บทท 1 หน

หนเปนวสดทเกดขนตามธรรมชาตสวนใหญเกดจากการเยนตวของหนหลอมเหลวทอย

ใตพนโลก แตหนบางชนดอาจเกดจากการแปรสภาพของอนทรยวตถทถกทบถมเปนเวลานาน หนสามารถน าไปใชในงานกอสรางไดหลากหลายวตถประสงค เชน ใชเปนวสดผสมในคอนกรต ใชเปนวสดผสมรวมกบแอสฟลท ใชตกแตงเพอความสวยงาม ใชปองกนตลงจากการกดเซาะของคลนทะเล และใชเปนวตถดบในการผลตวสดกอสรางชนดอน เปนตน โดยบทนจะน าเสนอเนอหาทเกยวของกบหนซงประกอบดวย วฏจกรของหนซงเปนขบวนการก าเนดหนและการแปรสภาพ การจ าแนกหน ธรณวทยาของประเทศไทย อตสาหกรรมหนเพอการกอสราง และการทดสอบคณสมบตหน ตามล าดบ

วฏจกรของหน หากพจารณาเปลอกโลกเฉพาะสวนทเปนของแขงจะพบวาสวนใหญเปนหน (Rocks) ทมแรชนดตาง ๆ เปนสวนประกอบ มหปพงศ วรกล (ม.ป.ป. : 14-17) และ วฒนา ธรรมมงคล และวนต ชอวเชยร (2532 : 2-3) กลาววาในทางธรณวทยาแบงประเภทหนเปลอกโลกออกเปน 3 กลมคอ หนอคน (Igneous Rocks) หนตะกอน (Sedimentary Rocks) และหนแปร (Metamophic Rocks) หนทงสามกลมมความสมพนธกนตงแตกระบวนการถอก าเนดจนถงกระบวนการแปรสภาพ ความสมพนธดงกลาวเรยกวา วฏจกรของหน (Rock Cycle) ดงแสดงในภาพท 1.1 วฏจกรของหนเรมจากการแทรกตวของหนหลอมละลายภายในเปลอกโลกชนในออกมายงเปลอกโลกชนนอก เมอหนหลอมละลายเยนตวลงกจะกลายเปนผลกของแขงซงโดยสวนใหญเปนหนอคนขนาดใหญ หนอคนจะใชระยะเวลายาวนานในการผพงเนองจากมความแขงแรงมาก แตบางครงหนอคนอาจเกดการผพงในขณะเคลอนทมายงผวโลกกได หนทมขนาดเลกจากการผพงจะถกพดพาโดยกระแสลมหรอกระแสน าจนเกดการสะสมและทบถมเปนชนหนา เมอการสะสมตวของเศษหน กรวด ทราย และอนทรยวตถขนาดเลกเกาะกนแนนจนกลายเปนของแขงกจะเรยกหนชนดใหมนวา หนตะกอน ทงนกระบวนการก าเนดทเกดจากการสะสมตวของหนขนาดเลกภายใตแรงกดอดเปนเวลานานนเรยกวา กระบวนการก าเนดหนทางกลศาสตร (Mechanically Formed Sedimentary Rock) ส าหรบหนตะกอนทก าเนดจากปฏกรยาเคมระหวางตวท าละลายทเปนของเหลวกบตะกอนททบถมกนจนยดเกาะกนจนกลายเปนของแขงจะเรยกวา กระบวนการก าเนดหนทางเคม (Chemically formed Sedimentary Rock) เมอชนหนตะกอนทเกดขนมาแลว

2

อยภายใตอทธพลของความรอนและความดนเปนเวลานานกจะแปรสภาพกลายเปนหนชนดใหมเรยกวา หนแปร นอกจากนนหนแปรยงสามารถก าเนดจากการเคลอนทของชนหนไปตามการขยบตวของเปลอกโลกและสมผสกบหนหลอมเหลวจากแหลงอนจนเกดการแลกเปลยนแรธาตกลายเปนหนชนดใหมไดเชนกน อยางไรกตามถาหนตะกอนและหนแปรไดรบความรอนจนหลอมตวกจะกลายเปนหนอคนไดดงเดม (Braja M. Das. 2010 : 15-24 และ The Geological Society. 2012)

ภาพท 1.1 วฏจกรของหน ทมา : The Geological Society. 2012 Geoxcience News and Information (2005) ยกตวอยางหนทพบเหนในประเทศไทยไวดงน หนอคน เชน หนแกรนต หนบะซอลต หนแกบโบร หนดไนต หนพมมช หนเพอรโดไทต หนแอนดไซด หนไรโอไลท และหนไดโอไรท เปนตน หนตะกอนก าเนดจากกระบวนการทางกลศาสตร เชน หนทราย หนกรวดมน หนทรายแปง หนดนดาน หนชอลก หนคารบอน และหน ปน เปนตน หนตะกอนก าเนดจากกระบวนการทางเคม เชน เกลอหน ยปชม โปแตช และไนเตรต เปนตน ส าหรบหนแปรทพบเหนในประเทศไทย เชน หนชนวน หนฟลไลต หนไนส หนออน หนควอรตไซต และหนแกรไฟต เปนตน ภาพท 1.2 ถง 1.4 แสดงตวอยางหนอคน หนตะกอน

และหนแปร ตามล าดบ

3

หนแกรนต (Granite)

หนไดโอไรท (Diorite)

หนแกบโบร (Gabbro)

หนเพอรโดไทต (Peridotite)

หนออบซเดยน (Obsidian)

หนบะซอลต (Basalt)

หนไรโอไลท (Rhyolite)

หนแอนดไซด (Andesite)

หนสคอเรย (Scoria)

หนพมมช (Pumice)

ภาพท 1.2 หนอคน ทมา : Geoxcience News and Information. 2005

4

หนกรวดเหลยม (Breccia)

หนกรวดมน (Conglomerate)

หนโดโลไมต (Dolomite)

หนปน (Limestone)

หนเกลอ (Salt Rock)

หนทราย (Sandstone)

หนดนดาน (Shale)

หนทรายแปง (Siltstone)

หนลกไนต (Lignite)

หนเชรต (Chert)

ภาพท 1.3 หนตะกอน ทมา : Geoxcience News and Information. 2005

5

หนแอมฟบอไลต (Amphibolite)

หนไนส (Gneiss)

หนเนอหยาบ (Hornfels)

หนออน (Marble)

หนโนแวคไลท (Novaculite)

หนฟลไลต (Phyllite)

หนควอรตไซต (Quartzite)

หนซสต (Schist)

หนชนวน (Slate)

หนสบ (Soapstone)

ภาพท 1.4 หนแปร ทมา : Geoxcience News and Information. 2005

6

การจ าแนกหนตามอายก าเนด การจ าแนกหนตามอายก าเนดตามขอมลของกรมทรพยากรธรณ กระทรวงทรพยากรและ

สงแวดลอม ไดแบงหนออกเปน 2 บรมยค (EON) ไดแก หนบรมยคพรแคมเบรยน (Precambrian) เปนหนทมอายก าเนดยาวนานมากทสด และหนบรมยคโพรเทอโรโซอก (Phanerozoic) เปนหนทมอายก าเนดยาวนานรองลงมา ตามล าดบ หนทงสองบรมยคดงกลาวยงสามารถจ าแนกออกเปนกลมยอยตามอายก าเนดไดอกหลายกลมดงแสดงในตารางท 1.1 รายละเอยดการจ าแนกหนมดงตอไปน (กรมทรพยากรธรณ. ม.ป.ป.)

1. หนบรมยคพรแคมเบรยน หนบรมยคพรแคมเบรยนมอายก าเนดระหวาง 544-4,500 ลานป สามารถแบงหนดงกลาว

ออกเปน 3 มหายค (ERA) ประกอบดวย หนมหายคฮารเดยน (Hadean) มอายก าเนดระหวาง 3,800-4,500 ลานป หนมหายคอารเคยน (Archean) มอายก าเนดระหวาง 2,500-3,800 ลานป และหนมหายคโพรเทอโรโซอก (Proterozoic) มอายก าเนดระหวาง 544-2,500 ลานป ตามล าดบ หนบรมยคพรแคมเบรยนในประเทศไทยมกเปนหนแปรสภาพ เชน หนออรโทไนส หนพาราไนส หนชสต หนแคลกซลเกตและหนออน เปนตน หนบรมยคนพบกระจายตวอยในพนทตาง ๆ เชน จงหวดชลบร จงหวดประจวบครขนธ จงหวดนครศรธรรมราช จงหวดแมฮองสอน และจงหวดเชยงใหม เปนตน

2. หนบรมยคโพรเทอโรโซอก หนบรมยคโพรเทอโรโซอกมอายระหวาง 544 ลานปจนถงปจจบน หนบรมยคนแบง

ออกเปน 3 มหายค ประกอบดวย หนมหายคพาลโอโซอก (Paleozoic) มอายก าเนดระหวาง 325-540 ลานป หนมหายคมโซโซอก (Mesozoic) มอายก าเนดระหวาง 65-245 ลานป และหนมหายคซโนโซอก (Cenozoic) มอายก าเนดจากปจจบนถง 65 ลานป ตามล าดบ รายละเอยดหนมหายคทงสามมดงน

2.1 หนมหายคพาลโอโซอกแบงเปน 6 ยค (Period) ประกอบดวย หนยคแคมเบรยน (Cambrian) มอายระหวาง 505-544 ลานป ถงหนยคดโวเนยน (Devonian) มอายระหวาง 360-410 ลานป เปนหนจ าพวกหนทราย หนดนดาน หนคารบอเนตหรอหนแปรเกรดต า หนมหายคนพบเหนเปนแนวยาวจากภาคเหนอและภาคตะวนตกตอนบนผานลงมาทางภาคตะวนตกตอนลางจนถงภาคใตและบรเวณภาคตะวนออก ส าหรบกลมหนในพนทภาคใตทส าคญไดแก กลมหนตะรเตายคแคมเบรยน หนคารบอเนตกลมหนทงสงยคออรโดวเชยน (Ordovician) มอายระหวาง 440-505 ลานป และกลมหนตะนาวศรยคไซลเรยน (Silurian) มอายระหวาง 410-440 ลานป

7

ส าหรบหนยคคารบอนเฟอรส (Carboniferous) มอายระหวาง 286-360 ลานป ประกอบดวยหนสมยมสซสซบเปยน (Mississippian) มอายระหวาง 325-360 ลานป และหนสมยเพนซลวาเนยน (Pennsylvanian) มอายระหวาง 286-325 ลานป และหนยคเพอรเมยน (Permian) มอายระหวาง 245-286 ลานป พบกระจายตวอยเกอบทวทกภมภาคของประเทศยกเวนบรเวณทราบสงโคราช หนยคคารบอนเฟอรสสวนใหญเปนพวกหนทราย หนดนดาน และหนโคลนปนกรวด แตในบางครงอาจพบหนเชรตและหนปนปะปนบาง ในขณะทหนยคเพอรเมยนสวนใหญเปนหนปนทมหนดนดาน หนทรายและหนเชรต ส าหรบพนททพบหนปนยคเพอรเมยนแบงออกเปน 2 แนวคอ ดานตะวนตกและบรเวณภาคใตของประเทศเปนกลมหนปนราชบร และดานตะวนออกของประเทศครอบคลมพนทสวนใหญของจงหวดสระบร จงหวดลพบร จงหวดนครสวรรค และพนทตามแนวขอบทราบสงโคราชดานตะวนตกซงไดรบการก าหนดใหเปนกลมหนปนสระบร กลมหนปนทงสองเปนแหลงหนทส าคญของประเทศส าหรบอตสาหกรรมปนซเมนตและกอสราง สวนหนยคเพอรเมยนในบรเวณภาคเหนอใชชอเรยกวากลมหนงาว

2.2 หนมหายคมโซโซอกประกอบดวย หนยคไทรแอสซก (Triassic) มอายระหวาง 208-245 ลานป หนยคจแรสซก (Jurassic) มอายระหวาง 146-208 ลานป และหนยคครเทเชยส (Cretaceous) มอายระหวาง 65-146 ลานป หนยคไทรแอสซกเปนหนทเกดจากการสะสมตวในสภาพแวดลอมภาคพนสมทรของชนหนดนดาน หนปน และหนทราย หนยคไทรแอสซกทพบสวนใหญจะอยบรเวณภาคเหนอและภาคตะวนตก ไดแก กลมหนล าปาง เปนตน แตกมปรากฏแถบชายฝงทะเลตะวนออกและภาคใตเชนกน ส าหรบหนยคจแรสซกและหนยคครเทเชยสเปนหนจ าพวก หนทราย หนทรายแปง หนดนดาน และหนกรวดมน โดยเนอหนทมสแดงจะบงบอกถงหนทอยในสภาวะแวดลอมภาคพนทวป พนทของหนยคจแรสซกและหนยคครเทเชยสปกคลมบรเวณทราบสงโคราชเรยกวา หนโคราช สวนพนทดานตะวนตกของภาคเหนอและบางสวนของภาคตะวนตกและภาคใตเปนหนดนดานและหนปนยคจแรสซกทเกดจากการสะสมตวในสภาวะภาคพนสมทร

2.3 หนมหายคซโนโซอกประกอบดวย หนยคเทอรเทยร (Tertiary) มอายระหวาง 1.8-65 ลานป และหนยคควอเทอรนาร (Quaternary) มอาย 1.8 ลานปถงปจจบน หนยคเทอรเทยรยงแบงออกเปน 5 สมย ไดแก หนสมยพาลโอซน (Paleocene) มอายระหวาง 54-65 ลานป หนสมยอโอซน (Eocene) มอายระหวาง 38-54 ลานป หนสมยโอลโกซน (Oligocene) มอายระหวาง 23-38 ลานป หนสมยไมโอซน (Miocene) มอายระหวาง 5-23 ลานป และหนสมยไพลโอซน (Pliocene) มอายระหวาง 1.8-5 ลานป ตามล าดบ

8

ตารางท 1.1 อายหนทางธรณวทยา

อายหนทางธรณวทยา บรมยค (EON)

มหายค (ERA)

ยค (Period)

สมย (Epoch)

อาย (ลานป) (Duration)

พรแคมเบรยน (Precambrian)

ฮารเดยน(Hadean) - 4,500-3,800

อารเคยน (Archean) - 3,800-2,500

โพรเทอโรโซอก (Proterozoic) - 2,500-544

โพรเทอโรโซอก (Phanerozoic)

พาลโอโซอก (Paleozoic)

แคมเบรยน (Cambrian) - 544-505 ออโดวเชยน (Ordovician)

- 505-440

ไซลเรยน (Silurian) - 440-410 ดโวเนยน (Devonian) - 410-360

คารบอนเฟอรส (Carboniferous)

มสซสซปเปยน (Mississippian) 360-325

เพนซลวาเนยน (Pennsylvanian) 325-286

เพอรเมยน (Permian) - 286-245

มโซโซอก (Mesozoic)

ไทรแอสซก (Triassic) - 245-208 จแรสซก (Jurassic) - 208-146

ครเตเชยส (Cretaceous) - 146-65

ซโนโซอก (Cenozoic)

เทอรเทยร (Tertiary)

พาลโอซน (Paleocene) 65-54 อโอซน (Eocene) 54-38

โอลโกซน (Oligocene) 38-23 ไมโอซน (Miocene) 23-5 ไพลโอซน (Pliocene) 5-1.8

ควอเทอรนาร (Quaternary)

ไพลสโตซน (Pleistocene) 1.8-0.011 โฮโลซน (Holocene) 0.011-ปจจบน

ทมา : กรมทรพยากรธรณ. ม.ป.ป.

9

หนมหายคซโนโซอกในประเทศไทยเปนหนทสะสมตวทงบนบกและในทะเลซงวางตวอยในแนวเหนอใต การวางตวในลกษณะนเกดจากแผนเปลอกโลกอนเดยเคลอนตวขนมาชนกบแผนเปลอกโลกยเรเซยเมอประมาณ 40-50 ลานป จนท าใหชนหนยคเทอรเทยรกระจดกระจายอยทงบนบกและในทะเล หนยคเทอรเทยรนปรากฎในพนทประมาณ 1 ใน 3 สวนของประเทศไทยประกอบดวย หนทราย หนดนดานและหนโคลน หนยคเทอรเทยรมกถกปกคลมดวยชนตะกอนยคควอเทอรนารซงเปนตะกอนสะสมตวทยงไมแขงตวกลายเปนหน ชนตะกอนยคควอเทอรนารสวนใหญจะประกอบดวย เศษหนขนาดเลก กรวด ทราย ทรายแปง และดนเหนยว

ธรณวทยาประเทศไทย กรมทรพยากรธรณ กระทรวงทรพยากรและสงแวดลอม (กรมทรพยากรธรณ. ม.ป.ป.)

ไดท าการส ารวจและน าเสนอธรณวทยาประเทศไทยซงประกอบดวยแหลงหนและดนโดยแบงออกเปน 10 ประเภท ซงมรายละเอยดดงตอไปน

ประเภทท 1 ตะกอนแมน าเปนชนดนทเกดจากการสะสมตวของกรวด ทราย และดนเหนยวบรเวณทลมต าใกลแมน าหรอทราบเชงเขา ตะกอนแมน าสามารถพบเหนไดทวทกภาคของประเทศแตมมากบรเวณทราบลมภาคกลางตอนบนต งแตจงหวดสโขทยจนถงจงหวดพระนครศรอยธยา

ประเภทท 2 ตะกอนชายฝงทะเลเปนชนดนทเกดจากการสะสมตวของกรวด ทราย ทรายแปง และดนเหนยวตามบรเวณทราบชายฝงทะเล ตะกอนชายฝงทะเลพบมากบรเวณทราบภาคกลางตอนลางและตามแนวชายฝงทะเล

ประเภทท 3 หนตะกอนชนดหนโคลนเปนหนตะกอนทมหนโคลนเปนสวนใหญและมหนดนดานกบชนถานหนลกไนตแทรกปนอย หนตะกอนชนดนเปนหนกงแขงตวมปรมาณไมมากจงพบเหนเพยงบางพนทของภาคเหนอ ภาคตะวนออกและภาคใต

ประเภทท 4 หนตะกอนชนดหนทรายเปนหนตะกอนทประกอบดวยหนทรายเปนสวนใหญและมหนกรวดมนหรอหนโคลนแทรกสลบกน หนตะกอนชนดนกระจายอยแทบทกพนทของภาคตะวนออกเฉยงเหนอและภาคใตฝงทะเลอนดามน ส าหรบภาคเหนอพบมากในพนทของจงหวดนานและจงหวดอตรดตถ

ประเภทท 5 หนตะกอนชนดหนดนดานเปนหนตะกอนทมหนดนดานเปนสวนใหญและมหนตะกอนชนดอนปะปนอยบาง พบเหนหนตะกอนชนดนกระจายตวบรเวณภาคเหนอ ภาคตะวนออก และทางตอนลางของภาคใต ส าหรบภาคตะวนออกเฉยงเหนอพบเหนไดบางพนทของจงหวดอดรธานและจงหวดหนองบวล าภ

10

ประเภทท 6 หนตะกอนชนดหนปนเปนหนตะกอนทมหนปนเปนสวนใหญและมหนโดโลไมลกบหนตะกอนชนดอนแทรก หนตะกอนชนดนพบเหนกระจายตวในแถบเทอกเขาเชน เทอกเขาถนนธงชย เทอกเขาตะนาวศร เทอกเขาเพชรบรณ เทอกเขาดงพญาเยน เทอกเขานครศรธรรมราช และเทอกเขาสนกาลาคร เปนตน

ประเภทท 7 หนแปรเปนหนทประกอบดวยหนออน หนฟลไลต หนไนส และหนชสต หนประเภทนจะพบเหนกระจายอยท วไปในบรเวณเทอกเขาภาคเหนอและยาวตอเนองลงมายงเทอกเขาภาคตะวนตก นอกจากนนยงพบบางสวนของเทอกเขาภาคตะวนออกเฉยงเหนอตอนบน ตลอดจนเทอกเขาภาคตะวนออกและเทอกเขาภาคใตตอนลาง

ประเภทท 8 หนอคนชนดหนบะซอลดเปนหนทมแรพลอยทมคาปะปนอยบาง พบเหนเพยงบางพนทของประเทศไทย เชน จงหวดเพชรบรณ จงหวดลพบร จงหวดสระบร จงหวดนครราชสมา จงหวดบรรมย จงหวดปราจนบร และจงหวดสระแกว เปนตน

ประเภทท 9 หนอคนแทรกซอนเปนหนอคนทประกอบดวยชนดหนแกรนต หนแปรและหนไดออไรด หนอคนชนดนพบมากในพนทภาคเหนอ และพบเหนกระจายตวเปนบางสวนในพนทภาคตะวนตกและภาคใต

ประเภทท 10 หนภเขาไฟเปนหนทประกอบดวย หนไรโอไลด หนแอนดไซด และหนเถาภเขาไฟ หนชนดนพบในบางพนทของประเทศไทย เชน จงหวดเชยงราย จงหวดล าปาง จงหวดแพร จงหวดเพชรบรณ จงหวดลพบร จงหวดสระบร จงหวดนครนายก จงหวดฉะเชงเทรา และจงหวดจนทรบร เปนตน

อตสาหกรรมหนเพอการกอสรางในประเทศไทย อตสาหกรรมหนทด าเนนการอยในประเทศไทยสวนใหญมวตถประสงคเพอน าไปใชในการกอสราง สกจ เสรมชพ ( 2548 : 18-46) อธบายไววา อตสาหกรรมหนสมยกอนอยภายใตการก ากบดแลของกรมทดนโดยใชประมวลกฎหมายทดน มาตรา 9 เนอความในประมวลกฎหมายดงกลาวอนญาตใหอตสาหกรรมหนทวไปทมการระเบดและยอยหนมขนาดพนทประทานบตรไมเกน 10 ไร ในขณะทอตสาหกรรมผลตปนซเมนตมขนาดพนทประทานบตรเหมองหนใหญกวาโดยมขนาดพนทแปลงละไมเกน 300 ไร ตอมาการพฒนาประเทศมการขยายตวระหวางป พ.ศ. 2535-2538 จงมการเปลยนแปลงการระเบดและยอยหนเปนเทคโนโลยการท าเหมองหนภาย ใตการก ากบดแลของกรมทรพยากรธรณ โดยกรมทรพยากรธรณมหนาทพจารณาพนทหนแหลงใหมทจะขออนญาตท าเหมอง ถาหากเปนการขออนญาตในพนทเดมกจะตรวจสอบความถกตองของเทคโนโลยการผลต นอกจากนนกรมทรพยากรธรณยงมหนาทก าหนดปรมาณหนส ารองเพอปองกนการขาดแคลนหนในการพฒนาประเทศ (กรมทรพยากรธรณ. 2538 : 1-4) แหลงผลตหน

11

ขนาดใหญของประเทศไทยตงอยในพนทจงหวดสระบร จงหวดราชบรและจงหวดชลบร สวนใหญเปนอตสาหกรรมทเกยวของกบหนปน หนโดโลมดกไลม และหนโดโลไมต เนองจากหนดงกลาวสามารถยอยใหมขนาดตามตองการไดงายและมความแขงแกรงเหมาะกบการกอสราง อยางไรกตามในบางพนทของภาคตะวนออกเฉยงเหนอมการท าเหมองหนบะซอลตเพอน ามาใชในงานกอสราง เชน พนทจงหวดบรรมย และจงหวดศรสะเกษ เปนตน นอกจากนนภาคใตยงมการน าหนแกรนตมายอยเพอน าไปใชในงานกอสราง เชน พนทจงหวดนราธวาส จงหวดปตตาน และจงหวดสงขลา เปนตน อตสาหกรรมหนเพอการกอสรางทส าคญประกอบดวย

1. อตสาหกรรมเหมองหน อตสาหกรรมเหมองหนหรอการท าเหมองหนเปนอตสากรรมทเกยวของกบการน าหน

จากแหลงธรรมชาตมาแปรรปเพอใชในงานประเภทตาง ๆ กรรมวธการท าเหมองหนจะตองมความปลอดภยตามหลกวศวกรรมเชนเดยวกบการท าเหมองแรชนดอน ๆ สกจ เสรมชพ (2548 : 21-25) กลาววาผขออนญาตตองแสดงแบบแปลนการท าเหมอง (Mine Layout) โดยใชมาตราสวนไมนอยกวา 1:5000 และในแบบแปลนควรมรายละเอยด เชน ต าแหนงทตงเหมอง พนทท าเหมอง สถานทกองเกบเศษหน โรงแตงแร อาคารส านกงาน และแนวถนนภายในเหมอง เปนตน ผทขออนญาตจะตองแสดงแบบแปลนและล าดบขนตอนการท าเหมอง รวมถงแบบแปลนหนาเหมองสดทาย (Final Pit) วธการเจาะ วธการระเบด และการล าเลยงหน ตามล าดบ กรณมการตงโรงโมหนในเขตประทานบตรตองแสดงรายละเอยดขนตอนการโมหนและระบบปองกนฝ นรวมดวย บณฑต จลาสย (2542 : 2) อธบายวาเครองจกรกลทมกพบเหนในการท าเหมองหน เชน เครองเจาะใชส าหรบการพฒนาหนาเหมองและใชเจาะหนเพอฝงระเบด รถตกใชส าหรบตกหนทไดจากการระเบดและตกเศษหนภายในบรเวณเหมอง และรถบรรทกใชในการขนหนจากเหมองไปยงแหลงทตงของโรงโม เปนตน การท าเหมองหนแบงออกเปน 3 วธดงรายละเอยดตอไปน (กรมทรพยากรธรณ. 2538 : 25-27)

1.1 การท าเหมองหนแบบหอยโหนเจาะและระเบดเปนหนาผา การท าเหมองหนในลกษณะนเปนวธการท าเหมองแบบเกาทมกท าในพนททเปนภเขาโดยการใชคนงานหอยโหนตวจากทสงลงมาเพอเจาะและระเบดหน ปจจบนการท าเหมองวธนไมเปนทนยมเนองจากจะท าใหหนาเหมองสงชนไมปลอดภยตอผปฏบตงาน นอกจากนนหนยงมขนาดไมแนนอนและคณภาพไมดเนองจากหนทถกระเบดจะตกหลนจากทสง อกทงการท าเหมองวธนมความยงยากในดานการจดการสงแวดลอม

1.2 การท าเหมองหนแบบขนบนไดในพนทราบ หรอเรยกวา เหมองหาบ เปนการท าเหมองหนทใชวธการล าเลยงจากแหลงหนดานลางขนมาดานบนลกษณะคลายขนบนไดโดยใช

12

แรงงานมนษยหรอเครองจกรกล การท าเหมองแบบนควรมความสงหนาเหมอง (Bench Height) ไมเกน 15 m และความลาดชนสดทายหนาเหมอง (Final Pit Slope) ไมควรเกน 55 องศา ยกเวนจะพสจนทางวศวกรรมไดวามความปลอดภยเพยงพอจงจะสามารถก าหนดความสงหนาเหมองหรอความลาดชนไดมากขน นอกจากนนความกวางของขนบนได (Bench) ควรมระยะเหมาะสมกบขนาดและลกษณะการท างานของเครองจกรกล การท าเหมองแบบขนบนไดสามารถวางแผนจดการทางดานสงแวดลอมไดดและไมเสยทศนยภาพ การขดเจาะสามารถท าไดทงกลางวนและกลางคนจงท าใหสามารถผลตหนไดมากกวาวธอน อยางไรกตามตองมการวางระบบปองกนน าทวมเหมองและการขนสงเปนอยางด

ภาพท 1.5 ลกษณะเหมองหนแบบขนบนไดในพนทภเขา ทมา : Jelsoft Enterprises Ltd. 2000

1.3 การท าเหมองหนแบบขนบนไดในพนทภเขา การท าเหมองลกษณะนถกพฒนาจากการท าเหมองหนแบบขนบนไดในพนทราบดวยการประยกตใชกบพนทภเขา การล าเลยงหนออกมาภายนอกมลกษณะคลายขนบนไดดงแสดงในภาพท 1.5 โดยความสงเฉลยขนบนไดควรอยระหวาง 6-8 m และตองพจารณาถงความปลอดภยของเสถยรภาพหนาเหมองดวย การท าเหมองหนวธนจะตดหนาเหมองโดยใชเครองเจาะเพอบรรจวตถระเบดโดยพยายามใหมมเอยงของชนหน (Dip) เอยงไปทางพนทแหลงหน ไมควรใหแนวเอยงของชนหนออกมาดานหนางานเนองจากเมอมการสนสะเทอนจากการระเบดหรอการล าเลยงอาจท าใหชนหนเคลอนตวและเกดการวบตได นอกจากนนการเคลอนตวยงอาจเกดจากน าฝนทซมผานจนแรงเสยดทานระหวางชนหนลดลงไดเชนกน การวบตลกษณะนเรยกวา การวบตแบบเลอนไถล (Slope Failure) การสงเกตมมเอยงของชนหนสามารถคาดคะเนแนวแตกของแหลงหนนนไดซงจะเปนประโยชนใน

13

การท านายทางธรณวทยา การท าเหมองหนวธนมความปลอดภยมากกวาการท าเหมองหนแบบหอยโหนเจาะและระเบดเปนหนาผา ภาพท 1.6 เปนตวอยางการท าเหมองหนแบบขนบนไดในพนทภเขาและภาพท 1.7 แสดงการล าเลยงหนออกจากเหมอง นอกจากนนภาพท 1.7 ยงแสดงใหเหนวามมเอยงของชนหนดานลางของแนวล าเลยงเอยงเขาหาพนทแหลงหนจงท าใหเหมองนมความปลอดภย (Jelsoft Enterprises Ltd. 2000)

ภาพท 1.6 การระเบดหนในการท าเหมองหนแบบขนบนไดในพนทภเขา ทมา : Jelsoft Enterprises Ltd. 2000

ภาพท 1.7 การล าเลยงหนในการท าเหมองหนแบบขนบนไดในพนทภเขา ทมา : Jelsoft Enterprises Ltd. 2000

14

2. อตสาหกรรมผลตหนยอย อตสาหกรรมผลตหนยอยหรอหนโม (Crushed Rock) เปนการน าหนทมขนาดใหญจาก

เหมองหนมาบดหรอยอยใหมขนาดเลกลงเพออ านวยความสะดวกในการล าเลยงหรอเพอน าหนทยอยแลวไปใชในการกอสราง ขนตอนการยอยหนเรมจากการล าเลยงหนโดยรถบรรทกจากหนาเหมองไปกองเกบทยง หนจากยงในโรงโมจะถกล าเลยงเขาเครองยอยหนโดยใชเครองปอนดวยอตราเรวสม าเสมอ การยอยหนจะใชเครองจกรกลในการใหแรงกดและแรงกระแทกจนหนแตกออกและมขนาดเลกลง การยอยหนลกษณะนเรยกวา ขบวนการยอยแบบแหง (Dry Process) อยางไรกตามควรมการพรมน าเพอลดฝ นละอองทเกดขนในขบวนการยอยและล าเลยง การยอยหนแบงออกเปน 3 ขนตอนคอ การยอยหนขนตน (Primary Crushing) เปนการใชเครองจกรกลหนกยอยหน จากหนเหมองทมขนาดใหญไมเกน 1.5 m ใหมขนาดเลกลงประมาณ 20-10 cm การยอยหนขนทสอง (Secondary Crushing) เปนการยอยหนในขนตอนถดมาเพอการยอยหนทมขนาดใหญไมเกน 20 cm ใหมขนาดเลกลงเหลอประมาณ 2.0-0.5 cm เครองยอยขนทสองทนยมใชคอเครองยอยแบบกรวย (Cone Crusher) ดงแสดงในภาพท 1.8 ส าหรบการยอยหนขนทสาม (Tertiary Crushing) เปนการยอยหนใหมขนาดเลกลงโดยใชเครองยอยแบบกรวยสนมลกษณะการท างานคลายกบขนตอนทสองแตระยะหางระหวางกรวยบดแคบกวาจงท าใหหนยอยทไดมขนาดเลกลง หนเหมองทผานการยอยทงสามขนตอนจะถกล าเลยงไปยงตะแกรงสนสะเทอนเพอแยกขนาด การแยกขนาดหนโดยทวไปจะมขนาดระหวาง 2-25 mm จากนนจงน าไปกองเกบเพอรอการจ าหนายตอไปดงแสดงในภาพท 1.9 (Aggregate Designs Corporation. 2014 and Jelsoft Enterprises Ltd. 2000)

ภาพท 1.8 เครองยอยหนแบบกรวย ทมา : Aggregate Designs Corporation. 2014

15

ภาพท 1.9 การกองเกบหนยอยเพอรอการจ าหนาย ทมา : Jelsoft Enterprises Ltd. 2000

3. อตสาหกรรมหนเพอการตกแตง หนทใชในเปนวตถดบในอตสาหกรรมหนเพอการตกแตงจะไดจากการท าเหมองหน

ขนาดเลกซงมกตงอยในพนทแหลงหนทมลวดลายสวยงาม เชน หนออน หนแกรนต หนกาบ หรอหนทราย เปนตน หนตกแตงทนยมน ามาใชในการกอสรางไดแกหนออนซงจดเปนหนแปรทมเนอมนวาวสวยงามซงประกอบดวยแรคลไซต แรแคลไซต และแรโดโลไมต แหลงหนออนทพบในประเทศไทยไดแก จงหวดสโขทย จงหวดก าแพงเพชร จงหวดล าปาง จงหวดชยนาท จงหวดสระบร จงหวดนครราชสมา จงหวดอตรดตถ จงหวดประจวบครขนธ จงหวดลพบร และจงหวดยะลา เปนตน บรษทสระบรมารวยแกรนต จ ากด (ม.ป.ป.) น าเสนอตวอยางลวดลายและสสนของหนออนแบบตาง ๆ แสดงในภาพท 1.10 หนตกแตงทไดรบความนยมอกชนดหนงคอหนแกรนตซงเปนหนอคนแทรกซอนมเนอหยาบสามารถมองเหนผลกเกาะกนแนน หนแกรนตเมอแตงผวใหเรยบและขดแลวมผวมนวาวสวยงาม แหลงหนแกรนตทพบในประเทศไทยไดแก จงหวดเชยงราย จงหวดตาก จงหวดระยอง จงหวดจนทบร จงหวดชลบร จงหวดสงขลา จงหวดยะลา และจงหวดนราธวาส เปนตน ตวอยางลวดลายของหนแกรนตแบบตาง ๆ ทน าเสนอโดย Center of Design Technology Excellence (n.d.) แสดงในภาพท 1.11

16

ภาพท 1.10 หนออนเพอการตกแตง ทมา : บรษทสระบรมารวยแกรนต จ ากด. ม.ป.ป.

ภาพท 1.11 หนแกรนตเพอการตกแตง ทมา : Center of Design Technology Excellence. n.d.

17

ส าหรบหนตกแตงทไดรบความนยมล าดบตอไปไดแกหนกาบหรอหนชนวน เปนหนทเกดจากการแปรสภาพของดนดานททบถมกนเปนเวลานานจนเกาะกนแนนและมเนอละเอยด นอกจากนนหนกาบยงมเนอเกาะกนเปนชน ๆ จงท าใหสามารถแยกออกเปนแผนไดงาย โดยผวของหนทถกแยกออกมานนจะมผวเรยบ แหลงหนกาบทพบในประเทศไทยไดแก จงหวดกาญจนบร จงหวดระยอง จงหวดนครราชสมา และจงหวดนราธวาส เปนตน หนตกแตงล าดบสดทายทจะขอกลาวถงไดแกหนทราย หนชนดนถอวาเปนหนตะกอนมเนอหยาบของเมดทรายซงสวนใหญเปนแรควอรต หนทรายเมอแตงผวใหเรยบและขดแลวมผวมนวาว แหลงหนทรายทพบในประเทศไทยไดแก จงหวดในภาคตะวนออกเฉยงเหนอ จงหวดราชบร และจงหวดกาญจนบร เปนตน (Sinkaonline. 2556) หนตกแตงทไดจากหนเหมองมกถกแปรรปใหเปนแผนตามขนาดและความหนาทตองการใชงาน การตดหนเหมองใหเปนแผนสามารถท าไดโดยการใชเครองจกรขนาดใหญ เชน เลอยวงเดอน เลอยโซ หรอเครองตดแบบลวดเพชร เปนตน ภาพท 1.12 เปนตวอยางการตดหนออนใหเปนแผนโดยใชเครองตดแบบลวดเพชร หนทถกตดใหเปนแผนแลวจะถกจดเกบอยางเปนระเบยบ หากตองการกองเกบในลกษณะวางซอนทบกนจะตองรองดวยไมเพอปองกนการแตกราว แตถาหนแปรรปมขนาดเลกนยมกองเกบในแนวตงเพอความสะดวกในการจ าหนายและปองกนการกดทบ นอกจากการแปรรปหนใหเปนแผนแลวหนเหมองบางสวนอาจถกน าไปแกะสลกตามจนตนาการของชางแกะสลกไดเชนกน (Fujian Hailong Machinery Co.,Ltd. 1999)

ภาพท 1.12 การตดหนดวยเครองตดหนแบบลวดเพชร ทมา : Fujian Hailong Machinery Co.,Ltd. 1999

18

การทดสอบคณสมบตทางกายภาพของหน การทดสอบคณสมบตทางกายภาพของหนเปนการทดสอบหาคณสมบตดานตาง ๆ ทไม

เกยวของกบพฤตกรรมการรบแรงของหน การทดสอบหนในลกษณะนเปนการทดสอบโดยใชอปกรณอยางงายในการวเคราะห อยางไรกตามหากเปนหนยอยทใชในงานกอสรางอาจตองใชเครองมอและเครองจกรในหองปฏบตการ เนองจากหนยอยมกถกทดสอบเพอหาขนาดคละ ความถวงจ าเพาะ การดดซมน า และหนวยน าหนก ตามล าดบ การทดสอบคณสมบตทางกายภาพของหนมรายละเอยดดงตอไปน (กรมชลประทาน. 2552, กรมทางหลวง. 2544, มหปพงศ วรกล. ม.ป.ป. : 6-13, สรพล สงวนแกว และคณะ. 2547 : 2-8 และ Duggal S.K. 2008 : 68-69)

1. การจ าแนกแรประกอบหนดวยตาเปลา การจ าแนกชนดของแรประกอบหนดวยตาเปลาเปนการสงเกตและจ าแนกชนดของหน

ทางธรณวทยาโดยพจารณาจากแรประกอบหน ลกษณะเนอหน ขนาดผลก หรอขนาดตะกอนในเนอหน การสงเกตโดยใชตาเปลาเปนวธทดสอบเบองตนและใชอปกรณเสรม เชน แวนขยายเพอดเนอหนไดอยางเหนชดเจน แผนเทยบขนาดตะกอนเพอใชเปรยบเทยบขนาดตะกอนของหนกบขนาดมาตรฐานดงแสดงในภาพท 1.13 แผนเทยบรปรางของตะกอนเพอใชเปรยบเทยบรปรางของหน และการจ าแนกสของหนโดยการเทยบกบแผนเทยบสดงแสดงในภาพท 1.14 เปนตน

ภาพท 1.13 แผนเทยบขนาดตะกอนของหน ทมา : United States Department of Agiculture. 2014

19

ภาพท 1.14 การเทยบส ทมา : Geoscience News and Information. 2005

2. การจ าแนกความแขงแรประกอบหนเบองตน การจ าแนกความแขงแรประกอบหนเบองตนเปนการทดสอบโดยใชอปกรณทมความ

แขงตางกนขดขดไปบนหนเพอใชเปนมาตรวดความแขงของแรประกอบหน เชน ใบมดของมดพบดงแสดงในภาพท 1.15(ก) มความแขงประมาณ 5 ตามมาตรฐานรอกเวลล เลบมอมความแขงประมาณ 2.5 เหรยญกษาปณมความแขงประมาณ 3.5 ปลายตะปเหลกมความแขงประมาณ 4.5 กระจกมความแขงประมาณ 5.5 และตะไบเหลกมความแขงประมาณ 6.5 เปนตน นอกจากนนแผนกระเบองทยงไมไดเคลอบดงแสดงในภาพท 1.15(ข) กเปนอปกรณชวยในการระบชนดของแรประกอบหนไดเชนกน ผงทเกดจากการน าหนมาขดลงบนกระเบองทยงไมไดเคลอบจะชวยระบชอแรธาตได เชน แรฮมาไทตมผงสแดง แรกาลนามผงสด า หรอแรฟลออไรตสวนใหญมผงสขาว เปนตน

20

(ก) มดพบ (ข) แผนกระเบองทยงไมไดเคลอบ

ภาพท 1.15 อปกรณทดสอบความแขงของแรประกอบหน ทมา : มหปพงศ วรกล. ม.ป.ป. : 9-10

3. การท าปฏกรยาของแรประกอบหนกบกรดเจอจาง การทดสอบการท าปฏกรยาของแรประกอบหนกบกรดเจอจางเปนอกวธการหนงในการ

จ าแนกชนดของแรประกอบหนโดยการท าปฏกรยากบสารเคม อปกรณทใชประกอบดวย กรดเจอจาง (Diluted Acid) แผนกระจกนาฬกา (Watch Glass) และอปกรณดดของเหลว (Dropper) ดงแสดงในภาพท 1.16 แผนกระจกนาฬกามไวเพอรองรบตวอยางหนทตองการทดสอบ โดยกรดเจอจางจะท าหนาทเปนตวทดสอบปฏกรยาของแรประกอบหน กรดเจอจางทใชอาจเปนกรดเกลอหรอกรดซลฟรกกได ส าหรบอปกรณดดของเหลวมไวส าหรบดดกรดและหยดลงบนหน ส าหรบใบพายและถาดแยกเปนอปกรณอ านวยความสะดวกในการแยกหนตวอยางออกจากกนเพองายตอการตรวจสอบ

(ก) กรดเจอจาง (ข) แผนกระจกนาฬกา (ค) อปกรณดดของเหลว

ภาพท 1.16 ชดทดสอบการท าปฏกรยากบกรด ทมา : มหปพงศ วรกล. ม.ป.ป. : 10

21

4. การทดสอบขนาดคละหนยอย การทดสอบคณสมบตทางกายภาพของหนยอยทใชในงานกอสรางมดวยกนหลายวธ

เชน การทดสอบการกระจายขนาดคละของหน การหารปรางของหน การหาผวสมผส (Surface Texture) การหาความหนาแนนรวม (Bulk Density) การหาความถวงจ าเพาะ (Specific Gravity) และการหาการดดซมน า (Water Absorption) เปนตน หนยอยดงกลาวมกถกใชเปนวสดผสมในงานคอนกรตหรอวสดชนทาง (Pavement Materials) หนยอยทใชเปนวสดผสมควรมขนาดคละทด มความคงทนและสามารถตานทานตอการสกกรอนไดด สรพล สงวนแกว และคณะ ( 2547 : 2-8) กลาววาการทดสอบเพอหาขนาดคละมกใชทดสอบหนคลกหรอหนยอยคละขนาดส าหรบใชในงานกอสรางชนทาง โดยใชตะแกรงรอนมาตรฐานและเครองเขยาดงแสดงในภาพท 1.17 ตะแกรงทมความละเอยดจะอยดานลางและตะแกรงขนาดใหญกวาจะเรยงอยดานบนตามล าดบ มาตรฐานขนาดคละของหนตามขอก าหนดของกรมทางหลวง (กรมทางหลวง. 2544) ดงแสดงในตารางท 1.2 เปนมาตรฐานทก าหนดขนเพอจ าแนกประเภทของหนคลก หากหนททดสอบมการคางบนตะแกรงแตละอนปรมาณใกลเคยงกนกจะถอวาหนนนมขนาดคละกนด

(ก) เครองเขยาตะแกรงรอนหน (ข) การชงน าหนกหนทคางบนตะแกรง

ภาพท 1.17 ชดทดสอบขนาดคละของหน ทมา : จรวฒน วมตตสขวรยา. 2558

22

ตารางท 1.2 มาตรฐานขนาดคละของวสดพนทางหนคลก

เบอรตะแกรง ขนาดตะแกรง รอยละทผานตะแกรงโดยมวล

A B 2 in 50 mm 100 100 1 in 25 mm - 75-95 3/8 in 9.5 mm 30-65 40-75 เบอร 4 4.75 mm 25-55 30-60 เบอร 10 2 mm 15-40 20-45 เบอร 40 0.425 mm 8-20 15-30 เบอร 200 0.075 mm 2-8 5-20

ทมา : กรมทางหลวง. 2544

5. การทดสอบความถวงจ าเพาะและการดดซมน าของหนยอย การทดสอบความถวงจ าเพาะและการดดซมน าของหนยอยมกใชขอก าหนดทระบตามมาตรฐานสมาคมเพอทดสอบและวสดแหงอเมรกา (American Society Testing and Materials : ASTM C-127) การทดสอบนใชอปกรณคอ ตาชงทมความละเอยด 0.5 g ภาชนะตะกราลวด และถงน าดงแสดงในภาพท 1.18 อดมวทย กาญจนวรงค (2543 : 56-60) อธบายขนตอนการทดสอบไววา การทดสอบเรมจากการน าหนทคางตะแกรงเบอร 4 ไปลางท าความสะอาดเพอขจดฝ น อบเพอไลความชนทอณหภม 110±5°C เปนเวลา 24 ชวโมงแลวปลอยใหเยนทอณหภมหอง จากนนน าไปแชน าเปนเวลา 24 ชวโมงเพอใหหนดดซมน าเขาไป แลวจงน าหนมาเชดดวยผาไมใหมน าเหลอเกาะทผวรอบกอนหนในขณะทผวยงคงชนอย หนลกษณะนเรยกวา สภาวะอมตวผวแหง (Saturated Surface Dry : SSD) จากนนจงชงน าหนกหนในสภาวะอมตวผวแหงแลวน าไปใสลงในตะกราลวดเพอหาน าหนกในน า น าหนขนจากน าแลวอบใหแหงจากนนจงน าไปชงน าหนกอกครง คาความถวงจ าเพาะหาไดจากการน าน าหนกหนทอบแหงหารดวยผลตางระหวางน าหนกหนในสภาวะอมตวผวแหงและน าหนกของหนในน า สวนคารอยละการดดซมน าหาไดจากการน าผลตางระหวางน าหนกหนในสภาวะอมตวผวแหงและหนอบแหงหารดวยน าหนกหนอบแหงตามล าดบ

23

(ก) ชดทดสอบความถวงจ าเพาะของหน (ข) หนในตะกราลวด

ภาพท 1.18 ชดทดสอบความถวงจ าเพาะของหน ทมา : จรวฒน วมตตสขวรยา. 2558

6. การทดสอบหนวยน าหนกของหนยอย การทดสอบหนวยน าหนกของหนยอยตามขอก าหนดในมาตรฐาน ASTM C-29 เปนการ

ทดสอบเพอหาคาหนวยน าหนกของหนยอยทมชองวางของอากาศแทรกระหวางหนแตละกอน การทดสอบนใชหนประมาณ 15 kg พรอมอปกรณตาชงทมความละเอยดถง 0.05 kg แทงกระทงทมเสนผาศนยกลาง 16 mm ยาวประมาณ 600 mm และภาชนะโลหะทรงกระบอกดงแสดงในภาพท 1.19 อดมวทย กาญจนวรงค (2543 : 65-71) อธบายขนตอนการทดสอบไววา การทดสอบเรมจากการน าหนตวอยางไปอบไลความชนทอณหภม 110±5°C แลวปลอยใหเยนทอณหภมหอง จากนนน าหนตวอยางใสในภาชนะโลหะทรงกระบอกเปนชน ๆ จ านวน 3 ชนแตละชนกระทงดวยแทงเหลกจ านวน 25 ครงใหทวและสวนทเกนลนทรงกระบอกใหปาดออกดวยแทงเหลกใหเรยบเสมอขอบภาชนะ น าภาชนะทรงกระบอกทบรรจหนไปชงน าหนก แลวจงลบดวยน าหนกภาชนะเปลากจะเปนน าหนกหนในภาชนะ น าน าหนกหนหารดวยปรมาตรภาชนะทรงกระบอกกจะเปนคาหนวยน าหนกหนทตองการ ท าการทดสอบในลกษณะเดยวกนอก 2 ครงผลทไดควรมความคลาดเคลอนไมเกนรอยละ 1

24

(ก) เครองชงน าหนก (ข) หนในภาชนะโลหะทรงกระบอก

ภาพท 1.19 ชดทดสอบหนวยน าหนกของหน ทมา : จรวฒน วมตตสขวรยา. 2558

การทดสอบคณสมบตทางกลของหน การทดสอบคณสมบตทางกลมความส าคญตอหนทถกน าไปใชเปนวสดกอสรางรวมถง

เปนการยนยนความปลอดภยของสงกอสรางทตงอยบนชนหนหรอภายในชนหน เชน อาคาร ถนน สะพาน หรออโมงค เปนตน หากหนมคณสมบตในการตานทานแรงไดดยอมท าใหสงกอสรางมความมนคงตามไปดวย ภาพท 1.20 เปนตวอยางอโมงคใตดนขนาดใหญทขดผานชนหนและมหนบางสวนทพงทลาย สาเหตการพงเกดจากชนหนบรเวณดงกลาวมขนาดเลกและเกาะตวกนอยางหลวม ๆ ดงนนเพอหลกเลยงความเสยหายตอชวตและทรพยสนจงควรน าหนมาทดสอบในหองปฏบตการกอนลงมอกอสราง หนตวอยางทถกเจาะส ารวจจากแหลงหนธรรมชาตจะมรปรางเปนทรงกระบอกตามลกษณะหวเจาะ หนตวอยางทไดจะถกตดแตงเพอใหมขนาดเหมาะสมกบวธการทดสอบดงแสดงในภาพท 1.21 คณสมบตทางกลของหนทนยมทดสอบประกอบดวย การทดสอบก าลงอดแกนเดยว การทดสอบก าลงอดแบบสามแกน การทดสอบก าลงเฉอนแบบวงแหวน การทดสอบแรงดงแบบผาซก และการทดสอบการดด เปนตน นอกจากนนหนยอยทน าไปใชในการกอสรางกควรไดรบการทดสอบคณสมบตดานความคงทนดวยเชนกน รายละเอยดการทดสอบคณสมบตทางกลของหนมดงตอไปน (Duggal S.K. 2008 : 68-75, Evert Hoek. 2006 : 39-40 and Richard E. Goodman. 1989 : 58-62)

25

ภาพท 1.20 อโมงคใตดนทเจาะผานชนหนและบางสวนพงทลาย ทมา : Evert Hoek. 2006 : 39

ภาพท 1.21 หนตวอยางทถกเจาะส ารวจจากแหลงหนตามธรรมชาต ทมา : Evert Hoek. 2006 : 35

1. การทดสอบก าลงอดแกนเดยว การทดสอบก าลงอดแกนเดยวของหน (Unconfined Compression Test of Rock) ตาม

มาตรฐาน ASTM D-2938 เปนการทดสอบคณสมบตก าลงอดของหนทนยมทดสอบ หนตวอยางทรงกระบอกทไดจากการเจาะส ารวจจะตองน าไปตดแตงปลายดานบนและดานลางใหเรยบ โดยมอตราสวนระหวางความสงตอความกวางประมาณ 2-2.5 กอนการทดสอบควรน าหนตวอยางท

26

ตดแตงเรยบรอยแลวไปผนกปลายทงสองดานดวยก ามะถนหรอปนปลาสเตอรเพอท าใหผวเรยบสนท น าหนตวอยางไปตดตงในเครองทดสอบแลวใหแรงกระท าทปลายทงสองดานจนกระทงวบตดงแสดงในภาพท 1.22 คาก าลงอดแกนเดยวของหนสามารถหาไดจากการน าแรงกดสงสดหารดวยพนทหนาตดของหนตวอยาง อยางไรกตามคณสมบตก าลงอดแกนเดยวของหนยงมความคลาดเคลอนจากสภาพทเกดขนจรงตามธรรมชาตเนองจากหนตามธรรมชาตมแรงดนดานขางกระท ารวมดวย

ภาพท 1.22 การทดสอบก าลงอดแกนเดยวของหน ทมา : Richard E. Goodman. 1989 : 60

2. การทดสอบก าลงอดแบบสามแกน การทดสอบก าลงอดแบบสามแกนของหน (Triaxial Compression Test of Rock) ตาม

มาตรฐาน ASTM D-2664-67 เปนการทดสอบก าลงอดของหนในแนวแกนขณะทมการจ ากดการเสยรปดานขาง หนตวอยางทไดจากการเจาะส ารวจจะถกน ามาตดแตงปลายดานบนและดานลางใหเรยบ แลวจงน าหนตวอยางหมดวยแผนยางทนน ามน (Oil Resistant Rubber) กอน ทจะตดตงในเครองทดสอบ การจ ากดการเสยรปดานขางขณะทดสอบสามารถท าไดดวยการเพมแรงดนน ามนรอบหนตวอยาง จากนนเพมแรงกดไปบนหนตวอยางดงแสดงในภาพท 1.23 จนกระทงหนวบต คาแรงดนน ามนทเพมขนนเสมอนเปนแรงดนดานขางทหนตามธรรมชาตไดรบและคาก าลงอดแบบสามแกนของหนสามารถหาไดจากการน าแรงกดสงสดหารดวยพนทหนาตดของหนตวอยาง ผลการทดสอบทไดจะมคาใกลเคยงกบหนตามธรรมชาตมากกวาการทดสอบก าลงอดแบบแกนเดยว อยางไรกตามวธนมขนตอนทซบซอนจงตองอาศยผมประสบการณในการทดสอบ

27

ภาพท 1.23 การทดสอบก าลงอดแบบสามแกนของหน ทมา : Richard E. Goodman. 1989 : 60

3. การทดสอบก าลงเฉอนแบบวงแหวน การทดสอบก าลงเฉอนแบบวงแหวนของหน (Ring Shear Test of Rock) เปนการทดสอบ

เพอหาคณสมบตการตานทานแรงเฉอนของหนในขณะทมการควบคมการเสยรป หนตวอยางทไดจากการเจาะส ารวจจะถกตดใหมขนาดเหมาะสมกบเครองทดสอบ โดยหนตวอยางดงกลาวจะถกจ ากดการเสยรปดานขางดวยแรงกดคงท จากนนจงเพมแรงเฉอนใหกระท ากบหนตวอยางจนกระทงขาดออกจากกน คาก าลงเฉอนแบบวงแหวนของหนสามารถหาไดจากการน าแรงเฉอนสงสดหารดวยพนททตานทานแรงเฉอน ภาพท 1.24 แสดงการทดสอบก าลงเฉอนแบบวงแหวนของหน

ภาพท 1.24 การทดสอบก าลงเฉอนแบบวงแหวนของหน ทมา : Richard E. Goodman. 1989 : 60

28

4. การทดสอบก าลงดงแบบผาซก การทดสอบก าลงดงแบบผาซกของหน (Splitting Tension Test of Rock) เปนวธการ

ทดสอบเพอหาคณสมบตตานทานแรงดงของหนดวยการน าหนตวอยางมากดในทศทางตงฉากกบแนวแกน หนตวอยางทรงกระบอกจากการเจาะส ารวจจะถกตดใหมอตราสวนระหวางความสงตอความกวางประมาณ 2-2.5 จากนนน าหนตวอยางไปกดโดยใหแรงกระท าตลอดความยาวแทงหนในทศทางตงฉากกบแนวแกนจนวบต การวบตของหนตวอยางจะแตกออกจากกนในลกษณะผาซก คาก าลงดงแบบผาซก t ของหนสามารถหาไดจากสมการดงตอไปน

t = πdt

2P (1.1)

เมอ P คอแรงกดสงสด d คอขนาดเสนผาศนยกลางของหนตวอยางและ t คอความสงของแทงตวอยาง ภาพท 1.25 แสดงการทดสอบก าลงดงแบบผาซกของหน

ภาพท 1.25 การทดสอบก าลงดงแบบผาซกของหน ทมา : Richard E. Goodman. 1989 : 60

5. การทดสอบก าลงดดของหน การทดสอบก าลงดดของหน (Flexure Test of Rock) เปนการทดสอบเพอหาก าลงดดของ

แทงหนตวอยางซงถกวางในแนวระนาบบนฐานรองรบ เมอมแรงมากระท าในแนวตงฉากกบแนวแกนของแทงหนตวอยางกจะท าใหแทงหนนนมพฤตกรรมคลายคานนนคอเกดหนวยแรงอดทดานบนและหนวยแรงดงทดานลาง คาก าลงดดของหนคอคาหนวยแรงสงสดทเกดกบแทงหนตวอยางภายใตโมเมนตดดกอนทจะเกดการวบต การทดสอบนนยมใหแรงกระท าบนแทงหนแบบ 4 จด (Four Point Flexurral Loading) ดงแสดงในภาพท 1.26 เนองจากโมเมนตดดกระจายสม าเสมอบรเวณกงกลางแทงหนตวอยางระหวางจดทแรงกระท า

29

ภาพท 1.26 การทดสอบก าลงดดของหน ทมา : Richard E. Goodman. 1989 : 60

6. การทดสอบความคงทนหนยอย การทดสอบความคงทนของหนยอย (Abrasion Resistance of Coarse Aggregate) เปน

การทดสอบคณสมบตการตานทานการแตกสลายหรอแปรสภาพของหนตามอายการใชงาน การทดสอบทนยมคอวธลอสแองเจลลส (Los Angeles Abrasion Value : LAA) เปนการหาคาความคงทนตอการสกหรอของหนยอยโดยการขดสโดยลกเหลก ขนตอนการทดสอบเรมจากการน าหนตวอยางและลกเหลกใสลงในเครองลอสแองเจลลสดงแสดงในภาพท 1.27 ซงมลกษณะเปนโลหะรปทรงกระบอกสามารถหมนรอบแกนราบดวยความเรว 30-35 รอบตอนาท ลกเหลกทรงกลมมขนาดเสนผาศนยกลางประมาณ 46.8 mm และแตละลกมน าหนกระหวาง 390-445 g โดยการทดสอบแตละครงจะใชจ านวนรอบของการหมนประมาณ 500-1,000 รอบ จ านวนรอบของการหมนจะมากขนเมอหนตวอยางมขนาดใหญ

(ก) เครองทดสอบลอสแองเจลลส (ข) การชงน าหนกลกเหลก

ภาพท 1.27 การทดสอบความคงทนตอการสกหรอของหนวธลอสแองเจลลส ทมา : จรวฒน วมตตสขวรยา. 2558

30

หนตวอยางทผานการทดสอบแลวจะมสวนทแตกหกและสกหรอจนกลายเปนผงอยรวมกน น าหนทผานการทดสอบมาลางบนตะแกรงเบอร 12 เพอหาปรมาณรอยละของสวนละเอยดทเลกกวาตะแกรงเบอร 12 เพอเทยบกบน าหนกหนตวอยางเรมตน โดยทวไปวสดมวลรวมทน าไปใชท าวสดผวทางแอสฟลตควรมคาความคงทนตอการสกหรอนอยกวารอยละ 30 นอกจากนนขอก าหนดของประเทศออสเตรเลย (NAASRA-Part 4 Aggregates. 1982) ยงไดน าคาลอสแองเจลลสมาใชในการประเมนคณภาพหนทเปนวสดผวทางอกดวยโดยมรายละเอยดแสดงไวในตารางท 1.3 (สรพล สงวนแกว และคณะ. 2547 : 3-8)

ตารางท 1.3 ขอบเขตคาลอสแองเจลลสส าหรบวสดหนผวทาง

ชนดของหน

ลอสแองเจลลส (LAA) ปรมาณการจราจร

(จ านวนการสญจรของรถตอชองจราจรในหนงวน) นอยกวา 200 300-10,000 มากกวา 10,000

หนบะซอลต หนแอนดไซด หนไรโอไลท หนกรวดเหลยม

หนชนวน หนควอรตไซต

หนปน หนกรวดแมน า หนแกรนต หนควอรต

30 30 30 30 35 35 35 35 45 45

25 25 25 25 30 30 30 30 40 40

20 20 20 20 25 25 25 25 35 35

ทมา : สรพล สงวนแกว และคณะ. 2547 : 4

การทดสอบความคงทนตอการแตกหกของหนยอย (Aggregate Crushing Value : ACV) เปนการทดสอบหนตามมาตรฐานอตสาหกรรมประเทศองกฤษ (British Standard) BS 812-Part 110 เพอหาปรมาณการแตกหกของหนยอยภายใตแรงกด โดยหนทน ามาทดสอบจะผานตะแกรงขนาด 1/2 นว และคางบนตะแกรงขนาด 3/8 นว วธการทดสอบเรมตนจากการน าหนประมาณ 2 kg มาบรรจในกระบอกโลหะและน าไปกดดวยแรงอยางตอเนองจนถง 40,640 kg ภายในเวลา

31

10 นาท น าหนตวอยางทแตกหกจากการทดสอบไปรอนผานตะแกรงเบอร 10 ทมขนาด 2.40 mm จากนนค านวณหาคาแตกหกโดยการหาปรมาณรอยละของหนทมขนาดเลกกวาตะแกรงเบอร 10 เทยบกบน าหนกเรมตน

นอกจากนนยงมการทดสอบหาความคงทนตอการแตกหกของหนยอยจากแรงกระแทก (Aggregate Impact Value : AIV) ตามมาตรฐาน BS 812-Part 112 เพอหาปรมาณการแตกหกของหนยอยเมอถกกระท าดวยแรงกระแทก โดยหนทน ามาทดสอบจะตองผานตะแกรงขนาด 1/2 นว และคางบนตะแกรงขนาด 3/8 นว วธการทดสอบเรมตนจากการบรรจหนใสในถวยโลหะแลวจงปลอยตมโลหะมาตรฐานน าหนกระหวาง 13.5-14.1 kg ใหตกกระแทกในแนวดงจ านวน 15 ครง เมอระยะตกกระทบมคาประมาณ 380+6.5 mm จากนนจงค านวณหาคาแตกหกของหนจากแรงกระแทกโดยการหาปรมาณรอยละหนทมขนาดเลกกวาตะแกรงเบอร 10 เทยบกบน าหนกเรมตน ทงคา ACV และ AIV ยงสามารถน าไปใชในการประเมนชนดของหนในประเทศไทยไดอกดวยดงแสดงในตารางท 1.4

ตารางท 1.4 คณสมบตหนในประเทศไทย

ชนดของหน ก าลงอดแกนเดยว

(ksc) AIV

(รอยละ) ACV

(รอยละ) การสกกรอน

(รอยละ) ความ

ถวงจ าเพาะ การดดซมน า

(รอยละ) หนบะซอลต 2,400-3,700 12.1-14.8 11.4-14.6 15-20 2.638-2.924 0.50-1.90 หนแกรนต 1,800-3,650 13.5-18.2 19.2-23.8 21-29 2.598-2.750 0.30-1.06 หนปน 1,400-2,200 9.7-14.8 17.5-26.0 22-33 2.684-2.762 0.15-0.55 หนทราย 185-1,600 15.3-40.0 19.2-37.5 31-75 2.237-2.642 1.21-3.80

ทมา : สรพล สงวนแกว และคณะ. 2547 : 8

สรป หนโดยสวนใหญเกดจากการเยนตวของหนหลอมเหลวทอยใตพนโลก แตหนบางชนด

อาจเกดจากการแปรสภาพของอนทรยวตถทถกทบถมเปนเวลานาน ในทางธรณวทยาแบงประเภทหนตามลกษณะก าเนดเปน 3 กลม คอ หนอคน หนตะกอน และหนแปร โดยหนทงสามกลมมความสมพนธกนทงการก าเนดและการแปรสภาพ อยางไรกตามถาจ าแนกหนตามอายก าเนดจะแบงหนเปน 2 บรมยคไดแก บรมยคพรแคมเบรยนและบรมยคโพรเทอโรโซอก โดยหนบรมยคท งสองยงสามารถจ าแนกออกเปนกลมยอยไดอกหลายกลมซงสามารถพบเหนกระจายอยในประเทศไทย นอกจากนนการจ าแนกหนทางธรณของประเทศไทยยงสามารถแบง

32

ไดอก 10 ประเภทคอ ดนดานตะกอนแมน า ดนดานตะกอนชายฝงทะเล หนตะกอนชนดหนโคลน หนตะกอนชนดหนทราย หนตะกอนชนดหนดนดาน หนตะกอนชนดหนปน หนแปร หนอคนชนดหนบะซอลด หนอคนแทรกซอน และหนภเขาไฟ ตามล าดบ หากกลาวถงอตสาหกรรมหนทมอยในประเทศไทยสวนใหญมวตถประสงคเพอน าไปใชในการกอสราง อตสาหกรรมแรกทคนเคยคออตสาหกรรมเหมองหนซงเกยวของกบการน าหนจากแหลงธรรมชาตมาแปรรป กรรมวธการท าเหมองหนจะตองมความปลอดภยตามหลกวศวกรรม ทงนหากมการตงโรงโมหนในเขตประทานบตรตองแสดงรายละเอยดขนตอนการโมหนและระบบปองกนฝ นดวย การท าเหมองหนแบงเปน 3 วธคอ การท าเหมองหนแบบหอยโหนเจาะและระเบด การท าเหมองหนแบบขนบนไดในพนทราบ และการท าเหมองหนแบบขนบนไดในพนทภเขา อตสาหกรรมตอมาเปนอตสาหกรรมผลตหนยอยหรอหนโมเปนการตอยอดจากอตสาหกรรมเหมองหนโดยการน าหนขนาดใหญมายอยใหมขนาดเลกลงเพอความสะดวกในการใชงาน ส าหรบอตสาหกรรมหนเพอการตกแตงจะมงเนนการแปรสภาพหนทมลวดลายสวยงามมาใชส าหรบการตกแตงทางสถาปตยกรรม ทงนหนทใชในการกอสรางควรผานการตรวจสอบคณสมบตดานตาง ๆ ทงคณสมบตทางกายภาพและคณสมบตทางกลเพอสรางความเชอมนในการใชงาน

33

ค าถามทบทวน

1. จงอธบายกระบวนการก าเนดและแปรสภาพของหนอคน หนตะกอน และหนแปร 2. ขนตอนการท าเหมองหนในพนทราบและพนทภเขาแตกตางกนอยางไร 3. จงอธบายกระบวนการผลตหนยอยเพอใชในอตสาหกรรมกอสราง 4. ขนาดหนยอยและขนาดคละของหนคลกมผลอยางไรตอการน าไปใชงาน 5. ถาตองการเลอกหนเพอใชในการแกะสลกควรจะเลอกหนชนดใดพรอมทงบอกเหตผล

ประกอบ 6. ความหนาแนนแหงของหนคออะไรและมผลอยางไรตอการน าหนไปใชงาน 7. จงบอกวตถประสงคของการทดสอบหนวธลอสแองเจลลสและจงยกตวอยางการน าผล

การทดสอบไปใชประโยชน 8. ควรเลอกการทดสอบหนวธใดบางถาหากมการสรางอโมงคใตดนทตองเจาะผานชนหน 9. ถาตองการสรางถนนหนคลกควรเลอกใชหนทมคณสมบตอยางไรพรอมทงยกตวอยาง

ประกอบ 10. การทดสอบก าลงอดแบบสามแกนแตกตางจากการทดสอบก าลงอดแกนเดยวอยางไร 11. ผลการทดสอบก าลงอดแทงหนทรงกระบอกขนาดเสนผาศนยกลาง 10 cm ยาว 20 cm

โดยวธทดสอบก าลงอดแกนเดยวพบวาตองใชน าหนกกด 54,500 kg จงท าใหแทงตวอยางวบต จงหาก าลงอดของแทงหนน (ตอบ : ก าลงอด = 694 ksc)

34

35

บทท 2 ดน

ดนเปนวสดตามธรรมชาตทปกคลมผวโลกเกดจากการผกรอนของหนและรวมตวกบ

อนทรยวตถตาง ๆ ชนดนทปกคลมผวโลกจะมความหนานอยกวาชนหนซงเปนวสดตนก าเนดทอยดานลาง ดนทมความชนและชองวางเหมาะสมจะชวยในการเจรญเตบโตของพชและเปนทอยอาศยของสงมชวตขนาดเลก เมอกลาวถงดนในดานการกอสรางถอวามความส าคญเปนอยางยงเนองจากชนดนจะท าหนาทแบกรบน าหนกสงกอสรางทอยดานบนชนดน ในขณะทดนคณภาพดบางชนดอาจถกขนยายจากแหลงดนตามธรรมชาตเพอน ามาใชประโยชนภายในพนทกอสรางทอยหางออกไป นอกจากนนดนทมแรธาตตาง ๆ ยงสามารถน าไปใชเปนวตถดบในการผลตวสดกอสรางไดอกดวย จากทไดกลาวมาแลวขางตนจะเหนไดวาดนมสวนเกยวของกบการกอสรางอยางหลกเลยงไมได ดงนนบทนจงน าเสนอเนอหาทเกยวของกบดนซงประกอบดวย การก าเนดของดน การเรยงตวของชนดน ขนาดและรปรางของเมดดน โครงสรางของดน และการทดสอบดนในทางวศวกรรม ตามล าดบ

การก าเนดของดน หากกลาวถงดน (Soil) ในดานวศวกรรมเพอการกอสรางมกเปนการศกษาคณสมบตทาง

กายภาพและคณสมบตทางกล มนกวชาการดานปฐพกลศาสตรหลายทานไดใหค าจ ากดความของดนไวดงน วฒนา ธรรมมงคล และวนต ชอวเชยร (2532 : 1) กลาววาดนเกดจากเมดของแรธาตทตกตะกอนทบถมรวมตวกนไมแนนสามารถแยกออกจากกนไดโดยวธ งาย ๆ มสวนประกอบของ กรวด ทราย และดนเหนยว ดเรก ลาวณยศร และบญสม เลศหรญวงศ (2538 : 1) กลาววาดนเปนการรวมตวของอนภาคขนาดตาง ๆ ทเกดจากการแตกตวหรอผพงของหนทางดานกลหรอดานเคมซงประกอบดวยอนทรยวตถและน า มานะ อภพฒนะมนตร (2543 : 1) กลาววาดนเปนวสดธรรมชาตทเกดจากการรวมตวของอนภาคขนาดตาง ๆ ของหนทไดสลายตวผพงตามกระบวนการธรรมชาตและทบถมเปนชน ดนแตละชนจะมคณสมบตแตกตางกนเนองจากผลของกระบวนการผพงทตางกน สถาพร ควจตรจาร (2545 : 1-1) กลาววาดนเปนวสดบนพนโลกทมสวนผสมของ เมดดน หนยอยขนาดตาง ๆ อนทรยวตถน า และอากาศ จากทไดกลาวมาแลวขางตนอาจสรปไดวาดนคอวสดธรรมชาตบนผวโลกทเกดจากขบวนการผพงทางธรณวทยาของหนหรอแร อนภาคของหนหรอแรขนาดเลกจะจบตวกนไมแนนและสามารถแยกออกจากกนไดโดยงาย ดนมสวนประกอบของเมดดน น า อากาศ และอนทรยวตถ

36

เมอหนบนเปลอกโลกซงประกอบดวยแรตาง ๆ ผานขบวนการผพง (Weathering) จนมขนาดอนภาคเลกลงและรวมตวกบอนทรยวตถกจะกลายเปนดน ซงดนแตละพนทมคณสมบตแตกตางกนขนอยกบวสดตนก าเนดและขบวนการผพง ดนทมวสดตนก าเนดจากหนอคนจะมเมดดนคอนขางใหญและมความแขงแรงมาก ดนทมวสดตนเกดจากหนตะกอนจะมรปรางของเมดดนกลมมนจากการถกพดพาโดยกระแสลมหรอกระแสน าและมอนทรยวตถปะปน ส าหรบดนทมวสดตนเกดจากหนแปรจะมเมดดนทมความแขงแรงนอยและมอนทรยวตถปะปนอยมากจงเหมาะกบการเจรญเตบโตของพช ขบวนการผพงของหนจนกลายเปนดนแบงเปน 2 ลกษณะคอ ขบวนการผพงทางกลเปนการแตกหกของหนจนกลายเปนเศษหนและหนขนาดเลก โดยดนทเกดจากขบวนการผพงทางกลจะมคณสมบตเหมอนกบหนตนก าเนดทกประการ การผพงทางกลเกดขนได 3 ลกษณะคอ การผพงจากการแขงตวของน า การผพงจากน าหนกกดทบลดลง และการผพงจากกจกรรมของสงมชวต ตามล าดบ ขบวนการผพงอกแบบคอการผพงทางเคมเปนการผพงของหนจากการเปลยนแปลงโครงสรางของแรเมอท าปฏกรยากบสารเคมตามธรรมชาต เชน สารละลายมฤทธเปนกรดหรอดาง เปนตน โครงสรางของแรทเปลยนไปจะท าใหหนตนก าเนดเกดการแตกหกหรอเกดการผกรอนจนกลายเปนดน

การเรยงตวของชนดน ดนทปรากฏบนพนผวโลกในแตละพนทมความแตกตางกน ในขณะเดยวกนการเรยงตว

ของชนดนแตละชนจะสมพนธกบขบวนการผพงและสามารถบงบอกประวตศาสตรของพนทน นได การศกษาการเรยงตวของช นดนสามารถท าไดโดยการสงเกตลกษณะเนอดนทเปลยนแปลงไปตามความลก เรยกวา หนาตดดน (Soil Horizon) ในทางธรณวทยาแบงการเรยงตวของชนดนออกเปน 2 ลกษณะคอ การเรยงตวของชนดนก าเนดในทและการเรยงตวของชนดนก าเนดจากการพดพา รายละเอยดการเรยงตวของชนดนมดงตอไปน (วศษฐ อยยงวฒนา. ม.ป.ป. : 2-2-2-4, สถาพร ควจตรจาร. 2545 : 2-2-2-12 และ Soil Nutrient Management for Maui County. 2007)

1. การเรยงตวของชนดนก าเนดในท ดนก าเนดในท (Residual Soil) เปนดนทเกดจากการผพงของหนตนก าเนดโดยมน าเปน

สารละลายหลก การผพงจะเกดขนมากบรเวณชนดนทอยใกลกบผวโลกและจะผพงลดลงตามความลกของชนดน ดนก าเนดในทมลกษณะการเรยงตวเปนชน ๆ และสงเกตเหนไดอยางชดเจนดงแสดงในภาพท 2.1 ขนาดเมดดนและปรมาณอนทรยวตถทปะปนอยในแตละชนจะสมพนธกบขบวนการผพงดงรายละเอยดตอไปน

37

O horizon

Loose and partly decayed

organic matter

A horizon

Mineral matter mixed with

some humus

E horizon

Light colored mineral particles.

