การพัฒนาคอนกรีตโมดูลัสยืดหยุ่นสูงด้วยหินบะซอลต์และตะกรันเหล็กสำหรับโครงสร้างแข็งเกร็งพิเศษ

Abstract

งานวิจัยนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อพัฒนาคุณสมบัติโมดูลัสยืดหยุ่น (Elastic modulus) ของคอนกรีต เพื่อประยุกต์ใช้ในโครงสร้างที่ต้องการความแข็งเกร็ง (Rigidity) เป็นพิเศษ เพื่อลดการเคลื่อนตัวของโครงสร้างภายใต้แรงกระทำ โดยปรับเปลี่ยนวัสดุมวลรวมหยาบเป็นหินบะซอลต์และตะกรันเหล็กจากเตาอาร์คไฟฟ้า (EAF slag) ซึ่งมีคุณสมบัติเชิงกลดีกว่าหินปูน และออกแบบส่วนผสมโดยการปรับขนาดคละของมวลรวมหยาบ อัตราส่วนน้ำต่อซีเมนต์และอัตราส่วนมวลรวมละเอียดต่อมวลรวม แล้วทำการทดสอบหาค่ากําลังรับแรงอัดและค่าโมดูลัสยืดหยุ่น จากนั้นจึงประยุกต์ใช้คอนกรีตที่ถูกปรับปรุงคุณสมบัติกับโครงสร้างเสาตอม่อโครงการรถไฟความเร็วสูงและผนังรับแรงเฉือนในอาคารสูงโดยการเปรียบเทียบประสิทธิภาพของโครงสร้างกับคอนกรีตปกติด้วยโปรแกรมวิเคราะห์โครงสร้าง ETABS ซึ่งจากผลการศึกษาพบว่า (1) ตะกรันเหล็กจากเตาอาร์คไฟฟ้าเป็นวัสดุมวลรวมหยาบที่ให้ค่าโมดูลัสยืดหยุ่นสูงที่สุด การคละขนาดของมวลรวมหยาบให้อัดแน่น การลดอัตราส่วนน้ำต่อซีเมนต์และการเพิ่มอัตราส่วนมวลรวมละเอียดต่อมวลรวมสามารถช่วยเพิ่มค่าโมดูลัสยืดหยุ่นได้อย่างมีนัยสำคัญ ซึ่งสามารถเพิ่มค่าโมดูลัสยืดหยุ่นได้ถึง 55.3 GPa คิดเป็น 47% เมื่อเทียบกับค่าจากสมการของมาตรฐาน ACI (2) เมื่อนำไปประยุกต์ใช้กับโครงสร้างเสาตอม่อโครงการรถไฟความเร็วสูงพบว่าสามารถลดระยะการเคลื่อนตัวของโครงสร้างได้ 23% และลดขนาดหน้าตัดโครงสร้างได้ 28% เมื่อประยุกต์ใช้กับโครงสร้างผนังรับแรงเฉือนในอาคารสูงสามารถลดระยะการเคลื่อนตัวได้ 32% และลดความหนาได้ 49% ดังนั้นการประยุกต์ใช้คอนกรีตโมดูลัสยืดหยุ่นสูงจึงเป็นอีกทางเลือกในการลดระยะการเคลื่อนตัวของโครงสร้างที่อาจมีประสิทธิภาพและคุ้มค่ากว่าการเพิ่มขนาดหน้าตัดโครงสร้างหรือใช้คอนกรีตกำลังสูง