พฤติกรรมการหดตัวของดินเหนียวอ่อนที่ผสมด้วยซีเมนต์และเถ้าลอย

นพนันท์ พรรณขาม

Please use this identifier to cite or link to this item: https://cuir.car.chula.ac.th/handle/123456789/43899

Title:	พฤติกรรมการหดตัวของดินเหนียวอ่อนที่ผสมด้วยซีเมนต์และเถ้าลอย
Other Titles:	SHRINKAGE BEHAVIOUR OF SOFT CLAY TREATED WITH CEMENT AND FLY ASH
Authors:	นพนันท์ พรรณขาม
Advisors:	สุเชษฐ์ ลิขิตเลอสรวง
Other author:	จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย. คณะวิศวกรรมศาสตร์
Advisor's Email:	fceslk@gmail.com
Subjects:	ถนน -- การออกแบบและการสร้าง ดินซีเมนต์ Roads -- Design and construction Soil cement
Issue Date:	2556
Publisher:	จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย
Abstract:	การก่อสร้างถนนบริเวณที่ราบลุ่มภาคกลางของประเทศไทย มักประสบปัญหาการขาดเสถียรภาพของโครงสร้างชั้นทางและการทรุดตัว เนื่องจากชั้นดินเป็นดินอ่อนที่มีกำลังต่ำและการยุบตัวสูง เพื่อหลีกเลี่ยงปัญหานี้ วิศวกรมักเลือกออกแบบผิวทางด้วยวัสดุที่มีคุณภาพสูง เช่น เลือกวัสดุหินคลุกและดินลูกรังคุสำหรับชั้นพื้นทางและรองพื้นทาง ตามลำดับ ส่งผลให้ค่าก่อสร้างสูงและอาจไม่คุ้มทุน ในการก่อสร้างยังพบอีกว่าปัญหาสำคัญอีกประการหนึ่งคือการหดตัวของโครงสร้างทาง ซึ่งมักเริ่มเกิดจากไหล่ทางไปสู่การแตกตัวในแนวขนานกับถนน รอยแตกร้าวยังส่งผลให้เกิดการไหลซึมผ่านของน้ำสู่โครงสร้างด้านล่างของผิวทางได้ รวมไปถึงการสูญเสียค่ากำลังรับแรงเฉือน ค่ากำลังรับแรงอัด และเสถียรภาพอีกด้วย จึงเริ่มมีความคิดที่จะใช้ดินผสมซีเมนต์และเถ้าลอยเพื่อใช้แก้ปัญหาดังกล่าว งานวิจัยนี้ศึกษาความเป็นไปได้ในการพัฒนาวัสดุโครงสร้างชั้นทาง โดยปรับปรุงคุณภาพชั้นรองพื้นทางและชั้นดินคันทางด้วยวัสดุผสมดินซีเมนต์และเถ้าลอย เพื่อลดการทรุดตัวและเพิ่มเสถียรภาพของดินเดิม สำหรับวัสดุที่ใช้ในการศึกษาประกอบไปด้วย 1) ดินเหนียวสร้างใหม่ โดยใช้ดินเหนียวอ่อนกรุงเทพฯที่ทำการการสลายพันธะและสร้างตัวขึ้นใหม่ 2) พอร์ตแลนด์ซีเมนต์ประเภทที่ 1 และ 3) เถ้าลอยจาก 2 แหล่ง คือ เถ้าลอย Class C จากโรงไฟฟ้าแม่เมาะและเถ้าลอยต่ำกว่า Class C จากโรงงานอุตสาหกรรมผลิตกระดาษในจังหวัดราชบุรี สำหรับสัดส่วนการผสมของดินผสมซีเมนต์จะกำหนดไว้ที่ ค่าอัตราส่วนระหว่างซีเมนต์กับน้ำ (C/Wc) เท่ากับ 0.3 และ 0.4 ตามลำดับ สำหรับดินผสมซีเมนต์และเถ้าลอยจะเลือกใช้ค่าเปอร์เซ็นต์เถ้าลอยที่เข้าไปแทนที่ซีเมนต์ปริมาณตั้งแต่ง 0 - 60 เปอร์เซ็นต์ การทดสอบในห้องปฏิบัติการจะดำเนินการทดสอบด้านกายภาพ เช่น ความถ่วงจำเพาะ ขีดจำกัดอัตเตอร์เบิร์ก การวิเคราะห์การเลี้ยวเบนของรังสีเอ็กซ์ (XRD) และการวิเคราะห์ภาพถ่ายกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอน (SEM) และทดสอบด้านกำลังด้วยการทดสอบแรงอัดแกนเดี่ยว ส่วนการวัดการหดตัวนั้นจะใช้เทคนิคการวิเคราะห์ภาพถ่าย ผลการทดสอบพบว่าเมื่อใช้เถ้าลอยจากโรงไฟฟ้าแม่เมาะเท่ากับ 15 เปอร์เซ็นต์และใช้ค่า C/Wc เท่ากับ 0.3 นอกจากจะประหยัดซีเมนต์มากกว่าค่า C/Wc เท่ากับ 0.4 แล้ว ค่ากำลังยังผ่านเกณฑ์มาตรฐานของกรมทางหลวง สำหรับค่าการหดตัวจะมีค่าน้อยสุดเมื่อใช้เถ้าลอยแทนที่ซีเมนต์ที่ 15 เปอร์เซ็นต์ โดยวัดค่าการหดตัวได้เท่ากับ 4.5 เปอร์เซ็นต์ ที่ C/Wc เท่ากับ 0.3 นอกเหนือจากนี้ งานวิจัยยังได้จำลองพฤติกรรมผิวทางด้วยแบบจำลองไฟไนต์อิลิเมนต์โดยอาศัยค่าตัวแปรพารามิเตอร์ต่าง ๆ จากผลการทดสอบ โดยพบว่าเมื่อใช้ดินเหนียวที่ผสมซีเมนต์และเถ้าลอยเพื่อปรับปรุงคุณภาพชั้นรองพื้นทางและชั้นคันทาง จะสามารถเพิ่มเสถียรภาพและลดการยุบตัวของโครงสร้างถนนได้อย่างมีนัยสำคัญ