Zone of eluviation and leaching

B horizon

Accumulation of clay transported

from above

C horizon

Partially altered parent material

R horizon

Unweathered parent material

ภาพท 2.1 การเรยงตวของชนดนเกดในท ทมา : Soil Nutrient Management for Maui County. 2007 ดนชนโอ (O Horizon) หรอเรยกวา ชนดนอนทรย (Organic Soil) เปนดนชนบนสดมความหนาไมมาก มกมสคล าเนองจากมอนทรยวตถทอยระหวางการสลายตวปนอยมากจนไมสามารถสงเกตเหนลกษณะของวสดตนก าเนดได ชนดนอนทรยเหมาะส าหรบงานเกษตรกรรมเนองจากมความพรนมากและมแรธาตจากซากพชซากสตวทพชสามารถน าไปใชในการเจรญเตบโตไดด แตในทางวศวกรรมถอวาชนดนนมคณสมบตแยเนองจากมการยบตวสงเมอมแรงมากระท า ดนช น เอ (A Horizon) หรอเรยกวา ดนช นบน (Top Soil) เปนดนทประกอบดวยอนทรยวตถทสลายตวสมบรณแลวผสมอยกบแรและหนขนาดเลก ดนชนบนมกมสเขมและน าสามารถซมผานไดดจงเหมาะใหรากพชยดแนนและดดซบแรธาตในดน ดนชนนมกถกไถพรวนเพอเพมแรธาตตอการเจรญเตบโตของพชในพนทเกษตรกรรม แตในทางวศวกรรมดนชนนยงมคณสมบตดอยในการรบแรง

38

ดนชนอ (E Horizon) หรอเรยกวา ดนชนซมชะ (Leaching Soil) เปนชนดนทเกดจากการซมผานของน าจากดานบนลงสดานลางแลวน าแรธาตตาง ๆ ลงมาดวย ในบางครงน าและแรธาตจะท าปฏกรยากนจนเกดการสลายตวของแร ดนชนนมกมสซดจางและมปรมาณอนทรยวตถนอย เนอดนมความแนนจงสามารถรบแรงไดด ในบางพนททมชนดนซมชะบางจนสงเกตเหนไดยากกอาจรวมดนชนนไวกบดนชนบน ดนชนบ (B Horizon) หรอเรยกวา ดนชนลาง (Subsoil) เปนชนดนทเกดจากการซมผานของสารละลายและแรลงมาสะสมในชนลาง ดนชนนในบางพนทมสน าตาลปนแดงจากการมออกไซดของเหลกผสมอย ดนชนลางมโครงสรางเมดดนเปนกอนเหลยมหรอแทงผลกยดเกาะกน เนอดนมความแนนจงสามารถรบแรงไดด ดนชนซ (C Horizon) หรอเรยกวา ดนชนวสดตนก าเนด (Parent Rock) เปนชนดนทมวสดตนก าเนดแตกหกในลกษณะเปนกอนแขงและเกาะรวมกนอยางหลวม ๆ วสดกอนแขงนมสวนประกอบของหนและแรทอยระหวางขบวนการผพงโดยมการสะสมตวของตะกอนจากการซมผานนอยมาก เนอดนชนนมเปนกอนแขงจงสามารถรบแรงไดด ดนชนอาร (R Horizon) หรอเรยกวา ชนหนพน (Bedrock) เปนชนของหนแขงหรอหนดานซงเปนวสดตนก าเนดดนทยงไมมการผพง ชนหนพนนยงไมถอวาเปนดน

2. การเรยงตวของชนดนก าเนดจากการพดพา ดนก าเนดจากการพดพา (Transported Soil) เปนดนทเกดจากการพดพาเอาเมดดนจาก

แหลงก าเนดไปสะสมตวแหลงอนโดยอาศยตวกลาง เชน กระแสน า แรงลม และแรงโนมถวง เปนตน ดนก าเนดจากการพดพาจะมการเรยงตวของชนดนลกษณะเปนชนสลบกนดงตวอยางทแสดงในภาพท 2.2 ดนก าเนดจากการพดพามชอเรยกแตกตางกนตามชนดของตวกลางและแหลงทบถมดงตวอยางตอไปน

2.1 ดนโคลเวยน (Colluvial Soil) เปนดนทเกดจากการพดพาและตกตะกอนภายใตอทธพลของแรงโนมถวง เมดดนมรปรางเหลยมมมและมชองวางระหวางเมดดนมาก เชน ดนบรเวณเชงเขา เปนตน

2.2 ดนเอาโอเลน (Aeolian Soil) เปนดนทเกดจากการพดพาของแรงลม เมดดนมขนาดเลกใกลเคยงกนและมรปรางกลมมน ดนชนดนทบถมกนอยางหลวม ๆ จงมโอกาสเกดการเลอนไถลของแผนดนไดงาย เชน เนนทราย (Sand Dune) ในทะเลทราย เปนตน

39

(Fine Sand)

(Gravel)

(Gravel)

(Silt)

(Coarse Sand)

ภาพท 2.2 การเรยงตวของชนดนทเกดจากการพดพา ทมา : สถาพร ควจตรจาร. 2545 : 2-8

2.3 ดนอลเวยน (Alluviul Soil) เปนดนทเกดจากการพดพาของกระแสน าไปตามแมน า ถากระแสน ามความเรวมากจะเกดการกดเซาะและพดพาตะกอนดนใหไหลไปตามกระแสน าดงแสดงในภาพท 2.3 เมอความเรวของกระแสน าลดลงกจะท าใหตะกอนดนจมลงและเกดการทบถม ชนดนแตละชนจะมขนาดเมดดนทสม าเสมอ เชน ดนตามทราบปากแมน า เปนตน

ภาพท 2.3 การกดเซาะและทบถมตามชายฝงแมน าทมการไหล ทมา : สถาพร ควจตรจาร. 2545 : 2-9

2.4 ดนลาคสตรน (Lacustrine Soil) เปนดนทเกดจากการพดพาของกระแสน าในทะเลสาบ ลกษณะชนดนจะมการเรยงตวของตะกอนอยางเปนระเบยบจากตะกอนขนาดใหญทอยดานลางและตะกอนขนาดเลกทอยดานบน

2.5 ดนมารน (Marine Soil) เปนดนทเกดจากการพดพาของกระแสน าในทองทะเล ดนชนดนมกเปนดนเมดละเอยดทตกตะกอนเปนชนอยใตทองทะเล

40

2.6 ดนกราเซยน (Gracial Soil) เปนดนทเกดจากการพดพาของกระแสน าจากการทธารน าแขงละลาย ดนชนดนมความหนาแนนสงและทรดตวนอยเมอรบแรง

ขนาดและรปรางเมดดน ดนทเกดจากขบวนการผพงตางกนจะมลกษณะเมดดนไมเหมอนกน ดงนนการศกษา

ขนาดและรปรางเมดดนจงมประโยชนในการจ าแนกประเภทของดนซงมรายละเอยดดงน (มานะ อภพฒนะมนตร. 2543 : 2-4,วศษฐ อยยงวฒนา. ม.ป.ป. : 2-4 และ Braja M. Das. 2008 : 46-47)

1. ขนาดเมดดน ในวชาปฐพกลศาสตรซงเปนวชาทศกษาคณสมบตของดนในดานวศวกรรมเพอการ

กอสรางไดจ าแนกดนจากขนาดเมดดนออกเปน 2 ชนดคอ ดนเมดหยาบและดนเมดละเอยด 1.1 ดนเมดหยาบ (Coarse Grained Soil) เปนดนทมขนาดเมดใหญตามขอก าหนดในมาตรฐานสมาคมทางหลวงรฐและเจาหนาทขนสงประเทศสหรฐอเมรกา (American Association of State Highway and Transportation Officials : AASHTO) กลาววาดนเมดหยาบคอดนทมขนาดใหญกวา 0.075 mm ดนชนดนมคณสมบตดานวศวกรรมทด เชน สามารถแบกทานน าหนกไดดและไมมคณสมบตทางประจไฟฟา เปนตน ดนเมดหยาบสวนใหญไมสามารถเกบตวอยางแบบคงสภาพได (Undisturbed Sampling) เพราะเมดดนไมยดเกาะกน (Cohesionless) แตดนเมดหยาบบางชนดสามารถยดเกาะกนไดด (Cohesive) ถามปรมาณดนเมดละเอยดปะปนอยมาก ตวอยางดนเมดหยาบ เชน ทรายละเอยด (Fine Sand) ทรายหยาบปานกลาง (Medium Sand) ทรายหยาบ (Coarse Sand) และกรวด (Gravel) เปนตน 1.2 ดนเมดละเอยด (Fine Grained Soil) เปนดนทมขนาดเมดดนเลกซงมาตรฐาน AASHTO ก าหนดใหมขนาดเมดดนเลกกวา 0.075 mm ดนเมดละเอยดเปนดนทมคณสมบตดานวศวกรรมไมดกลาวคอรบน าหนกไดนอยและทรดตวสง อยางไรกตามดนชนดนมความทบน า (Impervious) จงเหมาะส าหรบใชท าแกนเขอนเพอปองกนน าไหลซมผาน ดนเมดละเอยดสวนใหญมการยดเกาะกนแนนดวยแรงไฟฟาเคมและสามารถปนเปนกอนไดโดยไมเกดการแตกราว (Plasticity) เชน ดนเหนยว (Clay) เปนตน แตอาจมดนเมดละเอยดบางชนดทยดเกาะกนหลวม ๆ เชน ดนตะกอน (Silt) หรอเรยกอกอยางวา ทรายแปง เปนตน 2. การจ าแนกขนาดเมดดน

การจ าแนกดนจากการพจารณาขนาดเมดดนสามารถแบงดนออกเปนดนเมดหยาบและดนเมดละเอยด แตขอก าหนดหรอเกณฑทใชในการจ าแนกขนาดเมดดนของหนวยงานแตละแหงมความแตกตางกนอยบางดงแสดงในตารางท 2.1 ส าหรบหนวยงานดานการกอสรางของประเทศไทยมกอางองขอก าหนดสมาคมทางหลวงรฐและเจาหนาทขนสงประเทศสหรฐอเมรกา

41

ในการจ าแนกขนาดเมดดน ขอก าหนด AASHTO กลาวถงการจ าแนกดนตามขนาดเมดดนไววา ดนเมดหยาบแบงเปนกรวดและทราย โดยกรวดมขนาดเมดดนระหวาง 76.2-2.0 mm และทรายมขนาดเมดดนระหวาง 2.0-0.075 mm ส าหรบดนเมดละเอยดแบงเปนดนตะกอนและดนเหนยว โดยดนตะกอนมขนาดเมดดนระหวาง 0.075-0.002 mm และดนเหนยวมขนาดเมดดนเลกกวา 0.002 mm ตามล าดบ อยางไรกตามในการเลอกใชขอก าหนดใดในการจ าแนกขนาดเมดดนนนควรพจารณาใหเหมาะสมกบวตถประสงคการใชงานดวย ตารางท 2.1 การจ าแนกขนาดเมดดน

หนวยงาน

ขนาดเมดดน (mm) ดนเมดหยาบ ดนเมดละเอยด

กรวด ทราย ดนตะกอน ดนเหนยว กรมเกษตรกรรมประเทศสหรฐอเมรกา (U.S. Department of Agriculture : USDA)

> 2.0 2.0-0.05 0.05-0.002 < 0.002

สมาคมทางหลวงรฐและเจาหนาทขนสงประเทศสหรฐอเมรกา (AASHTO)

76.2-2.0 2.0-0.075 0.075-0.002 < 0.002

ระบบการจ าแนกดนยนฟาย (Unified Soil Classification System : USCS)

76.2-4.75 4.75-0.075 < 0.075

ทมา : วศษฐ อยยงวฒนา. ม.ป.ป. : 2-4 3. รปรางดนเมดหยาบ รปรางของเมดดนมความแตกตางกนตามขบวนการผพงและการพดพา การสงเกตรปรางและพนผวของดนเมดหยาบสามารถท าไดจากการดดวยตาเปลาหรอใชแวนขยาย แตส าหรบดนเมดละเอยดซงมขนาดเลกจนไมสามารถดดวยตาเปลาไดกจ าเปนจะตองใชเครองมอหรออปกรณชวย เชน กลองจลทรรศนอเลกตรอนทมก าลงขยายสง เปนตน ดงนนในการศกษารปรางเมดดนโดยทวไปจงเปนการศกษารปรางของดนเมดหยาบ ลกษณะรปรางดนเมดหยาบจ าพวกกรวดมหลากหลายรปแบบดงแสดงในภาพท 2.4 เชน เมดดนมเหลยมมมและแหลมคมทงกอน (Very Angular) เมดดนมเหลยมมม (Angular) เมดดนมเหลยมมมและโคงมนเลกนอย (Subangular) เมดดนโคงมนและมเหลยมมมเลกนอย (Subrounded) เมดดนโคงมนผวเกลยงเปนสวนมาก (Rounded) และเมดดนผวเกลยงคอนขางกลม (Well Rounded) เปนตน ส าหรบรปรางของดนเมดหยาบจ าพวกทรายซงมขนาดเลกกวากรวดโดยสวนใหญเปนเมดของแรควอรต แตในบางครงทรายอาจมแรชนดอนปะปน เชน แรเฟลดสปาร เปนตน ทงนรปรางของเมดทรายมก

42

มลกษณะเปนเหลยมมมเนองจากแรควอรตเปนแรทแขงจงสกหรอยาก ภาพท 2.5 แสดงรปรางของเมดทรายทเปนแรควอรตและเฟลดสปารทก าลงขยาย 40 เทา

ภาพท 2.4 รปรางของดนเมดหยาบ ทมา : มานะ อภพฒนะมนตร. 2543 : 3

(ก) ทรายทเปนแรควอรต (ข) ทรายทเปนแรเฟลดสปาร

ภาพท 2.5 อนภาคเมดทรายขยาย 40 เทา ทมา : Department of Environmental Sciences. 2012

โครงสรางดน ดนตามธรรมชาตเปนวสดทมโครงสรางซบซอนยากตอการคาดคะเน โครงสรางของดนขนอยกบปจจยหลายอยาง เชน ขนาดเมดดน รปรางเมดดน และแรธาตในเมดดน เปนตน หากพจารณาดนหนงหนวยปรมาตรจะพบวาประกอบดวยของแขง น า และอากาศ โดยสวนทเปนของแขงประกอบดวยเมดดน แรธาต และอนทรยวตถตาง ๆ ส าหรบน าและอากาศจะแทรก

43

อยภายในสวนทเปนชองวางระหวางของแขง ทงของแขงและชองวางจะอยรวมกนอยางไมเปนระเบยบดงแสดงในภาพท 2.6(ก) หากแยกสวนประกอบของดนออกจากกนอยางเปนระเบยบกจะมลกษณะดงแสดงในภาพท 2.6(ข) เรยกวา แผนภาพสวนประกอบของดน (Phase Diagram) โครงสรางของดนตามธรรมชาตสามารถแบงเปน 3 กลมดงตอไปน (วฒนา ธรรมมงคล และวนต ชอวเชยร. 2532 : 5-6, Braja M. Das. 2008 : 30-35 และ Braja M. Das. 2010 : 90-93)

(ก) โครงสรางดนตามธรรมชาต (ข) การแยกสวนประกอบของดน

ภาพท 2.6 สวนประกอบของดน ทมา : สถาพร ควจตรจาร. 2545 : 3-2

1. โครงสรางเมดเดยว โครงสรางเมดเดยว (Single Grained Structure) เปนโครงสรางของดนเมดหยาบทมขนาด

แตกตางกนมายดเกาะกนอยางหลวม ๆ ดงแสดงในภาพท 2.7(ก) โครงสรางแบบนมชองวางทอยภายในเนอดนมากแตสามารถรบน าหนกบรรทกไดด เมอมการสนนสะเทอนดนเมดเลกจะขยบตวเขาไปแทรกระหวางดนเมดใหญท าใหชองวางลดลง แตถาเปนโครงสรางทเกดจากเมดดนขนาดเทากนการสนสะเทอนจะไมมผลตอการเปลยนแปลงชองวาง

2. โครงสรางเปนผลก โครงสรางเปนผลก (Flocculent Structure) หรอโครงสรางเปนกลมเปนโครงสรางของ

ดนเมดละเอยดทเกาะกนเปนกลมดงแสดงในภาพท 2.7(ข) เกดจากการทแตละอนภาคเมดดนมน าหอหมและมประจไฟฟาลอมรอบ โดยอนภาคเมดดนทมประจไฟฟาตางกนจะดงดดกนจนเกดการยดเกาะมลกษณะคลายผลก ดนเมดละเอยดทมโครงสรางแบบนคอดนเหนยว

3. โครงสรางแบบรงผง

44

โครงสรางแบบรงผง (Honeycombed Structure) เปนโครงสรางดนเมดละเอยดคลายกบโครงสรางเปนผลกแตอนภาคของเมดดนมขนาดเลกและน าหนกเบากวา การดงดดกนระหวางอนภาคเมดดนทมขนาดเลกจะตอกนเปนลกโซของเมดดนจนมลกษณะคลายรงผงดงแสดงในภาพท 2.7(ค) โครงสรางแบบนมชองวางมากเมอรบน าหนกบรรทกและมแรงกระแทกกจะท าใหโครงสรางพงทลายเกดการทรดตวสง

(ก) โครงสรางเมดเดยว (ข) โครงสรางเปนผลก (ค) โครงสรางแบบรงผง ภาพท 2.7 โครงสรางของดน ทมา : วฒนา ธรรมมงคล และ วนต ชอวเชยร. 2532 : 6

แรดนเหนยว ดนเหนยวเปนดนเมดละเอยดทมขนาดอนภาคเมดดนเลกกวา 0.002 mm ประกอบดวยแรธาตชนดตาง ๆ เชน ไฮดรสอลมนมซลเกท (Hydrous Aluminum Silicates) เหลก (Iron) และแมกนเซยม (Magnesium) เปนตน แรธาตเหลานไมละลายในกรดและมคณสมบตทางดานประจไฟฟาเคมจงท าใหอนภาคเมดดนยดเกาะกนแนนและดดซบน าไดดสามารถปนเปนรปทรงไดเมอเปยกชน นอกจากนนดนเหนยวยงมความทบน าหรอน าซมผานยาก โดยอนภาคของดนเหนยวมลกษณะการเรยงตวกนเปนชนของแผนผลกแรดงรายละเอยดตอไปน (คชนท สายอนทวงศ. 2551, มานะ อภพฒนะมนตร. 2543 : 11-13, วศษฐ อยยงวฒนา. ม.ป.ป. : 2-5-2-8, สถาพร ควจตรจาร. 2545 : 2-12-2-20 และ Braja M. Das. 2008 : 3-7) 1. แผนซลกา

แผนซลกา (Silica Sheet) เปนชนของแผนผลกทมอะตอมของออกซเจน (O) อยทมมทงสของรปทรงเหลยมและมอะตอมของซลกา (Si) แทรกอยภายใน การกอตวเปนโมเลกลจะยดกนดวยพนธะไอออนก (Ionic Bond) รปแบบโครงสรางของหนวยพนฐานซลกาเปนรปทรงเหลยมสหนา (Silica Tetrahedron) ดงแสดงในภาพท 2.8

45

O

O

O

O

Si

ภาพท 2.8 หนวยพนฐานแรดนเหนยวทรงเหลยมสหนาของซลกา ทมา : Braja M. Das. 2008 : 3 หนวยพนฐานแรดนเหนยวทรงเหลยมสหนาของซลกาจะเชอมตอกนโดยการใชอะตอมรวมกบหนวยพนฐานขางเคยงในแนวระนาบ เมอมองในทศตงฉากกบระนาบพบวามรปรางคลายหกเหลยมตอกนเปนแผนดงแสดงในภาพท 2.9 โดยทวไปมกก าหนดใหแผนซลกามสญลกษณเปนรปสเหลยมคางหม

O

O

O

O

O

OO

O

OO

OO

OO

O

O

O

Si

Si สญลกษณของแผนซลกา

ภาพท 2.9 แผนซลกา ทมา : Braja M. Das. 2008 : 4

2. แผนอะลมนา

แผนอะลมนา (Alumina Sheet) เปนชนของแผนผลกทมอะตอมของไฮดรอกไซดไอออน (OH) อยทมมทงหกของทรงเหลยมและมอะตอมของอะลมนา (Al) แทรกอยภายใน การกอตวเปนโมเลกลจะเชอมตอกนดวยพนธะไอออนก รปแบบโครงสรางหนวยพนฐานของอะลมนาเปนรปทรงเหลยมแปดหนา (Alumina Octahedron) ดงแสดงในภาพท 2.10 การเชอมตอของหนวยพนฐานแรดนเหนยวทรงเหลยมแปดหนาของอะลมนาจะใชอะตอมรวมกนกบหนวยพนฐานขางเคยง ท าใหเกดโครงสรางแผนทเรยกวา แผนทรงเหลยมแปดหนา (Octahedral Sheet) หรอแผนกบบไซต (Gibbsite Sheet) ดงแสดงในภาพท 2.11 โดยทวไปมกก าหนดใหแผนทรงเหลยมแปดหนามสญลกษณเปนรปสเหลยม

46

OHOH

OH

OHOH

OH

Al

ภาพท 2.10 หนวยพนฐานแรดนเหนยวทรงเหลยมแปดหนาของอะลมนา ทมา : Braja M. Das. 2008 : 3

OH OHOH

OH

OHOH

OH

OH OH

OH

OHOH

OH

OH

OH

OH

AlAl

AlAl

Al สญลกษณของแผนทรงเหลยมแปดหนา

ภาพท 2.11 แผนทรงเหลยมแปดหนา ทมา : Braja M. Das. 2008 : 4

3. แผนซลกา-ทรงเหลยมแปดหนา

ในสภาพธรรมชาตของแรดนเหนยวจะไมพบแผนซลกาอยล าพงแตมกรวมตวกบแผน ทรงเหลยมแปดหนา โดยอะตอมของออกซเจนตรงต าแหนงยอดของทรงเหลยมสหนาจะเขาไปแทนทไฮดรอกไซดไอออนในแผนทรงเหลยมแปดหนา กลายเปนแผนซลกา-ทรงเหลยมแปดหนา (Silica-Octahedral) ดงแสดงในภาพท 2.12 จากลกษณะดงกลาวแรดนเหนยวจะเกดการซอนกนของแผนซลกากบแผนทรงเหลยมแปดหนาสลบกนไปมา แรดนเหนยวทมลกษณะเปนแบบนทส าคญม 3 กลมคอ เกาลนไนท มอนทมอรรลโลไนท และอลไลท ตามล าดบ โครงสรางของแรดนเหนยวแผนซลกา-ทรงเหลยมแปดหนารปแบบตาง ๆ แสดงในภาพท 2.13

O O

O

O

O

O

O

O

OO

O

O

O

O

OO

O

AlAl

SiSi

Si

OO

O OO

O

O

O

O

OO

OO

OO

O

O

O

OH

OHOH

OHOH

OH

47

Al

Si

สญลกษณของแผนซลกา-ทรงเหลยมแปดหนา ภาพท 2.12 แผนซลกา-ทรงเหลยมแปดหนา ทมา : Braja M. Das. 2008 : 4

Al

Al

Si

G

Si

G

Al

Al7.2 A

o10 A

o>9.6 A

o

K

Si

Si

Si

Si

Si

Si

Si

Si

nH2O

(ก) โครงสรางเมดเดยว (ข) โครงสรางเปนผลก (ค) โครงสรางเมดเดยว ภาพท 2.13 ลกษณะโครงสรางของแรดนเหนยว ทมา : Braja M. Das. 2010 : 29

3.1 กลมเกาลนไนทหรอเคโอลไนต (Kaolinite) มรากศพทจากภาษาจนวา เกาลง

(Kauling) เปนชอของภเขาในประเทศจนมสตรเคมคอ Al4(Si4O10)(OH)8 โครงสรางดนเหนยวกลมเกาลนไนทเกดจากการซอนกนของแผนซลกา-ทรงเหลยมแปดหนาโดยยดเหนยวกนดวยพนธะไฮโดรเจน (Hydrogen Bond) ดงแสดงในภาพท 2.13(ก) โดยปกตมกเกาะกนเปนกอนคลายขผงและสามารถปนเปนกอนได มทงชนดเนอแนนและชนดเนอรวน (Friable) ผลกทเปนแผนจะมสขาวแบบมกและมนวาวดงแสดงในภาพท 2.14 แตในบางกรณอาจมสอนกไดขนอยกบมลทนทปะปน แรนสงเกตเหนไดยากตองทดสอบดวยการสะทอนแสง

48

ภาพท 2.14 แรเกาลนไนท ทมา : กรมทรพยากรธรณ. ม.ป.ป.

คชนท สายอนทวงศ (2551) กลาววาแหลงแรดนเหนยวกลมเกาลนไนทสามารถพบไดในพนทตาง ๆ ของประเทศไทย เชน จงหวดเชยงราย จงหวดเชยงใหม จงหวดล าพน จงหวดตาก จงหวดสโขทย จงหวดอทยธาน จงหวดกาญจนบร จงหวดลพบร จงหวดปราจนบร จงหวดชลบร จงหวดระยอง จงหวดชมพร จงหวดสราษฎรธาน จงหวดภเกต จงหวดสงขลา จงหวดยะลา และจงหวดนราธวาส เปนตน แหลงแรดนเหนยวเกาลนไนทในตางประเทศทพบเหน เชน จน รสเซย เยอรมน องกฤษ ฝรงเศส และสหรฐอเมรกา เปนตน ประโยชนของแรดนเหนยวเกาลนไนทคอใชท าอฐกอสราง กระเบองมงหลงคา ทอดนเหนยว อฐทนไฟ เปนวตถดบเตมลงไปในกระดาษเพอเพมความทบแสง ความเหนยว และความเรยบ นอกจากนนยงใชในอตสาหกรรมเครองปน ดนเผาเนองจากมคณสมบตเดนคอ เมอเปยกสามารถปนเปนรปรางตามตองการไดงาย แตเมอโดนความรอนสงจะกลายสภาพเปนของแขงคลายแกว หากน าแรดนเหนยวเกาลนไนทมาท าใหชนดวยโคบอลตไนเตรตแลวน าไปเผากจะไดสน าเงนซงนยมน าไปใชท าเปนน าเคลอบผวเครองปนดนเผา ภาพท 2.15 เปนตวอยางแรเกาลนไนททก าลงขยาย 1,600 เทา

ภาพท 2.15 แรเกาลนไนทขยาย 1,600 เทา ทมา : Department of Environmental Sciences. 2012

49

3.2 กลมมอนตมอรลโลไนต (Montmorillonite) หรอ สเมคไตต (Smectite) มรากศพทจากชอสถานทในประเทศฝรงเศส โครงสรางของมอนตมอรลโลไนตประกอบดวยชนของแผนซลกาจ านวน 2 แผนและมแผนทรงเหลยมแปดหนา อยตรงกลางดงแสดงในภาพท 2.13(ข) สตรเคมคอ (OH)4Al4Si8Q20.nH2O ในบางครงพบวาซลกาอาจถกแทนทดวยอะลมนาในรปทรงเหลยมสหนาและอะลมนาอาจถกแทนทดวยแมกนเซยมและเหลกในแผนทรงเหลยมแปดหนา แรงยดระหวางผลกแรคอนขางนอยเปนแรงแวนเดอรวาลส (Vanderwaals Force) จงท าใหน าแทรกเขาไปไดงายจนเกดการบวมและปรมาตรขยายจากเดมไดถง 6 เทา แรดนเหนยวกลมนโดยทวไปแปรสภาพมาจากหนภเขาไฟ เชน หนไรโอไลต (Rhyolites) หนแอนดไซต (Andesite) และหนบะซอลต เปนตน แหลงทพบในยโรปและทวปอเมรกา เชน องกฤษ ฝรงเศส เยอรมน ฮงการ อตาล รสเซย กรซ สหรฐอเมรกา แคนาดา และเมกซโก เปนตน สวนแหลงอนทพบเหน เชน อาฟรกาใต อนเดย อารเจนตนา และญปน เปนตน ส าหรบในประเทศไทยพบไดทจงหวดจนทบร จงหวดปราจนบร จงหวดล าปาง จงหวดเลย จงหวดอตรดตถ จงหวดเชยงราย จงหวดลพบร จงหวดสระบร จงหวดฉะเชงเทรา และจงหวดอดรธาน เปนตน (คชนท สายอนทวงศ. 2551) ตวอยางดนกลมมอนตมอรลโลไนตอกอยางคอ เบนทอไนต (Bentonite) เปนดนทมการบวมตวสงถาสมผสกบน า ชอของดนชนดนมาจากสถานท ฟอรดเบนทอน (Fort Benton) มลรฐไวโอมง ประเทศสหรฐอเมรกา มกใชเบนทอไนตในงานกอสรางเสาเขมเจาะเพอปองกนการพงทลายของหลมเจาะ

แรดนเหนยวกลมมอนตมอรลโลไนตนยมน าไปใชเปนตวพลาสตไซเซอร (Plasticizer) ในผลตภณฑเซรามกส แรดนเหนยวกลมนจะชวยเพมความแขงแรงใหกบผลตภณฑดบ (Green Strength) และผลตภณฑหลงอบ (Dry Strength) ความแขงแรงนมความส าคญกบอตสาหกรรมผลตกระเบองเซรามกสทมการเผาเพยงครงเดยว เนองจากผลตภณฑหลงจากการอบจะตองมผวทแขงเพยงพอกอนการตกแตงลวดลายและการเคลอบผว ปรมาณของแรมอนตมอรลโลไนตทเพมเขาไปในผลตภณฑเซรามกสนนไมควรใชมากเนองจากแรชนดนมขนาดอนภาคเลกมากจงท าใหผลตภณฑทไดมความเปราะ นอกจากนนแรดนเหนยวกลมนยงสามารถใชเปนสวนผสมของกระดาษ เครองส าอาง และยาไดอกดวย ภาพท 2.16 เปนตวอยางแรมอนตมอรลโลไนตทก าลงขยาย 18,000 เทา (Department of Environmental Sciences. 2012)

50

ภาพท 2.16 แรมอนตมอรลโลไนตขยาย 18,000 เทา ทมา : Department of Environmental Sciences. 2012 3.3 กลมอลไลท (Illite) สตรเคมคอ (OH)4Ky(Al4Fe4Mg4)(Si8-yAly)O20 มโครงสรางคลายกลมมอนตมอรลโลไนต วศษฐ อยยงวฒนา (ม.ป.ป. : 2-7) กลาววาโครงสรางอลไลทประกอบดวยกลมชนของแผนซลกาจ านวน 2 แผนและมแผนทรงเหลยมแปดหนาหรอกบบไซตแทรกอยตรงกลางดงแสดงในภาพท 2.13(ค) เมออะตอมของซลกาถกแทนทดวยอะตอมของอะลมเนยมโดยไมมการเปลยนแปลงรปรางของผลก (Isomorphous Subsitution) จงเกดประจลบบางหนวยของซลกาทเกาะกบประจบวกของโปรแตสเซยมไอออน K จนเกดการยดเกาะระหวางกลม โครงสรางแรดนเหนยวกลมอลไลทจะมความแขงแรงมากกวากลมมอนตมอรลโลไนต โครงสรางแรดนเหนยวกลมอลไลทจะรวมกนมขนาดใหญท าใหดดซบน าไดนอยและขยายตวนอย แรดนเหนยวกลมนไมคอยถกน ามาใชในงานอตสาหกรรมเหมอนกบสองกลมแรก ภาพท 2.17 แสดงแรอลไลททก าลงขยาย 15,000 เทา (THAI CERAMIC SOCIETY.COM. 2008)

51

ภาพท 2.17 แรอลไลทขยาย 15,000 เทา ทมา : THAI CERAMIC SOCIETY.COM. 2008

การทดสอบดนในทางวศวกรรม การทดสอบดนในทางวศวกรรมเปนการตรวจสอบคณสมบตดานตาง ๆ ของดนเพอ

สรางความเชอมนใหกบผออกแบบ สงกอสรางจะตงอยไดอยางมงคงหากกอสรางบนชนดนทมความแขงแรงสามารถแบกรบน าหนกไดอยางปลอดภย การทจะทราบวาดนตามธรรมชาตใดมความมนคงแขงแรงนนจ าเปนจะตองท าการทดสอบเพอพสจนทราบขอเทจจรง นอกจากดนตามธรรมชาตแลวดนทถกปรบปรงคณภาพกควรท าการทดสอบดวยเชนกน การทจะไดมาซงผลการทดสอบทนาเชอถอจ าเปนทจะตองเกบตวอยางดนอยางถกวธ นอกจากนนยงตองเลอกวธการทดสอบใหเหมาะสมกบประเภทของงาน ดงนนในหวขอนจงขออธบายการเจาะส ารวจและการทดสอบดนทมกพบเหนไดทวไปซงมรายละเอยดดงตอไปน

1. การเจาะส ารวจดน การเจาะส ารวจดนนยมน ามาใชในการตรวจสอบลกษณะและคณสมบตของชนดนตาม

ธรรมชาต การเจาะส ารวจดนยงสามารถเกบตวอยางดนเพอน ามาใชในการทดสอบในหองปฏบตการไดอกดวย การก าหนดความลกของหลมเจาะจะมความสมพนธกบโครงสรางดานวศวกรรม เชน ความลกหลมเจาะควรมคาประมาณ 2-2.5 เทาของระยะดานแคบของสงกอสราง หรอมความลกประมาณ 0.5-2 เทาของความสงของเขอนและคนดนถม เปนตน การก าหนดระยะหางและจ านวนหลมเจาะส ารวจจะสมพนธกบสภาพภมประเทศและพนทกอสราง เชน ความหางระหวางหลมเจาะส าหรบงานอาคารควรมระยะระหวาง 40-60 m และความหางระหวางหลมเจาะส าหรบงานถนนควรมระยะระหวาง 250-500 m เปนตน วธการเจาะส ารวจดน

52

มรายละเอยดดงตอไปน (พชญา ทวเลศ. ม.ป.ป. : 1, วฒนา ธรรมมงคล, วนต ชอวเชยร. 2532 : 25-30 และ สถาพร ควจตรจาร. 2546 : 2-1-2-51)

1.1 วธการขดบอทดสอบ (Trial Pits) เปนการทดสอบดนโดยการใชจอบ เสยม หรอเครองจกรขดเปดหนาดนเพอดสภาพชนดนดงแสดงในภาพท 2.18 นอกจากนนยงสามารถเกบตวอยางดนโดยการขดรอบกอนดนแลวเคลอบดวยพาราฟน (Parafin) เพอปองกนการสญเสยความชน ขนาดดนตวอยางควรเปนรปทรงสเหลยมประมาณ 20-30 cm ขอจ ากดของวธการนคอสามารถเกบดนตวอยางไดเฉพาะทระดบตนไมเกน 6 m และไมเหมาะกบพนททมระดบน าใตดนอยใกลผวดน แตดนตวอยางทไดมสภาพใกลเคยงธรรมชาต

ภาพท 2.18 วธการขดบอทดสอบดน ทมา : Maidstone Area Archaeological Group. n.d.

1.2 วธการเจาะส ารวจชนดนดวยสวานมอ (Hand Auger Boring) เปนการเจาะส ารวจดนดวยสวานโดยใชแรงคนหรอเครองจกรกล วธนสามารถเจาะส ารวจชนดนไดลกไมเกน 10 m และดนตวอยางทไดจะถกรบกวนจากปลายสวาน ขอจ ากดของวธการเจาะส ารวจชนดนดวยสวานมอคอไมเหมาะกบชนทรายรวนและชนกรวดทมความแขงมาก ภาพท 2.19 แสดงถงเครองมอการเจาะส ารวจดนดวยสวานมอ

53

ภาพท 2.19 เครองมอการเจาะส ารวจดนดวยสวานมอ ทมา : Van Walt. 2013

1.3 วธการเจาะส ารวจชนดนแบบฉดลาง (Wash Boring) เปนการเจาะส ารวจดนโดย

การอดน าแรงดนสงผานไปตามกานเจาะและพนออกทปลายหวเจาะ (Chopping Bit) น าแรงดนสงจะกดเซาะชนดนและพดพาเอาน าโคลนทมดนผสมอยขนมาดานบนผานผนงหลมเจาะ น าโคลนทไหลขนมาจากหลมจะไหลตอไปยงบอตกตะกอน โดยตวอยางดนเมดหยาบจะถกเกบจากสวนทขางบนตะแกรงและตวอยางดนเมดละเอยดจะถกเกบจากการน าน าโคลนไปผงแดดใหแหง การเจาะส ารวจชนดนวธนสามารถเจาะไดลกถงระดบ 80-100 m ขอดของการเจาะส ารวจชนดนแบบฉดลางคอใชแรงงานนอยและเจาะส ารวจไดลก แตมขอดอยคอไมสามารถเจาะผานชนหนดานและดนตวอยางมปรมาณความชนสงจากแรงดนน า นอกจากนนยงมขอควรระวงคอการพงทลายของผนงหลมเจาะกรณเจาะผานชนดนออน วธการปองกนหลมเจาะพงสามารถท าไดโดยการตอกปลอกเหลกหรอการใชสารละลายเบนทอไนต ภาพท 2.20 แสดงเครองมอและอปกรณทใชในการเจาะส ารวจชนดนแบบฉดลาง

54

(M

anila

Rope

)

(Cathead)

(Water Swivel)

ภาพท 2.20 เครองมอการเจาะส ารวจดนแบบฉดลาง ทมา : Denich Soil Engineering Co.,Ltd. 2010

55

1.4 วธการเจาะส ารวจชนดนแบบเจาะปน (Rotary Drilling) เปนการเจาะส ารวจโดยใชเครองจกรกลในการหมนและกดใหหวเจาะจมลงไปในชนดน ชนดของหวเจาะแบงออกเปน 2 แบบคอ หวเจาะตด (Cutting Bit) และหวเจาะเกบตวอยาง (Coring Bit) โดยทปลายหวเจาะมรส าหรบฉดน าโคลนเพอหลอลนและลดความรอนทหวเจาะ การเจาะส ารวจวธนแตกตางจากการเจาะแบบฉดลางตรงทหวเจาะมความแขงแรงมากและสามารถเจาะส ารวจชนดนแขงได เชน ชนดนดาน ดนลกรง ทรายปนกรวด หนผ และชนหนแขง เปนตน กรณทตองเจาะผานชนหนแขงอาจตองใชหวเจาะทท าจากเพชร ความแตกตางของชนดนสามารถสงเกตไดจากอตราการจมตวของกานเจาะ (นนทพล รตนมณ. 2554 : 18) ภาพท 2.21 เปนตวอยางเครองจกรกลทใชในการเจาะส ารวจชนดนแบบเจาะปน

ภาพท 2.21 เครองจกรกลทใชในการเจาะส ารวจดนแบบเจาะปน ทมา : KLR Universal. 2009 2. การทดสอบดนใหหองปฏบตการ

ดนตวอยางทถกเกบจากแหลงดนตามธรรมชาตสวนหนงจะถกน ามาท าการทดสอบในหองปฏบตการ การทดสอบคณสมบตดนในหองปฏบตการมหลายวธขนอยกบวตถประสงคการทดสอบ ตวอยางการทดสอบดนทมกถกอางองในงานกอสรางมรายละเอยดดงตอไปน (วฒนา ธรรมมงคล และ วนต ชอวเชยร. 2532 : 38-55, สถาพร ควจตรจาร. 2546 : 2-12-2-20 และBraja M. Das. 2010 : 35-124)

56

2.1 การทดสอบสงปนเปอนในทราย เปนการทดสอบเพอหาสงปนเปอนทอยในทรายซงถอไดวาเปนดนเมดหยาบทมการใชงานอยางกวางขวางในการกอสราง ทรายจากแหลงตาง ๆ จะมสงปนเปอนมากนอยแตกตางกน สงปนเปอนไมวาจะเปนอนทรยวตถ โคลนหรอดนเหนยวจะท าใหคณภาพของทรายลดลง วธการทดสอบสงปนเปอนในทรายเรมตนจากการน าทรายใสในขวดแกวรปทรงกระบอกสงประมาณ 10-15 cm มความจประมาณ 200 ml ปรมาณทรายทใชประมาณครงหนงของความจขวด น าน าทผสมสารโซเดยมไฮดรอกไซด (Sodium Hydroxide) ดวยอตราสวนโซเดยมไฮดรอกไซด 2 ชอนชาตอน าหนงลตรเทใสลงในขวดแกว ใหปรมาณสารละลายอยสงกวาทรายประมาณ 2.5 cm เขยาแลวทงไวประมาณ 3 ชวโมง จากนนสงเกตความหนาของชนตะกอนและสของสารละลาย ถาทรายมสงปนเปอนอยมากกจะมองเหนเปนชนตะกอนอยเหนอชนทราย วดความหนาของชนตะกอนเพอหารอยละการปนเปอน หรอถาหากมอนทรยวตถปนอยมากสารละลายกจะมสเขมขน เมอเทยบสของสารละลายกบแถบสมาตรฐานกจะสามารถจ าแนกระดบความปนเปอนไดดงแสดงในภาพท 2.22 อยางไรกตามทรายทเหมาะสมส าหรบการกอสรางควรมความหนาของชนตะกอนเพยงเลกนอยและมสของสารละลายอยในชวง 1-2 ของแถบสมาตรฐาน

ภาพท 2.22 อปกรณหาสงปนเปอนในทราย ทมา : จรวฒน วมตตสขวรยา. 2558

2.2 การทดสอบขดจ ากดความขนเหลว (Consistency Limits) เปนการหาสถานะของดนทมความสมพนธกบปรมาณความชนในดน การทดสอบนถกศกษาโดยนกวทยาศาสตรชาวสวเดนชอ อลเบรต มอรตซ อตตะเบรก (Albert Mauritz Atterberg) ในป ค.ศ. 1911 เขาไดศกษาดนเมดละเอยดและพบวาดนเหนยวจะมคณสมบตดานการยดเกาะเปล ยนไปตามปรมาณ

57

ความชนทอยในดน เชน ดนมสถานะเปนของเหลว (Liquid State) คอดนทมความชนมากจนท าใหอนภาคเมดดนอยหางกนคลายของเหลวขน เมอปรมาณความชนลดลงดนจะมสถานะพลาสตก (Plastic State) คอสามารถปนเปนรปตาง ๆ ไดโดยไมมรอยแตกราว เมอปรมาณความชนลดลงอกดนกจะมสถานะกงของแขง (Semi-solid State) คอดนทแหงหรอปนไดยากมกจะมรอยแตกราวขณะทปนและเปราะ สวนดนจะมสถานะเปนของแขง (Solid State) เมอมปรมาณความชนเพยงเลกนอย ตอมาในป ค.ศ. 1932 วศวกรชาวออสเตรยชอ อาเธอร คาสซาแกรนด (Arthur Casagrande) ไดพฒนาเครองมอเพอทดสอบหาจดแบงสถานะของดนเพอใชในงานดานวศวกรรม โดยเรยกจดแบงสถานะของดนนวาขดจ ากดความขนเหลวมอย 3 จด คอ ขดจ ากดเหลว (Liquid Limit : L.L.) เปนปรมาณความชนในดนทจดซงดนเปลยนแปลงสถานะจากของเหลวเปนพลาสตก ขดจ ากดพลาสตก (Plastic Limit : P.L.) เปนปรมาณความชนในดนทจดซงดนเปลยนสถานะจากพลาสตกเปนกงของแขง หรอปรมาณความชนทสามารถคลงดนใหเปนเสนกลมมขนาดเสนผาศนยกลาง 3.2 mm โดยไมเกดรอยแตกทผว ขดจ ากดหดตว (Shrinkage Limit : S.L.) เปนปรมาณความชนในดนทจดซงดนเปลยนสถานะจากกงของแขงเปนของแขง แผนภมสถานะของดนตามปรมาณความชนแสดงในภาพท 2.23 รายละเอยดวธการหาขดจ ากดความขนเหลวของดนมดงตอไปน (นนทพล รตนมณ. 2554: 3, วฒนา ธรรมมงคล และ วนต ชอวเชยร. 2532 : 38-55 และ Braja M. Das. 2008 : 73-84)

S.L. P.L. L.L.

ภาพท 2.23 แผนภมแสดงสถานะของดนตามปรมาณความชน ทมา : Braja M. Das. 2010 : 81

2.2.1 การทดสอบหาพกดเหลวของดนแบบคาสซาแกรนดมาตรฐาน ASTM D4318-84 เปนการทดสอบโดยใชเครองเคาะดน (Liquid Limit Device) โดยฐานท าจากวสดไมกาตา (Micarta) ซงเปนวสดเชงประกอบจ าพวกโพลเมอรมขนาดกวาง 125 mm ยาว 150 mm หนา 50 mm และมกระทะทองเหลองยดตดกบแกนหมน ดงแสดงในภาพท 2.24 ขนตอนการทดสอบเรมจากการน าดนชนมาปาดใสในกระทะทองเหลอง จากนนปาดดนออกเปนสองสวน

58

โดยใชมดปาดรอง (Grooving Tool) แลวหมนแกนเพอใหกระทะยกขนประมาณ 10 mm และตกกระทบฐานดวยอตราเรว 120 ครงตอนาท ขดจ ากดเหลวคอปรมาณความชนทดนไหลมาชนกนเปนระยะ 13 mm ทจ านวนการตกกระทบ 25 ครง

ภาพท 2.24 ชดทดสอบขดจ ากดเหลวของดน ทมา : จรวฒน วมตตสขวรยา. 2558 2.2.2 การทดสอบหาคาพกดพลาสตกเปนการทดสอบเพอหาปรมาณความชนในดนทสามารถปนเปนเสนขนาดเลกไดตามมาตรฐาน ASTM D424-59 การทดสอบวธนเรมจากการน าดนทมความชนแตกตางกนมาปนเปนเสนยาวทรงกระบอกดวยนวมอหรอฝามอบนแผนกระจก พยายามปนดนตวอยางใหมขนาดเสนผาศนยกลางประมาณ 3.2 mm และมขนาดสม าเสมอ เมอดนเรมมรอยแตกราวหรอเรมหกเปนทอนจงน าดนทไดใสกระปองแลวปดฝาใหสนทเพอปองกนความชนระเหย จากนนน าดนในกระปองไปอบทอณหภม 105oC เปนเวลา 24 ชวโมง แลวชงน าหนกดนแหงและน าผลตางของน าหนกน าทหายไปมาค านวณหาปรมาณความชนซงกคอคาพกดพลาสตก ภาพท 2.25 แสดงเครองมอทใชในการทดสอบหาคาพกดพลาสตกของดน

59

(ก) ชดทดสอบขดจ ากดพลาสตกของดน (ข) เตาอบปรบอณหภม ภาพท 2.25 เครองมอทดสอบขดจ ากดพลาสตกของดน ทมา : จรวฒน วมตตสขวรยา. 2558

2.2.3 การทดสอบหาขดจ ากดหดตวเปนการทดสอบเพอหาปรมาณความชนทดนเปลยนจากสถานะกงของแขงเปนของแขงตามมาตรฐาน ASTM D4943-08 มขนตอนการทดสอบดงนคอ น าดนตวอยางมาผสมน าใหเขากนจนมความชนมากกวาคาพกดเหลว จากนนน าดนตวอยางใสในภาชนะทชโลมน ามนไวแลวโดยพยายามไลฟองอากาศภายในออกใหหมดดงแสดงในภาพท 2.26(ก) ชงน าหนกภาชนะทบรรจดนตวอยางจนเตมจากนนน าไปอบทอณหภม 105oC เปนเวลา 24 ชวโมง ดนทถกอบจะหดตวดงแสดงในภาพท 2.26(ข) จากนนน ากอนดนแหงและภาชนะมาชงน าหนก ท าการทดสอบเพอหาปรมาตรกอนดนแหงโดยการแทนทดวยปรอทดงแสดงในภาพท 2.26(ค) หาคาขดจ ากดหดตวจากผลตางระหวางปรมาณความชนของดนกอนอบและหลงอบ

(ก) ดนเปยกในภาชนะ (ข) ดนในภาชนะหลงอบ (ค) การหาปรมาตรดนแหง ภาพท 2.26 การทดสอบหาขดจ ากดการหดตวของดน ทมา : สถาพร ควจตรจาร. 2546 : 5-21 2.3 การจ าแนกดนตามขนาดอนภาคเมดดน (Grain Size Analysis) มาตรฐาน ASTM D422 เปนวธการจ าแนกดนในทางวศวกรรมโดยแบงวธการทดสอบไปตามขนาดอนภาคเมดดน

60

ดงรายละเอยดตอไปน (วฒนา ธรรมมงคล และ วนต ชอวเชยร. 2532 : 38-43, สถาพร ควจตรจาร. 2545 : 3-22-3-31 และ Braja M. Das. 2008 : 35-44)

2.3.1 การจ าแนกขนาดอนภาคดนเมดหยาบโดยใชตระแกรงรอน ขนตอนการทดสอบการจ าแนกอนภาคดนเมดหยาบมดงนคอ น าดนตวอยางทแหงมาทบโดยใชคอนยางเพอใหอนภาคเมดดนแยกออกจากกน เตรยมตะแกรงรอนมาตรฐาน ASTM E11 ดงแสดงในภาพท 2.27(ก) โดยเรยงล าดบจากตะแกรงทมชองขนาดใหญไปหาชองขนาดเลกและตามดวยถาดรองเปนชนสดทาย จ านวนตะแกรงและขนาดตะแกรงทใชขนอยกบขอก าหนดในมาตรฐานการทดสอบ เชน มาตรฐาน ASTM ก าหนดใหใชตะแกรงรอนเบอร 3/4 นว ขนาดชอง 19 mm เบอร 4 ขนาดชอง 4.75 mm เบอร 10 ขนาดชอง 2.00 mm เบอร 40 ขนาดชอง 0.425 mm เบอร 100 ขนาดชอง 0.150 mm และเบอร 200 ขนาดชอง 0.075 mm ตามล าดบ น าดนตวอยางทชงน าหนกแลวใสในตะแกรงรอนและปดฝา น าดนไปรอนผานตะแกรงรอนดวยเครองเขยาใชเวลาประมาณ 5-10 นาท จากนนน าดนทคางบนตะแกรงแตละเบอรไปชงน าหนกเพอหาคารอยละของดนทผานตะแกรง ภาพท 2.27(ข) แสดงเครองเขยาตะแกรงรอน

(ก) ตะแกรงรอนมาตรฐาน (ข) เครองเขยาตะแกรงรอน

ภาพท 2.27 อปกรณการจ าแนกขนาดอนภาคดนเมดหยาบโดยใชตระแกรงรอน ทมา : จรวฒน วมตตสขวรยา. 2558

2.3.2 การจ าแนกขนาดอนภาคดนเมดละเอยดเปนการทดสอบดนเมดละเอยดโดยใชเครองมอวดความหนาแนนของเหลวทเรยกวา ไฮโดรมเตอร (Hydrometer) โดยดนทใช

61

เปนดนทผานตะแกรงเบอร 200 หรอดนทมขนาดเลกกวา 0.075 mm ขนตอนการจ าแนกขนาดอนภาคดนเมดละเอยดดวยไฮโดรมเตอรมดงนคอ ท าการเตรยมสารละลายซงเปนสวนผสมของโซเดยมเซกซะเมตราฟอสเฟท (Sodium Hexa Metaphosphate) ความเขมขนรอยละ 4 กบน ากลน น าดนตวอยางประมาณ 50 g มาผสมกบสารละลายทเตรยมไวแลวประมาณ 125 cm3 จากนนปนสวนผสมจนเปนน าโคลนดงแสดงในภาพท 2.28 เมอสวนผสมกลายเปนน าโคลนแลวจงน าไปใสกระบอกแกวเตมน าและคนใหเปนเนอเดยวกนอกครงจนมปรมาตรสทธ 1,000 cm3 ท าการจมไฮโดรมเตอรชนดอานคาความถวงจ าเพาะระหวาง 0.995-1.030 ลงในน าโคลนเพออานคาระยะจมตว จดบนทกการจมตวของไฮโดรมเตอรตามระยะเวลาทก าหนดซงจะมความสมพนธกบการตกตะกอนของน าโคลน น าคาทไดไปค านวณหาขนาดอนภาคดนเมดละเอยดตอไป

ภาพท 2.28 การหาขนาดดนเมดละเอยดโดยใชไฮโดรมเตอร ทมา : สถาพร ควจตรจาร. 2545 : 3-30 เมอไดผลการจ าแนกขนาดอนภาคดนทงเมดหยาบและเมดละเอยดแลวกจะสามารถจ าแนกประเภทของดนตวอยางทดสอบจากการเปรยบเทยบกบขอก าหนดในมาตรฐานตาง ๆ เชน มาตรฐานกระทรวงเกษตรแหงสหรฐอเมรกา (USDA) ไดก าหนดการจ าแนกประเภทของดนโดยการใชแผนภาพรปสามเหลยมดงแสดงในภาพท 2.29 ภายในแผนภาพจะจ าแนกดนออกเปน 12 กลม ไดแก ดนเหนยว (Clay) ดนตะกอน (Silt) ดนทราย (Sand) ดนเหนยวปนดนทราย (Sandy Clay) ดนเหนยวปนดนตะกอน (Silty Clay) ดนทรายปนอนทรยวตถ (Loamy Sand) ดนอนทรยวตถปนดนเหนยว (Clay Loam) ดนอนทรยวตถปนดนทรายและดนเหนยว (Sandy Clay Loam) ดน อนทรยว ตถปนดนตะกอนและดนเหนยว (Silty Clay Loam) ดนอนทรยว ตถปนทราย (Sandy Loam) ดนอนทรยว ตถปนดนตะกอน (Silt Loam) และดนอนทรยวตถ (Loam) ตามล าดบ ตวอยางการจ าแนกดนตามมาตรฐาน USDA เชน ดนตวอยาง A มปรมาณดนเหนยวรอยละ 70 ปรมาณดนตะกอนรอยละ 10 และปรมาณดนทรายรอยละ 20 เมอ

62

น าไประบต าแหนงลงในแผนภาพจะสรปไดวาดนตวอยาง A เปนดนเหนยว หรอดนตวอยาง B มปรมาณดนเหนยวรอยละ 40 ปรมาณดนตะกอนรอยละ 10 และปรมาณดนทรายรอยละ 50 เมอน าไประบต าแหนงลงในแผนภาพจะสรปไดวาดนตวอยาง B เปนดนเหนยวปนดนทราย เปนตน

PERC

ENT C

LAY PERCENT SILT

PERCENT SAND ภาพท 2.29 การจ าแนกดนมาตรฐาน USDA ทมา : Guardair Corporation. 2013

2.4 การทดสอบการบดอดดน (Compaction Test of Soil) เปนการทดสอบเพอหาความหนาแนนดนจากการบดอดดวยคอนเหลกตามมาตรฐาน ASTM D698 (วฒนา ธรรมมงคล และ วนต ชอวเชยร. 2532 : 308-316 และ Braja M. Das. 2008 : 114-124) วธนนยมใชทดสอบดนเมดหยาบทใชในงานกอสรางชนรองพนถนนมขนตอนการทดสอบดงนคอ น าดนตวอยางทแหงมาทบโดยใชคอนยางเพอใหอนภาคเมดดนแยกออกจากกน ควรใชดนตวอยางทมขนาดเมดดนเลกกวา 19 mm น าดนใสในแบบหลอดนเพอท าการบดอดดวยคอนเหลก ภาพท 2.30 แสดงเครองมอทใชทดสอบการบดอดดน การบดอดแบงเปน 2 วธคอการบดอดแบบมาตรฐานและการบดอดแบบสงกวามาตรฐาน โดยทการบดอดแบบมาตรฐาน (Standard Compaction) จะใชคอนหนก 5.5 lb ระยะตกกระทบ 12 นว หากเลอกใชแบบหลอขนาดเสนผาศนยกลาง 4 นว จะ

63

บดอด 3 ชน ๆ ละ 25 ครง หรอถาใชแบบหลอขนาดเสนผาศนยกลาง 6 นว จะบดอด 3 ชน ๆ ละ 56 ครง ส าหรบการบดอดแบบสงกวามาตรฐาน (Modified Compaction) จะใชคอนหนก 10 lb ระยะตกกระทบ 18 นว หากเลอกใชแบบหลอขนาดเสนผาศนยกลาง 4 นว จะบดอด 5 ชน ๆ ละ 25 ครง หรอถาเลอกใชแบบหลอขนาดเสนผาศนยกลาง 6 นว จะบดอด 5 ชน ๆ ละ 56 ครง ภาพท 2.31(ก) แสดงการใชคอนบดอดดนในแบบหลอตามจ านวนครงทก าหนด เมอบดอดดนเสรจใหถอดปลอกแบบหลอออกแลว ปาดดนใหเรยบเสมอปากแบบหลอเพอน าไปชงน าหนกดงแสดงในภาพท 2.31(ข)และ 2.31(ค) ตามล าดบ น าดนในแบบหลอไปอบทอณหภม 105oC เปนเวลา 24 ชวโมงเพอหาปรมาณความชน เพมความชนใหดนตวอยางและทดสอบในลกษณะเดยวกนจนกวาน าหนกดนในแบบหลอจะลดลง ค านวณหาความหนาแนนดนแหงทมความสมพนธกบปรมาณความชน น าผลการค านวณความหนาแนนดนแหงสงสดและปรมาณความชนทไดไปใชประโยชนในทางวศวกรรมตอไป

ภาพท 2.30 เครองมอทดสอบการบดอดดน ทมา : จรวฒน วมตตสขวรยา. 2558

64

(ก) การใชคอนบดอดดนในแบบหลอตามจ านวนครงทก าหนด

(ข) การปาดดนใหเรยบเสมอแบบหลอ

(ค) การชงน าหนกดนในแบบหลอเพอน าไปหาความหนาแนน

ภาพท 2.31 วธทดสอบการบดอดดน ทมา : จรวฒน วมตตสขวรยา. 2558

65

ภาพท 2.32 การค านวณความหนาแนนดนจากการบดอด ทมา : จรวฒน วมตตสขวรยา. 2556 : 1

ภาพท 2.32 เปนตวอยางผลการทดสอบความหนาแนนดนดวยวธการบดอดแบบมาตรฐานโครงการกอสรางอาคารเรยนคณะครศาสตรของมหาวทยาลยราชภฏบรรมย (จรวฒน วมตตสขวรยา. 2556 : 1-20) ผลทไดประกอบดวยความหนาแนนดนแหงสงสดของดนทน ามา

66

ทดสอบซงมคา 1.87 t/m3 และมปรมาณความชนเหมาะสมทรอยละ 13.5 คาทงสองหาไดจากการประมาณคาสงสดทไดจากแผนภาพความสมพนธระหวางความหนาแนนและปรมาณความชนซงมรปรางคลายระฆงคว า

2.5 การทดสอบคณสมบตดานก าลงของดน (Soil Strength Test) เปนการทดสอบเพอหาคณสมบตการตานทานแรงของดน วฒนา ธรรมมงคล และวนต ชอวเชยร (2532 : 140-154) กลาววาดนสวนใหญทอยภายใตแรงกระท ามกเกดการวบตเนองจากแรงเฉอน ก าลงเฉอนของดนแปรเปลยนไปตามองคประกอบมากมายทงชนดและสภาพของดน แตองคประกอบทส าคญตอก าลงเฉอนของดนคอ แรงเสยดทานภายในระหวางผวสมผสเมดดน (Internal Friction) และแรงเหนยวน าระหวางอนภาคเมดดน (Cohesion) มานะ อภพฒนะมนตร (2543 : 65-88) ไดกลาวเสรมวาดนเปนวสดทคณสมบตดานก าลงแรงเฉอนทด ปรมาณสดสวนก าลงเฉอนของดนแปรผนตรงกบปรมาณดนเมดหยาบและดนเมดละเอยด และไดอธบายเพมเตมอกวาการหาก าลงเฉอนทเกดจากแรงเสยดทานอาศยหลกการพนฐานของความเสยดทานระหวางวตถทสมผสกนดงแสดงในภาพท 2.33

Pn

Pt

R Pn

ภาพท 2.33 แผนภมแสดงสถานะของดนตามปรมาณความชน ทมา : มานะ อภพฒนะมนตร. 2543 : 65

จากภาพอธบายไดวาเมอมแรง Pn กระท ากบวตถในแนวตงฉากกบระนาบสมผสและถาพยายามออกแรงผลก Pt เพอใหวตถเคลอนทไปบนระนาบสมผสพบวา เมอแรงผลก Pt มคาเปนศนยแรงปฏกรยาตงฉากกบพนระนาบยงคงมคาเทากบ Pn และมมเอยง (Angle of Obliquity : α) มคาเปนศนย เมอเพมแรงผลก Pt จะท าใหเกดแรงลพธ R ทพยายามตานทานแรงผลกจนสงผลท าใหมมเอยง α เปลยนไปจากเดมทตงฉากกบพนระนาบ เมอเพมแรงผลก Pt ขนอกจนกระทงวตถเรมเคลอนทกจะท าใหมมเอยง α มคามากทสดเรยกวา มมเสยดทาน (Angle of Friction : ) และคา tan เรยกวา สมประสทธความเสยดทาน (Coefficient of Friction) ถาน าพนท A ซงเปน

67

พนทผวสมผสระหวางวตถกบระนาบสมผสมาพจารณารวมกบสมการสมดลแรงกจะสามารถหาคาหนวยแรงเฉอน τ ซงมความสมพนธกบคาหนวยแรงตงฉากผวสมผส σ ไดดงสมการตอไปน

Pt = Pn tan (2.1)

A

Pt = A

Pn tan (2.2)

หรอ τ = σ tan (2.3)

ตอมานกวทยาศาสตรชาวฝรงเศสชอ ชารล ออกสแตง เดอ คลลอม (Charles Augustin de Coulomb) ไดน าเสนอการหาหนวยแรงเฉอนในมวลดน τ ซงมความสมพนธกบหนวยแรงตงฉากผวสมผส σ และหนวยแรงเหนยวน าปรากฏ (Apparent Cohesion : c) ไวดงสมการตอไปน

τ = σ tan + c (2.4)

สมการขางตนเรยกวา สมการคลอมบ สามารถอธบายไดวา ถาเปนดนเมดหยาบจ าพวกกรวดหรอทรายเพยงอยางเดยวซงมคาหนวยแรงเหนยวน าปรากฏเทากบศนย หนวยแรงเฉอนในดนเมดหยาบนนจะแปรผนไปตามหนวยแรงตงฉากผวสมผสและมมเสยดทานเทานน แตถาหากเปนดนเมดละเอยดจ าพวกดนเหนยวทมน าเคลอบเมดดนเพยงอยางเดยวซงมเฉพาะคาหนวยแรงเหนยวน าปรากฏ หนวยแรงเฉอนในดนเมดละเอยดนนจะแปรผนไปตามหนวยแรงเหนยวน าปรากฏเทานนโดยไมมผลของหนวยแรงตงฉากผวสมผสและมมเสยดทานมาเกยวของ อยางไรกตามดนตามธรรมชาตมกมปรมาณดนเมดหยาบและเมดละเอยดปะปนกนไมแนนอน ดงนนการหาหนวยแรงเฉอนในดนจงตองอาศยสมการคลอมบรวมกบการทดสอบดนในหองปฏบตการหรอในสนาม จากทไดกลาวมาขางตนสามารถสรปไดวาคณสมบตดานก าลงของดนทส าคญคอคณสมบตดานก าลงเฉอน ดงนนหวขอนจงน าเสนอรายละเอยดการทดสอบก าลงเฉอนของดนโดยมงเนนการทดสอบในหองปฏบตการดงรายละเอยดตอไปน (มานะ อภพฒนะมนตร. 2543 : 65-88 และ วฒนา ธรรมมงคล และวนต ชอวเชยร. 2532 : 140-154)

2.5.1 การทดสอบก าลงเฉอนโดยตรงของดน (Direct Shear Test of Soil) ตามมาตรฐาน ASTM D-3080 เปนการทดสอบก าลงเฉอนของดนทไดผลทดสอบรวดเรวโดยการใชกลองใสตวอยาง (Shear Box) ดงแสดงในภาพท 2.34 ขนตอนการทดสอบเรมจากการวางแผนหนพรน (Porous Plate) ไวทดานลางของกลองใสตวอยาง จากนนจงน าดนตวอยางมาใสลงในกลองใสตวอยางแลววางแผนหนพรนและแผนถายน าหนกไวดานบนตามล าดบ ใหน าหนกกดกระท ากบดนตวอยางในแนวตงฉากกบระนาบเฉอนโดยน าหนกกดดงกลาวจะมคาคงทตลอดการทดสอบ เพมแรงเฉอนจนกระทงดนตวอยางถกเฉอนขาดออกจากกน ผลการทดสอบทไดคอ หนวยแรงเฉอน τ ทไดจากการน าแรงเฉอนมาหารดวยพนทรบแรงเฉอน และหนวยแรงตง

68

ฉาก σ ทไดจากการน าน าหนกกดหารดวยพนทรบแรงกด ใหท าการทดสอบซ าตามขนตอนเดมโดยเพมน าหนกกดบนดนตวอยาง น าผลของหนวยแรงเฉอน τ และหนวยแรงตงฉาก σ ไปเขยนแผนภาพดงแสดงในภาพท 2.35 กจะสามารถหามมเสยดทาน และหนวยแรงเหนยวน าปรากฏ c ของดนตวอยางได ในกรณทมการตดตงไดอลเกจเพอวดการเคลอนทในแนวราบและในแนวดงกจะสามารถน าขอมลทไดไปหาคาความเครยด ผลของความเครยดทสมพนธกบหนวยแรงเฉอนยงสามารถน าไปเขยนเปนแผนภาพหนวยแรงเฉอนและความเครยดไดอกดวย นอกจากนนการทดสอบวธนยงน าไปประยกตใชไดกบกรณทยอมใหน าในดนระบายออกไปได (Drained) หรอกรณทไมยอมใหน าในดนระบายออกไปได (Undrained)

ภาพท 2.34 การทดสอบก าลงเฉอนโดยตรง ทมา : มานะ อภพฒนะมนตร. 2543 : 69

c

1

2

3

ภาพท 2.35 แผนภาพผลการทดสอบก าลงเฉอนโดยตรง ทมา : วฒนา ธรรมมงคล และวนต ชอวเชยร. 2532 : 140

2.5.2 การทดสอบแรงอดสามแกนของดน (Triaxial Compression Test of Soil) ตามมาตรฐาน ASTM D-2850 และ D-4767 เปนวธการทดสอบก าลงเฉอนของดนทไดรบความนยมเนองจากดนตวอยางจะถกทดสอบภายใตการควบคมความดนดานขางใหมสภาพใกลเคยงกบสภาพธรรมชาต การทดสอบนเหมาะกบดนทมหนวยแรงเหนยวน าปรากฏ เชน ดนเหนยว เปนตน ขนตอนการทดสอบเรมจากการน าดนตวอยางมากลงใหเปนรปทรงกระบอกทมความสง

69

ประมาณสองเทาของขนาดเสนผาศนยกลาง หมดนทกลงดแลวดวยแผนยางเพอปองกนน าไหลเขาหรอออกทางดานขางของดนตวอยาง วางแผนหนพรนไวดานลางและดานบนเพอใหน าในดนสามารถไหลผานไดทงดานบนและลางของดนตวอยาง จากนนใสในอปกรณทดสอบทปดผนกและภายในมพนทบรรจน าหรออากาศภายใตความดนควบคมดงแสดงในภาพท 2.36 ดนตวอยางในอปกรณทดสอบจะไดรบความดนดานขาง (Confining Pressure : σ3) จากนนเพมแรงกดในแนวดงดวยอตราสม าเสมอจนกระทงดนตวอยางวบต คาหนวยแรงทเกดจากแรงกดในแนวดงนเรยกวา หนวยแรงเบยงเบน (Deviator Stress : σd) จะมคาเทากบ σ1 ลบดวย σ3 เมอ σ1 เปนหนวยแรงอดในแนวดง โดยพนททใชในการหาหนวยแรงเบยงเบนจะแปรเปลยนไปตามปรมาตรตวอยางทดสอบซงสมพนธกบแรงกด การทดสอบวธนสามารถประยกตใชไดกบกรณยอมใหน าในดนระบายออกไปได เชน ดนปนทรายทยอมใหน าซมผาน เปนตน หรอกรณไมยอมใหน าในดนระบายออกไปได เชน ดนเหนยวทการไหลซมของน าเปนไปอยางเชองชา เปนตน

LVDT

33

1

a b

c

dl

1

ภาพท 2.36 การทดสอบแรงอดสามแกน ทมา : มานะ อภพฒนะมนตร. 2543 : 77, วฒนา ธรรมมงคล และวนต ชอวเชยร. 2532 : 147

และ Michael S. Mamlouk and John P. Zaniewski. 2011 : 179

ในการหาหนวยแรงเฉอน τ และหนวยแรงตงฉาก σ ของดนตวอยางททดสอบโดยใชวธแรงอดสามแกนจะพจารณาจากชนสวนขนาดเลก abc ดงแสดงในภาพท 2.36 แนว bc เปนระนาบ

70

ทดนตวอยางเกดการวบตเนองจากแรงเฉอน หนวยแรง σ ทเกดในแนวตงฉากกบแนว bc จะมความสมพนธกบหนวยแรงอดในแนวดง σ1 ความดนดานขาง σ3 และมมเอยง θ ดงสมการตอไปน

σ = σ3 + (σ1 – σ3) cos2 θ (2.5)

และหนวยแรงเฉอน τ บนระนาบ bc หาไดดงสมการตอไปน

τ = 1

2(σ1 – σ3) sin 2θ (2.6)

จากสมการคลอมบเมอแทนคาหนวยแรงตงฉาก σ และหนวยแรงเฉอน τ จะไดสมการดงตอไปน

σ1 = σ3 + 3

2

c tan

1sin 2 cos tan

2

(2.7)

เมอพจารณามมของระนาบทดนวบต θ ซงมคาเทากบ 45O + 2

และน าไปแทนในสมการ

ท 4.7 กจะท าใหไดสมการดงตอไปน

σ1 = σ3 tan2o(45 )

2

+ 2c tan o(45 )

2

(2.8)

กรณดนเมดหยาบทไมมหนวยแรงเหนยวน าปรากฏ หรอ c เทากบศนย

σ1 = σ3 tan2o(45 )

2

(2.9)

กรณดนเมดละเอยดทไมมมมเสยดทาน หรอ เทากบศนย

σ1 = σ3 + 2c (2.10)

นอกจากสมการทกลาวมาแลวขางตนการหาคาหนวยแรงตงฉาก σ และหนวยแรงเฉอน

τ ยงสามารถหาไดจากวงกลมมอร (Mohr’s Circle) ซงเปนการแกปญหาดวยการเขยนแผนภาพดงแสดงในภาพท 2.37 เมอท าการทดสอบดนตวอยางหลายครงโดยการแปรเปลยนความดนดานขาง σ3 กจะท าใหไดคาหนวยแรงอดในแนวดง σ1 เปลยนไป ถาน าคาทงสองไปเขยนเปนวงกลมมอรกจะไดหลายวง เนองจากมมเสยดทาน เปนคาคงทเนองจากเปนดนตวอยางชนดเดยวกนจงท าใหวงกลมมอรแตละวงมเสนสมผสรวมกน เมอตอเสนสมผสจนไปตดกบแกนตงของหนวยแรงเฉอน τ กจะท าใหไดคาหนวยแรงเหนยวน าปรากฏ c และมมทเสนสมผสท ากบแนวราบกจะเปนมมเสยดทาน อนง วฒนา ธรรมมงคล และวนต ชอวเชยร (2532 : 150) ไดแนะน าวาเสนสมผสทไดจากการทดสอบวธนควรมคาใกลเคยงกบทไดจากการทดสอบก าลงเฉอนโดยตรง

71

1

113 3 3

c

1 2 3

ภาพท 2.37 แผนภาพวงกลมมอร ทมา : วฒนา ธรรมมงคล และวนต ชอวเชยร. 2532 : 151

2.5.3 การทดสอบแรงอดแบบไมถกจ ากดของดน (Unconfined Compression Test of Soil) ตามมาตรฐาน ASTM D-2166 เปนการทดสอบก าลงเฉอนของดนทมลกษณะการทดสอบคลายกบการทดสอบแรงอดสามแกน แตตางกนทการทดสอบวธนไมมความดนดานขาง σ3 จงท าใหการทดสอบมความสะดวกมากยงขน ขนตอนการทดสอบเรมจากการน าดนตวอยางมากลงใหเปนรปทรงกระบอกทมความสงประมาณสองเทาของขนาดเสนผาศนยกลาง วางแผนประกบไวดานลางและดานบนของดนตวอยางดงแสดงในภาพท 2.38 เพมแรงกดในแนวดงดวยอตราสม าเสมอจนกระทงดนตวอยางวบต คาหนวยแรงอดในแนวดง σ1 หาไดจากการน าแรงกดในแนวดงหารดวยพนทรบแรงของดนตวอยาง เมอน าผลการทดสอบนไปอางองกบสมการท 4.8 โดยความดนดานขาง σ3 มคาเทากบศนยจะท าใหไดสมการดงตอไปน

σ1 = 2c tan o(45 )2

(2.11)

ภาพท 2.38 การทดสอบแรงอดแบบไมถกจ ากด ทมา : มานะ อภพฒนะมนตร. 2543 : 87

สมการขางตนไมอาจหาคาไดเนองจากมตวไมทราบคาสองตวคอ หนวยแรงเหนยวน าปรากฏ c และมมเสยดทาน ดงนนการทดสอบนจงเหมาะกบดนทมหนวยแรงเหนยวน าปรากฏ

72

ทอมตวซงมคามมเสยดทาน เทากบศนย เชน ดนเหนยวอมตว เปนตน ท าใหสามารถเขยนเปนสมการใหมไดดงตอไปน

σ1 = 2c (2.12)

หรอ c = 1

2

(2.13)

2.6 การทดสอบการไหลซมของดน (Soil Permeability Test) เปนการทดสอบเพอหาการไหลซมของน าผานชนดนซงสามารถเกดขนไดเมอความดนน ามความแตกตางกน การไหลซมจะเรวหรอชาขนอยกบปจจยหลายดาน เชน ขนาดเมดดน รปรางเมดดน สภาพเกาะกนของเมดดน และความแตกตางความดนน า เปนตน คณสมบตการไหลซมของน าผานชนดนมผลตอความสามารถในการรบน าหนก การทรดตว และการระบายน าของดน มานะ อภพฒนะมนตร (2543 : 117) กลาววาโดยปกตการไหลของน าผานดนทมชองทางการไหลทเลกมกเปนการไหลแบบราบเรยบ (Laminar Flow) และสามารถน าหลกการไหลทน าเสนอโดยวศวกรชาวฝรงเศสชอ เฮนรฟลแบรตกสปารดารซ (Henry Philibert Gaspard Darcy) หรอเรยกวา หลกการไหลของดารซ (Darcy’s Law) มาประยกตใชในการหาปรมาณน าไหลผานดน ปรมาณการไหลตอหนวยเวลา Q ตามหลกการของดารซจะแปรเปลยนไปตามคาสมประสทธการซมได k คาลาดระดบน า i และพนทหนาตดการไหล A ดงสมการดงตอไปน

Q = kiA (2.14)

ส าหรบการไหลผานดนนนคาสมประสทธการซมไดของดนแตละชนดจะมคาแตกตางกน เชน ดนเมดหยาบจะมคาสมประสทธการซมไดมากกวาดนเมดละเอยด เปนตน ดงนนหวขอนจงขอน าเสนอการทดสอบเพอหาคาสมประสทธการซมไดของดนโดยมงเนนการทดสอบในหองปฏบตการดงรายละเอยดตอไปน (มานะ อภพฒนะมนตร. 2543 : 117-129, วฒนา ธรรมมงคล และวนต ชอวเชยร. 2532 : 70-74 และสถาพร ควจตรจาร. 2546 : 10-1-10-17)

2.6.1 การทดสอบแบบระดบคงท (Constant-Head Permeameter Test) มาตรฐาน

ASTM D-2434 เปนการทดสอบเพอหาคาสมประสทธการซมไดของน าผานดนโดยรกษาระดบน าใหคงทตลอดเวลา การทดสอบวธนเหมาะกบดนเมดหยาบทน าสามารถไหลผานไดสะดวก

ขนตอนการทดสอบเรมจากการน าดนตวอยางใสในอปกรณทดสอบทมขนาดพนทหนาตดดน A และระยะทน าไหลซมผานดน L วางแผนกนและตะแกรงทดานบนและดานลางเพอปองกนดนไหลไปกบน า จากนนปลอยน าใหไหลผานดนตวอยางโดยพยายามรกษาระดบน าใหมผลตาง h คงทตลอดเวลาดงแสดงในภาพท 2.39 บนทกปรมาณน าไหลซมผานดน Q และระยะเวลาทน าไหลผานดน t แลวน าผลทไดไปหาคาสมประสทธการซมไดของดน k ดงสมการตอไปน

