Study of suitable concrete for sulfate environment
โดย นรากร สุดทำนอง
ปี 2562
บทคัดย่อ
สารละลายซัลเฟตเป็นสาเหตุหนึ่งที่ก่อให้เกิดการเสื่อมสภาพของคอนกรีต โดยเมื่อสารละลายซัลเฟตซึมผ่านสู่ภายในเนื้อคอนกรีตเข้าทำปฏิกิริยากับซีเมนต์เพสต์ ก่อให้เกิดการผุกร่อน พองตัว และแตกร้าว ส่งผลให้โครงสร้างของคอนกรีตเสียหาย
งานวิจัยนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อศึกษาการพัฒนาคอนกรีตที่เหมาะสมสำหรับสิ่งแวดล้อมซัลเฟต โดยพิจารณาถึงกลไกการทำลายของสารละลายซัลเฟต วิธีการประเมินการต้านทานซัลเฟต ผลกระทบที่มีต่อการทำลายของสารละลายซัลเฟต และเลือกใช้คอนกรีตที่เหมาะสมสำหรับคอนกรีตที่สัมผัสสิ่งแวดล้อมซัลเฟต
ผลการศึกษาพบว่า กลไกการทำลายโดยสารละลายโซเดียมซัลเฟตขึ้นอยู่กับการเกิดแอตทริงไจต์ซึ่งมีเสถียรภาพ ทำให้การขยายตัวมากขึ้นในซีเมนต์เพสต์ ในขณะที่กลไกการทำลายโดยสารละลายแมกนีเซียมซัลเฟตนั้น เป็นการเปลี่ยนแคลเซียมซิลิเกตไฮเดรตเป็นแมกนีเซียมซิลิเกตไฮเดรตซึ่งไม่มีความสามารถในการยึดประสาน ทำให้เกิดการอ่อนตัวและเสื่อมสภาพของผิวซีเมนต์เพสต์ที่แข็งตัว และเกิดการสะสมของยิปซั่มและบลูไซต์ โดยไม่เกิดการขยายตัวมากเหมือนการทำลายโดยสารละลายโซเดียมซัลเฟต และพบว่าในสารละลายโซเดียมซัลเฟตสามารถประเมินการต้านทาน ซัลเฟตของคอนกรีตโดยวัดการขยายตัวได้ ในขณะที่ในสารละลายแมกนีเซียมซัลเฟตนั้นต้องประเมินการต้านทานซัลเฟตของคอนกรีต โดยวัดการขยายตัวควบคู่กับการสูญเสียน้ำหนักของตัวอย่างมอร์ต้าร์/คอนกรีต หรือควบคู่กับการลดลงกำลังอัดของตัวย่างมอร์ต้าร์/คอนกรีต นอกจากนี้พบว่า ชนิดและปริมาณการแทนที่ของวัสดุประสานของคอนกรีต ชนิดของสารละลายซัลเฟต ความเข้มข้นของสารละลายซัลเฟต อัตราส่วนน้ำต่อวัสดุประสานของคอนกรีต และสภาวะเปียกสลับแห้งของสารละลายซัลเฟต มีผลต่อการเลือกใช้คอนกรีตให้เหมาะสมในสิ่งแวดล้อมซัลเฟต และสุดท้ายสามารถเลือกใช้คอนกรีตที่เหมาะสมสำหรับคอนกรีตที่สัมผัสสิ่งแวดล้อมซัลเฟต
Abstract
Sulfate solution is one of the causes of concrete deterioration. The sulfate solution penetrates inside the concrete and reacts with cement paste causing corrosion, swelling and cracking resulting in damage to the structure of the concrete.
The objective of this research was to examine the development of concrete suitable for sulfate environment by considering the destruction mechanism of the sulfate solution, methods for assessing sulfate resistance, effect on the destruction of sulfate solutions and then to choose suitable concrete for concrete exposed to the sulfate environment.
The study results revealed that the mechanism of destruction by sodium sulfate solution was based on the formation of ettringite which was stable causing more expansion in cement paste while the mechanism of destruction by the magnesium sulfate solution is the conversion of calcium silicate hydrate to magnesium silicate hydrate, which did not have the ability to bind resulting in the softening and deterioration of the hardened cement paste surface and the formation of gypsum and blucite. The destruction by the magnesium sulfate solution did not expand as much as the destruction by the sodium sulfate solution. Furthermore, in the sodium sulfate solution, the sulfate resistance of concrete was assessed by measuring the expansion of specimens only while in the magnesium sulfate solution, the sulfate resistance of the concrete must be evaluated by measuring the expansion including weight loss or by measuring the expansion including strength reduction of specimens. In addition, the type and replaced quantity of binder in concrete, type of sulfate solution, sulfate solution concentration, water to cement ratio of concrete, and wet and dry conditions of the sulfate solution affecting the selection of concrete to be suitable in the sulfate environment. Finally, the suitable concrete was chosen for concrete exposed to the sulfate environment.