Other Abstract:	Road embankment construction on soft clay usually faces several problems related to stability and excessive settlement issues. In particular, it can be found these problems in the Central Plain of Thailand where a thick soft clay layer underneath its structure. Civil engineers often use high quality crushed rock and lateritic soil for subbase and subgrade layer, respectively. As a result, cost of projects is relatively high and may not be worth to do. Additionally, another important problem caused surface cracking is shrinkage. Cracks can induce the water flow to the underneath structure and cause loss of shear strength of soils. This research aims to study a use of cement and fly ash stabilization to reduce the shrinkage problem. Subbase and subgrade layers, which are replaced by the soft clay treated with cement and fly ash, were focused in this study. Materials used in this research are 1) reconstitute Bangkok clay 2) Portland cement type I 3) two sources of Fly ash: Class C from Mae Moh power plant and under class C from one industrial plant at Ratchaburi province. The mixing ratio among soil, cement and water defined by a cement per water ratio (C/Wc) was fixed at 0.3 and 0.4. The replacement ratio of fly ash to cement was varied from 0 to 60%. Laboratory tests were carried out to determine physical and mechanical properties such as specific gravity test, Atterberg’s limits, X-ray diffractometer (XRD), scanning electron microscope (SEM), and unconfined compressive test. In addition, the shrinkage measurement could loosely define using an image processing technique. The testing results indicate that using the Class C fly ash of 15% at the C/Wc of 0.3 was an optimum portion to save the use of cement. Moreover, it can be reduced the shrinkage of 4.5%. Finally, this research also simulates the behaviour of the road structure using finite element software based on parameters from laboratory. The finite element analysis results indicate that the soft clay treated with cement and fly ash can effectively increase stability and reduce settlement.
Description:	วิทยานิพนธ์ (วศ.ม.)--จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย, 2556
Degree Name:	วิศวกรรมศาสตรมหาบัณฑิต
Degree Level:	ปริญญาโท
Degree Discipline:	วิศวกรรมโยธา
URI:	http://cuir.car.chula.ac.th/handle/123456789/43899
URI:	http://doi.org/10.14457/CU.the.2013.1366
metadata.dc.identifier.DOI:	10.14457/CU.the.2013.1366
Type:	Thesis
Appears in Collections:	Eng - Theses

Files in This Item:

File	Description	Size	Format
5570247021.pdf		11.75 MB	Adobe PDF	View/Open

Show full item record