73

h

L

ภาพท 2.39 การทดสอบแบบระดบคงท ทมา : มานะ อภพฒนะมนตร. 2543 : 126

k = QL

hAt (2.15)

2.6.2 การทดสอบแบบระดบเปลยนแปลง (Variable-Head Permeameter Test) ตามมาตรฐาน ASTM D-4511 เปนการหาคาสมประสทธการซมไดของน าผานดนโดยทระดบน าเปลยนแปลงตลอดเวลา การทดสอบวธนเหมาะกบดนเมดละเอยดทน าไมสามารถไหลผานไดสะดวก ขนตอนการทดสอบเรมตนจากการน าดนตวอยางใสในอปกรณทดสอบทมขนาดพนท หนาตดดน A และระยะทน าไหลซมผานดน L วางแผนกนและตะแกรงทดานบนและดานลางเพอปองกนดนไหลไปกบน า จากนนปลอยน าใหไหลไปตามหลอดแกวทมพนทหนาตด a ผานดนตวอยางอสระดงแสดงในภาพท 2.40 บนทกเวลาทน าไหลเรมตน t1 กบผลตางระดบน าเวลาเรมตน h1 และเวลาทน าไหลสดทาย t2 กบผลตางระดบน าเวลาสดทาย h2 น าผลทไดไปหาคาสมประสทธการซมไดของดน k ดงสมการตอไปน

h1

L

h

dh

h2

t2

dt

t1

ภาพท 2.40 การทดสอบแบบระดบเปลยนแปลง ทมา : มานะ อภพฒนะมนตร. 2543 : 127

74

k = 110

2 1 2

haL2.3 log

A(t t ) h (2.16)

อยางไรกตามคาสมประสทธการซมไดของดน kT ทอณหภมการไหลของน า ToC ซงมความหนดน า µT ควรถกปรบใหเปนคาสมประสทธการซมมาตรฐาน k20 ทอณหภมการไหลของน า 20oC และความหนดน า µ20 ดงสมการตอไปน

k20 = TT

20

k

(2.17)

3. การทดสอบดนในสนาม ขอมลทไดจากการทดสอบดนในสนามมความส าคญตอวศวกรเปนอยางมาก การ

ทดสอบดนในสนามเพอการกอสรางเปนการตรวจสอบคณสมบตทางวศวกรรมของชนดนเดมตามธรรมชาตหรออาจเปนการตรวจสอบคณสมบตดนทผานการปรบปรงแลว การทดสอบดนในสนามมอยดวยกนหลายวธแตในหวขอนเลอกน าเสนอ 2 วธคอ การทดสอบชนดนวธตอกทะลวงแบบมาตรฐานและการทดสอบความหนาแนนดนโดยใชทรายแทนท การทดสอบทงสองวธสามารถพบเหนไดทวไปและมรายละเอยดดงตอไปน

3.1 การทดสอบวธตอกทะลวงแบบมาตรฐาน (Standard Penetration Test : SPT) ตาม มาตรฐาน ASTM D1586 เปนวธการทดสอบความแนนดนตามธรรมชาตซงสมพนธกบความสามารถในการแบกทานน าหนกของชนดน สถาพร ควจตรจาร (2546 : 2-31-2-50) กลาววาการทดสอบนมกท าควบคกบการเจาะส ารวจดนเพอน ามาทดสอบในหองปฏบตการ ขนตอนการทดสอบเรมตนจากการเจาะส ารวจดวยสวานมอจนถงความลกทตองการ จากนนประกอบโครงเหลกสามขามรอกแขวนทปลายดานบนโดยใชเชอกมะนลาคลองผานรอกและยดกบลกตมเหลกมาตรฐานซงหนก 140 lb หรอ 63.5 kg ในลกษณะทลกตมเคลอนทไปตามชดทงตอกและเหลกน าในแนวดงไดอยางอสระ โดยมระยะตกกระทบ 30 นว หรอ 76 cm ชดทงตอกจะยดกบกานเจาะและปลายกานเจาะยดดวยกระบอกผา (Split Barrel) ดงแสดงในภาพท 2.41(ก)

(ก) กระบอกผา (ข) กระบอกบาง

ภาพท 2.41 กระบอกเกบตวอยางดน ทมา : Braja M. Das. 2010 : 635

75

การแปรผลการทดสอบจะอาศยการนบจ านวนครงทตอกแลวท าใหกระบอกผาจมไปในดน

30 cm เรยกจ านวนครงทตอกนวาคาทะลวงมาตรฐาน (Standard Penetration Number : N) นนทพล รตนมณ (2554 : 6) ไดน าเสนอการแปรผลการทดสอบดนเมดหยาบไววา ถาคา N อยระหวาง 0-5 เปนดนหลวมมาก คา N อยระหวาง 6-10 เปนดนหลวม คา N อยระหวาง 11-30 เปนดนแนนปานกลาง คา N อยระหวาง 31-50 เปนดนแนน และคา N มากกวา 50 เปนดนแนนมากตามล าดบ คา N ยงมความสมพนธกบความหนาแนนสมพทธและก าลงเฉอนของดนอกดวย อยางไรกตามหากท าการทดสอบกบชนดนทเปนดนเมดละเอยดทมความเชอมแนนกสามารถใชกระบอกบาง (Thin Wall Tube) ดงแสดงในภาพท 2.41(ข) ในการเกบตวอยางดนเพอน ามาท าการทดสอบ ส าหรบภาพท 2.42 แสดงชดทดสอบชนดนเดมตามธรรมชาตวธตอกทะลวงแบบมาตรฐาน

ภาพท 2.42 ชดทดสอบชนดนธรรมชาตวธตอกทะลวงแบบมาตรฐาน ทมา : สถาพร ควจตรจาร. 2546 : 2-39

76

ตวอยางการเจาะส ารวจชนดนวธตอกทะลวงแบบมาตรฐานเพอน าไปใชประกอบการวเคราะหและออกแบบฐานรากอาคารแสดงในภาพท 2.43 และ 4.44 ตวอยางดงกลาวเปนการเจาะส ารวจชนดนโครงการกอสรางอาคารเรยนคณะครศาสตรของมหาวทยาลยราชภฏบรรมย การทดสอบนใชเครองมอเจาะเปนเครองเจาะแบบกวาน (Motorized Cathead) ขนาดหลมเจาะ 100 mm และมการตอกปลอกเหลกปองกนหลมเจาะพง ต าแหนงและจ านวนหลมเจาะกระจายครอบคลมพนทกอสรางดงแสดงในภาพท 2.35 ในขณะทเจาะส ารวจชนดนกไดมการเกบดนตวอยางทกระยะ 0.5-1.0 m หรอเมอชนดนมการเปลยนสภาพ ดนทไดจากการเจาะส ารวจจะถกเกบใสถงพลาสตกเพอปองกนการสญเสยความชนและจะถกน าไปทดสอบใหหองปฏบตการ ส าหรบผลการทดสอบทใชในการวเคราะหและออกแบบฐานรากจะใชวธตอกทะลวงแบบมาตรฐาน SPT โดยใชลกตมตอกกานเจาะทยดปลายดวยกระบอกผา คาทะลวงมาตรฐาน N จะถกบนทกทกระยะ 1 m หรอเมอชนดนเปลยนสภาพ ดนตวอยางทเกบไดจากกระบอกผาจะถกเกบใสถงพลาสตกและน าไปทดสอบใหหองปฏบตการดวยเชนกน

ภาพท 2.44 เปนตวอยางรายงานผลการทดสอบการเจาะส ารวจชนดนโครงการกอสรางอาคารเรยนคณะครศาสตรของมหาวทยาลยราชภฏบรรมย (ไกรยทธ แนนอดร. 2555 : 1-45) ซงมรายละเอยดประกอบดวย ชอหลมเจาะ BH1 ความลกหลมเจาะ (Depth : D) สญลกษณชนดน (Graphic Log : GL) ลกษณะชนดน (Soil Description) วธการเกบดนตวอยาง (Sampling Method : SM) หมายเลขดนตวอยาง (Sample Number : SN) ปรมาณความชน หนวยน าหนก คาทะลวงมาตรฐาน N และก าลงแบกทานไมระบายน า (Undrain Strength) ตามล าดบ จากผลการทดสอบดงกลาวพบวาชนดนทความลกระหวาง 0-2 m เปนดนเหนยวปนทรายและตะกอนสภาพออนสามารถรบแรงแบกทานทความลก 2 m ไดไมเกน 10 t/m2 ชนดนทความลกระหวาง 2-6 m เปนดนเหนยวปนทรายละเอยดและตะกอนสภาพแนนปานกลางสามารถรบแรงแบกทานทความลก 4 m ไดไมเกน 30 t/m2 และทความลก 6 m ไดไมเกน 52 t/m2 ชนดนทความลกระหวาง 6-8 m เปนดนเหนยวปนทรายละเอยดและกรวดขนาดเลกสภาพแนนมากสามารถรบแรงแบกทานทความลก 7 m ไดมากกวา 55 t/m2 ชนดนทความลกระหวาง 8-10.5 m เปนดนดานของทรายและตะกอนสภาพแขงมาก ระดบน าใตดนอยทความลกประมาณ 8 m ในขณะทปรมาณความชนและหนวยน าหนกของดนเพมขนตามความลกจนกระทงถงความลกประมาณ 7 m จงปรบตวลดลงเพยงเลกนอย จากขอมลทรายงานในรายงานสรปไดวาชนดนดานอยทความลกประมาณ 10.5 m ดงนนในการประมาณการความลกของเสาเขมทใชรองรบน าหนกของอาคารกควรจะมความสมพนธกบความลกดงกลาว อยางไรกตามความนาเชอถอของผลการเจาะส ารวจชนดนจะตองพจารณาจากหลมเจาะขางเคยงประกอบดวย

77

โครงการกอสราง : อาคารคณะครศาสตร สถานท : มหาวทยาลยราชภฏบรรมย อ าเภอเมอง จงหวดบรรมย

ภาพท 2.43 แผนผงต าแหนงหลมเจาะส ารวจชนดน ทมา : ไกรยทธ แนนอดร. 2555 : 12

78

ภาพท 2.44 รายงานผลการทดสอบการเจาะส ารวจชนดน ทมา : ไกรยทธ แนนอดร. 2555 : 22

(t/m3)

79

3.2 การทดสอบความหนาแนนดนในสนามวธกรวยทราย (Sand Cone Method) ตามมาตรฐาน ASTM D1556 เปนวธการตรวจสอบความหนาแนนดนซงสวนใหญเปนดนทผานการบดอดแลว (วศษฐ อยยงวฒนา. ม.ป.ป. : 11-9-11-12 และ Braja M. Das. 2008 : 140-142) วธนใชหลกการแทนทของทรายในการหาปรมาตรของหลมทถกขดเอาดนออก โดยทรายทใชในการทดสอบควรมลกษณะเมดกลมและมขนาดอนภาคสม าเสมอเรยกวา ทรายออตตาวา (Ottawa Sand) หรออาจใชทรายทรอนผานตะแกรงเบอร 20 และคางตะแกรงเบอร 30 แทนกไดเชนกน วธการทดสอบเรมจากการปรบพนผวบรเวณทจะทดสอบใหเรยบจากนนวางแผนฐานและตอกยดดวยตะปใหแนน แผนฐานดงกลาวจะมชองวางรปวงกลมอยตรงกลางซงมขนาดพอดกบปากกรวย ขดดนภายในชองวางของแผนฐานดงแสดงในภาพท 2.45 ใสในภาชนะโดยใหมความลกของหลมประมาณ 10-15 cm และแตงกนหลมใหเรยบ

ภาพท 2.45 การเกบตวอยางดนหรอหนคลกบดอดแนนใสภาชนะ ทมา : จรวฒน วมตตสขวรยา. 2558 การเกบเศษดนทตดอยกนหลมอาจใชแปรงขนออนชวยในการเกบเศษดนกนหลมออกใหหมด น าดนทขดออกจากหลมพรอมภาชนะไปชงและน าดนสวนหนงไปอบเพอหาปรมาณความชน

จากนนน าขวดทรายททราบน าหนกแลวมาคว าลงบนต าแหนงชองวางของแผนฐานโดยใหปากกรวยวางบนแผนฐานอยางมนคงแลวจงเปดวาลวเพอใหทรายไหลลงไปในหลมดงแสดงในภาพท 2.46 เมอทรายไหลจนเตมหลมจงปดวาลวแลวน าขวดทรายสวนทเหลอไปชงน าหนก ผลตางของน าหนกทรายในขวดกอนและหลงทดสอบคอน าหนกทรายในหลมบวกดวยทรายในกรวย เมอเอาน าหนกทรายในกรวยไปลบออกกจะไดน าหนกทรายในหลม ภาพท 2.47 แสดงการทดสอบหาปรมาณทรายในกรวยในหองปฏบตการ ปรมาตรของหลมหาไดจากการน าน าหนกทรายในหลมหารดวยความหนาแนนทราย จากนนจงค านวณหาคาความหนาแนนดนโดยการน าน าหนกดนในหลมมาหารดวยปรมาตรหลม ตามล าดบ

80

ภาพท 2.46 การหาปรมาตรหลมเจาะโดยการใชทรายแทนท ทมา : จรวฒน วมตตสขวรยา. 2558

ภาพท 2.47 การหาปรมาณทรายในกรวย ทมา : จรวฒน วมตตสขวรยา. 2558

81

ภาพท 2.48 ผลการทดสอบความหนาแนนดนในสนามโดยวธกรวยทราย ทมา : จรวฒน วมตตสขวรยา. 2556 : 3

ภาพท 2.48 แสดงตวอยางผลการทดสอบความหนาแนนดนในสนามวธกรวยทรายโครงการกอสรางอาคารเรยนคณะครศาสตรของมหาวทยาลยราชภฏบรรมย ผลการทดสอบทน าเสนอเปนคาความหนาแนนดนแหงของดนทถกบดอดแลวซงมคาเทากบ 1.75 t/m3 คาความ

82

หนาแนนนจะถกน าไปเปรยบเทยบกบคาความหนาแนนดนสงสดจากการบดอดในหอง ปฏบตการ ถาคาทงสองมคาใกลเคยงกนกถอไดวาการบดอดดน ณ สถานททดสอบมคาความหนาแนนเปนทยอมรบ (จรวฒน วมตตสขวรยา. 2556 : 1-20)

3.3 การทดสอบแรงเฉอนโดยใชใบมดมาตรฐาน (Vane Shear Test) ตามมาตรฐาน ASTM D2573 เปนการทดสอบก าลงเฉอนของดนในสนามดวยการใชใบมดมาตรฐานดงแสดงในภาพท 2.49 ใบมดมาตรฐานจะมลกษณะเปนแผนบางรปสเหลยมผนผาสแฉกทดานบนยดกบกานตอและมอหมน ใบมดมอตราสวนความสง h เปนสองเทาของขนาดเสนผาศนยกลาง d และมความหนาประมาณ 2.5 mm การทดสอบนเหมาะกบดนเหนยวออนหรอปานกลาง ขนตอนการทดสอบเรมจากการกดใบมดใหจมลงไปในชนดนตามความลกทก าหนด จากนนออกแรงบดจนดนถกเฉอนขาดออกจากกนเปนรปทรงกระบอก บนทกคาโมเมนตบด T ขณะดนขาดออกจากกนแลวน าไปค านวณหาก าลงเฉอน τ ตามสมการตอไปน (มานะ อภพฒนะมนตร. 2543 : 89-90)

h

d

r

T

(ก) ลกษณะใบมด (ข) ใบมดพรอมกานและมอหมน

ภาพท 2.49 เครองมอทดสอบแรงเฉอนโดยใชใบมดมาตรฐาน ทมา : กรมชลประทาน. 2553 : 9, มานะ อภพฒนะมนตร. 2543 : 89 และ วฒนา ธรรมมงคล และ

วนต ชอวเชยร. 2532 : 156

τ = 2

3T

28 r (2.18)

จากสมการขางตน r คอรศมใบมดมาตรฐานหรอ d/2 นอกจากนน วฒนา ธรรมมงคล และวนต ชอวเชยร (2532 : 156) ยงไดน าเสนอความสมพนธระหวางโมเมนตบด T และหนวยแรงเหนยวน าปรากฏ c ของดนททดสอบดวยวธใบมดมาตรฐานดงสมการตอไปน

83

T = 2c d d

h2 3

(2.19)

3.4 การทดสอบหาคาสมประสทธการซมไดของดนในสนาม (Well Pumping Test หรอ Well Point Method) เปนวธการทดสอบหาคาสมประสทธการซมไดของดนโดยการเจาะฝงทอลงในชนดนแลวสบน าออก การทดสอบนเหมาะกบดนเมดหยาบทเกบตวอยางดนคงสภาพไดยาก ขนตอนการทดสอบเรมจากการเจาะชนดนแลวฝงทอใหลกกวาระดบน าใตดน จากนนสบน าออกดวยอตรา Q ตอเวลา t คงท และเรยกบอสบน าออกนวา บอทดสอบ เมอสบน าออกจากบอทดสอบจะท าใหระดบน าใตดนลดลงเปนรปกรวยดงแสดงในภาพท 2.50 ถาหากเจาะบอสงเกต A และ B หางจากบอทดสอบเปนระยะ r1 และ r2 กจะไดระดบน าใตดนเหนอชนดนทบน า h1 และ h2 ตามล าดบ ผลการทดสอบจะถกน าไปใชหาคาสมประสทธการซมไดของดน k จากสมการดงตอไปน (มานะ อภพฒนะมนตร. 2543 : 129-131 และ วฒนา ธรรมมงคล และ วนต ชอวเชยร. 2532 : 76-77)

h1h2

r1r2

Q/t A B

ภาพท 2.50 ระดบน าในบอทดสอบและบอสงเกต ทมา : มานะ อภพฒนะมนตร. 2543 : 130 และ วฒนา ธรรมมงคล และวนต ชอวเชยร. 2532 : 76

k =

210

1

2 2

2 1

r2.3Q log

r

t(h h ) (2.20)

มานะ อภพฒนะมนตร (2543 : 131) กลาววากรณทมชนดนเมดหยาบหนา d อยระหวางชนดนทบน าและชนดนทตองการหาคาสมประสทธการซมไดดงแสดงในภาพท 2.51 การหาคาสมประสทธการซมไดของดนกรณดงกลาวสามารถหาไดจากสมการดงตอไปน

84

h1 h2

r1r2

Q/t

d

A B

ภาพท 2.51 ระดบน าในบอทดสอบและบอสงเกตกรณมชนดนเมดหยาบหนาแทรก ทมา : มานะ อภพฒนะมนตร. 2543 : 130 และ วฒนา ธรรมมงคล และวนต ชอวเชยร. 2532 : 76

k =

210

1

2 1

r2.3Q log

r

2 dt(h h ) (2.21)

วฒนา ธรรมมงคล และวนต ชอวเชยร (2532 : 77) ไดอธบายเพมเตมวาในกรณตองการหาคาสมประสทธการซมไดของดน k ทอยเหนอระดบน าใตดนกสามารถท าไดเชนกน โดยการฝงทอทมรศมภายใน r ลงไปในชนดนนนแลวสบน าเขาไปภายในทอดวยอตรา Q ตอเวลา t คงทจนท าใหระดบน าภายในทอ H คงทดวย คาสมประสทธการซมไดของดน k สามารถหาไดจากสมการดงตอไปน

k = Q / t

5.5rH (2.22)

สรป ดนเปนวสดตามธรรมชาตทปกคลมผวโลกเกดจากขบวนการผพงทางธรณวทยาม

สวนประกอบของ เมดดน น า อากาศ และอนทรยวตถ ในทางธรณวทยาแบงการเรยงตวของชนดนออกเปน 2 ลกษณะคอ การเรยงตวของชนดนก าเนดในทและการเรยงตวของชนดนก าเนดจากการพดพา ท งนนกธรณวทยามกก าหนดใหชนดนทเกดในทมลกษณะเรยงตวเปนชน ๆ ประกอบดวย ชนดนอนทรย ดนชนบน ดนชนซมชะ ดนชนลาง ดนชนวสดตนก าเนด และชนหนพน ตามล าดบ ส าหรบดนก าเนดจากการพดพาจะมการเรยงตวกนในลกษณะเปนชนดนทเกดจากการพดพาเมดดนจากแหลงก าเนดไปสะสมแหลงอนโดยอาศยตวกลาง เชน น า แรงลม และ

85

แรงโนมถวง เปนตน เนองจากดนตามธรรมชาตมความซบซอนดงนนจงมความพยายามจ าแนกดนในลกษณะตาง ๆ ประกอบดวย การจ าแนกดนจากขนาดเมดดน การจ าแนกดนจากรปรางเมดดน และการจ าแนกดนจากโครงสรางดน ตามล าดบ นอกจากนนยงมการจ าแนกโครงสรางของดนเมดละเอยดทไดรบอทธพลจากแรงทางไฟฟาเคมจนเกดการยดเกาะกนแนนอกดวย

การทดสอบคณสมบตดนในทางวศวกรรมจะชวยสรางความเชอมนใหกบผออกแบบและผอยอาศย ผลการทดสอบทนาเชอถอจะตองสอดคลองกบวตถประสงคการทดสอบ การทดสอบคณสมบตดนสามารถท าไดทงทเปนชนดนตามธรรมชาตหรอชนดนทถกปรบปรงขนมาภายหลง การทดสอบหนงทนยมคอการเจาะส ารวจดนเพอตรวจสอบลกษณะและคณสมบตของชนดนตามธรรมชาต วธการเจาะส ารวจมดวยกนหลายวธ เชน วธการขดบอทดสอบ วธการเจาะส ารวจชนดนดวยสวานมอ วธการเจาะส ารวจชนดนแบบฉดลาง และวธการเจาะส ารวจชนดนแบบเจาะปน เปนตน นอกจากการเจาะส ารวจดนแลวยงมการทดสอบดนทงในและนอกหอง ปฏบตการอกดวย การทดสอบดนดงกลาวมหลากหลายวธขนอยกบวตถประสงคและการน าผลการทดสอบไปใชงาน

86

ค าถามทบทวน

1. ดนมสวนส าคญกบอตสาหกรรมกอสรางอยางไร จงอธบายและยกตวอยางประกอบ 2. อาคารทเลอกใชฐานรากแผควรกอสรางบนชนดนลกษณะอยางไร 3. ดนอนทรยคอดนทมลกษณะอยางไรและมผลเสยอยางไรตอการกอสราง 4. การค านวณและออกแบบเสาเขมควรท าการทดสอบดนวธใดบาง 5. โครงสรางเมดดนแบบใดทสามารถเกบกกน าไดมาก เพราะเหตใดจงเปนเชนนน 6. ในการถมดนปรบพนทเพอการกอสรางควรใชดนทมคณสมบตอยางไรและมขอควร

ระวงอะไรบางในขนตอนการท างาน 7. เพราะเหตใดดนเหนยวจงมความทบน ามากกวาดนทรายและดนตะกอน 8. ดนเมดละเอยดเหมาะกบงานกอสรางประเภทใด 9. ควรเลอกการเจาะส ารวจดนวธใดหากตองการส ารวจชนดนทเปนดนทรายปนดนเหนยว

พรอมทงใหเหตผลประกอบ 10. การวบตของชนดนตามธรราชาตมสาเหตจากอะไรบาง 11. การทดสอบก าลงเฉอนโดยตรงของดนตวอยางชนดหนงครงท 1 พบวา เมอใหน าหนก

กด 40 kg กระท ากบดนตวอยางในแนวตงฉากกบระนาบเฉอน จากนนเพมแรงเฉอน จนกระทงดนตวอยางถกเฉอนขาดออกจากกน อานคาแรงเฉอนสงสดได 36 kg จงหาหนวยแรงตงฉากและหนวยแรงเฉอนของดนตวอยางจากการทดสอบครงน ก าหนดใหพนทรบน าหนกกดและแรงเฉอน 31.67 cm2 (ตอบ : หนวยแรงตงฉาก = 1.33 ksc และหนวยแรงเฉอน = 1.14 ksc)

12. การทดสอบการไหลซมแบบระดบคงทของดนตวอยางชนดหนงพบวา เมออปกรณใชอปกรณทดสอบทมขนาดพนทหนาตด 45 cm2 และมระยะทน าไหลซมผานดน 20 cm จากนนปลอยน าใหไหลผานดนตวอยางโดยรกษาระดบน าใหคงททผลตาง h เทากบ 30 cm ผลการทดสอบพบวาภายในระยะเวลา 60 s มน าไหลซมผานดน 156 cm3 จงหาคาสมประสทธการซมไดดนตวอยางน (ตอบ : คาสมประสทธการซม = 38.5 10-3 cm/s)

87

บทท 3 ปนขาว ซเมนต และคอนกรต

ปนขาว ซเมนต และคอนกรตถอไดวาเปนวสดกอสรางทมการใชงานมาอยางยาวนาน

นบตงแตอดตจนถงปจจบน โดยพบวาปนขาวถกใชในงานกอและฉาบผนงอาคารมาตงแตสมยโบราณ หลงจากนนปนขาวกไดถกพฒนาใหมคณภาพดยงขนและถกใชงานหลากหลายประเภทมากขน ตอมาเมอซเมนตถกคดคนกไดมการน ามาประยกตใชกบผลตภณฑกอสราง ชนงานทผลตจากซเมนตจะมความสวยงามเหมอนกบปนขาวแตมความแขงแรงมากกวา นอกจากนนคอนกรตซงเปนผลตภณฑจากซเมนตกถกใชงานอยางแพรหลายในการกอสรางอาคารและสงกอสรางตาง ๆ โดยคอนกรตมกใชงานรวมกบเหลกเสนหรอลวดเหลกแรงดงสงเพอเพมความแขงแรงใหกบชนงาน จะเหนไดวาปนขาว ซเมนต และคอนกรตมความส าคญกบอตสาหกรรมกอสราง ดงนนบทนจงน าเสนอเนอหาทเกยวของกบวสดทงสามชนดโดยมงเนนทซเมนตและคอนกรตเนองจากเปนวสดทมการใชงานอยางแพรหลายในปจจบน

ปนขาว ปนขาว (Lime) เปนวสดทใชงานแพรหลายในการกอสรางมลกษณะเปนผงหรอกอนมสขาวและมสวนประกอบหลกคอ แคลเซยมออกไซด (Calcium Oxide : CaO) เมอน าปนขาวมาท าปฏกรยากบน าจะมสภาพเปนดาง ปนขาวสามารถน าไปใชงานไดหลากหลายทงในอตสาหกรรมกอสราง อตสาหกรรมเคม อตสาหกรรมกระดาษ และอตสาหกรรมการเกษตร กระบวนการผลตปนขาวเรมจากการน าวตถดบจ าพวกหนปนหรอวตถดบทมสวนประกอบแคลเซยมคารบอเนต (Calxium Catbonate : CaO3) มาเผาเพอก าจดคารบอนไดออกไซดออกจากวตถดบจนหมดโดยใชอณหภมสงกวา 1,000oC เมอเผาเสรจแลวจะท าใหไดผลตภณฑทมองคประกอบสวนใหญเปนแคลเซยมออกไซดและบางสวนเปนแมกนเซยมออกไซด (Magnesium Oxide : MgO) หรอเรยกอกอยางวา ปนสก (Quicklime) เมอน าปนสกมาท าปฏกรยากบน าจะไดแคลเซยมไฮดรอกไซด (Calciumhydroxide : Ca(OH)2) ทมสวนประกอบของสารแขวนลอยเรยกวา น าปนไลม (Milk of Lime) และสวนทเปนผงแหงเรยกวา ปนขาว รายละเอยดประเภทของปนขาวและการน าไปใชงานมดงตอไปน (พงศพน วรสนทรโรสถ และวรพงศ วรสนทรโรสถ. 2555 : 104-112, มาตรฐานผลตภณฑอตสาหกรรม มอก.202. 2548 : 1-5 และ มอก.319. 2551 : 1-4)

88

1. ประเภทของปนขาว หนปนทน ามาใชเปนวตถดบผลตปนขาวมกมแมกนเซยมคารบอเนตปนอยในปรมาณท

แตกตางกนสงผลใหคณสมบตของปนขาวทไดมความแตกตางกนดวย ตามขอก าหนดในมาตรฐานผลตภณฑอตสาหกรรม (มอก.202. 2548 : 1-5 และ มอก.319. 2551 : 1-4) แบงหนปนทน ามาใชเปนวตถดบผลตปนขาวออกเปน 3 กลมประกอบดวย กลมแรกคอหนปนแคลเซยมสง (High Calcium Limestone) เปนหนปนทมปรมาณแมกนเซยมคารบอเนตไมเกนรอยละ 5 กลมทสองคอหนปนแมกนเซยม (Magnesium Limestone) เปนหนปนทมปรมาณแมกนเซยมคารบอเนตอยระหวางรอยละ 5-35 และกลมทสามคอหนปนโดโลไมต (Dolomitic Limestone) เปนหนปนทมปรมาณแมกนเซยมคารบอเนตอยระหวางรอยละ 35-46 ตามล าดบ นอกจากนนหากพจารณากรรมวธการผลตกจะสามารถแบงประเภทของปนขาวออกเปน 2 ประเภทดงตอไปน

1.1 ปนสกเปนปนทผลตจากการเผาหนปนหรอวตถดบโดยไมผานการท าปฏกรยากบน า ผลตภณฑทไดจะมคณสมบตตามชนดของหนปนหรอวตถดบ เชน ปนสกแคลเซยมสง (High Calcium Quick Lime) ปนสกแมกนเซยม (Magnesium Quick Lime) และปนสกโดโลไมต (Dolomitic Quick Lime) เปนตน ปนสกมขนาดเมดปนไมเทากนขนอยกบชนดของวตถดบและวธการเผา ปนสกแบงเปน 4 ขนาดคอ ปนสกผง (Pulverized) มขนาดไมเกน 850 µm ปนสกเมด (Granular) มขนาดอยระหวาง 850 µm-6.4 mm ปนสกกอนเลก (Pebble) มขนาดอยระหวาง 6.4-64 mm และปนสกกอนใหญ (Large Lump) มขนาดอยระหวาง 64-203 mm

1.2 ปนขาว (Hydrated Lime) เปนปนชนดผงแหงทมกรรมวธการผลตจากการท าปฏกรยาระหวางปนสกกบน าในปรมาณทเพยงพอ ผลตภณฑทไดแบงเปน 3 ชนดคอ ปนขาวแคลเซยมสงเปนปนขาวทมเฉพาะแคลเซยมไฮดรอกไซดเปนสวนประกอบในเนอปน ชนดทสองเปนปนขาวโดโลไมตทประกอบดวยแคลเซยมไฮดรอกไซดและแมกนเซยมออกไซด และชนดทสามเปนปนขาวโดโลไมตทประกอบดวยแคลเซยมไฮดรอกไซด แมกนเซยมออกไซด และแมกนเซยมไฮดรอกไซด ตามล าดบ

2. การใชงานปนขาว อตสาหกรรมกอสรางน าปนขาวไปใชประโยชนหลากหลายรปแบบ เชน ใชปนขาวเปนวตถดบในการผลตซเมนต ใชเตมในแอสฟลตส าหรบการกอสรางพนผวการจราจร ใชเปนสวนผสมรวมกบซเมนตและทรายเพอใชในงานกอและฉาบผนงอาคาร เปนตน ปนขาวเมอท าปฏกรยากบน าแลวจะกลายเปนของแขงทหดตวเพยงเลกนอยจงนยมน าไปผสมรวมกบซเมนตเพอลดการแตกราว ปนขาวยงสามารถใชเปนวตถดบในการผลตฉนวนกนความรอนไดดเพราะมคาการน าความรอนต า นอกจากนนปนขาวยงสามารถใชบ าบดความกระดางของน าไดอกดวย

89

โดยปนขาวจะท าปฏกรยากบสารเคมทละลายในน ากระดางและกลายเปนตะกอน อยางไรกตามปนขาวยงมจดดอยคอเกดพลงงานความรอนสงขณะท าปฏกรยากบน า

การใชประโยชนปนขาวในอตสาหกรรมผลตเหลกกลา เชน ใชปนขาวบรสทธในการท าปฏกรยากบสารเจอปนทมอยในเหลกเพอใหผลตภณฑเหลกทไดมคณภาพสงขน เปนตน ส าหรบอตสาหกรรมการเกษตรใชประโยชนจากปนขาว เชน ใชปนขาวในการปรบสภาพความเปนกรดหรอดางในดนเพอท าใหแบคทเรยบางชนดสามารถเปลยนไนโตรเจนไดดยงขน เปนตน ส าหรบอตสาหกรรมอาหารและยาใชประโยชนจากปนขาว เชน ใชปนขาวเปนวตถดบในการผลตสารเคมทใชผสมในยา การเตมปนขาวในน าเชอมเพอลดความเปนกรดและท าใหสงเจอปนในน าเชอมตกตะกอน และใชปนขาวดดคารบอนไดออกไซดเพอใหผกและผลไมสามารถเกบไวไดนาน เปนตน

ซเมนต ซเมนต (Cement) หรอปนซเมนตเปนวสดชนดผงสเทาหรอเทาเขมเมอท าปฏกรยากบน าแลวจะกลายเปนวสดแขงคลายหน ซเมนตเมอท าปฏกรยากบน าในชวงแรกจะอยในสภาวะของเหลวจงสามารถเทใสแบบหลอทมรปรางตามทตองการได ซเมนตมกถกใชรวมกบวสดมวลรวมอนทมคณสมบตเปนสารเฉอย โดยซเมนตจะท าหนาทเปนวสดเชอมประสานวสดมวลรวมตาง ๆ ใหยดตดเขาดวยกน ความแขงแรงของซเมนตภายหลงจากการท าปฏกรยากบน าจะขนอยกบปจจยหลายอยาง เชน ประเภทของซเมนต อตราสวนระหวางน าตอซเมนต ความแขงแรงของวสดมวลรวม ปรมาณชองวางภายในชนงาน และวธการบม เปนตน ซเมนตสามารถน าไปใชงานไดหลากหลาย เชน ผลตเครองเรอน ผลตวสดตกแตง และผลตชนงานทางศลปกรรม เปนตน ส าหรบอตสาหกรรมกอสรางมกใชซเมนตรวมกบทรายและหนซงเรยกวา คอนกรต รายละเอยดของซเมนตมดงตอไปน (กว หวงนเวศนกล. 2548 : 48-63, บรษทผลตภณฑและวสดกอสราง จ ากด. 2552, วนต ชอวเชยร. 2544 และ Neville A.M. and Brooks J.J. 2010)

1. ประวตการคดคนและพฒนาซเมนต บรษทผลตภณฑและวสดกอสราง จ ากด (2552 : 1-3) กลาววาซเมนตไดถกคดคนและมการใชงานมาตงแตอดต เรมตงแตเมอ 5,100 ปกอนพทธกาลไดมการใชวตถดบคลายซเมนตในงานกอสรางบรเวณรมฝงแมน าดานป การศกษาซเมนตเรมเปนรปธรรมมากขนในป พ.ศ. 2299 เมอวศวกรชาวองกฤษชอ จอหน สมตน (John Smeaton) ไดศกษาการน าวตถดบหนปนผสมดนเหนยวมาเผาและศกษาคณสมบตทางเคมของปนขาวทแขงตวไดในน า (Hydraulic Lime) ตอมาในป พ.ศ. 2339 เจมส ปารคเกอร (James Parker) น าหนปนทมสวนประกอบของซลกา (Silica)

90

และอะลมนา (Alumina) มาเผาจนไดซเมนตทแขงตวในน า (Hydraulic Cement) และไดจดสทธบตรปนซเมนตในนาม ซเมนตโรมน (Roman Cement) ตอมาในป พ.ศ. 2356 วศวกรชาวฝรงเศสชอ โจเซฟ ไวแคต (Joseph Vicat) ไดศกษาคณสมบตซเมนตทเกดจากการเผาสวนผสมระหวางหนชอลก (Chalk) และดนเหนยวบดละเอยดเพอใชในการผลตคอนกรตผสมเสรจ ตนแบบของซเมนตในปจจบนถกคดคนในป พ.ศ. 2367 โดยชางกอสรางชาวองกฤษชอ โจเซฟ แอสพดน (Joseph Aspdin) เขาไดศกษาการน าหนปนผสมกบปนขาวและดนเหนยวทบดละเอยดในน าจนกลายเปนน าโคลนขน จากนนน าวสดผสมดงกลาวทแหงแลวไปเผาจนคารบอนไดออกไซดระเหยออกหมดจนกลายเปนเมดซเมนต เมอน าเมดซเมนตไปบดใหละเอยดกจะกลายเปนซเมนตผงส าหรบใชงาน ซเมนตชนดนเมอแขงตวจะมสเหลองปนเทาคลายกบหนกอสรางทเมองปอรตแลนดประเทศองกฤษ ดงนนเขาจงจดสทธบตรซเมนตนในนาม ซเมนตปอรตแลนด (Portland Cement) ตอมาในป พ.ศ. 2388 ไอแซค ชาลส จอหนสน (Isaac Charles Johnson) ไดศกษาคณสมบตซเมนตผงจากการบดเมดซเมนตทไดจากการเผาทอณหภมสง เขาพบวาผงซเมนตดงกลาวเมอท าปฏกรยากบน าจะแขงตวชาลงแตมคณภาพดขนและเรยกปฏกรยานวา ปฏกรยาไฮเดรชน (Hydration) เขายงไดพฒนากระบวนการเผาวตถดบจนรวมตวกนเปนเมดเรยกวา ปนเมด (Clinker) แลวจงท าการบดปนเมดใหเปนผงซงเปนตนแบบกระบวนการผลตปนซเมนตในปจจบน

2. กรรมวธการผลตซเมนต กว หวงนเวศนกล (2548 : 52-54) และ บรษทผลตภณฑและวสดกอสราง จ ากด (2552 :

9-10) น าเสนอวากรรมวธการผลตซเมนตแบงเปน 2 วธคอวธผลตซเมนตแบบเปยกและวธผลตซเมนตแบบแหง รายละเอยดกรรมวธการผลตซเมนตมดงตอไปน

2.1 การผลตซเมนตแบบเปยก (Wet Process) เปนวธการผลตซเมนตทใชวตถดบหลกคอดนสอพองหรอดนขาว (Marl) และดนเหนยว ขนตอนการผลตเรมตนจากการน าวตถดบทงสองมาผสมกบน าในบอตดนและกวนใหวตถดบเขากน น าวตถดบทผสมเขากนดแลวไปบดใหละเอยดในหมอบดดนจนไดน าดน น าน าดนไปรวมกนทบอกวนดนเพอกวนใหสวนผสมรวมตวเปนเนอเดยวกนอกครงหนง ปลอยใหน าระเหยออกจนหมดแลวจงจะเอาสวนทเหลอไปเผาไลความชนในหมอเผาแบบหมน (Rotary Kiln) เมอความชนหมดไปแลวกจะยงคงเผาตอไปอกทอณหภมประมาณ 1,400-1,500oC จนกวาจะไดปนเมด น าปนเมดทไดไปผสมกบยปซมแลวบดใหละเอยดในหมอบดซเมนต สงทไดภายหลงจากการบดคอซเมนตผง น าซเมนตผงทไดไปเกบในยงเพอรอจ าหนายตอไป ภาพท 3.1 แสดงขนตอนการผลตซเมนตแบบเปยก

91

ภาพท 3.1 วธการผลตซเมนตแบบเปยก ทมา : สารานกรมไทยส าหรบเยาวชน. ม.ป.ป.

92

ภาพท 3.2 วธการผลตซเมนตแบบแหง ทมา : สารานกรมไทยส าหรบเยาวชน. ม.ป.ป.

93

2.2 การผลตซเมนตแบบแหง (Dry Process) เปนกรรมวธการผลตซเมนตทมหนปนและดนดานเปนวตถดบหลกผสมรวมกบวตถดบปรบแตงคณสมบตซเมนต ขนตอนการผลตเรมตนจากการน าวตถดบไปบดใหเปนผงละเอยดทหมอบด ผสมวตถดบทเปนผงละเอยดเขาดวยกนตามอตราสวนผสมโดยไมใชน า น าวตถดบทผสมดแลวไปเผาในหมอเผาแบบหมนโดยแบงกระบวนการเผาเปนสองขนตอนคอ ชวงแรกเปนการเผาโดยเพมอณหภมอยางชา ๆ เพอไลความชนในวตถดบ และชวงทสองเปนการเผาโดยใชอณหภมสงประมาณ 1,200-1,400oC จนไดปนเมด น าปนเมดไปบดจนกลายเปนผงละเอยดและจดเกบเพอรอการจ าหนายตอไป ภาพท 3.2 แสดงขนตอนการผลตซเมนตแบบแหง

3. องคประกอบทางเคมของซเมนต องคประกอบทางเคมของซเมนตมความสมพนธกบองคประกอบทมในเมดปนทไดจาก

กระบวนการเผา บรษทผลตภณฑและวสดกอสราง จ ากด (2552 : 11-12) และ Neville A.M. and Brooks J.J. (2010 : 8-15) กลาววาเมอวตถดบถกเผาทอณหภมสงจนน าและคารบอนไดออกไซดหมดไปจะไดผลตภณฑประกอบดวยออกไซดหลกคอ แคลเซยมออกไซด (Calcium Oxide :

CaO) และออกไซดรอง 3 ชนดคอ ซลกอนไดออกไซด (Silicon Dioxide : SiO2) อะลมเนยมออกไซด (Aluminium Oxide : Al2O3) และไอเอรนออกไซด (Iron Oxide : Fe2O3) ตามล าดบ เมอออกไซดทงหมดรวมตวกนกจะเกดเปนสารประกอบหลกอก 4 ชนดคอ ไตรแคลเซยมซลเกต (Tricalcium Silicate : 3CaO.SiO2) ไดแคล เซ ยม ซ ล เก ต (Dicalcium Silicate : 2CaO.SiO2) ไต รแคลเซยมอะลมเนต (Tricalcium Aluminate : 3CaO.Al2O3) และเตตราแคลเซยมอะลมโนเฟอรไรท (Tetracalcium Aluminoferrite : 4CaO.Al2O3.Fe2O3) ตามล าดบ ปรมาณสารประกอบทงสชนดคดเปนรอยละ 90 ของซเมนตทงหมดทไดจากขบวนการผลต สวนทเหลออกรอยละ 10 เปนสารประกอบอน เชน แมกนเซยมออกไซด ปนขาวอสระ ยปซม และอลคาไลทออกไซด เปนตน รายละเอยดคณสมบตสารประกอบหลกทง 4 ชนดมดงตอไปน

3.1 ไตรแคลเซยมซลเกตหรอ C3S เปนสารประกอบทมสเทาเขมและมผลกรปหกเหลยม สารประกอบนมประมาณรอยละ 35-55 ของปรมาณสารประกอบท งหมดทไดจากกระบวนการผลต เมอท าปฏกรยาเคมกบน าจะเกดความรอนประมาณ 500 จลตอกรม (J/g) และกลายเปนของแขงภายในระยะเวลา 2-3 ชวโมง ภาพท 3.3 แสดงการเปรยบเทยบระยะเวลาในการพฒนาก าลงอดของสารประกอบทง 4 ชนดภายในเวลา 360 วน จากภาพพบวาของแขงจากสารประกอบ C3S มคณสมบตตานทานการอดหรอก าลงอดสงทสดเมอเทยบกบของแขงทไดจากสารประกอบอน โดยทของแขงชนดนสามารถพฒนาก าลงอดไดอยางรวดเรวในชวงเวลา 7 วนแตหลงจากนนจะคอย ๆ พฒนาก าลงเพมขนอยางตอเนอง

94

3.2 ไดแคลเซยมซลเกตหรอ C2S เปนสารประกอบทมผลกรปรางกลมเมอท าปฏกรยากบน าจะเกดความรอนประมาณ 250 J/g และจะเรมกลายเปนของแขงอยางชา ๆ เมอเวลาผานไป 24 ชวโมง หากน าของแขงดงกลาวไปทดสอบก าลงอดพบวามการพฒนาก าลงอยางเชองชาในชวง 7 วนแรก แตหลงจากนนการพฒนาก าลงจะเพมขนอยางตอเนองจนมก าลงอดใกลเคยงกบของแขงจากสารประกอบ C3S เมอเวลาผานไป 360 วน สารประกอบ C2S มปรมาณรอยละ 15-35 ของปรมาณสารประกอบทงหมด

( )

(Mpa

)

(psi)

ภาพท 3.3 การพฒนาก าลงอดขององคประกอบทางเคมในซเมนต ทมา : บรษทผลตภณฑและวสดกอสรางจ ากด. 2552 : 13 และ Neville A.M. and Brooks J.J.

2010 : 15

3.3 ไตรแคลเซยมอะลมเนตหรอ C3A เปนสารประกอบสเทาออนมผลกรปเหลยมมม เมอท าปฏกรยากบน าจะกลายเปนของแขงอยางรวดเรวและเกดความรอนประมาณ 850 J/g เมอน าของแขงดงกลาวไปทดสอบทอาย 360 วนพบวามก าลงอดคอนขางต าเมอเทยบกบของแขงจาก C3S และ C2S การพฒนาก าลงอดของแขง C3A จะเกดขนอยางรวดเรวเฉพาะชวง 1-2 วนแรกแตหลงจากนนจะเพมขนอยางเชองชา การหนวงการท าปฏกรยาของ C3A ท าไดโดยการเตมยปซมบดละเอยด ปรมาณ C3A มประมาณรอยละ 7-15 ของปรมาณสารประกอบทงหมด

95

3.4 เตตราแคลเซยมอะลมโนเฟอรไรทหรอ C4AF เปนสารประกอบทมปรมาณนอยทสดเมอเทยบกบสารประกอบอน ปรมาณ C4AF คดเปนรอยละ 5-10 ของปรมาณสารประกอบทงหมด เมอท าปฏกรยากบน าจะกลายเปนของแขงอยางรวดเรวภายในระยะเวลาเพยงไมกนาท ก าลงอดทอาย 360 วนคอนขางต าเมอเทยบกบของแขงจากสารประกอบ C3S และ C2S ความรอนทเกดจากการท าปฏกรยากบน าประมาณ 420 J/g

4. ประเภทของซเมนตปอรตแลนด ซเมนตปอรตแลนดแบงเปน 5 ประเภทดงตอไปน (บรษทผลตภณฑและวสดกอสราง

จ ากด. 2552 : 18-19, วนต ชอวเชยร. 2544 : 13-18 และ Neville A.M. and Brooks J.J. 2010 : 21-33)

ประเภทท 1 ซเมนตปอรตแลนดธรรมดา (Ordinary Portland Cement) เปนซเมนตทผลตและมการใชกนอยางกวางขวางส าหรบงานทวไป เชน อาคาร สะพาน ถนน หรอก าแพงกนดน เปนตน ซเมนตประเภทนควรใชงานภายใตสภาพแวดลอมปกต เชน ไมสมผสน าทะเล ไมสมผสสารเคม หรอไมควรใชกบพนทรอนจดหรอหนาวจด เปนตน ตวอยางซเมนตประเภทท 1 ทวางจ าหนายตามทองตลาด เชน ปนซเมนตตราชางแดง ตราเพชร ตราพญานาคเขยว และตราทพไอแดง เปนตน

ประเภทท 2 ซเมนตปอรตแลนดดดแปลง (Modified Portland Cement) เปนซเมนตทดดแปลงขนเพอตานทานซลเฟตปานกลางเกดความรอนในชวงแรกต ากวาซเมนตประเภทท 1 ดงน นจงเหมาะส าหรบใชในงานคอนกรตขนาดใหญหรอพนทมซลเฟตปานกลาง ซเมนตประเภทนไมมการผลตในประเทศไทย

ประเภทท 3 ซเมนตปอรตแลนดใหก าลงเรว (High Early Strength Portland Cement) เปนซเมนตทมการแขงตวอยางรวดเรวและใหก าลงอดสงในระยะเวลาอนสน ซเมนตประเภทนมความละเอยดมากกวาซเมนตปอรตแลนดประเภทท 1 เหมาะส าหรบงานคอนกรตทตองการใชงานเรวหรองานซอมแซม ไมควรใชซเมนตประเภทนในงานโครงสรางขนาดใหญเพราะเกดความรอนสงจากปฏกรยาไฮเดรชนจงอาจท าใหเกดรอยแตกราว ตวอยางซเมนตประเภทท 3 ทวางจ าหนายตามทองตลาด เชน ปนซเมนตตราเอราวณ ตราสามเพชร ตราชางมวง และตราพญานาคแดง เปนตน

ประเภทท 4 ซเมนตปอรตแลนดความรอนต า (Low Heat Portland Cement) เปนซเมนตทเกดความรอนต าขณะแขงตว ซเมนตประเภทนเหมาะส าหรบงานคอนกรตหลาหรองานกอสรางทตองใชคอนกรตปรมาณมากเนองจากอณหภมขณะแขงตวต าจงชวยลดการแตกราวภายในได

96

ประเภทท 5 ซเมนตปอรตแลนดทนซลเฟต (Sulphate Resistance Portland Cement) ซเมนตประเภทนมไตรแคลเซยมอะลมเนตต าเพอตานทานซลเฟตจากภายนอก เปนซเมนตทเหมาะส าหรบโครงสรางทไดรบผลกระทบจากซลเฟตหรอมความเปนดางสง ซเมนตประเภทนมการพฒนาก าลงอยางชา ๆ และใหความรอนต า ตวอยางซเมนตประเภทท 5 ทวางจ าหนายตามทองตลาด เชน ปนซเมนตตราปลาฉลาม ตราชางฟา ตราทพไอฟา เปนตน

นอกจากนยงมซเมนตพ เศษอกหลายประเภท เชน ซเมนตปอรตแลนดขาว (White Portland Cement) เปนซเมนตทควบคมปรมาณไอเอรนออกไซดไมใหเกนรอยละ 1 จงท าใหซเมนตมสขาวมกใชในงานตกแตง ซเมนตผสมเสรจ (Ready Mixed Cement) เปนซเมนตทมวสดผสมคละกนในอตราสวนทก าหนดเพอความสะดวกในการน าไปใชงานเฉพาะอยาง เชน งานกอ หรองานฉาบ เปนตน ซเมนตซลกา (Silica Cement) เปนซเมนตทผสมวสดเฉอย เชน หนปน ทราย หรอดนดาน เปนตน โดยวสดเฉอยจะถกบดใหละเอยดและผสมประมาณรอยละ 25-30 รวมกบยปซมประมาณรอยละ 4 ซเมนตซลกามระยะเวลากอตวชากวาซเมนตประเภทท 1 จงลดการแตกราวทผวคอนกรตไดด ตวอยางซเมนตซลกาทวางจ าหนาย เชน ตราเสอ ตรางเหา ตราดอกบว และตราทพไอเขยว เปนตน

5. ปจจยทมผลตอปฏกรยาไฮเดรชน Neville A.M. and Brooks J.J. (2010 : 15-28) น าเสนอปจจยดานตาง ๆ ทมผลตอปฏกรยา

ระหวางซเมนตและน ามดงตอไปน 5.1 ปรมาณสารประกอบหลกทเปนสวนผสมในซเมนตมผลตออตราการเกด

ปฏกรยาไฮเดรชน โดยไตรแคลเซยมอะลมเนตและเตตราแคลเซยมอะลมโนเฟอรไรทสามารถท าปฏกรยากบน าไดอยางรวดเรว ในขณะทไตรแคลเซยมซลเกตและไดแคลเซยมซลเกตใชระยะเวลาในการท าปฏกรยาทยาวนานกวาดงทแสดงในภาพท 3.3

5.2 ความละเอยดของซเมนตผงมผลตออตราการเกดปฏกรยาไฮเดรชน โดยซเมนตทมผงละเอยดมากจะเกดปฏกรยาไฮเดรชนรวดเรวกวาซเมนตทมผงหยาบเนองจากมพนทผว สมผสน ามากกวา อยางไรกตามความละเอยดของซเมนตมผลเพยงเลกนอยตอการพฒนาก าลงอดในระยะยาว

5.3 อตราสวนน าตอซเมนตมผลตอปฏกรยาไฮเดรชน หากปรมาณน ามากเกนไปจะท าใหเกดน าสวนเกนจากปฏกรยาสงผลท าใหก าลงอดลดลง ในขณะทปรมาณน านอยจนเกนไปกจะท าใหปฏกรยาเกดไมสมบรณ ดงนนจงตองรกษาระดบความชนดวยวธการบมอยางตอเนองเพอท าใหปฏกรยาไฮเดรชนด าเนนไปอยางสมบรณ

97

5.4 อณหภมมผลตอปฏกรยาไฮเดรชน เมออณหภมสงขนจะเรงการเกดปฏกรยาในขณะทอณหภมต าจะหนวงการเกดปฏกรยา โดยปกตแลวเมอซเมนตท าปฏกรยากบน าจะเกดความรอนขนสงผลใหน าจ านวนหนงระเหยจนอาจท าใหปฏกรยาไฮเดรชนไมสมบรณ หากน าระเหยออกไปเรวเกนไปกจะเปนสาเหตท าใหเกดการแตกราวอกดวย นอกจากนนอณหภมจากสภาพแวดลอมกสงผลตอปฏกรยาไฮเดรชนดวยเชนกน

(J

/g)

(c

al/g)

ภาพท 3.4 ความรอนจากปฏกรยาไฮเดรชนของคอนกรตทใชซเมนตประเภทตาง ๆ ทมา : Neville A.M. and Brooks J.J. 2010 : 26 ภาพท 3.4 แสดงปรมาณความรอนจากปฏกรยาไฮเดรชนของคอนกรตทใชซเมนตประเภทตาง ๆ เปนสวนผสมโดยใชอตราสวนน าตอซเมนต 0.40 และบมชนตอเนองทอณหภม 21oC จากภาพดงกลาวพบวาความรอนจากปฏกรยาไฮเดรชนสงสดเกดกบซเมนตประเภทท 3

98

ซงเปนซเมนตปอรตแลนดใหก าลงเรวและมความละเอยดสง รองลงมาเปนซเมนตประเภทท 1 ประเภทท 2 ประเภทท 5 และประเภทท 4 ตามล าดบ จะเหนไดวาทงความละเอยดและปรมาณสารประกอบในซเมนตตางมผลตอปรมาณความรอนจากปฏกรยาไฮเดรชน

5.5 น ายาเคมผสมเพมมผลตอการเรงหรอการหนวงปฏกรยาไฮเดรชน งานกอสรางบางประเภทตองการใหมการพฒนาก าลงอดอยางรวดเรวจงตองผสมน ายาเคมเพอเรงปฏกรยา ไฮเดรชน เชน งานซอมแซม เปนตน ในขณะทงานกอสรางบางประเภทตองการยดระยะเวลาของปฏกรยาไฮเดรชนจงตองผสมน ายาเคมเพอหนวง เชน คอนกรตผสมเสรจทตองใชเวลาในการขนสงระยะทางไกล หรองานเทคอนกรตหลา เปนตน

6. การทดสอบคณสมบตของซเมนตและซเมนตมอรตาร การทดสอบคณสมบตของซเมนตและซเมนตมอรตารมความส าคญตอการน าซเมนตไป

ใชงาน ถาซเมนตมคณภาพดยอมสงผลดตอชนงานหรอโครงสรางทน าซเมนตนนไปใชงาน หากกลาวถงมาตรฐานทใชทดสอบซเมนตและซเมนตมอรตารมอยดวยกนหลายมาตรฐาน เชน มาตรฐานสมาคมเพอทดสอบและวสดแหงอเมรกา (ASTM) มาตรฐานอตสาหกรรมประเทศองกฤษ (BS) และมาตรฐานอตสาหกรรมประเทศเยอรมน (Deutsches Institut Fur Normung : DIN) เปนตน การทดสอบซเมนตและซเมนตมอรตารของประเทศไทยมกอางองจากขอก าหนดของหนวยงานดานวศวกรรมภายในประเทศรวมกบมาตรฐาน ASTM รายละเอยดการทดสอบคณสมบตของซเมนตและซเมนตมอรตารมดงตอไปน (กรมชลประทาน. 2552 และ อดมวทย กาญจนวรงค. 2543)

6.1 ความถวงจ าเพาะของซเมนต (Specific Gravity of Cement) มาตรฐาน ASTM C188 เปนการทดสอบเพอหาคาอตราสวนน าหนกของซเมนตตอน าหนกน าบรสทธทมปรมาตรเทากน วธทดสอบนใชหลกการแทนทซเมนตดวยน ามนกาด (Kerosene) ขนตอนการทดสอบเรมตนจากการเทน ามนกาดใสในขวดทดลองมาตรฐานเลอแชททเลยร (Standard Le Chatelier Flask) แลวอานคาปรมาตรและชงน าหนก น าซเมนตอบแหงจ านวนหนงใสในขวดทดลองทมน ามนกาดจากนนอานคาปรมาตรและน าหนก โดยน าหนกทเพมขนคอน าหนกซเมนตและปรมาตรทเพมคอปรมาตรของซเมนต น าคาทอานไดไปค านวณหาความหนาแนนและความถวงจ าเพาะตามล าดบ ขอควรระวงคอควรไลฟองอากาศออกใหหมดและซเมนตควรจมในน ามนกาดท งหมด ความถวงจ าเพาะซเมนตปอรตแลนดโดยทวไปมคาระหวาง 3.00-3.20 ส าหรบซเมนตปอรตแลนดประเภทท 1 มคาประมาณ 3.15

6.2 การทดสอบระยะเวลาการกอตวของซเมนต (Setting Time of Cement) เปนการหาระยะเวลากอตวของซเมนตผสมน า หรอเรยกวา ซเมนตเพสต (Cement Paste) เปลยนสถานะ

99

จากของเหลวกลายเปนของแขงและมความสมพนธกบปฏกรยาไฮเดรชน วธทดสอบทนยมใชหาระยะเวลากอตวของซเมนตคอการใชเขมไวแคต (Setting Time of Cement by Vicat Needle) ตามมาตรฐาน ASTM C191 โดยมาตรฐานดงกลาวจะแบงระยะเวลากอตวของซเมนตออกเปน 3 ชวงคอ ชวงเรมกอตว (Stiffening Time) ชวงกอตวระยะตน (Initial Setting Time) และชวงกอตวระยะปลาย (Final Setting Time) ตามล าดบ ซเมนตเพสตในภาวะเรมตนจะมลกษณะออนนมและปนไดงายเมอน าเขมมาตรฐานไวแคตดงแสดงในภาพท 3.5(ก) ไปทดสอบจะท าใหเขมจมลงไปในซเมนตเพสตดงแสดงในภาพท 3.5(ข) เมอปลอยใหเวลาผานไปปฏกรยาไฮเดรชนกจะเกดเพมขนจนท าใหความออนนมของซเมนตเพสตลดลงสงผลท าใหเขมไวแคตจมตวลดลงดวย

(ก) ชดทดสอบเขมไวแคต (ข) การจมตวของเขมไวแคตในซเมนตเพสต

ภาพท 3.5 การหาระยะเวลากอตวของซเมนต ทมา : จรวฒน วมตตสขวรยา. 2558

ถาซเมนตเพสตสามารถตานทานแรงได 5 ksc จะถอวาอยในชวงเรมกอตว ถาเขมไวแคตจมตวลงนอยกวา 25 mm ภายในเวลา 30 วนาท หรอตานทานแรงได 35 ksc จะเรยกวา การกอตวระยะตน หลงจากนนเมอปลอยทงไวอกซเมนตเพสตจะกอตวเปนของแขงจนสามารถตานทานแรงได 276 ksc จะเรยกวา การกอตวระยะปลาย มาตรฐานผลตภณฑอตสาหกรรมก าหนดไววาซเมนตปอรตแลนดประเภทท 1 ถงประเภทท 5 จะตองมเวลากอตวระยะตนไมนอยกวา 45 นาท และการกอตวระยะปลายไมเกน 8 ชวโมงเมอทดสอบโดยใชเขมไวแคต อยางไรกตามหากน าม

100

ปรมาณมากเกนไปจะท าใหระยะเวลาการกอตวชาลง ปรมาณน าทท าใหเกดความขนเหลวปกต (Normal Consistency) คอปรมาณน าทใชผสมกบซเมนตแลวท าใหเขมไวแคตจมในซเมนตเพสต 10 mm ภายในเวลา 30 วนาท

6.3 การทดสอบก าลงอดซเมนตมอรตาร (Compressive Strength of Cement Mortar) มาตรฐาน ASTM C109-80 เปนการทดสอบหาก าลงตานทานแรงอดสงสดของซเมนตมอรตารซงเปนสวนผสมระหวางซเมนต น า และวสดผสมละเอยด ขนตอนการทดสอบเรมจากการน าทรายมาตรฐานทคดขนาดแลวมาผสมกบซเมนตดวยอตราสวนซเมนต 1 สวนตอทราย 2.75 สวน น าตวอยางซเมนตมอรตารทผสมน าแลวไปทดสอบหาคาการไหลแผเพอหาปรมาณน าทเหมาะสม โดยปรมาณน าทเหมาะสมคอคาการไหลแผรอยละ 105-115 จากนนท าการผสมซเมนตมอรตาร โดยใชปรมาณน าทเหมาะสมแลวใสในแบบหลอทรงลกบาศกกวางดานละ 5 cm ดงแสดงในภาพท 3.6 แบงการหลอเปน 2 ชนแตละชนใชแทงกระทงมาตรฐานกระทงชนละ 32 ครงในเวลา 10 วนาท ใชผาชนคลมเปนเวลา 24 ชวโมงจงน าแทงตวอยางไปบมในน า ท าการวดขนาดและชงน าหนกแทงตวอยางจากนนน าไปทดสอบก าลงอดโดยแบงเปน 4 ชด ๆ ละ 3 ตวอยาง โดยชดท 1 ทดสอบเมอแทงตวอยางมอาย 24 ชวโมง ชดท 2 ทดสอบเมอแทงตวอยางมอาย 3 วน ชดท 3 ทดสอบเมอแทงตวอยางมอาย 7 วน และชดท 4 ทดสอบเมอแทงตวอยางมอาย 28 วน ตามล าดบ น าผลการทดสอบก าลงอดของแทงตวอยางไปเปรยบเทยบกบเกณฑมาตรฐาน เชน ซเมนตปอรตแลนดประเภทท 1 ควรมก าลงอดซเมนตมอรตารทอาย 3 วนประมาณ 85 ksc ทอาย 7 วนประมาณ 150 ksc และทอาย 28 วนประมาณ 245 ksc เปนตน

(ก) แบบหลอตวอยางซเมนตมอรตาร (ข) การวบตของซเมนตมอรตารภายใตแรงอด

ภาพท 3.6 การหาก าลงอดซเมนตมอรตาร ทมา : จรวฒน วมตตสขวรยา. 2558

101

6.4 การทดสอบก าลงดงซเมนตมอรตาร (Tensile Strength of Cement Mortar) เปนการทดสอบก าลงตานทานแรงดงของแทงมอรตารทเรยกวา แทงบรเคท (Briquet) ซงมรปรางโคงมนดงแสดงในภาพท 3.7 สวนกลางของแทงบรเคทมพนทหนาตดประมาณ 1 ตารางนว การทดสอบเรมจากการน าซเมนต 1 สวนผสมกบทราย 3 สวนโดยใชทรายออตตาวา (Ottawa Sand) ซงเปนทรายเมดหยาบมขนาดประมาณ 1 mm หรออาจใชทรายทวไปทรอนผานตะแกรงเบอร 20 และคางบนตะแกรงเบอร 30 แทนกได ส าหรบปรมาณน าทใชผสมจะเปนปรมาณน าของความขนเหลวปกต จากนนน าซเมนตมอรตารมาเทใสในแบบหลอแบงเปน 2 ชนแตละชนใชหวแมมอกดใหแนนประมาณ 12 ครง พยายามไลฟองอากาศออกใหหมดและท าใหซเมนตมอรตารเปนเนอเดยวกน ใชผาชนคลมเปนเวลา 24 ชวโมงจงน าแทงตวอยางไปบมตอในน า ท าการวดขนาดพนท หนาตดทเลกทสดและชงน าหนกแทงบรเคท จากนนน าไปทดสอบก าลงดงโดยแบงการทดสอบออกเปน 4 ชด ๆ ละ 3 ตวอยาง ชดท 1 ทดสอบเมอแทงตวอยางมอาย 24 ชวโมง ชดท 2 ทดสอบเมอแทงตวอยางมอาย 3 วน ชดท 3 ทดสอบเมอแทงตวอยางมอาย 7 วน และชดท 4 ทดสอบเมอแทงตวอยางมอาย 28 วน ตามล าดบ น าผลการทดสอบก าลงดงของแทงตวอยางไปเปรยบเทยบกบเกณฑมาตรฐานตอไป

ภาพท 3.7 การทดสอบก าลงดงซเมนตมอรตาร ทมา : United States Department of Transportation. 2006

7. วสดซเมนตและวสดปอซโซลาน ปจจบนมนกวจยศกษาคนควาวสดชนดใหมทมคณสมบตเชอมประสานคลายกบซเมนต

ทเรยกวา วสดซเมนต (Cementitious) หรอวสดจ าพวกสารผสมเพมแรธาตทใชรวมกบซเมนตทเรยกวา วสดปอซโซลาน (Pozzolan) โดยวสดทงสองอาจเปนแรธาตธรรมชาตหรอทถกเผาจนกลายเปนผง (Calcination) กไดและควรมแรธาตทมองคประกอบของออกไซดชนดเดยวกบทมในซเมนต เชน ซลกอนไดออกไซด (SiO2) อะลมเนยมออกไซด (Al2O3) หรอไอเอรนออกไซด

102

(Fe2O3) เปนตน (Michael Thomas. 2007) วสดซเมนตและวสดปอซโซลานสามารถใชรวมกบซเมนตเพอปรบปรงคณสมบตดานตาง ๆ เชน ความทบน าดขน การขยายตวลดลง เกดความรอนต าเมอท าปฏกรยากบน า ก าลงอดดขน หรอทนตอการกดกรอนของซลเฟตดขน เปนตน ในกรณวสดมคณภาพดเพยงพอกจะสามารถใชทดแทนซเมนตไดเชนกน จากทกลาวขางตนหวขอนจงน าเสนอวสดซเมนตและวสดปอซโซลานโดยมงเนนงานวจยทเกยวเนองกบผงเถาอนภาคขนาดเลกทเรยกวา เถาลอย (Fly Ash) เชน เถาถานหน เถาแรธาต หรอเถาชวมวล (Biomass) เปนตน

ขอก าหนดในมาตรฐาน ASTM C618-12 ไดจ าแนกชนคณภาพของเถาลอยจากวสดชนดตาง ๆ ออกเปน 3 ชนคณภาพคอ ชนคณภาพ N (Class N) ชนคณภาพ F (Class F) และชนคณภาพ C (Class C) ดงแสดงในตารางท 3.1 และ 3.2 (ชย จาตรพทกษกล. 2555 และ Michael Thomas. 2007) นอกจากองคประกอบออกไซดแลวยงมปจจยอนทมผลตอคณสมบตเถาลอย เชน ปรมาณความชน และคาการสญเสยน าหนกจากการเผา (Loss on Ignition : LOI) เปนตน โดยมาตรฐาน ASTM C618-12 ใหขอเสนอแนะส าหรบปรมาณเถาลอยทจะน าไปใชเปนสวนผสมดงแสดงในตารางท 3.3 ส าหรบเถาลอยทเปนวสดปอซโซลานคณภาพดทพบในประเทศไทยคอเถาถานหนจากโรงไฟฟา บรฉตร ฉตรวระ (2543) ไดศกษาคณสมบตดานความตานทานและก าลงอดของมอรตารผสมเถาถานหนจากโรงไฟฟาแมเมาะ จงหวดล าปาง และน าเสนอคณสมบตเถาถานหนแมเมาะจ านวน 3 ตวอยางเทยบกบซเมนตปอรตแลนดประเภทท 1 ดงแสดงในตารางท 3.4 จากตารางพบวาเถาลอยชนด FL มคณภาพเทยบไดกบชนคณภาพ F ในขณะทเถาลอยชนด FH และ FM มคณภาพเทยบไดกบช นคณภาพ C ซงยนยนไดวาเถาถานหนจากโรงไฟฟาแมเมาะ มคณสมบตดานปอซโซลานทด

ตารางท 3.1 ชนคณภาพเถาลอยตามมาตรฐาน ASTM C618-12

ชนคณภาพ ค าจ ากดความเถาลอยตามมาตรฐาน ASTM C618-12

ชนคณภาพ N วสดปอซโซลานตามธรรมชาตหรอทถกเผาจนกลายเปนผง เชน แรธาตประกอบหน หรอดนเหนยว เปนตน

ชนคณภาพ F เถาลอยทเกดจากการเผาถานแอนทราไซด (Anthracite) หรอถานหน โดยเถาลอยดงกลาวมคณสมบตเปนวสดปอซโซลาน

ชนคณภาพ C เถาลอยทเกดจากการเผาถานลกไนต (Lignite) หรอถานหน โดยเถาลอยมคณสมบตเปนวสดปอซโซลานและวสดซเมนต ในบางกรณอาจมปนขาวมากกวารอยละ 10

ทมา : Michael Thomas. 2007

103

ตารางท 3.2 องคประกอบทางเคมของเถาลอยตามมาตรฐาน ASTM C618-12

องคประกอบทางเคม ชนคณภาพ N ชนคณภาพ F ชนคณภาพ C SiO2+ Al2O3+ Fe2O3 (รอยละ) มากกวา 70 มากกวา 70 มากกวา 50 ซลเฟสออกไซด : SO3 (รอยละ) นอยกวา 4 นอยกวา 5 นอยกวา 5 ปรมาณความชน (รอยละ) นอยกวา 3 นอยกวา 3 นอยกวา 3 การสญเสยน าหนกจากการเผา : LOI (รอยละ) นอยกวา 10 นอยกวา 6 นอยกวา 6

ทมา : ชย จาตรพทกษกล. 2555

ตารางท 3.3 ปรมาณเถาลอยทใชเปนสวนผสมตามมาตรฐาน ASTM C618-12

ปรมาณเถาลอยทใชเปนสวนผสม ปรมาณเถาลอยตอน าหนกซเมนต (รอยละ) ปรมาณนอย นอยกวา 15

ปรมาณปานกลาง 15-30 ปรมาณมาก 30-50

ปรมาณสงมาก มากกวา 50

ทมา : Michael Thomas. 2007

ตารางท 3.4 องคประกอบทางเคมของเถาถานหนจากโรงไฟฟาแมเมาะ

องคประกอบทางเคม ซเมนตประเภท 1 เถาชนด FH เถาชนด FM เถาชนด FL SiO2 (รอยละ) 21.45 26.23 30.39 42.86 Al2O3 (รอยละ) 5.35 13.72 15.90 23.05 Fe2O3 (รอยละ) 3.01 9.99 10.53 8.75 CaO (รอยละ) 67.33 29.97 23.12 10.13 MgO (รอยละ) 1.52 3.16 3.26 2.93 SO3 (รอยละ) 2.31 6.01 4.17 1.17 Na2O (รอยละ) 0.11 0.21 0.19 0.20 ความถวงจ าเพาะ 3.15 2.65 2.23 1.94 ความหนาแนนรวม (kg/l) 1.02 1.13 1.00 1.00 โมดลสความละเอยด (รอยละ) 8.60 30.22 35.68 42.68

ทมา : บรฉตร ฉตรวระ. 2543

104

สหลาภ หอมวฒวงศ และคณะ (2547) ยงไดน าเสนอคณสมบตเถาถานหนจากโรงไฟฟาอนอก 4 แหลงรวมกบแมเมาะดงแสดงในตารางท 3.5 จากตารางพบวาเถาถานหนจากโรงไฟฟาทง 5 แหลงมคณสมบตดานปอซโซลานทด แตเถาทไดจากโรงไฟฟาแมเมาะมคา LOI ต าทสด นอกจากเถาถานหนแลวยงมการน าเถาชวมวลมาศกษาวจยดวย ชย จาตรพทกษกล (2555) ไดท า การศกษาการใชเถาชานออยเพอเปนวสดปอซโซลานในงานคอนกรตและ รฐพล สมนา และ ชย จาตรพทกษกล (2554) ไดศกษาการใชเถาชานออยปรบปรงคณภาพคอนกรตทใชมวลรวมหยาบจากการยอยเศษคอนกรตเกา งานวจยทงสองไดน าเสนอคณสมบตเถาชานออยไวดงแสดงในตารางท 3.6 จากตารางพบวาเถาชานออยจาก 5 แหลงมองคประกอบทางเคมทสามารถน ามาใชเปนวสดปอซโซลานได แตเถาชานออยมคา LOI สงจงอาจสงผลตอความทบน าและการขยายตวเมอเทยบกบเถาถานหน

ตารางท 3.5 องคประกอบทางเคมของเถาถานหนจากโรงไฟฟา

ชนดเถาถานหน องคประกอบทางเคม (รอยละ)

SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO SO3 K2O Na2O LOI เถาถานหนจากแมเมาะ 41.16 22.30 11.51 15.27 2.70 1.43 2.93 1.66 0.20 เถาถานหนจากระยอง 45.24 28.25 2.43 11.80 0.74 3.63 0.66 0.47 2.96 เถาถานหนจากกาญจนบร 39.56 20.99 9.37 10.62 1.47 3.34 3.08 0.30 7.10 เถาถานหนจากราชบร 32.96 13.81 6.69 24.42 1.44 10.56 2.38 0.61 7.05 เถาถานหนจากปราจนบร 42.03 18.97 4.44 4.91 1.01 19.08 0.28 0.72 3.65

ทมา : สหลาภ หอมวฒวงศ และคณะ. 2547

ตารางท 3.6 องคประกอบทางเคมของเถาชานออย

ชนดเถาชานออย องคประกอบทางเคม (รอยละ)

SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO SO3 K2O LOI เถาชานออยจากสระบร 64.3 7.9 4.1 9.2 1.3 1.7 0.5 9.5 เถาชานออยจากสพรรณบร 74.7 - 4.1 7.8 2.8 1.6 5.4 15.8 เถาชานออยจากลพบร 59.3 4.5 3.4 14.8 1.8 2.7 1.6 9.1 เถาชานออยจากราชบร 67.1 4.5 2.4 3.6 2.1 4.3 1.6 13.7 เถาชานออยจากนครสวรรค 54.5 6.0 3.2 15.4 1.4 0.1 0.1 19.4

ทมา : ชย จาตรพทกษกล. 2555 และ รฐพล สมนา และ ชย จาตรพทกษกล. 2554

105

วนโชค เครอหงษ และคณะ (2555) ไดท าการศกษาโครงสรางจลภาคของซเมนตเพสตผสมเถาปาลมน ามน และไดน าเสนอคณสมบตเถาปาลมน ามนดงแสดงในตารางท 3.7 ส าหรบ นโรจน เงนพรหม และ ส าเรง รกซอน (2555) ไดศกษาดนซเมนตผสมเถาจากอตสาหกรรมและเกษตรกรรมเพอพฒนาเปนอฐประสาน และไดน าเสนอคณสมบตเถาแกลบดงแสดงในตารางท 3.8 จากงานวจยทเกยวของกบเถาชวมวลทกลาวขางตนพบวาทงเถาชานออย เถาปาลมน ามนและเถาแกลบตางมปรมาณ SiO2 สงเมอเทยบกบซเมนตและเถาถานหน สงผลใหเมอใชเถาชวมวล ปรมาณมากรวมกบซเมนตจะท าใหคณสมบตดานก าลงอดมการพฒนาชาในชวงอายตน แตจะมคาสงขนเมออายมากขนตามล าดบ

ตารางท 3.7 องคประกอบทางเคมของเถาปาลมน ามน

ชนดเถาปาลมน ามน องคประกอบทางเคม (รอยละ)

SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO SO3 K2O Na2O LOI เถาปาลมน ามนอนภาคใกลเคยงซเมนต

54.0 0.9 2.0 12.9 4.9 4.0 13.5 1.0 3.7

เถาปาลมน ามนอนภาคเลกกวาซเมนต

55.7 0.9 2.0 12.5 5.1 2.9 11.9 1.0 4.7

ทมา : วนโชค เครอหงษ และคณะ. 2555

ตารางท 3.8 องคประกอบทางเคมของเถาแกลบ

ชนดเถาถานหน องคประกอบทางเคม (รอยละ)

SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO TiO2 K2O MnO LOI เถาแกลบจากนนทบร 94.00 - 0.39 2.00 0.42 0.03 2.80 0.25 7.94

ทมา : นโรจน เงนพรหม และ ส าเรง รกซอน. 2555

นอกจากนนยงมการน าวสดเหลอทงมากกวาหนงชนดจากภาคอตสาหกรรมมาท าเปนวสดซเมนตไดอกดวย เพญพชชา คงเพมโกศล และคณะ (2559) ไดศกษาก าลงอดของคอนกรตโดยใชวสดซเมนตจากเถากนเตาจากโรงไฟฟารวมกบกากแคลเซยมคารไบดบดละเอยดเพอใชทดแทนซเมนต โดยน าเสนอคณสมบตเถากนเตาและกากแคลเซยมคารไบดดงแสดงในตารางท 3.9 จากตารางพบวากากแคลเซยมคารไบดมปรมาณ CaO สงถงรอยละ 59.3 ซงมคาใกลเคยงกบซเมนตปอรตแลนดประเภทท 1 จงสงผลดตอการพฒนาก าลงอด ผลการวจยพบวาคอนกรตทไม

106

มซเมนตในสวนผสมสามารถพฒนาก าลงอดทอาย 28 วนอยท 29.7 MPa และทอาย 90 วนอยท 36.8 MPa การใชปนซเมนต 55 kg/m3 สามารถท าใหคอนกรตมก าลงอดทอาย 28 วนอยท 44.3 MPa และทอาย 90 วนอยท 51.4 MPa ในขณะทคอนกรตทวไปจะตองใชปรมาณซเมนตผสมถง 450 kg/m3 จงจะท าใหไดก าลงอดท 28 วนอยทประมาณ 47 MPa แสดงใหเหนวาการใชเถากนเตาจากโรงไฟฟารวมกบกากแคลเซยมคารไบดสามารถท าใหก าลงอดคอนกรตสงเปนทนาพอใจและยงสามารถลดการใชซเมนตไดเปนจ านวนมากในสวนผสมคอนกรต

ตารางท 3.9 องคประกอบทางเคมของเถากนเตาและกากแคลเซยมคารไบด

ชนดวสด องคประกอบทางเคม (รอยละ)

SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO SO3 K2O LOI เถากนเตาจากโรงไฟฟาแมเมาะ 36.0 19.9 15.1 19.0 2.4 1.7 2.3 3.6 กากแคลเซยมคารไบดจากสมทรสาคร 5.2 2.5 2.0 59.3 2.1 1.0 0.3 26.9

ทมา : เพญพชชา คงเพมโกศล และคณะ. 2559

สภชาต เจนจระปญญา และ ปตศานต กร ามาตร (2559) ไดศกษาคณสมบตวสดซเมนตทไดจากการน าเถาถานหนมาใชรวมกบตะกรนเตาถลงเหลกบดละเอยด โดยน าเสนอคณสมบตตะกรนเตาถลงเหลกดงแสดงในตารางท 3.10 จากตารางพบวาตะกรนเตาถลงเหลกมปรมาณ

CaO ทสงกวาเถาถานหนจงสงผลดตอการพฒนาก าลงอดแตยงไมดเทากากแคลเซยมคารไบด

ตารางท 3.10 องคประกอบทางเคมของตะกรนเตาถลงเหลกบด

ชนดวสด องคประกอบทางเคม (รอยละ)

SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO SO3 K2O Na2O LOI ตะกรนเตาถลงเหลกบด 34.0 16.2 1.7 36.0 7.3 2.1 1.0 0.2 1.4

ทมา : สภชาต เจนจระปญญา และ ปตศานต กร ามาตร. 2559

คอนกรต คอนกรต (Concrete) เปนผลตภณฑจากซเมนตชนดหนงทถกน ามาใชในอตสาหกรรมกอสรางอยางแพรหลายในปจจบน สมศกด ค าปลว (2544 : 8) กลาววาคอนกรตเปนการผสมระหวาง ซเมนต น า ทราย หนยอยหรอกรวด และสารเคมผสมเพม วนต ชอวเชยร (2545 : 1) กลาววาคอนกรตเปนวสดเสมอนหนทมนษยประดษฐขนประกอบดวยซเมนตปอรตแลนด ทราย

107

หน หรอกรวด และน า แตในบางครงอาจมสารผสมเพมเพอปรบปรงใหคอนกรตมคณสมบตอนทตองการ กว หวงนเวศนกล (2548 : 1) กลาววาคอนกรตเปนสวนผสมระหวางซเมนตเพสตและวสดผสมคละ เมอซเมนตเพสตคอปฏกรยาเคมระหวางซเมนต น า และอากาศ สวนวสดผสมคละคอวสดผสมหยาบและวสดผสมละเอยด ปต สคนธสขกล (2556 : 1) กลาววาคอนกรตเปนวสดประกอบทเกดจากสวนประกอบหลก 3 ชนดคอ ซเมนต มวลรวม และน า จากค าจ ากดความทกลาวแลวจงอาจสรปไดวาคอนกรตคอ วสดเสมอนหนทเกดจากปฏกรยาเคมระหวางซเมนตและน าทมสวนผสมของวสดผสมละเอยดและวสดผสมหยาบรวมกบอากาศทแทรกอยภายในอาจเตมสารผสมเพมเพอปรบปรงคณสมบตคอนกรตตามวตถประสงคการใชงาน รายละเอยดเนอหาเกยวกบคอนกรตมดงตอไปน

1. วสดทเปนสวนผสมในคอนกรต คอนกรตทวไปประกอบดวยวสดดงตอไปนคอ ซเมนต น า วสดผสม และสารเคมผสมเพม ซเมนตเมอท าปฏกรยากบน าจะท าหนาทเปนตวเชอมประสานวสดผสมอนใหยดตดเขาดวยกนและกลายเปนของแขง วสดผสมแบงเปน 2 ประเภทคอ วสดผสมหยาบและวสดผสมละเอยด หากวสดผสมมคณภาพและขนาดคละทดจะชวยท าใหคณภาพคอนกรตดตามไปดวย ถาตองการปรบปรงคณสมบตบางประการของคอนกรตสามารถท าไดโดยการเตมสารผสมเพม รายละเอยดวสดผสมในคอนกรตมดงตอไปน (บรษทผลตภณฑและวสดกอสราง จ ากด. 2552 : 9-61, วนต ชอวเชยร. 2544 : 32-68 และ Neville A.M. and Brooks J.J. 2010 : 40-76)

1.1 ซเมนตทใชในงานคอนกรตสวนใหญเปนซเมนตปอรตแลนด ในการเลอกใชซเมนตปอรตแลนดประเภทใดนนจะตองพจารณาถงความเหมาะสมของประเภทงานกอสราง เชน ซเมนตประเภทท 1 เหมาะส าหรบงานโครงสรางทวไป ซเมนตประเภทท 2 เปนซเมนตดดแปลงเหมาะส าหรบงานคอนกรตขนาดใหญทมซลเฟตปานกลาง ซเมนตประเภทท 3 มความละเอยดมากเหมาะส าหรบงานคอนกรตทตองการใชงานเรวหรองานซอมแซม ซเมนตประเภทท 4 เปนซเมนตทเกดความรอนจากปฏกรยาไฮเดรชนต าจงเหมาะกบงานคอนกรตหลาหรองานทมการใชคอนกรตปรมาณมาก และซเมนตประเภทท 5 เหมาะส าหรบโครงสรางทไดรบผลกระทบจากซลเฟตหรอพนทมความเปนดาง เปนตน นอกจากนนซเมนตทใชงานควรเปนผงละเอยดไมจบตวกนเปนกอนและควรกองเกบในพนทแหงปราศจากความชน

1.2 น าทใชผสมคอนกรตควรเปนน าจดทสะอาดปราศจากสารอนทรย กรด ดาง และน ามนทจะกอใหเกดผลเสยตอคณภาพคอนกรต น าทใชผสมควรผานเกณฑตามขอก าหนดในมาตรฐานผลตภณฑอตสาหกรรม (มอก.213. 2552 : 3) ถาเปนน าทบรโภคไมไดจะตองน าไปทดสอบหาปรมาณสารเจอปน โดยปรมาณสารเจอปนทมในน าทใชผสมคอนกรตตองอยใน

108

เกณฑดงตอไปนคอ คลอไรดในรปของ Cl- ไมเกน 500 มลลกรมตอลตร (mg/l) ซลเฟตในรปของ SO4 ไมเกน 3,000 mg/l ดางในรปของ Na2O ไมเกน 600 mg/l และสารแขวนลอยไมเกน 50,000 mg/l ตามล าดบ นอกจากนนยงตองน าน าไปผสมจรงแลวหลอเปนคอนกรตตวอยาง ถาระยะเวลากอตวของคอนกรตตวอยางอยระหวาง 1-1.5 ชวโมงของคอนกรตควบคมกถอวาผาน และจะตองน าคอนกรตตวอยางไปทดสอบก าลงอดทอาย 7 วน หากก าลงอดมากกวารอยละ 90 ของคอนกรตควบคมจงถอวาน านนผานเกณฑ ภาพท 3.8 เปนตวอยางผลการทดสอบสารเจอปนในน าจากโรงงานคอนกรตผสมเสรจแหงหนงในพนทอ าเภอบานดาน จงหวดบรรมย (จรวฒน วมตตสขวรยา และคณะ. 2558 : 35)

ภาพท 3.8 ผลการทดสอบสารเจอปนในน าเพอน าไปผสมคอนกรต ทมา : จรวฒน วมตตสขวรยา. 2558 : 35

บรษท เบสท-แพค คอนกรต จ ากด

109

1.3 วสดผสมละเอยด (Fine Aggregate) เปนวสดเฉอยทใชในงานคอนกรตมขนาดระหวาง 0.07-4.5 mm สวนใหญเปนทรายแมน าหรอทรายบก โดยทรายทใชตองสะอาดและไมท าปฏกรยากบซเมนตหรอวสดผสมอน การทดสอบความปนเปอนของอนทรยวตถสามารถท าไดโดยการน าทรายมาแชในน าทผสมโซเดยมไฮดรอกไซด (Sodium Hydroxide) เปนเวลา 24 ชวโมง จากนนสงเกตสของเหลวทอยเหนอชนทรายเทยบกบแถบวดสมาตรฐานดงแสดงในภาพท 3.9 ถาของเหลวมสอยทระดบ 1-2 ของแถบวดสมาตรฐานกแสดงวาทรายนนมการปนเปอนของอนทรยวตถนอย

ภาพท 3.9 การทดสอบหาการปนเปอนของอนทรวตถในทราย ทมา : จรวฒน วมตตสขวรยา. 2558

สวนคละ (Gradation) และคาโมดลสความละเอยด (Fineness Modulus : FM) ของทรายมผลตอความสามารถในการเทและปรมาณซเมนตทผสมในคอนกรต หากทรายมสวนคละทเหมาะสมจะชวยในการยดเกาะของอนภาคและท าใหเนอคอนกรตแนน ขอเสนอแนะส าหรบสวนคละทเหมาะสมของทรายคอ ผานตะแกรงเบอร 4 รอยละ 35-45 ผานตะแกรงเบอร 8 รอยละ 26-36 ผานตะแกรงเบอร 16 รอยละ 18-27 ผานตะแกรงเบอร 30 รอยละ 11-19 ผานตะแกรงเบอร 50 รอยละ 2-8 และผานตะแกรงเบอร 100 รอยละ 1-2 ตามล าดบ ส าหรบคา FM เปนดชนบงบอกความละเอยดของอนภาคทราย คา FM หาไดจากการน าคารอยละสะสมททรายคางบนตะแกรงเบอรตาง ๆ มารวมกนแลวหารดวยหนงรอย ทรายหยาบจะมคา FM อยระหวาง 2.5-3.5 ทรายละเอยดมคาอยระหวาง 1.5-2.5 และทรายละเอยดมากมคาอยระหวาง 0.5-1.5 ตามล าดบ ทรายทเหมาะกบงานคอนกรตควรมคา FM อยระหวาง 2.30-3.20 ภาพท 3.10 เปนตวอยางผลการทดสอบคา FM ของทรายผสมคอนกรตของโรงงานคอนกรตผสมเสรจแหงหนงในอ าเภอบานดาน จงหวดบรรมย ซงมคาเทากบ 2.19 บงบอกวาเปนทรายละเอยด (จรวฒน วมตตสขวรยา และคณะ. 2557 : 2)

110

ภาพท 3.10 ผลการทดสอบคาโมดลสความละเอยดของทราย ทมา : จรวฒน วมตตสขวรยา. 2557 : 2

111

1.4 วสดผสมหยาบ (Coarse Aggregate) เปนวสดเฉอยทใชในงานคอนกรตมขนาดใหญกวา 4.5 mm สวนใหญเปนหนยอยจากโรงโม หนยอยทดควรมรปรางกลมมนและมความตานทานการสกหรอไดด การทดสอบความตานทานการสกหรอ (Abrasion) ของหนสามารถท าไดโดยใชเครองทดสอบลอสแองเจลลส (Los Angeles Machine) ดงทไดกลาวมาแลวในบทท 3 หนทเหมาะในการผสมคอนกรตควรมคาการสกหรอ (Percent of Wear) ไมเกนรอยละ 35 ของน าหนกหนกอนการทดสอบ ภาพท 3.11 เปนตวอยางผลการทดสอบความตานทานการสกหรอของหนยอยเบอร 1 นว จากโรงงานคอนกรตผสมเสรจแหงหนงในพนทอ าเภอเมอง จงหวดบรรมย ผลการทดสอบพบวาหนยอยมคารอยละการสกหรอ 9.36 ซงถอวาเปนหนทสามารถน ามาใชเปนวสดผสมหยาบในคอนกรตได (จรวฒน วมตตสขวรยา. 2558 : 30)

ภาพท 3.11 ผลการทดสอบความตานทานการสกกรอนของหนวธลอสแองเจลลส ทมา : จรวฒน วมตตสขวรยา. 2558 : 30

นอกจากความตานทานการสกหรอแลววสดผสมหยาบทใชควรมขนาดคละทดดวยเพราะจะท าใหชองวางระหวางอนภาคนอยสงผลใหประหยดซเมนตเพสต ภาพท 3.12 เปน

112

ตวอยางการศกษาปรมาณชองวางภายในวสดผสมทมขนาดคละตางกนโดยการเปรยบเทยบปรมาณน าทเหลอจากการเตมลงในภาชนะบรรจวสดผสม จากภาพท 3.12 (ก) แสดงใหเหนวาภาชนะทบรรจหนขนาดเดยวจะเหลอน าปรมาณนอยทสดแสดงวามชองวางระหวางอนภาคมาก ส าหรบภาชนะทบรรจหนคละขนาดรวมกบทรายดงแสดงในภาพท 3.12 (ง) จะเหลอน าปรมาณมากทสดแสดงวามชองวางระหวางอนภาคนอยนนเอง ส าหรบประเทศไทยมกพบเหนการใชวสดผสมหยาบเพยงขนาดเดยวในการผสมคอนกรตจงท าใหเกดชองวางระหวางวสดผสมมากตามไปดวย บรษทผลตภณฑและวสดกอสรางจ ากด (2550 : 33) มขอแนะน าส าหรบการใชวสดผสมหยาบทมขนาดคละทไมดวา ถาใชหนยอยขนาดระหวางตะแกรงเบอร 4 ถงเบอร 1 นว เพยงขนาดเดยวควรใชปรมาณซเมนตและทรายรอยละ 38 ของปรมาตรคอนกรต ถาใชหนยอยขนาดระหวางตะแกรงเบอร 4 ถงเบอร 3/4 นว เพยงขนาดเดยวควรใชปรมาณซเมนตและทรายรอยละ 40 ของปรมาตรคอนกรต และถาตองการใชคอนกรตทมความขนเหลวมากกอาจใชปรมาณซเมนตและทรายระหวางรอยละ 42-45 ของปรมาตรคอนกรต ปรมาณซเมนตและทรายทแนะน านเพอปองกนการแยกตวของวสดผสมขณะเทคอนกรตและเพอปองกนการเกดชองวางภายในคอนกรต

(ก) หนขนาดเดยว (ข) หนคละขนาด (ค) ทราย (ง) หนคละขนาดและทราย

ภาพท 3.12 ปรมาณน าทเหลอจากการเตมในภาชนะทใสวสดผสมตางชนดกน ทมา : จรวฒน วมตตสขวรยา. 2558

อยางไรกตามปรมาณน าทถกดดซมโดยวสดผสมหยาบและวสดผสมละเอยดกมผลตอความขนเหลวของซเมนตเพสตและก าลงอดคอนกรตดวยเชนกน วสดผสมทแหงจะดดซมน าจากสภาพแวดลอมจนกวาวสดผสมนนจะอยในสภาวะอมตวผวแหงดงแสดงในภาพท 3.13 ดงน นถาน าวสดผสมทแหงมากไปเปนผสมในคอนกรตกจะท าใหน าในซเมนตเพสตถกดด

113

ออกไปจนอาจท าใหปฏกรยาไฮเดรชนเกดไมสมบรณ ในทางตรงกนขามหากวสดผสมมความเปยกชนมากกจะมปรมาณน าสวนเกนเพมในซเมนตเพสตสงผลท าใหก าลงอดคอนกรตลดลง

ภาพท 3.13 ปรมาณความชนในวสดผสม ทมา : Neville, A.M. and J.J. Brooks. 2010 : 53

1.5 สารผสมเพม (Admixture) เปนสารเคมทเพมเขาไปในคอนกรตเพอปรบปรงคณภาพคอนกรตทงในสภาวะเหลวหรอสภาวะแขงตว สารผสมเพมแบงออกเปน 4 กลมหลกดงรายละเอยดตอไปน กลมท 1 สารกกกระจายฟองอากาศ (Air Entraining Agent) มาตรฐาน ASTM C260 เปนสารผสมเพมจ าพวกสารอนทรยทท าใหเกดฟองอากาศขนาดเลกกระจายอยภายในเนอคอนกรต ฟองอากาศทเกดขนมขนาดระหวาง 0.25-1.0 mm และกระจายตวอยางสม าเสมอทวคอนกรต ฟองอากาศดงกลาวจะถกกกไวภายในอยางคงตวจนกระทงคอนกรตแขงตว ตวอยางสารกกกระจายฟองอากาศ เชน ยางไม ไขมนจากสตว และไขมนจากพช เปนตน ฟองอากาศขนาดเลกนจะสงผลท าใหคอนกรตในสภาวะเหลวมความสามารถเทไดเพมขนและท าใหคอนกรตในสภาวะแขงตวมคณสมบตฉนวนกนความรอนเพมขน กลมท 2 สารเคมผสมเพม (Chemical Admixture) มาตรฐาน ASTM C494 เปนสารเคมทผสมในคอนกรตเพอปรบระยะเวลาการกอตวและลดปรมาณน าทใชผสมคอนกรต การปรบระยะเวลาการกอตวของคอนกรตจะชวยอ านวยความสะดวกในการท างาน ในขณะทปรมาณน าทลดลงจะชวยใหก าลงอดคอนกรตดขน สารเคมผสมเพมแบงเปน 7 ประเภทคอ ประเภท A เปนสารลดปรมาณน า (Water Reducing) ประเภท B เปนสารยดการกอตว (Retarding) ประเภท C เปนสารเรงการกอตว (Accelerating) ประเภท D เปนสารลดปรมาณน าและยดการกอตว (Water Reducing and Retarding) ประเภท E เปนสารลดปรมาณน าและเรงการกอตว (Water Reducing and Accelerating) ประเภท F เปนสารลดปรมาณน าจ านวนมาก (Water Reducing High Range

114

หรอ Superplasticizer) และประเภท G เปนสารลดปรมาณน าจ านวนมากและยดการกอตว (Water Reducing High Range and Reducing) ตามล าดบ กลมท 3 สารประกอบแรธาตผสมเพม (Mineral Admixture) มาตรฐาน ASTM C618 เปนสารผสมเพมทเปนแรธาตชนดผงละเอยดเพอปรบปรงคณภาพคอนกรต เชน เพมคณสมบตการยดเกาะระหวางอนภาควสดผสม เพมความคงทนของคอนกรต และใชเพอทดแทนปรมาณซเมนต เปนตน สารประกอบแรธาตผสมเพมแบงเปน 3 กลมคอ วสดเฉอย วสดประเภทซลกา และวสดทเปนตวเชอมประสาน ตามล าดบ กลมท 4 สารผสมเพมชนดอน (Miscellaneous Admixture) เปนสารผสมเพอปรบปรงคณสมบตเฉพาะของคอนกรต ตวอยางสารผสมเพมชนดน เชน สารปองกนการซมผานของน า สารปองกนความชนทผวคอนกรต สารลดการกดกรอนเหลกเสรม สารเพมหรอลดการขยายตวของคอนกรต และสารเชอมประสาน เปนตน

2. คณสมบตคอนกรตสด คอนกรตสด (Fresh Concrete) เปนคอนกรตทผสมเสรจใหมอยในสภาวะเหลวซงเปนสภาวะทคอนกรตสามารถเทและไหลไปตามแบบหลอได คณสมบตทส าคญของคอนกรตสดมดงตอไปน (บรษทผลตภณฑและวสดกอสราง จ ากด. 2552 : 63-96, วนต ชอวเชยร. 2544 : 134-147 และ Neville A.M. and Brooks J.J. 2010 : 77-92) 2.1 ความสามารถเทได (Workability) เปนพลงงานภายในคอนกรตสดทสามารถเอาชนะแรงเสยดทานทเกดกบอนภาคในขณะเทลงในแบบหลอ โดยคอนกรตในแบบหลอควรปราศจากโพรงอากาศและไมเกดการแยกตวระหวางอนภาควสดผสม บรษทผลตภณฑและวสดกอสรางจ ากด (2552 : 64) กลาววาปรมาณชองวางเพยงรอยละ 5 ของปรมาตรคอนกรตจะท าใหก าลงอดคอนกรตลดลงไปถงรอยละ 30 เมอเทยบกบคอนกรตทปราศจากชองวาง ดงน นความสามารถเทไดจงเปนคณสมบตทส าคญในการท าใหคอนกรตมคณภาพดและเกดต าหนนอย การทดสอบความสามารถเทไดของคอนกรตสดจะพจารณาจากความขนเหลว (Consistency) ซงเปนสภาพความเหลวและการยดเกาะ (Cohesion) ระหวางอนภาควสดผสมในคอนกรตสด การทดสอบความสามารถเทไดของคอนกรตท าไดหลายวธตามสภาพความขนเหลว เชน คอนกรตทมความขนเหลวนอยมกทดสอบวธสดสวนการอดแนน (Compacting Factor Test) ตามมาตรฐาน BS 1882 หรอวธทดสอบวบ (Vebe Test) ตามมาตรฐาน BS 1881 หากคอนกรตทมความขนเหลวทวไปมกทดสอบดวยวธหาคายบตว (Slump Test) ตามมาตรฐาน ASTM C143 ส าหรบคอนกรตทมความขนเหลวปานกลางมกทดสอบดวยวธวดการจมตวของลกบอลเคลล (Kelly Ball

115

Penetration Test) ตามมาตรฐาน ASTM C360 และคอนกรตทมความขนเหลวมากมกทดสอบดวยวธการไหลตว (Flow Test) ตามมาตรฐาน DIN 1048 เปนตน 2.2 การแยกตว (Segregation) เปนสภาวะทอนภาควสดผสมแยกตวออกจากกนมกเกดขนในขณะทคอนกรตสดเคลอนทไปตามแบบหลอหรอขณะขนยาย ถาคอนกรตสดมการยดเกาะระหวางอนภาควสดผสมทดกจะท าใหเกดการแยกตวนอย การลดการแยกตวของคอนกรตสดสามารถท าไดหลายวธ เชน การใชวสดผสมหยาบและวสดผสมละเอยดทมความถวงจ าเพาะแตกตางกนไมมาก การปรบสดสวนของวสดผสมใหเหมาะสมกบประเภทของงาน หรอการใชสารผสมเพม เปนตน นอกจากนนการเลอกวธล าเลยงคอนกรตสดทถกตองและการใชเครองเขยาคอนกรตจะชวยลดการแยกตวไดเชนกน ลกษณะการแยกตวของวสดผสมในคอนกรตสดเมอทดสอบดวยวธหาคายบตวแสดงในภาพท 3.14

(ก) คอนกรตสดแยกตว (ข) คอนกรตสดไมแยกตว

ภาพท 3.14 ลกษณะการแยกตวของวสดผสมในคอนกรตสด ทมา : บรษทผลตภณฑและวสดกอสรางจ ากด. 2552 : 66-67 2.3 การเยม (Bleeding) เปนการคายน าออกจากสวนผสมคอนกรตมกเกดขนหลงจากเทคอนกรตสดใสในแบบหลอแลว การเยมมสาเหตจากการทวสดผสมมความถวงจ าเพาะมากกวาน าจงจมตวลงดานลางสงผลใหน าถกดนใหลอยขนมาทผวหนาของคอนกรต น าบรเวณผวหนานจะท าใหอตราสวนน าตอซเมนตมากขนและท าใหปรมาตรคอนกรตลดลงเนองจากน าระเหยออกไป หากน าปรมาตรทหายไปหารดวยปรมาตรคอนกรตสดทเทจนเตมแบบหลอกจะไดคาการเยม

3. ปจจยทมผลตอก าลงอดคอนกรต ภายหลงจากทปฏกรยาไฮเดรชนระหวางซเมนตและน าเกดขนสมบรณแลวคอนกรตจะอยในสภาวะของแขง เมอน าคอนกรตทแขงตวแลวไปทดสอบคณสมบตตานทานแรงตาง ๆพบวา คณสมบตตานทานแรงอดหรอก าลงอดมคาสงกวาก าลงเฉอนและก าลงดงตามล าดบ

116

ดงนนจงถอไดวาก าลงอดเปนคณสมบตเดนของคอนกรต ปจจยทมผลตอก าลงอดคอนกรตมดวยกนหลายประการดงตอไปน (บรษทผลตภณฑและวสดกอสราง จ ากด. 2552 : 97-109, วนต ชอวเชยร. 2544 : 148-170 และ Neville A.M. and Brooks J.J. 2010 : 94-119)

3.1 ประเภทของซเมนตมผลตอก าลงอดคอนกรต เนองจากซเมนตปอรตแลนดมอยหลายประเภทเมอน าไปผสมคอนกรตยอมสงผลตอก าลงอดแตกตางกน การพฒนาก าลงอดของคอนกรตทใชอตราสวนผสมเดยวกนแตใชซเมนตตางประเภทกนไดผลดงแสดงในภาพท 3.15

(Mpa

)

(psi)

( )( )

ภาพท 3.15 การพฒนาก าลงอดของคอนกรตเมอใชซเมนตแตละประเภท ทมา : บรษทผลตภณฑและวสดกอสรางจ ากด. 2552 : 19 และ Neville A.M. and Brooks J.J.

2010 : 24

จากภาพท 3.15 พบวาคอนกรตทใชซเมนตประเภทท 1 ซงเปนซเมนตทนยมใชกบงานกอสรางคอนกรตเสรมเหลกทวไปจะมการพฒนาก าลงอดอยางตอเนองจนมอาย 28 วน หลงจากนนการพฒนาก าลงอดจะเพมขนอยางชา ๆ ส าหรบคอนกรตทใชซเมนตประเภทท 3 มการพฒนาก าลงอดอยางรวดเรวในชวง 14 วนแรก หลงจากนนการพฒนาก าลงจะลดลงจนมคา

117

ใกลเคยงกบคอนกรตทใชซเมนตประเภทท 1 เมอมอาย 5 ป หากพจาณาคอนกรตทใชซเมนตประเภทท 2 และประเภทท 5 ซงเปนซเมนตปอรตแลนดดดแปลงและซเมนตปอรตแลนดทนซลเฟตพบวาการพฒนาก าลงอดมคาใกลเคยงกน โดยก าลงอดคอนกรตเมอมอาย 5 ปมคาสงกวาคอนกรตทใชซเมนตประเภทท 1 และประเภทท 3 สวนคอนกรตทใชซเมนตประเภทท 4 ซงเปนซเมนตปอรตแลนดความรอนต ามการพฒนาก าลงในชวง 90 วนแรกต ากวาซเมนตประเภทอน แตเมอเวลาผานไป 5 ปจะก าลงเพมขนจนมคาใกลเคยงกบซเมนตประเภทท 2 และประเภทท 5

3.2 ขนาดวสดผสมหยาบมผลตอก าลงอดคอนกรต วสดผสมทมขนาดใหญจะมพนผวสมผสของเหลวโดยรวมนอยกวาวสดผสมทมขนาดเลกสงผลใหการดดซบน านอยลงดวย ดงนนการใชวสดผสมหยาบทมขนาดใหญจะชวยลดปรมาณน าในขนตอนการผสมคอนกรตลงได ปรมาณน าทลดลงนจะสงผลดตอก าลงอดคอนกรตภายหลงจากแขงตวแลว ภาพท 3.16 แสดงอทธพลของขนาดวสดผสมหยาบตอก าลงอดคอนกรต

(mm)

(Mpa

)

( )

(psi)

, kg/m3 (lb/yd3)

ภาพท 3.16 อทธพลของขนาดใหญสดของวสดผสมหยาบตอก าลงอดคอนกรต ทมา : Neville A.M. and Brooks J.J. 2010 : 64

118

จากภาพท 3.16 พบวาคอนกรต 1 m3 ทใชปรมาณซเมนตนอยกวา 280 kg ขนาดวสดผสมหยาบทเพมขนมแนวโนมชวยเพมก าลงอดคอนกรตใหดขนดวย แตถาใชปรมาณซเมนตมากกวา 330 kg ในการผสมคอนกรต 1 m3 ควรใชวสดผสมหยาบขนาดใหญสดไมเกน 1

2

1 นว

เพราะท าใหก าลงอดคอนกรตสงทสด อยางไรกตามการเลอกใชขนาดวสดผสมหยาบยงตองค านงถงระยะคอนกรตหมเหลกเสรม ระยะหางของเหลกเสรม และความหนาของชนสวนโครงสรางดวย 3.3 อตราสวนน าตอซเมนต (Water Cement Ratio : W/C) เปนอตราสวนระหวางปรมาณน าตอปรมาณซเมนตทใชในการผสมคอนกรต เชน อตราสวนน าตอซเมนต 0.55 หมายถงการใชน า 0.55 kg ผสมกบซเมนต 1 kg เปนตน ทงนปรมาณน าทใชตองเพยงพอทจะท าใหปฏกรยาไฮเดรชนเกดไดอยางสมบรณ คอนกรตทใชอตราสวนน าตอซเมนตนอยจะมก าลงอดสงกวาคอนกรตทใชอตราสวนน าตอซเมนตมากดงแสดงในภาพท 3.17 อยางไรกตามการใชอตราสวนน าตอซเมนตนอยจะสงผลสบเนองท าใหคอนกรตสดมความขนเหลวลดลงจงมโอกาสเกดชองวางหรอโพรงอากาศไดมาก ดงนนการสนหรอเขยาใหคอนกรตสดมเนอแนนจะชวยลดโพรงอากาศในคอนกรตและท าใหก าลงอดดขน การเขยาหรอการกระทงคอนกรตสดดวยมอสามารถท าไดแตมประสทธภาพดอยกวาการใชเครองเขยา

ภาพท 3.17 ความสมพนธระหวางก าลงอดคอนกรตกบอตราสวนน าตอซเมนต ทมา : บรษทผลตภณฑและวสดกอสรางจ ากด. 2552 : 117 และ Neville A.M. and Brooks J.J.

2010 : 117

3.4 การบม (Curing) เปนการรกษาความชนภายในคอนกรตเอาไวเพอใหปฏกรยา ไฮเดรชนเกดไดอยางตอเนองและสมบรณ หากปฏกรยาไฮเดรชนเกดไมสมบรณยอมสงผลเสย

119

ตอก าลงอดคอนกรต การบมคอนกรตมดวยกนหลายวธ เชน การขงน า การฉดหรอพรมน า การปกคลมดวยวสดเปยก การปกคลมดวยวสดทบน า และการใชสารเคมเคลอบ เปนตน ภาพท 3.18 แสดงการพฒนาก าลงอดคอนกรตจากการบมชนทอณหภมหอง จากภาพพบวาคอนกรตทถกบมชนอยางตอเนองจะมการพฒนาก าลงอดไดดกวาคอนกรตทถกปลอยทงไวใหแขงตวในอากาศ โดยคอนกรตทบมชนตอเนองเปนเวลา 3 วน 7 วน 14 วน และ 28 วนจะมการพฒนาก าลงอดดขนตามล าดบ แตการพฒนาก าลงอดมแนวโนมลดลงภายหลงจากปลอยทงไวในอากาศ โดยคอนกรตทมการบมชนตอเนองเปนเวลา 180 วนมการพฒนาก าลงอดเพมขนอยางตอเนองและมคาก าลงอดสงทสดเมอเทยบกบการบมชนทใชเวลานอยกวา

( )

(Mpa

)

(psi)

3

28

7

14

ภาพท 3.18 อทธพลของการบมชนตอการพฒนาก าลงอดคอนกรต ทมา : บรษทผลตภณฑและวสดกอสรางจ ากด. 2552 : 92 และ Neville A.M. and Brooks J.J.

2010 : 176

การบมคอนกรตทใชอณหภมตางกนจะมผลตอการพฒนาก าลงอดคอนกรตตางกนดวย ภาพท 3.19 เปนการแสดงความสมพนธระหวางอณหภมทใชในการบมกบการพฒนาก าลงอดคอนกรต จากภาพพบวาคอนกรตทใชซเมนตปอรตแลนดประเภทท 1 เปนสวนผสมควรมอณภม

120

ทเหมาะส าหรบการบมอยในชวง 10-20oC ถาการบมใชอณหภมสงขนระหวาง 25-35oC จะเปนผลดตอการพฒนาก าลงอดในชวง 7 วนแรก ถาการบมใชอณหภมประมาณ 40oC จะเปนผลดตอการพฒนาก าลงอดในชวง 3 วนแรก และถาการบมคอนกรตใชอณหภมสงกวา 40oC จะเปนผลดตอการพฒนาก าลงอดในชวง 24 ชวโมง หรออาจกลาวไดวาการบมคอนกรตทอณหภมสงจะมแนวโนมท าใหก าลงอดเพมขนอยางรวดเรวในชวงแรกเทานน และการบมคอนกรตทอณหภมต ากวา 10oC จะมแนวโนมท าใหก าลงอดคอนกรตลดต าลง

(oC)

(Mpa

)

(psi)

(oF)

( )

ภาพท 3.19 อทธพลของการบมทอณหภมแตกตางกนตอก าลงอดคอนกรต ทมา : บรษทผลตภณฑและวสดกอสรางจ ากด. 2552 : 95 และ Neville A.M. and Brooks J.J.

2010 : 183

3.5 สารผสมเพมมผลตอก าลงอดคอนกรตแตกตางกน สารผสมเพมทเตมลงในคอนกรตเพอปรบปรงก าลงอดเปนกลมสารเคมทระบในมาตรฐาน ASTM C494 ยกตวอยางเชน

121

สารเคมผสมคอนกรตประเภท F ซงเปนสารเคมลดน าปรมาณมากเมอเตมลงในคอนกรตแลวจะมผลตอก าลงอดอยางเหนไดชด สารเคมประเภท F สามารถลดน าไดมากถงรอยละ 25-35 เมอเทยบกบปรมาณน าทใชกบคอนกรตทวไป ดงนนสารเคมประเภทนจงมกถกใชเมอตองการใหคอนกรตมก าลงอดสงขนแตคณสมบตของคอนกรตสดยงคงรกษาความสามารถเทไดเหมอนเดม เปนตน ภาพท 3.20 เปนผลของสารเคมลดน าปรมาณมากตอก าลงอดคอนกรตทใชซเมนตปอรตแลนดประเภทท 3 เปนสวนผสมและปรมาณสารเคมทแสดงในภาพเปนคารอยละของน าหนกซเมนต

( )

(Mpa

)

(psi)

8

12

28

24

ภาพท 3.20 อทธพลของสารเคมลดน าปรมาณมากตอก าลงอดคอนกรต ทมา : Neville A.M. and Brooks J.J. 2010 : 156

จากภาพท 3.20 พบวาสารเคมลดน าปรมาณมากทเพมขนจะท าใหก าลงอดคอนกรตเพมมากขนดวย เมอพจารณาคอนกรตทอาย 28 วนพบวาคอนกรตไมผสมสารเคมมก าลงอดประมาณ 53 Mpa และคอนกรตผสมสารเคมรอยละ 3 มก าลงอดประมาณ 60 Mpa หรอเพมขนรอยละ 11.7 โดยปรมาณสารเคมจะสงผลอยางมากตอก าลงอดเมอคอนกรตมอายนอยกวา 24

122

ชวโมง อยางไรกตามคอนกรตสดทผสมสารเคมลดน าปรมาณมากจะมความสามารถเทไดทดในชวงเวลาไมเกน 30 นาท แตเมอเวลาผานไปมากกวานนคณสมบตของคอนกรตสดจะกลบสสภาวะปกต

4. การทดสอบคอนกรต คอนกรตไมวาจะเปนคอนกรตสดหรอคอนกรตทแขงตวแลวควรมการทดสอบ

คณสมบตดานตาง ๆ เพอใชเปนขอมลในการควบคมคณภาพ ผลจากการทดสอบคอนกรตสดจะบงบอกความสามารถเทไดและยงชวยในการท านายก าลงอดคอนกรตทแขงตวไดอกดวย ส าหรบการทดสอบคอนกรตทแขงตวแลวเปนการสรางความเชอมนเมอน าคอนกรตนนไปใชงานในสภาพแวดลอมจรง การทดสอบคณสมบตพนฐานของคอนกรตมรายละเอยดดงตอไปน (กรมชลประทาน. 2552, บรษทผลตภณฑและวสดกอสราง จ ากด. 2552 : 63-113 และ อดมวทย กาญจนวรงค. 2543) 4.1 การทดสอบความสามารถเทไดของคอนกรตสด เปนการทดสอบหาความขนเหลวของคอนกรตในสภาวะของเหลวซงมความสมพนธกบความสามารถเทได หากความขนเหลวมากกจะท าใหคอนกรตสดไหลเขาไปในแบบหลอไดสะดวก การทดสอบความขนเหลวมดวยกนหลายวธแตบางวธสามารถท าไดเฉพาะในหองปฏบตการเนองจากเครองมอมขนาดใหญขนยายล าบาก เชน วธการทดสอบสดสวนการอดแนน หรอวธทดสอบวบ เปนตน ส าหรบวธทดสอบความขนเหลวทพบเหนทวไปในสถานทกอสรางคอวธการทดสอบคายบตว แตในบางครงกใชวธการทดสอบการจมของลกบอลเคลล ดงนนหวขอนจงขอน าเสนอขนตอนการทดสอบทงสองวธทพบเหนบอยดงรายละเอยดตอไปน 4.1.1 วธทดสอบคายบตวมาตรฐาน ASTM C143 เปนวธวดความขนเหลวของคอนกรตสดทพบเหนไดบอยในสถานทกอสรางเนองจากใชอปกรณไมมากและใชเวลาในการทดสอบนอย อยางไรกตามส านกวจยและพฒนา กรมชลประทาน (สวพ.ทล.209. 2552: 63-67) เสนอแนะวาการทดสอบนเหมาะกบคอนกรตสดทมคายบตวระหวาง 1.25-22.5 cm วธทดสอบคายบตวใชอปกรณหลก 2 ชนประกอบดวย กรวยทดสอบ (Slump Cone) เปนอปกรณทรงกรวยปลายตดขนาดเสนผาศนยกลางฐานกรวย 8 นว หรอ 20 cm และขนาดเสนผาศนยกลางปากกรวย 4 นว หรอ 10 cm ความสงของกรวย 12 นว หรอ 30 cm และเหลกกระทงปลายมน (Tamping Rod) เปนแทงเหลกขนาดเสนผาศนยกลาง 1.6 cm ยาว 60 cm ตามล าดบ สวนอปกรณเสรมทใชในการทดสอบ เชน ทตกคอนกรต เกรยงเหลก และถาดรอง เปนตน ภาพท 3.21 แสดงอปกรณทใชทดสอบคายบตวของคอนกรตสด

123

ภาพท 3.21 อปกรณทใชทดสอบคายบตวของคอนกรตสด ทมา : จรวฒน วมตตสขวรยา. 2558

ขนตอนการทดสอบคายบตวเรมจากการน ากรวยทดสอบไปวางบนถาดรองทวางบนพนเรยบแขง ทงกรวยทดสอบและถาดรองควรชนเพอปองกนคอนกรตสดสญเสยน า จากนนเหยยบฐานกรวยดวยเทาทงสองขางใหแนบสนทกบถาดรองแลวตกคอนกรตใสลงไปในกรวย จ านวน 3 ชน แตละชนควรมปรมาณใกลเคยงกนและใชเหลกกระทงชนละ 25 ครง ควรกระทงคอนกรตชนลางสดใหถงพนถาดรอง สวนชนทสองและชนทสามควรใหปลายเหลกกระทงทะลผานชนลางเลกนอย ปาดคอนกรตสวนเกนออกใหเรยบเสมอปากกรวยและยกกรวยขนในแนวดงอยางชา ๆ เมอยกกรวยออกแลวคอนกรตจะยบตวลงในรปแบบตาง ๆ ดงแสดงในภาพท 3.22 จากนนหาคาการยบตวของคอนกรตโดยวดความแตกตางระหวางความสงกรวยเทยบกบผวบนของคอนกรตทยบตวลง ถาคอนกรตยบตวลงมากกแสดงวามความขนเหลวมาก การทดสอบวธนควรใชระยะเวลาทดสอบแตละครงประมาณ 2-3 นาท

(ก) การยบแบบถกตอง (ข) การยบแบบลม (ค) การยบแบบเฉอน

ภาพท 3.22 รปแบบการยบตว

124

ทมา : Neville, A.M. and J.J. Brooks. 2010 : 83 4.1.2 วธทดสอบการจมของลกบอลเคลลมาตรฐาน ASTM C 360 เปนวธวด

ความขนเหลวของคอนกรตสดโดยการวดระยะจมตวของลกบอลมาตรฐาน วธการนเหมาะกบคอนกรตสดทมความขนเหลวปานกลางหรอใกลเคยงกบวธการทดสอบคายบตว อปกรณทใชทดสอบคอลกบอลเคลล (Kelly Ball) และภาชนะส าหรบใสคอนกรต ลกบอลเคลลมลกษณะคลายทรงกลมผาซกท าจากโลหะดงแสดงในภาพท 3.23 โดยมขนาดเสนผาศนยกลาง 15.2 cm หนก 14 kg สวนภาชนะส าหรบใสคอนกรตควรมความลกไมนอยกวา 20 cm และกวางไมนอยกวา 45 cm อปกรณเสรมทใชในการทดสอบไดแกทตกคอนกรตและถาดรอง

ภาพท 3.23 ลกบอลเคลล ทมา : บรษทผลตภณฑและวสดกอสราง จ ากด. 2552 : 77

ขนตอนการทดสอบการจมของลกบอลเคลลเรมจากการน าภาชนะมาวางบนพน

ราบเรยบ ภาชนะควรตงอยางมนคงไมเกดการสนไหว จากนนน าคอนกรตสดใสในภาชนะแลวปาดผวใหเรยบ ยกลกบอลใหลอยอยเหนอภาชนะโดยใหขายดลกบอลทงสองขางวางอยบนขอบภาชนะ คอย ๆ หยอนใหปลายมนของลกบอลสมผสผวหนาคอนกรตแลวบนทกคาทกานยดลกบอล ปลอยลกบอลใหจมลงไปในคอนกรตอยางอสระแลวบนทกระยะจมตวของลกบอล ผลตางระหวางความลกกอนและหลงการจมตวคอความขนเหลวของคอนกรตสด ควรท าการทดสอบซ าอก 2 ครงเพอยนยนผลการทดสอบ 4.2 การทดสอบก าลงอดคอนกรต (Compressive Strength of Concrete) เปนการทดสอบเพอหาคณสมบตตานทานแรงอดในแนวแกนของคอนกรตในสภาวะของแขงโดยใช

125

เครองทดสอบแรงอด รปรางของแทงคอนกรตทนยมทดสอบม 2 ลกษณะคอ รปทรงกระบอกตามมาตรฐาน ASTM C192 ซงมขนาดมาตรฐานคอ เสนผาศนยกลาง 6 นว หรอ 15 cm สง 12 นว หรอ 30 cm และรปทรงลกบาศกตามมาตรฐาน BS 1881 ซงมขนาดมาตรฐานคอ กวาง ยาว และสงดานละ 15 cm ขนาดของแทงคอนกรตทดสอบทแตกตางไปจากนจะตองถกปรบเพอเทยบเคยงกบขนาดมาตรฐาน

(ก) แบบหลอคอนกรตทรงกระบอก (ข) แบบหลอคอนกรตทรงลกบาศก

ภาพท 3.24 แบบหลอแทงคอนกรตและอปกรณการหลอแทงคอนกรต ทมา : จรวฒน วมตตสขวรยา. 2558

การหลอแทงคอนกรตเรมจากการทาน ามนภายในแบบหลอเพอปองกนคอนกรตตดกบแบบหลอ ตกคอนกรตสดใสในแบบหลอทรงกระบอกดงแสดงในภาพท 3.24 (ก) โดยแบงเปน 3 ชนแตละชนมปรมาณใกลเคยงกน ใชเหลกปลายมนกระทงชนละ 25 ครงเพอใหคอนกรตแนน สวนการหลอแทงคอนกรตในแบบหลอรปทรงลกบาศกดงแสดงในภาพท 3.24(ข) กท าในลกษณะเดยวกนแตใชเหลกกระทงชนละ 36 ครง โดยกระทงใหกระจายทวพนทอยางสม าเสมอและใหปลายเหลกกระทงผานลงไปถงชนลางเลกนอย หากคอนกรตสดมความขนเหลวนอยควรใชเครองเขยาคอนกรตเพอไลฟองอากาศภายหลงจากการกระทง ปาดผวหนาใหเรยบแลวปลอยใหคอนกรตแขงตวประมาณ 24 ชงโมง ถอดแทงคอนกรตออกจากแบบหลอแลวน าไปบมชนอยางตอเนองจนมอาย 28 วนหรอจนถงเวลาทก าหนด การบมทนยมท าคอการแชแทงคอนกรตในน าทมอณหภมอยในชวง 21-25oC ดงแสดงในภาพท 3.25 เมอคอนกรตมอายครบตามก าหนดแลวจงน าไปทดสอบก าลงอดตอไป

126

ภาพท 3.25 บอบมแทงคอนกรตทสามารถควบคมอณหภมได ทมา : จรวฒน วมตตสขวรยา. 2558 ขนตอนการทดสอบก าลงอดคอนกรตเรมจากการวดขนาดและชงน าหนกเพอหาความหนาแนนของแทงคอนกรต ผวหนาแทงคอนกรตตองเรยบไมขรขระเพอใหแรงกระจายสม าเสมอทวทงหนาตด หากผวหนาไมเรยบจะตองขดใหเรยบหรอเคลอบดวยก ามะถน โดยก ามะถนทใชเคลอบจะอยในสภาวะของเหลวทอณหภมประมาณ 180-210oC ก ามะถนดงกลาวควรผสมผงฝ นหนทผานตะแกรงเบอร 100 ดวยอตราสวนผสม 3 ตอ 1 เพอปองกนการรกไหมขณะใหความรอน น าแทงคอนกรตวางทกงกลางแทนทดสอบแลวเปดเครองทดสอบใหแรงกดกระท าดงแสดงในภาพท 3.26 ส าหรบแทงคอนกรตทรงกระบอกควรมอตราการกดอยในชวง 1.43-3.47 ksc ในเวลา 1 วนาท และแทงคอนกรตทรงลกบาศกควรมอตราการกดอยในชวง 1.12-2.72 ksc ในเวลา 1 วนาท บนทกแรงกดและระยะหดตวพรอมท งวาดภาพการวบตของแทงคอนกรต น าคาแรงกดไปหารดวยพนทหนาตดของแทงคอนกรตกจะไดหนวยแรงอดหรอก าลงอด โดยทวไปแลวก าลงอดสงสดของแทงคอนกรตทรงกระบอกจะมคานอยกวาทรงลกบาศกเนองจากทรงกระบอกมอตราสวนความชะลดมากกวา ดงนนหากตองการเปรยบเทยบก าลงอดระหวางแทงคอนกรตทงสองรปทรงกสามารถท าไดโดยใชขอแนะน าทระบในมาตรฐานตาง ๆ เชน วศวกรรมสถานแหงประเทศไทย (ว.ส.ท.1014-40. 2540) มาตรฐานผลตภณฑอตสาหกรรมแหงประเทศไทย (มอก.213. 2552) และกรมชลประทาน (สวพ.ทล.211. 2552) เปนตน ภาพท 3.27 เปนการเปรยบเทยบก าลงอดระหวางแทงคอนกรตทงสองรปทรงตามขอแนะน าตาง ๆ จากภาพพบวาความสมพนธก าลงอดแทงคอนกรตทรงลกบาศกกบแทงคอนกรตทรงกระบอกทน าเสนอโดย ว.ส.ท.1014-40 มคาต ากวาขอแนะน าทระบจากสถาบนอนแตขอแนะน านมกถกใช

127

อางองในงานกอสรางทวไป สวนความสมพนธก าลงอดทน าเสนอโดย สวพ .ทล.21 มคาใกลเคยงกบ มอก.213 โดยท สวพ.ทล.211น าเสนอความสมพนธของก าลงอดแยกยอยตามขนาดหนยอยทผสมในคอนกรต

(ก) การทดสอบคอนกรตทรงลกบาศก (ข) การทดสอบคอนกรตทรงกระบอก

ภาพท 3.26 การทดสอบก าลงอดคอนกรต ทมา : จรวฒน วมตตสขวรยา. 2558

ภาพท 3.27 ความสมพนธก าลงอดคอนกรตทรงลกบาศกกบทรงกระบอก ทมา : บรษทผลตภณฑและวสดกอสรางจ ากด. 2552 : 102, มอก.213. 2552, ว.ส.ท.1014-40.

2540 และ สวพ.ทล.211. 2552

128

กรณตองการตรวจสอบก าลงอดคอนกรตจากชนสวนโครงสรางจรงกสามารถท าไดโดยใชวธเจาะเกบแทงคอนกรต (Core Drilling) มาตรฐาน ASTM C42 การทดสอบวธนเปนการเจาะเกบแทงคอนกรตตวอยางจากสภาพจรงในสถานทกอสรางดวยการใชสวานทยดปลายดวยหวเจาะทรงกระบอกกลวง โดยหวเจาะทใชควรมขนาดเสนผาศนยกลางใหญเปนสามเทาของขนาดมวลรวมหยาบแตไมควรนอยกวา 5 cm ในขณะเจาะควรใหหวเจาะอยในแนวเสนตรงเดยวกนตลอดเวลาเพอใหชนงานมผวเรยบสม าเสมอและไมควรใหเกดการเหวยงหรอกระแทกจนแทงคอนกรตแตกหก ในขณะเจาะควรระบายความรอนจากหวเจาะดวยน า เมอไดแทงคอนกรตตวอยางแลวจงน ามาตดปลายทงสองดานใหเรยบแลวน าไปทดสอบก าลงอดตอไป โดยทวไปนยมใหความสงของแทงคอนกรตเปนสองเทาของขนาดเสนผาศนยกลาง คาก าลงอดของแทงคอนกรตทไดจากการเจาะเกบควรน ามาปรบแกใหเปนคาก าลงอดแทงคอนกรตขนาดมาตรฐาน ASTM C192 ภาพท 3.28 แสดงตวอยางแทงคอนกรตทเจาะไดจากชนสวนจรงเพอน ามาทดสอบก าลงอด

ภาพท 3.28 การเจาะเกบตวอยางคอนกรตทแขงตวแลว ทมา : จรวฒน วมตตสขวรยา. 2558

4.3 การทดสอบก าลงดงคอนกรต (Tensile Strength of Concrete) เปนวธการทดสอบหาคณสมบตตานทานแรงดงหรอก าลงดงของคอนกรต ขนตอนการเตรยมคอนกรตตวอยางตองท าอยางระมดระวงเนองจากคอนกรตเปนวสดทรบแรงอดไดดแตรบแรงดงไดต า โดยทวไป

129

ก าลงดงคอนกรตมคาประมาณรอยละ 10 ของก าลงอดสงสด (Ultimate Compressive Strength : fc’) การทดสอบก าลงดงคอนกรตมดวยกนหลายวธดงรายละเอยดตอไปน

4.3.1 วธทดสอบก าลงดงของคอนกรตโดยตรง (Direct Tensile Strength) เปนวธการหาก าลงดงของแทงคอนกรตโดยใชเครองทดสอบแรงดง ขนตอนการทดสอบเรมจากการหลอแทงคอนกรตตวอยางและบมชนตามระยะเวลาทก าหนด จากนนน าแทงคอนกรตไปตดตงบนเครองทดสอบแลวดงแทงคอนกรตดวยอตราคงทจนกระทงชนงานวบตดงแสดงในภาพท 3.29 น าคาแรงดงมาหารดวยพนทหนาตดกจะไดคาก าลงดงของคอนกรต อยางไรกตามวธการนไมนยมทดสอบเนองจากการเตรยมชนงานและการตดตงชนงานบนเครองทดสอบมความยงยาก

ภาพท 3.29 การทดสอบก าลงดงโดยตรงของคอนกรต ทมา : United States Department of Transportation. 2011

4.3.2 วธทดสอบก าลงดงของคอนกรตแบบผาซก (Split Tensile Strength)

มาตรฐาน ASTM C496 เปนการหาก าลงดงของคอนกรตวธออมโดยการน าแทงคอนกรตมากดจนเกดการวบตแบบผาซก ขนตอนการทดสอบเรมตนจากการเตรยมแทงคอนกรตทรงกระบอกตามมาตรฐาน ASTM C192 ซงมขนาดเสนผาศนยกลาง d เทากบ 15 cm ความสง l เทากบ 30 cm เมอแทงคอนกรตมอายครบก าหนดจงน ามาทดสอบก าลงดง การตดตงแทงคอนกรตในเครองทดสอบจะวางนอนโดยมแผนเหลกหนาประกบทงดานบนและดานลางตลอดความยาวแทงคอนกรต จากนนใหแรงกด P กระท ากบแทงคอนกรตในอตราคงทจนกระทงวบตดงแสดงในภาพท 3.30 ค านวณหาก าลงดงแบบผาซก fct จากสมการ

130

ภาพท 3.30 การทดสอบก าลงดงของคอนกรตทรงกระบอกแบบผาซก ทมา : จรวฒน วมตตสขวรยา. 2558 fct =

π.d.l

2P (3.1)

แกวตา ดยง และคณะ (2552 : 1667) ไดน าเสนอวาคาแรงดงแบบผาซกของคอนกรตทวไปควรมคาระหวาง 1.59 cf ถง 1.86 cf และคอนกรตมวลเบาควรมคาระหวาง 1.33 cf ถง 1.59 cf ตามล าดบ

4.3.3 วธทดสอบก าลงดงของคอนกรตโดยใชโมดลสแตกราว (Modulus of Rupture) ตามมาตรฐาน ASTM C78 เปนการทดสอบก าลงดงของคอนกรตวธออมโดยการน าคานคอนกรตมาดดเพอหาคาโมดลสแตกราว ขนตอนการทดสอบเรมจากการหลอคานคอนกรตตวอยางขนาด 15x15x50 cm ในแบบหลอดงแสดงในภาพท 3.31(ก) จากนนน าคานคอนกรตทไดมาทดสอบโมเมนตดดบนเครองทดสอบดงแสดงในภาพท 3.31(ข) คาแรงกดทกระท าบนคานจนกระทงคานวบตจะถกน าไปค านวณหาคาโมดลสการแตกราวหรอคาหนวยแรงดด คาโมดลสการแตกราวคอคาก าลงดงสงสดของคอนกรตซงเกดบรเวณดานลางของคาน อยางไรกตามคาโมดลสแตกราวส าหรบคอนกรตทวไปควรมคาประมาณ 1.9 cf

4.4 การทดสอบคอนกรตแบบไมท าลาย (Non Destructive Test of Concrete) เปนการทดสอบคณสมบตดานตาง ๆ ของคอนกรตโดยไมท าลายชนสวนโครงสรางหรอแทงคอนกรตตวอยาง การทดสอบนมดวยกนหลายวธโดยอาศยการวเคราะหขอมลทไดจากเครองมอทดสอบชนดตาง ๆ เชน ขอมลอณหภม คลน รงส พลงงานสะทอนกลบ การสนไหว และลกษณะอนภาคขนาดเลก เปนตน ตวอยางวธการทดสอบคอนกรตแบบไมท าลายมดงน

131

(ก) แบบหลอคอนกรตคานคอนกรต (ข) เครองทดสอบโมเมนตดด

ภาพท 3.31 การทดสอบโมเมนตดดของคานคอนกรต ทมา : จรวฒน วมตตสขวรยา. 2558

4.4.1 วธทดสอบก าลงอดคอนกรตดวยคอนกระแทกแบบสมดท (Schmidt’s Hammer) มาตรฐาน ASTM C805-02 เปนการทดสอบก าลงอดคอนกรตแบบไมท าลายโดยอาศยการสะทอนกลบของลกเหลกทอยภายในคอน โดยลกเหลกจะไดรบการถายเทพลงงานศกยจากสปรงและเกดการสะทอนกลบเมอสมผสผววตถ การสะทอนกลบของลกเหลกจะมคาแตกตางกนขนอยกบคณสมบตการดดซบพลงงานของคอนกรต ยกตวอยางเชน คอนกรตทมความหนาแนนสงและผวแขงจะดดซบพลงงานกระแทกต าจงท าใหลกเหลกสะทอนกลบไดมาก ในขณะทคอนกรตทมความหนาแนนนอยและเนอพรนจะใหผลตรงขาม เปนตน ขนตอนการทดสอบวธนเรมจากการขดผวคอนกรตในต าแหนงทดสอบใหเรยบดวยหนขด เตรยมความพรอมของคอนโดยสงเกตวามาตรวดการสะทอนอยทศนย จากนนจบคอนใหมนคงและกดปลายคอนบนผวคอนกรต ณ ต าแหนงทตองการทดสอบ พยายามใหแกนคอนตงฉากกบผวคอนกรตตลอดเวลาทดสอบ คอย ๆ เพมแรงกดจนกระทงเกดการสะทอนกลบแลวจงอานผลพรอมจดบนทกคาการสะทอนกลบ ท าการทดสอบซ าโดยแตละจดมระยะหางกนไมนอยกวา 2.5 cm ภาพท 3.32(ก) แสดงตวอยางคอนกระแทกแบบสมดทส าหรบทดสอบก าลงอดคอนกรต ส านกวจยและพฒนาของกรมชลประทาน (2552 : 85) แนะน าวาหากผลทอานไดแตกตางกนเกน 6 หนวยใหตดคานนทงและใชคาทนาเชอถอจ านวน 10 จดมาหาคาเฉลย น าคาเฉลยการสะทอนของลกเหลกมาแปลงเปนก าลงอดคอนกรตจากแผนภาพทตดอยขางคอนซงมลกษณะดงแสดงในภาพท 3.32(ข) วธทดสอบก าลงอดคอนกรตดวยคอนกระแทกแบบสมดทมการพฒนาใหมความ

132

สะดวกมากขนดวยการประมวลผลการสะทอนและแปลงเปนก าลงอดคอนกรตโดยอตโนมตดงแสดงในภาพท 3.33

(ก) คอนกระแทกแบบสมดท (ข) การแปลงผลทอานไดจากคอนเปนก าลงอดคอนกรต

ภาพท 3.32 ชดทดสอบก าลงอดของคอนกรตแบบไมท าลายโดยใชคอนกระแทก ทมา : จรวฒน วมตตสขวรยา. 2558 และ Sclerometro Per Calcestruzzi. n.d. : 9

ภาพท 3.33 การทดสอบก าลงอดคอนกรตแบบใชคอนกระแทกและประมวลผลอตโนมต ทมา : จรวฒน วมตตสขวรยา. 2558

133

4.4.2 วธทดสอบคณสมบตคอนกรตโดยใชคลนอลตราโซนกส (Ultrasonics Test of Concrete) เปนการทดสอบคณสมบตคอนกรตแบบไมท าลายโดยใชหลกการวดการเคลอนทของคลนอลตราโซนกสทะลผานเนอวสดดงแสดงในภาพท 3.34 คลนอลตราโซนกสมคณสมบตเปนคลนเสยงในยานความถสงกวา 20 kHz และสามารถควบคมทศทางคลนไปยงเปาหมายไดเนองจากไมมการเลยวเบนทขอบ คลนอลตราโซนกสสามารถประยกตใชในการวดความสมบรณของวตถไดเปนอยางด ในการแปรผลการทดสอบจ าเปนตองอาศยการเปรยบเทยบความแตกตางระหวางขอมลทดสอบกบขอมลอางองเพอความนาเชอถอ การประยกตใชคลน อลตราโซนกสในการทดสอบคอนกรตสามารถท าไดหลายรปแบบ เชน วดการกระจายตวของวสดผสมในคอนกรต วดการแตกราวหรอโพรงอากาศภายในเนอคอนกรต และใชท านายก าลงอดของคอนกรต เปนตน (Michael S. Mamlouk and John P. Zaniewski. 2011 : 296)

ภาพท 3.34 การทดสอบคณสมบตคอนกรตโดยใชคลนอลตราโซนกส ทมา : จรวฒน วมตตสขวรยา. 2558

สรป ปนขาวเปนวสดกอสรางทมการใชงานมาตงแตสมยอดต ปนขาวเกดจากการน าหนปน

หรอวตถดบทมสวนประกอบของแคลเซยมคารบอเนตไปเผาเพอก าจดคารบอนไดออกไซดแลวน าไปท าปฏกรยากบน า สวนทเปนสารแขวนลอยคอน าปนไลมและสวนทเปนผงแหงกคอปนขาว อตสาหกรรมกอสรางน าปนขาวไปใชประโยชนในหลายรปแบบ เชน ใชเปนวตถดบในการผลตซเมนต ใชเตมในยางแอสฟลต ใชผสมรวมกบซเมนตและทรายเพอใชในงานกอและฉาบ

134

เปนตน ปนขาวยงสามารถใชบ าบดความกระดางของน าไดโดยการท าปฏกรยากบสารเคมทละลายในน ากระดางใหกลายเปนตะกอน ส าหรบอตสาหกรรมอาหารและยาใชประโยชนจากปนขาว เชน ใชผลตสารทใชเตมในผลตภณฑยา ใชปนขาวดดคารบอนไดออกไซดเพอใหผกและผลไมสามารถเกบไวไดนาน การเตมปนขาวในน าเชอมเพอลดความเปนกรดและท าใหสงเจอปนในน าเชอมตกตะกอน เปนตน ซเมนตเปนวสดชนดผงสเทาเมอผสมน าจะสามารถใชเปนวสดเชอมประสานและเมอแขงตวมลกษณะคลายหน ซเมนตทใชในการกอสรางทวไปเรยกวา ซเมนตปอรตแลนด กรรมวธการผลตซเมนตแบงออกเปน 2 วธคอ วธผลตซเมนตแบบเปยกและวธผลตซเมนตแบบแหง การผลตซเมนตทงสองวธมความแตกตางกนทขนตอนการเตรยมวตถดบกอนการน าไปเผา เมอน าเมดปนทไดจากการเผามาบดใหละเอยดกจะไดซเมนตผง ซเมนตปอรตแลนดแบงเปน 5 ประเภทแตละประเภทมองคประกอบทางเคมแตกตางกน ซเมนตปอรตแลนดท ง 5 ประเภทประกอบดวย ประเภทท 1 ซเมนตธรรมดาเหมาะส าหรบคอนกรตทวไป ประเภทท 2 ซเมนตดดแปลงเหมาะส าหรบงานคอนกรตขนาดใหญหรอพนททมซลเฟตปานกลาง ประเภทท 3 ซเมนตใหก าลงอดเรวเหมาะกบงานคอนกรตทตองการจะใชงานเรวหรองานซอมแซม ประเภทท 4 ซเมนตความรอนต าเหมาะส าหรบงานคอนกรตหลาหรองานโครงสรางขนาดใหญทมการใชคอนกรตปรมาณมาก และประเภทท 5 ซเมนตทนซลเฟตเหมาะกบโครงสรางทไดรบผลกระทบจากซลเฟตหรอพนทมความเปนดาง

คอนกรตเปนวสดกอสรางทเกดจากปฏกรยาเคมระหวางซเมนตและน าโดยมวสดผสมละเอยดและวสดผสมหยาบรวมอยดวย คอนกรตเมอผสมเสรจใหมจะอยในสภาวะเหลวหรอเรยกวาคอนกรตสดเปนสภาวะทคอนกรตสามารถไหลได ส าหรบคอนกรตทแขงตวแลวจะมคณสมบตการตานทานแรงอดไดด คอนกรตไมวาจะเปนคอนกรตสดหรอคอนกรตทแขงตวแลวควรมการทดสอบคณภาพ ผลจากการทดสอบคอนกรตสดเปนการบงบอกความสามารถเทไดและยงชวยในการท านายก าลงอดคอนกรตไดอกดวย ส าหรบการทดสอบคอนกรตทแขงตวแลวจะชวยสรางความเชอมนเมอน าคอนกรตนนไปใชงาน

135

ค าถามทบทวน

1. ปนขาวสามารถน ามาประยกตใชกบงานกอสรางประเภทใดไดบาง 2. จงอธบายความแตกตางระหวางปนขาวและปนสก 3. วธการผลตซเมนตแบบเปยกตางจากวธการผลตซเมนตแบบแหงอยางไร 4. จงอธบายการพฒนาก าลงอดของสารประกอบหลกในซเมนตจากปฏกรยาไฮเดรชน 5. ซเมนตปอรตแลนดแบงเปนกประเภท แตละประเภทมคณสมบตอยางไร 6. หากจ าเปนตองใชซเมนตปอรตแลนดประเภทท 1 ในพนทมปรมาณซลเฟตปานกลางจะ

มวธการแกไขปญหาอยางไร 7. วสดผสมในคอนกรตแตละอยางควรมคณสมบตอยางไร 8. เพราะเหตใดจงนยมใชทรายแมน าและหนยอยเปนวสดผสมในงานคอนกรต 9. จงบอกวธการบมคอนกรตและจงอธบายจดเดนและจดดอยของแตละวธ 10. ถาวสดผสมหยาบมสดสวนคละไมดจะสงผลเสยอยางไรตอคอนกรต 11. ผลการทดสอบก าลงดงของคอนกรตแบบผาซกของแทงคอนกรตขนาดเสนผาศนยกลาง

15 cm สง 30 cm พบวาตองใชน าหนกกด 15,900 kg จงท าใหแทงตวอยางวบต จงหาก าลงดงของแทงคอนกรตน (ตอบ : ก าลงดง = 22.5 ksc)

12. ผลการทดสอบก าลงอดแทงคอนกรตทรงลกบาศกขนาด 15 cm 15 cm 15 cm พบวาตองใชน าหนกกด 95,000 kg จงท าใหแทงตวอยางวบต จงหาก าลงอดของแทงคอนกรตน (ตอบ : ก าลงอด = 422 ksc)

136

137

บทท 4 โลหะและเหลก

โลหะเปนวสดทมความส าคญในวงการอตสาหกรรมเนองจากมคณสมบตเดนหลายดาน

โลหะบรสทธไมนยมน ามาผลตเปนเครองมอหรอเครองจกร แตโลหะผสมกลบมความนยมมากกวาเนองจากเปนการน าโลหะตงแตสองชนดมาผสมกนเพอใหมคณสมบตตามทตองการ โลหะผสมโดยทวไปแบงเปน 2 กลมคอโลหะผสมทมเหลกเปนองคประกอบและโลหะผสมทไมมเหลกเปนองคประกอบ ส าหรบอตสาหกรรมกอสรางสวนใหญนยมน าโลหะผสมทมเหลกเปนองคประกอบไปใชงานเนองจากโลหะกลมนมความแขงแรง ตวอยางสงกอสรางทสรางจากโลหะผสมทมเหลกเปนองคประกอบ เชน อาคาร สะพาน โรงงาน และไซโล เปนตน ดงนนบทนจงมงเนนน าเสนอคณสมบตพนฐานของโลหะผสมทมเหลกเปนองคประกอบ โดยมเนอหาประกอบดวย องคประกอบของโลหะ โครงสรางผลก จดบกพรองในโลหะ คณสมบตของโลหะ การทดสอบโลหะ และมาตรฐานเหลกอตสาหกรรม ตามล าดบ

องคประกอบของโลหะ กว หวงนเวศนกล (2552 : 65-66) แมน อมรสทธ (ม.ป.ป. : 3) และ Michael S. Mamlouk

and John P. Zaniewski (2011: 85-86) กลาววาโลหะ (Metal) เปนวสดกลมอนนทรยทเกดจากธาตทเปนโลหะชนดเดยวหรอหลายชนดมารวมกนหรออาจมอโลหะเปนสวนผสมดวย โลหะมสมบตเดนหลายดาน เชน เปนตวน าไฟฟาทด เปนตวน าความรอนทด มความแขงแรงสง และสามารถรดเปนแผนหรอเปนทอนได เปนตน โลหะทมบทบาทส าคญในวงการอตสาหกรรมคอโลหะกลมทเปนเหลก (Ferrous Metal) นอกจากนนยงมโลหะทไมใชเหลก (Non-ferrous Metal) ทถกน ามาใชงานอกดวย เชน อะลมเนยม ทองแดง สงกะส และดบก เปนตน ถาหากน าโลหะบรสทธตงแตสองชนดขนไปมาผสมกนจะเรยกวา โลหะผสม (Alloy) โดยทโลหะผสมยงแยกยอยออกเปน 2 กลมคอ โลหะผสมทมเหลกเปนองคประกอบ และโลหะผสมทไมมเหลกเปนองคประกอบ โดยทวไปแรเหลกตามธรรมชาตมกไมบรสทธเพราะมธาตอนเจอปนอยดวย เชน แมงกานส ซลคอน ฟอสฟอรส ซลเฟอร และไนโตรเจน เปนตน ดงนนหากตองการไดแรเหลกบรสทธจงตองน าแรเหลกตามธรรมชาตมาถลงเสยกอนจงจะสามารถน าไปใชงานได อยางไรกตามคณสมบตเชงกลของเหลกบรสทธมขอจ ากดจงมกเตมธาตอนเพอปรบปรงคณสมบต เชน เตมโครเมยมและนกเกลเพอท าใหเหลกบรสทธกลายเปนเหลกกลาไรสนม เปนตน โลหะผสมทมเหลกเปนองคประกอบมรายละเอยดดงตอไปน

138

1. เหลกกลา เหลกกลา (Steel) คอเหลกทมสวนผสมของคารบอนไมเกนรอยละ 2 และเปนเหลกทมการใชงานอยางแพรหลายในอตสาหกรรมกอสราง คณสมบตเดนของเหลกกลาคอสามารถตานทานแรงดงและแรงเฉอนไดดตลอดจนสามารถเชอมและรดขนรปไดดอกดวย เหลกกลาแบงเปนกลมตาง ๆ ไดดงตอไปน (กว หวงนเวศนกล . 2552 : 68-69, พงศพน วรสนทโรสถ และวรพงศ วรสนทโรสถ . 2555 : 181-185, สภาสน ลมปานภาพ . ม.ป.ป. : 121-125 และ Mikell P. Groover. 2013 : 95-101)

1.1 เหลกกลาคารบอน (Carbon Steel) เปนโลหะผสมทมธาตเหลกเปนวสดหลกและมธาตคารบอนผสมในปรมาณตางกนแบงออกเปน 3 กลมคอ

เหลกกลาคารบอนต า (Low Carbon Steel) เปนเหลกกลาทมสวนผสมของคารบอนไมเกนรอยละ 0.25 เหลกกลากลมนมราคาไมแพงสามารถเชอมและขนรปไดงายจงนยมน าไปใชงานทวไป เชน ใชท าตวถงรถยนต หลงคาเหลก หรอเครองใชในครวเรอน เปนตน

เหลกกลาคารบอนปานกลาง (Medium Carbon Steel) เปนเหลกกลาทมสวนผสมของคารบอนรอยละ 0.2-0.5 เหลกกลากลมนสามารถน าไปชบแขงไดดจงเหมาะกบการน าไปใชท าเปนชนสวนเครองจกรกล เชน เฟอง กานสบ หรอไขควง เปนตน

เหลกกลาคารบอนสง (High Carbon Steel) เปนเหลกกลาทมสวนผสมของคารบอน รอยละ 0.5-1.5 ท าใหมความแขงแรงมากขนแตมความเหนยวลดลง เหลกกลากลมนเหมาะกบการน าไปใชท าชนงานททนตอการขดสหรอทนตอการสกหรอ เชน สปรง แหนบรถยนต หรอลกปน (Ball Bearing) เปนตน 1.2 เหลกกลาผสม (Alloy Steel) เปนโลหะผสมทมธาตเหลกเปนวสดหลกและมธาตคารบอนรวมถงธาตอนผสมรวมดวย เหลกกลาผสมแบงออกเปน 2 กลมคอ

เหลกกลาผสมต า (Low Alloy Steel) เปนเหลกกลาทมธาตอนผสมไมเกนรอยละ 8 โดยมวตถประสงคเพอปรบปรงคณสมบตการชบแขงและคณสมบตตานทานแรง เหลกกลากลมนนยมน ามาผลตเปนชนสวนเครองจกรกลจงมชอเรยกอกอยางวา เหลกกลาเครองจกรกล (Machine Steel) ตวอยางธาตทผสมในเหลกกลาผสมต าคอ โครเมยม นกเกล โมลบดนม และแมงกานส เปนตน

เหลกกลาผสมสง (High Alloy Steel) เปนเหลกกลาทมธาตอนผสมมากกวารอยละ 8 โดยมวตถประสงคเพอปรบปรงคณสมบตเฉพาะดาน เชน ทนความรอน ทนการขดส และทนการกดกรอน เปนตน ถาเหลกกลาผสมสงมโครเมยมผสมมากกวารอยละ 10.5 จะสามารถทนตอการเกดสนมไดดจงถกเรยกวา เหลกกลาไรสนม หากมสวนผสมของโครเมยม นกเกล

139

โมลบดนม วาเนเดยม โคบอลต แทลเลยม มากกวารอยละ 5 และคารบอนรอยละ 0.8-2.2 จะท าใหเหลกคงความแขงทอณหภมสงไดดจงนยมน ามาผลตชนสวนงานเจาะและตด

