Influence of free lime in fly ash on properties of mortar blended with fly ash and limestone powder

โดย พร้อมพงศ์  ฉลาดธัญญกิจ

ปี 2553

บทคัดย่อ (Abstract)

วิทยานิพนธ์นี้มีวัตถุประสงค์เพื่อศึกษาอิทธิพลของปริมาณแคลเซียมออกไซด์อิสระ (fCaO) ในเถ้าลอยต่อคุณสมบัติทางด้านซีเมนต์ และคุณสมบัติด้านความคงทน (การหดตัวแห้งของมอร์ต้าร์ การเก็บกักคลอไรด์ของเพสต์ การซึมผ่านคลอไรด์ของมอร์ต้าร์ และการต้านทานซัลเฟตของมอร์ต้าร์) ของเพสต์และมอร์ต้าร์ผสมเถ้าลอยและผงหินปูน (ทำการแทนที่ในปูนย์ซีเมนต์ประเภทที่ 1) เพื่อใช้เป็นแนวทางในการเลือกใช้เถ้าลอยในงานคอนกรีตอย่างเหมาะสม โดยใช้เถ้าลอยตั้งต้นจากโรงไฟฟ้าแม่เมาะที่เติมแคลเซียมออกไซด์ให้มีปริมารแคลเซียมออกไซด์อิสระแตกต่างกัน

