้างต่อไป

ขอสงวนสิทธิ์ห้ามนำบทความไปใช้ต่อโดยมิได้รับอนุญาต

002 คุณสมบัติทางกายภาพ

สมบัติทางกายภาพ Physical Properties

Physical-Properties-of-PTFE.jpg

สมบัติทางกายภาพของวัสดุก่อสร้างมีหลากหลาย รูปแบบซึ่งจะสามารถบอกลักษณะทางกายภาพที่แตกต่างของวัสดุประเภทเดียวกันได้บ้าง โดยผู้เขียนยกตัวอย่างสมบัติทางกายภาพที่สำคัญดังต่อไปนี้

ความหนาแน่น (Density) ใช้อักษรย่อย ⍴ คือมวลต่อปริมาตร โดยคิดว่ามวลนั้นเป็นเนื้อเดียวกันไม่มีโพรงอากาศหรือช่องว่างใดๆ ทำให้ปริมาตรที่วัดได้ไม่มีรวมช่องว่าง โดยมีสูตรในการคำนวนดังต่อไปนี้

⍴:M/V กรัม/ลบ.ซม.

                           เมื่อ M = มวล (กรัม,g)

V = ปริมาตร (ลบ.ซม.,cm3)

ยกตัวอย่างความหนาแน่นของวัสดุก่อสร้างบางประเภท เช่น

ประเภทวัสดุ

ความหนาแน่น(ก./ลบ.ซม.)

ไม้

อิฐ

หินแกรนนิต

ปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์

เหล็ก

1.5 – 1.6

2.5 – 2.8

2.6 – 2.9

2.9 – 3.1

7.8 – 7.9

ความหนาแน่นรวม (Bulk Density) ใช้อักษรย่อย ⍴b คือมวลต่อปริมาตร โดยคิดว่ามวลนั้นเป็นเนื้อที่ปรากฏในสภาพธรรมชาติจริงซึ่งจะมีโพรงอากาศหรือช่องว่างใดๆประกอบอยู่ด้วย ทำให้ปริมาตรที่วัดได้มีช่องว่างรวมอยู่ด้วย โดยมีสูตรในการคำนวนดังต่อไปนี้

⍴b:M/V กก./ลบ.ม.

                        เมื่อ M = มวล (กิโลกรัม,kg)

V = ปริมาตร (ลบ.ม.,cm3)

ยกตัวอย่างความหนาแน่นรวมของวัสดุก่อสร้างบางประเภท เช่น

ประเภทวัสดุ

ความหนาแน่นรวม(กิโลกรัม/ลบ.ม.)

ไม้ (ไม้สน)

อิฐ

หินแกรนนิต

คอนกรีตสด

เหล็ก

500 – 600

1,600 – 1,800

2,500 – 2,700

2,300 – 2,550

7,850

หมายเหตุ: เมื่อสังเกตุที่หน่วยของความหนาแน่นและความหนาแน่นรวมจะมีหน่วยแตกต่างกันแต่จริงๆแล้วใช้สลับกันได้ แต่ที่นิยมให้ความหนาแน่นรวมมีหน่วยเป็น กก./ลบ.ม. เนื่องจากเป็นหน่วยที่ใช้แล้วทำให้เข้าใจถึงสภาพความเป็นจริงของวัสดุนั้นมากกว่า เพราะวัสดุที่ใช้ในงานก่อสร้างส่วนมากจะมีน้ำหนักมากหรือใช้หน่วยเป็นกิโลกรัม ดังนั้นการใช้งานความหนาแน่นจึงควรสอดคล้องกับน้ำหนักที่วัดได้ ตัวอย่าง เช่น การบอกว่าคอนกรีตเสริมเหล็กมีความหนาแน่นเท่าใด โดยส่วนมากจะใช้ว่า 2,500 กก/ลบ.ม. มากกว่า 2.5 ก/ลบ.ซม.

เมื่อพิจารณาระหว่างความหนาแน่นและความหนาแน่นรวมจะพบว่า ความหนาแน่นรวมจะมีค่าตำ่กว่าความหนาแน่นเสมอ แต่สำหรับวัสดุที่เป็นของเหลว, แก้ว และหินที่มีความเป็นเนื้อเดียวกันสูง จะมีค่าความหนาแน่นและความหนาแน่นรวมใกล้เคียงกันมากหรือเท่ากัน สมบัติเช่นกำลังรับแรงและความต้านทานความร้อนมักจะสอดคล้องกันกับความหนาแน่นรวม

ดัชนีความหนาแน่น Density Index (⍴o) คืออัตราส่วนระหว่าง ความหนาแน่นรวมต่อความหนาแน่น ดังสูตรต่อไปนี้