2. เหลกหลอ เหลกหลอ (Cast Iron) คอโลหะผสมทมธาตเหลกเปนองคประกอบหลกมคารบอนผสมประมาณรอยละ 2.4 ซลคอนผสมประมาณรอยละ 1-3 และมธาตอนผสมรวมดวย ลกษณะเดนของเหลกหลอคอมอณหภมหลอมเหลวต าสามารถไหลเขาไปในแบบหลอไดด เมอเยนตวแลวมการเปลยนแปลงปรมาตรนอยแตแตกหกงาย รายละเอยดของเหลกหลอแตละชนดมดงตอไปน (กว หวงนเวศนกล . 2552 : 70-72, พงศพน วรสนทโรสถ และวรพงศ วรสนทโรสถ. 2555 : 176-178, สภาสน ลมปานภาพ. ม.ป.ป. : 125-128 และ Mikell P. Groover. 2013 : 101-102) เหลกหลอขาว (White Cast Iron) เปนเหลกหลอทมปรมาณคารบอนและซลคอนผสมต ารวมถงมการแขงตวอยางรวมเรว เนอเหลกเปนสขาวหรอใส ผลกมคณสมบตตานทานการขดสทดแตแตกหกงาย

เหลกหลอเทา (Gray Cast Iron) เปนเหลกหลอทมการแขงตวชาหรอปานกลางท าใหเหลกหลอชนดนมคณสมบตตานทานการขดสและคณสมบตตานทานการสกกรอนไดด ผลกคอนขางแตกหกงาย

เหลกหลออบเหนยว (Malleable Cast Iron) เปนเหลกหลอทมองคประกอบใกลเคยงกบเหลกหลอขาวแตมการปรบปรงคณภาพดวยกระบวนการทางความรอน สงผลใหเหลกหลออบเหนยวมความแขงเชนเดยวกบเหลกหลอขาวแตมความเหนยวเพมขน

ตารางท 4.1 องคประกอบของเหลกหลอมาตรฐาน ASTM

ชนด เหลก

(รอยละ) คารบอน (รอยละ)

ซลคอน (รอยละ)

แมงกานส (รอยละ)

แรธาตอน ๆ

เหลกหลอเทา (ASTM Class 20) เหลกหลอเทา (ASTM Class 30) เหลกหลอเหนยว (ASTM A395) เหลกหลอขาวคารบอนต า

93.0 93.6 94.4 92.5

3.5 3.2 3.0 2.5

2.5 2.1 2.5 1.3

0.65 0.75

- 0.4

- - -

นกเกล 1.5 โครเมยม 1.0โมลบดนม 0.5

ทมา : Mikell P. Groover. 2013 : 101

140

เหลกหลอเหนยว (Ductile Cast Iron) เปนเหลกหลอทมองคประกอบใกลเคยงกบเหลก หลอเทาแตมปรมาณ ซลคอน ซลเฟอร และฟอสฟอรสนอยกวา เหลกหลอเหนยวมการปรบปรงคณภาพดวยกระบวนการทางความรอนสงผลใหเกดผลกแกรไฟตรปทรงกลมซงมความแขงแรงคลายกบเหลกกลา ปรมาณแรธาตทเปนสวนผสมของเหลกหลอกลมตาง ๆ แสดงในตารางท 4.1

โครงสรางผลกของโลหะ โลหะมโครงสรางแบบผลก (Crystalline Structure) ทประกอบขนจากหนวยเซลล (Unit

Cell) ซงเปนกลมของอะตอมทจดเรยงตวกนอยางเปนระเบยบ โครงสรางผลกของโลหะเกดจากแรงยดเหนยวไฟฟาทเกดระหวางประจไฟฟาของไอออนบวก (Cation) และไอออนลบ (Anion) เรยกแรงยดเหนยวนวา พนธะไอออนก (Ionic Bond) ซงเปนพนธะทแขงแรงสามารถน าความรอนและไฟฟาไดดเนองจากมอเลกตรอนอสระอยภายใน โลหะสวนใหญมโครงสรางผลกแบบสมมาตร เชน รปทรงลกบาศกมอะตอมตรงกลาง (Body-Centred Cubic : BCC) รปทรงลกบาศกมอะตอมตรงกลางแตละดาน (Face-Centred Cubic : FCC) หรอรปทรงหกเหลยม (Hexagonal Close-Packed : HCP) เปนตน โครงสรางผลกสามมตของหนวยเซลลโลหะเรยกวา แลตทซ (Lattice) แสดงในภาพท 4.1 โครงสรางผลกดงกลาวมการก าหนดระยะระหวางอะตอมเรยกวา แลตทซพารามเตอร (Lattice Parameter) ดงแสดงในภาพท 4.2 (สภาสน ลมปานภาพ. ม.ป.ป. : 119-120, Ash Ahmed and John Sturges. 2015 : 17-28 and William D. Callister. 2007 : 38-94)

(ก) BCC (ข) FCC

(ค) HCP

ภาพท 4.1 โครงสรางผลกหนวยเซลลของโลหะ ทมา : Ash Ahmed and John Sturges. 2015 : 25

141

ab

c

xy

z

(ก) ระยะของโครงสรางผลก (ข) มมของโครงสรางผลก

ภาพท 4.2 แลตทซพารามเตอรของโครงสรางผลก ทมา : William D. Callister. 2007 : 46

เมอพจารณาแลตทซพารามเตอรของโครงสรางผลกแบบ BCC และ FCC ซงมรปทรงลกบาศกพบวาดาน a เทากบดาน b และดาน c มม β มม α และมม เทากบ 90 องศา ส าหรบโครงสรางผลกแบบ HCP พบวาโดยทวไปมดาน a เทากบดาน b สวนดาน c จะตางออกไป มม β และมม α เทากบ 90 องศา สวนมม มคาเทากบ 120 องศา นอกจากนนโครงสรางผลกโลหะแตละแบบจะมระนาบแผนผลกแตกตางกน ระนาบดงกลาวมคณสมบตท าใหโลหะสามารถเปลยนรปรางไดโดยไมเกดการแตกราวเมอมแรงมากระท า แลตทซพารามเตอรและรศมอะตอม (Atomic Radius : R) ของธาตโลหะชนดตาง ๆ ทอณหภมหองน าเสนอในตารางท 4.2 ถง 4.4

ตารางท 4.2 แลตทซพารามเตอรของโลหะทมโครงสรางแบบ BCC

โลหะ แลตทซพารามเตอร : a = b = c (nm) รศมอะตอม : R (nm) โครเมยม (Chromium : Cr) เหลก (Ferrous : Fe) โปแตสเซยม (Potassium : K) โซเดยม (Sodium : Na) แทนทาลม (Tantalum : Ta) ทงสเตน (Tungsten : W) โมลบดนม (Molybdenum : Mo) วาเนเดยม (Vanadium : V)

0.289 0.287 0.533 0.429 0.330 0.316 0.315 0.304

0.125 0.124 0.231 0.186 0.143 0.137 0.136 0.132

ทมา : William F. Smith. 2011 : 72

142

ตารางท 4.3 แลตทซพารามเตอรของโลหะทมโครงสรางแบบ FCC

โลหะ แลตทซพารามเตอร: a = b = c (nm) รศมอะตอม : R (nm) อะลมเนยม (Aluminium : Al) ทองแดง (Copper : Cu) ทองค า (Gold : Au) ตะกว (Lead : Pb) นกเกล (Nickel : Ni) เงน (Silver : Ag) แพลทนม (Platinum : Pt)

0.405 0.3615 0.408 0.495 0.352 0.409 0.393

0.143 0.128 0.144 0.175 0.125 0.144 0.139

ทมา : William F. Smith. 2011 : 72

ตารางท 4.4 แลตทซพารามเตอรของโลหะทมโครงสรางแบบ HCP

โลหะ แลตทซพารามเตอร รศมอะตอม

R (nm) a = b (nm) c (nm) แคดเมยม (Cadmium : Cd) สงกะส (Zinc : Zn) แมกนเซยม (Magnesium : Mg) โคบอลต (Cobalt : Co) เซอรโคเนยม (Zirconium : Zr) ไทเทเนยม (Titanium : Ti) เบรลเลยม (Beryllium : Be)

0.2973 0.2665 0.3209 0.2507 0.3231 0.2950 0.2286

0.5618 0.4947 0.5209 0.4069 0.5148 0.4683 0.3584

0.149 0.133 0.160 0.125 0.160 0.147 0.113

ทมา : William F. Smith. 2011 : 73

กระบวนการเยนตวของโลหะและสารละลายของแขง โลหะสวนใหญมกถกใชงานในสภาวะของแขง อยางไรกตามในขณะทโลหะจากสภาวะหลอมเหลวแปรสภาพมาเปนของแขงจะอยภายใตกระบวนการเยนตว โดยโลหะทผานกระบวนการเยนตวแลวโดยสวนใหญมกอยในรปสารละลายของแขงเนองจากมธาตอนรวมดวย รายละเอยดของกระบวนการเยนตวและสารละลายของแขงมดงตอไปน (แมน อมรสทธ. ม.ป.ป. : 12-19 และ William F. Smith. 2011 : 82-84, 252-271)

143

1. การเกดผลกของโลหะภายใตกระบวนการเยนตว การเกดผลกของโลหะซงเปนของแขงภายใตกระบวนการเยนตวหรอการคลายความ

รอนของโลหะหลอมเหลว (Solidification) ม 2 ขนตอนคอ ขนตอนแรกเรยกวา นวคลเอชน (Nucleation) เปนขนตอนการเกดนวคลไอ (Nuclei) ซงเปนอะตอมของโลหะหลอมเหลวทเกาะกนเปนอนภาคขนาดเลก ขนตอนทสองเปนการเตบโตของแขนงผลกจากนวคลไอจนกระทงเกดผลกของโลหะโตเตมท ล าดบการเกดผลกของโลหะบรสทธแสดงในภาพท 4.3

(ก) เกดนวคลไอขนาดเลก (ข) เกดผลกขนาดเลก (ค) แขนงผลกโตขน

(ง) ชองระหวางแขนงผลกลดลง (จ) ผลกโตเตมท

ภาพท 4.3 การเกดผลกภายใตกระบวนการเยนตวของโลหะบรสทธหลอมเหลว ทมา : William D. Callister. 2007 : 65

จากภาพท 4.3 จะเหนไดวาเมออณหภมของโลหะบรสทธหลอมเหลวลดลงจะท าใหอะตอมโลหะเรมเกาะกนเปนอนภาคขนาดเลกเรยกวา นวคลไอ กระบวนการเกดนวคลไอนเรยกวา โฮโมจเนยสนวคลเอชน (Homogeneous Nucleation) จากนนนวคลไอจะโตขนเรอย ๆ จนกระทงอนภาคมขนาดเทากบขนาดวกฤตซงมความเสถยรและกลายเปนนวเคลยส (Nucleus) จากนนจะเกดแขนงผลกขนาดเลกกอตวขนจากนวเคลยส ในขณะทอณภมลดลงอยางตอเนองแขนงผลกกจะโตขนเรอย ๆ จนกลายเปนผลกขนาดใหญทมการจดเรยงตวอยางเปนระเบยบ

144

ภายในผลกทเกดจากนวคลไอแตละอนจะมทศทางการกอตวตางกนและมรปรางตางกนเรยกวา เกรน (Grain) เชน เกรนขนาดเลก เกรนขนาดใหญ เกรนรปรางกลม หรอเกรนรปรางเรยวยาว เปนตน โลหะทประกอบดวยผลกจ านวนมากถกเรยกวาโลหะหลายผลก เมอผลกโตเตมทกจะเกดการสมผสระหวางเกรนเรยกบรเวณนวา ขอบเกรนหรอขอบเขตเกรน (Grain Boundary)

จ านวนของนวคลไอทเกดขนในกระบวนการเยนตวของโลหะจะมผลตอโครงสรางผลกและรปรางเกรน ถาจ านวนนวคลไอทเกดขนมจ านวนนอยจะท าใหโครงสรางเกรนหยาบและขนาดใหญ แตถามจ านวนนวคลไอเกดขนมากจะท าใหโครงสรางเกรนมขนาดเลกละเอยด โดยโครงสรางเกรนของโลหะมผลตอคณสมบตดานความแขงแรง นอกจากนนจ านวนของนวคลไอยงมความสมพนธกบอตราการเยนตวของโลหะหลอมเหลวดวย ถาหากโลหะหลอมเหลวเยนตวลงอยางรวดเรวจะมผลท าใหเกดนวคลไอจ านวนมากและไดเกรนทมขนาดเลก แตในทางตรงกนขามถาโลหะหลอมเหลวเยนตวลงอยางชา ๆ จะท าใหเกดนวคลไอจ านวนนอยและไดเกรนขนาดใหญ ยกตวอยางเชนเมอน าโลหะบรสทธหลอมเหลวไปใสในแบบหลอทหยดนงอยกบทจะเกดโครงสรางเกรน 2 แบบ คอ เกรนแบบอควแอกซ (Equiaxed Grains) และเกรนแบบคอลมนาร (Columnar Grains) ซงเกรนแบบอควแอกซเปนเกรนทเกดจากผลกทโตทกทศทางและมกเกดขนบรเวณใกลผนงของแบบหลอ เนองจากบรเวณใกลผนงแบบหลอมอตราการเยนตวเรวจงท าใหเกดนวคลไอขนาดเลกจ านวนมากเกรนจงมขนาดเลก ส าหรบเกรนแบบคอลมนารเปนเกรนทมลกษณะเรยวยาวและขนาดใหญ เกรนชนดนจะเกดขนเมอโลหะหลอมเหลวเยนตวลงอยางชา ๆ บรเวณตรงกลางแบบหลอ การเยนตวอยางชา ๆ จะท าใหเกดนวคลไอจ านวนนอยสงผลใหเกดเกรนทมลกษณะหยาบและยาว ภาพท 4.4 เปนตวอยางทแสดงรปรางของเกรนแบบอควแอกซและแบบคอลมนารในแทงโลหะผสมอะลมเนยม (Ingot)

การเกดนวคลไอในโลหะหลอมเหลวยงมปจจยอนอก เชน การเตมธาตอนหรอสงแปลกปลอมในโลหะหลอมเหลว การคนหรอกวนโลหะหลอมเหลวในขณะทอยระหวางกระบวนการเยนตว หรอการเพมพนทผวของแบบหลอเพอใหเกดนวคลไอมากขน เปนตน กระบวนการเกดนวคลไอนเรยกวา เฮเทอโรจเนยสนวคลเอชน (Heterogeneous Nucleation) ในงานอตสาหกรรมมกใชกระบวนการเฮเทอโรจเนยสนวคลเอชนในการก าหนดจ านวนหรอรปรางเกรนของโลหะ กระบวนการท าใหเกรนละเอยด (Grain Refinement) มกท าโดยการเตมสารทเรยกวา เกรนรไฟเนอร (Grain Refiner) ลงในโลหะหลอมเหลวเพอใหเกดนวคลไอจ านวนมาก ตวอยางธาตทเปนเกรนรไฟเนอรส าหรบโลหะทมอะลมเนยมเปนสวนผสม เชน เซอรโคเนยมไทเทเนยม และโบรอน เปนตน กระบวนการเฮเทอโรจเนยสนวคลเอชนยงมวตถประสงคเพอท าใหเกดผลกแบบเดยวหรอปองกนการเกดหลายผลกในชนงาน เชน ชนสวนอเลกทรอนกสจ าพวกทรานซสเตอรทท าจากสารประกอบกงตวน าทมโครงสรางผลกเดยว ถาหากชนสวนม

145

โครงสรางหลายผลกกจะท าใหมขอบเขตเกรนจ านวนมากสงผลใหเกดการขดขวางและท าลายคณสมบตทางไฟฟา เปนตน

(ก) ภาพตดขวาง (ข) ภาพตดตามแนวยาว

ภาพท 4.4 รปรางของเกรนแบบอควแอกซและแบบคอลมนาร ทมา : แมน อมรสทธ. ม.ป.ป. : 12

2. โลหะในรปสารละลายของแขง โลหะในรปสารละลายของแขง (Solid Solution) คอธาตโลหะในสภาวะของแขงทม

อะตอมหรอไอออนในโครงสรางผลกทถกแทนทดวยอะตอมของธาตอน โลหะผสมจดวาเปนสารละลายของแขงทประกอบดวยอะตอมของธาต 2 ชนดขนไปกระจายตวอยในโครงสรางเดยวกน สารละลายของแขงม 2 แบบดงตอไปน

2.1 สารละลายของแขงแบบแทนท (Substitutional Solid Solution) เกดจากการแทนทของอะตอมของธาตสองชนดในโครงสรางผลก โดยอะตอมของธาตทเปนตวถกละลาย (Solute Atoms) จะเขาไปแทนทอะตอมของธาตทเปนตวท าละลาย (Solvent Atoms) ปจจยทมผลตอการเขาไปแทนทของอะตอมตางชนดกน เชน ขนาดอะตอมของธาตทงสองใกลเคยงกน โครงสรางผลกของธาตทงสองเหมอนกน คาอเลกโทรเนกาวต (Electronegativity) และเวเลนซอเลกตรอน (Valence Electron) ของธาตทงสองใกลเคยงกน เปนตน ตวอยางการเกดสารละลายของแขงแบบแทนทกรณขนาดอะตอมใกลเคยงกน เชน ขนาดอะตอมของธาตแตกตางกนไมเกนรอยละ 15 มกเกดการแทนทไดงาย ถาขนาดอะตอมตางกนรอยละ 15-30 อาจแทนทไดบางสวน แตถาขนาดอะตอมตางกนเกนกวารอยละ 30 มกไมเกดการแทน เปนตน โลหะทเปนสารละลายของแขงแบบนจะไมมการเปลยนแปลงโครงสรางผลกเนองจากอะตอมของตวถกละลายและตวท าละลายมโครงสรางผลกเหมอนกน แตอาจเกดการเสยรปไปบางโดยเฉพาะอยางยงเมอขนาดอะตอมตางกนมาก ภาพท 4.5 แสดงสารละลายของแขงแบบแทนทระหวางอะตอมธาตสองชนด

146

Substitutional Solid Solution

ภาพท 4.5 สารละลายของแขงแบบแทนทระหวางอะตอมของธาตสองชนด ทมา : แมน อมรสทธ. ม.ป.ป. : 14 และ William D. Callister. 2007 : 84

2.2 สารละลายของแขงแบบแทรก (Interstitial Solid Solution) เปนสารละลายทเกดจากอะตอมของธาตทเปนตวถกละลายเขาไปแทรกอยในชองวางระหวางอะตอมของธาตทเปนตวท าละลาย สารละลายของแขงแบบแทรกจะเกดขนเมอขนาดของอะตอมของตวถกละลายมขนาดเลกกวาอะตอมของตวท าละลาย ตวอยางของธาตทมขนาดเลกและสามารถเขาไปแทรกระหวางชองวางอะตอมอน เชน ไฮโดรเจน คารบอน ไนโตรเจน และออกซเจน เปนตน ภาพท 4.6 แสดงสารละลายของแขงแบบแทรกระหวางอะตอมของคารบอนในเหลก จากภาพพบวาอะตอมของคารบอนมขนาดเลกกวาจะเขาไปแทรกในชองวางระหวางอะตอมของเหลก สงผลท าใหอะตอมของเหลกทอยรอบอะตอมของคารบอนเสยรปหรอบดเบยว (Distortion) โดยทวไปคารบอนสามารถแทรกในเหลกทมโครงสรางผลกแบบ FCC ไดไมเกนรอยละ 2.08 ทอณหภมประมาณ 1,148oC

Interstitial Solid Solution

FCC

ภาพท 4.6 สารละลายของแขงแบบแทรกของคารบอนในเหลกทมโครงสรางแบบ FCC ทมา : แมน อมรสทธ. ม.ป.ป. : 15 และ William D. Callister. 2007 : 84

147

ความไมสมบรณของผลก วสดชนดตาง ๆ ทผลตออกมาใชงานมกมจดบกพรองหรอความไมสมบรณ ความ

บกพรองทเกดขนนสงผลท าใหคณสมบตทางกายภาพและทางกลเปลยนไป ส าหรบโลหะถงแมวาจะมการควบคมคณภาพอยางดแลวกตามแตความบกพรองกเกดขนไดเชนกน ความไมสมบรณของผลกโลหะแบงเปน 4 แบบคอ ความไมสมบรณแบบจด ความไมสมบรณแบบเสน ความไมสมบรณแบบระนาบ และความไมสมบรณแบบสามมต ตามล าดบ รายละเอยดความไมสมบรณของผลกโลหะมดงตอไปน (แมน อมรสทธ. ม.ป.ป. : 15-19, Michael F. Ashby and David R.H. Jones. 2005 : 119-130 และ William D. Callister. 2007 : 79-86)

1. ความไมสมบรณแบบจด ความไมสมบรณแบบจด (Point Defects) หรอเรยกวา ความไมสมบรณแบบศนยมต

(Zero-Dimensional Defects) เปนขอบกพรองทเกดขนเนองจากความผดปกตของอะตอมใดอะตอมหนงหรออะตอมคใดคหนงในโครงสรางผลก ความบกพรองแบบจดยงแบงออกเปนรปแบบตาง ๆ ดงน

1.1 ความไมสมบรณทเกดเปนชองวาง (Vacancy Point Defect) เปนจดบกพรองทเกดจากกอะตอมบางอะตอมในโครงสรางผลกสญหายไปดงแสดงในภาพท 4.7(ก) ความไมสมบรณแบบนมกเกดกบโลหะหลอมเหลวทก าลงเยนตวหรออาจเกดในขณะทอะตอมไดรบความรอนจนเกดการสนไหวกได ความไมสมบรณทเกดเปนชองวางสามารถเปลยนต าแหนงไปไดจากกระบวนการแพรหรอการเคลอนตวเมออณหภมสงขน โดยทวไปความไมสมบรณทเกดเปนชองวางภายในโลหะมกเกดขนนอยกวา 1 จดตอ 10,000 อะตอม

1.2 ความไมสมบรณทเกดจากการแทรกตว (Interstitial) เปนความไมสมบรณแบบจดทเกดจากอะตอมทมอยเดมเขาไปแทรกระหวางชองวางอะตอม (Self-interstitial) ดงแสดงในภาพท 4.7(ข) เมอเกดการแทรกตวกจะท าใหอะตอมขางเคยงเกดการเสยรปหรอเกดการบดเบยว โดยทวไปความไมสมบรณจากการแทรกตวมกเกดขนไดยากกวาการเกดชองวางเนองจากอะตอมทแทรกมขนาดใหญกวาชองวางและท าใหโครงสรางผลกขาดเสถยรภาพ

1.3 ความบกพรองแบบชอตก (Schottky Imperfection) เปนความไมสมบรณแบบจดทเกดขนเนองจากไอออนบวกและไอออนลบสญหายไปพรอมกนท าใหเกดชองวางคของไอออนทงสอง (Ion Pair Vacancy) ดงแสดงในภาพท 4.8 สาเหตทเกดการสญหายพรอมกนนเพอรกษาสมดลประจไฟฟาใหเปนกลาง

148

(ก) ความไมสมบรณทเกดเปนชองวาง (ข) ความไมสมบรณทเกดจากการแทรก

ภาพท 4.7 ความไมสมบรณแบบจดทเกดในโลหะ ทมา : แมน อมรสทธ. ม.ป.ป. : 16 และ William D. Callister. 2007 : 82

1.4 ความบกพรองแบบเฟรนเคล (Frenkel Imperfection) เปนความไมสมบรณแบบจดทเกดจากการยายต าแหนงของไอออนบวก (Displaced Ion) เขาไปแทรกระหวางชองวางของไอออนลบ สาเหตเนองจากไอออนบวกมขนาดเลกกวาจงมโอกาสทจะเขาไปแทรกระหวางชองวางได ในขณะทไอออนบวกเขาไปแทรกกจะเกดชองวางของต าแหนงเดมของไอออนบวก (Cation Vacancy) เพอรกษาสมดลของประจไฟฟาดงแสดงในภาพท 4.8 นอกจากนนหากมอะตอมแปลกปลอมเขาไปแทนท (Substitutional) หรอเขาไปแทรกในชองวางกถอวาเปนความไมสมบรณแบบจดดวยเชนกน

ภาพท 4.8 ความบกพรองแบบชอตกและความบกพรองแบบเฟรนเคล ทมา : William D. Callister. 2007 : 435

149

2. ความไมสมบรณแบบเสน ความไมสมบรณแบบเสน (Line Defects หรอ Dislocations) หรอความไมสมบรณแบบ

หนงมต (One Dimensional Defects) เปนความไมสมบรณทเกดจากการบดเบยวหรอผดรปของโครงสรางผลก มกจะเกดขนในกระบวนการเยนตวของโลหะหลอมเหลวหรอเกดจากแรงทมากระท าจนท าใหโลหะเสยรปอยางถาวร (Plastic Deformation) ความไมสมบรณแบบเสนแบงออกเปน 2 ลกษณะคอ ความไมสมบรณแบบเสนขอบ (Edge Dislocation) มสาเหตมาจากการมครงระนาบพเศษ (Extra Half Plane) แทรกในโครงสรางผลก การแทรกตวนท าใหเกดแรงอดบรเวณครงระนาบพเศษและแรงดงในฝงตรงขาง แนวทแบงระหวางแรงอดและแรงดงนเรยกวา ระนาบเลอน (Slip Plane) ภาพท 4.9 แสดงความไมสมบรณแบบเสนขอบจนท าใหเกดความไมสมบรณเปนแนวยาวคลายตวทหวกลบ (Inverted Tee) เมอเกดความไมสมบรณแบบเสนขนกจะท าใหเกดแรงบรเวณครงระนาบพเศษและท าใหเกดเวกเตอรเบอรเกอรส (Burgers Vector : b

)

หรอเวกเตอรรอยเลอน (Slip Vector) เวกเตอรดงกลาวจะอยในทศตงฉากกบครงระนาบพเศษ เมอมแรงภายนอกมากระตนกจะท าใหครงระนาบพเศษเคลอนทไปตามทศทางของเวกเตอรรอยเลอน การเคลอนทของครงระนาบพเศษนจะเคลอนทไปเรอย ๆ และจะหยดเมอเคลอนทไปจนถงขอบของโครงสรางผลก ระนาบสวนเกนทขอบโครงสรางผลกนเรยกวา หนวยแนวเลอน (Unit Step of Slip) ดงแสดงในภาพท 4.10 ทงนการเคลอนทของครงระนาบพเศษจะมระยะเทากบขนาดเวกเตอรรอยเลอนซงสมพนธกบลกษณะโครงสรางผลกของโลหะ

(ก) ระนาบทเกดความไมสมบรณ (ข) ความไมสมบรณในลกษณะ 3 มต

ภาพท 6.9 ความไมสมบรณแบบเสนขอบ ทมา : Michael S. Mamlouk and John P. Zaniewski. 2011 : 64

150

b

b

ภาพท 4.10 การเคลอนทของความไมสมบรณแบบเสนขอบ ทมา : Michael S. Mamlouk and John P. Zaniewski. 2011 : 65

ความไมสมบรณแบบเสนลกษณะทสองคอความไมสมบรณแบบเสนเกลยว (Screw Dislocation) เปนความไมสมบรณทเกดจากแรงในทศทางตรงขามกนกระท ากบโครงสรางผลกจะเกดเปนระนาบเฉอน (Cutting Plane) และท าใหโครงสรางผลกเกดการเสยรปคลายกบเกลยวหรอบนไดเวยน บรเวณทโครงสรางผลกเกดการเสยรปนจะมพลงงานสะสมมาก โดยเวกเตอรรอยเลอนจะมทศขนานกบแนวความไมสมบรณแบบเสนเกลยวดงแสดงในภาพท 4.11(ก) อยางไรกตามการเกดความไมสมบรณแบบเสนในโครงสรางผลกสวนใหญมกเกดผสมระหวางความไมสมบรณแบบเสนขอบและความไมสมบรณแบบเสนเกลยวดงแสดงในภาพท 4.11(ข) จากภาพจะพบวาเมอมแรงเฉอนกระท ากบโครงสรางผลกจนเกดความไมสมบรณแบบเสนเกลยวในแนว A กอน ตอจากนนจงเกดความไมสมบรณแบบเสนขอบในแนว B ตามมาทหลง ส าหรบเสน AB เปนแนวทแสดงใหเหนการเกดความไมสมบรณแบบเสนทเบยงเบนเปนเสนโคง

151

B

A

(ก) โครงสรางผลกบดเบยวจากแรงเฉอน (ข) ความไมสมบรณผสมเสนเกลยวและแบบขอบ

ภาพท 4.11 ความไมสมบรณแบบเสนเกลยว ทมา : William D. Callister. 2007 : 90-91

3. ความไมสมบรณแบบระนาบ ความไมสมบรณแบบระนาบ (Planar Defects) หรอเรยกวา ความไมสมบรณแบบสอง

มต (Two-Dimensional Defects) เปนความบกพรองทเกดขนบรเวณโครงสรางผลกทมการเรยงตวแตกตางกน ความไมสมบรณแบบนมกเกดขนบรเวณขอบเกรนซงเปนบรเวณทเกรนเตบโตมาสมผสกน บรเวณดงกลาวมปรมาณอะตอมนอยกวาภายในเกรนและยงมสงเจอปนสะสมอยมากอกดวย ความไมสมบรณแบบระนาบมรายละเอยดดงตอไปน

3.1 ความไมสมบรณพนผวภายนอก (External Surface) เปนความไมสมบรณแบบระนาบทเกดขนบรเวณพนผวภายนอกของโลหะ สาเหตเนองจากพนผวภายนอกมระนาบของอะตอมแถวนอกสดไมไดสมผสกบอะตอมขางเคยงอยางนอยหนงดานสงผลท าใหพนธะระหวางอะตอมมความแขงแรงนอยกวาอะตอมทอยดานใน ดงนนพนผวภายนอกจงมโอกาสเกดความบกพรองหรอความไมสมบรณขนไดงาย

3.2 ความไมสมบรณขอบเกรน (Grain Boundary) เปนความไมสมบรณทเกดจากการเรยงตวของผลกตางกนจากสาเหตการเกดผลกอยางอสระของแตละเกรน เมอทศทางการเรยงตวของผลกตางกนกจะท าใหเกดมมจากแนวโคง (Angle of Misalignment) ดงแสดงในภาพท 4.12 จากภาพพบวาความแตกตางของมมทเกดอาจมากหรอนอยขนอยกบทศทางการกอตวของ

152

ผลกในแตละเกรน ถามมตางกนไมมากเรยกวา ความไมสมบรณขอบเกรนมมเลก (Small Angle Grain Boundary) หรอความไมสมบรณขอบเอยง (Tilt Boundary) ถามมตางกนมากกจะเรยกวา ความไมสมบรณขอบเกรนมมใหญ (High Angle Grain Boundary)

ภาพท 4.12 ความไมสมบรณของขอบเกรน ทมา : William D. Callister. 2007 : 93

3.3 ความไมสมบรณขอบแฝด (Twin Boundary) เปนความบกพรองแบบระนาบทเกดจากความแตกตางของโครงสรางอะตอมทอยคนละดานของระนาบซงเรยกวา ระนาบแฝด (Twin Plane) สาเหตเกดจากอะตอมดานหนงของระนาบแฝดมต าแหนงผดไปจากเดมคลายภาพสะทอน (Mirror Image Position) ดงแสดงในภาพท 4.13 ความไมสมบรณประเภทนมกเกดจากความผดพลาดของกระบวนการอบหรอกระบวนการขนรปโลหะ เชน เมอโลหะถกขนรปดวยแรงทมากระท ากจะท าใหต าแหนงอะตอมเปลยนไปตามทศทางแรงในขณะทสวนอนยงคงมโครงสรางผลกเหมอนเดม เปนตน ความไมสมบรณขอบแฝดมชอเรยกแตกตางกนตามลกษณะเฉพาะของการเกดระนาบผลก เชน ขอบแฝดการอบ (Annealing Twin) มกจะเกดกบโลหะทมโครงสรางผลกแบบ FCC หรอขอบแฝดกลศาสตร (Mechanical Twin) มกจะเกดกบโลหะทมโครงสรางผลกแบบ BCC และ HCP เปนตน ความไมสมบรณประเภทนสามารถแกไขไดโดยการใหความรอนจนเกรนกลบคนสสภาพเดม

153

ภาพท 4.13 ความไมสมบรณขอบแฝด ทมา : William D. Callister. 2007 : 187

4. ความไมสมบรณแบบสามมต ความไมสมบรณแบบสามมต (Three Dimensional Defects หรอ Bulk Defects) หรอ

เรยกวา ความไมสมบรณแบบปรมาตร (Volume Defects) เปนความบกพรองทมกเกดระหวางกระบวนการขนรปโลหะ รปแบบความไมสมบรณลกษณะน เชน รพรน รอยแตกราว การมสงปลอมปน หรอการเกดเฟสอสณฐาน เปนตน

อทธพลกระบวนการทางความรอนตอคณสมบตเหลก การศกษาความสมพนธระหวางคณสมบตของเหลกกบปรมาณธาตคารบอนและ

อณหภมเกดขนอยางกวางขวางในหลายประเทศ ปจจบนไดมการน าผลการศกษาดงกลาวมาเขยนเปนแผนภมเรยกวา แผนภมสมดลของเหลกกลาและเหลกหลอ (Steel and Cast Iron Phase Diagram) ดงแสดงในภาพท 4.14 โดยแกนตงของแผนภมเปนอณหภมและแกนนอนเปนรอยละปรมาณธาตคารบอนโดยน าหนกทผสมในเหลก รายละเอยดกระบวนการทางความรอนตอเหลกตามแผนภมมดงตอไปน (สขอคณา ล. 2553 : 28-34, Ash Ahmed and John Sturges. 2015 :75-76, 122-126 และ Michael S. Mamlouk and John P. Zaniewski. 2011: 89-91)

เหลกโดยทวไปจะอยในสภาวะของแขงเมออณหภมต ากวา 723oC และจะมชอเรยกตางกนตามปรมาณคารบอนทเปนสวนผสม ถาปรมาณคารบอนผสมในเหลกไมเกนรอยละ 2.0 จะเรยกวาเหลกกลาซงแบงเปน 2 ประเภทคอ ไฮโปยเทกตอยด (Hypo Eutectiod) เปนเหลกกลาทมปรมาณคารบอนผสมนอยกวารอยละ 0.83 และไฮเปอรยเทกตอยด (Hyper Eutectiod) เปนเหลกกลาทมปรมาณคารบอนผสมรอยละ 0.83-2.0 ตามล าดบ ส าหรบเหลกทมปรมาณคารบอนมากกวารอยละ 2.0 แตไมเกนรอยละ 6.67 จะเรยกวา เหลกหลอ ปรมาณคารบอนมผลตอความ

154

แขงแรงและการเสยรปของเหลกภายใตแรงทมากระท า ปจจยทมผลตอความสามารถในการละลายของคารบอนในเหลกคออณหภมและโครงสรางผลก เหลกทอณหภมหองโดยทวไปจะมโครงสรางผลกแบบ BCC และอะตอมเรยงตวกนแนนมชองวางนอย เมออณหภมสงกวา 723oC โครงสรางผลกจะเปลยนเปนแบบ FCC ซงมระยะหางระหวางอะตอมมากกวาแบบ BCC จงท าใหอะตอมของธาตอนผานเขามาภายในโครงสรางผลกไดงายขน เหลกเมอผานกระบวนการทางความรอนตามแผนภมจะมโครงสรางผลกแบงเปนประเภทตาง ๆ ดงตอไปน

Temperature oF Temperature oC

3000

280228002720

26002552

2400

2200

20662000

1800

16701600

14001333

1200

1000

410

1539

1492

1400

1130

910

760

723

210

0.5% 0.83% 1% 2% 3% 4% 5% 6%

6.674.30.008%

2066 oF

1333 oF

Magnetic (1414 oF)

point A2

A2 A3

A1,2,3

ACM

0.025

A1

A0

A E B

Austenite in

liquid

CM begins

to solidify

Primary

austenite

begins to

solidify

Austenite

ledeburite

and

cementite

Austenite

to pearlite

Cementite

and

ledeburite

Pearlite and Cementite

Pearlite

and ferrite

Steel

Hypo-eutectoid Hyper-eutectoid

Cast Iron

L

Cementite, pearlite

and transformed

ledeburite

Austenite solid solution

of carbon in gamma iron

Magnetic change of Fe3C

Fe3C

L + Fe3C

+ Fe3C

+ Fe3C

+ L

+ L

δ

δ

δ

+

+

= Austenite

= Ferrite

= Delta iron

= CementiteCMδ

ภาพท 4.14 แผนภมสมดลของเหลกกลาและเหลกหลอ ทมา : Invision Power Services, Inc. 2001

เฟอรไรต (Ferrite) หรอ อลฟาเฟอรไรต (α -Ferrite) เปนโครงสรางหรอเฟส (Phase) ของ

เหลกกลาทมคารบอนผสมในสารละลายของแขงทเปนโครงสรางผลกแบบ BCC โดยมปรมาณคารบอนทละลายไมเกนรอยละ 0.025 ทอณหภมประมาณ 723oC เมอมองผานกลองจลทรรศน

155

จะเหนเกรนเปนพนสขาว เฟอรไรตเปนโครงสรางผลกทมความยดหยนสงแตมความแขงแรงและความแขงต า

ออสทไนต (Austenite) หรอ แกรมมาออสทไนต ( γ -Austenite) เปนโครงสรางของเหลกกลาทมปรมาณคารบอนผสมในสารละลายของแขงทเปนโครงสรางผลกแบบ FCC โดยมปรมาณคารบอนละลายไมเกนรอยละ 2.0 ทอณหภมประมาณ 1,130oC ลกษณะของเกรนเมอมองผานกลองจลทรรศนจะเหนเปนพนสขาวมขนาดใหญกวาเฟอรไรต ออสทไนตเปนโครงสรางผลกทมความยดหยนสงแตความแขงแรงยงคงต าอย

ซเมนตไต (Cementite : CM) หรอ เหลกคารไบด (Iron Carbide) สตรเคมคอ Fe3C เปนเหลกทมปรมาณคารบอนผสมไมเกนรอยละ 6.67 และมโครงสรางผลกไมเสถยร (Metastable) เนองจากมปรมาณคารบอนผสมอยมาก โครงสรางผลกทไมเสถยรจะท าใหเหลกและคารบอนแยกออกจากกนไดงายถาอยภายใตอณหภมสงเปนเวลานาน ซเมนตไตเปนสารประกอบโลหะ (Intermetallic Compound) ทมความแขงมากแตเปราะ

เหลกเดลตา (Delta Iron : ) เปนโครงสรางเหลกทมคารบอนผสมในสารละลายของแขงทเปนโครงสรางผลกแบบ BCC โครงสรางผลกมเสถยรภาพทอณหภมระหวาง 1,400-1,539oC โครงสรางผลกของเหลกเดลตามความแขงแตเปราะมากจงเกดการแตกราวไดงายเมอมแรงมากระท า

เพอรไลต (Pearlite) เปนผลกทเกดจากการรวมกนของเฟอรไรตกบซเมนตไตทเกดจากปฏกรยายเทกตอยด (Eutectoid) เมอมองผานกลองจลทรรศนจะเหนเกรนเปนแถบยาวสลบกนระหวางอลฟาเฟอรไรตและเหลกคารไบด เพอรไลตมคณสมบตเดนดานความแขงแรงแตมความยดหยนนอยกวาเฟอรไรต

จากภาพท 4.14 ยงพบอกวาในขณะทอณหภมของเหลกเพมสงขนเรอย ๆ มผลท าใหโครงสรางผลกเปลยนไปและบางสวนเรมเกดการละลายกลายเปนของเหลว (Liquid : L) เมออณหภมสงขนจนถงจดหลอมเหลวกจะท าใหเหลกกลายเปนของเหลวท งหมด คารบอนทเพมขนมแนวโนมท าใหจดหลอมเหลวของเหลกลดต าลง โดยเหลกบรสทธมจดหลอมเหลวประมาณ 1,534oC แตเหลกทผสมคารบอนรอยละ 4.3 มจดหลอมเหลวลดลงเหลอประมาณ 1,130oC อยางไรกตามถามปรมาณคารบอนผสมมากกวารอยละ 4.3 กลบท าใหจดหลอมเหลวเพมขน การเปลยนแปลงสถานะของเหลกจากสภาวะของเหลวกลบไปเปนของแขงเรยกวา ปฏกรยายเทกตก (Eutectic)

156

การทดสอบคณสมบตของโลหะ โลหะตางชนดกนยอมมคณสมบตแตกตางกนจงจ าเปนตองมการทดสอบคณสมบตดานตาง ๆ เพอเปนประโยชนตอการน าโลหะไปใชงาน รายละเอยดการทดสอบโลหะมดงตอไปน (สขอคณา ล. 2553, K&C MOULDINGS. n.d., Mahyar Naraghi. n.d., Michael S. Mamlouk and John P. Zaniewski. 2011: 116-126 และ Mikell P. Groover. 2013 : 52-71)

1. การตรวจสอบโครงสรางจลภาค การตรวจสอบโครงสรางจลภาค (Microscopy) เปนการศกษารปรางเกรนของโลหะและสงผดปกตตาง ๆ ทอยภายใน เกรนโลหะจะกอตวขนจากอนภาคของนวคลไอและมรปรางแตกตางกน เมอเกรนเตบโตขนจนสมผสกนจะเกดขอบเกรนซงมลกษณะเฉพาะและสามารถตรวจสอบไดดวยกลองก าลงขยายสง โครงสรางจลภาคยงสามารถใชท านายคณสมบตดานอนของโลหะไดอกดวย ขนตอนการศกษาโครงสรางจลภาคเรมตนจากการเตรยมชนงานตวอยางเพอน ามาใชในการตรวจสอบ โดยชนงานตวอยางทถกตดจากชนสวนจรงจะตองมโครงสรางผลกไมเปลยนแปลงจากเดม การตดแตงชนงานควรมการหลอเยนเพอระบายความรอนและควรตดชนงานใหเปนระนาบเรยบไมขรขระ ถาชนงานเปนโลหะกลมเหลกกลาหรอเหลกผสมอาจใชใบตดทท าจากผงอะลมเนยมออกไซด (Al2O3) หรอถาชนงานเปนโลหะนอกกลมเหลกอาจใชใบตดทท าจากซลกอนคารไบด (SiC) กได เมอไดชนงานตวอยางตามขนาดและรปรางทก าหนดแลวกจะน าชนงานนนไปขดแตงผว การขด (Grinding) เปนขนตอนการท าผวชนงานใหเรยบเพอขจดรอยตาง ๆ ทเกดจากขนตอนการตด ชนงานทจะน าไปขดผวจะตองท าเรอนหมเพอใหการจบยดมความมนคง การขดเพอลบรอยต าหนตาง ๆ มกใชกระดาษขดตงแตเบอรหยาบไปจนถงเบอรละเอยด กระบวนการขดผวชนงานประกอบดวย การขดหยาบเปนการขดเพอขจดรอยลกจากการตด การขดละเอยดเปนการขดเพอขจดรอยขนาดเลกทผวชนงานหลงจากขนตอนการขดหยาบ การขดละเอยดยงเปนการขจดโครงสรางผลกทเปลยนแปลงไปเนองจากอณหภมขณะตดหรอขดหยาบอกดวย ขณะขดควรหมนชนงานไปเปนมมฉากจากทศทางเดมเพอขดรอยเดมใหหายไปจนหมด การปองกนผวชนงานไมใหเกดการเปลยนโครงสรางผลกสามารถท าไดดวยการใชน าเปนตวหลอเยน และสดทายเปนการขดเงา (Polishing) ซงเปนการขดเพอท าใหผวชนงานเรยบสนทจนปรากฎเหนโครงสรางผลกทแทจรง ชนดของผงขดตองมความละเอยดมาก เชน ผงขดเพชรเปนผงขดทมประสทธภาพสงเพราะมความแขงมาก หรออาจใชผงขดออกไซดซงเปนผงขดส าหรบโลหะทมความเหนยว เปนตน การขดเงาครงสดทายอาจใชผงขดทมขนาดละเอยดมากถง 0.04 µm โดยใชน าเปนตวหลอเยน

157

ผวชนงานภายหลงจากกระบวนการขดเงาจะยงไมสามารถมองเหนโครงสรางจลภาคไดอยางชดเจนจงจ าเปนตองมการกดผวชนงานดวยกรด (Etching) กระบวนการกดกรดเปนการใชสารเคมในการท าปฏกรยากบโลหะเพอใหมองเหนรปรางเกรนไดชดเจนยงขน สารเคมทใชอาจจะเปนกรดหรอดางกไดขนอยกบชนดของโลหะดงแสดงในตารางท 4.5 การกดกรดจะใชวธการจม แกวง หรอเชดผวหนาชนงานดวยสารเคมตามระยะเวลาทก าหนดแลวจงลางออกดวยน าหรอแอลกอฮอล การกดกรดสามารถท าได 2 ลกษณะคอการกดกรดบรเวณขอบเกรนและการกดกรดบรเวณผวหนาเกรน

ตารางท 4.5 ประเภทสารเคมส าหรบกดผวโลหะ

โลหะ สารเคมกดผวโลหะ หมายเหต

เหลกกลา (Carban Steel) กรดไนตรก (Nitric Acid)

ไนตล (Nital) จมหรอแชในชวงเวลาทก าหนดตามประเภทเหลก

กรดพครก (Picric Acid) ทองแดง (Copper) ทองเหลอง (Brass) บรอนซ (Bronze)

แอมโมเนยม เปอรซลเฟท (Ammonium Pesulphate)

จมหรอแชในชวงเวลาทก าหนดตามประเภทโลหะ

อะลมเนยม (Alumium) กรดไฮโดรฟลออรก (Hydrofluoric Acid)

จมหรอแกวงในชวงเวลา ประมาณ 15 วนาท

ทมา : สขอคณา ล. 2553 : 11

การตรวจสอบโครงสรางจลภาคทนยมทดสอบคอการถายภาพโดยใชกลองจลทรรศนล าแสง (Light Microscope) เนองจากโลหะเปนวสดทบแสงไมสามารถใชแสงสองผานชนงานจากดานลางไดจงตองใชการสะทอนแสงตกกระทบทผวชนงานเพอสงเกตรปรางเกรน เลนสของกลองจลทรรศนล าแสงมก าลงขยายแตกตางกนขนอยกบประสทธภาพของกลองซงอาจมก าลงขยายถง 100 เทาหรอมากกวากได ตวอยางภาพโครงสรางจลภาคของชนงานทผานการกดกรดและถกสองดวยกลองจลทรรศนล าแสงแสดงในภาพท 4.15 จากภาพจะสามารถสงเกตเหนรปรางของเกรนไดจากแนวขอบเกรนและยงสามารถตรวจสอบต าหนตาง ๆ ทมภายในเกรนไดอกดวย นอกจากน นภาพโครงสรางจลภาคของชนงานทไดจากกลองจลทรรศนล าแสงยงสามารถบนทกเปนภาพสไดอกดวย

158

ภาพท 4.15 โครงสรางจลภาคของชนงานทผานการกดกรด ทมา : สขอคณา ล. 2553 : 12 และ William D. Callister. 2007 : 100

2. การทดสอบความแกรงของโลหะ ความแกรง (Toughness) เปนสมบตของวสดในการดดซบพลงงานโดยไมท าใหเกดการ

แตกหก ความแกรงมความสมพนธกบคณสมบตดานความแขงแรงและความเหนยว วสดทมความแกรงมากคอวสดทสามารถดดซบพลงงานไดมากและเกดการเปลยนแปลงรปรางไดมากโดยไมเกดการแตกหก แตในทางกลบกนถาวสดมความสามารถในการดดซบพลงงานนอยกจะถอวามความแกรงนอย หรออาจกลาวไดวาวสดเหนยวมแนวโนมมคาความแกรงมากกวาวสดเปราะ คณสมบตความแกรงมความส าคญกบโลหะบางชนดทใชงานเฉพาะอยาง เชน โครงสรางเรอ โครงสรางเครองบน หรอลวดเหลกก าลงสง เปนตน การวดคาความแกรงของโลหะมกใชวธการทดสอบแรงกระแทก (Impact Test) ซงเปนวธการวดปรมาณพลงงานกระแทกทกระท ากบวตถจนเกดการแตกหก การทดสอบแรงกระแทกแบงเปน 2 วธหลกคอ การทดสอบแรงกระแทกแบบชาร ป (Charpy Impact Test) และการทดสอบแรงกระแทกแบบไอซอด (Izod Impact Test) ชนงานตวอยางส าหรบทดสอบแรงกระแทกมลกษณะเปนแทงยาวหนาตดขวางรปสเหลยมจตรสและมรอยบากอยตรงกลาง รอยบากมรปรางเปนตวว (V-Notch) หรอตวย (U -Notch) ขนอยกบขอก าหนดในการทดสอบวสดแตละชนด เครองมอและชนงานทดสอบแรงกระแทกแบบชาร ปแสดงในภาพท 4.16 ส าหรบเครองมอและชนงานทดสอบแรงกระแทกแบบไอซอดแสดงในภาพท 4.17 ความแตกตางระหวางการทดสอบแบบชาร ปและแบบไอซอดคอลกษณะการวางชนงาน ชนงานของการทดสอบแบบชาร ปจะวางในแนวนอนและตมน าหนกจะกระแทกบรเวณตรงขามกบรอยบาก สวนการทดสอบแบบไอซอดจะวางชนงานในแนวตงและตมน าหนกกระแทกบรเวณดานทมรอยบาก

159

h

h’

ภาพท 4.16 เครองมอการทดสอบแรงกระแทกแบบชาร ปและชนงาน ทมา : William D. Callister. 2007 : 224

การทดสอบแรงกระแทกแบบชาร ปและแบบไอซอดมวธการทดสอบคลายกนคอ น าชนงานทดสอบไปวางไวในต าแหนงทมแรงมากระแทกจากการเหวยงของตมน าหนก มวลและความสงของการยกตมน าหนกมผลตอคาพลงงานกระแทก โดยความสงของตมน าหนกทยกขนกอนการกระแทก (h) สามารถแปลงเปนความเรวการเหวยงขณะกระแทกชนงาน ณ จดต าสดได เมอตมน าหนกกระแทกชนงานจะสญเสยพลงงานไปจ านวนหนงแตยงคงเคลอนทตอไปไดอกจนถงต าแหนงความสงหลงกระแทก (h’) ผลตางระหวางความสง h และ h’ คอพลงงานกระแทกซงมหนวยเปน จล (Joule : J หรอ ft-lb)

160

ภาพท 4.17 เครองมอทดสอบแรงกระแทกแบบไอซอดและชนงาน ทมา : Mahyar Naraghi. n.d. ปจจยส าคญทมผลตอความแกรงของโลหะคออณหภมของสภาพแวดลอมทสงผลมายงอณหภมของชนงาน ภาพท 4.18 เปนตวอยางความสมพนธระหวางอณหภมตอความแกรงในรปของพลงงานกระแทก จากภาพพบวาหากน าชนงานมาทดสอบในสภาพแวดลอมทมอณหภมแตกตางกนจะมอณหภมชวงหนงทท าใหพลงงานกระแทกเปลยนแปลงไปอยางรวดเรวซงสอดคลองกบการเปลยนสภาพของชนงานจากวสดเหนยวไปเปนวสดเปราะ อณหภมในชวงนเรยกวา อณหภมเปลยนแปลงสถานภาพการกระแทก (Impact Transition Temperature : ITT) ซงวสดแตละชนดจะมชวง ITT แตกตางกน จากภาพยงพบอกวาคาพลงงานกระแทกจะเพมมากขนเมอชนงานถกทดสอบในสภาพแวดลอมทมอณหภมสงกวา ITT และชนงานยงคงมความเหนยวคงเดม แตถาชนงานถกทดสอบในสภาพแวดลอมทมอณหภมต ากวา ITT จะท าใหคาพลงงานกระแทกลดลงและชนงานมความเหนยวลดลงดวย ดงนนในการใชงานวสดจ าพวกโลหะจงควรน าไปใชในสภาพแวดลอมทมอณหภมสงกวา ITT เพอปองกนความเสยงทโลหะจะแปรสภาพไปเปนวสดเปราะนนเอง

161

(ft-l

b)

ภาพท 4.18 อทธพลของอณหภมตอพลงงานกระแทกของโลหะ ทมา : ศนยเทคโนโลยโลหะและวสดแหงชาต. ม.ป.ป.

3. การทดสอบความแขงของโลหะ ความแขง (Hardness) เปนคณสมบตวสดในการตานทานการเปลยนแปลงรปรางอยาง

ถาวร การทดสอบความแขงเปนวธทนยมใชทดสอบโลหะเนองจากทดสอบงายและมคาใชจายนอย อกทงคาความแขงยงมความสมพนธกบคณสมบตดานอนของวสดอกดวย เชน ความแขงแรง ความเหนยว ความยดหยน และความหยนหนด เปนตน หลกการทใชประเมนคาความแขงของวสดคอการน าวสดทแขงกวากดบนวสดทออนกวาเพอวดขนาดรอยกด (Indentation) การทดสอบความแขงของวสดมหลายวธ เชน การทดสอบความแขงแบบรอกเวลล การทดสอบความแขงแบบบรเนลล การทดสอบความแขงแบบวกเกอรส การทดสอบความแขงแบบคนบ และการทดสอบความแขงแบบบาโคล เปนตน รายละเอยดการทดสอบความแขงแตละวธมดงตอไปน 3.1 การทดสอบความแขงแบบรอกเวลล (Rockwell Hardness Test) เปนการวดคาความแขงของวสดดวยการน าหวกดมากดลงบนชนงานดวยแรงคาหนงแลวจงวดความลกของหวกดทจมลงไปในชนงาน สวนประกอบของเครองมอทดสอบแบบรอกเวลลประกอบดวย มาตรวด (Gauge) หวกด (Penetrator) ทงรองชนงาน (Anvil) ควงเลอนต าแหนง (Elevating Screw) พวงมาลยควบคม (Hand Wheel) ตวปรบศนย (Zero Adjuster) น าหนกถวง (Weights) และชนงานทดสอบ (Specimen) ดงแสดงในภาพท 4.19(ก) ชนดหวกดทใชทดสอบมทงแบบหวกดเพชรทรงกรวย (Diamond Cone Penetrator) และหวกดเหลกกลาผสมทรงโคงมน (Alloy Steel Ball

162

Penetrator) โดยหวกดแตละแบบจะมขนาดเสนผาศนยกลางระหวาง 1.6-12.7 mm ภาพท 4.19(ข) แสดงตวอยางหวกดแบบรอกเวลล

(ก) เครองทดสอบความแขงแบบรอกเวลล (ข) หวกดแบบรอกเวลล

ภาพท 4.19 เครองทดสอบความแขงแบบรอกเวลล ทมา : AvStop.com. 2014 และ สขอคณา ล. 2553 : 12

การทดสอบความแขงแบบรอกเวลลยงแยกยอยอกหลายวธ แตทนยมทดสอบม 3 วธคอ รอกเวลลซ (Rockwell-C) รอกเวลลบ (Rockwell-B) และรอกเวลลเอ (Rockwell-A) ตามล าดบ ถาหากชนงานมความแขงมากจะใชวธทดสอบแบบรอกเวลลซซงใชหวกดเพชรทรงกรวยปลาย

163

แหลมมมม 120 องศา แตถาชนงานมความแขงปานกลางจะใชวธทดสอบแบบรอกเวลลเอซงใชหวกดเพชรทรงกรวยเชนกนแตใชแรงกดหลกนอยกวารอกเวลลซเพอใหเหมาะสมกบวสดทออนกวา ในขณะทการทดสอบแบบรอกเวลลบเหมาะกบชนงานทมความแขงนอยซงใชหวกดเหลกกลาทรงโคงมนขนาดเสนผาศนยกลางประมาณ 1.59 mm ขนตอนการทดสอบความแขงแบบรอกเวลลเรมตนจากการน าชนงานมาวางบนทงรองชนงานแลวหมนพวงมาลยควบคมเพอยกชนงานใหไปชดหวกด ออกแรงกดน าเพอใหหวกดจมลงบนผวชนงานเพอก าหนดต าแหนงทดสอบ จากนนจงเพมแรงกดหลกซงเปนแรงทใชทดสอบความแขงของวสด เมอแรงกดลดลงกจะท าใหหวกดทจมลงไปในชนงานเกดการคนตว ดงนนเมอเอาแรงกดหลกออกใหคงคางแรงกดน าเอาไวเพอใหปลายหวกดยงคงอยต าแหนงทเกดการยบตวอยางถาวรดงแสดงในภาพท 4.20 จากนนท าการบนทกคาความแขงจากมาตรวดและวดรอยกดทเกดขนบนผวชนงาน โดยทวไปขนาดเสนผาศนยกลางรอยกดของการทดสอบแบบรอกเวลลจะมคาระหวาง 0.2-1.0 mm

AB

A

C

AD

ภาพท 4.20 การใหแรงกดและลกษณะการจมตวของหวกด ทมา : Mechanics of Solids MIE222. n.d.

ขอควรระวงในการทดสอบความแขงแบบรอกเวลลคอ ชนงานททดสอบจะตองมผวเรยบสม าเสมอ ความหนาของชนงานควรมากกวา 10 เทาของความลกรอยกดหรอมากเพยงพอทไมท าใหผวดานหลงของชนงานเกดการเสยรปขณะรบแรงกดหลก ระยะหางระหวางรอยกดหรอจากขอบชนงานถงรอยกดตองมระยะเพยงพอหรอไมนอยกวา 3 mm แรงกดบนชนงานควรมอตราสม าเสมอและเมอน าแรงกดออกแลวควรสงเกตลกษณะรอยกดอยางละเอยด การเลอกใชแรงกดหลกส าหรบโลหะชนดตาง ๆ แสดงในตารางท 4.6

164

ตารางท 4.6 แรงกดหลกส าหรบโลหะชนดตาง ๆ ในการทดสอบความแขงแบบรอกเวลล

วธ แรงกดหลก (kg) ชนดหวกด ระดบ ชนดของชนงาน C 60+100+150 หวกดเพชร

ทรงกรวย ด า

(Black) เหลกกลา เหลกหลอแขง

D 60+100 เหลกกลาบาง A 60 โลหะผสมแขงมาก G 60+100+150 หวกดเหลกกลา

ผสมทรงโคงมน แดง

(Red) ทองแดง หรอ แขงมากกวา B

B 60+100 โลหะไมมเหลกเปนสวนผสม F 60 แขงนอยกวา B

ทมา : สขอคณา ล. 2553 : 12

3.2 การทดสอบความแขงแบบบรเนลล (Brinell Hardness Test) เปนการทดสอบความแขงของวสดทใชหวกดลกษณะทรงกลม (Ball Indicator) กดไปบนผวของชนงานภายใตแรงกดมาตรฐาน เครองทดสอบแบบบรเนลลประกอบดวย มาตรความดน (Pressure Gauge) ไฮดรอลกสงก าลง (Hydraulic Actuating Unit) ปมมอ (Hand Pump) หวกด ควงเลอนต าแหนง และกลองจลทรรศนดงแสดงในภาพท 4.21 หวกดทใชทดสอบความแขงแบบบรเนลลท าจากโลหะแขง เชน เหลกกลาชบแขง หรอทงสเตนคารไบด เปนตน หวกดมขนาดเสนผาศนยกลาง 1-10 mm ซงมความสมพนธกบชนดของวสดทดสอบและแรงกด ในขณะทแรงกด P ทใชทดสอบมคาอยระหวาง 30-3,000 kg การก าหนดแรงกดจะมความสมพนธกบขนาดเสนผาศนยกลางของหวกด (Diameter of Ball Indicator : D) ดงสมการ P/D2 เชน การทดสอบความแขงของเหลกกลาจะใชอตราสวนแรงตอขนาดเสนผาศนยกลาง 30 ตอ 1 หมายความวาถาเลอกใชหวกดขนาด 10 mm จะตองออกแรงกด 3,000 kg หรอถาตองการทดสอบอะลมเนยมกควรใชอตราสวนแรงตอขนาดเสนผาศนยกลาง 5 ตอ 1 เปนตน โดยทวไประยะเวลาทใชในการกดประมาณ 30 วนาท อยางไรกตามระยะเวลาทใชในการกดยงขนอยกบชนดของวสดทดสอบ เชน เหลกหรอเหลกกลาควรคงแรงกดเปนระยะเวลา 10-15 วนาท เปนตน ขณะออกแรงกดหวกดจะจมลงไปในชนงานและเกดรอยยบทผวชนงาน เมอน าแรงกดออกจงใชกลองจลทรรศนสองและวดขนาดเสนผาศนยกลางรอยกดบนชนงาน (Impression Diameter : d1 และ d2) ดงแสดงในภาพท 4.22 ขนาดรอยกดทไดจากการทดสอบคอขนาดเสนผาศนยกลางเฉลย คาความแขงแบบบรเนลล (Brinell Hardness Number : BHN หรอ HB) สามารถหาไดจากการน าแรงกดหารดวยพนทรอยกดทปรากฏอยบนผวชนงาน

165

ภาพท 4.21 เครองทดสอบความแขงแบบบรเนลล ทมา : AvStop.com. 2014

การทดสอบความแขงแบบบรเนลลจะใหรอยกดทกวางและลกกวาการทดสอบแบบ รอกเวลลจงสามารถเหนรอยกดไดอยางชดเจน แตเนองจากรอยกดมขนาดใหญและลกจงเปนอปสรรคในการทดสอบชนงานขนาดเลกหรอชนงานทบาง ความหนาของชนงานควรมากกวา 10 เทาของความลกรอยกดหรอมากเพยงพอทไมท าใหผวดานหลงของชนงานเกดการเสยรปขณะรบแรงกด ขอควรระวงในการทดสอบแบบบรเนลลคอ ถาหวกดเปนชนดเหลกกลาชบแขงไม

166

ควรใชทดสอบวสดทมความแขงเกนกวา 450 HB เพราะอาจท าใหเกดการเสยรปของหวกด หรอถาใชหวกดชนดทงสเตนคารไบดไมควรใชทดสอบวสดทมความแขงเกนกวา 600 HB เพราะจะเกดผลในลกษณะเดยวกน รวมถงระยะระหวางรอยกดหรอระยะจากรอยกดถงขอบชนงานไมควรนอยกวาสองเทาของขนาดเสนผาศนยกลางรอยกดเฉลย

(ก) การยบตวของชนงานภายใตแรงกด (ข) ขนาดรอยกดเมอมองจากดานบน

ภาพท 4.22 การยบของชนงานการทดสอบความแขงแบบบรเนลล ทมา : TWI. 2014

3.3 การทดสอบความแขงแบบวกเกอรส (Vickers Hardness Test) เปนการทดสอบ

ความแขงของวสดทมหลกการคลายกบการทดสอบแบบบรเนลลแตตางกนทการทดสอบแบบ วกเกอรสใชหวกดเพชรรปทรงพรามด (Pyramidal Diamond Indentor) โดยลกษณะหวกดมฐานรปทรงสเหลยมจตรสทปลายมมมแหลม 136 องศา การท างานของเครองทดสอบแบบวกเกอรส อาศยหลกการคานงด (Loading Arm) โดยมน าหนก (Load) ถวงทปลายคานและสงแรงกด P ผานหวกดไปยงชนงานดงแสดงในภาพท 4.23 ทศทางของแรงกดกระท าตงฉากกบผวชนงานและขนาดแรงกดขนอยกบชนดวสดทดสอบซงมคาระหวาง 1-120 kg การทดสอบชนงานแตละครงจะใชเครองควบคมเวลา (Timing Mechanism) เพอก าหนดระยะเวลากดซงอยในชวง 10-15 วนาท เชน เหลกกลาจะคงแรงกดไวประมาณ 10 วนาท เปนตน เมอน าแรงกดออกจะพบรอยกดรปสเหลยมบนชนงานจากนนจงวดระยะทแยงมม (Impression Diagonal : d1 และ d2) ดงแสดงในภาพท 4.24 การหาคาความแขงแบบวกเกอรส (Vickers Hardness Number : VHN หรอ HV) สามารถท าไดจากการน าแรงกดมาหารดวยพนทรอยกด โดยพนทรอยกดจะสมพนธกบคาเฉลยของระยะทแยงมม

167

ภาพท 4.23 เครองทดสอบความแขงแบบวกเกอรส ทมา : TWI. 2014

(ก) การยบตวของชนงานภายใตแรงกด (ข) ขนาดรอยกดเมอมองจากดานบน

ภาพท 4.24 การยบของชนงานการทดสอบความแขงแบบวกเกอรส ทมา : TWI. 2014

จดเดนของการทดสอบแบบวกเกอรสคอการใชหวกดทท าจากเพชรจงท าใหสามารถทดสอบวสดไดหลายชนดทงออนและแขง อกทงหวกดเพชรไมมผลกระทบของการเสยรปของหวกดเมออยภายใตแรงกด อยางไรกตามหวกดแบบวกเกอรสมขนาดเลกกวาแบบบรเนลลจงท าใหรอยกดมขนาดเลกตามไปดวย ดงนนการเตรยมพนผวชนงานตองท าใหเรยบสนทและการวดขนาดรอยกดตองท าอยางระมดระวงโดยอาศยกลองจลทรรศน ความหนาของชนงานไมควร

168

นอยกวา 1.2 เทาของระยะทแยงมมของรอยกด ระยะหางระหวางต าแหนงกดแตละครงควรมากกวา 3 เทาของระยะทแยงมมเฉลยของรอยกด

3.4 การทดสอบความแขงแบบคนบ (Knoop Hardness Test) เปนวธการทดสอบความแขงทมหลกการคลายกบแบบวกเกอรส การทดสอบนเหมาะส าหรบทดสอบชนงานทมความหนานอยหรอเปนวสดแตกหกงาย การทดสอบความแขงแบบคนบใชหวกดท าจากเพชรรปทรงประมดเรยวยาวมมมเอยงทปลายดานหนง 130 องศา และปลายอกดาน 172 องศา 30 ลปดา ดงแสดงในภาพท 4.25 รอยกดทเกดจากการทดสอบแบบคนบจะมระยะทแยงมากกวาวธอนจงสามารถวดรอยกดไดงาย อกทงรอยกดยงเหนไดชดเจนแมจะใชแรงกดไมมากสงผลใหคาความแขงทไดมความนาเชอถอ

lw

h w

130o

172o 30'

ภาพท 4.25 การยบภายใตแรงกดและขนาดรอยกดบนชนงานของการทดสอบแบบคนบ ทมา : TWI. 2014 3.5 การทดสอบความแขงแบบบาโคล (Barcol Hardness Test) ตามมาตรฐาน ASTM D2583 เปนวธการทดสอบความแขงของวสดทมความสะดวกรวดเรวเนองจากเครองมอมขนาดเลกดงแสดงในภาพท 4.26 การทดสอบนอาศยการถายเทแรงกดผานสปรงไปยงหวกดเหลกทสมผสบนผวชนงานและอานคาความแขงจากมาตรวดทอยดานบน แรงกดทใชทดสอบมคานอยเมอเทยบกบวธทดสอบแบบรอกเวลล บรเนลล และวกเกอรส ดงนนวธนจงเหมาะส าหรบการทดสอบวสดทมความแขงไมมากเมอเทยบเปนความแขงแบบบรเนลลจะอยในชวง 25-100 HB เชน ทองแดง ทองเหลอง หรออะลมเนยมผสม เปนตน ขนตอนการทดสอบความแขงแบบบาโคลสามารถท าไดโดยการน าเครองมอไปทดสอบชนงานจรงไดเลย แตควรทดสอบอยางระมดระวงเนองจากอาจท าใหชนงานเกดความเสยหายได

169

ภาพท 4.26 เครองมอทดสอบความแขงแบบบาโคล ทมา : K&C MOULDINGS. n.d.

