การเพิ่มคุณสมบัติทางวิศวกรรมของดินลูกรังด้วยปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์ประเภท 1
และ น้ำยาโพลิเมอร์เคมโรด
INCREASING ENGINEERING PROPERTIES OF LATERITE SOIL BY USING PORTLAND CEMENT TYPE 1 AND CHEMROAD
จตุรงค์ เสาวภาคย์ไพบูลย์ (Jaturonk Saowapakpiboon)1 เดนนิส ที เบอร์กาโด (Dennes T. Bergado)2 ธนวรัท กฤตภัครพงษ์ (Thanawarath Kritpuckkrapong)3
1วิศวกรโยธาปฏิบัติการ สำนักวิเคราะห์ และตรวจสอบ กรมทางหลวง
This e-mail address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it
2ศาสตราจารย์ คณะวิศวกรรม และเทคโนโลยี สถาบันเทคโนโลยีแห่งเอเชีย
This e-mail address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it
3ผู้จัดการบริษัท บริษัท อินโดไชน่า เอ็นจิเนียริ่ง ซิสเท็มส์ จำกัด
This e-mail address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it
บทคัดย่อ : บทความนี้ศึกษาเกี่ยวกับการเพิ่มคุณสมบัติทางวิศวกรรมของดินลูกรังด้วยปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์ประเภท 1 และน้ำยาโพลิเมอร์เคมโรด โดยทำการทดสอบกับตัวอย่างดินลูกรังที่ปรับปรุงด้วย 0% ซีเมนต์ และ 0% เคมโรด, 5% ซีเมนต์ และ 0% เคมโรด และ 5% ซีเมนต์ และ 5% เคมโรด ตามลำดับที่อายุการบ่ม 7 วัน และ 28 วัน ในห้องปฏิบัติการซึ่งทำการทดสอบแรงอัดแบบไม่จำกัด เพื่อหาค่ากำลังรับแรงอัดของตัวอย่างดินลูกรังแต่ละวิธิการปรับปรุงดิน จากผลการทดสอบพบว่า ค่ากำลังรับแรงอัดของตัวอย่างดินลูกรังที่ปรับปรุงด้วยปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์ประเภท 1 ที่ 5% และปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์ประเภท 1 กับน้ำยาโพลิเมอร์เคมโรดที่ 5% จะมีค่ามากกว่าตัวอย่างดินลูกรังที่ไม่มีการปรับปรุงคุณภาพอยู่ไม่ต่ำกว่า 1,200 และ 1,300 เปอรเซ็นต์ตามลำดับ และค่าโมดูลัสความยืดหยุ่นของตัวอย่างดินลูกรังที่ปรับปรุงด้วยปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์ประเภท 1 ที่ 5% และปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์ประเภท 1 กับน้ำยาโพลิเมอร์เคมโรดที่ 5% จะมีค่ามากกว่าตัวอย่างดินลูกรังที่ไม่มีการปรับปรุงคุณภาพอยู่ 3,000 และ 4,900 เปอร์เซ็นต์ตามลำดับ ดังนั้นการปรับปรุงด้วยปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์ประเภท 1 และน้ำยาโพลิเมอร์เคมโรดจะให้ค่าที่สูงที่สุด
ABSTRACT : This paper focuses on increasing engineering properties of laterite soil using portland cement type 1 and ChemRoad. Laterite soil specimens improved with 5% cement with 0% ChemRoad and 5% cement with 5% ChemRoad, respectively were conducted by unconfined compression test to determine compression strength and modulus of elasticity. From test results, compression strength of laterite soil specimens improved with 5% cement with 0% ChemRoad and 5% cement with 5% ChemRoad is more than unimproved laterite soil specimens for 1,200% and 1,300 %, respectively. Similarly, modulus of elasticity of laterite soil specimens improved with 5% cement with 0% ChemRoad and 5% cement with 5% ChemRoad is more than unimproved laterite soil specimens for 3,000% and 4,900%, respectively. Thus, improvement with portland cement type 1 with ChemRoad gives the highest values.