⍴o=⍴b/⍴ =ความหนาแน่นรวม/ความหนาแน่น

         ดัชนีความหนาแน่นนี้ใช้เป็นตัวบ่งชี้ว่าในปริมาตรของวัสดุมีส่วนที่เป็นของแข็งมากหรือน้อย ถ้า ⍴o สูงแสดงว่าวัสดุนั้นมีของแข็งมากหรือมีความแน่นตัวมาก วัสดุเกือบทุกประเภทจะมีค่า ⍴o น้อยกว่า 1.0 เพราะโดยธรรมชาติแล้วไม่มีวัสดุใดที่ไม่มีโพรงหรืออากาศแทรกอย่างสิ้นเชิงต้องมีโพรงขนาดเล็กหรือใหญ่ประกอบอยู่บ้าง

ภาพแสดงโมเลกุลของวัสดุที่มีความหนาแน่นรวมสูงและความหนาแน่นรวมต่ำ

 

ในเรื่องของสมบัติของวัสดุก่อสร้างยังไม่หมดแค่นี้นะครับยังมีต่ออีก สำหรับความหนาแน่นเป็นเพียงสมบัติแรกเท่านั้น คอยติดตามต่อไปนะครับ

และสำหรับผู้ที่ยังไม่ได้อ่าน เรื่องก่อนหน้านี้สามารถเข้าไปอ่านได้ที่ ปฐมบทแห่งวัสดุวิศวกรรมโยธา

ผู้เขียน
ดร.เจริญชัย ฤทธิรุทธ Charoenchai Ridtirud
สาขาวิชาวิศวกรรมโยธา คณะวิศวกรรมศาสตร์ มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีราชมงคลอีสาน วิทยาเขตขอนแก่น

อ้างอิงข้อมูลบางส่วนจาก

S.K.Duggal. Building materials(third revised edition. 2008

https://www.tes.com/lessons/HK6ZrOEKsn4QZA/density

ขอสงวนสิทธิ์ในการนำขอมูลไปใช้ก่อนได้รับอนุญาต

001ปฐมบท แห่ง “วัสดุวิศวกรรมโยธา”

image.jpg

บทนำ

วัสดุก่อสร้างมีอยู่ทั่วไปและรอบตัวเราไม่ว่าจะเป็นอาคาร สิ่งก่อสร้าง พื้นที่อาศัยขนาดใหญ่หรือขนาดเล็ก แต่อย่างไรก็ตามผู้นำไปใช้งานหรือผู้ออกแบบสิ่งก่อสร้างนั้นจำเป็นต้องรู้จักและเข้าใจเกี่ยวกับวัสดุประเภทนั้นก่อนจึงจะสามารถใช้ได้อย่างปลอดภัย โดยเฉพาะผู้ที่เป็นวิศวกรควรเข้าใจเกี่ยวกับวัสดุก่อสร้างให้ลึกซึงก่อนนำไปใช้งาน เพื่อให้เกิดความปลอดภัยสูงสุด นอกจากนี้วัสดุก่อสร้างยังเป็นต้นทุนหลักในสิ่งก่อสร้างการเลือกใช้ที่เหมาะสมกับประเภทของงานนอกจากจะทำให้มีความปลอดภัยแล้วยังส่งผลให้สามารถก่อสร้างได้อย่างประหยัด สิ่งที่ผู้ใช้งานควรเข้าใจในเรื่องของวัสดุก่อสร้างได้แก่

  • ประวัติและความสำคัญของวัสดุเพื่อให้รู้จักประวัติการนำมาใช้ซึ่งเมื่อรู้จักการมองย้อนหลังจะทำให้เกิดการพัฒนาได้ข้างหน้าอย่างต่อเนื่องโดยมีพื้นฐานที่เข้าใจ
  • แหล่งที่มาของวัสดุเพื่อนำวัสดุมาใช้ได้อย่างพอเพียง ประหยัดค่าบริหารจัดการ และเป็นการสร้างจิตสำนึกว่าทรัพยากรเมื่อมีการใช้ไปก็จะมีการลดลงส่งผลกระทบให้ราคาสูงขึ้นและนอกจากนี้การได้มาซึ่งวัสดุก่อสร้างเกือบทุกประเภทต้องใช้พลังงานในการผลิต กระทบต่อระบบนิเวศน์รวมถึงยิ่งใช้มากยิ่งทำลายสิ่งแวดล้อมมากขึ้น
  • การแยกประเภทของกลุ่มวัสดุ การใช้ประโยชน์และการนำไปใช้งานอย่างถูกวิธี
  • การทดสอบตรวจสอบเพื่อให้ได้ค่าคุณสมบัติของวัสดุทางฟิสิกส์ เคมี และทางกล(ด้านการรับกำลัง) ผู้ใช้งานวัสดุก่อสร้างมีความจำเป็นอย่างยิ่งที่จะต้องทราบว่า วัสดุที่นำมาใช้มีคุณสมบัติสำคัญใดบางเช่น หากเป็นการใช้งานคอนกรีต ยกตัวอย่างเช่น ค่าความสามารถในการทำงาน(Work ability) กำลังรับแรงอัด แรงดัด ค่าโมดูลัสความยืดหยุ่น หากเป็นเหล็กจำเป็นต้องทราบว่าเหล็กสามารถรับแรงดึงได้ดังตามมาตรฐานกำหนดหรือไม่