หนวยความแขงแบบบาโคล (Barcol Number) มคาระหวาง 1-100 หนวย คาความแขงแตละหนวยจะสมพนธกบการจมตวของหวกดลงบนชนงานทระยะ 0.0076 mm ขณะท าการทดสอบควรวางเครองมอบนผวชนงานอยางมนคงเพอปองกนการขยบตวของเครองมอขณะออกแรงกดชนงาน หากเครองมอขยบจนท าใหเกดขอผดพลาดควรเปลยนต าแหนงทดสอบใหมเพอปองกนชนงานเสยหาย ปจจยทเปนสาเหตของความคลาดเคลอนจากการทดสอบแบบบาโคล เชน ความเรยบของผวชนงาน ความเอยงระหวางเครองมอกบผวชนงาน แรงเสยดทานระหวางหวกดกบวสดทดสอบ เปนตน โดยมมเอยงทยอมใหคลาดเคลอนระหวางเครองมอกบชนงานไมควรเกน 1 องศา

4. การทดสอบก าลงดง การทดสอบก าลงดง (Tensile Strength Test) เปนวธการทดสอบหาคณสมบตตานทาน

แรงดงหรอก าลงดงของโลหะ การทดสอบนถอวาเปนวธทนยมในการประเมนความแขงแรงของโลหะ ขนตอนการทดสอบก าลงดงของโลหะเรมตนจากการเตรยมชนงานใหเหมาะสมกบหวจบของเครองมอทดสอบ ในบางครงอาจตองตดแตงชนงานใหมขนาดหนาตดสม าเสมอหรออาจมบาส าหรบใหเครองมอทดสอบยดจบอยางมนคง ชนงานจะถกท าเครองหมายซงเปนการก าหนดระยะวด (Gage Length) เพอใชสงเกตการเปลยนรปรางภายใตแรงดง จากนนน าชนงานไปตดตงในเครองมอทดสอบก าลงดงดงแสดงในภาพท 4.28(ก) แรงดงทกระท ากบชนงานควรมอตราเรวคงทจนกวาชนงานจะขาดออกจากกน จดบนทกขอมลการทดสอบทงแรงดง ระยะยด หรอพนทหนาตดทลดลงเพอน าไปสรางแผนภาพความสมพนธระหวางหนวยแรงและ

170

ความเครยด น าชนงานทวบตแลวมาสงเกตลกษณะการแตกหกเพอระบประเภทของวสด หากโลหะใดสามารถตานทานแรงดงไดมากกจะถอวามความแขงแรงมาก และถาโลหะใดเกดการยดเพยงเลกนอยกอนการวบตกจะถอวามความเปราะ ตวอยางชนงานเหลกขอออยทวบตจากการทดสอบก าลงดงแสดงในภาพท 4.27(ข)

(ก) การตดตงชนงานในเครองทดสอบ (ข) การวบตของเหลกขอออยภายใตแรงดง

ภาพท 4.27 การทดสอบก าลงดงของเหลกขอออย ทมา : จรวฒน วมตตสขวรยา. 2558

มาตรฐานเหลกอตสาหกรรม มาตรฐานเหลกอตสาหกรรมมขนเพอใชในการอางองคณสมบตของเหลกชนดตาง ๆ ท

ผลตขนเพอใชในงานอตสาหกรรม มาตรฐานเหลกอตสาหกรรมถกก าหนดขนจากสถาบนชนน าของประเทศตาง ๆ มาตรฐานทนยมใชอางองไดแก มาตรฐานสมาคมเพอทดสอบและวสดแหงอเมรกา มาตรฐานสมาคมวศวกรรมยานยนตประเทศสหรฐอเมรกา มาตรฐานสถาบนเหลกและเหลกกลาแหงอเมรกา มาตรฐานอตสาหกรรมประเทศเยอรมน และมาตรฐานอตสาหกรรมประเทศญปน เปนตน ส าหรบประเทศไทยมมาตรฐานผลตภณฑ อตสาหกรรมแหงประเทศไทยเปนตวก าหนดมาตรฐานเหลกทผลตและจ าหนายภายในประเทศ รายละเอยดมาตรฐานเหลกอตสาหกรรมของสถาบนตาง ๆ มดงตอไปน (ประสทธ เวยงแกว และฉตรชย ลาภรงสรตน. 2554 : 69-82, Mikell P. Groover. 2013 : 94-107 และ RMC. 2005)

171

1. มาตรฐานสมาคมการทดสอบและวสดแหงอเมรกา มาตรฐานสมาคมเพอทดสอบและวสดแหงอเมรกา (ASTM) เปนมาตรฐานเหลกทใชใน

งานอตสาหกรรมซงหลายประเทศน าไปใชอางองเนองจากเนอหาครอบคลมรายละเอยดหลายดาน เชน แหลงก าเนด อตราสวนผสม คณลกษณะและสมบตของวตถดบ การตรวจสอบคณลกษณะและคณสมบตของผลตภณฑ และการก าหนดค านยามศพทและค าอธบาย เปนตน เนอความทสมาคมเพอทดสอบและวสดแหงอเมรกาก าหนดขนมหลายระดบ เชน ขอก าหนดทไดรบการรบรองแลวซงเรยกวา มาตรฐาน (Standards) ขอก าหนดกรณเรงดวนทยงไมผานการรบรองของสมาคมแตผานการพจารณาจากคณะอนกรรมการบรหารซงเรยกวา มาตรฐานกรณฉกเฉน (Emergency Standard : ES) เอกสารทเผยแพรขอแนะน ากอนการพจารณาลงมตของสมาคมซงเรยกวา ขอเสนอแนะ (Proposal : P) และมาตรฐานชวคราว (Provisional Standards : PS) เปนตน มาตรฐาน ASTM ก าหนดสญลกษณแทนกลมของวสดจ าพวกโลหะออกเปน 2 กลมคอ A แทนวสดโลหะกลมเหลก B แทนวสดโลหะกลมทไมมเหลกเปนสวนประกอบ ตามล าดบ ตวอยางเหลกตามมาตรฐานน เชน ASTM-A36 เปนมาตรฐานเหลกโครงสรางรปพรรณรดรอน ASTM-A53 เปนมาตรฐานทอเหลกกลาและเหลกผสม ASTM-A269 เปนมาตรฐานทอเหลกกลาไรสนม หรอ ASTM-B633 เปนมาตรฐานเหลกเคลอบสงกะส เปนตน

2. มาตรฐานสมาคมวศวกรรมยานยนตประเทศสหรฐอเมรกา มาตรฐานสมาคมวศวกรรมยานยนต (Society of Automotive Engineer : SAE) เปน

มาตรฐานโลหะทใชอางองในกระบวนการผลตรถยนตของประเทศสหรฐอเมรกา โดยสญลกษณของมาตรฐานนจะน าหนาดวยอกษร SAE และตามดวยตวเลขดชนจ านวน 4 ถง 5 หลก ตวอยางการแปลความหมายของเหลกมาตรฐานสมาคมวศวกรรมยานยนตประเทศสหรฐอเมรกา เชน เหลก SAE 4320 เปนเหลกกลาผสมโมลบดนม เมอเลข 4 เปนสญลกษณเหลกกลาทผสมโมลบดนม เลข 3 เปนสญลกษณปรมาณโมลบดนมทผสมอยรอยละ 3 และเลข 20 เปนสญลกษณของปรมาณคารบอนทผสมรอยละ 0.2 ซงไดมาจากการน าเลข 20 หารดวย 100 เปนตน

3. มาตรฐานสถาบนเหลกและเหลกกลาแหงอเมรกา มาตรฐานสถาบนเหลกและเหลกกลาแหงอเมรกา (American Iron and Steel Institute :

AISI) เปนมาตรฐานเหลกและเหลกกลาส าหรบงานอตสาหกรรมทใชอางองในประเทศสหรฐอเมรกา มาตรฐานนมการก าหนดสญลกษณและตวเลขดชนคลายกบมาตรฐาน SAE แตแตกตางกนตรงทตวอกษรน าหนาตวเลขจะบอกถงกรรมวธการผลตดวย เชน AISI E 3310 เปน

172

เหลกกลาผสมนเกลและโครเมยม เมอตวอกษร E เปนสญลกษณการผลตจากเตาไฟฟา เลข 3 เปนสญลกษณเหลกกลาทมนเกลและโครเมยมเปนสวนผสม เลข 3 เปนสญลกษณปรมาณโมลบดนมทผสมอยรอยละ 3 และเลข 10 เปนสญลกษณปรมาณคารบอนทผสมอยรอยละ 0.1 ไดจากการน าเลข 10 หารดวย 100 เปนตน

4. มาตรฐานอตสาหกรรมประเทศเยอรมน มาตรฐานอตสาหกรรมประเทศเยอรมน (German Institute for Standardization หรอ

Deutsches Institut für Normung : DIN) แบงเหลกเปน 4 กลมคอ เหลกกลาคารบอน เหลกกลาผสมต า เหลกกลาผสมสง และเหลกหลอ ตามล าดบ รายละเอยดของเหลกแตละกลมมดงน 4.1 เหลกกลาคารบอนแบงออกเปน 2 กลมยอยคอ เหลกกลาทสามารถน าไปใชงานไดเลยและเหลกกลาทตองผานกระบวนการปรบปรงคณภาพกอนการน าไปใชงาน ตามล าดบ กลมเหลกกลาทสามารถน าไปใชงานไดเลยมอกษรยอคอ ST ตามดวยตวเลขดชนซงเปนตวเลขทแสดงคณสมบตในการตานทานแรงดงสงสดมหนวยเปนกโลกรมตอตารางมลลเมตร (kg/mm2) เชน เหลก ST 37 หมายถงเหลกกลาคารบอนทสามารถตานทานแรงดงสงสด 37 kg/mm2 เปนตน ส าหรบกลมเหลกกลาทตองผานกระบวนการปรบปรงคณภาพกอนการน าไปใชงานเปนเหลกทผลตขนโดยมปรมาณคารบอนผสมตางกนจงตองผานกรรมวธทางความรอน (Heat Treatment) เพอปรบปรงใหมคณสมบตตามตองการ เหลกกลมนจะมอกษรยอ C น าหนาตามดวยตวเลขดชนซงเปนตวเลขทแสดงปรมาณคารบอนทเปนสวนผสมและสามารถแปลงใหเปนรอยละไดโดยการน า 100 ไปหาร เชน เหลก C 25 หมายถงเหลกกลาคารบอนทมปรมาณคารบอนผสมรอยละ0.25 ซงไดจากการน าเลข 25 หารดวย 100 เปนตน 4.2 เหลกกลาผสมต า (Low Alloy Steel) เปนเหลกกลาทมธาตอนผสมไมมากและมการก าหนดสญลกษณประกอบดวย ตวเลขดชนหนาสดเปนตวเลขทแสดงปรมาณสวนผสมของคารบอนสามารถแปลงเปนรอยละไดโดยการน า 100 ไปหาร ตอมาเปนสญลกษณของธาตตาง ๆ ทเปนสวนผสม และตามดวยตวเลขดชนแสดงปรมาณธาตแตละชนดทผสม ตวเลขดชนทเปนสวนผสมของธาตตาง ๆ จะยงไมใชคารอยละทแทจรงแตจะตองน าตวเลขดงกลาวไปหารดวยคาคงทซงเปนคาแฟคเตอรเฉพาะกลมธาตผสม แฟคเตอรดงกลาวแบงเปน 4 คาตามกลมธาตทใชผสมดงแสดงในตารางท 4.7

173

ตารางท 4.7 การก าหนดสญลกษณและความหมายตามมาตรฐาน DIN

เหลกกลาคารบอน ST เหลกกลาคารบอนทสามารถน าไปใชงานไดเลย ตวเลขตอทายคอ ก าลงตานทานแรงดงสงสด ม

หนวยเปน kg/mm2 C เหลกกลาทตองผานการปรบปรงคณภาพกอน

น าไปใชงาน ตวเลขตอทายคอ ปรมาณคารบอนทผสมแปลงเปนรอยละไดโดยการน า 100 ไปหาร

เหลกกลาผสมต า (Low Alloy Steel) ตวเลขน าหนาคอ ปรมาณรอยละคารบอนทผสม

Co, Cr, Mn, Ni, St, W Al, Cu, Mo, Pb, Ti, V C, N, P, S Zn, Sn, Mg, Fe

ตวเลขปรมาณทผสม (หารดวยคาแฟคเตอรคอ 4) ตวเลขปรมาณทผสม (หารดวยคาแฟคเตอรคอ 10) ตวเลขปรมาณทผสม (หารดวยคาแฟคเตอรคอ 100) ตวเลขปรมาณทผสม (หารดวยคาแฟคเตอรคอ 1)

เหลกกลาผสมสง (high Alloy Steel) X ตวเลขปรมาณรอยละ

คารบอนทผสม สญลกษณธาตทผสม ตวเลขแสดงปรมาณรอยละธาตทผสม

เหลกหลอ GS GG

GGG GT

GTS GH

GTW

เหลกเหนยวหลอ เหลกหลอสเทา เหลกหลอกราพไฟตกอนกลม เหลกหลอเหนยว เหลกหลอเหนยวสด า เหลกหลอแขง เหลกหลอเหนยวสขาว

ไมมอกษร ตวเลขตอทายคอ ก าลงตานทานแรงดงสงสด มหนวยเปน kg/mm2

C ตวเลขตอทายคอ ปรมาณรอยละคารบอนทผสม

สญลกษณเพมเตมและความหมาย B F

LE T W R A X

ผลตจากเตาเบสเซมเมอร ผลตจากเตาน ามน ผลตจากเตาไฟฟาชนดอารค ผลตจากเตาโทมส เผาดวยอากาศบรสทธ เหลกทผานการก าจดออกซเจน ทนตอการกดกรอน ผสมสง

E I

M TI U

RR Q Z

ผลตจากเตาไฟฟาทวไป ผลตจากเตาไฟฟาชนดเตาเหนยวน า ผลตจากเตาซเมนตมารตนหรอเตาพดเดล ผลตโดยกรรมวธ (Crucible Cast Steel) เหลกทไมไดผานการก าจดออกซเจน เหลกทผานการก าจดออกซเจน 2 ครง ตขนรปงาย รดไดงาย

ทมา : RMC. 2005

174

ตวอยางเหลกกลาผสมต า เชน เหลก 20 MnCr 54 หมายถงเหลกกลาผสมต าทมปรมาณคารบอนผสมรอยละ 0.2 ซงไดจากการน าเลข 20 หารดวย 100 มแมงกานสผสมรอยละ 1.2 ซงไดจากการน าเลข 5 หารดวย 4 และโครเมยมผสมรอยละ 1.0 ซงไดจากการน าเลข 4 หารดวย 4 หรอเหลก 25 CrMo 4 หมายถงเหลกลาผสมต าทมปรมาณคารบอนผสมรอยละ 0.25 ซงไดจากการน าเลข 25 หารดวย 100 มโครเมยมผสมรอยละ 1.0 ซงไดจากการน าเลข 4 หารดวย 4 และไมมโมลบดนมผสมจงไมมตวเลขปรากฏ เปนตน นอกจากนนอาจมตวอกษรน าหนาตวเลขดชนปรมาณคารบอนกไดซงเปนสญลกษณทบงบอกกรรมวธการผลต เชน B คอเหลกทผลตจากเตาเบสเซมเมอร E คอเหลกทผลตจากเตาไฟฟา F คอเหลกทผลตจากเตาน ามน และ T คอเหลกทผลตจากเตาโทมส เปนตน 4.3 เหลกกลาผสมสง (High Alloy Steel) เปนเหลกกลาทมปรมาณธาตตาง ๆ ผสมรวมกนมากกวารอยละ 8 มสญลกษณประจ ากลมคออกษร X ส าหรบวธการเขยนสญลกษณของเหลกกลาผสมสงประกอบดวย ตวอกษร X แลวตามดวยตวเลขดชนแสดงปรมาณสวนผสมของคารบอนสามารถแปลงเปนรอยละไดโดยการน า 100 ไปหาร ตอมาเปนสญลกษณของธาตอนทผสมและตามดวยตวเลขดชนแสดงปรมาณธาตแตละชนดทผสม ตวเลขดชนทเปนสวนผสมของธาตอนซงเปนคารอยละทแทจรงไมตองหารดวยแฟคเตอรอนใดเลย เชน เหลก X 35 NiCr 188 หมายถงเหลกกลาผสมสงมปรมาณคารบอนผสมรอยละ 0.35 ซงไดจากการน าเลข 35 หารดวย 100 สวนเลข 18 เปนปรมาณนเกลผสมรอยละ 18 และเลข 8 เปนปรมาณโครเมยมทผสมรอยละ 8 เปนตน 4.4 เหลกหลอเปนเหลกทมปรมาณคารบอนผสมไมเกนรอยละ 2.4 และปรมาณซลคอนรอยละ 1-3 นอกจากน นเปนธาตอนผสม การเขยนสญลกษณของเหลกหลอแบงออกเปน 2 แบบคอ แบบท 1 เปนการเขยนสญลกษณเพอบอกประเภทของเหลกหลอไวดานหนาแลวตามดวยตวเลขดชนความตานทานแรงดง เชน เหลก GT-52 หมายถงเหลกหลอเหนยวทสามารถตานทานแรงดงไดสงสด 52 kg/mm2 เปนตน ส าหรบแบบท 2 เปนการเขยนสญลกษณเพอบอกประเภทของเหลกหลอไวดานหนาแลวตามดวยอกษร C และตวเลขดชนซงเปนตวเลขทแสดงปรมาณคารบอนสามารถแปลงเปนรอยละไดโดยการน า 100 ไปหาร เชน เหลก GS-C90 หมายถงเหลกหลอเหนยวมปรมาณคารบอนผสมรอยละ 0.90 ซงไดจากการน าเลข 90 หารดวย 100 เปนตน

5. มาตรฐานอตสาหกรรมประเทศญปน มาตรฐานอตสาหกรรมประเทศญปน (Japaness Industrial Standards : JIS) เปนการจ าแนก

ประเภทเหลกตามลกษณะการใชงานภายในประเทศญปน โดยใชสญลกษณและมความหมาย

175

ประกอบดวย ตวอกษร JIS ตามดวยตวอกษรแสดงกลมผลตภณฑและถดมาเปนตวเลขดชนซงม 4 ตว เชน JIS G 3101 เปนตน รายละเอยดสญลกณและความหมายแสดงในตารางท 4.8

ตารางท 4.8 การก าหนดสญลกษณและความหมายตามมาตรฐาน JIS

สญลกษณและความหมายกลมผลตภณฑอตสาหกรรม A B C D E F G H

งานวศวกรรมกอสรางและงานสถาปตย งานวศวกรรมเครองกล งานวศวกรรมไฟฟา งานวศวกรรมรถยนต งานวศวกรรมรถไฟ งานกอสรางเรอ โลหะประเภทเหลกและโลหะวทยา โลหะทมใชเหลก

K L M P R S T W

งานวศวกรรมเคม งานวศวกรรมสงทอ แร กระดาษและเยอกระดาษ เซรามค สนคาทใชภายในบาน ยา การบน

ตวเลขดชน 4 หลก ตวเลขหลกท 1 0

1 2 3 4

เรองทวไป การทดสอบ กฎและขอก าหนด วธวเคราะห เหลกดบ วตถดบ ธาตผสม เหลกคารบอน เหลกกลาผสม

ตวเลขหลกท 2 1 2 3 4 8 9

เหลกกลาประสมนเกลและโครเมยม เหลกกลาประสมอลมเนยมและโครเมยม เหลกไรสนม เหลกเครองมอ เหลกสปรง เหลกกลาทนการกดกรอนและความรอน

ตวเลขหลกท 3 และ 4

01 03 04

เหลกเครองมอ คารบอน เหลกไฮสปด เหลกเครองมอประสม

ทมา : RMC. 2005

6. มาตรฐานผลตภณฑอตสาหกรรมแหงประเทศไทย มาตรฐานผลตภณฑอตสาหกรรมแหงประเทศไทยเปนขอก าหนดดานวชาการทก าหนด

ขนเพอเปนแนวทางในการผลตสนคาใหมคณภาพเหมาะสมกบการใชงานครอบคลมประเภท

176

สนคาหลายประเภท เชน อาหาร เครองใชไฟฟา ยานพาหนะ สงทอ และวสดกอสราง เปนตน ตวอยางขอก าหนดมาตรฐานผลตภณฑอตสาหกรรมเกยวกบเหลกตามประเภทและการใชงาน เชน มอก.20-2543 เปนมาตรฐานเหลกเสนเสรมคอนกรตชนดเหลกเสนกลม มอก.24-2548 เปนมาตรฐานเหลกเสนเสรมคอนกรตชนดเหลกขอออย มอก.528-2548 เปนมาตรฐานเหลกกลาคารบอนทรงแบนรดรอนส าหรบงานทวไปและงานขนรป และ มอก.1228-2549 เปนมาตรฐานเหลกโครงสรางรปพรรณขนรปเยน เปนตน

สรป โลหะจดเปนวสดทมความส าคญในวงการอตสาหกรรมและการกอสราง โดยโลหะม

โครงสรางแบบผลกประกอบดวยหนวยเซลลซงเปนกลมของอะตอมทยดเหนยวกนดวยพนธะ ไอออนกจงมความแขงแรง โลหะผสมนยมน ามาผลตเปนเครองมอและเครองจกรมากกวาโลหะบรสทธ โลหะผสมแบงเปน 2 กลมคอโลหะทมเหลกเปนสวนประกอบและโลหะทไมมเหลกเปนสวนประกอบ โลหะผสมทมเหลกเปนสวนประกอบยงแยกยอยเปน 2 กลมคอเหลกกลาและเหลกหลออกดวย โดยโลหะทนยมน ามาใชในการกอสรางมกเปนโลหะผสมทมเหลกเปนสวนประกอบ คณสมบตของโลหะผสมทมเหลกเปนสวนประกอบมความสมพนธกบปรมาณคารบอนและอณหภม ถาหากมคารบอนผสมในเหลกไมเกนรอยละ 2.0 จะเรยกวาเหลกกลา แตถามปรมาณคารบอนรอยละ 2.0-6.67 กจะเรยกวาเหลกหลอ นอกจากนนอณหภมและโครงสรางผลกยงเปนปจจยทมผลตอความสามารถในการละลายของคารบอนโดยมกอางองจากแผนภมสมดลของเหลกกลาและเหลกหลอ เนองจากโลหะแตละกลมมสวนผสมของธาตตางชนดกนจงท าใหมคณสมบตตางกนดวย นอกจากนนเมอน าโลหะไปผลตเปนชนงานยอมมโอกาสเกดขอบกพรองขนได ดงนนจงจ าเปนตองมการทดสอบโลหะ เชน การศกษาโครงสรางจลภาคของโลหะเปนวธการตรวจสอบรปรางผลกและความบกพรองภายในเนอโลหะ การทดสอบความแกรงของโลหะเปนวธการทดสอบคณสมบตในการดดซบพลงงานโดยสวนใหญมกใชวธทดสอบแรงกระแทก การทดสอบความแขงของโลหะเปนวธการทดสอบความสามารถในการตานทานการเปลยนแปลงรปรางอยางถาวร และการทดสอบแรงดงเปนวธการทดสอบทนยมใชประเมนความแขงแรงของชนงานโลหะ เปนตน ผลจากการทดสอบจะถกน าไปเปรยบเทยบกบขอก าหนดในมาตรฐานตาง ๆ เพอใชในการประเมนคณภาพโลหะทไดจากกระบวนการผลต ตวอยางมาตรฐานเหลกอตสาหกรรมของสถาบนชนน าทนยมใชอางอง เชน มาตรฐานสมาคมเพอทดสอบและวสดแหงอเมรกา มาตรฐานสมาคมวศวกรรมยานยนตประเทศสหรฐอเมรกา มาตรฐานสถาบนเหลกและเหลกกลาแหงอเมรกา มาตรฐานอตสาหกรรมประเทศเยอรมน และมาตรฐานอตสาหกรรม

177

ประเทศญปน เปนตน ส าหรบประเทศไทยจะใชมาตรฐานผลตภณฑ อตสาหกรรมแหงประเทศไทยเปนตวก าหนดมาตรฐานเหลกทผลตและจ าหนายภายในประเทศ

178

ค าถามทบทวน

1. เหลกกลาคารบอนมคณสมบตอยางไรและเหมาะทจะน าไปผลตเปนชนงานอะไรบาง 2. เหลกหลอแตกตางจากเหลกกลาอยางไร 3. จงอธบายโครงสรางผลกของโลหะแบบ BCC และ FCC พรอมทงยกตวอยางโลหะทม

โครงสรางผลกแบบน 4. จงอธบายความไมสมบรณของผลกโลหะในลกษณะความบกพรองแบบจด 5. จงอธบายล าดบขนการเกดผลกในโลหะภายใตกระบวนการเยนตว 6. ความแกรงของโลหะคออะไรและมวธทดสอบอยางไร 7. อณหภมมผลตอความแกรงของโลหะอยางไร 8. จงอธบายขนตอนการทดสอบความแขงของโลหะวธบาโคล 9. การทดสอบความแขงแบบรอกเวลลแตกตางจากการทดสอบแบบบรเนลลอยางไร 10. เหลกเสนในงานคอนกรตเสรมเหลกควรเปนเหลกชนดใดและควรมคณสมบตอยางไร

179

บทท 5 ไม

ไมเปนวสดธรรมชาตทถกใชงานอยางแพรหลายนบตงแตอดตจนถงปจจบน ถงแมวาไมแปรรปจะมราคาสงขนเนองจากทรพยากรปาไมลดลงจนมการคดคนวสดชนดใหมขนมาทดแทนแตความตองการใชไมกยงคงมอยอยางตอเนอง ไมสามารถใชประโยชนในการกอสรางไดหลากหลายรปแบบทงใชเปนโครงสรางหลกหรอเพอการตกแตง นอกจากไมแปรรปแลวอตสาหกรรมไมยงน าเศษไมมาคดคนเปนวสดชนดใหมเพอตอบสนองความตองการของผใชงาน เชน วสดแผนบางจากไม ไมเชงประกอบ และไมเสรมเสนใยสงเคราะห เปนตน อยางไรกตามในการน าไมหรอผลตภณฑจากไมไปใชงานใหเกดประโยชนสงสดจ าเปนจะตองรคณสมบตพนฐานและขอจ ากดตาง ๆ ตลอดจนการเรยนรวธการรกษาเนอไมเพอยดยดอายการใชงาน ดงนนบทนจงขอน าเสนอความรทเกยวของกบไมโดยมเนอหาประกอบดวย โครงสรางตนไม เซลลไม การเลอยไม ต าหนของไม ปรมาณความชนในไม คณสมบตและการทดสอบไม การรกษาเนอไม และผลตภณฑจากไม ตามล าดบ

โครงสรางตนไม กว หวงนเวศนกล (2552 : 29) และ พงศพน วรสนทโรสถ และวรพงศ วรสนทโรสถ

(2555 : 11) กลาววาไม (Wood) เปนวสดธรรมชาตทเกดจากการแปรรปตนไม โดยตนไมมสวนประกอบทส าคญ 3 สวนคอ ราก ล าตน และใบ ตามล าดบ รากเปนสวนทอยใตพนดนมหนาทดดน าและสารอาหารซงเปนของเหลวจากพนดนผานไปยงล าตน นอกจากนนรากทฝงลกลงไปในพนดนยงท าหนาทยดล าตนใหทรงตวอยได รากจะมขนาดใหญบรเวณใกลล าตนและจะมขนาดเลกลงเมออยหางออกไป ล าตนเปนโครงสรางหลกของตนไมทอยเหนอพนดนมความแขงแรงมากทสดเมอเทยบกบสวนอน ล าตนท าหนาทยดกงกานเพอชใบใหรบแสงอาทตยและล าเลยงสารอาหารจากรากไปทกงกาน ส าหรบใบมสารสเขยวเรยกวา คลอโรฟลล (Chiorophyll) ท าหนาทสงเคราะหแสงเพอปรงสารอาหารจ าพวกคารโบไฮเดรตและสารอนทรย สารอาหารจะถกสงตอไปยงเนอเยอเจรญทอยภายในสวนตาง ๆ ของตนไม โครงสรางของตนไมหากพจารณาจากภาพตดตามยาวของล าตนดงแสดงในภาพท 5.1 พบวาดานนอกสดเปนเปลอกนอกท าหนาทปองกนล าตน ถดมาเปนเยอเจรญทอยลอมรอบแกนและมความสมพนธกบการเจรญเตบโตของตนไม ดานในสดเปนแกนซงมความแขงแรงท าหนาทเปนโครงสรางหลกในการตานทานแรงลม

180

ภาพท 5.1 โครงสรางตนไม ทมา : จรวฒน วมตตสขวรยา. 2558

ตนไมหากพจารณาจากภาพตดขวางของล าตนพบวามสวนประกอบตาง ๆ ดงแสดงในภาพท 5.2 ซงมรายละเอยดดงตอไปน (กว หวงนเวศนกล. 2552 : 29-30, พงศพน วรสนทโรสถ และวรพงศ วรสนทโรสถ. 2555 : 11-13, 19-21, Ash Ahmed and John Sturges. 2015 : 242-244 และ Duggal S.K. 2008 : 95-96)

1. เปลอก เปลอก (Bark หรอ Cortex) เปนสวนทหอหมล าตนดานนอกสดแบงเปนเปลอกนอก (Outer Bark หรอ Periderm) และเปลอกใน (Inner Bark หรอ Living Phloem) เปลอกนอกแบงออกเปน 2 สวนคอ เปลอกนอกสดเรยกวา คอรก (Cork) เปนชนเซลลทเคยเจรญเตบโตมากอนแลวตายลง และถดมาเปนชนคอรกแคมเบยม (Cork Cambium) ซงจดเปนเปลอกชนนอกทมการสรางเนอเยอเจรญทางดานขางและแบงเซลลออกสดานนอก เปลอกนอกท าหนาทปองกนล าตนจากผลกระทบภายนอกทงการขดสจากสตวหรอธรรมชาต ตลอดจนเปนฉนวนปองกนล าตนจากการเปลยนแปลงอณหภม เชน ไฟปา หรอหมะ เปนตน สวนเปลอกในเปนสวนทมการเจรญเตบโตและอยถดจากเปลอกนอกเขามาดานในล าตน เปลอกในท าหนาทชวยปองกนล าตนจากผลกระทบภายนอกและล าเลยงสารอาหารไปยงสวนตาง ๆ

181

2. เยอเจรญ เยอเจรญหรอแคมเบยม (Cambium) เปนชนบางของเซลลทอล าเลยงอาหารจ านวนมากทยงมชวตอยและมการเจรญเตบโตอยางตอเนองตลอดเวลา เนองจากสารอาหารเปนของเหลวจงท าใหชนเยอเจรญมความชนมากกวาสวนอนของล าตน การเตบโตของเซลลคอการขยายขนาดเซลลรวมถงการเพมจ านวนดวยการแบงเซลลทงในแนวดงและในแนวราบ โดยสวนใหญชนของเยอเจรญจะกลายเปนเนอไมทซอนกนเปนวงรอบล าตนและบางสวนจะกลายเปนเปลอกไมชนใน การเจรญเตบโตจะเกดขนมากในฤดฝนแตจะลดลงในฤดรอน

ภาพท 5.2 ภาพตดขวางล าตนของตนไมและสวนประกอบตาง ๆ ทมา : One Stop Construct. n.d.

3. กระพ กระพ (Sapwood) เปนเนอไมสวนทอยถดจากเยอเจรญเขามาดานในล าตน กระพ เกดจากการเปลยนสภาพของเยอเจรญทมอายมากขน เมอเยอเจรญบางสวนมอายมากจะท าใหทอล าเลยงอาหารเสอมสภาพจนเกดการเปลยนแปลงทางเคมแตมคณสมบตทางกลดขน เนอไมในสวนนยงคงมทอล าเลยงอาหารทยงมชวตอยโดยจะมมากบรเวณใกลชนเยอเจรญและจะลดลงตามความหนาของกระพ นอกจากนนกระพยงท าหนาทเปนโครงสรางของล าตนและเปนทเกบสารอาหารจ าพวกคารโบไฮเดรตและสารอนทรยทไดจากการสงเคราะหแสง ความหนาของเนอไมสวนกระพ นจะขนอยกบอตราการเจรญเตบโตของตนไม

182

4. แกน แกน (Heartwood) เปนเนอไมสวนทอยถดจากกระพท าหนาทเปนโครงสรางหลกของ ล าตน แกนประกอบดวยชนเซลลทตายแลวเปนเวลานานจนเกดการเปลยนแปลงทางเคมท าใหคณสมบตทางกลดกวากระพ สของแกนจะมสเขมกวากระพ เนองจากเซลลทตายเปนเวลานานจะมสารเคมตกคางอยภายในและเซลลอยชดกนเนองจากมแรงกดอดของเซลลทก าลงเจรญเตบโตดานนอก แกนเปนเนอไมสวนทแขงทสดของล าตนนยมน าไปใชท าโครงสรางอาคาร เชน คาน ตง เสา และพน เปนตน

5. วงเจรญ วงเจรญ (Growth Ring) หรอเรยกวา วงป (Annual Growth Ring) เปนแนวเสนทอยลอมรอบล าตนมลกษณะเปนวงซอนกน แตละวงเกดจากการเจรญเตบโตของชนเนอไมทแตกตางกนตามฤดกาลในแตละป ถาปใดตนไมเจรญเตบโตไดดกจะท าใหความหนาของวงเจรญมากกวาชวงทโตชา นอกจากนนอายของตนไมยงสามารถประมาณไดจากจ านวนของวงเจรญทปรากฏบนหนาตดของล าตน

6. เสนรศม เสนรศม (Wood Ray) เปนเซลลทเจรญเตบโตทางขวางของล าตนโดยมทศทางการขยายตวจากกลางล าตนไปยงดานนอกมองเหนในลกษณะเปนแนวรศม เสนรศมท าหนาทชวยยดโครงสรางของล าตนและล าเลยงสารอาหาร นอกจากนนเสนรศมยงสามารถใชบงบอกชนดของไมไดอกดวย เชน ไมเนอแขงสวนใหญจะมโครงสรางเสนรศมทมการเรยงตวของเซลลสองแถวหรอมากกวา แตในไมกฤษณาและไมตะแบกใหญกลบมการเรยงตวของเซลลแถวเดยวคลายไมเนอออน เปนตน

7. ใจ ใจ (Pith) หรอไสไมเปนเซลลทตายเปนเวลานานบรเวณกลางล าตนหรอเปนไสทอยดานในสดของแกนไม ในกรณทไมมอายมากใจอาจกลายเปนโพรงเนองจากเซลลเสอมสลาย

โครงสรางเนอไม สภาวด นาหวนล (2547) กลาววาเนอไมประกอบดวยเซลลของสงมชวต (Cellular Material) ทไมไดเกดจากเซลลเพยงชนดเดยวแตประกอบดวยเซลลหลายชนดทมคณสมบตการดดซบน าและคณสมบตทางภายภาพทตางกน ถาพจารณาเซลลเหลานนตามทศทางการทอดตวสามารถแบงออกเปน 2 ชนดคอ เซลลไมเปนเซลลททอดตวไปตามแนวยาวของล าตน และเซลลรศมเปนเซลลททอดตวไปตามแนวขวางล าตน เซลลจ านวนหลายเซลลเมอมารวมตวกนกจะ

183

กลายเปนเนอเยอ ชนดของเนอเยอตามลกษณะการเจรญเตบโตแบงเปน 2 ชนดคอ เนอเยอเจรญเปนกลมเซลลทมการเจรญเตบโตและมการแบงเซลลแบบไมโทซส (Mitosis) และเนอเยอถาวรเปนกลมเซลลทยงมชวตอยแตไมสามารถแบงตวเพอเพมจ านวนได เมอเนอเยอกลมตาง ๆ มารวมตวกนกจะกลายเปนระบบเนอเยอและอวยวะ หากพจารณาเนอเยอทมารวมตวกนตามลกษณะการท างานจะสามารถแบงไดเปน 2 กลมคอ กลมท 1 ระบบเนอเยอหอหมหรอเสนใย (Fibre) เปนกลมเนอเยอทรวมตวกนอยผวนอกสดมความแขงแรงท าหนาทปกคลมเนอเยอทอยดานใน สวนกลมท 2 คอระบบเนอเยอทอล าเลยง (Vessel) เปนกลมเนอเยอทรวมตวกนเพอท าหนาทล าเลยงน าและสารอาหาร เมอระบบเนอเยอทท าหนาทเฉพาะตางกนมารวมเขาดวยกนกจะกลายเปนเนอไม ภาพท 5.3 เปนตวอยางโครงสรางเนอเยอของไม

ภาพท 5.3 โครงสรางเนอเยอของไม ทมา : Wood. 2551

เนอเยอของไมยงสามารถแยกยอยออกไดอกหลายชนด เชน เนอเยอเจรญทท าหนาท

ขยายขนาดล าตนเรยกวา เนอเยอเจรญดานขางซงมไดท งในระบบเนอเยอหอหมและระบบเนอเยอทอล าเลยง ถาเนอเยอเจรญดานขางเกดขนในชนหอหมจะเรยกวาคอรกแคมเบยมและถาเกดภายในทอล าเลยงจะเรยกวา แวสควลาแคมเบยม (Vascular Cambium) ส าหรบเนอเยอถาวรซงเปนกลมเซลลทไมสามารถเพมจ านวนไดแตมการเปลยนแปลงรปรางและขนาดสามารถแบงออกเปน 2 กลมยอยคอเนอเยอถาวรเชงเดยวและเนอเยอถาวรเชงซอน รายละเอยดของเนอเยอแตละชนดมดงน (พงศพน วรสนทโรสถ และวรพงศ วรสนทโรสถ . 2555 : 14-18, พภพ สนทรสมย. 2540 : 6-9 และ Michael S. Mamlouk and John P. Zaniewski. 2011 : 416)

184

1. เอพเดอรมส เอพเดอรมส (Epidermis) เปนเนอเยอถาวรเชงเดยวทอยชนนอกสดประกอบดวยเซลล

รปรางกลมหรอเหลยมยาว สวนใหญผนงเซลลดานนอกจะหนากวาดานในและมกไมพบชองวางระหวางเชลล เอพเดอรมสสวนใหญมการเรยงตวของเซลลเพยงชนเดยวและมสารควทน ซงเปนสารจ าพวกไขมนเคลอบอยดานนอก ตนไมทเกดในพนทแหงแลงมกมชนควทนเคลอบหนาเพอรกษาน าทอยภายใน โดยทวไปเอพเดอรมสไมมคลอโรพลาสจงสงเคราะหแสงไมได

2. พาเรนไคมา พาเรนไคมา (Parenchyma) เปนเนอเยอถาวรเชงเดยวทประกอบดวยเซลลขนาดคอนขาง

ใหญทยงมชวตอยท าหนาทสะสมน าและสารอาหาร ผนงเซลลชนแรกมลกษณะบางและเซลลมลกษณะเปนทรงกระบอกโดยมหนาตดหลายรปแบบ เชน กลม ร หรอหลายเหลยม เปนตน พาเรนไคมามเซลลหลายรปแบบมาเรยงตวกนจงมกเกดชองวางระหวางเซลลและบางชนดอาจมคลอโรพลาส พาเรนไคมามกพบตามล าตนและรากของตนไม เชน บรเวณเปลอกไมดานใน หรอใจไม เปนตน

3. คอลเลนไคมา คอลเลนไคมา (Collenchyma) เปนเนอเยอถาวรเชงเดยวทประกอบดวยเซลลรปรางรยาว

มผนงเซลลหนาท าหนาทสรางความแขงแรงใหกบตนไม คอลเลนไคมาเปนเนอเยอกลมเดยวกบพาเรนไคมาทมคลอโรพลาสเมอเจรญเตบโตเตมทกยงคงมชวตอย เนอเยอชนดนพบไดทวไปในล าตนและกานใบ ท งนผนงเซลลทมความแขงแรงของคอลเลนไคมาเกดจากการสะสมของเซลลโลสและเพคตน

4. สเคลเรนไคมา สเคลเรนไคมา (Sclerenchyma) เปนเนอเยอถาวรเชงเดยวทประกอบดวยเซลลโลสและ

ลกนนเมอเจรญเตมทแลวจะไมมชวต ผนงเซลลหนามากโดยเฉพาะผนงเซลลชนทสองเมอเจรญเตมทจะเกดเปนชองวางภายในเซลล มกพบเนอเยอกลมนปะปนกบเซลลชนดอนในล าตนท าหนาทใหความแขงแรง สเคลเรนไคมาแบงออกเปน 2 ชนดคอ เซลลเสนใยซงมลกษณะเรยวยาวผนงเซลลหนามกอยรวมกนเปนกลม และเซลลหนซงมลกษณะคลายกบเซลลเสนใยโดยมรปรางไมยาวมากนกแตมความแขงแรงมาก

5. ไซเลม ไซเลม (Xylem) เปนเนอเยอถาวรเชงซอนท าหนาทล าเลยงน าและแรธาตทอยในรป

ของเหลวจากรากผานล าตนไปยงสวนตาง ๆ ของตนไม ไซเลมบางกลมท าหนาทล าเลยงแรธาต

185

ไปทางดานขางของล าตนโดยมเซลลเรยงตวเปนแถวในแนวรศมเรยกวา พาเรนไคมารศมหรอไซเลมรศม เนอเยอทพบมากในไซเลมเปนเซลลล าเลยงน าซงประกอบดวยเซลลทอล าเลยงและเทรคต (Tracheid) อยรวมกนเปนมด เซลลทอล าเลยงเปนเซลลทมรปรางคลายทอสนสวนปลายของเซลลจะถกกนดวยแผนรพรน ผนงเซลลชนทสองหนาเนองจากมเซลลโลสและลกนน เคลอบแตการเคลอบไมสม าเสมอจงท าใหผนงมหลายรปแบบ เชน แบบแนววงแหวน แบบขดเกลยว แบบตาขาย แบบขนบนได และแบบร เปนตน ส าหรบเทรคตเปนเซลลทมรปรางคลายทอมปลายเซลลแหลมปดทงสองดานไมมแผนรพรน ผนงเซลลหนาคลายกบเวสเซลเมมเบอรและมหลายรปแบบ แตทพบมากเปนผนงแบบขอบรใชในการล าเลยงน าไปยงเซลลทอยขางเคยง ทงนไซเลมยงประกอบไปดวยไซเลมพาเรนไคมาและไซเลมไฟเบอร โดยทไซเลมพาเรนไคมาเปนเซลลทมชวตของพาเรนไคมาทมารวมตวกนอยในไซเลม ผนงเซลลของไซเลมพาเรนไคมาจะหนาเพอท าหนาทสะสมสารอาหารและล าเลยงแรธาต ส าหรบไซเลมไฟเบอรเปนเซลลเสนใยทมรปรางเรยวยาวปลายแหลมมผนงเซลลหนาท าหนาทใหความแขงแรงแกตนไมเมอเจรญเตมทแลวจะไมมชวต

6. โฟลเอม

โฟลเอม (Phloem) เปนเนอเยอถาวรเชงซอนทอยบรเวณเปลอกชนในล าตนท าหนาทล าเลยงสารอนทรยไปยงสวนตาง ๆ ของตนไม โฟลเอมประกอบดวย ซฟเอลเมนต คอมพาเนยนเซลล โฟลเอมไฟเบอร และโฟลเอมพาเรนไคมา ตามล าดบ ซฟเอลเมนต (Sieve Element) เปนเซลลผนงบางทมชวตภายในบรรจโปรตนเปนจ านวนมาก ปลายผนงเซลลทงสองดานมลกษณะเปนรพรนคลายแผนตะแกรงมไซโตปลาสซมเชอมระหวางเซลลขางเคยง การเชอมตอท าใหสามารถล าเลยงสารอาหารระหวางซฟเอลเมนตขางเคยงได คอมพาเนยนเซลล(Companion Cell) จดเปนพาเรนไคมาพเศษทเซลลมลกษณะคลายกบซฟเอลเมนตแตมขนาดเลกกวา คอมพาเนยนเซลลมกอยตดกบซฟเอลเมนตโดยผนงเซลลทอยตดกนจะมรขนาดเลกเชอมตอกนท าหนาทชวยเหลอซฟเอลเมนตในการล าเลยงสารอาหาร สวนโฟลเอมไฟเบอร (Phloem Fibre) เปนเซลลเสนใยมรปรางเรยวยาวมผนงเซลลหนาท าหนาทสรางความแขงแรงใหกบตนไมและโฟลเอมพาเรนไคมา (Phloem Parenchyma) เปนเซลลผนงบางทมชวตท าหนาทเกบสะสมสารอาหาร

การเลอยไมและต าหนของไมแปรรป ตนไมขนาดใหญเมอถกโคนและตดใหเปนทอนเพอการขนยายจะเรยกวา ซง (Log) ทอนซงเมอถกตดใหมจะมความชนจ านวนมากแทรกอยภายในเปลอกไมและเนอไม เมอปลอยใหความชนระเหยออกจากทอนซงกจะท าใหเนอไมแหงและหดตว ในขณะเดยวกนเปลอกไมก

186

จะแหงและหดตวดวยจงท าใหแยกเปลอกออกจากทอนซงไดงาย การน าทอนซงมาเลอยหรอผาเพอใหไดขนาดตามตองการเรยกวา ไมแปรรป (Lumber) การแปรรปอาจท าในขณะททอนซงยงชนอยหรอแหงแลวกได แตการเลอยไมขณะทเนอไมยงชนอยจะสงผลท าใหไมแปรรปเกดการเสยรปหรอเกดต าหนได วธการเลอยไมและต าหนทเกดกบไมแปรรปมรายละเอยดดงตอไปน (กว หวงนเวศนกล. 2552 : 30-32, พงศพน วรสนทโรสถ และวรพงศ วรสนทโรสถ. 2555 : 17, 33-37, พภพ สนทรสมย. 2540 : 10, 12-14, Ash Ahmed and John Sturges. 2015 : 251-255 และ Michael S. Mamlouk and John P. Zaniewski. 2011 : 421-429)

1. การเลอยไม การเลอยไม (Cutting Techniques) เปนการผาทอนซงออกเปนไมแปรรปตามขนาดท

ตองการ ไมแปรรปโดยทวไปจะเปนไมทอนยาวหนาตดรปสเหลยม ดงนนการผาทอนซงจงมกเลอยไปตามแนวยาวของล าตนหรอแนวขนานเสยนเพอใหไดไมแปรรปทอนยาว แตถาน าทอนซงมาตดตามแนวขวางล าตนกจะไดไมแปรรปในแนวตงฉากเสยน แนวเสยนไมมผลอยางมากตอการรบแรงและการหดตวของไมแปรรป โดยไมจะรบแรงไดดในแนวขนานเสยนแตในแนวตงฉากเสยนจะรบแรงไดลดลง การหดตวของเนอไมเนองจากการสญเสยความชนในแนวตงฉากเสยนจะมคามากกวาแนวขนานเสยน ดงนนในการเลอยไมจงตองค านงถงปจจยเหลานดวย การเลอยไมม 3 รปแบบหลกคอ การผาแบน การผาสสวน และการผาผสม

(ก) การผาแบน (ข) การผาสสวน (ค) การผาผสม

ภาพท 5.4 การผาซงแบบตาง ๆ ทมา : Michael S. Mamlouk and John P. Zaniewski. 2011 : 422

การผาแบน (Flat Sawing) ดงแสดงในภาพท 5.4(ก) เปนรปแบบการผาซงทงายและประหยดตนทนทสด วธการผาจะน าทอนซงมาเลอยในแนวขนานกนตลอดหนาตด ไมแปรรปทไดจะมลกษณะคลายแผนกระดานทมความหนาเทากนตลอดความยาว การผาสสวน (Quarter

187

Sawing) ดงแสดงในภาพท 5.4(ข) เปนการน าทอนซงมาเลอยตามแนวยาวเพอแบงซงออกเปน 4 สวนกอน จากนนน าซงแตละสวนมาเลอยในแนวขนานไปตามรศมล าตน ขนตอนการผาสสวนมความยงยากและสนเปลองแตไมแปรรปทไดจะมคณภาพดและหดตวนอย ส าหรบการผาผสม (Combination Sawing) ดงแสดงในภาพท 5.4(ค) เปนการน าวธการผาไมทงสองวธมาใชรวมกนเพอใหไดไมแปรรปปรมาณมากทสด ไมแปรรปทไดจากการผาผสมจะมคณภาพและขนาดทแตกตางกนตามลกษณะของทอนซง

ภาพท 5.5 ลายไมในลกษณะตาง ๆ ทมา : Michael S. Mamlouk and John P. Zaniewski. 2011 : 422

ไมแปรรปทไดจากการเลอยทอนซงแตละต าแหนงจะท าใหเกดแนวเสยนทขอบแตกตางกนดงแสดงในภาพท 5.5 แนวเสยนหรอลายไมทอยบนผวไมแปรรปสามารถแบงไดเปน 3 แบบคอ ลายไมแบบแฟลตซอน (Flat Sawn) เปนลายไมทมแนวเสนวงปโคงไปตามความกวางของทอนไมแปรรป เมอมองหนาตดขวางบรเวณปลายไมแปรรปจะเหนลายไมท ามมไมเกน 30 องศา ลายไมแบบรฟตซอน (Rift Sawn) เปนลายไมทมแนวเสนวงปขนานไปตามความยาวของทอนไมแปรรป เมอมองหนาตดขวางบรเวณปลายไมจะเหนลายไมเอยงท ามมระหวาง 30-60 องศา และลายไมแบบควอรเตอรซอน (Quarter Sawn) เปนลายไมทมแนวเสนวงปขนานไปตามความยาวของทอนไมแปรรป เมอมองหนาตดขวางจะเหนลายไมเอยงท ามมระหวาง 60-90 องศา

188

2. ต าหนของไมแปรรป ต าหนของไมแปรรป (Defects in Lumber) เปนจดบกพรองทเกดกบไมแปรรปซงมผลตอความสมบรณของชนงานและคณสมบตทางกล ต าหนของไมแปรรปแบงออกเปน 4 สาเหตคอ ต าหนทเกดจากผลดานกายภาพ ต าหนทเกดจากผลดานชววทยา ต าหนทเกดจากผลทางกล และต าหนทเกดจากผลดานเคม ตามล าดบ รายละเอยดต าหนของไมแปรรปมดงตอไปน 2.1 ต าหนทเกดจากผลดานกายภาพเปนจดบกพรองทเกดกบเนอไมจากการสญเสยความชนหรออาจเกดจากความไมสมบรณของตนไม เชน ตาไม การแตกราว การบด หรอการโคงงอ เปนตน รายละเอยดต าหนทเกดจากผลดานกายภาพมดงน

ตาไม (Knots) เปนต าหนทเกดจากแขนงของกงไมทยนออกจากล าตนสงผลตอการรบแรงดงและการดดโคงของไมแปรรป เมอน าทอนไมไปใชท าเปนชนสวนรบแรงดงหรอรบโมเมนตดดจะสงผลใหสวนทเปนตาหลดออกจนท าใหทอนไมนนสญเสยพนทหนาตดและสญเสยความแขงแรง ลกษณะต าหนจากตาไมมหลายแบบ เชน ตาทผวไม ตาทขอบไม ตากลม ตาหนาม และตาหลวม เปนตน ภาพท 5.6 แสดงลกษณะตาไมชนดตาง ๆ ทเกดกบไมแปรรป

ภาพท 5.6 ต าหนจากตาไม ทมา : พงศพน วรสนทโรสถ และวรพงศ วรสนทโรสถ. 2544 : 36

รอยราว (Shakes) เปนต าหนทเกดจากรอยแยกตามแนวเสยนไมและแนววงป รอยแยกน

เกดขนกบตนไมทก าลงเจรญเตบโตแลวมการโยกหรอสนไหวเนองจากแรงลม เมอตนไมโยกจะท าใหวงปเกาและวงปใหมเกาะกนไมสนทจนเกดเปนรอยแยกภายในเนอไม ลกษณะต าหนจากรอยราวมหลายรปแบบ เชน รอยราวกลม รอยไสราว รอยไสราวหลายแนวหรอรอยราวรปดาว เปนตน ภาพท 5.7 แสดงลกษณะรอยราวชนดตาง ๆ ทเกดกบไมแปรรป

189

ภาพท 5.7 รอยราวและรอยปร ทมา : พงศพน วรสนทโรสถ และวรพงศ วรสนทโรสถ. 2544 : 35

รอยแหวง (Wane) เปนต าหนทเกดจากสวนทออนแอของเนอไมหลดออกจากขอบของไมแปรรป

โพรงยางไม (Pitch Pockets) เปนต าหนทเกดจากโพรงทอยภายในวงปอนเกดจากการสะสมตวของยางไม ลกษณะโพรงจะมขอบเขตชดเจนและมกเกดต าหนในลกษณะนกบตนไมกลมไมสนและตนไมทมยางไม

โพรงเปลอกไม (Bark Pockets) เปนต าหนทมกเกดกบเนอไมบรเวณทอยใกลกบเปลอกไม ต าหนลกษณะนเกดขนเมอตนไมมรอยแผลจนท าใหเปลอกไมฝงเขาไปในเนอไม

รอยปร (Checks) เปนต าหนทเกดจากรอยแยกขนาดเลกตามแนวเสยนมกเกดบรเวณผวไมแปรรป สาเหตของรอยปรเกดจากอตราการเจรญเตบโตของตนไมทแตกตางกนในแตละฤดกาล ลกษณะต าหนจากรอยปรมหลายรปแบบ เชน รอยปรทผวเกดจากการหดตวทแตกตางกนระหวางแนวรศมและแนววงป รอยปรทปลายไมเปนรอยแยกตามแนวเสยนทปลายไม รอยปรใจไมเปนรอยแยกทเกดกบใจไมและลามไปยงเนอไมทอยใกล รอยปรทะลเปนรอยแยกตามแนวเสยนจากผวดานหนงทะลผานไปอกดานหนงของทอนไม เปนตน ภาพท 5.7 แสดงลกษณะรอยปรชนดตาง ๆ ทเกดกบไมแปรรป

การเสยรป (Warp) เปนต าหนทเกดจากความผดปกตของไมแปรรปเนองจากการสญเสยความชนในเนอไม ลกษณะต าหนจากการเสยรปแบงเปน 4 แบบคอ การโกง (Bow) เปนการเสยรปตามแนวยาวของไมแปรรปจากปลายดานหนงไปยงปลายอกดานในแนวตงมกเกดกบการเลอยแบบควอรเตอรซอน การบด (Twist) เปนการเสยรปของไมแปรรปจากการเสยความชนเมอ

190

แนวเสยนไมสม าเสมอมกเกดกบการเลอยแบบรฟตซอน การโคง (Crook) เปนการเสยรปตามแนวยาวของไมแปรรปทางดานขาง การหอ (Cup) เปนการเสยรปในลกษณะโคงตามความกวางของไมแปรรปตลอดความยาว การหอและการโคงมกเกดกบการเลอยแบบแฟลตซอน อยางไรกตามไมแปรรปหนงทอนอาจเกดการเสยรปหลายแบบรวมกนกได เชน การเสยรปจากการบดอาจเกดรวมกบการหอหรอการโคง เปนตน ภาพท 5.8 แสดงลกษณะการเสยรปของไมแปรรปแบบตาง ๆ

ภาพท 5.8 การเสยรปของไมแปรรป ทมา : Michael S. Mamlouk and John P. Zaniewski. 2011 : 424

2.2 ต าหนทเกดจากผลดานชวภาพเปนต าหนทเกดจากสงมชวตทท าลายเนอไม สงมชวตดงกลาวอาศยเนอไมหรอความชนในเนอไมเปนอาหาร เชน ปลวก เชอรา แบคทเรย เพรยง และแมลง เปนตน รายละเอยดต าหนไมทเกดจากผลดานชวภาพมดงตอไปน

สตวตาง ๆ (Animals) อาจท าลายเนอไมเพอเปนทอยอาศยหรอเพอเปนอาหาร เชน สตวกนพช นก หรอกระรอก เปนตน

เชอรา (Fungi) เปนสาเหตท าใหเกดต าหนในเนอไมเนองจากเชอราอาศยความชนและเนอไมเปนอาหารโดยมอณหภมทเหมาะสมส าหรบการเจรญเตบโตระหวาง 5-40oC เชอราท าใหเกดต าหนในเนอไมหลายรปแบบ เชน สของเนอไมไมสม าเสมอ หรอท าใหเนอไมผกรอนอยางรวดเรวเนองจากเชอราไปท าลายโครงสรางเซลลของเนอไม เปนตน วธปองกนไมแปรรปไมใหเกดความเสยหายจากเชอราท าไดโดยการท าลายปจจยทเหมาะสมตอการเจรญเตบโต เชน การเกบรกษาไมในสถานทแหงมการระบายลมทด การทาส การทาสารเคลอบผว หรอการใชสารเคมปองกนเชอรา เปนตน

191

แบคทเรย (Bacteria) เปนสงมชวตขนาดเลกทอาศยในเนอไมและเปนสาเหตท าใหเกดโรคพช เมอตนไมเกดโรคกจะท าใหเนอไมมคณภาพดอยลงหรอผกรอนไดงาย ลกษณะต าหนทเกดจากแบคทเรยมหลายรปแบบ เชน ท าใหใจไมเปลยนเปนสด าหรอน าตาลเขม ท าลายเนอไมใหเปนผงละเอยดคลายผงดน กนเนอไมจนท าใหไมผกรอนและใชการไมไดโดยเฉพาะไมทอยในทชนแฉะตลอดเวลา เปนตน

ปลวก (Termites) จดเปนกลมแมลงขนาดเลกทกดกนเนอไมเปนอาหารและขยายพนธไดอยางรวดเรว ปลวกถอวาเปนปญหาหลกของสตวทท าลายเนอไมเนองจากปลวกแตละรงจะสามารถท าลายเนอไมไดอยางรวดเรว วธการปองกนและก าจดปลวกท าไดโดยราดน ายาเคมบนพนดนโดยรอบและภายในตวอาคารเพอสรางสภาวะทเปนพษตอปลวก การเคลอบสารเคมบนพนผวไม หรอการอดสารเคมเขาไปในเนอไม เปนตน

แมลงปกแขง (Beetles) เปนสงมชวตทเจาะรเขาไปในเนอไมเพอกนสารอาหารจ าพวกแปงหรอเพอเปนทอยอาศย โดยเฉพาะแมลงปกแขงจ าพวกมอดซงเปนแมลงขนาดเลกทมกเจาะเขาไปในเนอไมสงผลท าใหความแขงแรงของไมลดลงและท าใหเนอไมไมสวยงาม มอดมหลายชนด เชน มอดขขย มอดปา และมอดเจาะเรอน เปนตน วธการปองกนมอดท าเชนเดยวกบการปองกนปลวก สงมชวตในทะเล (Marine Organisms) เปนสงมชวตทสงผลเสยตอไมทสมผสน าทะเลหรอน ากรอย เชน เพรยงเปนสงมชวตทอาศยแถบชายฝงทะเลจะกดเจาะไมใหเปนรขนาดใหญเพอฝงตวอยภายในสงผลท าใหไมสญเสยความแขงแรง เปนตน นอกจากนนยงมสงมชวตอนทท าความเสยหายใหกบไม เชน กง หอย และหนอนทะเล เปนตน

2.3 ต าหนทเกดจากผลทางกลเปนต าหนทมกเกดกบไมแปรรปเนองจากมแรงมากระท าตอเนอไม แรงท มผลตอเนอไมเกดจากหลายสาเหต เชน ความผดปกตจากการเจรญเตบโตตามธรรมชาต การใชงานไมแปรรปผดประเภท หรอกระบวนการแปรรปไมไมด เปนตน ตวอยางต าหนทเกดจากผลทางกลตอตนไมตามธรรมชาต เชน ตนไมทเกดแออดกนจนเสยรป หรอการขดสกนเนองจากแรงลม เปนตน ตวอยางต าหนทเกดจากผลทางกลจากการใชงานไมแปรรป เชน การโกงเนองจากรบน าหนกมาก การสกหรอเนองจากถกขดสหรอถกกระแทก เปนตน บอยครงทเกดต าหนในเนอไมจากกระบวนการแปรรป เชน เสยนไมเปนฝอย หรอรอยฉกมกเกดขณะเลอยหรอไสไมดวยเครองมอทไมคม และรอยไหมจากเครองจกรเปนรอยด าทเกดจากความรอนขณะเลอยไม เปนตน

2.4 ต าหนทเกดจากผลดานเคมเปนต าหนทมสาเหตมาจากกรด ดาง หรอสารละลายทท าปฏกรยาเคมกบเนอไม ปฏกรยาดงกลาวมกเกดบรเวณผวหนาของไมและเกดการเสอม สภาพเขาสดานในเนอไม วธการปองกนสามารถท าไดโดยการทาผวไมดวยสารเคลอบ

192

ความชนในเนอไม ความชนในเนอไม (Water Content of Wood) คอปรมาณของเหลวทมอยในเนอไมซงมผลตอคณสมบตทางกายภาพและทางกลของไม กรมโยธาและผงเมอง (2551 : 24-26) กลาววาคาความชนของไมคออตราสวนระหวางน าหนกน าในเนอไมตอน าหนกไมอบแหง การหาน าหนกไมอบแหงสามารถท าไดโดยการน าไมตวอยางไปอบทอณหภม 1005oC จนมน าหนกคงท สวนน าหนกน าสามารถหาไดจากผลตางระหวางน าหนกไมชนและไมอบแหง ปรมาณน าในเนอไมม 2 ลกษณะคอ น าทอยภายในผนงเซลลเนองจากแรงยดเกาะของของเหลว และน าทอยภายในชองวางระหวางเซลล เมอตนไมยงมชวตอยผนงเซลลจะอมตวดวยน าในขณะทชองวางระหวางเซลลอาจมหรอไมมน ากได ถาผนงเซลลอยในสภาวะอมตวดวยน าและภายในชองวางระหวางเซลลไมมน าจะเรยกสภาวะนวา จดเสนใยอมตวดวยน า (Fiber Saturation Point : FSP) ตนไมโดยทวไปมปรมาณความชนทจด FSP อยระหวางรอยละ 21-32 ความชนในเนอไมยงมผลตอการขยายตวและหดตวของไมอกดวย โดยไมจะขยายตวเมอมความชนมากขนและจะหดตวเมอความชนลดลง (Ash Ahmed and John Sturges. 2015 : 246-251 and Michael S. Mamlouk and John P. Zaniewski. 2011 : 417-418)

( % )

(

% )

FSP

ภาพท 5.9 ความสมพนธระหวางการหดตวและปรมาณความชน ทมา : Michael S. Mamlouk and John P. Zaniewski. 2011 : 418 จากภาพท 5.9 ซงเปนความสมพนธระหวางการหดตวของไมเมอปรมาณความชนเปลยนไปแสดงใหเหนวาการเปลยนแปลงปรมาตรของไมในแนวขนานเสยนเกดขนเพยง

193

เลกนอยเมอปรมาณความชนเปลยนไปถงจด FSP การเปลยนแปลงปรมาตรในแนวขนานเสยนมคาอยระหวางรอยละ 0.1-0.2 ในขณะทการเปลยนแปลงปรมาตรของไมในแนวสมผสวงปจะมากกวาแนวรศมประมาณหนงเทา การเปลยนแปลงปรมาตรทแตกตางกนตามทศทางเสยนไมสงผลท าใหเกดการบดงอของไมแปรรป ในการค านวณและออกแบบไมแปรรปทใชในงานกอสรางมกสมมตปรมาณความชนทจด FSP อยทรอยละ 30 และสมมตการเปลยนแปลงปรมาตรตามแนวเสนสมผสวงปทประมาณรอยละ 8 ในขณะทการเปลยนแปลงปรมาตรตามแนวรศมมคาประมาณรอยละ 4 ตามล าดบ กรณทไมแปรรปไมสามารถระบแนวเสยนไดอยางชดเจนสถาบนการกอสรางดวยไมแหงอเมรกา (American Institute of Timber Construction : AITC) ไดแนะน าวาปรมาตรไมจะเปลยนแปลงประมาณรอยละ 1 เมอความชนเปลยนแปลงไปรอยละ 5 โดยเรยกสดสวน 1 ตอ 5 นวา กฎนวหวแมมอ (The Rule of Thumb) กฎนมกใชในการค านวณและออกแบบคานประกอบทท าจากไมแผนทมกาวเปนตวเชอมประสาน

คณสมบตทางกายภาพของไม ไมเปนวสดกอสรางทมคณสมบตทางภายภาพ (Physical Properties) แตกตางกนตาม

ชนดของพนธไม ปรมาณความชน และทศทางของแนวเสยนไม คณสมบตทางกายภาพของไมทส าคญมดงตอไปน (กว หวงนเวศนกล. 2552 : 33-35, วศวกรรมสถานแหงประเทศไทย ว.ส.ท.1002-16 . 2539 : 8, Duggal S.K. 2008 : 108, 123-124 และ Michael S. Mamlouk and John P. Zaniewski. 2011 : 429-431)

1. ความถวงจ าเพาะและความหนาแนน ความถวงจ าเพาะของไม (Specific Gravity of Wood) เปนอตราสวนระหวางน าหนกไมตอน าหนกน าทมปรมาตรเทากน สวนความหนาแนนไม (Density of Wood) เปนอตราสวนระหวางน าหนกไมตอปรมาตรไม คาความถวงจ าเพาะและความหนาแนนของไมจะแตกตางกนตามชนดของพนธไมซงสมพนธกบชนดของเซลลไม กรมโยธาธการและผงเมอง (2551: 50-52) ไดก าหนดมาตรฐานการทดสอบความถวงจ าเพาะของไมโดยมขนตอนการทดสอบดงนคอ เตรยมไมตวอยางทไสเรยบจ านวน 3 ตวอยาง น าไมตวอยางมาวดขนาดและชงน าหนก จากนนน าไปอบทอณหภม 1005oC เพอหาปรมาณความชน น าผลการชงน าหนกและปรมาตรไมมาค านวณหาความถวงจ าเพาะและความหนาแนน ส าหรบไมเนอแขงในประเทศไทยมคาความถวงจ าเพาะระหวาง 0.8-1.15 และมความหนาแนนระหวาง 720-1,110 kg/m3 ทงความถวงจ าเพาะและความหนาแนนจะสามารถใชในการท านายความสมบรณของเนอไมและยงสามารถใชท านายคณสมบตทางกลไดอกดวย

194

2. คณสมบตดานอณหภมของไม คณสมบตดานอณหภมของไม (Thermal Properties of Wood) เปนคณสมบตของไมทเกยวของกบการน าความรอน ความจความรอนจ าเพาะ การแพรความรอน และสมประสทธการขยายตวจากความรอน ตามล าดบ รายละเอยดคณสมบตดานอณหภมของไมมดงตอไปน

2.1 การน าความรอน (Thermal Conductivity) เปนการวดอตราการถายเทความรอนทเคลอนทผานวสด ถาวสดใดมการถายเทความรอนไดดจะมคาการน าความรอนสงหรอเรยกวา วสดตวน าความรอน แตถาวสดมความสามารถในการน าความรอนนอยจะเรยกวา วสดฉนวนความรอน ไมถอวาเปนวสดฉนวนทมคาการน าความรอนต า แตคณสมบตการน าความรอนของไมจะเปลยนแปลงตามปจจยตาง ๆ เชน การน าความรอนในแนวขนานเสยนจะดกวาแนวตงฉากเสยนและแนวสมผสวงป ในขณะทการน าความรอนของไมทมความชนมากจะดกวาไมทมความชนนอย และไมทมความถวงจ าเพาะมากจะมคาการน าความรอนดกวาไมทมความถวงจ าเพาะนอย เปนตน

2.2 ความจความรอนจ าเพาะ (Specific Heat) คออตราสวนระหวางปรมาณความรอนทท าใหวสดมอณหภมเพมขน 1 หนวยองศาเทยบกบปรมาณความรอนทท าใหน าทมมวลเทากนมอณหภมเพมขน 1 หนวยองศา ความจความรอนจ าเพาะของไมจะขนอยกบปรมาณความชนและสภาพแวดลอมของการเจรญเตบโตของตนไม กลาวคอไมทมปรมาณความชนมากจะมคาความจความรอนจ าเพาะมากกวาไมแหง และตนไมทเตบโตในสภาพแวดลอมทอณภมสงจะมคาความจความรอนจ าเพาะมากกวาตนไมทเตบโตในสภาพแวดลอมทมอณภมต า ในขณะทความหนาแนนมผลตอความจความรอนไมมาก

2.3 การแพรความรอนหรอการกระจายความรอน (Thermal Diffusivity) คออตราการดดซบความรอนของวสดจากสภาพแวดลอม ไมมคณสมบตการแพรความรอนนอยเมอเทยบกบวสดกอสรางชนดอน ยกตวอยางเชน การแพรความรอนของไมโดยทวไปมคาเฉลยประมาณ 0.006 มลลเมตรตอวนาท (mm/s) ในขณะทเหลกกลามคาการแพรความรอนประมาณ 0.5 mm/s เปนตน

2.4 สมประสทธการขยายตวจากความรอน (Coefficient of Thermal Expansion) คอคาอตราสวนระหวางความแตกตางของความยาวหรอปรมาตรของวสดทเปลยนไปเมออณหภมเปลยนแปลงไป 1 หนวยองศาเทยบกบความยาวหรอปรมาตรเดม เมออณหภมสงขนวสดจะมการขยายตวสงผลใหสมประสทธการขยายตวมคาเปนบวกแตถาอณหภมลดลงกจะไดผลตรงกนขาม ปจจยทมผลตอสมประสทธการขยายตวของไมคอความหนาแนนและแนวเสยนไม ส าหรบไมในแนวขนานเสยนมคาสมประสทธการขยายตวระหวาง 0.0014-0.009 มลลเมตรตอ

195

องศาเซลเซยส (mm/ oC) คาสมประสทธการขยายตวของไมในแนวขวางเสยนและแนวสมผสวงปมคามากกวาแนวขนานเสยนประมาณ 5-10 เทา การวดคาสมประสทธการขยายตวจากความรอนของไมชนท าไดยากเนองจากไมชนจะขยายตวเมออณหภมสงขนในขณะเดยวกนกจะหดตวจากการสญเสยความชนรวมดวย

3. คณสมบตดานไฟฟาของไม คณสมบตดานไฟฟาของไม (Electrical Properties of Wood) เปนคณสมบตในการน า กระแสไฟฟาของไม ซงคณสมบตนจะแตกตางกนตามปรมาณความชนในเนอไม เชน ไมแหงจะมคณสมบตการน าไฟฟาทต าซงถอวาเปนวสดฉนวนกนไฟฟาทด เมอปรมาณความชนในเนอไมเพมขนกจะท าใหคณสมบตการน าไฟฟาเพมขนดวย หากปรมาณความชนในเนอไมมากกวาจดเสนใยอมตวดวยน ากจะถอวาไมทอนนนมคณสมบตการน าไฟฟาใกลเคยงกบน า เปนตน

คณสมบตทางกลของไม คณสมบตทางกลของไม (Mechanical Properties of Wood) เปนคณสมบตของไมในการ

ตานทานแรงซงมความส าคญตอการค านวณและออกแบบชนสวนโครงสรางทท าจากไม รายละเอยดคณสมบตทางกลของไมทส าคญมดงตอไปน (กว หวงนเวศนกล. 2552 : 33-35, พภพ สนทรสมย. 2540 : 15-16, วศวกรรมสถานแหงประเทศไทย ว.ส.ท.1002-16. 2539 : 5-8, Duggal S.K. 2008 : 125-128 และ Michael S. Mamlouk and John P. Zaniewski. 2011 : 431-433)

1. โมดลสยดหยนของไม โมดลสยดหยนของไม (Modulus of Elasticity of Wood) คออตราสวนระหวางหนวยแรงและความเครยดของไมในสภาวะยดหยนซงหาไดจากแผนภาพความสมพนธระหวางหนวยแรงและความเครยดดงแสดงในภาพท 5.10 จากภาพเปนตวอยางผลการทดสอบก าลงอดในแนวขนานเสยนของไมตวอยาง ลกษณะเสนโคงความสมพนธระหวางหนวยแรงและความเครยดในชวงแรกจะเปนเสนตรงจนกระทงถงจด ๆ หนงจงกลายเปนเสนโคงคว าโดยความชนจะเปลยนแปลงทละนอยจนกระทงไมวบต ความชนของเสนตรงในชวงแรกนคอคาโมดลสยดหยนของไมในแนวขนานเสยน ปจจยทมผลตอคาโมดลสยดหยนของไมคอปรมาณความชนและคาความถวงจ าเพาะของเนอไม นอกจากนนหากน าไมตวอยางมาทดสอบก าลงอดแตเปลยนทศทางแนวเสยนทรบแรงกจะไดคาโมดลสยดหยนทตางออกไป

196

( % )

ภาพท 5.10 ความสมพนธระหวางหนวยแรงและความเครยดอดขนานเสยนของไม ทมา : Michael S. Mamlouk and John P. Zaniewski. 2011 : 431

2. ความแขงแรงของไม ความแขงแรงของไม (Strength of Wood) เปนคณสมบตของไมในการตานทานแรงประเภทตาง ๆ เชน แรงอด แรงดง แรงเฉอน โมเมนตบด และโมเมนตดด เปนตน ปจจยทมผลตอความแขงแรงของไมมดวยกนหลายอยาง เชน ปรมาณความชน แนวเสยนทรบแรง ชนดของพนธไม และต าหนในเนอไม เปนตน ถาพจารณาแตละปจจยพบวา ไมแหงมกมความแขงแรงโดยรวมดกวาไมชน ในขณะทไมเนอแขงมความแขงแรงมากกวาไมเนอออน ไมทมต าหนมากจะมความแขงแรงนอยกวาไมทมต าหนนอย ก าลงดงในแนวขนานเสยนจะมคามากกวาแนวตงฉากเสยน และก าลงอดในแนวขนานเสยนจะมคานอยกวาก าลงดงในแนวขนานเสยน อยางไรกตามการน าไมแปรรปแตละทอนไปใชงานเพอรบแรงดงจะตองพจารณาอยางรอบคอบเนองจากก าลงดงของไมจะลดลงเมอมแนวเสยนเปลยนไปหรอมตาไมแทรกอยภายใน

3. ประสทธภาพการหนวงของไม ประสทธภาพการหนวง (Damping Capacity) คอการปลดปลอยพลงงานจากการแกวงตวหรอการสนไหวอยางอสระของวตถ เมอเวลาผานไปการสนไหวของวตถจะลดลงเนองจากเกดแรงเสยดทานขนภายในเนอวสดเพอตานทานการเคลอนท โดยทวไปประสทธภาพการหนวงของไมจะมคาสงกวาเหลกประมาณ 10 เทา สงผลใหโครงสรางไมสามารถลดการสนไหวไดเรวกวาโครงสรางเหลก ปจจยทมผลตอประสทธภาพการหนวงของไมคอปรมาณความชนและอณหภม เชน ถาไมมปรมาณความชนมากกจะท าใหแรงเสยดทานภายในเนอไมมากดวยจง

197

สงผลท าใหประสทธภาพการหนวงเพมขน หรอถาอณหภมสภาพแวดลอมลดต าลงกจะท าใหของเหลวในเนอไมมความหนดเพมขนสงผลใหประสทธภาพการหนวงเพมขน เปนตน

การทดสอบคณสมบตทางกลของไม การทดสอบคณสมบตทางกลของไมมวตถประสงคเพอน าขอมลผลการทดสอบไป

ค านวณและออกแบบชนงานทท าจากไม วธการทดสอบและอางองคณสมบตทางกลของไมส าหรบประเทศไทยมดวยกนหลายมาตรฐาน เชน มาตรฐานการทดสอบวสดกรมโยธาธการและผงเมอง มาตรฐานส าหรบอาคารไมสมาคมวศวกรรมสถานแหงประเทศไทย และมาตรฐานผลตภณฑอตสาหกรรมแหงประเทศไทย เปนตน นอกจากนนยงสามารถน าขอก าหนดในมาตรฐานการทดสอบวสดหรอมาตรฐานผลตภณฑอตสาหกรรมประเทศช นน าตาง ๆ มาประยกตใชไดเชนกน การทดสอบคณสมบตทางกลของไมมรายละเอยดดงตอไปน

1. การทดสอบก าลงอดในแนวตงฉากเสยน การทดสอบก าลงอดในแนวต งฉากเสยน (Compression Perpendicular to the Grain)

ตามขอก าหนดกรมโยธาธการและผงเมอง มยผ. 1221-51 (2551: 10-13) และมาตรฐาน ASTM D143 มวตถประสงคเพอศกษาพฤตกรรมของไมภายใตแรงอดในแนวตงฉากเสยน หาคาโมดลสยดหยน หาคาก าลงยดหยน ณ ขดจ ากดสดสวน ซงเปนคาหนวยแรงสงสดภายใตสภาวะยดหยน และหาคาก าลงครากทระยะออฟเซทรอยละ 0.05 ซงเปนคาหนวยแรงทสมพนธกบความเครยดทระยะออฟเซทรอยละ 0.05 ดงแสดงในภาพท 5.11 ตามล าดบ

B

E =

C

AA B 0.05C 2.5 mm

0.05% Offset ภาพท 5.11 การหาก าลงครากทระยะออฟเซทรอยละ 0.05 ทมา : กรมโยธาและผงเมอง. 2551 : 12

198

ขนตอนการทดสอบเรมจากการน าไมตวอยางซงเปนไมไสเรยบ (Dressed Timber) ขนาด 5050150 mm ไปวดขนาดและชงน าหนก จากนนวางไมตวอยางบนแผนเหลกรองรบ (Bearing Block) โดยหนทอนไมใหดานแนวเสยนตงฉากกบวงปอยดานบน แลวจงวางแผนเหลก (Bearing Plate) กวาง 50 mm ในแนวขวางทกงกลางไมตวอยางดงแสดงในภาพท 5.12 แผนเหลกนท าหนาทรองรบน าหนกทกดลงไปบนไมตวอยาง ตดตงเครองมอวดระยะละเอยดแบบหนาปดหรอไดอลเกจเพออานคาการยบตว เพมแรงกดอยางตอเนองประมาณ 0.305 มลลเมตรตอนาท (mm/min) บนทกคาแรงกดและคาการยบตวจนกวาตวอยางทดสอบจะยบถง 2.5 mm จงหยดท าการทดสอบ น าผลทไดไปเขยนในแผนภาพความสมพนธระหวางหนวยแรงกบความเครยดดงแสดงในภาพท 5.11 หาคาตาง ๆ ตามวตถประสงคโดยการสงเกตจากแผนภาพดงกลาว

(Bearing Plate)

50 mm

50 mm

50 mm

150 mm

ภาพท 5.12 การทดสอบการอดในแนวตงฉากเสยน ทมา : กรมโยธาและผงเมอง. 2551 : 11

2. การทดสอบก าลงอดในแนวขนานเสยน การทดสอบก าลงอดในแนวขนานเสยน (Compression Parallel to the Grain) ตาม

ขอก าหนดกรมโยธาธการและผงเมอง มยผ. 1222-51 (2551: 16-21) และมาตรฐาน ASTM D143 มวตถประสงคเพอศกษาพฤตกรรมของไมภายใตแรงอดในแนวขนานเสยน หาคาโมดลสยดหยน หาคาก าลงยดหยน ณ ขดจ ากดสดสวน หาคาก าลงครากทระยะออฟเซทรอยละ 0.05 หาก าลงอดประลย และสงเกตลกษณะการวบตของไมภายใตแรงอดในแนวขนานเสยน ตามล าดบ ขนตอนการทดสอบเรมจากการน าไมตวอยางไสเรยบขนาด 5050200 mm ไปวดขนาดและชงน าหนก

จากนนตดตงไดอลเกจเพอวดการยบตวของไมตวอยางในแนวขนานเสยน น าไมตวอยางวางบนเครองทดสอบโดยใหแรงกระท าในแนวขนานเสยนดงแสดงในภาพท 5.13 เพมแรงกดอยางตอเนองดวยความเรวประมาณ 0.6 mm/min บนทกคาแรงกดและคาการยบตวจนกวาตวอยาง

199

ทดสอบวบตจงหยดท าการทดสอบ สงเกตลกษณะการวบตของไมซงมรปแบบแตกตางกนดงแสดงในภาพท 5.14 น าผลการทดสอบไปเขยนแผนภาพความสมพนธระหวางหนวยแรงกบความเครยดและหาคาตาง ๆ ตามวตถประสงคโดยการสงเกตจากแผนภาพดงกลาว

50 mm 50 mm

200 mm

150 mm

(ก) ขนาดไมทดสอบ (ข) การตดตงเครองมอวดระยะหดตว

ภาพท 5.13 การทดสอบการอดในแนวขนานเสยน ทมา : กรมโยธาและผงเมอง. 2551 : 18

(ก) รอยแตกแบบบดยอย (ข) รอยแตกรปลม (ค) รอยแตกแบบแรงเฉอน

(ง) รอยแตกแบบฉกปลาย (จ) รอยแตกแบบแรงอดและเฉอนขนานเสยน (ฉ) รอยแตกแบบแยกปลาย

ภาพท 5.14 รปแบบการวบตของไมในแนวขนานเสยนภายใตแรงอด ทมา : กรมโยธาและผงเมอง. 2551 : 19

200

3. การทดสอบก าลงเฉอนในแนวขนานเสยนไม การทดสอบก าลงเฉอนในแนวขนานเสยนไม (Shear Test of Wood Parallel to Grain)

ตามขอก าหนดกรมโยธาธการและผงเมอง มยผ. 1226-51 (2551: 45-47) และมาตรฐาน ASTM D143-94 มวตถประสงคเพอหาก าลงเฉอนสงสดของไมในแนวขนานเสยนซงเปนอตราสวนระหวางแรงเฉอนสงสดตอพนทหนาตดในระนาบเดยวกบแนวแรง ขนตอนการทดสอบเรมตนจากการเตรยมไมตวอยางซงเปนไมไสเรยบขนาด 505063 mm ท าการบากไมตวอยางใหเปนบาโดยมพนทหนาตดในการรบแรงเฉอนขนาด 5050 mm ดงแสดงในภาพท 5.15(ก) น าไมตวอยางทไดไปวดขนาดและชงน าหนก สงเกตและบนทกลกษณะแนวเสยนไมบรเวณหนาตดทรบแรงเฉอน จากนนน าไมตวอยางไปตดตงบนเครองทดสอบโดยใหหนาตดทตองการทดสอบแรงเฉอนอยในระนาบเดยวกบแรงกระท าดงแสดงในภาพท 5.15(ข) เพมแรงกดไปบนแผนเหลกอยางตอเนองจนกระทงไมตวอยางวบต บนทกคาแรงกดสงสดและลกษณะการวบตของไม น าผลทไดไปค านวณหาก าลงเฉอนสงสดของไมในแนวขนานเสยน

50 mm

50 mm

50 mm

63 mm

20 mm

30 mm13 mm

(ก) ขนาดไมตวอยางทดสอบ (ข) เครองทดสอบก าลงเฉอนในแนวขนานเสยน

ภาพท 5.15 การทดสอบก าลงเฉอนในแนวขนานเสยน ทมา : กรมโยธาและผงเมอง. 2551 : 45

201

4. การทดสอบก าลงดงในแนวตงฉากเสยน การทดสอบก าลงดงในแนวต งฉากเสยน (Tension Perpendicular to the Grain) และ

ก าลงแตกราวของไม (Cleavage of Timber) ตามขอก าหนดกรมโยธาธการและผงเมอง มยผ. 1225-51 (2551: 37-44) และมาตรฐาน ASTM D143-94 มวตถประสงคเพอหาก าลงดงสงสดในแนวตงฉากเสยนและก าลงแตกราวในแนวตงฉากเสยนของไม โดยก าลงแตกราวเปนความตานทานการฉกของไมเมอมแรงมากระท า ขนตอนการทดสอบเรมตนจากการเตรยมไมตวอยางเพอใชในการทดสอบ ไมตวอยางม 2 ลกษณะคอ แบบท 1 มรอยเซาะรองโคงทงสองดานเพอใชทดสอบก าลงดงในแนวตงฉากเสยนดงภาพท 5.16 (ก) และแบบท 2 มการเซาะรองโคงเพยงดานเดยวเพอใชทดสอบก าลงแตกราวในแนวตงฉากเสยนดงภาพท 5.16 (ข) เมอไดไมตวอยางแลวจงท าการวดขนาดและชงน าหนก ตดต งไมตวอยางแบบท 1 ในเครองทดสอบการดงในแนวตงฉากเสยนดงแสดงในภาพท 5.17(ก) และใหแรงดงกระท าอยางตอเนองดวยความเรวประมาณ 2.5 mm/min จนกระทงไมตวอยางวบต บนทกคาแรงดงสงสดและลกษณะการวบต ค านวณหาคาก าลงดงในแนวตงฉากเสยนจากการน าแรงดงสงสดหารดวยพนทหนาตดทรบแรงของไมตวอยางแบบท 1 จากนนน าไมตวอยางแบบท 2 ไปตดตงในเครองทดสอบก าลงแตกราวดงแสดงในภาพท 5.17(ข) ใหแรงดงกระท าอยางตอเนองดวยความเรวเดยวกบการทดสอบแบบท 1 จนกระทงไมตวอยางแตก บนทกคาแรงดงสงสดและลกษณะการวบต ค านวณหาคาก าลงแตกราวโดยน าคาแรงดงสงสดหารดวยความกวางของไมตวอยาง การทดสอบนควรท าการทดสอบหาปรมาณความชนของไมตวอยางดวยเนองจากความชนมผลตอก าลงดงของไม

50 mm 63 mm

50 mm

25 mm

13 mm6 mm

50 mm 95 mm

50 mm

76 mm

13 mm6 mm

(ก) ก าลงดงในแนวตงฉากเสยน (ข) ก าลงแตกราวในแนวตงฉากเสยน

ภาพท 5.16 ไมตวอยางทดสอบก าลงดงและก าลงแตกราวในแนวตงฉากเสยน ทมา : กรมโยธาและผงเมอง. 2551 : 39

202

(ก) เครองทดสอบก าลงดง (ข) เครองทดสอบก าลงแตกราว

ภาพท 5.17 เครองทดสอบก าลงดงและก าลงแตกราวในแนวตงฉากเสยน ทมา : กรมโยธาและผงเมอง. 2551 : 38

5. การทดสอบก าลงดงในแนวขนานเสยน การทดสอบก าลงดงในแนวขนานเสยน (Tension Parallel to the Grain) ตามขอก าหนด

ในมาตรฐาน ASTM D143 มวตถประสงคเพอหาก าลงดงสงสดในแนวขนานเสยนและหาคาโมดลสยดหยนของไม ขนตอนการทดสอบเรมตนจากการเตรยมไมตวอยางเพอใชในการทดสอบดงแสดงในภาพท 5.18(ก) ไมตวอยางมความยาวรวม 750 mm ทฐานยดทงสองดานมขนาดพนทหนาตด 5050 mm และทกงกลางมขนาดพนทหนาตด 12.512.5 mm เมอไดไมตวอยางแลวจงท าการวดขนาดและชงน าหนก ท าการตดตงไดอลเกจเพอวดการยดตวทกงกลางไมตวอยางโดยก าหนดระยะวดอยท 50 mm ดงแสดงในภาพท 5.18(ข) จากนนท าการดงไมตวอยางดวยความเรวคงทจนกระทงไมตวอยางวบต บนทกคาแรงดงสงสดและระยะยดตวกอนการวบต สงเกตลกษณะการวบตและค านวณหาคาก าลงดงในแนวขนานเสยนจากการน าคาแรงดงสงสดหารดวยพนทหนาตดของไมตวอยาง หาคาโมดลสยดหยนจากแผนภาพความสมพนธระหวางหนวยแรงกบความเครยด การทดสอบนควรท าการทดสอบหาปรมาณความชนของไมตวอยางดวยเนองจากความชนมผลตอก าลงดงของไม

203

150 m

m17

5 mm

125 m

m17

5 mm

125 m

m

750 m

m

50 mm

12.5 mm

37.5 mm

37.5 mm

(ก) ขนาดไมตวอยาง (ข) การตดตงไมตวอยางในเครองทดสอบ

ภาพท 5.18 การทดสอบก าลงดงในแนวขนานเสยน ทมา : United State Department of Agriculture. 1956

6. การทดสอบก าลงดดแบบสถต การทดสอบก าลงดดแบบสถต (Static Bending Test of Timber) ตามขอก าหนดกรม

โยธาธการและผงเมอง มยผ. 1224-51 (2551: 28-33) และมาตรฐาน ASTM D143 มวตถประสงคเพอศกษาพฤตกรรมของไมภายใตโมเมนตดดแบบสถต หาคาก าลงดด ณ ขดจ ากดสดสวนหรอหนวยแรงทผวนอกของไม หาคาก าลงเฉอนสงสด หาคาโมดลสแตกราวหรอก าลงดดสงสด หาคาโมดลสยดหยน หาคาโมดลสคนตว (Modulus of Resilience) และลกษณะของการวบตของไมภายใต โมเมนตดด ตามล าดบ ขนตอนการทดสอบเรมตนจากการน าไมตวอยางขนาด 5050760 mm ไปชงน าหนกและวดขนาด บนทกลกษณะแนวเสยนไมและต าหนตาง ๆ กอนน าไปตดตงบนเครองมอทดสอบดงแสดงในภาพท 5.19

204

355 mm 355 mm760 mm

22 mm

105 mm

76 m

m51 mm

97 mm27 mm

ภาพท 5.19 การทดสอบก าลงดดแบบสถตของไม ทมา : กรมโยธาและผงเมอง. 2551 : 30

ฐานรองรบไมตวอยางมระยะหาง 710 mm และแตละดานของฐานรองรบควรมลกษณะเปนสนมน ไมตวอยางจะถกแรงกระท าทกงกลางทอนไมโดยแรงจะถกสงผานมาจากหวกดซงมลกษณะโคงมน จากนนท าการตดตงไดอลเกจเพอวดการแอนตวทกงกลางไมตวอยาง ใหแรงกดตอเนองดวยความเรว 2.5 mm/min และท าการบนทกคาแรงและการแอนตว ในการบนทกผลจะกระท าเมอการแอนตวเปลยนแปลงทกระยะ 0.02 mm ในชวงขดจ ากดสดสวนหรอเมอแอนตวไมเกน 25 mm จากนนบนทกเมอการแอนตวเปลยนแปลงทกระยะ 0.2 mm จนกวาจะวบตหรอแอนตวมากกวา 150 mm บนทกลกษณะการวบตและหาปรมาณความชนของไมตวอยาง น าขอมลทไดไปเขยนเสนโคงความสมพนธระหวางแรงและการแอนตวดงแสดงในภาพท 5.20

(mm)

(

N)

P.L.