จากผลการศึกษาพบว่า ปริมาณน้ำที่เหมาะสมของเพสต์เถ้าลอย การก่อตัวของเพสต์ผงหินปูนและเพสต์เถ้าลอยร่วมกับผงหินปูน ปริมารน้ำที่ต้องใช้ (ค่าการไหลแผ่เท่ากับร้อยละ 110±5) ของมอร์ต้าผงหินปูน มอร์ต้าร์เถ้าลอย และมอร์ต้าร์เถ้าลอยร่วมกับผงหินปูน มีค่าน้อยกว่าของเพสต์หรือมอร์ต้าร์ปูนซีเมนต์ประเภทที่ 1 ล้วน ส่วนปริมารน้ำที่เหมาะสมของเพสต์ผงหินปูนและเพสต์เถ้าลอยร่วมกับปูนซีเมนต์ และการก่อตัวของเพสต์เถ้าลอย มีค่ามากกว่าเพสต์ปูนซีเมนต์ประเภทที่ 1 ล้วน สำหรับกำลังอัดประลัยของมอร์ต้าร์ผงหินปูน ที่อายุต้นมีค่ามากกว่า แต่มีอายุมากขึ้นกลับมีค่าน้อยกว่า เมื่อเทียบกับมอร์ต้าร์ปูนซีเมนต์ประเภทที่ 1 ล้วน ขณะที่มอร์ตาร์เถ้าลอยมีค่ากำลังอัดประลัยที่อายุต้นน้อยกว่า แต่เมื่ออายุมากขึ้นกลับมีค่าใกล้เคียงกับมอร์ต้าร์ปูนซีเมนต์ประเภทที่ 1 ล้วน และกำลังอัดประลัยของมอร์ต้าร์เถ้าลอยร่วมกับผงหินปูนมีค่าน้อยกว่ามอร์ต้าปูนซีเมนต์ประเภทที่ 1ล้วน นอกจากนี้พบว่าการหดตัวแห้งของมอร์ต้าร์ผงหินปูนและมอร์ต้าร์เถ้าลอย มีค่าน้อยกว่าของมอร์ต้าร์ปูนซีเมนต์ประเภทที่ 1 ล้วน ส่วนมอร์ต้าร์เถ้าลอยร่วมกับผงหินปูนมีค่าการหดตัวแห้งใกล้เคียงกับมอร์ต้าปูนซีเมนต์ประเภทที่ 1 ล้วน การเก็บกักคลอไรด์ของเพสต์ผงหินปูนมีค่าน้อยกว่าของเพสต์ปูนซีเมนต์ประเภทที่ 1 ล้วน ขณะทีเพสต์เถ้าลอยและเพสต์เถ้าลอยร่วมกับผงหินปูน พบว่ามีการเก็บกักคลอไรด์ใกล้เคียงกับเพสต์ปูนซีเมนต์ประเภทที่ 1 ล้วน สำหรับความต้านทานการซึมผ่านคลอไรด์ของมอร์ต้าร์ผงหินปูนมีค่าน้อยกว่าของมอร์ต้าร์ปูนซีเมนต์ประเภทที่ 1 ล้วน แต่ของมอร์ต้าร์เถ้าลอยและมอร์ต้าร์เถ้าลอยร่วมกับผงหินปูน ที่อายุต้นมีค่าความต้านทานการซึมผ่านคลอไรดน้อยกว่า แต่เมื่ออายุมากขึ้นกลับมีค่ามากกว่าเมื่อเทียบกับมอร์ต้าร์ปูนซีเมนต์ประเภทที่ 1 ล้วน สุดท้ายการขยายตัวในสารละลายโซเดียมซัลเฟตพบว่า มอร์ต้าร์ปูนซีเมนต์ประเภทที่ 1ล้วน มีค่ามากกว่าของปูนประเภทที่ 5 ล้วน มอร์ต้าร์ผงหินปูนมีค่าการขยายตัวใกล้เคียงกับมอร์ต้าร์ปูนซีเมนต์ประเภทที่ 5 ล้วน  ขณะที่การขยายตัวของมอร์ต้าร์เถ้าลอยและมอร์ต้าร์เถ้าลอยร่วมกับผงหินปูน จะมีค่ามากกว่าหรือน้อยกว่ามอร์ต้าร์ปูนซีเมนต์ประเภทที่ 1 และ 5 ล้วน ขึ้นอยู่กับชนิดและปริมาณการแทนที่ของเถ้าลอย กล่าวคือ การแทนที่ด้วยเถ้าลอยที่มี CaO สูง ในปริมาณการแทนที่ต่ำ มีแน้วโน้มของค่าการขยายตัวมากกว่าทั้งมอร์ต้าร์ทั้งมอร์ต้าร์ปูนซีเมนต์ประเภทที่ 1 และ 5 ล้วน แต่เมื่อแทนที่ในปริมารสูงกลับมีค่าการขยายตัวน้อยกว่าทั้งมอร์ต้าร์ปูนซีเมนต์ประเภทที่ 1 และ 5 ล้วน ขณะที่การแทนที่ด้วยเถ้าลอยที่มี CaO ต่ำ ไม่ว่าจะแทนที่ในปริมารสูงหรือต่ำ ก็ให้ค่าการขยายตัวน้อยกว่าทั้งมอร์ต้าร์ปูนซีเมนต์ประเภทที่ 1และ 5 ล้วน ส่วนการสูญเสียน้ำหนักในสารละลายแมกนีเซียมซัลเฟตนั้นพบว่ามอร์ต้าร์ปูนซีเมนต์ประเภทที่ 1 ล้วนมีค่ามากกว่าของมอร์ต้าปูนซีเมนต์ประเภทที่ 5 ล้วน ขณะที่มอร์ต้าร์เถ้าลอยมีค่ามากกว่าทั้งมอร์ต้าร์ปูนซีเมนต์ประเภทที่ 1 และ 5 ล้วน ส่วนการสูญเสียน้ำหนักของมอร์ต้าร์ผงหินปูนและมอร์ต้าร์เถ้าลอยร่วมกับผงหินปูน มีค่าใกล้เคียงกับของมอร์ต้าร์ปูนซีเมนต์ประเภทที่ 5 ล้วน

