บทความนี้จะพูดถึง วัสดุก่อสร้าง ที่เราเรียกว่าคอนกรีต ในการเลือกใช้งานวัสดุสักตัว เราจะต้องทราบและเข้าใจถึง ที่มาที่ไปของวัสดุตัวนั้น และข้อดีข้อเสียของวัสดุ

ตัวนั้นๆ ในเบื้องต้นจะกล่าวถึง ว่าคอนกรีตคืออะไร ทำมาจากอะไร มีขั้นตอนในการทำอย่างไร การที่จะมีวัสดุ คอนกรีตที่ดีต้องมีปัจจัยอะไรบ้าง

คอนกรีต (Concrete) คืออะไร

คอนกรีต (Concrete) คือ วัสดุก่อสร้างชนิดหนึ่งที่ใช้กันอย่างแพร่หลายตั้งแต่อดีตจนถึงปัจจุบัน ทั้งนี้เพราะเป็นวัสดุที่มีคุณสมบัติหลายประการที่เหมาะสม อาทิเช่น สามารถหล่อขึ้นรูปร่างตามที่ต้องการได้, มีความคงทนสูง, ไม่ติดไฟ, สามารถเทหล่อได้ในสถานที่ก่อสร้าง, ตกแต่งผิวให้สวยงามได้, และที่สำคัญคือ มีราคาไม่แพง โดยเฉพาะเมื่อเปรียบเทียบกับราคาเหล็กรูปพรรณ
โดยทั่วไป คอนกรีตประกอบด้วยส่วนผสมพื้นฐาน 2 ส่วน คือ
1. ซีเมนต์เพสต์ (Cement Paste) ด้แก่ ปูนซีเมนต์, น้ำ และสารผสมเพิ่ม
2. มวลรวม (Aggregates) ได้แก่ มวลรวมละเอียด หรือทราย, และมวลรวมหยาบหรือทิน หรือกรวด

เมื่อนำส่วนผสมต่างๆ เหล่านี้มาผสมกัน จะได้คอนกรีตที่คงสภาพเหลวอยู่ช่วงเวลาหนึ่ง พอที่จะนำไปเทลงในแบบหล่อที่มีรูปร่างตามต้องการได้ เรียกคอนกรีตในสภาพนี้ว่า “คอนกรีตสด (Fresh Concrete)” หลังจากนั้นคอนกรีตจะเปลี่ยนสภาพเป็นของแข็งในเวลาต่อมา โดยจะมีกำลังหรือความแข็งแรงมากขึ้นตามอายุที่เพิ่มขึ้น และเมื่อมีคุณสมบัติผ่านข้อกำหนดงานคอนกรีตตามที่ออกแบบไว้ จึงจะสามารถเปิดใช้งานรับน้ำหนักได้ต่อไป เรียกคอนกรีตภายหลังจากเปลี่ยนสภาพเป็นของแข็งแล้วนี้ว่า “คอนกรีตแข็งตัวแล้ว
(Hardened Concrete)”