โดยเข้าใจถึงมาตรฐานในการทดสอบเพื่อให้ทราบถึงกระบวนการทดสอบให้ได้ค่าสมบัติของวัสดุก่อสร้างอย่างถูกวิธี ซึ่งมาตรฐานสำคัญที่ควรรู้จักได้แก่

มาตรฐานผลิตภัณฑ์อุตสาหกรรม(มอก.) เป็นมาตรฐานของประเทศไทย ควบคุมและออกมาตรฐานจากสำนักงานมาตรฐานผลิตภัณฑ์อุตสาหกรรม (สมอ.) http://www.tisi.go.th

Screen Shot 2560-04-16 at 15.52.52.png

link:มอก.

American Society for Testing and Materials (ASTM) https://www.astm.org เป็นมาตรฐานของประเทศอเมริกาซึ่งมีความนิยมใช้มาตรฐานนี้ในหลายๆประเทศ

Screen Shot 2560-04-16 at 15.55.48.png

Link:ASTM

British Standards (BSI) https://goo.gl/I9Bq0h เป็นมาตรฐานของประเทศอังกฤษซึ่งเป็นอีกมาตรฐานที่นิยมและใช้ควบคู่กันกับมาตรฐานอื่นๆ

Screen Shot 2560-04-16 at 16.04.09.png

นอกจากนี้ในปัจจุบันมีการวิจัยและออกผลิตภัณฑ์วัสดุก่อสร้างออกมาจำหน่ายเป็นจำนวนมากโดยหลัก มีจุดประสงค์เพื่อ เพิ่มคุณภาพวัสดุ ประหยัดต้นทุนการผลิต ปรับปรุงรูปแบบการใช้งาน เพิ่มประโยชน์ในการใช้งาน ทำให้ผู้ใช้งานต้องพัฒนาองค์ความรู้เกี่ยวกับวัสดุก่อสร้างใหม่ ตาม รูปแบบใหม่ของวัสดุก่อสร้างที่ออกมาอย่างต่อเนื่อง และจะเพิ่มมาขึ้นเรื่อยๆในอนาคต เนื่องจากวัสดุก่อสร้างนั้นมีความหลากหลายรูปแบบ ซึ่งหากจะแบ่งเป็นประเภทใหญ่ผู้เขียน แบ่งเป็นตามรูปแบบการใช้งานได้ 3 รูปแบบ คือ

  1. วัสดุสำหรับงานโครงสร้าง Structural Materials: วัสดุจำพวกนี้ใช้สำหรับน้ำหนัก เสา คาน พื้น เป็นต้น วัสดุจำพวกนี้อาจประกอบไปด้วย คอนกรีต เหล็กรูปพรรณ ไม้ เป็นต้น
  2. วัสดุสนับสนุนงานโครงสร้าง Encourage Structural Materials: เป็นวัสดุที่ช่วยทำให้วัสดุโครงสร้างมีความสมบูรณ์ยิ่งขึ้น ได้แก่ ตะปู ลวด ลวดอัดแรง เหล็กเสริมคอนกรีต
  3. วัสดุเสริมประโยชน์ Functional Materials: วัสดุจำพวกนี้ใช้สำหรับเสริมสมรรถภาพของการใช้งานให้ได้ตามจุดประสงค์ เช่นวัสดุฉนวน วัสดุกันน้ำ เป็นต้น

แล้วในเรื่องต่อไปผมจะมาพูดถึงสมบัติทางกายภาพและสมบัติทางกลที่เราควรทราบในงานวัสดุวิศวกรรมโยธา คอยติดตามแล้วกันนะครับ

ดร.เจริญชัย ฤทธิรุทธ
อาจารย์สาขาวิชาวิศวกรรมโยธา คณะวิศวกรรมศาสตร์ มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีราชมงคลอีสาน วิทยาเขตขอนแก่น

อ้างอิง

http://www.emirates247.com/eb247/companies-markets/construction/scad-index-to-record-building-materials-prices-2010-02-14-1.3117

ขอสงวนสิทธิ์ในการนำบทความไปใช้งานก่อนได้รับอนุญาต