KEYWORDS : Portland cement type 1, ChemrRoad, compression strength, modulus of elasticity
1. บทนำ
ในปัจจุบันมีการก่อสร้างถนนหนทางเพิ่มขึ้นเพื่อให้มีโครงข่ายการคมนาคมที่มีประสิทธิภาพมากขึ้นเพื่อรองรับการขยายตัวทางเศรษฐกิจของประเทศชาติ จึงทำให้ดินลูกรังที่นำมาใช้เป็นวัสดุรองพื้นทาง (Subbase) มีคุณภาพไม่เพียงพอตามข้อกำหนดมาตรฐานงานทาง ซึ่งทำให้เสียค่าใช้จ่ายในการขนส่งวัสดุรองพื้นทางจากแหล่งอื่นโดยใช่เหตุ อย่างไรก็ตามได้มีการนำปูนซีเมนต์มาช่วยในการปรับปรุงคุณสมบัติของวัสดุรองพื้นทาง ในกรณีที่ไม่มีคุณสมบัติสอดคล้องตามข้อกำหนดมาตรฐานงานทางเพื่อที่จะลดค่าใช้จ่ายการขนส่งดังที่กล่าวมาแล้วข้างต้น แต่การใช้ปูนซีเมนต์ก็ยังมีข้อเสียอยู่ เนื่องจากทำให้วัสดุมีความเปราะเพิ่มมากขึ้น ดังนั้นผู้วิจัยเล็งเห็นถึงการประยุกต์ใช้น้ำยาโพลิเมอร์เคมโรดเพื่อลดข้อเสียดังกล่าว เนื่องจากตัวโพลิเมอร์จะทำหน้าที่เป็นเสมือนตัวประสานโดยไม่ต้องใช้น้ำยาบ่มและช่วยเพิ่มการทำปฏิกิริยาไฮเดรชั่นให้สมบูรณ์ยิ่งขึ้น
2. ทฤษฏี และงานวิจัยที่เกี่ยวข้อง
ปอร์ตแลนด์ซีเมนต์เป็นผลผลิตที่ได้จากการบดเม็ดปูนให้ละเอียดซึ่งมีส่วนประกอบที่สำคัญเป็นออกไซด์ของธาตุคัลเซียม – ซิลิกอนและอลูมิเนียม โดยมีอัตราส่วนผสมที่พอเหมาะเพื่อให้ได้คุณสมบัติตามต้องการ วัตถุดิบที่ผลิตแบ่งออกเป็น 2 ประเภท คือ ประเภทที่ให้ธาตุคัลเซียม ได้แก่ หินปูน (Limestone) ดินสอพอง (Chalk) ดิน มาร์ล (Marl) ส่วนประเภทที่ให้ธาตุซิลิกอนและอลูมิเนียม ได้แก่ หินเชลส์ (Shale) ดินเหนียว (Clay) และหิน ชนวน (Slate) นอกจากนี้ยังมีการใส่วัสดุอื่นๆอีก เช่น แร่เหล็ก (Iron Ore) ใช้เพื่อเพิ่มปริมาณเหล็กให้ได้ตามต้องการ ในกรณีที่หินเชลส์หรือดินเหนียวที่ใช้มีปริมาณของเหล็กต่ำและมีการใส่วัตถุดิบอย่างอื่นเช่น ยิปซั่ม (Gypsum) ใช้เพื่อเป็นสารหน่วงการก่อตัวอย่างฉับพลันของซีเมนต์
การเกิดปฏิกิริยา Pozzolanic เป็นปฏิกิริยาระหว่างปูนซีเมนต์และ Soil Silica หรือ Alumina เพื่อก่อให้เกิดการประสานตัวซึ่งกันและกัน ซึ่งเป็นส่วนประกอบสำคัญที่ทำให้กำลังของส่วนผสมดิน - ปูนซีเมนต์เพิ่มมากขึ้นเป็นส่วนหนึ่งของปฏิกิริยา Pozzolanic และที่สภาวะ pH ที่สูง การสลายตัว (Solubility) ของ Silica และ Alumina จะเพิ่มมากขึ้นด้วย ซึ่ง pH สูงนั้นๆ Silica ที่สลายตัวออกจากโครงสร้างของอนุภาคดินเหนียวมาทำปฏิกิริยากับ Ca2+ แล้วเกิดเป็นสารประกอบใหม่ซึ่งเป็นผลึกของ Calcium Silicate Hydrate (CSH) Dimond, White และ Dolch [5] พบว่านอกจากจะได้สารประกอบประเภท CSH แล้ว ยังได้สารประกอบประเภท Calcium Aluminate Hydrate (CAH) อีกด้วย ดังสมการ
Ca2+ + 2(OH)- + SiO2 ® CSH
Ca2+ + 2(OH)- + Al2O3 ® CAH
ปฏิกิริยา Aluminate โดยพื้นฐานแล้วจะเกิดทันทีและจะเกิดที่จุดต่อระหว่างขอบและผิวหน้าของดินเดิม สำหรับสารประกอบ Silicate จะเกิดปฏิกิริยาที่ช้ากว่าและแรงยึดเกาะซึ่งเกิดจากสารประกอบ Aluminate จะไม่มีความแข็งแรงเหมือนกับแรงยึดเกาะที่เกิดขึ้นอย่างช้าๆ ของสารประกอบ Silicate ดังภาพที่ 1
ภาพที่ 1 กลสมบัติของปูนขาวเมื่อผสมกับดิน [6]
สุรเชษฐ์ [4] ทำการศึกษาเกี่ยวกับความคงทนของดินซีเมนต์โดยปรับปรุงคุณสมบัติของดินลูกรังในภาคตะวันออกเฉียงเหนือเพื่อที่จะมาใช้แทนหินคลุก โดยใช้อัตราส่วนซีเมนต์ 3 , 4 , 5 , 6 และ 7% ของน้ำหนักดินผึ่งแห้ง พบว่าค่าการรับแรงกดทิศทางเดียว (UCS) และ Unsoaked CBR ของดินลูกรังผสมซีเมนต์มีแนวโน้มเพิ่มขึ้นตามปริมาณซีเมนต์ที่เพิ่มขึ้น โดยมีอัตราเพิ่มขึ้นสูงมากในช่วง 7 วันแรก หลังจากนั้นจะเพิ่มขึ้นเพียงเล็กน้อย
เกษม และ พินิต [1] ทำการศึกษาการปรับปรุงดินด้วยปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์ โดยวิธีผสมลึก พบว่าดินเหนียวอ่อนกรุงเทพเมื่อผสมกับปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์ผสม Quicklime อย่างละเท่าๆ กัน เมื่อนำมาทดสอบหาค่า CBR จะให้ค่า CBR สูงขึ้นตามการเพิ่ม Hardening agent และความสัมพันธ์ระหว่างค่า CBR กับ Hardening agent มีพฤติกรรมเป็นแบบเชิงเส้น ทำนองเดียวกับการศึกษาของ Mitchell [9]