จากผลการศึกษายังพบว่า แคลเซียมออกไซด์อิสระ (fCaO) ในเถ้าลอยที่มีปริมารแตกต่างกันไม่มีผลต่อปริมาณน้ำที่เหมาะสมของเพสต์ ปริมาณน้ำที่ใช้ (ค่าการไหลแผ่เท่ากับร้อยละ 110±5) ของมอร์ต้าร์ และกำลังอัดประลัยของมอร์ต้าร์ แต่ส่งผลให้เวลาการก่อตัวของเพสต์มีแนวโน้มเร็วขึ้น และปริมาณ fCaO ที่แตกต่างกันในเถ้าลอยไม่มีผลต่อ การหดตัวแห้งของมอร์ต้าร์ การเก็บกักคลอไรด์ของเพสต์ การซึมผ่านคลอไรด์ของมอร์ต้าร์ และการต้านทานซัลเฟตของมอร์ต้าร์

This thesis was aimed to study the influence of free lime (fCaO) content in fly ash on cementitious properties and durability properties (drying shrinkage of mortar, chloride binding of paste, chloride penetration resistance of mortar and sulfate resistance of mortar) of paste and mortar with fly ash and limestone powder (replacing in OPC type I). It was beneficial to select fly ash for mixing in concrete work properly. The original fly ash from Mae Moh power plant was added with free lime in order to get different free lime content of fly ash.

From test results, it revealed that the normal consistency of fly ash paste, the setting time of limestone powder paste and paste incorporating cement, fly ash and limestone powder, the water requirement (flow = 110±5%) of limestone powder mortar, fly ash mortar and mortar incorporating cement, fly ash and limestone powder were lower than those of OPC type I paste or mortar. The normal consistency of limestone powder paste and paste incorporating cement, fly ash and limestone powder and setting time of fly ash paste were higher than those of OPC type I paste. The compressive strength of limestone powder mortar at early age was higher than OPC type I mortar, but be lower than at longer age. While, the compressive strength of fly ash mortar at early age was lower than OPC type I mortar, but became higher at longer age. The compressive strength of mortar incorporating cement, fly ash and limestone powder was lower than OPC type I mortar. In addition, it was found that drying shrinkages of limestone powder mortar and fly ash mortar were lower than OPC type I mortar. While, mortar incorporating cement, fly ash and limestone powder had drying shrinkage close to OPC type I mortar. The chloride binding of limestone powder paste was lower than OPC type I paste while fly ash paste and paste incorporating cement, fly ash and limestone powder had chloride binding close to OPC type I paste. For chloride penetration resistance of limestone powder mortar was lower than OPC type I mortar. At early age, the chloride penetration

resistances of fly ash mortar and mortar incorporating cement, fly ash and limestone powder were lower than OPC type I mortar, but be higher at longer age. Finally, the expansion in sodium sulfate solution was found that OPC type I mortar was higher than that of OPC type V mortar. The expansion of limestone powder mortar was similar to OPC type V mortar. It was also found that the expansion of fly ash mortar and mortar incorporating cement, fly ash and limestone powder depended on fly ash content and fly ash type. For example, mixture with small replacement ratio of high CaO fly ash yielded higher expansion than those of OPC type I mortar and OPC type V mortar. On the contrary, at higher replacement ratio of high CaO fly ash, the expansion of mortar became lower than those of OPC type I mortar and OPC type V mortar. While, mortar with low CaO fly ash at all replacement ratio had small expansion than those of OPC type I mortar and OPC type V mortar. For weight loss in magnesium sulfate solution, it was found that weight loss of OPC type I mortar was higher than that of OPC type V mortar. While weight loss of fly ash mortar was higher than those of OPC type I mortar and OPC type V mortar. The weight losses of limestone powder mortar and mortar incorporating cement, fly ash and limestone powder were close to OPC type V mortar.

The results also revealed that the content of free lime (fCaO) in fly ash had no effect on normal consistency of pastes, water requirement of mortar (flow = 110±5%) and compressive strength of mortar. But, setting time of paste was likely faster. The content of fCaO in fly ash had no effect on drying shrinkage of mortar, chloride binding of paste, chloride penetration resistance of mortar and sulfate resistance of mortar.

DOWNLOAD : อิทธิพลของปริมาณแคลเซียมออกไซด์อิสระในเถ้าลอยต่อคุณสมบัติของมอร์ต้าร์ผสมเถ้าลอยและผงหินปูน