ภาพท 5.20 ความสมพนธระหวางแรงและการแอนตวภายใตการดด ทมา : กรมโยธาและผงเมอง. 2551 : 31

205

ค านวณหาคาตาง ๆ ประกอบดวย คาก าลงดด ณ ขดจ ากดสดสวนหาไดจากการค านวณคาหนวยแรงสงสดทกระท าบนผวของไมตวอยางภายใตการดดโดยไมท าใหเกดการเปลยนแปลงรปรางอยางถาวร คาก าลงเฉอนสงสดหาไดจากการค านวณหนวยแรงเฉอนสงสดทเกดขนในไมตวอยางภายใตแรงดดสงสดทท าใหไมตวอยางวบต โมดลสแตกราวหรอก าลงดดสงสดหาไดจากการค านวณหนวยแรงสงสดภายใตการดดแลวท าใหไมตวอยางวบต โมดลสยดหยนหาไดจากอตราสวนของหนวยแรงตอความเครยดภายใตสภาวะยดหยน และคาโมดลสคนตวหาไดจากพนทใตโคงความสมพนธระหวางหนวยแรงและความเครยดในสภาวะยดหยน คาโมดลสคนตวยงสามารถใชระบพกดความเหนยว (Toughness) หรอพกดตานแรงกระแทก (Shock-Resistance) ไดอกดวย ในขณะทการวบตของไมภายใตการดดมหลายรปแบบดงแสดงในภาพท 5.21 เชน รอยแตกเนองจากแรงดง รอยแตกแบบเปราะขาด รอยแตกขวางเสยน รอยแตกเนองจากแรงกด รอยแตกแบบฟนปลา และรอยแตกแบบฉกตามแนวนอน เปนตน

ภาพท 5.21 ลกษณะการวบตของไมจากการทดสอบการดดแบบสถต ทมา : กรมโยธาและผงเมอง. 2551 : 32

นอกจากนนในการทดสอบการดดของไมแปรรปขนาดเทากบโครงสรางจรง (Flexure

Test of Structural Members) กสามารถท าไดเชนกน โดยขอก าหนดในมาตรฐาน ASTM D198 กลาวถงวตถประสงคไววา เพอศกษาพฤตกรรมของไมตวอยางทงไมจรงและไมเชงประกอบทมขนาดเทากบโครงสรางจรงภายใตโมเมนตดด ไมทน ามาท าการทดสอบโดยทวไปมกมหนาตดรปสเหลยมผนผา แตอาจประยกตการทดสอบนกบหนาตดรปแบบอนกไดเชนกน ไมตวอยางจะถกวางไวบนจดรองรบทมระยะหางแปรเปลยนไปตามขนาดของไมตวอยาง แรงทกระท ากบไมตวอยางม 3 รปแบบคอ แรงกระท ากงกลาง (Center-Point Loading) แรงกระท าสองจด (Two-Point Loading) และแรงกระท าแบบสามสวน (Third-Point Loading) ตามล าดบ การเลอกแรง

206

กระท ารปแบบใดนนขนอยกบขนาดของไมตวอยางและประสทธภาพของเครองทดสอบ เชน ไมตวอยางขนาดใหญและเปนไมเนอแขงควรเลอกรปแบบแรงกระท ากงกลางเนองจากโมเมนตดดสงสดจะเกดเพยงจดเดยวทกงกลางคาน กรณไมตวอยางทวไปมกเลอกรปแบบแรงกระท าสองจดหรอแรงกระท าแบบสามสวนเนองจากโมเมนตดดสงสดจะกระจายอยระหวางหวกดทงสอง เปนตน แรงทกระท าควรมอตราสม าเสมอจนกระทงไมตวอยางวบต ถาไมตวอยางมอตราสวนความลกตอความกวางมากกวา 3 จะตองท าการค ายนดานขางเพอปองกนการบดตว บนทกแรงและการแอนตวตลอดจนลกษณะการวบตของไมตวอยาง ค านวณหาคาตาง ๆ ตามวตถประสงคการทดสอบเชนเดยวกบการทดสอบการดดแบบสถตมาตรฐาน ASTM D143

การจ าแนกประเภทของไม การจ าแนกประเภทของไมมหลกเกณฑทแตกตางกนตามวตถประสงคของการน าไมไป

ใชงาน รายละเอยดการจ าแนกประเภทของไมมดงตอไปน (กว หวงนเวศนกล. 2552 : 25-27, พงศพน วรสนทโรสถ และวรพงศ วรสนทโรสถ . 2555 : 22-29, วศวกรรมสถานแหงประเทศไทย ว.ส.ท.1002-16. 2539 : 8)

1. การจ าแนกไมตามหลกดานพฤกษศาสตร การจ าแนกประเภทของไมโดยอาศยหลกการดานพฤกษศาสตรสามารถแบงไมออกเปน

2 ชนดคอ ไมเนอออน (Softwoods) เปนไมทไดจากตนไมจ าพวกสนหรอตนไมทมใบเรยวเลก ไมเนอออนมความถวงจ าเพาะนอยกวาไมเนอแขงแตมความแขงแรงเพยงพอทจะน าไปใชในงานกอสรางทวไป ขอดของไมเนอออนคอไสตบแตงผวไมงาย ส าหรบไมเนอแขง (Hardwoods) เปนไมทไดมาจากตนไมขนาดใหญทมลกษณะใบกวางสามารถพบเหนไดทวไปในพนทปาไมของประเทศไทย ไมเนอแขงมโครงสรางเนอไมทซบซอนกวาไมเนอออนจงมความแขงแรงมากกวาและสามารถรบน าหนกบรรทกไดดนยมน าไปใชในงานโครงสราง

2. การจ าแนกไมตามคณสมบตทางกล กรมปาไม (2010) ไดจ าแนกประเภทของไมตามคณสมบตทางกลโดยพจารณาจากคณสมบต 4 ดานคอ หนวยแรงอด หนวยแรงดง หนวยแรงเฉอน และหนวยแรงดด ตามล าดบ หนวยแรงดงกลาวไดจากการน าไมตวอยางทมความชนนอยกวารอยละ 12 มาทดสอบก าลงดด นอกจากนนยงน าไมตวอยางมาทดสอบความทนทานตามธรรมชาตอกดวย ผลการทดสอบจะถกใชเปนเกณฑในการแบงประเภทของไมซงกรมปาไมไดจ าแนกไมเปน 3 ประเภทคอ ไมเนอแขงมความแขงแรงมากกวา 1,000 ksc มความทนทานมากกวา 6 ป ไมเนอแขงปานกลางมความ

207

แขงแรงระหวาง 600-1,000 ksc มความทนทานระหวาง 2-6 ป และไมเนอออนมความแขงแรงนอยกวา 600 ksc มความทนทานนอยกวา 2 ป ตามล าดบ ตวอยางไมทจดอยในประเภทไมเนอแขงตามมาตรฐานกรมปาไมมดงตอไปน ไมเตง (Shorea Obtusa Wall) ลกษณะเนอไมหยาบสน าตาลปนแดง แนวเสยนไมเปนระเบยบ เนอไมมความแขงและเหนยว ความหนาแนนเฉลยประมาณ 1,040 kg/m3

ก าลงดดสงสดประมาณ 1,784 ksc และความทนทานมากกวา 10 ป ไมเตงเมอแหงแลวเลอยและไสตกแตงยากมกใชท าเปนชนสวนของโครงสราง

ไมประด (Pterocarpus Macrocarpus) ลกษณะเนอไมละเอยดปานกลางสแดงปนเหลองและมแนวเสนสเขม แนวเสยนไมเปนระเบยบแตมลวดรายสวยงาม เนอไมมความแขงและเหนยวปานกลาง เลอยและไสตกแตงไดงาย ความหนาแนนเฉลยประมาณ 800 kg/m3 ก าลงดดสงสดประมาณ 1,417 ksc และความทนทานมากกวา 10 ป มกใชท าเปนเปนชนสวนโครงสรางหรอเครองเรอน ไมแดง (Xylia Kerrii Craib and Hutch) ลกษณะเนอไมละเอยดปานกลางสแดงหรอน าตาลปนเหลอง ปลวกหรอเพรยงไมคอยท าลาย แนวเสยนไมเปนระเบยบ เนอไมมความแขงและเหนยว ไสตกแตงและขดเงาไดด ความหนาแนนเฉลยประมาณ 960 kg/m3 ก าลงดดสงสดประมาณ 1,356 ksc และความทนทานมากกวา 10 ป มกใชท าเปนชนสวนอาคารทรบน าหนกไมมากเชน พน วงกบประต หรอวงกบหนาตาง เปนตน ไมมะคาแต (Sindora Siamensis) ลกษณะเนอไมหยาบสน าตาลผวมน แนวเสยนไมเปนระเบยบ เนอไมมความแขงและเหนยวมาก ปลวกไมท าลาย เลอยและไสตกแตงไดยาก ความหนาแนนเฉลยประมาณ 1,090 kg/m3 ก าลงดดสงสดประมาณ 1,274 ksc และความทนทานมากกวา 10 ป มกใชท าเปนชนสวนของโครงสราง

ไมตะแบกใหญ (Lagerstroemia Calyculata Kurz) ลกษณะเนอไมละเอยดปานกลางสเทาหรอน าตาลปนเทา แนวเสยนตรง เนอไมมความแขงและเหนยว เลอยและไสตกแตงไดงาย ความหนาแนนเฉลยประมาณ 850 kg/m3 ก าลงดดสงสดประมาณ 1,244 ksc และความทนทานเมอใชในทรมระหวาง 6-10 ป มกใชท าเปนเสาอาคารหรอเครองเรอน ไมตะเคยนทอง (Hopea Odorata Roxb) ลกษณะเนอไมละเอยดปานกลางสน าตาลปนเหลองและมแนวเทาขาวของทอน ายาง ปลวกไมคอยท าลาย แนวเสยนไมเปนระเบยบ เนอไมมความแขงและเหนยว ไสตกแตงและขดเงาไดด ความหนาแนนเฉลยประมาณ 750 kg/m3 ก าลงดดสงสดประมาณ 1,182 ksc และความทนทานระหวาง 6-10 ป มกใชท าเปนชนสวนโครงสรางทวไปทรบน าหนกบรรทกไมมากนก

208

ไมสก (Tectona Grandis Linn.f) ลกษณะเนอไมละเอยดปานกลางสเหลองหรอน าตาลปนเหลองและมแนวเสนสเขมของทอน ายาง ปลวกไมท าลาย แนวเสยนตรง เนอไมมความแขงและเหนยวปานกลาง เลอยและไสตกแตงไดงาย ความหนาแนนเฉลยประมาณ 640 kg/m3 ก าลงดดสงสดประมาณ 1,040 ksc และความทนทานมากกวา 10 ป มกใชท าเปนบานประต บานหนาตาง และเครองเรอนแกะสลก ตวอยางไมทจดอยในประเภทไมเนอแขงปานกลางตามมาตรฐานกรมปาไมมดงตอไปน

ไมนนทร (Peltophorum Dasyrachis Kurr) ลกษณะเนอไมหยาบปานกลางสน าตาลปนชมพผวมนวาว แนวเสยนตรง เนอไมมความแขงและเหนยวปานกลาง เลอยและไสตกแตงไดงาย ความหนาแนนเฉลยประมาณ 575 kg/m3 ก าลงดดสงสดประมาณ 948 ksc และความทนทานอยระหวาง 2-6 ป มกใชท าชนสวนกอสรางทวไปทไมโดนฝน เชน ไมฝา ไมพน หรอฝาเพดาน เปนตน ไมยาง (Dipterocarpus sp.) ลกษณะเนอไมหยาบสแดงหรอน าตาลเขม แนวเสยนตรง เนอไมมความแขงและเหนยวปานกลาง ขณะทตนไมยงมชวตอยสามารถเผาเพอเอาน ามนยางได เลอยและไสตกแตงไดงาย ความหนาแนนเฉลยประมาณ 720 kg/m3 ก าลงดดสงสดประมาณ 907 ksc และความทนทานอยระหวาง 2-6 ป มกใชท าชนสวนกอสรางทไมโดนฝน เชน ไมฝา ไมโครงเครา หรอฝาเพดาน เปนตน ไมกะบาก (Anisoptera Oblonga Dyer) ลกษณะเนอไมหยาบสน าตาลออนปนแดง แนวเสยนตรง เนอไมมความแขงและเหนยวปานกลาง เลอยและไสตกแตงไดงาย ความหนาแนนเฉลยประมาณ 600 kg/m3 ก าลงดดสงสดประมาณ 770 ksc และความทนทานอยระหวาง 2-6 ป มกใชท าเปนไมแบบหลอคอนกรตหรอกลองเครองมอเนองจากไมบดหรอโคงงอเมอมความชน ไมกระทอน (Sandoricum Indicum Care) ลกษณะเนอไมหยาบสแดงปนเทา แนวเสยนตรง เนอไมมความแขงและเหนยวปานกลาง เลอยและไสตกแตงไดงาย ก าลงดดสงสดประมาณ 795 ksc และความทนทานอยระหวาง 2-6 ป มกใชท าเปนเครองเรอน ไมพน หรอฝาเพดาน ไมมะมวงปา (Mangifera Caloneura) ลกษณะเนอไมหยาบปานกลางสน าตาลไหม ผวมนวาวเลกนอย แนวเสยนตรง เนอไมมความแขงและเหนยวปานกลาง เลอยและไสตกแตงไดงาย ความหนาแนนเฉลยประมาณ 600 kg/m3 ความทนทานอยระหวาง 2-6 ป มกใชท าเปนเครองเรอนและเปนวตถดบท าไมอด

ตวอยางไมทจดอยในประเภทไมเนอออนตามมาตรฐานกรมปาไมมดงตอไปน ไมสยาขาว (Shorea Leprosula Miq.) ลกษณะเนอไมหยาบสชมพปนขาวหรอน าตาลออนปนแดง แนวเสยนไมเปนระเบยบ เนอไมมความแขงและเหนยวนอย เลอยและไสตกแตง

209

ไดงาย ความหนาแนนเฉลยประมาณ 480 kg/m3 ก าลงดดสงสดประมาณ 866 ksc และความทนทานนอยกวา 2 ป มกใชท าเครองเรอนหรอไมโครงเครา ไมมะยมปา (Ailanthus Fauvetiana) ลกษณะเนอไมหยาบสขาวปนเหลองออน แนวเสยนตรง เนอไมมความแขงและเหนยวนอย เลอยและไสตกแตงไดงาย ความหนาแนนเฉลยประมาณ 400 kg/m3 ก าลงดดสงสดประมาณ 561 ksc และความทนทานนอยกวา 2 ป มกใชท ากานไมขด หรอเครองเรอน ไมกานเหลอง (Naucles Orientalis Linn) ลกษณะเนอไมละเอยดปานกลางสเหลองเขมหรอเหลองปนแสด แนวเสยนไมเปนระเบยบ เนอไมมความแขงและเหนยวนอย เลอยและไสตกแตงไดงาย ความหนาแนนเฉลยประมาณ 540 kg/m3 ก าลงดดสงสดประมาณ 449 ksc และความทนทานนอยกวา 2 ป มกใชท าเครองเรอน ไมฝา หรอไมพน

3. การจ าแนกไมตามหนวยแรงทยอมใหส าหรบมาตรฐานชนไมกอสราง วศวกรรมสถานแหงประเทศไทย ว.ส.ท.1002-16 (2539 : 8) ไดจ าแนกประเภทของไมแปรรปเพอใชในการค านวณและออกแบบอาคารทสรางจากไม การจ าแนกไมจะพจารณาจากคาหนวยแรงหรอคาหนวยแรงทยอมใหส าหรบมาตรฐานชนไมกอสราง โดยวศวกรรมสถานแหงประเทศไทยแบงไมเปน 5 ประเภทคอ ไมเนอออนมาก ไมเนอออน ไมเนอปานกลาง ไมเนอแขง และไมเนอแขงมาก ตามล าดบ คาหนวยแรงกบสภาวะใชงานไมจะแปรเปลยนไปตามปรมาณความชนและระยะเวลาทไมรบน าหนกบรรทก ถาหากไมถกใชงานในสภาวะแหงตลอดเวลากจะท าใหคณสมบตทางกลของไมเปนไปตามขอก าหนดทแสดงในตารางท 5.1 แตถาไมถกใชงานในน าหรอสมผสความชนตลอดเวลากจะถกลดคาหนวยแรงอดขนานเสยนลงรอยละ 10 และลดคาหนวยแรงอดตงฉากเสยนลงรอยละ 33 นอกจากนนวศวกรรมสถานแหงประเทศไทยกยงไดก าหนดคาหนวยแรงทยอมใหเฉลยส าหรบไมทง 5 ประเภทเอาไวดวยดงแสดงในตารางท 5.2 วศวกรรมสถานแหงประเทศไทย ว.ส.ท. 1002-16 (2539) กลาวถงคาหนวยแรงทยอมใหส าหรบการรบน าหนกบรรทกในสภาวะปกตของไมสามารถใชคาหนวยแรงทยอมใหดงทไดแสดงในตารางท 5.1 และ 7.2 ตามล าดบโดยไมตองค านงถงผลจากแรงกระแทก แตในกรณทไมรบน าหนกบรรทกในชวงระยะเวลาทสนวศวกรรมสถานแหงประเทศไทยกไดก าหนดใหไมนนสามารถเพมคาหนวยแรงทยอมใหมากขนดงแสดงในตารางท 5.3

210

ตารางท 5.1 คาหนวยแรงทยอมใหของไมตามขอก าหนดมาตรฐานส าหรบอาคารไม

ชอไม ความ

ถวงจ าเพาะ

ความหนาแนน (kg/m3)

หนวยแรงดดหรอหนวยแรงดงขนานเสยน

(ksc)

โมดลสยดหยน (ksc)

หนวยแรงอด (ksc)

หนวยแรงเฉอนประลยขนานเสยน

(ksc) ขนานเสยน

ขวางเสยน

1. ประเภทไมเนอออนมาก กระทอน จ าปาปา จกนม เฝง

ยมหอม ยางขาว สองสลง

0.57 0.51 0.65 0.53 0.53 0.70 0.44

580 500 630 530 530 690 450

485 553 463 581 605 612 467

74,927 76,102 64,644 89,542 83,864 89,929 73,481

194 279 210 332 230 312 105

77 71 87 55 58 65 60

66 157 163 126 95 161 70

2. ประเภทไมเนอออน กราด กระเจา กะบาก

ตะปนขาว พญาไม พะยอม ยางแดง สก

อนทนล

0.87 0.71 0.74

- 0.67 0.82

- 0.62 0.65

870 700 740 590 570 730 760 630 640

656 648 770 649 645 717 739 641 697

92,563 88,956

105,017 89,438 87,152 94,099

113,651 81,573 92,720

296 246 217 365 310 340 367 327 340

105 104 62 99 63 97 65 80 77

149 142 80 148 101 135 166 134 157

3. ประเภทไมเนอปานกลาง กวาว

ตะเคยนทอง ตะเคยนหน ตะแบก ตาเสอ

0.69 0.77 0.86 0.72 0.74

690 760 860 720 750

806 816 841 808 867

97,770 104,940 94,503

112,556 124,100

378 354 288 374 500

120 116 170 105 102

136 123 76 175 82

ทมา : วศวกรรมสถานแหงประเทศไทย ว.ส.ท. 1002-16. 2539

211

ตารางท 5.1 (ตอ) คาหนวยแรงทยอมใหของไมตามขอก าหนดมาตรฐานส าหรบอาคารไม

ชอไม ความ

ถวงจ าเพาะ

ความหนาแนน (kg/m3)

หนวยแรงดดหรอหนวยแรงดงขนานเสยน

(ksc)

โมดลสยดหยน (ksc)

หนวยแรงอด (ksc)

หนวยแรงเฉอนประลยขนานเสยน

(ksc) ขนานเสยน

ขวางเสยน

3. ประเภทไมเนอปานกลาง นนทร พลวง มะคาแต

ยง รกฟา เหยง

0.82 0.94 0.99 0.75 1.14 0.90

810 940 990 720

1,130 900

813 939 954 806 854 816

107,931 129,683 125,800 120,586 111,315 102,754

346 351 357 364 334 358

113 99 231 68 155 119

68 134 208 174 192 211

4. ประเภทไมเนอแขง กนเกรา แดง

ตะครอไข ตะครอหนาม

เตง ประด

มะเกลอเลอด มะคาโมง ยมหน รง

เลยงมน สกขควาย เสลา

หลมพอ แอก เคยม

0.93 1.05 1.11 1.11 1.07 0.82 1.02 0.85 0.86 1.15 0.98 0.88 0.72

- 0.78

-

920 1,050 1,080 1,110 1,070 840

1,020 850 870

1,060 990 880 720 850 870 960

999 1,193 1,189 960 924

1,163 1,131 996

1.088 1,108 1,155 1,063 966

1,070 1,060

-

154,865 153,129 148,141 138,533 115,464 128,448 137,613 101,721 131,629 153,607 161,506 131,968 113,791 137,543 136,953

-

388 538 442 350 443 495 425 463 350 496 463 467 450 569 388

-

125 219 232 230 184 201 235 121 174 182 172 184 118 103 136

-

80 120 135 163 146 164 144 167 139 176 202 146 131 140 151

-

ทมา : วศวกรรมสถานแหงประเทศไทย ว.ส.ท. 1002-16. 2539

212

ตารางท 5.1 (ตอ) คาหนวยแรงทยอมใหของไมตามขอก าหนดมาตรฐานส าหรบอาคารไม

ชอไม ความ

ถวงจ าเพาะ

ความหนาแนน (kg/m3)

หนวยแรงดดหรอหนวยแรงดงขนานเสยน

(ksc)

โมดลสยดหยน (ksc)

หนวยแรงอด (ksc)

หนวยแรงเฉอนประลยขนานเสยน

(ksc) ขนานเสยน

ขวางเสยน

5. ประเภทไมเนอแขงมาก กระพเขาควาย

เขลง ซาก ตนนก บนนาค

1.09 1.10 1.09 0.99 1.12

1,090 1,100 1,120 990

1,120

1,357 1,206 1,463 1,283 1,519

145,380 197,795 189,947 181,021 230,689

500 725 551 482 519

217 267 306 225 211

174 235 125 208 129

ทมา : วศวกรรมสถานแหงประเทศไทย ว.ส.ท. 1002-16. 2539 ตารางท 5.2 คาหนวยแรงทยอมใหตามประเภทของไมตามมาตรฐานส าหรบอาคารไม

ประเภทของไม

หนวยแรงดดหรอหนวยแรงดงขนานเสยน

(ksc)

โมดลสยดหยน (ksc)

หนวยแรงอด (ksc)

หนวยแรงเฉอนประลยขนานเสยน

(ksc) ขนานเสยน ตงฉากเสยน

ไมเนอออนมาก ไมเนอออน

ไมเนอแขงปานกลาง ไมเนอแขง

ไมเนอแขงมาก

60 80 100 120 150

78,900 94,100

112,300 136,300 189,000

45 60 75 90 110

12 16 22 30 40

6 8

10 12 15

ทมา : วศวกรรมสถานแหงประเทศไทย ว.ส.ท. 1002-16. 2539

213

ตารางท 5.3 การเพมคาหนวยแรงทยอมใหของไมส าหรบระยะเวลาบรรทกชวงสน

ระยะเวลาการบรรทกน าหนก การเพมคาหนวยแรง (รอยละ) ระยะเวลาบรรทกน าหนกสงสด 2 เดอน ระยะเวลาบรรทกน าหนกสงสด 7 วน

แรงลมหรอแผนดนไหว แรงกระแทก

15 25

33.33 100

ทมา : วศวกรรมสถานแหงประเทศไทย ว.ส.ท. 1002-16. 2539

การรกษาเนอไม ไมเปนวสดกอสรางทมอายการใชงานจ ากดเนองจากเสอมสภาพตามธรรมชาตหรอถก

ท าลายจากแมลง นอกจากนนการเสอมสภาพอาจเกดจากความรอนหรอถกเผาไหมกได การรกษาเนอไมใหมความคงทนยอมท าใหอายการใชงานยนยาวขน การรกษาเนอไมมดวยกนหลายวธแตทนยมมกใชสารเคมเคลอบทผวไม การทาหรอพน (Surface Treatment) เปนวธทงายทสดและมคาใชจายนอย อยางไรกตามผลลพธทไดคอมเพยงสารเคมเคลอบเฉพาะทผวและสวนนอยซมเขาไปในเนอไม ในบางกรณอาจใชวธการอดสารเคมเขาไปในเนอไมกได การอดสารเคมหรอการอดน ายา (Pressure Treatment) เปนวธรกษาเนอไมทดกวาการทาหรอพน การอดน ายาแบงเปน 2 วธคอ การอดน ายาแบบเตมเซลล (Full Cell Process) และการอดน ายาแบบไมเตมเซลล (Empty Cell Process) อยางไรกตามกอนการอดน ายาจะตองเตรยมไมใหพรอมเสยกอน โดยไมทตองการอดน ายาแบบเตมเซลลจะตองถกไลอากาศและน าออกจากเซลลกอน จากนนจงท าการอดสารเคมทอณหภมประมาณ 80-100oC เขาไปในเนอไมดวยแรงดนประมาณ 7-13 ksc จนสารเคมเตมเซลลไม ส าหรบไมทตองการอดน ายาแบบไมเตมเซลลจะตองถกอดอากาศเขาไปในเซลลไมกอนเพอท าใหเซลลขยายตวและขบสารเคมออกจากเซลลดวยแรงดน 7-14 ksc จากนนจงอดสารเคมเขาไปในเนอไม ตามล าดบ การเลอกใชสาร เคมจะตองค านงถงชนดของไมและวตถประสงคการใชงานดงรายละเอยดตอไปน (กว หวงนเวศนกล. 2552 : 45-46, พงศพน วรสนทโรสถ และวรพงศ วรสนทโรสถ. 2555 : 37-43, พภพ สนทรสมย. 2540 : 25-34)

1. สารเคมรกษาเนอไม ซงคคลอไรด (Zinc Chloride) เปนสารเคมชนดผงมสขาว ไมมกลน ทนทานตอการถก

เผาไหม คณสมบตปองกนราและแมลงแตไมสามารถปองกนปลวกได กอนการใชงานจะตอง

214

ผสมซงคคลอไรดกบน ารอนเพอใหละลายเปนของเหลว เมอทาหรออดสารเคมเขาไปในเนอไมแลวไมควรใหโดนฝนหรอความชนเพราะจะท าใหสารเคมเจอจางลง

โซเดยมฟลออไรด (Sodium Fluoride) เปนผลกสขาวละลายน าไดดมคณสมบตรกษาเนอไมคลายกบซงกคลอไรด การใชงานจะตองผสมกบน าเพอใหละลายกอนทาบนเนอไม

ครโอโสต (Coal-Tar Creosote) เปนสารเคมปองกนเชอราและแมลง โดยทวไปมสด าหรอสน าตาลเขมเนองจากเปนสารเคมทไดจากกระบวนการกลนน ามนดบสามารถแทรกซมเขาไปในเนอไมไดดและไมละลายน า ดงนนสารเคมชนดนจงสามารถใชทาไมทอยภายนอกอาคารได

ปโตรเลยม (Petroleum) หรอน ามนเครองสามารถน ามาใชทาไมเพอปองกนสตวและปองกนการผได อาจใชรวมกบครโอโสตในอตราสวนเทากนเพอเพมประสทธภาพกได

สน ามน (Oil Paint) รวมถงน ามนรกษาเนอไมจ าพวกเชลแลก(Shellac) และแลกเกอร(Lacquer) มคณสมบตเปนฟลมบาง ๆ ปองกนความชนไมใหทะลผานเขาไปในเนอไมและเพมความสวยงาม

2. สารเคมเพอท าใหไมทนไฟ การท าใหไมทนไฟเปนการเพมความตานทานการถกเผาไหมโดยยดระยะเวลาการตดไฟของไมใหนานยงขน สารเคมทใชในการท าใหไมทนไฟ เชน แอมโมเนยโบรไมด (Ammonium Bromide) ไดอะเบสกและโมโนเบสกฟอสเฟตของแอมโมเนย (Diabasic and Monobasic Phosphate of Ammonia) อะ ล มนมซ ล เฟต (Aluminum Sulphate) กรดบอรก (Boric Acid) แมกนเซยมคลอไรด (Magnesium Chloride) และโซเดยมฟอสเฟต (Sodium Phosphate) เปนตน การท าใหสารเคมแทรกซมเขาไปในเนอไมเพอท าใหไมทนไฟมกจะใชวธการอดน ายาแบบเตมเซลล

สรป ไมเปนวสดธรรมชาตทเกดจากการแปรรปตนไมซงมโครงสรางเซลลทเกดจากเนอเยอ

ของสงมชวตประกอบดวยเซลลททอดตวตามแนวยาวและแนวขวางของล าตน ตนไมมสวน ประกอบส าคญคอ ราก ล าตน และใบ โดยสวนของล าตนมกถกน ามาแปรรปเพอใชในงานกอสรางและมแกนไมเปนสวนทแขงแรงทสดของล าตน การแปรรปล าตนหรอทอนซงดวยการผาหรอเลอยดวยวธตาง ๆ จะท าใหไดไมแปรรปทมความแขงแรงแตกตางกน ขอควรระวงภายหลงจากการเลอยไมคอการหดตวของเนอไมจนเกดการบดงอหรอเสยรป ไมแปรรปทดควรมขนาดหนาตดเทากนทกทอน มผวเรยบ ไมบดงอ และมต าหนนอย ทงนปรมาณความชนใน

215

เนอไมจะมผลกระทบตอคณสมบตทางกายภาพและคณสมบตทางกล นอกจากนนปรมาณความชนยงมผลตอการเปลยนแปลงปรมาตรอกดวย คณสมบตทางภายภาพของไมมความแตกตางกนตามทศทางแนวเสยนไม คณสมบตทางกายภาพทส าคญ เชน ความถวงจ าเพาะ ความหนาแนน การน าความรอน ความจความรอนจ าเพาะ การแพรความรอน การขยายตวทางความรอน และการตานทานไฟฟา เปนตน ส าหรบคณสมบตทางกลของไมมความส าคญตอการค านวณและออกแบบโครงสรางไม คณสมบตทางกลของไมทส าคญ เชน โมดลสยดหยนและความแขงแรง เปนตน ในการจ าแนกประเภทของไมมหลายแนวคดตามวตถประสงคการใชงาน เชน การจ าแนกประเภทไมตามหลกพฤกษศาสตรแบงไมออกเปนไมเนอออนและไมเนอแขง การจ าแนกประเภทไมตามคณสมบตทางกลของกรมปาไมแบงไมออกเปน 3 ชนดคอ ไมเนอแขง ไมเนอแขงปานกลาง และไมเนอออน สวนการจ าแนกไมตามหลกหนวยแรงทยอมใหส าหรบมาตรฐานชนไมกอสรางตามขอก าหนดของสมาคมวศวกรรมสถานแหงประเทศไทยแบงไมออกเปน 5 ชนดคอ ไมเนอออนมาก ไมเนอออน ไมเนอปานกลาง ไมเนอแขง และไมเนอแขงมาก เปนตน ไมเปนวสดกอสรางทมอายการใชงานจ ากดเนองจากมการเสอมสภาพตลอดเวลาจากการท าลายของสงมชวตและสภาพแวดลอม ดงนนจงควรรกษาเนอไมใหมความคงทนโดยการใชสารเคมทาทผวไมหรออดเขาไปในเนอไม การทาหรอพนเปนวธทงายและมคาใชจายนอยแตสารเคมจะเคลอบเฉพาะทผวไม ส าหรบการอดสารเคมเขาไปในเนอไมเปนวธรกษาไมทดกวาการทาหรอพนแตมคาใชจายสงกวา อยางไรกตามการเลอกใชสารเคมรกษาเนอไมชนดใดนนจะตองค านงถงวตถประสงคการใชงานรวมดวย

216

ค าถามทบทวน

1. จงบอกคณสมบตเดนของไมเมอเทยบกบวสดกอสรางประเภทอน 2. ไมแปรรปทจะน ามาใชท าเปนเสาอาคารควรมคณสมบตอยางไร 3. ต าหนในเนอไมเกดจากสาเหตอะไรบาง 4. การเลอยไมท าใหเกดต าหนในไมแปรรปอยางไร 5. จงอธบายวธรกษาเนอไมจากสาเหตทแมลงกดกนเนอไม 6. ไมเนอออนสามารถน ามาใชในงานกอสรางประเภทใดบาง 7. สาเหตการเสอมสภาพของไมเกดจากปจจยอะไรบาง 8. แนวเสยนไมของไมแปรรปมผลอยางไรตอการรบแรง 9. ผลตภณฑไมประสานแตกตางจากไมอดอยางไร 10. ปรมาณความชนในเนอไมมผลตอคณสมบตทางกลอยางไร 11. ผลการทดสอบก าลงเฉอนในแนวขนานเสยนไมพบวาตองใชน าหนกกด 315 kg จงท า

ใหแทงไมตวอยางวบต จงหาก าลงเฉอนของแทงไมนและจงระบวาเปนไมประเภทใดตามขอก าหนดวศวกรรมสถานแหงประเทศไทย ว.ส.ท. 1002-16 (ตอบ : ก าลงเฉอน = 12.6 ksc, ไมเนอแขง)

12. ผลการทดสอบก าลงดงในแนวขนานเสยนไมพบวาตองใชน าหนกดง 240 kg จงท าใหแทงไมตวอยางวบต จงหาก าลงดงของแทงไมนและจงระบวาเปนไมประเภทใดตามขอก าหนดวศวกรรมสถานแหงประเทศไทย ว.ส.ท. 1002-16 (ตอบ : ก าลงดง = 154 ksc, ไมเนอแขงมาก)

217

บทท 6 คณสมบตและการทดสอบวสด

ในขณะทวสดชนดใหมมการคดคนและพฒนาอยางตอเนองแตวสดพนฐานจ าพวก หน ดน ไม ซเมนต และเหลก ยงคงมการใชงานแพรหลายอยในปจจบน นอกจากความรดานกลศาสตรวสดแลวความรดานอนทเกยวของกมสวนส าคญตอการศกษาวสดกอสราง ดงนนบทนจงน าเสนอความรทวไปทเกยวของกบวสดกอสรางซงมเนอหาประกอบดวย การศกษาการเปลยนแปลงรปรางของวสดทตอบสนองตอแรง คณสมบตทางกายภาพของวสด เครองมอวดทนยมใชในการทดสอบวสด การศกษาความผนแปรของวสดจากกระบวนการผลตหรอจากการทดสอบในหองปฏบตการ วสดกบความคมคา วสดกบความสวยงาม และวสดกบความย งยน ตามล าดบ

การเปลยนแปลงรปรางทตอบสนองตอแรง วตถโดยทวไปจะเกดการเปลยนแปลงเมอมแรงมากระท า การตอบสนองตอแรงจะมาก

หรอนอยขนอยกบคณสมบตทางกลของวสดดงทไดกลาวมาแลวในบทกอนหนา ในการศกษาการเปลยนแปลงรปราง (Deformation) มกอาศยการวเคราะหความสมพนธระหวางหนวยแรงและความเครยด กลาวคอเมอวตถเกดแรงตานภายในจนสงผลใหเกดหนวยแรงแลวกจะท าใหรปรางเปลยนไปดวยจนเกดความเครยดไปพรอมกน หากพจารณารปแบบของแผนภาพความสมพนธระหวางหนวยแรงและความเครยดกจะสามารถจ าแนกการเปลยนแปลงรปรางออกเปนรปแบบตาง ๆ ดงตอไปน (Michael F. Ashby and David R.H. Jones. 2005 : 32-46, Michael S. Mamlouk and John P. Zaniewski. 2011: 5-17 and Mikell P. Groover. 2013 : 52-61)

1. การเปลยนแปลงรปรางแบบอลาสตก การเปลยนแปลงรปรางแบบอลาสตก (Elastic Deformation) หรอแบบยดหยนเปนการ

เปลยนแปลงรปรางของวตถทตอบสนองตอแรงทมากระท าแลวสามารถกลบคนสสภาพเดมไดเมอแรงกระท าหายไป ทเปนเชนนนเนองจากอะตอมของวสดในสภาวะยดหยนจะเกดการยดหรอหดระหวางพนธะโดยไมเกดจากการเปลยนแปลงโครงสรางอะตอม พนธะระหวางอะตอมจะมลกษณะเสมอนเปนสปรงขนาดเลกยดระหวางอะตอมขางเคยงดงแสดงในภาพท 6.1 เมอแรงกระท าหายไประยะหางของพนธะจะกลบคนสต าแหนงเดม ยกตวอยางเชน เหลกกลาจะมการเปลยนแปลงรปรางแบบอลาสตกเมออยในชวงขดจ ากดสดสวน เปนตน ความสมพนธระหวาง

218

หนวยแรงและความเครยดในสภาวะอลาสตกอาจมลกษณะเปนแบบเชงเสนหรอแบบไมเชงเสนกไดดงแสดงในภาพท 6.2

FF

ภาพท 6.1 พนธะระหวางอะตอมของวสดเสมอนเปนสปรงขนาดเลก ทมา : Michael F. Ashby and David R.H. Jones. 2005 : 36

(ก) แบบเชงเสน (ข) แบบไมเชงเสน

ภาพท 6.2 แผนภาพหนวยแรงและความเครยดแบบอลาสตก ทมา : Michael S. Mamlouk and John P. Zaniewski. 2011 : 7

2. การเปลยนแปลงรปรางแบบพลาสตก การเปลยนแปลงรปรางแบบพลาสตก (Plastic Deformation) เปนการเปลยนแปลงรปราง

ของวตถทตอบสนองตอแรงทมากระท าแลวไมสามารถกลบคนสสภาพเดมไดเมอแรงทกระท าหายไป สาเหตทท าใหเกดการเปลยนแปลงรปรางอยางถาวรเนองจากการยดหรอหดระหวางพนธะเกดขนจนกระทงอะตอมไดเลอนไปอยต าแหนงใหมและโครงสรางอะตอมเปลยนไป จากภาพท 6.3 เปนตวอยางผลการทดสอบวสดบางชนดทมการเปลยนแปลงรปรางแบบอลาสตกในชวงแรกจนกระทงถงขดจ ากดสดสวน ถาหากหนวยแรงและความเครยดเกนขดจ ากดสดสวนไปแลววตถจะยงสามารถคนตวกลบไดแตไมใชสภาพเดม ความแตกตางระหวางความเครยดใหมและความเครยดเดมภายหลงจากแรงหายไปเรยกวา ความเครยดพลาสตก (Plastic Strain) เมอมแรงมากระท าซ าอกวตถนนจะยงคงเกดการเปลยนแปลงรปรางแบบอลาสตกโดยมความสมพนธระหวางหนวยแรงและความเครยดเปนแบบเชงเสนทขนานกบแนวเดมทเกดจากแรงกระท ารอบ

219

แรก กระทงแรงทกระท าซ าท าใหถงขดจ ากดสดสวนใหมความชนของเสนจงเปลยนไปสงผลท าใหวตถเกดการเปลยนแปลงรปรางแบบพลาสตกอกครง

ภาพท 6.3 แผนภาพหนวยแรงและความเครยดแบบพลาสตก ทมา : Michael S. Mamlouk and John P. Zaniewski. 2011 : 9

เนองจากความสมพนธระหวางหนวยแรงและความเครยดในสภาวะพลาสตกของวสดชนดตาง ๆ มกเปนเสนโคงจงมความซบซอนในการน ามาประยกตใชงาน ดงนนจงมการสรางแบบจ าลองความสมพนธระหวางหนวยแรงและความเครยดทมการเปลยนแปลงแบบอลาสตกในชวงแรกและแบบพลาสตกในชวงหลง ความสมพนธระหวางหนวยแรงและความเครยดในสภาวะพลาสตกสมมตแบงเปน 2 แบบคอ แบบอลาสตก-พลาสตกสมบรณ (Elastic-Perfectly Plastic) และแบบอลาสโตพลาสตก (Elastoplastic) ดงแสดงในภาพท 6.4

(ก) อลาสตก-พลาสตกสมบรณ (ข) อลาสโตพลาสตก

ภาพท 6.4 แผนภาพหนวยแรงและความเครยดแบบพลาสตกสมมต ทมา : Michael S. Mamlouk and John P. Zaniewski. 2011 : 9

220

ภาพท 6.4(ก) เปนแผนภาพหนวยแรงและความเครยดแบบอลาสตก-พลาสตกสมบรณทวตถเกดการเปลยนแปลงรปรางแบบอลาสตกในชวงแรกและแบบพลาสตกสมบรณในชวงหลง การเปลยนแปลงรปรางแบบพลาสตกสมบรณคอการเปลยนแปลงความเครยดในขณะทหนวยแรงคงท แบบจ าลองการเปลยนแปลงรปรางลกษณะนมกใชกบวสดบางประเภท เชน เหลกกลาคารบอนต า เปนตน ส าหรบภาพท 6.4(ข) เปนแผนภาพหนวยแรงและความเครยดทมลกษณะแบบ อลาสโตพลาสตก การเปลยนแปลงรปรางแบบอลาสโตพลาสตกแบงเปน 2 ชวงคอ ชวงแรกเปนการเปลยนแปลงรปรางแบบอลาสตกและชวงหลงเปนการเปลยนแปลงทผสมระหวางอลาสตกและพลาสตก กลาวคอเมอหนวยแรงภายในวสดเกดขนจนถงขดจ ากดความเปนสดสวนแลวจะมการเปลยนแปลงรปรางแบบพลาสตกในลกษณะทเกดความเครยดแขง (Strain Hardening) หรอความเครยดออน (Strain Softening) การเกดความเครยดแขงสามารถเกดขนไดในกระบวนการผลต เชน การเกดความเครยดแขงในเหลกรดเยนโดยการท าใหเกดการเสยรปอยางถาวรกอนการน าไปใชงานเพอเพมหนวยแรงครากใหกบชนงาน เปนตน สวนการเกดความเครยดออนสามารถเกดขนไดกบวสดบางชนด เชน การเกดความเครยดออนในคอนกรตเมอคอนกรตรบแรงกดแลวเกดการเปลยนแปลงรปรางอยางถาวรจากรอยแตกราวขนาดเลกระหวางมวลรวมและซเมนตเพสต เปนตน

3. การเปลยนแปลงรปรางแบบหยนหนด การเปลยนแปลงรปรางแบบหยนหนด (Viscoelastic Deformation) คอการเปลยนแปลง

รปรางของวตถทตอบสนองตอแรงโดยมพฤตกรรมรวมกนระหวางคณสมบตแบบอลาสตกของของแขงและคณสมบตแบบหนดของของเหลว ตวอยางวสดทมพฤตกรรมแบบหยนหนด เชน แอสฟลท พลาสตก และยาง เปนตน โดยการเปลยนแปลงรปรางแบบนเกดขนจากปจจยหลายอยาง เชน อตราเรวทแรงกระท ากบวตถและอณหภม เปนตน หากพจารณาการเปลยนแปลงรปรางเทยบกบเวลาทตอบสนองพบวาวสดหยนหนดจะไมมการเปลยนแปลงรปรางในทนทเมอมแรงมากระท าแตจะทงชวงเวลาหนงเสยกอนจงจะเกดการเปลยนแปลงทสอดคลองกบลกษณะทแรงกระท า จากภาพท 6.5 เปนตวอยางการสอบสนองของวสดทมคณสมบตแบบหยนหนดเมอมแรงกระท าในแนวแกนรปไซน (Sinusoidal Axial Load) จากภาพแสดงใหเหนวาเมอเวลาผานไปชวงหนงทเรยกวา เวลาลาชา (Time Lag) จงจะเกดการเปลยนแปลงรปรางในลกษณะรปไซนทสอดคลองกบแรงทมากระท า เวลาลาชานจะมากหรอนอยขนอยกบชนดของวสดและอณหภมของสภาพแวดลอม

221

F

F

ภาพท 6.5 แรงและการเปลยนแปลงรปรางแบบหยนหนด ทมา : Michael S. Mamlouk and John P. Zaniewski. 2011 : 12

4. การเปลยนแปลงรปรางแบบคบ การเปลยนแปลงรปรางแบบคบ (Creep) เปนการเปลยนแปลงรปรางของวตถทเกดขน

อยางเชองชาเมอมแรงกระท าคงขางเปนเวลานาน การเปลยนแปลงรปรางแบบคบมความแตกตางจากการเปลยนแปลงรปรางแบบหยนหนดตรงทแบบคบจะใชระยะเวลานานกวาจงจะปรากฏผลเดนชด วสดทมพนธะไอออนก พนธะโควาเลนตหรอมโครงสรางแบบอสณฐานสามารถเกดการเปลยนแปลงรปรางแบบคบได ในขณะทการเปลยนแปลงรปรางแบบหยนหนดจะเกดกบวสดทมโครงสรางแบบอสณฐานเทานน ยกตวอยางเชน โลหะมพนธะไอออนกจะเกดการคบเดนชดเมออณหภมสงกวารอยละ 30 ของจดหลอมเหลว คอนกรตทมโครงสรางผลกของพนธะโควาเลนตจะเกดการคบเดนชดเมอเวลาผานไปนบสบป หรอผวถนนทท าจากแอสฟลททมโครงสรางแบบอสณฐานจะเกดการยบตวเปนรองเพยงเลกนอยเมอมน าหนกจากลอรถมากระท าและสามารถคนสภาพภายใตพฤตกรรมแบบหยนหนดได แตถาปรมาณการจราจรมากกจะเกดการยบตวเปนรองลกเดนชดขนเนองจากการไหลตวของแอสฟลทภายใตพฤตกรรมการไหลหยนหนด เปนตน

ภาพท 6.6 แสดงตวอยางผลการทดสอบการคบของชนงานทท าจากแอสฟลทภายใตแรงกดคงท จากภาพแสดงใหเหนวาความเครยดจะเพมขนอยางรวดเรวเมอมแรงมากระท าและเรยกความเครยดนวา ความเครยดยดหยน (Elastic Strain) จากนนวสดจะเกดการเปลยนแปลงรปรางแบบคบในลกษณะเสนโคงคว าไปตามระยะเวลาทแรงกระท า เมอน าแรงทกระท าออกกจะเกด

222

การคนตวอยางทนททนใดคาหนงทเรยกวา การสะทอนกลบยดหยน (Elastic Rebound) จากนนการเปลยนรปรางจะกลบคนสภาพอยางชา ๆ แตจะยงคงคางความเครยดบางสวนไวจงมผลท าใหเกดการเสยรปอยางถาวรขน

F

F

ภาพท 6.6 การเปลยนแปลงรปรางแบบคบ ทมา : Michael S. Mamlouk and John P. Zaniewski. 2011 : 14 อกกรณเปนการเปลยนแปลงรปรางของวตถจากการทหนวยแรงสลายตว (Dissipation of Stresses ห รอ Relaxation) เปนการเป ลยนแปลงในลกษณะท มการรกษาสภาพการเปลยนแปลงรปรางใหคงทดวยการสลายหนวยแรงภายในลงอยางชา ๆ ยกตวอยางเชน ชนสวนกนกระแทกระหวางเครองจกรทท าจากแอสฟลทถกน าไปใสไวระหวางชองวางของเครองจกรกลในลกษณะเกดความเครยดคงท หนวยแรงทเกดขนภายหลงจากการตดตงชนงานในชวงแรกจะมคามากแตเมอเวลาผานไปหนวยแรงจะลดลงอยางชา ๆ ในลกษณะโคงหงายดงแสดงในภาพท 6.7 สงผลท าใหชนงานมรปรางคงเดมแตหนวยแรงภายในลดลง เปนตน

พฤตกรรมการเปลยนรปรางแบบหนวยแรงสลายตวนยงมสวนส าคญในการเลอกใชเหลกแรงดงสงในงานคอนกรตอดแรงอกดวย โดยเหลกแรงดงสงทมคณสมบตการสลายตวของหนวยแรงมากยอมสงผลกระทบตอโครงสรางคอนกรตอดแรง

223

ภาพท 6.7 การสลายของหนวยแรงภายใตความเครยดคงทของวสดแอสฟลทคอนกรต ทมา : Michael S. Mamlouk and John P. Zaniewski. 2011 : 14

คณสมบตทางกายภาพ คณสมบตทางกายภาพ (Physical Properties) คอคณสมบตของวสดทสามารถใชตาเปลา

หรอเครองมอทดสอบบงบอกคณลกษณะเฉพาะทไมใชคณสมบตทางกล คณสมบตทางกายภาพของวสดทส าคญส าหรบงานกอสราง เชน น าหนก ลกษณะพนผว ขนาด รปราง ความหนาแนน หนวยน าหนก ความถวงจ าเพาะ และคณสมบตดานอณหภม เปนตน รายละเอยดคณสมบตทางกายภาพมดงตอไปน (Duggal S.K. 2008 : 2-6, Michael S. Mamlouk and John P. Zaniewski. 2011: 21-24 and Mikell P. Groover. 2013 : 82-84)

1. ความหนาแนน หนวยน าหนก และความถวงจ าเพาะ ในการออกแบบสงกอสรางใด ๆ กตามผออกแบบตองค านงถงน าหนกของสงกอสราง

และน าหนกบรรทกทสงกอสรางนนจะสามารถรบไดอยางปลอดภย น าหนกของสงกอสรางจะมากหรอนอยขนอยกบขนาดและชนดของวสด ถาวสดมความแขงแรงและมน าหนกเบากจะชวยท าใหชนสวนโครงสรางมขนาดเลกตามไปดวย แตถาวสดมความแขงแรงแตมน าหนกมากกจะท าใหชนสวนโครงสรางมขนาดใหญขน คณสมบตดานน าหนกของวสดทส าคญประกอบดวย ความหนาแนน (Density) คออตราสวนระหวางมวลตอปรมาตร หนวยน าหนก (Unit Weight) คอผลคณระหวางความหนาแนนกบอตราเรงเนองจากแรงโนมถวง และความถวงจ าเพาะ(Specific Gravity) คออตราสวนระหวางความหนาแนนวสดตอความหนาแนนของน าทอณหภมจ าเพาะ ตามล าดบ

224

วสดกอสรางทผานกระบวนการผลตทดยอมท าใหชนงานมคณภาพดและมต าหนนอยสงผลใหชนงานนนมความหนาแนน หนวยน าหนก และความถวงจ าเพาะคงทไมวาจะพจารณาจากสวนใดของชนงานกตาม ส าหรบวสดทมชองวางกระจายอยภายในจะท าใหคณสมบตดานน าหนกแปรเปลยนไปตามปรมาณชองวางทแทรกในวสด เชน ไม ดน หน และคอนกรต เปนตน อยางไรกตามปรมาตรทใชในการหาคณสมบตดานน าหนกส าหรบวสดทมชองวางแทรกกคอปรมาตรรวม (Bulk Volume) ยกตวอยางเชน ปรมาตรรวมของคอนกรตจะประกอบดวยอนภาคมวลรวม อนภาคตวเชอมประสานและชองวางดงแสดงในภาพท 6.8 ถาคอนกรตถกท าใหแนนดวยการกระทงยอมมชองวางแทรกอยมากและอนภาคอยหางกนดงแสดงในภาพท 6.8(ก) แตถาคอนกรตถกท าใหแนนดวยเครองเขยายอมมชองวางลดลงและอนภาคอยชดกนดงแสดงในภาพท 6.8(ข) เมอเปรยบเทยบคอนกรตทงสองพบวาวสดอดแนนยอมมความหนาแนน หนวยน าหนก และความถวงจ าเพาะมากกวาวสดทมอนภาคหางกน เปนตน

(ก) วสดหลวม (ข) วสดแนน

ภาพท 6.8 ปรมาตรรวมของวสด ทมา : Michael S. Mamlouk and John P. Zaniewski. 2011 : 22 อยางไรกตามหากพจาณาคณสมบตในการดดซมของเหลวของอนภาคของวสดดงแสดงในภาพท 6.9 พบวาคณสมบตดานน าหนกของวสดจะไดรบอทธพลจากปรมาณของเหลวทถกดดซมดวยเชนกน ยกตวอยางเชน การเปรยบเทยบคณสมบตดานน าหนกระหวางอนภาคเมดดนทมของเหลวแทรกอยภายในและเกาะอยดานนอกดงแสดงในภาพท 6.9(ก) กบอนภาคเมดดนทมของเหลวปรมาณนอยแทรกอยภายในดงแสดงในภาพท 6.9(ค) พบวา คณสมบตดานน าหนกของดนจะมความแตกตางกนตามปรมาณความชนทแทรกอยภายใน แตในกรณทอนภาคเมดดนทมของเหลวแทรกอยภายในแตไมปรากฏทผวดงแสดงในภาพท 6.9(ข) หรออนภาคทแหงสนทจะท าใหคณสมบตดานน าหนกคงท เปนตน

225

(ก) มของเหลวภายในและทผว (ข) มของเหลวเฉพาะภายใน (ค) มของเหลวภายในบางสวน

ภาพท 6.9 ปรมาณของเหลวภายในอนภาคมวลรวม ทมา : Michael S. Mamlouk and John P. Zaniewski. 2011 : 22

2. การขยายตวเนองจากอณหภม การขยายตวเนองจากอณหภม (Thermal Expansion) เปนคณสมบตของวสดทเกดจาก

การเปลยนแปลงรปรางเมออณหภมเปลยนไป วตถโดยทวไปจะขยายตวเมออณหภมสงขนและจะหดตวเมออณหภมลดลง วสดแตละชนดจะมการตอบสนองตออณหภมแตกตางกนซงคาการขยายตวเนองจากอณหภมสามารถหาไดจากการน าปรมาตรเดมคณดวยอณหภมทเปลยนแปลงไปและคณดวยคาสมประสทธการขยายตวทางความรอน (Coefficient of Thermal Expansion) ของวสดนน การขยายตวเนองจากอณหภมดงกลาวอาจสรางความเสยหายใหกบสงกอสรางได ยกตวอยางเชน สงกอสรางทมสวนประกอบของชนสวนทท าจากวสดทมคาสมประสทธการขยายตวเนองจากอณหภมแตกตางกนมาก เมออณหภมเปลยนไปกจะท าใหเกดหนวยแรงและความเครยดกบชนสวนทแตกตางกน หนวยแรงและความเครยดทเกดขนนอาจเปนสาเหตทท าใหสงกอสรางนนเกดการวบตได หรอในกรณทเกดรอยแตกราวบนพนผวถนนคอนกรตจากการขยายตวเนองจากอณหภม โดยผวถนนจะเกดการหดตวในตอนกลางคนและจะขยายตวในตอนกลางวนสงผลใหเกดรอยราวและหลดรอน เปนตน นอกจากนนอณหภมทแตกตางกนระหวางภายในและภายนอกอาคารกเปนอกหนงสาเหตทท าใหอาคารเกดความเสยหายจากการขยายตวทแตกตางกน เชน การหลดรอนของวสดตกแตงผวภายนอกอาคาร หรอการแตกราวของผนงกระจก เปนตน

3. คณสมบตพนผว คณสมบตพนผว (Surface Properties) เปนคณสมบตเฉพาะทพจารณาจากลกษณะพนผว

ภายนอกของวสด คณสมบตพนผวทส าคญประกอบดวย การตานทานการผกรอนและการเสอมสภาพของพนผว การทนตอการขดส และลกษณะพนผว เปนตน การตานทานการผกรอน

226

และการเสอมสภาพของพนผวมผลตออายการใชงานของชนงานเนองจากกลไกการผกรอนและการเสอมสภาพมกเกดขนจากผวดานนอกแลวจงขยายเขาไปดานใน เชน เหลกท าปฏกรยากบน าและออกซเจนจนเกดสนมบรเวณผวดานนอกกอน หรอพอลเมอรจะเกดการเสอมสภาพจากการท าปฏกรยากบรงสอลตราไวโอเลตทบรเวณผวดานนอกจนท าใหเสอมสภาพและแตกหก เปนตน การปองกนการผกรอนและการเสอมสภาพของพนผวสามารถท าไดหลายวธ เชน การทาดวยวสดเคลอบผว การทาส การใชงานในทแหงไมเปยกชน หรอการใชงานในทรมเพอยดอายการใชงาน เปนตน การขดสจะเกดขนเมอมวสดสองชนดมาสมผสกนและจะสงผลท าใหเกดการสกหรอตามมา วสดทมความแขงแกรงจะสามารถทนตอการขดสไดดกวาวสดทออนนม ตวอยางความเสยหายอนเนองมาจากการขดส เชน การสกหรอของผวการจราจรทเกดจากการขดสระหวางลอรถกบวสดทใชท าผวการจราจร เปนตน วธการปองกนชนงานจากผลกระทบของการขดสสามารถท าไดหลายวธ เชน การเลอกใชวสดทมความแขงเคลอบทบผวภายนอก หรอการท าใหผวดานนอกเกดผลกทแขงแกรงกวาผวดานใน เปนตน นอกจากนนลกษณะพนผวยงมผลตอการใชงานวสดอกดวย เชน วสดทมผวเรยบจะสามารถลดการขดสไดดกวาวสดทมผวขรขระ ในทางตรงกนขามถาตองการใหวสดสองชนดยดเกาะกนดกควรท าใหผววสดทงสองขรขระเสยกอน หรอกรณการเทคอนกรตใสลงในแบบหลอถาวสดมวลรวมมรปทรงกลมและผวเรยบกจะชวยใหคอนกรตไหลเขาไปในแบบหลองายขน เปนตน

เครองมอวด การตรวจสอบคณภาพวสดชนดตาง ๆ รวมถงการคดคนวสดชนดใหมมกจะด าเนนการในหองปฏบตการ ทเปนเชนนนเนองจากภายในหองปฏบตการมเครองมอทดสอบททนสมยและสามารถควบคมสภาพแวดลอมไดดจงสงเกตผลการทดลองทเกดขนไดอยางแมนย า โดยเฉพาะอยางยงประสทธภาพของเครองมอและอปกรณในหองปฏบตการมความส าคญเปนอยางมากในการทดสอบวสด เครองมอทมความละเอยดหรอมความไว (Sensitivity) ทเหมาะสมยอมชวยใหนกวจยสงเกตการเปลยนแปลงทเกดขนแมเพยงเลกนอยไดอยางแมนย า ซงเครองมอวดบางชนดสามารถวดไดจากการสมผสในขณะทเครองมอวดบางชนดใชขอมลอนประกอบการวด ส าหรบหวขอนจะขอน าเสนอเครองมอวดทมกใชบอยในการทดสอบวสดในหองปฏบตการ โดยมงเนนเครองมอวดการเปลยนแปลงรปรางและเครองมอวดคาแรง รายละเอยดเครองมอวดมดงตอไปน ( Bangkok Cryptography. 2014, Biomed.in.th. 2010, Compomax. n.d., Michael S. Mamlouk and John P. Zaniewski. 2011: 32-40 and Quality Manufacturing Today. 2008)

227

1. เครองมอวดระยะละเอยดแบบหนาปด เครองมอวดระยะละเอยดแบบหนาปดหรอไดอลเกจ (Dial Gauge) เปนเครองมอทใชวด

การเปลยนแปลงระยะทมความละเอยดสง ไดอลเกจจะถกยดไวกบชนงานหรอตวอยางทดสอบในต าแหนงทสามารถเปรยบเทยบกบระยะอางองได การแสดงผลของไดอลเกจทวไปจะมสองมาตรวดอยบนหนาปดเดยวกนคอมาตรวดละเอยดซงจะอยวงนอกและมาตรวดหยาบทอยดานในดงแสดงในภาพท 6.10 มาตรวดหยาบจะขยบ 1 หนวยเมอมาตรวดละเอยดหมนครบหนงรอบหรอ 100 หนวย เมอตดตงไดอลเกจเสรจเรยบรอยแลวตองท าการตงคามาตรวดละเอยดใหเปนศนยกอนการวดระยะทกครง

(ก) ไดอลเกจ (ข) หนาปดไดอลเกจ

ภาพท 6.10 เครองมอวดระยะละเอยดแบบไดอลเกจ ทมา : จรวฒน วมตตสขวรยา. 2558 หนวยของมาตรวดละเอยดจะถอวาเปนความไวหรอความแมนย าของเครองมอวดชนดน เชน ในการทดสอบหนงใชไดอลเกจทมระยะวดอยในชวง 1 นวและมความไวอยท 0.001 นว ถาเขมของมาตรวดละเอยดหมนไป 2 รอบหรอ 200 หนวยละเอยดจะสามารถคดเปนระยะไดเทากบ 0.2 นว หรอ 5.08 มลลเมตร (mm) เปนตน ส าหรบความไวของไดอลเกจทใชทดสอบโดยทวไปจะอยในชวงระหวาง 0.1-0.002 mm นอกจากนนระยะทเปลยนแปลงไปในขณะใชงานไดอลเกจไมควรมากกวาครงหนงของระยะวดสงสดทไดอลเกจสามารถวดได ถาหากระยะยดหรอหดของตวอยางทดสอบใกลเคยงกบชวงระยะวดของไดอลเกจอาจท าใหเครองมอเสยหายได ไดอลเกจยงสามารถประยกตใชงานไดหลากหลายรปแบบ เชน ตดตงบนกรอบหรอขายดเพอใชวดระยะในทศทางทแตกตางกนดงแสดงในภาพท 6.11 เปนตน

228

(ก) ชดอปกรณเสรมส าหรบวดการเสยรป (ข) หนาปดไดอลเกจ

ภาพท 6.11 ชดอปกรณเสรมส าหรบวดการเสยรป ทมา : จรวฒน วมตตสขวรยา. 2557 : 180

2. ทรานสดวเซอรชนดเปลยนแปลงความเหนยวน าเชงเสน ทรานสดวเซอรชนดเปลยนแปลงความเหนยวน าเชงเสน (Linear Variable Differential

Transformer : LVDT) เปนเครองมอวดระยะแบบละเอยดและมความไวสงโดยอาศยหลกการเปลยนแปลงคาการเหนยวน าไฟฟา เครองมอวด LVDT มสวนประกอบคอขดลวดจ านวน 3 ชดพนรอบแกนทสามารถเคลอนทไดดงแสดงในภาพท 6.12 ขดลวดชดแรกคอขดลวดปฐมภมอยตรงกลาง สวนขดลวดชดทสองและชดทสามคอขดลวดทตยภมอยทางดานซายและดานขวาของขดลวดปฐมภม ขดลวดทตยภมทงสองชดตอกนแบบอนกรมและมจ านวนขดลวดเทากนแตมทศทางการพนตรงขามกน เมอแกนทอยระหวางขดลวดทงสามชดขยบตวกจะท าใหขดลวดปฐมภมถกกระตนดวยแรงดนไฟฟากระแสสลบ จากนนแรงดนไฟฟาเหนยวน าจะเกดตามมาทขดลวดทตยภม โดยคาแรงดนไฟฟาจะแปรผนไปตามต าแหนงของแกนทเปลยนไป เนองจากขดลวดทงสามไมไดสมผสกบแกนจงไมเกดแรงเสยดทาน เมอต าแหนงศนย (Null Position) คอต าแหนงทแกนอยกงกลางระหวางขดลวดทงสามชดพอดซงท าใหคาแรงดนไฟฟาขาออกมคาเทากบศนยโวลต (Volt : V) ถาแกนเคลอนทไปทางซายกจะท าใหแรงดนไฟฟาเหนยวน าในขดลวดทตยภมดานซายมากกวาดานขวา และเมอแกนเคลอนทไปทางดานขวาแรงดนไฟฟาเหนยวน าในขดลวดทตยภมดานขวามากกวาดานซาย ความแตกตางของคาความเหนยวน าไฟฟาทเกดขนจะถกน าไปแปลงเปนระยะทเปลยนไปของตวอยางทดสอบ หลกการนยงสามารถน าไปประยกตใชในการสรางเครองมอวดอยางอนไดอกดวย เชน เครองมอวดคาความดน และเครองชงน าหนก เปนตน

229

ขอจ ากดของเครองมอวด LVDT คอการเหนยวน าไฟฟาทมความสมพนธกบการขยบตวของแกนซงมระยะอยในชวงทจ ากดและอาจถกรบกวนดวยคลนแมเหลกไฟฟา ดงนนจงควรใชเครองมอชนดนในระยะวดไมมากและไมควรมคลนแมเหลกจากภายนอกมารบกวน

(ก) สวนประกอบภายใน LVDT

(ข) วงจรภายใน LVDT

ภาพท 6.12 เครองมอวด LVDT ทมา : Michael S. Mamlouk and John P. Zaniewski. 2011 : 35 เครองมอวด LVDT มคาความไวแตกตางกน คาความไวของเครองมอชนดนกรณใชวดระยะมกอยในชวง 0.003-0.25 โวลตตอมลลเมตร (V/mm) ถาเลอกใชคาความไวมากขนกจะท าใหเครองมอสามารถวดระยะไดลดลง แตในทางตรงกนขามถาคาความไวลดนอยลงระยะวดกจะเพมขน นอกจากนนเครองมอวด LVDT ยงสามารถตดตงบนชดอปกรณเสรมเพอใชวดระยะในต าแหนงทแตกตางกนไดดงแสดงในภาพท 6.13

230

ภาพท 6.13 ชดอปกรณเสรมส าหรบวดการเสยรปทมเครองมอวด LVDT รวมดวย ทมา : Michael S. Mamlouk and John P. Zaniewski. 2011: 36

3. เครองมอวดความเครยด เครองมอวดความเครยดหรอสเตรนเกจ (Strain Gauge) เปนเครองมอทใชส าหรบวดการ

เปลยนแปลงรปรางแบบละเอยด สเตรนเกจถกประดษฐขนในป ค.ศ. 1938 โดย เอดเวรดซมมอนส (Edward Simmons) เขาทดลองน าลวดทองแดงผสมนกเกลเรยกวา คอนสแตนแตน (Constantan) ขนาดเบอร 40 มาเชอมตอเปนวงจรไฟฟามลกษณะเปนแผนบางเพอใชวดความเครยดเหลกเสน จากนนสเตรนเกจกถกพฒนาอยางตอเนองจนมหลากหลายชนดใหเลอกใช แตทนยมน าไปใชงานเปนสเตรนเกจอเลกทรอนกสแบบแผนบางทท าจากลวดโลหะขนาดเลกขดเปนวงจรดงแสดงในภาพท 6.14(ก) อยางไรกตามรปรางของสเตรนเกจอาจมลกษณะเปนแผนสเหลยมหรอแผนวงกลมกได การใชงานสเตรนเกจแบบแผนบางท าไดโดยการยดแนนกบผวของตวอยางทดสอบโดยใชวสดเชอมประสาน ลกษณะการตดตงสเตรนเกจตองสอดคลองกบทศทางทตองการวดการเปลยนแปลงรปราง ภาพท 6.14(ข) เปนตวอยางการตดสเตรนเกจบนผวชนงานเพอวดการเปลยนแปลงรปรางทงในแนวแกนและในแนวตงฉาก เมอชนงานเกดการเปลยนแปลงรปรางกจะท าใหสเตรนเกจเกดการยดหรอหดตามไปดวย เมอแผงขดลวดเกดการเปลยนแปลงรปรางกจะสงผลตอการเปลยนแปลงความตานทานแรงดนไฟฟา ความแตกตางของแรงดนไฟฟาจะถกน าไปแปลงเปนระยะทเปลยนไปของชนงาน ทงนชวงการวดทนยมใชงานส าหรบสเตรนเกจมกมระยะอยระหวาง 5-10 mm จะสงเกตวาชวงการวดดงกลาวเปนชวงทแคบจงควรหลกเลยงการใชงานสเตรนเกจกบวสดทสามารถยดหรอหดตวมากกอนการวบต ความคลาดเคลอนทเกดจากการใชงานสเตรนเกจมกมสาเหตจากการยดไมแนบสนทกบผวชนงาน หรอเกดจากต าแหนงทตดตงสเตรนเกจคลาดเคลอนไปจากต าแหนงทก าหนด

231

F

F

F

F

(ก) สเตรนเกจแบบแผนบาง (ข) รปแบบการตดตงสเตรนเกจบนชนงาน

ภาพท 6.14 เครองมอวดความเครยดแบบสเตรนเกจแบบแผนบาง ทมา : Michael S. Mamlouk and John P. Zaniewski. 2011 : 37

4. เครองมอวดการเปลยนแปลงรปรางแบบไมสมผสชนงาน เครองมอวดระยะโดยทวไปไมวาจะเปนไดอลเกจ สเตรนเกจ หรอเครอง LVDT ตางก

ตองสมผสชนงานหรอตวอยางทดสอบ ขอมลทไดจากเครองมอวดในลกษณะนบอยครงขาดความนาเชอถอเพราะเครองมอวดไมสามารถจบยดชนงานไดอยางมนคง หรอในบางกรณทมขอจ ากดจนไมสามารถตดตงเครองมอวดใหสมผสกบตวอยางทดสอบไดโดยตรง ดงนนจงไดมการคดคนเครองมอวดการเปลยนแปลงรปลางแบบไมสมผสชนงาน (Non-Contact Deformation Measurement) โดยการน าเทคนคหลากหลายรปแบบมาประยกตใชในการสรางเครองมอ เชน การน าแสงเลเซอรมาประยกตใชเปนเครองมอวด การใชภาพถายจากกลองถายภาพความเรวสง หรอการใชความสมพนธระหวางภาพ เปนตน ภาพท 6.15 เปนตวอยางเครองมอวดการเสยรปของตวอยางทดสอบทใชแสงเลเซอรเปนสวนประกอบ การท างานของเครองมอนคอการปลอยแสงเลเซอรไปสะทอนกบชนงานแลวน าผลทไดไปค านวณหาการเปลยนแปลงรปราง