บุญชัย [2] พบว่าดินซีเมนต์มีการกระจายตัวขนาดใหญ่ขึ้นเนื่องจากปฏิกิริยาระหว่างปูนซีเมนต์กับดินเหนียว ทำให้เม็ดดินรวมตัวกันมีขนาดใหญ่ขึ้นตามระยะเวลาของการบ่ม
ปกรณ์, ประสิทธิ์ และปริญญา [3] ได้ศึกษาผลกระทบของเกลือคลอไรด์ต่อกำลังรับแรงอัดไม่ระบายน้ำของดินซีเมนต์ที่อัตราส่วนผสม 0 , 1 , 2 , 3 และ 4 % อัตราส่วน ผสมน้ำต่อปูนซีเมนต์ 2 : 1 โดย ใช้ปริมาณปูนซีเมนต์เท่ากับ 200 , 250 , 300 และ 450 ต่อ ลูกบาศก์เมตรของดินเปียก พบว่าที่อายุ 90 วัน ดินซีเมนต์ที่มีปริมาณ NaCl 3 และ 4 % จะมีค่า Undrained Shear Strength (Su ) และ Modulus of Elasticity (E50) มากกว่าส่วนผสมอื่น 9 – 23 % และ 22 – 48 % ตามลำดับ ดินซีเมนต์ที่มีความชื้นน้อยจะมีค่า Su และ E50 สูงกว่าดินซีเมนต์ที่มีความชื้นมากและความสัมพันธ์ระหว่างค่า Su และ E50 ทุกอายุการบ่มได้ ดังนี้ E50 = 238Su – 3172 (โดยที่ Su มี ระหว่าง 16 – 192 ตันต่อตารางเมตร)
Lambe, Mitchells และ Moh [8] กล่าวถึงการพัฒนากำลังของดินซึ่งเกิดขึ้นจากการเติมสารผสมในปริมาณเพียงเล็กน้อยร่วมกับซีเมนต์เพื่อปรับปรุงคุณภาพ เพื่อลดปริมาณของซีเมนต์ที่ใช้ในการปรับปรุงคุณภาพ อันจะก่อให้เกิดความประหยัด โดยผลปฏิกิริยาระหว่างดินซีเมนต์และสารผสมเพิ่มควรได้ค่าที่เป็นไปตามความต้องการ และเพื่อกระตุ้นปฏิกิริยาของดินบางชนิดซึ่งไม่ทำปฏิกิริยาตอบสนองต่อซีเมนต์ Ingles และ Metcalf [7] ได้กล่าวถึงการปรับปรุงคุณภาพด้วยซีเมนต์ว่าเป็นวิธีการที่ใช้กันอย่างกว้างขวาง ด้วยวิธีการนำซีเมนต์ผสมเข้ากับดินที่ต้องการปรับปรุงคุณภาพ เติมน้ำตามค่าปริมาณที่เหมาะสม (Optimum Moisture Content) จากนั้นจึงทำการบดอัด เมื่อซีเมนต์ทำปฏิกิริยากับดินก็จะได้ค่ากำลังรับแรงเฉือนที่สูงขึ้นและช่วย ในการต้านทานการซึมผ่านของน้ำ การปรับปรุงคุณภาพด้วยซีเมนต์สามารถกระทำได้กับดินทุกชนิด หรือดินที่มีความแฉะมากๆ ยกเว้นดินที่มีสารอินทรีย์ปนอยู่สูง การใช้ปริมาณซีเมนต์ที่เหมาะสม (มากกว่า 2%) จะสามารถช่วยในการปรับปรุงคุณภาพของดิน ในขณะที่การผสมซีเมนต์ในปริมาณที่มากจนเกินไปก็อาจทำให้คุณสมบัติของดิน เปลี่ยนแปลงไปจากเดิม
3. วัตถุประสงค์ของการวิจัย
การวิจัยครั้งนี้มีวัตถุประสงค์ดังนี้
1. เพื่อหาค่ากำลังรับแรงอัดและค่าโมดูลัสยืดหยุ่นของดินลูกรังที่ปรับปรุงด้วยปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์ประเภท 1
2. เพื่อหาค่ากำลังรับแรงอัดและค่าโมดูลัสยืดหยุ่นของดินลูกรังที่ปรับปรุงด้วยปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์ประเภท 1 กับน้ำยาโพลิเมอร์เคมโรด
3. เพื่อเปรียบเทียบหาค่ากำลังรับแรงอัดและค่าโมดูลัสยืดหยุ่นของดินลูกรังที่ปรับปรุงด้วยปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์ประเภท 1 กับดินลูกรังที่ไม่มีการปรับปรุงคุณภาพ
4. เพื่อเปรียบเทียบหาค่ากำลังรับแรงอัดและค่าโมดูลัสยืดหยุ่นของดินลูกรังที่ปรับปรุงด้วยปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์ประเภท 1 กับน้ำยาโพลิเมอร์เคมโรดกับดินลูกรังที่ไม่มีการปรับปรุงคุณภาพ
4. ขอบเขตของการวิจัย
การศึกษาคุณสมบัติของดินลูกรังที่ได้พัฒนาคุณภาพเปรียบเทียบกับคุณสมบัติของดินลูกรังเดิมโดยกำหนดตัวแปรได้แก่ ปริมาณการแทนที่ดินลูกรังด้วยปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์ประเภท 1 และน้ำยาโพลิเมอร์เคมโรดในอัตราส่วน 5% โดยน้ำหนักวัสดุผง
การทดสอบคุณสมบัติของดินลูกรังและดินลูกรังผสมวัสดุทดแทน มีรายละเอียดดังนี้
4.1 ทดสอบหาพิกัดเหลวและพิกัดพลาสติค (Plastic Limit) ของดินตามมาตรฐาน ASTM D 2487
4.2 ทดสอบหาความถ่วงจำเพาะของเม็ดดิน (Specific gravity test) ตามมาตรฐาน ASTM:D 854
4.3 ทดสอบหาการกระจายตัวของเม็ดดิน (Grain size distribution test) ตามมาตรฐาน ASTM:D 422
4.4 ทดสอบการบดอัดดินแบบสูงกว่ามาตรฐาน (Modified compaction test) ตาม มาตรฐาน ASTM : D1557