คอนกรีตกับเหล็กรูปพรรณ

คอนกรีตและเหล็กรูปพรรณเป็นวัสดุพื้นฐานที่ใช้สำหรับงานโครงสร้าง วัสดุทั้งสองชนิด บางครั้งจะใช้รวมกัน แต่บางครั้งก็กลายเป็นวัสดุคู่แข่งซึ่งกันและกันเพราะวัสดุทั้งสองชนิดนี้สามารถทดแทนกันได้ แต่ก็มีข้อแตกต่างกัน ที่สำคัญคือ การผลิตเหล็กรูปพรรณทำในโรงงานที่มีการควบคุมอย่างใกล้ชิด คุณสมบัติต่าง ๆ จะถูกตรวจสอบอย่างละเอียดในห้องปฏิบัติการ และมีใบรับรองคุณภาพจากโรงงานผู้ผลิต ดังนั้นผู้ออกแบบเพียงแต่กำหนดขนาดหน้าตัดของเหล็กให้เป็นไปตามมาตรฐานทั่วไปที่ใช้ และผู้ควบคุมการก่อสร้างก็มีหน้าที่ควบคุมให้การเชื่อม การต่อชิ้นส่วนโครงสร้างต่าง ๆ เป็นไปตามข้อกำหนด   สำหรับหน่วยงานก่อสร้างที่ใช้คอนกรีตนั้น รูปการณ์จะแตกต่างกันโดยสิ้นเชิงเพราะแม้ว่าคุณภาพของปูนซีเมนต์จะถูกควบคุมจากโรงงานผู้ผลิตอย่างเคร่งครัด เช่นเดียวกับการควบคุมการผลิตเหล็ก แต่วัสดุในโครงสร้างคือ คอนกรีต ไม่ใช่ปูนซีเมนต์การหล่อชิ้นส่วนโครงสร้างคอนกรีตต่าง ๆ จะกระทำ ณ หน่วยงานก่อสร้าง ดังนั้น คุณภาพของคอนกรีตจะขึ้นอยู่กับวัสดุองค์ประกอบ, ส่วนผสม, การผสม, การสำเลียง,การเทและการอัดแน่น, การแต่งผิวหน้า, การบ่ม, รวมไปถึงการถอดแบบหล่อ จะเห็นได้ชัดเจน ว่าความสำคัญของการควบคุมคุณภาพคือข้อแตกต่างระหว่างวิธีการผลิตเหล็กกับคอนกรีต
ซึ่งเหล็กมีความหนาแน่น  7850 กก/ลบม.  คอนกรีตมีความหนาแน่น 2,400 กก/ลบม. ส่วนกำลังรับแรงดึงทั่วไป เหล็กรับได้ 4,000กก/ตร.ซม. ส่วนคอนกรีต 30 กก/ตรซม.

หน้าที่และคุณสมบัติส่วนผสมคอนกรีต

•  ซีเมนต์เพสต์

หน้าที่ของซีเมนต์เพสต์มีดังนี้
• เสริมซ่องว่างระหว่างมวลรวม แค่คุณสมบัติเหล่านี้ขึ้นอยู่กับ คุณภาพของของปูนซีเมนต์นั้นๆด้วย

• ให้กำลังแก่คอนกรีตเมื่อคอนกรีตแข็งตัวรวมทั้งป้องกันการซึมผ่านของน้ำซึ่งจะขึ้นอยู่กับ ความสมบูรณ์ของปฏิกิริยาระหว่างน้ำ กับปูนซีเมนต์หรือที่เรียกว่า “ปฏิกิริยาไฮเดรชั่น”
• หล่อลื่นคอนกรีตสดขณะเทหล่อ ซึ่งจะขึ้นอยู่กับอัตราส่วนน้ำต่อปูนซีเมนต์

•     มวลรวม

มวลรวมผสมคอนกรีต แบ่งได้เป็น 2 ประเภท ได้แก่ มวลรวมละเอียด (หรือทราย), และมวลรวมหยาบ (หรือหินหรือกรวด)
หน้าที่ของมวลรวมมีดังนี้
• เป็นตัวแทรกประสานที่กระจายอยู่ทั่ว ซีเมนต์เพสต์และมีราคาถูกกว่าปูนซีเมนต์ ซึ่งจะขึ้นอยู่กับความแข็งแรงของมวลรวมนั้นๆ
• ช่วยให้คอนกรีตมีความคงทน ปริมาตรไม่เปลี่ยนแปลงมาก
• การเปลี่ยนแปลงปริมาตรต่ำ
• คงทนต่อปฏิกิริยาเคมี
• มีความต้านทานต่อแรงกระแทกและการเสียดสี

• น้ำ

ใช้ล้างวัสดุ มวลรวมต่างๆ  ใช้ผสมทำคอนกรีต ใช้บ่มคอนกรีต  ก่อให้เกิดปฎิกิริยาไฮเดรชั่นกับปูนซีเมนต์
ทำหน้าที่หล่อลื่น เพื่อให้คอนกรีตอยู่ในสภาพเหลวสามารถ เทได้  และเคลือบมวลรวม(หินหรือกรวด และทราย) ให้เปียก เพื่อให้ซีเมนต์เพสต์ สามารถเข้าเกาะได้โดยรอบ