4.5 ทดสอบกำลังรับแรงอัดแบบไม่จำกัด (Unconfined compression test) ตามมาตรฐาน ASTM : D2166-85
5. วิธีการดำเนินการวิจัย
5.1 การหาคุณสมบัติพื้นฐานของดินที่ใช้ในการทดสอบซึ่งมีรายละเอียดดังต่อไปนี้
5.1.1 การหาค่าพิกัดเหลวและพิกัดพลาสติค (Plastic Limit) ของดินตามมาตรฐาน ASTM D 2487
5.1.2 การหาค่าความถ่วงจำเพาะของเม็ดดิน (Specific Gravity of Soil Solid) ตามมาตรฐาน ASTM D 854
5.1.3 การหาค่าการกระจายตัวของเม็ดดิน (Grain size analysis) ตามมาตรฐาน ASTM D 422
5.1.4 การหาค่าการบดอัดแบบสูงกว่ามาตรฐาน (Modified compaction test) ตามมาตรฐาน ASTM D 1557
5.1.5 การหากำลังรับแรงอัด (Unconfined compression test) ตามมาตรฐาน ASTM : D2166-85
5.2 การจัดเตรียมตัวอย่างดิน
5.2.1 ทำการเตรียมตัวอย่างดินลูกรังที่ไม่ปรับปรุงคุณภาพดินด้วยปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์ประเภท 1 และ น้ำยาโพลิเมอร์เคมโรดและทำการชั่งหาน้ำหนักและหาความชื้นก่อนทำการทดสอบ
5.2.2 ทำการเตรียมตัวอย่างดินลูกรังที่ปรับปรุงคุณภาพดินด้วยปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์ประเภท 1 ที่ 5 % จากนั้นทำการชั่งหาน้ำหนักและหาความชื้นก่อนทำการทดสอบที่อายุบ่ม 7 วัน และ 28 วัน
5.2.3 ทำการเตรียมตัวอย่างดินลูกรังที่ปรับปรุงคุณภาพดินด้วยปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์ประเภท 1 และน้ำยาโพลิเมอร์เคมโรดที่ 5 % จากนั้น ทำการชั่งหาน้ำหนักและการบ่มที่อายุ 7 วัน และ 28 วัน
5.3 การทดสอบ
5.3.1 วัดขนาดเส้นผ่าศูนย์ กลาง, ความสูง และชั่งน้ำหนักตัวอย่างดินลูกรังที่ไม่มีการปรับปรุงและมีการปรับปรุงคุณภาพดินด้วยปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์ประเภท 1 ที่ 5 % และปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์ประเภท 1 กับน้ำยาโพลิเมอร์เคมโรดที่ 5 % ที่อายุการบ่ม 7 วัน และ 28 วัน
5.3.2 ทำการสอบแรงอัดแบบไม่จำกัดกับตัวอย่างดินลูกรังที่ไม่มีการปรับปรุง และมีการปรับปรุงคุณภาพดินด้วยปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์ประเภท 1 ที่ 5 % และปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์ประเภท 1 กับน้ำยาโพลิเมอร์เคมโรดที่ 5 % ที่อายุการบ่ม 7 วัน และ 28 วัน
5.3.3 ทำหาความชื้นของอย่างดินลูกรังที่ไม่มีการปรับปรุง และมีการปรับปรุงคุณภาพดินด้วยปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์ประเภท 1 ที่ 5 % และปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์ประเภท 1 กับน้ำยาโพลิเมอร์ เคมโรดที่ 5 % ที่อายุการบ่ม 7 วัน และ 28 วัน
6. ผลการวิจัย
6.1 คุณสมบัติทางด้านวิศวกรรมของดินลูกรังและน้ำยาโพลิเมอร์เคมโรด
คุณสมบัติทางด้านวิศวกรรมของดินลูกรังและน้ำยาโพลิเมอร์เคมโรด ที่ใช้ในการทดสอบในห้องปฏิบัติการ ได้แสดงผลดัง ตารางที่ 1 และ 2 ตามลำดับ
ตารางที่ 1 คุณสมบัติทางด้านวิศวกรรมของดินลูกรัง
คุณสมบัติของดินทางด้านวิศวกรรม
|
Liquid Limit, LL (%)
|
46.52
|
Plastic Limit, PL (%)
|
17.84
|
Plasticity Index, PI (%)
|
29.04
|
Specific Gravity, GS
|
2.68
|
Dry Unit Weight of Soil (g/cm3)
|
1.950
|
Optimum Moisture Content (%)
|
11.80
|
% Finer 3/4”
|
100.00
|
% Finer 1/2"
|
92.91
|
% Finer 3/8”
|
88.94
|
% Finer No. 4
|
76.76
|
% Finer No. 10
|
60.97
|
% Finer No. 20
|
53.53
|
% Finer No. 40
|
48.96
|
% Finer No. 60
|
46.24
|
% Finer No. 100
|
42.30
|
% Finer No. 200
|
37.90
|
ตารางที่ 1(ต่อ) คุณสมบัติทางด้านวิศวกรรมของดินลูกรัง
Unconfined compression strength, qu (ksc) |
1.86
|
Modulus of Elasticity, E50 (ksc) |
38.44
|
Classification |
SC
|
ตารางที่ 2 คุณสมบัติของน้ำยาโพลิเมอร์เคมโรด
คุณสมบัติ
|
ลักษณะ ภายนอก
|
ของเหลวสีขาวขุ่น
|
จุด เดือด (°C)
|
100
|
ความ ถ่วงจำเพาะ
|
1 – 1.02
|
pH
|
9 – 11.5
|
ความ หนืด (cps)
|
900 – 1600
|
Solid content
|
N.A.
|
6.2 ค่ากำลังรับแรงอัด
ค่ากำลังรับแรงอัดของตัวอย่างดินลูกรังที่ปรับปรุงด้วยปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์ประเภท 1 ที่ 5 % และปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์ประเภท 1 กับน้ำยาโพลิเมอร์เคมโรดที่ 5 % ที่อายุการบ่ม 7 วัน และ 28 วันตามลำดับซึ่งแสดงดังภาพที่ 2
ภาพที่ 2 ความสัมพันธ์ระหว่างกำลังรับแรงอัดกับอายุการบ่มของตัวอย่างดินลูกรังที่ปรับปรุงคุณภาพด้วยวิธีต่างๆ
จากภาพที่ 2 พบว่า กำลังรับแรงอัดของตัวอย่างดินที่ปรับปรุงคุณภาพดินมีแนวโน้มสูงขึ้นตามอายุการบ่ม กล่าวคือ
- กำลังรับแรงอัดของตัวอย่างดินลูกรังที่ปรับปรุงด้วยปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์ประเภท 1 ที่ 5 % ที่อายุการบ่ม 7 และ 28 วันตามลำดับมีค่าเป็น 24.62 และ 34.15 กิโลกรัมต่อตารางเซนติเมตรตามลำดับ
- กำลังรับแรงอัดของตัวอย่างดินลูกรังที่ปรับปรุงด้วยปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์ประเภท 1 กับ น้ำยาโพลิเมอร์เคมโรดที่ 5 % ที่อายุการบ่ม 7 และ 28 วันตามลำดับมีค่าเป็น 27.56 และ 35.56 กิโลกรัมต่อตารางเซนติเมตรตามลำดับ
- สมการความสัมพันธ์ของกำลังรับแรงอัดของตัวอย่างดินที่ปรับปรุงคุณภาพดินด้วยปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์ประเภท 1 ที่ 5 % และปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์ประเภท 1 กับน้ำยาโพลิเมอร์เคมโรดที่ 5 % กับอายุการบ่ม มีดังนี้
qu(C) = 0.454t+21.443 (1)
qu(C+CH) = 0.381t+24.893 (2)
โดย qu = กำลังรับแรงอัด (กิโลกรัมต่อตารางเซ็นติเมตร) และ t คือ เวลา (วัน) และตัวห้อย C และ CH คือซีเมนต์และน้ำยาโพลิเมอร์เคมโรด ตามลำดับ (1) – (2) ควรมีค่าอยู่ระหว่าง 7 – 28 วัน
เมื่อทำการเปรียบเทียบค่ากำลังรับแรงอัดของตัวอย่างดินลูกรังที่ปรับปรุงด้วยปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์ประเภท 1 ที่ 5 % และปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์ประเภท 1 กับน้ำยาโพลิเมอร์เคมโรดที่ 5 % ที่อายุการบ่ม 7 วัน และ 28 วันตามลำดับกับค่ากำลังรับแรงอัดของตัวอย่างดินลูกรังที่ไม่มีการปรับปรุงคุณภาพ โดยแสดงดังภาพที่ 3 และ 4 ตามลำดับ
จากภาพที่ 3 และ 4 พบว่ากำลังรับแรงอัดที่เพิ่มขึ้นของตัวอย่างดินที่ปรับปรุงคุณภาพดินมีแนวโน้มสูงขึ้นตามอายุการบ่ม กล่าวคือ
- กำลังรับแรงอัดที่เพิ่มขึ้นของตัวอย่างดินลูกรังที่ปรับปรุงด้วยปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์ประเภท 1 ที่ 5 % ที่อายุการบ่ม 7 และ 28 วันตามลำดับคิดเป็น 22.76 และ 32.29 กิโลกรัมต่อตารางเซนติเมตรตามลำดับหรือคิดเป็น 1223.66 และ 1736.02 เปอร์เซ็นต์ตามลำดับจากค่ากำลังรับแรงอัดของตัวอย่างดินลูกรังที่ไม่มีการปรับปรุงคุณภาพ
- กำลังรับแรงอัดของตัวอย่างดินลูกรังที่ปรับปรุงด้วยปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์ประเภท 1 และน้ำยาโพลิเมอร์เคมโรดที่ 5 % ที่อายุการบ่ม 7 และ 28 วันตามลำดับคิดเป็น 25.70 และ 33.70 กิโลกรัมต่อตาราง เซนติเมตรตามลำดับหรือคิดเป็น 1381.72 และ 1811.83 เปอร์เซ็นต์ตามลำดับจากค่ากำลังรับแรงอัดของตัวอย่างดินลูกรังที่ไม่มีการปรับปรุงคุณภาพ
- กำลังรับแรงอัดของตัวอย่างดินลูกรังที่ปรับปรุงด้วยปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์ประเภท 1 กับน้ำยาโพลิเมอร์เคมโรดที่ 5 % ที่อายุการบ่ม 7 วัน คิดเป็น 2.94 กิโลกรัม ต่อตารางเซนติเมตร หรือคิดเป็น 11.94 เปอร์เซ็นต์จากค่ากำลังรับแรงอัดของตัวอย่างดินลูกรังที่ปรับปรุงด้วยปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์ประเภท 1 ที่ 5 % ที่อายุการบ่ม 7 วัน