• สารผสมเพิ่ม

หน้าที่สำคัญของสาร ผสมเพิ่ม คือช่วยปรับปรุงคุณสมบัติ ของคอนกรีตสดหรือคอนกรีตแข็งตัวแล้วในด้านต่างๆ เช่นเวลาก่อตัว ความสามารถเทได้ กำลังอัด และความทนทานเป้นต้น

ข้อดีข้อเสียของคอนกรีต

คอนกรีตเป็นวัสดุก่อสร้างที่นิยมใช้กันอย่างแพร่หลายเนื่องจากความสามารถในการนำไปใช้งานได้อย่างกว้างขวาง แต่การนำคอนกรีตไปใช้งานก็ต้องคำนึงถึงปัจจัยบางประการ ซึ่งจะสรุปข้อได้ เปรียบเสียเปรียบของคอนกรีตไว้ดังนี้
ข้อได้เปรียบคือ   สามารถหล่อขึ้นรูปร่างต่างๆได้ตามต้องการ ราคาถูก มีคสามคงทนสูง ทนไฟได้ดี สามารถเทหล่อได้ในสถานที่ก่อสร้าง และสามารถทำให้ผิวสวยงามได้

ข้อเสียเปรียบคือ  มีความสามารถรับแรงดึงได้ต่ำ  มีความยืดตัวต่ำ มีการเปลี่ยนแปลงปริมาตร มีอัตราส่วนกำลังต่อน้ำหนักต่ำ

 

คอนกรีตที่ดีกับคอนกรีตที่ไม่ดี

ในสภาพคอนกรีตสด (ภายหลังการผสม, การลำเลียงคอนกรีตจากเครื่องผสมไป ยังจุดเท, การเทลงแบบหล่อและการอัดแน่น, และการแต่งผิวหน้า) ควรมีความข้นเหลวเหมาะสมกับการเทและการอัดแน่นคอนกรีต โดยไม่ต้องใช้พลังงานจากเครื่องจักรหรือแรงงานคนมากนัก มีเนื้อคอนกรีตสม่ำเสมอ มีการยึดเกาะกันอย่างพอเพียง ไม่มีการแยกตัวขององค์ประกอบต่าง ๆ ในคอนกรีต (เช่น การแยกตัวของหินหรือกรวดกับน้ำปูน)และไม่เกิดการเยิ้มขึ้นมาของน้ำและน้ำยาผสมคอนกรีตมากเกินไป
ในสภาพคอนกรีตแข็งตัวแล้ว ควรมีความแข็งแรงและความคงทน สามารถรับน้ำหนักหรือมีกำลังอัดตามที่ออกแบบไว้ได้อย่างปลอดภัยตลอดช่วงอายุการใช้งาน และควร มีคุณสมบัติอื่น ๆ ที่ดีอีกด้วย เช่น ความหนาแน่น, กำลังดัด, กำลังดึง, การเปลี่ยนแปลง รูปร่าง, ความทึบน้ำ, ความต้านทานต่อแรงกระแทกและการเสียดสี, และความคงทนต่อการ กัดกร่อนจากสารซัลเฟต เป็นต้น ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับการประยุกต์ใช้งานในลักษณะต่าง ๆ นอกจาก นี้ บางโครงสร้างยังต้องการผิวคอนกรีตที่เรียบและมีช่องว่างอากาศที่ผิวน้อยที่สุดอีกด้วย
คอนกรีตที่ไม่ดี  คือ คอนกรีตที่มีคุณสมบัติทางวิศวกรรมอย่างใดอย่างหนึ่งหรือหลายอย่างไม่เหมาะสมกับการประยุกต์ใช้งาน โดยทั่วไปคอนกรีตที่ไม่ดีมักมีความข้นเหลวไม่เหมาะสมกับการใช้งาน และเมื่อแข็งตัวแล้วอาจมีรูโพรงหรือไม่เป็นเนื้อเดียวกันทั้งโครงสร้าง

 

 