- กำลังรับแรงอัดของตัวอย่างดินลูกรังที่ปรับปรุงด้วยปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์ประเภท 1 กับน้ำยาโพลิเมอร์เคมโรดที่ 5 % ที่อายุการบ่ม 28 วัน คิดเป็น 1.41 กิโลกรัม ต่อตารางเซนติเมตร หรือคิดเป็น 4.13 เปอร์เซ็นต์จากค่ากำลังรับแรงอัดของตัวอย่างดินลูกรังที่ปรับปรุงด้วยปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์ประเภท 1 ที่ 5 % ที่อายุการบ่ม 28 วัน
ภาพที่ 3 ความสัมพันธ์ระหว่างกำลังรับแรงอัดที่เพิ่มขึ้นกับอายุการบ่มของตัวอย่างดินลูกรังที่ปรับปรุงคุณภาพด้วยวิธีต่างๆ
ภาพที่ 4 ความสัมพันธ์ระหว่างเปอร์เซ็นต์กำลังรับแรงอัดที่เพิ่มขึ้นกับอายุการบ่มของตัวอย่างดินลูกรังที่ปรับปรุงคุณภาพด้วยวิธีต่างๆ
6.3 ค่าโมดูลัสความยืดหยุ่น
ค่ากำลังรับแรงอัดของตัวอย่างดินลูกรังที่ปรับปรุงด้วยปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์ประเภท 1 ที่ 5 % และปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์ประเภท 1 กับน้ำยาโพลิเมอร์เคมโรดที่ 5 % ที่อายุการบ่ม 7 วัน และ 28 วันตามลำดับซึ่งแสดงดังภาพที่ 5
จากภาพที่ 5 พบว่าค่าโมดูลัสความยืดหยุ่นของตัวอย่างดินลูกรังที่ปรับปรุงคุณภาพดินมีแนวโน้มสูงขึ้นตามอายุการบ่ม กล่าวคือ
ภาพที่ 5 ความสัมพันธ์ระหว่างโมดูลัสความยืดหยุ่นกับอายุการบ่มของตัวอย่างดินลูกรังที่ปรับปรุงคุณภาพด้วยวิธีต่างๆ
- ค่าโมดูลัสความยืดหยุ่นของตัวอย่างดินลูกรังที่ปรับปรุงด้วยปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์ประเภท 1 ที่ 5 % ที่อายุการบ่ม 7 และ 28 วันตามลำดับมีค่าเป็น 1200.34 และ 3058.82 กิโลกรัมต่อตารางเซนติเมตรตามลำดับ
- ค่าโมดูลัสความยืดหยุ่นของตัวอย่างดินลูกรังที่ปรับปรุงด้วยปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์ประเภท 1 และน้ำยาโพลิเมอร์เคมโรดที่ 5 % ที่อายุการบ่ม 7 และ 28 วันตามลำดับมีค่าเป็น 1953.41 และ 5322.09 กิโลกรัมต่อตารางเซนติเมตรตามลำดับ
- สมการความสัมพันธ์ของค่าโมดูลัสความยืดหยุ่นของตัวอย่างดินลูกรังที่ปรับปรุงด้วยปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์ประเภท 1 ที่ 5 % และปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์ประเภท 1 กับน้ำยาโพลิเมอร์เคมโรดที่ 5 % กับอายุการบ่ม มีดังนี้
E50(C) = 88.499t+580.847 (3)
E50(C+CH) = 160.413t+830.517 (4)
โดย E50 = ค่าโมดูลัสความยืดหยุ่น (กิโลกรัมต่อตารางเซ็นติเมตร) และ t คือ เวลา (วัน) และตัวห้อย C และ CH คือ ปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์ประเภท 1 และน้ำยาโพลิเมอร์เคมโรดตามลำดับ ซึ่งค่าเวลาที่ใช้แทนในสมการที่ (3) – (4) ควร มีค่าอยู่ระหว่าง 7 – 28 วัน
เมื่อทำการเปรียบเทียบค่าโมดูลัส ความยืดหยุ่นของตัวอย่างดินลูกรังที่ปรับปรุงด้วยปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์ประเภท 1 ที่ 5 % และปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์ประเภท 1 กับน้ำยาโพลิเมอร์เคมโรดที่ 5 % ที่อายุการบ่ม 7 วัน และ 28 วันตามลำดับ กับค่ากำลังรับแรงอัดของตัวอย่างดินลูกรังที่ไม่มีการปรับปรุงคุณภาพ โดยแสดงดังภาพที่ 6 และ 7 ตามลำดับ
ภาพที่ 6 ความสัมพันธ์ระหว่างค่าโมดูลัสความยืดหยุ่นที่เพิ่มขึ้นกับอายุการบ่มของตัวอย่างดินลูกรังที่ปรับปรุงคุณภาพด้วยวิธีต่างๆ
ภาพที่ 7 ความสัมพันธ์ระหว่างเปอร์เซ็นต์ค่าโมดูลัสความยืดหยุ่นที่เพิ่มขึ้นกับอายุการบ่มของตัวอย่างดินลูกรังที่ปรับปรุงคุณภาพด้วยวิธีต่างๆ
จากภาพที่ 6 และ 7 พบว่า ค่าโมดูลัสความยืดหยุ่นที่เพิ่มขึ้นของตัวอย่างดินลูกรังที่ปรับปรุงคุณภาพมีแนวโน้มสูงขึ้นตามอายุการบ่ม กล่าวคือ
- ค่าโมดูลัสความยืดหยุ่นที่เพิ่มขึ้นของตัวอย่างดินลูกรังที่ปรับปรุงด้วยปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์ประเภท 1 ที่ 5 % ที่อายุการบ่ม 7 และ 28 วันตามลำดับคิดเป็น 1,161.90 และ 3,020.38 กิโลกรัมต่อตารางเซนติเมตรตามลำดับหรือคิดเป็น 3,022.63 และ 7,857.39 เปอร์เซ็นต์ตามลำดับจากค่าโมดูลัสความยืดหยุ่นของตัวอย่างดินลูกรังที่ไม่มีการปรับปรุงคุณภาพ
- ค่าโมดูลัสความยืดหยุ่นของตัวอย่างดินลูกรังที่ปรับปรุงด้วยปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์ประเภท 1 กับน้ำยาโพลิเมอร์เคมโรดที่ 5 % ที่อายุการบ่ม 7 และ 28 วันตามลำดับคิดเป็น 1,914.97 และ 5,283.65 กิโลกรัมต่อตารางเซนติเมตรตามลำดับหรือคิดเป็น 4,981.71 และ 13,745.19 เปอร์เซ็นต์ตามลำดับจากค่าโมดูลัสความยืดหยุ่นของตัวอย่างดินลูกรังที่ไม่มีการปรับปรุงคุณภาพ
- ค่าโมดูลัสความยืดหยุ่นของตัวอย่างดินลูกรังที่ปรับปรุงด้วยปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์ประเภท 1 กับน้ำยาโพลิเมอร์เคมโรดที่ 5 % ที่อายุการบ่ม 7 วัน คิดเป็น 753.07 กิโลกรัม ต่อตารางเซนติเมตร หรือคิดเป็น 62.74 เปอร์เซ็นต์จากค่าโมดูลัสความยืดหยุ่นของตัวอย่างดินลูกรังที่ปรับปรุงด้วยปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์ประเภท 1 ที่ 5 % ที่อายุการบ่ม 7 วัน
- ค่าโมดูลัสความยืดหยุ่นของตัวอย่างดินลูกรังที่ปรับปรุงด้วยปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์ประเภท 1 และน้ำยาโพลิเมอร์เคมโรดที่ 5 % ที่อายุการบ่ม 28 วัน คิดเป็น 2,263.27 กิโลกรัมต่อ ตารางเซนติเมตร หรือคิดเป็น 73.99 เปอร์เซ็นต์จากค่าค่าโมดูลัสความยืดหยุ่นของตัวอย่างดินลูกรังที่ปรับปรุงด้วยปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์ประเภท 1 ที่ 5 % ที่อายุการบ่ม 28 วัน
7. สรุปผลการวิจัย
จากผลการวิจัยสามารถสรุปได้ดังนี้
- ค่ากำลังรับแรงอัดของตัวอย่างดินลูกรังที่ปรับปรุงด้วยปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์ประเภท 1 กับน้ำยาโพลิเมอร์เคมโรดที่ 5 % ที่อายุการบ่ม 7 และ 28 วันตามลำดับคิด เป็น 1,223.66 และ 1,736.02 เปอร์เซ็นต์ ตามลำดับจากค่ากำลังรับแรงอัดของตัวอย่างดินลูกรังที่ไม่มีการปรับปรุงคุณภาพ
- ค่ากำลังรับแรงอัดของตัวอย่างดินลูกรังที่ปรับปรุงด้วยปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์ประเภท 1 กับน้ำยาโพลิเมอร์เคมโรดที่ 5 % ที่อายุการบ่ม 7 และ 28 วันตามลำดับคิด เป็น 1,381.72 และ 1,811.83 เปอร์เซ็นต์ตามลำดับจากค่ากำลังรับแรงอัดของตัวอย่างดินลูกรังที่ไม่มีการปรับปรุงคุณภาพ
- ค่าโมดูลัสความยืดหยุ่นที่เพิ่มขึ้นของตัวอย่างดินลูกรังที่ปรับปรุงด้วยปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์ประเภท 1 ที่ 5 % ที่อายุการบ่ม 7 และ 28 วัน ตามลำดับคิดเป็น 3,022.63 และ 7,857.39 เปอร์เซ็นต์ตามลำดับจากค่าค่าโมดูลัสความยืดหยุ่นของตัวอย่างดินลูกรังที่ไม่มีการปรับปรุงคุณภาพ