ปัจจัยในการทำคอนกรีตที่ดี

ปัจจัยในการทำคอนกรีตที่ดี   การทำคอนกรีตที่ดีนั้น จำเป็นอย่างยิ่งที่จะต้องมีความรู้และความเข้าใจทางด้านคอนกรีตเทคโนโลยีขั้นพื้นฐาน ซึ่งจะช่วยทำให้สามารถเลือกใช้วัสดุผสมคอนกรีตได้อย่างเหมาะสม, เลือกใช้ส่วนผสมคอนกรีตได้อย่างถูกต้อง, รวมทั้งการควบคุมกระบวนการผลิตคอนกรีตที่ดีทุกขั้นตอน ทั้งนี้เพื่อจะทำให้ได้คอนกรีตที่มีคุณสมบัติดีสม่าเสมอ, สามารถเทลงในแบบหล่อที่มีรูปร่างตามต้องการได้, มีความแข็งแรงและความคงทน, และที่สำคัญคือ ทำให้มีต้นทุนหรือราคาที่เหมาะสมอีกด้วย
กระบวนการทำคอนกรีตโดยทั่วไปอาจเรียงลำดับขั้นตอนได้ดัง
ขั้นตอนที่ 1  การเลือกใช้วัสดุผสมคอนกรีตที่เหมาะสมการเลือกใช้ส่วนผสมคอนกรีตอย่างถูกต้องการชั่งตวงวัสดุผสมคอนกรีตอย่างแม่นยำ
ขั้นตอนที่ 2  การผสมคอนกรีตให้มีเนื้อสม่ำเสมอการลำเลียงคอนกรีตจากเครื่องผสมไปยังจุดเทอย่างระมัดระวังการเทคอนกรีตอย่างถูกวิธี
ขั้นตอนที่ 3  การอัดแน่นคอนกรีตที่ดี
ขั้นตอนที่ 4  การแต่งผิวหน้าคอนกรีตอย่างถูกต้อง
ขั้นตอนที่ 5  การบ่มคอนกรีตอย่างต่อเนื่อง
ขั้นตอนที่ 6 การถอดแบบหล่อคอนกรีตตามเวลาที่เหมาะสม

คอนกรีตเทคโนโลยีสมัยใหม่

ในปัจจุบัน ความก้าวหน้าของเทคโนโลยีสมัยใหม่ สามารถแบ่งได้เป็น 3 กลุ่มกลักๆได้แก่
1.เทคโนโลยีด้านการลดต้นทุนวัสดุและการก่อสร้าง

2.เทคโนโลยีด้านความคงทนของคอนกรีต

3.เทคโนโลยีด้านความเป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อม

ประเทศที่พัฒนาแล้วได้ให้ความสำคัญกับคุณสมบัติต่าง ๆ ของคอนกรีตที่เหมาะสมกับสภาพการใช้งานอย่างจริงจัง มีการใช้ข้อกำหนดมาตรฐานที่ทันสมัยซึ่งกำหนด คุณสมบัติหรือสมรรถนะของคอนกรีตที่ต้องการสำหรับแต่ละสภาพการใช้งาน (Standard Performance Specification) (เช่น ความต้านทานของคอนกรีตต่อการซึมผ่านของคลอไรด์, การหดตัวของคอนกรีต, และการคายความร้อนจากปฏิกิริยาไฮเดรชั่นของคอนกรีตเป็นต้น) แทนที่ข้อกำหนดมาตรฐานเดิมที่มีการกำหนดส่วนผสมหรือองค์ประกอบของ วัสดุ (Standard Prescritive) (เช่น การกำหนดปริมาณปูนซีเมนต์ในส่วนผสม เป็นต้น)และยังมีการพัฒนาวิธีการออกแบบปฏิภาคส่วนผสมคอนกรีตไปสู่วิธีการออกแบบตามสมรรถนะของคอนกรีตที่ต้องการ

สามารถหาข้อมูลเพิ่มเติมได้ที่  https://www.facebook.com/CementTel0890795722

เอกสารอ้างอิง
มอก 15 เล่ม 1-2547 มาตรฐานผลิคภัณฑ์อุตสาหกรรม ปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์ เล่ม ที่ 1