- ค่าโมดูลัสความยืดหยุ่นของตัวอย่างดินลูกรังที่ปรับปรุงด้วยปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์ประเภท 1 กับน้ำยาโพลิเมอร์เคมโรดที่ 5 % ที่อายุการบ่ม 7 และ 28 วันตามลำดับคิดเป็น 4,981.71 และ 13,745.19 เปอร์เซ็นต์ตามลำดับจากค่าโมดูลัสความยืดหยุ่นของตัวอย่างดินลูกรังที่ไม่มีการปรับปรุงคุณภาพ
- ค่ากำลังรับแรงอัดและค่าโมดูลัสความยืดหยุ่นของตัวอย่างดินลูกรังที่ปรับปรุงด้วยปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์ประเภท 1 กับน้ำยาโพลิเมอร์เคมโรดที่ 5 % จะมีค่าสูงกว่าตัวอย่างดินลูกรังที่ปรับปรุงด้วยปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์ประเภท 1 ที่ 5 % และตัวอย่างดินที่ไม่มีการปรับปรุงตามลำดับ
- ค่ากำลังรับแรงอัดและค่าโมดูลัสความยืดหยุ่นของตัวอย่างดินลูกรังที่ปรับปรุงด้วยปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์ประเภท 1 และ ปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์ประเภท 1 กับน้ำยาโพลิเมอร์เคมโรดจะมีแนวโน้มสูงขึ้นตามอายุการบ่ม
- ค่ากำลังรับแรงอัดและค่าโมดูลัสความยืดหยุ่นของตัวอย่างดินลูกรังที่ปรับปรุงด้วยปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์ประเภท 1 กับน้ำยาโพลิเมอร์เคมโรดที่ 5 % จะมีค่าสูงกว่าตัวอย่างดินลูกรังที่ปรับปรุงด้วยปูนซีเมนต์ปอร์ต แลนด์ประเภท 1 ที่ 5 % และตัวอย่างดินที่ไม่มีการปรับปรุงคุณภาพตามลำดับ
- น้ำยาโพลิเมอร์เคมโรด มีผลช่วยให้ค่ากำลังรับแรงอัดและค่าโมดูลัสความยืดหยุ่นเพิ่มขึ้นเนื่องจากการทำปฏิกิริยาไฮเดรชั่นที่สมบูรณ์ขึ้น
8. บรรณานุกรม
[1] เกษม เพชรเกตุ และ พินิต ตั้งบุญเติม, 2538. การปรับปรุงดิน ซีเมนต์ปอร์ตแลนต์โดยวิธีผสม ลึก. การสัมมนาเรื่องทางเลือกใหม่ในงานวิศวกรรมปฐพี ประเทศไทย : การปรับปรุงคุณภาพและการเสริมกำลัง
ดิน. วิศวกรรมสถานแห่งประเทศไทย, กรุงเทพฯ, 69 – 81.
[2] บุญชัย เชิดเกียรติประดับ, 2539. การศึกษาการผสมปูนขาว และปูนซีเมนต์ในดินฐานรากอ่อนในการปฏิบัติการ. ปริญญานิพนธ์ มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีพระจอมเกล้าธนบุรี.
[3] ปกรณ์ ประเสริฐยิ่ง, ประสิทธิ์ เพลินขจรเกียรติ และปริญญา ยศแก้ว, 2542. ผลกระทบของเกลือในดินซีเมนต์. ปริญญานิพนธ์ มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีพระจอมเกล้าธนบุรี.
[4] สุเชษฐ์ เอี่ยมเชย, 2531. ความคงทนของดินซีเมนต์. วิทยานิพนธ์ปริญญาวิศวกรรมศาสตรมหาบัณฑิต สาขาวิศวกรรมโยธา มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีพระจอมเกล้าธนบุรี.
[5] Diamond, S., White, J.L. and Dolch, W.L. (1964). Transformation of clay mineral vs calcium hydroxide attack. Proceeding of 12th National Conference on clay and clay minerals. vol. 2, Oxford, Perganmon Press; 359-379.
[6] Ingles, O.G. (1970). Mechanism of clay Stabilization with inorganic acids and alkalis.” Australia Journal of Soil Research. Vol. 8, 581-596.
[7] Ingles, O.G. and Metcalf, J.B. (1972). Soil Stabilization. Butterworths, Sydney.
[8] Lambe, T.W., Michells and Moh, Z.C. (1959). Improvement of Soil-Cement with Alkali Metal Compounds. Highway Research Board Bull. 241, National Research Council. Washington D.C., U.S.A., 67-103.
[9] Mitchell, J.K. and EI Saole, S.A. (1966). The Fabric of Soil-Cement and its Formation. Proceeding of 14th National Conference Clay and Clay Mineral. Vol.26; 297-305.
|