232

ภาพท 6.15 ชดเครองมอวดการเสยรปทมเลเซอรเปนสวนประกอบ ทมา : Quality Manufacturing Today. 2008

5. วงแหวนวดแรง วงแหวนวดแรง (Proving Ring) เปนเครองมอทใชส าหรบวดคาแรง วงแหวนวดแรงม

สวนประกอบหลก 2 อยางคอ วงแหวนทท าจากเหลกกลาและเครองมอวดระยะละเอยดแบบหนาปดหรอไดอลเกจทยดตดอยภายในวงแหวนดงแสดงในภาพท 6.16 หลกการทใชวดคาแรงของเครองมอชนดนคอเมอมแรงมากระท ากบตวอยางทดสอบแรงดงกลาวจะถกสงผานมายง วงแหวน แรงทสงผานมานจะท าใหวงแหวนเปลยนรปรางตามทศทางทแรงกระท า ระยะทเปลยนแปลงไปจะถกแสดงผลบนหนาปดไดอลเกจ การแปลงผลการเปลยนแปลงรปรางเปนคาแรงสามารถท าไดโดยการเทยบเคยงกบแผนภาพหรอตารางผลการสอบเทยบเครองมอจากหองปฏบตการ แผนภาพหรอตารางสอบเทยบดงกลาวเปนคณสมบตเฉพาะของวงแหวนวดแรงแตละอนซงแสดงความสมพนธระหวางแรงกบระยะทเปลยนไป เชน ถาวงแหวนวดแรงเสยรปเพยงเลกนอยกแสดงวามแรงกระท ากบตวอยางทดสอบไมมาก เปนตน อยางไรกตามควรท าการตรวจสอบความเทยงตรงอยางสม าเสมอเนองจากคณสมบตวสดทใชท าวงแหวนจะเปลยนไปเมอใชงานซ ากนเปนเวลานาน นอกจากนนไมควรใชวงแหวนวดแรงวดคาแรงเกนกวาทระบในผลการสอบเทยบเพอปองกนการวบตของวงแหวน

233

(ก) วงแหวนวดแรง (ข) หนาปดไดอลเกจ

ภาพท 6.16 วงแหวนวดแรง ทมา : จรวฒน วมตตสขวรยา. 2558

6. เครองมอวดคาแรง เครองมอวดคาแรงหรอเรยกวา โหลดเซลล (Load Cell) เปนอปกรณอเลกทรอนกสทใช

วดคาแรงหรอน าหนก ความสมพนธระหวางแรงและการเปลยนแปลงรปรางจะถกประเมนโดยใชเครองมอวดความเครยดหรอสเตรนเกจเพอแปลงการเปลยนแปลงรปรางเปนสญญาณไฟฟา จากนนจงแปลงสญญาณไฟฟาใหอยในรปของแรงทมากระท าตามล าดบ โหลดเซลลทใชในการทดสอบวสดมหลายชนดดงรายละเอยดตอไปน

6.1 โหลดเซลลแบบสเตรนเกจ (Strain Gauge Load Cell) เปนเครองมอวดคาแรงแบบอเลกทรอนกสทมสเตรนเกจเปนสวนประกอบ โหลดเซลลประเภทนนยมใชสเตรนเกจ จ านวน 4 ตวจดเรยงกนในรปแบบวงจรวจสโตนบรดจ (Wheatstone Bridge) ในบางครงอาจใชสเตรนเกจเพยงหนงหรอสองตวกไดแตความแมนย าจะนอยกวาใชสเตรนเกจ 4 ตว ขอมลการวดจะอยในรปของสญญาณไฟฟาซงมคานอยจงจ าเปนตองขยายสญญาณดวยอปกรณขยายสญญาณ ความแตกตางของคาการเหนยวน าไฟฟาทเกดขนจะถกน าไปแปลงเปนคาแรงทกระท ากบชนงานหรอตวอยางทดสอบ ภาพท 6.17 และ 2.18 แสดงตวอยางโหลดเซลลแบบสเตรนเกจชนดตาง ๆ

234

F

F

F

F

2

2

(ก) โหลดเซลลแบบแทงรบแรงดง (ข) โหลดเซลลแบบอปกรณรปตวเอส

ภาพท 6.17 โหลดเซลลแบบสเตรนเกจ ทมา : Michael S. Mamlouk and John P. Zaniewski. 2011 : 40

ภาพท 6.18 โหลดเซลลแบบสเตรนเกจชนดแผนกลมตดตงภายในภาชนะปด ทมา : Michael S. Mamlouk and John P. Zaniewski. 2011: 40

6.2 โหลดเซลลแบบไฮดรอลก (Hydraulic Load Cell) เปนเครองมอทใชวดคาแรงแบบอเลกทรอนกสโดยอาศยการวดการเปลยนแปลงความดนของของเหลว โหลดเซลลแบบนมสวนประกอบคอ แทนรบแรง น ามนไฮดรอลกทบรรจภายในภาชนะปด และชองส าหรบวดการเปลยนแปลงความดนของเหลวดงแสดงในภาพท 6.19 หลกการวดแรงของเครองมอชนดนคอเมอมแรงมากระท าทแทนรบแรงจะท าใหแทนขยบตว การขยบตวของแทนจะท าใหแรงดนของ

235

ของเหลวทบรรจภายในเปลยนแปลงไป ของเหลวทบรรจอยภายในเครองมอจะถกกกไวดวยแผนบาง (Diaphragm) ทสามารถขยบตวได แผนบางนจะถกยดระหวางภาชนะปดและแทนรบแรง แรงดนของเหลวทเปลยนแปลงไปจะถกแปลงเปนคาแรงโดยใชอปกรณประมวลผลแบบ อเลกทรอกนกสและแสดงผลอตโนมตบนหนาปด ถาเลอกใชแผนบางทท าจากโลหะกจะท าใหสามารถวดคาแรงไดมากกวาทท าจากพลาสตก โหลดเซลลแบบไฮดรอลกมความแมนย านอยกวาโหลดเซลลแบบสเตรนเกจแตสามารถวดคาแรงไดมากกวา ภาพท 6.20 เปนตวอยางโหลดเซลลทใชส าหรบวดคาแรงพรอมจอแสดงผล

ภาพท 6.19 สวนประกอบของโหลดเซลลแบบไฮดรอลก ทมา : Blogger. 2010

ภาพท 6.20 โหลดเซลลวดคาแรง ทมา : จรวฒน วมตตสขวรยา. 2558

236

6.3 โหลดเซลลแบบนวแมตก (Pneumatic Load Cell) เปนเครองมอส าหรบวดแรงทใชระบบนวแมตกซงเปนระบบทคลายกบระบบไฮดรอลกแตใชอากาศหรอแกสแทนของเหลว โหลดเซลลแบบนวแมตกมจดเดนคอสามารถทนแรงกระแทกไดดและมความไวนอยตอการเปลยนแปลงอณหภม อยางไรกตามถาแผนบางทใชกกอากาศหรอแกสเกดการแตกราวหรอรวกจะท าใหคาความดนคลาดเคลอน ดงน นจงควรใชงานเครองมอวดชนดนในสถานทสะอาดปราศจากฝ นผง โหลดเซลลแบบนวแมตกมความแมนย ามากกวาแบบไฮดรอลกแตสามารถวดคาแรงไดนอยกวา ภาพท 6.21 แสดงตวอยางโหลดเซลลแบบนวแมตกรปตวเอส

ภาพท 6.21 โหลดเซลลแบบนวแมตกรปตวเอส ทมา : Bangkok Cryptography. 2014

6.4 โหลดเซลลแบบแมกเนโตสเตรกทฟ (Magmetostrictive) เปนเครองมอส าหรบวดคาแรงทอาศยหลกการแผสญญาณแมเหลก แรงทมากระท าจะท าใหแมเหลกถาวรทอยภายในโหลดเซลลเกดการเสยรปจงสงผลท าใหสญญาณแมเหลกเปลยนแปลงไปดวย หากการเสยรปของแมเหลกถาวรอยในสภาวะยดหยนกจะท าใหสญญาณมความสอดคลองกบคณสมบตความเปนสดสวนกบแรงทกระท า จากคณสมบตดงกลาวจงท าใหสามารถวดคาแรงไดจากการแปรผลของสญญาณแมเหลก โหลดเซลลแบบแมกเนโตสเตรกทฟมความทนทานมากจงนยมใชงานในอตสาหกรรมการรดโลหะแผน

ความผนแปรของการวด ความผนแปร (Variability) เปนความคลาดเคลอนหรอความไมแนนอนของการวดทเกด

จากสาเหตดานตาง ๆ ความผนแปรทเกดจากขอมลการวดสามารถแบงออกเปน 3 ประเภทหลกคอ ความผนแปรจากกระบวนการผลต ความผนแปรจากระบบการวด และความผนแปรจาก

237

ตวอยางทดสอบ ตามล าดบ รายละเอยดของความผนแปรทเกดจากขอมลการวดมดงตอไปน (กรรณกา ทตารามและคณะ. 2520 : 45-61, Michael S. Mamlouk and John P. Zaniewski. 2011: 27-32 และ Mikell P. Groover. 2013 : 960-967)

ความผนแปรจากกระบวนการผลต (Process Variation) เปนความคลาดเคลอนทเกดกบตวอยางทดสอบทไดจากกระบวนการผลตซงมสาเหตจากปจจยหลายอยาง ความผนแปรประเภทนมโอกาสเกดขนไดแมจะมวธการตรวจสอบทดแลวกตาม นอกจากนนวสดตางชนดกนยอมมปจจยทท าใหเกดความผนแปรจากกระบวนการผลตแตกตางกน ยกตวอยางเชน ความผนแปรในผลตภณฑเหลกกลาอาจเกดจากชนดสารเคมทผสม ปรมาณสารเคมทผสม และวธการผลต สวนความผนแปรในผลตภณฑคอนกรตอาจเกดจากชนดของปนซเมนต วสดมวลรวม ปรมาณอากาศ และวธการบม ส าหรบความผนแปรของผลตภณฑจากไมอาจเกดจากพนธไม อายของตนไม อตราการเจรญเตบโต ปรมาณความชน วธเลอยไม และต าหนไม เปนตน หากเปรยบเทยบความผนแปรจากกระบวนการผลตระหวางวสดธรรมชาตและวสดสงเคราะหพบวาวสดตามธรรมชาตจะมความผนแปรมากกวาวสดสงเคราะห

ความผนแปรจากระบบการวด (Measurement System Variation) เปนความคลาดเคลอนของขอมลการวดทเกดจากเครองมอวดหรอกรรมวธทดสอบ การเกดความคลาดเคลอนจากเครองมอวดมสาเหตหลายอยาง เชน เครองมอมความละเอยดไมเพยงพอ เครองมอเกาหรอเสอมสภาพ การออกแบบเครองมอวดไมเหมาะสมกบการวด หรอการใชงานเครองมอวดไมเหมาะสมกบสภาพแวดลอม เปนตน ความผนแปรจากระบบการวดสามารถควบคมไดงายเมอเทยบกบความผนแปรประเภทอน กลาวคอหากตองการลดความผนแปรนกสามารถท าไดโดยการเปลยนหรอเลอกเครองมอวดใหมความเหมาะสมกบขอมลทตองการ

ความผนแปรจากตวอยางทดสอบ (Sampling Variation) เปนความคลาดเคลอนทเกดจากขอมลการวดของการสมตวอยาง โดยตวอยางทไดจากการสมจะถอวาเปนตวแทนของประชากรหรอกลมตวอยางทตองการวด การทจะควบคมความผนแปรของตวอยางทดสอบจ าเปนตองใชหลกการทางสถตเขามาชวย โดยเฉพาะอยางยงความรดานการแจกแจงทางสถตซงเปนวธการแจกแจงขอมลในทางทฤษฏทอาศยการอนมานจากขดจ ากดกลาง เชน ความคลาดเคลอนขอมลการวดโดยทวไปรอบคาจรงมลกษณะเปนตวแปรสมแบบปกต เปนตน

ลกษณะความผนแปรของการวดสามารถแบงออกเปน 2 แบบคอ ความผนแปรทางความกวาง (Width Variation) เปนความผนแปรทมความสมพนธกบความเทยงตรง (Precision) ซงอางองความไมแนนอนจากการกระท าซ าหลาย ๆ ครงอยางระมดระวง และความผนแปรทางต าแหนง (Location Variation) เปนความผนแปรทมความสมพนธกบความแมนย า (Accuracy) ซงอางองความไมแนนอนจากความมเสถยรภาพ (Stability) และความโนมเอยง (Bias) เมอความ

238

มเสถยรภาพคอความนาเชอถอของกระท าซ าและความโนมเอยงเปนความเบยงเบนของขอมลเทยบกบคาจรง ยกตวอยางเชน ความผนแปรจากการยงปนไปยงเปาหมายซงมผลการยงดงแสดงในภาพท 6.22 ถาผลการยงเกาะกลมกนในต าแหนงใดต าแหนงหนงจากจดศนยกลางกจะเรยกวามความเทยงตรงดแตความแมนย าต าดงแสดงในภาพท 6.22(ก) โดยระยะ x ทปรากฏในภาพคอคาความโนมเอยง ถาหากผลการยงกระจดกระจายรอบจดศนยกลางจะเรยกวาความเทยงตรงต าแตความแมนย าสงดงแสดงในภาพท 6.22(ข) และถาผลการยงเกาะกลมกนทจดศนยกลางจะเรยกวามความเทยงตรงสงและความแมนย าสงดงแสดงในภาพท 6.22(ค) เปนตน ดงนนความเทยงตรงและความแมนย าจงเปนพนฐานในการศกษาความผนแปรขอมลการวด อยางไรกตามเพอสรางความเขาใจในเรองความผนแปรของการวดหวขอนจงน าเสนอเนอหาทเกยวของดงรายละเอยดตอไปน

x

(ก) มความเทยงตรงแตไมแมนย า (ข) แมนย าแตไมเทยงตรง (ค) เทยงตรงและแมนย า

ภาพท 6.22 ความแมนย าของการวด ทมา : Michael S. Mamlouk and John P. Zaniewski. 2011 : 28

1. การสมตวอยาง กรรณกา ทตารามและคณะ (2520 : 143-145) กลาวถงการสมตวอยางไวดงตอไปน การสมตวอยาง (Random Sampling) คอการสมเลอกประชากรบางสวนในทางสถตเพอเปนตวแทนในการหาคาพารามเตอรตาง ๆ เพอน ามาค านวณอตราสวนทแทจรงของประชากรทงหมด เชน การสมเลอกผลตภณฑจากกระบวนการผลตทกองเกบไวเปนจ านวนมากเพอน ามาทดสอบคณภาพ การสมตวอยางทนาเชอถอคอการเลอกผลตภณฑใหครอบคลมพนทตาง ๆ ของกอง เปนตน หากกลาวถงค าวา ประชากร (Population) ในทางสถตหมายถงกลมของคาสงเกตทงหมดทเกยวของในการส ารวจทางสถต ประชากรแบงออกไดเปน 2 ชนดคอ ประชากรทมจ านวนแนนอนหรอมจ านวนจ ากด (Finite Population) และประชากรทมจ านวนอนนตหรอมจ านวนไมจ ากด (Infinite Population) ถาประชากรมจ านวนมากจนไมสามารถส ารวจทางสถต

239

ไดทงหมดจ าเปนจะตองเลอกเพยงบางสวนเพอเปนตวแทน ตวแทนประชากรนเรยกวา ตวอยาง (Sample) วธสมตวอยางแบงออกเปน 4 แบบคอ การสมตวอยางแบบธรรมดา (Simple Random Sampling) หมายถงการเลอกตวอยางแบบไมเจาะจงหรอแบบอสระจากประชากรทงหมดโดยอาจใชตารางเลขสมชวยในการเลอกตวอยาง การสมตวอยางแบบแบงพวก (Stratified Random Sampling) หมายถงการสมตวอยางจากประชากรทถกแบงเปนพวกตามคณลกษณะเฉพาะทก าหนด การสมตวอยางแบบมระบบ (Systematic Random Sampling) หมายถงการสมตวอยางจากประชากรทงหมดโดยก าหนดเงอนไขการเลอกอยางมแบบแผน และการสมตวอยางแบบแบงเปนกลม (Cluster Random Sampling) หมายถงการสมตวอยางจากประชากรทถกแบงเปนกลม ตามล าดบ คาทค านวณไดจากตวอยางเรยกวา คาสถต (Statistic) ซงเปนคาตวแปรสมทค านวณไดจากคาสงเกตตวอยางชนดสม คาสถตนจะถกใชในการประเมนความผนแปรของประชากร ส าหรบคาสถตทมกพบเหนบอยคอคาแนวโนมศนยกลางของตวอยาง เชน คาเฉลย (Mean: X ) คามธยฐาน (Median: X

~ ) และคาฐานนยม (Mode:M) เปนตน นอกจากนนยงพบเหนการใชคาสถตทแสดงการกระจายตวของตวอยางดวย เชน คาเบยงเบนมาตรฐาน (Standard Deviation:S.D.) และพสย (Range:R) เปนตน ทงนคาเฉลยและคาเบยงเบนมาตรฐานเปนคาสถตทมกถกใชอางองมากทสด ถาก าหนดให n คอจ านวนตวอยางทงหมดแลวจะสามารถค านวณคาเฉลยและคาเบยงเบนมาตรฐานไดจากสมการ

X = n

Xn

i

i1

n

XXXX n

...321 (6.1)

S.D. =

1

2

1

n

XXn

i

i

(6.2)

2. การแจกแจงแบบปกต กรรณกา ทตารามและคณะ (2520 : 126-129) กลาวถงการแจกแจงความนาจะเปนไวดงตอไปน การแจกแจงแบบปกต (Normal Distribution) เปนแจกแจงในทางทฤษฏทางสถตวธหนงซงอาศยการอนมานจากขดจ ากดกลาง กลาวคอเปนการแจกแจงความนาจะเปนของตวแปรสมชนดตอเนองซงมลกษณะสมมาตรรอบคาเฉลย การแจกแจงนนยมใชกบความคลาดเคลอนของขอมลการวดทวไป การแจกแจงแบบปกตถกคดคนโดยนกคณตศาสตรชาวองกฤษเชอสายฝรงเศสชอ อบราฮมเดอมวฟร (Abraham de Moivre) ใน ค.ศ. 1733 รปรางเสนโคงการแจกแจงความนาจะเปนนมลกษณะคลายระฆงคว า (The Bell-Shaped Curve) ตวแปรสมของการแจกแจง

240

แบบปกตจะเรยกวา ตวแปรสมแบบปกต (Normal Random Variable) ในขณะเดยวกนกมนกคณตศาสตรและฟสกสชาวเยอรมนชอ คารลเกาส (Karl Gauss) ไดศกษาความคลาดเคลอนของขอมลการวด เขาพบวาการแจกแจงความนาจะเปนทคนพบมลกษณะคลายคลงกบของเดอมวฟร ดงนนการแจกแจงแบบปกตจงมชออกอยางวา การแจกแจงแบบเกาส (Gaussian Distribution) ภาพท 6.23 แสดงเสนโคงการแจกแจงแบบปกตเมอแกนตงคอความถของเหตการณและแกนนอนคอคาเฉลยของตวแปรสมแบบปกต ( ) รวมกบคาเบยงเบนมาตรฐานของตวแปรสมแบบปกต ( )

34.1% 34.1%13.6% 13.6%2.2% 2.2%

-3 -2 - +3 +2 +

= =

ภาพท 6.23 การแจกแจงปกต ทมา : Michael S. Mamlouk and John P. Zaniewski. 2011 : 29

การแจกแจงแบบปกตนยมใชบรรยายความนาจะเปนของประชากรทปรากฏตามธรรมชาตหรอขอมลการวดจากกระบวนการผลตในงานอตสาหกรรม พนทใตโคงระหวางสองคาของแกนนอนคอความนาจะเปนของเหตการณทสนใจ ยกตวอยางเชนการทดสอบก าลงอดคอนกรตจ านวน 30 ตวอยางไดคาเฉลยหนวยแรงอดเทากบ 30106 นวตนตอตารางเมตร (N/m2) หรอ 30 เมกะปาสกาล (MPa) และไดคาเบยงเบนมาตรฐานเทากบ 4 MPa จากผลการทดสอบนสามารถแปลความหมายทางสถตไดวาโอกาสทคาเฉลยหนวยแรงอดจรงจะอยในชวง 26-34 MPa มคารอยละ 68.2 หรอโอกาสทคาเฉลยหนวยแรงอดจรงจะอยในชวง 22-38 MPa มคารอยละ 95.4 เปนตน จะสงเกตวาพนทรวมใตเสนโคงการแจกแจงแบบปกตมคารวมกนเทากบรอยละ 100

การแจกแจงแบบปกตของตวแปรสม x หรอ n(x; , 2) สามารถหาไดจากสมการดงตอไปน

n(x; , 2) = 2

2

1

2

1

x

e เมอ - < x < + (6.3)

241

1

2

ภาพท 6.24 การเปรยบเทยบการแจกแจงปกต ทมา : reliawiki.org. n.d. ภาพท 6.24 แสดงการเปรยบเทยบระหวางการแจกแจงปกตทมคาเฉลยตวแปรสมมาก

1 และการแจกแจงปกตทมคาเฉลยตวแปรสมนอย 2 เมอคาเบยงเบนมาตรฐานตวแปรสมเทากน จากภาพแสดงใหเหนวาจดสงสดของเสนโคงทมคาเฉลยตวแปรสมมากจะอยสงแตความกวางจะแคบกวาเมอเทยบกบเสนโคงของคาเฉลยของตวแปรสมนอย โดยพนทใตเสนโคงทงสองจะมคาเทากน

3. แผนภมควบคม การควบคมความผนแปรหรอความผดพลาดของขอมลการวดจากกระบวนการผลตใน

งานอตสาหกรรมนยมใชแผนภมควบคม (Control Charts) โดยแผนภมควบคมนสามารถใชในการประเมนแนวโนมขอผดพลาดของขอมลการวดไดแตไมสามารถบอกไดอยางชดเจนวาเกดขอผดพลาดขน ณ ต าแหนงหรอชวงเวลาใด เชน การประเมนความผนแปรหรอประสทธภาพของกระบวนการผลตเหลกรปพรรณในงานอตสาหกรรม เปนตน แผนภมควบคมยงสามารถใชประโยชนทางออมไดอกดวย เชน เปนขอมลการวดทสามารถตรวจสอบยอนหลงได ใชวเคราะหตนทนการผลต และใชวเคราะหการยอมรบของกระบวนการท างาน เปนตน แผนภมควบคมมหลากหลายรปแบบอาศยหลกการแสดงผลขอมลตามล าดบเหตการณ จากภาพท 6.25 เปนตวอยางแผนภมควบคมของขอมลก าลงอดคอนกรตทรวบรวมจากโรงงานผลตคอนกรตผสมเสรจแหงหนง ตวอยางคอนกรตทน ามาทดสอบจะเปนคอนกรตทผานการบมชนเปนเวลา 28 วน จ านวน 50 ตวอยาง จากแผนภมควบคมดงกลาวแสดงใหเหนวาการเปลยนแปลงก าลงอดคอนกรตตวอยางมการแกวงตวทงสงและต า โดยมคาสงสด 45 MPa คาต าสด 25 MPa คาเฉลย 34.4 MPa และคาเบยงเบนมาตรฐาน 5.4 MPa ตามล าดบ ทงนอาจใชคาเฉลยและคาเบยงเบนมาตรฐานเปนตวแทนในการประเมนขอมลก าลงอดคอนกรตเทยบกบก าลงอดออกแบบทก าหนดไวกได นอกจากนนประโยชนของแผนภมควบคมยงสามารถเลอกใหเหมาะสมกบ

242

ประเภทขอมลไดอกดวย เชน แผนภมควบคมส าหรบผลตภณฑแตละชน หรอแผนภมควบคมส าหรบกลมผลตภณฑ เปนตน อยางไรกตามความนาเชอถอของแผนภมแตละอนจะขนอยกบประสบการณของผรวบรวมขอมลและความเสมอตนเสมอปลายของการเกบรวบรวมขอมล

1

ภาพท 6.25 แผนภมควบคมของการทดสอบก าลงอดคอนกรต ทมา : Michael S. Mamlouk and John P. Zaniewski. 2011 : 30 แผนภมควบคมยงสามารถแสดงควบคกบขดจ ากดควบคม (Control Limit) ซงเปนคาทก าหนดขนจากผลการแจกแจงความนาจะเปนของขอมลเพอใชบงบอกความนาเชอถอของคาทวดได ขดจ ากดควบคมประกอบดวยขดจ ากดบน (Upper Control Limit : UCL) และขดจ ากดลาง (Lower Control Limit : LCL) ยกตวอยางเชน แผนภมควบคมก าลงอดเฉลยของแทงคอนกรตจากโรงงานผลตคอนกรตผสมเสรจแหงหนงโดยใชการแจกแจงแบบปกตดงแสดงในภาพท 6.26 คา ก าลงอดเฉลยหนงคาจะมาจากการทดสอบคอนกรตหนงชดซงมจ านวน 3 ตวอยาง ถาก าหนดใหเปาหมายก าลงอดเฉลยมคาเทากบ 34.9 MPa และถาตองการใหโอกาสเกดเหตการณหนวยแรงอดเฉลยจรงอยทรอยละ 95.4 ของการแจกแจงแบบปกตแลวจะไดวา ขดจ ากดบนหาไดจากการน าคาเปาหมายก าลงอดเฉลยบวกดวยสองเทาของคาเบยงเบนมาตรฐานก าลงอดเฉลยทกชดทดสอบ และขดจ ากดลางหาไดจากการน าคาเปาหมายก าลงอดเฉลยลบดวยสองเทาคาเบยงเบนมาตรฐานของก าลงอดเฉลยทกชดทดสอบ ตามล าดบ ดงนนถาสมมตใหคาเบยงเบนมาตรฐานของก าลงอดเฉลยทกชดทดสอบมคา 2.5 MPa แลวจะไดขดจ ากดบนอยท 39.9 MPa และขดจ ากดลางอยท 29.9 MPa เปนตน จากตวอยางดงกลาวถาผลการทดสอบก าลงอดเฉลยของคอนกรตชดใดมคาสงกวาขดจ ากดบนหรอต ากวาขดจ ากดลางกแสดงวาคอนกรตชดนนขาดความนาเชอถอ (Mikell P. Groover. 2013 : 963-967)

หนวยแรงอด (M

Pa)

243

ภาพท 6.26 แผนภมควบคมทางสถตทมขดจ ากดบนและขดจ ากดลาง ทมา : Michael S. Mamlouk and John P. Zaniewski. 2011 : 31 ความผนแปรของคาสถตทงคาเฉลยและพสยยงสามารถน ามาประยกตใชในการควบคมความผนแปรของขอมลการวดไดอกดวย ยกตวอยางเชน ขอมลการวดทางสถตของแตละชดการทดสอบสามารถแสดงเปนแผนภมควบคมไดหนงภาพ ในขณะทผลการรวบรวมขอมลการวดทงโครงการอาจประกอบไปดวยขอมลการวดทางสถตจ านวนหลายชด การแสดงผลโดยการจดระเบยบขอมลจะชวยใหการสงเกตความผนแปรของคาเฉลยและพสยของแตละชดท าไดงายขน เปนตน ความผนแปรของชดขอมลการวดทางสถตมดวยกน 6 แบบประกอบดวย แบบท 1 ความผนแปรของคาเฉลยแบบฉบพลนดงแสดงในภาพท 6.27(ก) แบบท 2 ความผนแปรของคาพสยแบบฉบพลนดงแสดงในภาพท 6.27(ง) ทงความผนแปรคาเฉลยหรอพสยแบบฉบพลนตางแสดงใหเหนความผนแปรอยางมระบบ ดงนนการวเคราะหหาสาเหตของความผนแปรจงสามารถท าไดไมยากเยนนก เชน สาเหตเกดจากวตถดบมคณภาพดอยลง หรอเกดจากการช ารดเสยหายของเครองจกร เปนตน แบบท 3 เปนความผนแปรของคาเฉลยแบบเกดขนทละนอยดงแสดงในภาพท 6.27(ข) แบบท 4 เปนความผนแปรของคาพสยแบบเกดขนทละนอยดงแสดงในภาพท 6.27(จ) ทงความผนแปรคาเฉลยหรอพสยแบบเกดขนทละนอยนตางเกดจากความผนแปรอยางมระบบเชนเดยวกบสองแบบแรกแตการเปลยนแปลงเกดบอยกวา ดงนนการวเคราะหหาสาเหตความผนแปรจงตองใชความละเอยดมากยงขน เชน สาเหตเกดจากการเสอมสภาพของเครองจกรกลจากการใชงานอยางตอเนองเปนเวลานาน เปนตน แบบท 5 เปนความผนแปรของคาเฉลยแบบไมแนนอนดงแสดงในภาพท 6.27(ค) และแบบท 6 เปนความผนแปรของคาพสยแบบไมแนนอน ดงแสดงในภาพท 6.27(ฉ) ความผนแปรของสองแบบสดทายเกดขนอยางไมเปนระบบจงยากตอ

หนวยแรงอด (M

Pa)

244

การคาดคะเนเพอหาสาเหต หรออาจกลาวไดวาเกดความผนแปรอยางตอเนองตลอดเวลาโดยมสาเหตหลายอยางรวมกน เชน สาเหตเกดจากการปฏบตงานดอยประสทธภาพ หรอเกดจากระบบการตรวจสอบดอยประสทธภาพ เปนตน (Michael S. Mamlouk and John P. Zaniewski. 2011: 29-31)

(ก) คาเฉลยเปลยนฉบพลน (ข) คาเฉลยคอย ๆ เปลยน (ค) คาเฉลยเปลยนไมแนนอน

(ง) คาพสยเปลยนฉบพลน (จ) คาพสยคอย ๆ เปลยน (ฉ) คาพสยเปลยนไมแนนอน

ภาพท 6.27 แผนภมควบคมทางสถตทมความผนแปรของคาเฉลยและพสย ทมา : Michael S. Mamlouk and John P. Zaniewski. 2011 : 31

4. ความคลาดเคลอนจากการทดสอบ ความคลาดเคลอนจากการทดสอบ (Experimental Error) เปนความผนแปรของขอมล

การวดทเกดขนเมอมการทดสอบชนงานในหองปฏบตการ ความคลาดเคลอนนมสาเหตหลก 2 ประการคอ ความคลาดเคลอนทเกดจากเครองมอหรอเครองจกร และความคลาดเคลอนทเกดจากผทดสอบ ตามล าดบ ยกตวอยางเชน การทดสอบก าลงดงของชนงานเหลกกลาคารบอนสงไดผลการทดสอบระหวางหนวยแรงและความเครยดดงแสดงในภาพท 6.28 จากภาพท 6.28(ก) พบวา

245

ลกษณะเสนโคงทปรากฏแบงออกเปน 3 ชวงคอ ชวง AB มลกษณะเปนเสนโคงหงาย ชวง BC มลกษณะเปนเสนตรงและชวง CD มลกษณะเปนเสนโคงคว า ตามล าดบ แนวเสนโคง BC เปนสภาวะทวสดอยในชวงยดหยนหรออลาสตกภายใตแรงดงและเสนโคง CD เปนสภาวะทวสดอยในชวงพลาสตกซงสอดคลองกบทฤษฎการทดสอบก าลงดงของเหลกกลาคารบอนสง แตแนวเสนโคง AB ไมสอดคลองกบทฤษฎการทดสอบก าลงดงจงท าใหสนนษฐานไดวาอาจมสาเหตมาจากความคลาดเคลอนของการทดสอบ บอยครงทนกวจยพบวาความคลาดเคลอนมกเกดขนในชวงแรกของการทดสอบวสดซงมสาเหตหลกอย 3 ประการคอ ประการแรกเกดจากอปกรณจบชนงานไมสามารถจบยดชนงานไดอยางมนคงในชวงแรกของการทดสอบ ประการทสองเกดจากการขยบตวของโมเลกลของวสดจากแรงคงขางกอนการทดสอบไปเปนสภาวะทรบแรงขณะท าการทดสอบ และประการทสามเกดจากการเปลยนแปลงรปรางตวอยางทดสอบจากการบดหรอโคงงอไปอยในแนวทแรงกระท า ตามล าดบ ดงนนในการปรบแกเสนโคงชวงแรกใหสอดคลองกบคณสมบตทแทจรงของวสดสามารถท าไดโดยการลากเสนตรงระหวางจด B และ C ใหมาตดกบแกนนอนทจด E จากนนลากเสนตรง EC ซงผานจด B แลวก าหนดแนวแกนตงของหนวยแรงขนใหมทจด E กจะไดความสมพนธระหวางหนวยแรงและความเครยดของวสดในชวงอลาสตกดงแสดงในภาพท 6.28(ข) ในขณะทเสนโคง CD เปนสภาวะทวสดยงอยในชวงพลาสตกเชนเดม นอกจากนนในกรณทวสดแสดงพฤตกรรมแบบไมเชงเสนกสามารถปรบแกความคลาดเคลอนไดในท านองเดยวกนแตการลากเสนตรงไปตดแกนนอนจะตองลากใหสมผสจดทมความชนมากทสงสดของเสนโคงเดม (Michael S. Mamlouk and John P. Zaniewski. 2011: 32)

A E

C

D

A E

B

C

D

B

(ก) ความคลาดเคลอนทเกดจากการทดสอบ (ข) การแกไขความคลาดเคลอน

ภาพท 6.28 ความคลาดเคลอนจากการทดสอบ ทมา : Michael S. Mamlouk and John P. Zaniewski. 2011 : 32

246

สรป คณสมบตทางกลถอไดวามความส าคญตอการเลอกใชวสดในการกอสรางเพราะเปน

คณสมบตทศกษาการเปลยนแปลงรปรางเมอมแรงมากระท า นอกจากคณสมบตทางกลแลวคณสมบตทางกายภาพกมความส าคญเชนเดยวกน คณสมบตทางกายภาพทมกถกอางองบอยครงคอ ความหนาแนน หนวยน าหนก ความถวงจ าเพาะ คณสมบตดานอณหภม และลกษณะพนผว เปนตน เพอใหไดมาซงขอมลทนาเชอถอเพอใชในการหาคณสมบตตาง ๆ ของวสดจ าเปนตองมอปกรณหรอเครองมอทเหมาะสม เครองมอทมความละเอยดสงยอมชวยใหนกวจยสามารถสงเกตเหนการเปลยนแปลงทเกดขนแมเพยงเลกนอยไดอยางแมนย า ปรมาณทมกถกใชอางองในการทดสอบวสดคอคาระยะและคาแรง ดงน นในการศกษาวสดกอสรางจงควรมความรเกยวกบเครองมอทใชเพอวดคาทงสอง นอกจากนนยงตองมความรเรองความผนแปรหรอความไมแนนอนจากความคลาดเคลอนตาง ๆ ทเกดกบวสด เพราะความบกพรองของชนงานยอมมโอกาสเกดขนไดแมจะมกระบวนการตรวจสอบอยางดแลวกตาม เมอกลาวถงพฒนาการของวสดกอสรางจากอดตจนถงปจจบนพบวา วสดกอสรางในอดตมกเปนวสดตามธรรมชาต เชน หน ดน ไม เหลก และผลตภณฑจากวสดธรรมชาต เปนตน วสดกอสรางทไดจากธรรมชาตหลายชนดมขอจ ากดในดานการควบคมคณภาพ อยางไรกตามวสดกอสรางทไดจากธรรมชาตกยงคงถกน ามาใชงานในปจจบน ตอมาเมอวทยาการกาวหนามากขนจงไดมการคดคนวสดกอสรางชนดใหมเพมมากขน เชน โลหะ คอนกรต และพอลเมอร เปนตน จะเหนไดวาวสดทใชในการกอสรางมการเปลยนแปลงไปตามยคสมยดงนนการเลอกใชวสดกอสรางจงตองค านงถงความคมคาทางเศรษฐศาสตร ความสวยงามทางสถาปยกรรมและความย งยนของสงกอสรางโดยมผลกระทบกบสภาพแวดลอมนอยทสด

247

ค าถามทบทวน

1. การเปลยนแปลงรปรางแบบอลาสตกแตกตางจากแบบพลาสตกอยางไร 2. การคบเกดจากสาเหตใดและมลกษณะการเปลยนแปลงรปรางอยางไร 3. ปรมาณของเหลวภายในวสดมผลตอคณสมบตดานน าหนกอยางไร 4. คาความไวมความส าคญอยางไรตอเครองมอวด 5. จงอธบายวธประยกตใชเครองมอวดความเครยดเพอใชเปนสวนประกอบของเครองมอ

วดคาแรง 6. จงอธบายหลกการท างานของวงแหวนวดแรง 7. ความผนแปรหรอความไมแนนอนของวสดเกดจากสาเหตใดบาง 8. จงยกตวอยางแผนภมควบคมดานวสดกอสรางพรอมทงอธบายประโยชนทจะไดรบจาก

แผนภมควบคมทยกตวอยาง 9. จงบอกสาเหตของความคลาดเคลอนจากการทดสอบวสดพรอมทงอธบายวธแกไข 10. ความคมคาทางเศรษฐศาสตรมสวนเกยวของกบการเลอกใชวสดกอสรางอยางไร 11. จงหาการแจกแจงแบบปกตของตวแปรสม x จากการทดสอบก าลงอดชนงาน เมอผลการ

ทดสอบท าใหไดคาเฉลยตวแปรสมแบบปกต 215 ksc และคาเบยงเบนมาตรฐานตวแปร

สมแบบปกต 12 ksc (ตอบ : n(x; , 2) = 0.1152

1 x 215

2 12e

เมอ -< x <+ ) 12. จงเขยนแผนภมควบคมทางสถตทมขดจ ากดบนและขดจ ากดลางของการทดสอบก าลง

อดแทงคอนกรตทไดผลดงแสดงในตารางท 6.1 (ตอบ : คาเปาหมาย = 204 ksc, UCL = 212 ksc และ LCL = 195 ksc)

ตารางท 6.1 ผลการทดสอบก าลงอดแทงคอนกรต

ล าดบท ก าลงอด (ksc) ล าดบท ก าลงอด (ksc) ล าดบท ก าลงอด (ksc) 1 205 6 195 11 220 2 210 7 198 12 206 3 204 8 201 13 210 4 215 9 205 14 204 5 190 10 204 15 190

248

249

บรรณานกรม

กรมชลประทาน. (2553). กระบวนการส ารวจทางธรณวทยาและปฐพกลศาสตร. กรงเทพฯ : ส านกชลประทานท 11.

กรมชลประทาน สวพ.ทล.101-308. (2552). มาตรฐานการทดสอบวสดดานวศวกรรมส าหรบหนวยงานทดสอบประจ าภมภาคของกรมชลประทาน. กรงเทพ ฯ : กลมงานคอนกรตและวสด ส านกวจยและพฒนา กรมชลประทาน.

กรมทรพยากรธรณ. (ม.ป.ป.). เคโอลไนต. คนเมอ 28 มนาคม 2556, จาก http://www.dmr.go.th/main.php?filename=kaolinite. _______. (ม.ป.ป.). แผนทประเทศไทย. คนเมอ 4 มนาคม 2556, จาก http://www.dmr.go.th. _______. (2538). ระเบยบปฏบตเกยวกบการท าเหมองหน. เอกสารประกอบการสมมนา, วนท

9 มถนายน 2538. กรงเทพ ฯ : กรมทรพยากรธรณ. กรมทางหลวง ทล.ม. 201/2544. (2544). มาตรฐานหนคลก. คนเมอ 4 มนาคม 2556, จาก

http://mai.doh.go.th/BL1/DocLib1/มาตรฐานพนทางหนคลก.pdf. กรมปาไม. (2010). ประเภทของไม. คนเมอ 11 มถนายน 2556,

http://www.forest.go.th/index.php?option=com_content&id=311. กรมโยธาและผงเมอง มยผ.1221-51 ถง 1227-51. (2551). มาตรฐานการทดสอบไม. กรงเทพฯ :

ส านกควบคมและตรวจสอบอาคาร. กรรณกา ทตาราม พมพา เพมพล ภณณ เจรญภกตร สมนา สรนาคะพนธ สพพตตา สนเจมสร

แสงนวล นวลตรณ และ อารมณ แสงเพชรสอง. (2520). ความนาจะเปนและสถต. กรงเทพ ฯ : พณเรองการพมพ.

กว หวงนเวศนกล. (2548). การออกแบบอาคารคอนกรตเสรมเหลกเบองตน. กรงเทพ ฯ : ซเอดยเคชน.

_______. (2552). วสดวศวกรรมกอสราง. กรงเทพ ฯ : ซเอดยเคชน. แกวตา ดยง. (2552). การศกษาก าลงรบแรงดงของคอนกรตมวลเบาแบบเซลลลา. การประชม

วชาการวศวกรรมโยธาแหงชาตครงท 14. วนท 13-15 พฤษภาคม 2552. นครราชสมา : มหาวทยาลยเทคโนโลยสรนาร จงหวดนครราชสมา.

ไกรยทธ แนนอดร. (2555). รายงานผลการทดสอบดนวธ Standard Penetration Test : โครงการกอสรางอาคารคณะครศาสตร. สรนทร : ภาควชากอสราง วทยาเขตสรนทร มหาวทยาลยเทคโนโลยราชมงคลอสาน.

250

คชนท สายอนทวงศ. (2551). Montmorillonite (Smectite). Thai Ceramic Society. คนเมอ 28 มนาคม 2556, จาก http://www.thaiceramicsociety.com/rm_soil_montmorillonite.

จรวฒน วมตตสขวรยา. (2558). การศกษาคณสมบตเถาชานออยผสมซเมนต. รายงานวจย. บรรมย : มหาวทยาลยราชภฏบรรมย.

_______. (2556). การออกแบบโครงสรางคอนกรตเสรมเหลก. บรรมย : สาขาวชาเทคโนโลยกอสราง คณะเทคโนโลยอตสาหกรรม มหาวทยาลยราชภฏบรรมย.

_______. (2556). ก าลงวสด. บรรมย : สาขาวชาเทคโนโลยกอสราง คณะเทคโนโลยอตสาหกรรม มหาวทยาลยราชภฏบรรมย.

_______. (2557). เทคโนโลยคอนกรต. บรรมย : สาขาวชาเทคโนโลยกอสราง คณะเทคโนโลยอตสาหกรรม มหาวทยาลยราชภฏบรรมย.

_______. (2556). รายงานผลการทดสอบก าลงอดคอนกรต : โครงการกอสรางอาคารเรยนคณะ ครศาสตร. บรรมย : สาขาวชาเทคโนโลยกอสราง คณะเทคโนโลยอตสาหกรรม มหาวทยาลยราชภฏบรรมย.

_______. (2558). รายงานผลการทดสอบความหนาแนนดนในสนาม : โครงการกอสรางหลมเจาะส ารวจปโตรเลยมบนบก. บรรมย : สาขาวชาเทคโนโลยกอสราง คณะเทคโนโลยอตสาหกรรม มหาวทยาลยราชภฏบรรมย.

_______. (2556). รายงานผลการทดสอบความหนาแนนดนในสนาม : โครงการกอสรางอาคารเรยนคณะครศาสตร. บรรมย : สาขาวชาเทคโนโลยกอสราง คณะเทคโนโลยอตสาหกรรม มหาวทยาลยราชภฏบรรมย.

_______. (2558). รายงานผลการทดสอบวสดผสมคอนกรต : บรษท กจมงคลบรรมย จ ากด. บรรมย : สาขาวชาเทคโนโลยกอสราง คณะเทคโนโลยอตสาหกรรม มหาวทยาลย ราชภฏบรรมย.

จรวฒน วมตตสขวรยา สปรชา นามประเสรฐ และณรงคเดช ยงสขเกษม. (2557). รายงานผลการทดสอบวสดผสมคอนกรต : บรษท เบสท แพค คอนกรต จ ากด. บรรมย : สาขาวชาเทคโนโลยกอสราง คณะเทคโนโลยอตสาหกรรม มหาวทยาลยราชภฏบรรมย.

_______. (2558). รายงานผลการทดสอบวสดผสมคอนกรต : บรษท เบสท แพค คอนกรต จ ากด. บรรมย : สาขาวชาเทคโนโลยกอสราง คณะเทคโนโลยอตสาหกรรม มหาวทยาลยราชภฏบรรมย.

จรศกด ภรพนธวชย และคณะ. (2544). การศกษาคอนกรตบลอกจากเถาชานออย. ปรญญานพนธวศวกรรมศาสตร. กรงเทพฯ : มหาวทยาลยเกษตรศาสตร.

ชาญ ถนดงาน. (2523). กลศาสตรวสด. กรงเทพ ฯ : สถาบนเทคโนโลยพระจอมเกลา วทยาเขตพระนครเหนอ.

251

ชย จาตรพทกษกล. (2555). การใชเถาชานออยเพอเปนวสดปอซโซลานในงานคอนกรต. วารสารวชาการสมาคมคอนกรตแหงประเทศไทย. ฉบบท 16 : หนา 1-11.

ดนพล ตนนโยภาส. (ม.ป.ป.). บทท 4 แรและหน. สงขลา : ภาควชาวศวกรรมเหมองแรและวสด คณะวศวกรรมศาสตร มหาวทยาลยสงขลานครนทร. คนเมอ 21 เมษายน 2556, จาก http://www.mwit.ac.th/~weerawut/doc/MIn69-86.pdf.

ดเรก ลาวณยศร และ บญสม เลศหรญวงศ. (2538). ปฐพวศวกรรมในงานกอสราง. กรงเทพ ฯ : LIBRARY NINE PUBLISHING.

นโรจน เงนพรหม และ ส าเรง รกซอน. (2555). พฒนาดนซเมนตลกรงผสมวสดเถาทงจาก ผลผลตอตสาหกรรมและเกษตรกรรมเปนอฐประสาน. รายงานวจยฉบบสมบรณ. กรงเทพฯ : เทคโนโลยราชมงคลพระนคร.

นนทพล รตนมณ. (2554). แผนทชนดนภายในเขตเทศบาลนคร นครราชสมา. วทยานพนธ วศวกรรมศาสตรมหาบณฑต สาขาวชาวศวกรรมโยธา ส านกวชาวศวกรรมศาสตร. นครราชสมา : มหาวทยาลยเทคโนโลยสรนาร.

บจก. เซนเตอรเวฟ. (2014). ราคาบลอกแกวทงหมด. คนเมอ 3 สงหาคม 2556, จาก http://homeone.tarad.com.

บจก. แมททเรยลโพกส. (ม.ป.ป.). ขอมลกลมปนซเมนต. คนเมอ 3 พฤษภาคม 2556, จาก http://www.materialfocus.com/Default.aspx?pageid=331.

บรรจบ อรชร. (2542). กลศาสตรของแขง. กรงเทพฯ : บรษทพมพดจ ากด. บานสวนพอเพยง. (2016). บลอกประสาน. สบคนเมอ 12 กมภาพนธ 2557 จาก

http://www.bansuanporpeang.com/node/16463. บรษทกาฬสนธคอนกรตจ ากด. (2013). พนคอนกรตส าเรจรปแบบกลวง. คนเมอ 16 กรกฎาคม

2556, จาก http://www.kc.co.th/index.php?mo=28&id=1154543. บรษทบางกอกเซรามคจ ากด. (2014). บลอกแกว ลายธรรมชาต. คนเมอ 4 สงหาคม 2556, จาก

http://bangkokceramic.co.th/laithai. บรษทบางกอกเฮาสบวเดอร จ ากด. (2554). พนหนขด. คนเมอ 9 กรกฎาคม 2556, จาก

http://baansanruk.blogspot.com/2011/06/blog-post_6442.html. บรษทปนซเมนตนครหลวง จ ากด (มหาชน). (2548). ปนซเมนตตรานกอนทรย. คนเมอ

5 มนาคม 2556, จาก http://www.siamcitycement.com/default_index.aspx. บรษทผลตภณฑและวสดกอสรางจ ากด. (2552). คอนกรตเทคโนโลย. กรงเทพฯ : บรษท. _______. (2550). คมอการทดสอบหน ทราย และคอนกรต. กรงเทพฯ : บรษท.

252

บรษทวงศศรวฒนคาวสด จ ากด. (2010). ปนอนทรย. คนเมอ 4 มนาคม 2556, จากhttp://concrete.siam2web.com.

บรษทสระบรมารวยแกรนต จ ากด. (ม.ป.ป.). หนแกรนตเกรด A. คนเมอ 12 มนาคม 2556, จาก http://www.maruaygranite.com.

_______. (2010). หนออน. คนเมอ 29 เมษายน 2556, จาก http://www.maruaygranite.com/หนออน-หนทราย-เกรดเอ-ราคาถก.html.

บรษทเอสซจเอกซพเรยนซ จ ากด. (2555). แผนผนงส าเรจรป. คนเมอ 6 สงหาคม 2556, จาก http://www.scgexperience.co.th/th/product.

_______. (2555). เรองพนพนของคนรกไม. คนเมอ 11 มถนายน 2556, จาก http://www.scgexperience.co.th/th/blog/ detail.aspx?id=22&post=284.

บณฑต จลาสย. (2542). แนวทางการแกปญหาสนทรยภาพของโครงการเหมองหนและโรงโมหน. เอกสารประกอบการสมมนา อตสาหกรรมเหมองแรไทยรวมใจรกสงแวดลอม. กรงเทพ ฯ : กรมทรพยากรธรณ.

บานสวนพอเพยง. (2016). บลอกประสาน. สบคนเมอ 12 กมภาพนธ 2557 จาก http://www.bansuanporpeang.com/node/16463.

บานดด. (ม.ป.ป.). พนคอนกรตพมพลาย. คนเมอ 7 กรกฎาคม 2556, จาก http://thedoohome.blogspot.com/2011/03/cement-color.html.

บานแสนรก. (2014). หนขด. คนเมอ 9 กรกฎาคม 2556, จาก http://baansanruk.blogspot.com/2011/06/blog-post_6442.html.

บานในฝน. (2014). ไฟเบอรซเมนต. คนเมอ 4 สงหาคม 2556, จาก http://baannaifun.blogspot.com.

บรฉตร ฉตรวระ. (2543). คณสมบตดานความตานทานและก าลงรบแรงอดของมอรตารผสมเถาลอยแมเมาะ. วารสารวจยและพฒนา มหาวทยาลยเทคโนโลยพระจอมเกลาธนบร. ฉบบท 2 : หนา 17-29.

ประจกษ ทลกสกร, วรชาต ตงจรภทร และ ชย จาตรพทกษกล. (2557). Strength and Chloride Resistance of Recycled Aggregate Concrete Containing Ground Rice Husk Ash. วารสารวชาการสมาคมคอนกรตแหงประเทศไทย. ฉบบท 2 : หนา 8-16.

ประสทธ เวยงแกว และฉตรชย ลาภรงสรตน. (2554). คมองานเหลก. กรงเทพ ฯ : ซเอดยเคชน. ปต สคนธสขกล. (2556). คอนกรต. กรงเทพ ฯ : ภาควชาวศวกรรมโยธา คณะวศวกรรมศาสตร

มหาวทยาลยเทคโนโลยพระจอมเกลาพระนครเหนอ.

253

ปตศานต กร ามาตร. (2553). คณสมบตเบองตนของคอนกรตผสมเถาลอยและผงหนปน. รายงานวจยฉบบสมบรณ. ปทมธาน : มหาวทยาลยเทคโนโลยราชมงคลธญบร.

พงศพน วรสนทรโรสถ และ วรพงศ วรสนทรโรสถ. (2555). วสดกอสราง. กรงเทพ ฯ : ซเอดยเคชน.

พภพ สนทรสมย. (2540). วสดวศวกรรมการกอสราง. กรงเทพ ฯ : สมาคมสงเสรมเทคโนโลย (ไทย-ญปน).

พชญา ทวเลศ. (ม.ป.ป.). การออกแบบเขอนปองกนตลง ชมชนแหงการเรยนร การออกแบบ การกอสรางและการบ ารงรกษาเขอนปองกนตลง. กรงเทพ ฯ : กรมโยธาและผงเมอง กระทรวงมหาดไทย. คนเมอ 30 มนาคม 2556, จาก http://services.dpt.go.th/dpt_subkm01/dptpages/book02/unit01.pdf.

เพญพชชา คงเพมโกศล, อรรคเดช อบดลมาตน, วรชาต ตงจรภทร และ ชย จาตรพทกษกล. (2559). การพฒนาก าลงอดของคอนกรตโดยใชวสดประสานจากเถากนเตาและกากแคลเซยมคารไบด. วารสารวชาการสมาคมคอนกรตแหงประเทศไทย. ฉบบท 4 : หนา 11-19.

ไพโรจน ตรณธนากล. (2543). ฟสกสพนฐานกลศาสตร. กรงเทพ ฯ : ศนยสอเสรมกรงเทพ. มนตร พรณเกษตร. (2544). กลศาสตรของวสด. กรงเทพ ฯ : วทยพฒน. มหาวทยาลยเกษตรศาสตร. (2009). ปนกอ ปนฉาบ. คนเมอ 31 กรกฎาคม 2556, จาก

http://web.ku.ac.th/schoolnet/snet7/pkpk.htm. มหปพงศ วรกล. (ม.ป.ป.). คมอการวเคราะหและบรรยายลกษณะดน-หนจากหลมเจาะ.

รายงานเพอการประเมนแตงตงใหด ารงต าแหนงนกธรณวทยาช านาญการพเศษ. กรงเทพ ฯ : กรมทรพยากรธรณ.

มาตรฐานผลตภณฑชมชน มผช.602/2547. (2547). อฐบลอกประสาน. กรงเทพฯ : ส านกงานมาตรฐานผลตภณฑอตสาหกรรม. กระทรวงอตสาหกรรม.

มาตรฐานผลตภณฑอตสาหกรรม มอก.1123-2555. (2555). สรองพนส าหรบงานปน. กรงเทพฯ : กระทรวงอตสาหกรรม.

_______. มอก.1228-2549. (2549). เหลกโครงสรางรปพรรณขนรปเยน. กรงเทพฯ : กระทรวงอตสาหกรรม.

_______. มอก.1307-2552. (2552). สสงกะสรองพน : สงน าสอนนทรย. กรงเทพฯ : กระทรวงอตสาหกรรม.

_______. มอก.1395-2554. (2554). บลอกแกวกลวง. กรงเทพฯ : กระทรวงอตสาหกรรม.

254

_______. มอก.1415-2552. (2552). สสงกะสรองพน : สงน าสอนทรย. กรงเทพฯ : กระทรวงอตสาหกรรม.

_______. มอก.1505-2541. (2541). ชนสวนคอนกรตมวลเบาแบบมฟองอากาศ-อบไอน า. กรงเทพฯ : กระทรวงอตสาหกรรม.

_______. มอก.20-2543. (2555). เหลกเสนเสรมคอนกรตชนดเหลกเสนกลม. กรงเทพฯ : กระทรวงอตสาหกรรม.

_______. มอก.202. (2548). ปนไลม. กรงเทพฯ : กระทรวงอตสาหกรรม. _______. มอก.213. (2552). คอนกรตผสมเสรจ. กรงเทพฯ : กระทรวงอตสาหกรรม. _______. มอก.219-2524. (2524). แผนยปซม. กรงเทพฯ : กระทรวงอตสาหกรรม. _______. มอก.2215-2548. (2548). สอพอกซชนดฟลมหนา. กรงเทพฯ : กระทรวง

อตสาหกรรม. _______. มอก.2321-2549. (2549). สอมลชนทนสภาวะอากาศ. กรงเทพฯ : กระทรวง

อตสาหกรรม. _______. มอก.2386-2525. (2555). สรองพนกนสนมซงกฟอสเฟต. กรงเทพฯ : กระทรวง

อตสาหกรรม. _______. มอก.2387-2555. (2555). สรองพนกนสนม. กรงเทพฯ : กระทรวงอตสาหกรรม. _______. มอก.24-2548. (2548). เหลกเสนเสรมคอนกรตชนดเหลกขอออย. กรงเทพฯ :

กระทรวงอตสาหกรรม. _______. มอก.2442-2552. (2552). สอมลชนพองตวกนไฟ. กรงเทพฯ : กระทรวงอตสาหกรรม. _______. มอก.2514-2553. (2553). สอมลชนลดความรอนจากแสง อาทตย. กรงเทพฯ :

กระทรวงอตสาหกรรม. _______. มอก.272-2549. (2549). สอมลชนใชงานทวไป. กรงเทพฯ : กระทรวงอตสาหกรรม. _______. มอก.319. (2551). ปนไลมอตสาหกรรม. กรงเทพฯ : กระทรวงอตสาหกรรม. _______. มอก.357-2551. (2551). สรองพนส าหรบงานไม. กรงเทพฯ : กระทรวงอตสาหกรรม. _______. มอก.420-2540. (2540). ลวดเหลกกลาตเกลยวส าหรบคอนกรตอดแรง. กรงเทพฯ :

กระทรวงอตสาหกรรม. _______. มอก.528-2548. (2548). เหลกกลาคารบอนทรงแบนรดรอนส าหรบงานทวไป.

กรงเทพฯ : กระทรวงอตสาหกรรม. _______. มอก.57-2530. (2530). คอนกรตบลอกรบน าหนก. กรงเทพฯ : กระทรวง

อตสาหกรรม.

255

_______. มอก.576-2531. (2531). แผนคอนกรตเสรมเหลกอดแรงหลอส าเรจส าหรบระบบพนคอนกรต. กรงเทพฯ : กระทรวงอตสาหกรรม.

_______. มอก.58-2530. (2530). คอนกรตบลอกไมรบน าหนก. กรงเทพฯ : กระทรวงอตสาหกรรม.

_______. มอก.607-2550. (2550). สกนเพรยงไวนล. กรงเทพฯ : กระทรวงอตสาหกรรม. _______. มอก.691-2547. (2547). สอพอกซส าหรบงานทวไป. กรงเทพฯ : กระทรวง

อตสาหกรรม. _______. มอก.77-2545. (2545). อฐกอสรางสามญ. กรงเทพฯ : กระทรวงอตสาหกรรม. _______. มอก.828-2546. (2546). ชนสวนคอนกรตเสรมเหลกอดแรงหลอส าเรจส าหรบระบบ

พนประกอบ. กรงเทพฯ : กระทรวงอตสาหกรรม. _______. มอก.95-2540. (2540). ลวดเหลกกลาส าหรบคอนกรตอดแรง. กรงเทพฯ : กระทรวง

อตสาหกรรม. มานะ อภพฒนะมนตร. (2543). วศวกรรมปฐพและฐานราก. กรงเทพ ฯ : สมาคมสงเสรม

เทคโนโลย (ไทย-ญปน). แมน อมรสทธ. (ม.ป.ป.). วสดวศวกรรม. เอกสารประกอบการบรรยาย. คนเมอ 15 พฤษภาคม

2556, จาก www.coe.or.th/_coe/_download/training/p_materials.pdf. รฐพล สมนา และ ชย จาตรพทกษกล. (2554). การใชเถาชานออยบดละเอยดเพอปรบปรงก าลง

อด การซมผานน า และความตานทานคลอไรดของคอนกรตทใชมวลรวมหยาบจากการยอยเศษคอนกรตเกา. วารสารวจยและพฒนา มหาวทยาลยเทคโนโลยพระจอมเกลาธนบร. ฉบบท 4 : หนา 369-381.

วรรณศร บณยรตพนธ. (2524). วสดการกอสราง. กรงเทพ ฯ : โอเดยนสโตร. วกพเดยสารานกรมเสร. (2556). การไทเทรต. คนเมอ 12 มนาคม 2556, จาก

http://th.wikipedia.org. วนต ชอวเชยร. (2545). การออกแบบโครงสรางคอนกรตเสรมเหลก. กรงเทพ ฯ : วนต

ชอวเชยร. _______. (2545). การออกแบบโครงสรางไม. กรงเทพ ฯ : ป.สมพนธพาณชย. _______. (2544). คอนกรตเทคโนโลย. กรงเทพ ฯ : วนต ชอวเชยร. วนต ชอวเชยร วรนต ชอวเชยร และ วรเศรษฐ ชอวเชยร. (2548). ก าลงวสด/กลศาสตรวสด.

กรงเทพ ฯ : ส านกพมพแหงจฬาลงกรณมหาวทยาลย.

256

วศวกรรมสถานแหงประเทศไทยในพระบรมราชปถมภ. (2534). งานฐานรากและงานกอสรางใตดน. การสมมนาทางวชาการ. กรงเทพ ฯ : คณะกรรมการวชาการสาขาวศวกรรมโยธา. โรงแรมเอเชย.

วศวกรรมสถานแหงประเทศไทย ว.ส.ท.1002-16. (2539). มาตรฐานส าหรบอาคารไม. กรงเทพ ฯ : วศวกรรมสถานแหงประเทศไทย.

_______. ว.ส.ท. 1014-40. (2540). ขอก าหนดมาตรฐานวสดและการกอสรางส าหรบโครงสรางคอนกรต. กรงเทพฯ : วศวกรรมสถานแหงประเทศไทย.

วศษฐ อยยงวฒนา. (ม.ป.ป.). ปฐพกลศาสตร. กรงเทพ ฯ : ส านกพมพมหาวทยาลยรงสต. วระพนธ สทธพงศ. (2522). กลศาสตรวศวกรรม. กรงเทพ ฯ : นยมวทยา. วระศกด กรยวเชยร, ธระยทธ สวรรณประทป และ สมาน เจรญกจพลผล. (2546). กลศาสตร

วศวกรรม. กรงเทพ ฯ : ซเอดยเคชน. วฒนา ธรรมมงคล และ วนต ชอวเชยร. (2532). ปฐพกลศาสตร. กรงเทพ ฯ : ป.สมพนธ

พาณชย. วนโชค เครอหงส, ธรวฒน สนศร, ชย จาตรพทกษกล และปรญญา จนดาประเสรฐ. (2555).

การศกษาโครงสรางจลภาคของซเมนตเพสตผสมเถาปาลมน ามน. วารสารวจยและพฒนา มหาวทยาลยเทคโนโลยพระจอมเกลาธนบร. ฉบบท 2 : หนา 187-200.

ศนยเทคโนโลยโลหะและวสดแหงชาต. (ม.ป.ป.). การวดคณสมบตความเหนยว (Toughness) ของวสดดวยการทดสอบแรงกระแทก (Impact test). คนเมอ 31 พฤษภาคม 2556, จาก https://www.mtec.or.th

ศนยผลตภณฑอฐ บ.ป.ก. (2011). อฐกลวง อฐโปรง อฐชองลม. คนเมอ 2 สงหาคม 2556, จากhttp://bpkbrick.nalueng.com/products?action=view&id=1994.

ษณรกษ เทยมวรสกล และ นท อทกคณาการ. (2543). การศกษากาลงรบแรงอดของมอรตารผสมเถาชานออย. ปรญญานพนธวศวกรรมศาสตร. กรงเทพฯ : มหาวทยาลยเกษตรศาสตร.

สถาพร ควจตรจาร. (2546). ทดลองปฐพกลศาสตร. กรงเทพ ฯ : LIBRARY NINE PUBLISHING.

_______. (2545). ปฐพกลศาสตร. กรงเทพ ฯ : LIBRARY NINE PUBLISHING. สมศกด ค าปลว. (2544). การออกแบบอาคารคอนกรตเสรมเหลก. กรงเทพ ฯ. ซเอดยเคชน. สมโพธ ววธเกยรวงศ. (2542). กลศาสตรของวสด. กรงเทพฯ : ฟสกสเซนเตอรการพมพ.

257

สหลาภ หอมวฒวงศ, ณรงคชย ววฒนาชาง และชย จาตรพทกษกล. (2547). ผลกระทบของการใชเถาถานหน 5 แหลงในปรมาณสงตอก าลงอดและการตานทานกรดของคอนกรต. วารสารสงขลานครนทร วทท. ฉบบท 2 : หนา 269-283.

สารานกรมไทยส าหรบเยาวชนโดยพระราชประสงคในพระบาทสมเดจพระเจาอยหว. (ม.ป.ป.). กรรมวธการผลตปนซเมนต. คนเมอ 14 มนาคม 2556, จาก http://kanchanapisek.or.th/kp6/sub/book.

สทธชย แสงอาทตย. (2549). กลศาสตรของวสด. นครราชสมา : สาขาวชาวศวกรรมโยธา ส านกวศวกรรมศาสตร มหาวทยาลยเทคโนโลยสรนาร. สรศกด ปโยธรสร. (2543). กลศาสตรวศวกรรม. กรงเทพ ฯ : ว. เพชรสกล. _______. (2549). กลศาสตรวสด. กรงเทพ ฯ : ว.เพชรสกล. สกจ นามพชญ. (2541). ความแขงแรงของวสด. กรงเทพ ฯ : ซเอดยเคชน. สกจ เสรมชพ. (2548). ปญหาและอปสรรคในการประกอบการผลตหนอตสาหกรรมเพอการ

กอสราง. ปญหาพเศษหลกสตรรฐประศาสนศาสตรมหาบณฑต. ชลบร : วทยาลยการบรหารรฐกจ มหาวทยาลยบรพา.

สขอคณา ล. (2553). Engineering Metallurgy Laboratory Book. อบลราชธาน : ภาควชาวศวกรรมอตสาหการ คณะวศวกรรมศาสตร มหาวทยาลยอบลราชธาน.

สชรา กลชนะประสทธ และ ชชย สจวรกล. (2548). ผลกระทบของเถาชานออยตอคณสมบตของมอรตารปอรตแลนด. สมาคมวศวกรรมสถานแหงประเทศไทย. ชลบร. การประชมวชาการโยธาแหงชาตครงท 10 : หนา 67-72.

สภาวด นาหวนล. (2547). จลนทรยและพช. คนเมอ 15 มถนายน 2556, จาก http://student.nu.ac.th/cherrycoke/lesson6.htm.

สภาสน ลมปานภาพ. (ม.ป.ป.). การศกษาการยดเกาะของเซลลบนโครงสรางวสดชวภาพ ส าหรบการใชงานทางการแพทย. ขอนแกน : ภาควชาฟสกส มหาวทยาลยขอนแกน.

_______. (2547). Website เพอการเรยนการสอนรายวชา จลนทรยและพช. พษณโลก : คณะศกษาศาสตร มหาวทยาลยนเรศวร. คนเมอ 10 มถนายน 2556, จาก http://student.nu.ac.th/cherrycoke.

สภชาต เจนจระปญญา และ ปตศานต กร ามาตร. (2559). การศกษาคณสมบตของวสดประสานทใชวสดกากอตสาหกรรม. วารสารวชาการเทคโนโลยอตสาหกรรม. ฉบบท 2 : หนา 77-86.

258

สรพล สงวนแกว ปรชา จรวรรณวาสนา และลลต สวสดมงคล. (2547). การทดสอบและคากลสมบตของหนทเหมาะสม. กรงเทพ ฯ : ส านกวเคราะหและตรวจสอบ กรมทางหลวง.

แสงสวางของดานมด. (2557). งานพน Post tension. คนเมอ 16 กรกฎาคม 2556, จาก http://ozone7th.blogspot.com/2014/08/post-tension.html.

โสภน วงศมทรพย และ เกษม จารปาน. (ม.ป.ป.). กลศาสตรวศวกรรม. กรงเทพ ฯ : ศนยสงเสรมวชาการ.

ส านกส ารวจดนและวางแผนการใชทดน. (ม.ป.ป.). ชนดนหรอชนก าเนดดน. กรงเทพ ฯ : กรมพฒนาทดน กระทรวงเกษตรและสหกรณ. คนเมอ 18 มนาคม 2556, จากhttp://osl101.ldd.go.th/easysoils/s_profile.htm.

ส าเรจ สารมาคม. (2556). การประยกตใชเถาลอยในการผลตบลอกประสาน. วทยานพนธปรญญาวศวกรรมศาสตรมหาบณฑต. นครราชสมา : มหาวทยาลยเทคโนโลยสรนาร.

อดศร อศรางกร ณ อยธยา. (ม.ป.ป.). การวเคราะหความคมคาทางเศาษฐศาสตร. สถาบนบณฑตพฒนบรหารศาสตร. คนเมอ 20 มกราคม 2557, จาก www.rdpb.go.th/rdpb/upload/document/Economics.ppt.

อาทมา ดวงจนทร. (2549). การพฒนาคอนกรตบลอกผสมเถาชานออยสาหรบงานกอสราง.วทยานพนธปรญญาวศวกรรมศาสตรมหาบณฑต. กรงเทพฯ : มหาวทยาลยเกษตรศาสตร.

อาทมา ดวงจนทร และ สวมล สจจวาณชย. (2548). คอนกรตบลอกผสมเถาชานออย. สมาคมวศวกรรมสถานแหงประเทศไทย. ชลบร. การประชมวชาการคอนกรตแหงชาตครงท 2 : หนา 6-10.

อดมวทย กาญจนวรงค. (2542). กลศาสตรวศวกรรม. กรงเทพ ฯ : สกายบกส. อดมวทย กาญจนวรงค. (2543). ปฏบตงานทดสอบคอนกรตเทคโนโลย. กรงเทพฯ : สกายบกส. อษณย กตก าธร. (ม.ป.ป.). การอบชบทางความรอนของโลหะ. นครราชสมา : สาขาวชา

วศวกรรมโลหการ ส านกวชาวศวกรรมศาสตร มหาวทยาลยเทคโนโลยสรนาร. คนเมอ 20 พฤษภาคม 2556, จากhttp://personal.sut.ac.th/ heattreatment/context.

เอสซเทอรราชโช. (2001). โรงรถเปนพนทรายลางกรวดทองสม. คนเมอ 10 กรกฎาคม 2556, จาก http://scterrazzo.tarad.com/product.detail_845958_th_3834825.

259

AAC Block making machine. (2012). light weight block making machine manufacturer. Retrieved August 5, 2014, from https://www.youtube.com/watch?v=9VRrh7idCKQ

ACTIO. (2010). Supply-chain Materials Data Management. Retrieved January 2, 2013, from http://supply-chain-data-mgmt.blogspot.com.

AGC Glass Europe. (2012). Conventional production design. Retrieved August 6, 2013, from http://www.agc-glass.eu/English/Homepage/Our-Values.

Aggregate Designs Corporation. (2014). ADC Cone Crusher Information. Retrieved February 28, 2013, from http://www.aggdesigns.com/Cone-Crusher-info.htm.

Alexander Newman. (2004). Metal Building Systems. New York : McGraw-Hill. Andrew Pytel and Jaan Kiusalaas. (2012). Mechanics of Materials. Stamford : Cengage

Learning. Ash Ahmed and John Sturges. (2015). Materials Science in Construction. New York :

Routledge. Askeland, Donald R. (2010). The Science and Engineering of Materials. Stamford :

Cengage Learning. Attras Co.,Ltd. (2014). Wood Cement Board. Retrieved August 4, 2013, from

http://attras.en.ec21.com/Wood_Cement_Board--4092934_4820449.html. Australian Hardwood Network. (2014). Timber Flooring. Retrieved July 4, 2013, from

http://www.hardwood.timber.net.au/applications. AvStop.com. (2014). Hardness Testing. Retrieved May 31, 2013, from http://avstop.com/ac/Aviation_Maintenance_Technician_Handbook_General/5-

28.html. AZAM-Enterprises. (2014). Gypsum Board. Retrieved August 4, 2013, from

http://www.azamenterprises.com/gypsum_board.html. BALLUT BLOCKS LTD. (n.d.). T-Beam and Block Flooring. Retrieved July 20, 2013,

from http://www.ballutblocks.com/t-beam_and_block_flooring.html. Bangkok Cryptography. (2014). Load Cell. Retrieved January 2, 2013, from

http://www.bkkcrypto.com/j/index.php/transducers/load-cell. Basic Engineering. (2007). มาตรฐานเหลกในงานอตสาหกรรม. คนเมอ 17 พฤษภาคม 2556,

จาก http://www.supradit.com/contents/engineer.

260

Benham P.P. and Crawford R.J. (1989). Mechanics of Engineering Materials. New York : Longman Scientific.

BIG ONE TRAVEL CO., Ltd. (n.d.). จงหวดบรรมย. คนเมอ 2 มกราคม 2556, จาก http://www.bigonetravel.com/bureelum.html.

Bigger. (2010). โหลดเซลล (Load Cell). Retrieved March 17, 2013, from vrbme.blogspot.com. Biomed.in.th. (2010). ท าความรจกกบ strain gauge, piezoelectric และ accelerometer. คนเมอ 2 มกราคม 2556, จาก http://www.biomed.in.th. Braja M. Das. (2008). Advanced Soil Mechanics. New York : Taylor&Francis. _______. (2010). Principles of Geotechnical Engineering. Stamford : Cengage Learning. Budinski, Kenneth G. and Michael K. Budinski. (2010). Engineering Materials Properties

and Selection. New York : Prentice Hall. BuyHome-DD. (2013). กระเบองยางดราฟลอร. คนเมอ 13 กรกฎาคม 2556, จาก www.buyhome-dd.com. CAF Defects in Solids. (2010). Tilt and Twist Grain Boundaries. Retrieved May 28, 2013,

from http://moisespinedacaf.blogspot.com. Center of Design Technology Excellence. (n.d.). ขอมลการออกแบบ. คนเมอ 17 มนาคม

2556, จาก http://www.creativelanna.com. ________. (n.d.). หน. คนเมอ 17 มนาคม 2556, จาก http://www.creativelanna.com/center. Chegg Study. (2003). Fundamentals of Structural Analysis. Retrieved April 20, 2013, from

http://mgh-images.s3.amazonaws.com/9780073401096/4689-9-3IP1.png Civil Engineering Portal. (2007). Engineering Works. Retrieved March 17, 2013, from http://www.engineeringcivil.com. Compomax. (n.d.). Load Cell. Retrieved January 8, 2013, from

http://www.compomax.co.th/ product/load-cell. Concrete Network.com. (1999). Concrete Floor Overview. Retrieved July 7, 2013, from http://www.concretenetwork.com/photo-gallery/concrete-floors_1. Concrete Slab Cost. (2014). Concrete Slab Design. Retrieved July 16, 2013, from

http://www.concreteslabcost.org/concrete-slab-design.

261

Construction Materail Testing Equipment. (2015). Unit Weight Measures for Concrete. Retrieved March 17, 2013, from http://www.humboldtmfg.com/measures.html.

C-Post Co.,Ltd. (n.d.). Post-tensioning system. Retrieved July 19, 2013, from http://www.c-post.co.th/c-post/eng/producta.php.

Crawford, R.J. (1989). Mechanics of Engineering Materials. New York : Longman Scientific.

Denich Soil Engineering Co.,Ltd. (2010). Boring Test Service. Retrieved April 2, 2013, from http://www.denichsoiltest.com/field.

Department of Environmental Sciences. (2012). EVSC 4270: SOIL SCIENCE. The University of Virginia. Retrieved March 27, 2013, from http://www.evsc.virginia.edu.

Dieter Schmid-Fine Tools. (2014). Frame Saws, Bow Saws and Turning Saws. Retrieved June 25, 2013, from http://www.fine-tools.com/gestell.htm.

Dorling Kindersley Limited. (2009). All About Joist and Concrete Floor Structures. Retrieved July 4, 2013, from http://www.diynetwork.com/floors.

Duggal S.K. (2008). Building Materials. New Delhi : New Age International (P) Limited. eBuild. (2010). PC คออะไร. คนเมอ 19 กรกฎาคม 2556, จาก

http://ebuildthailand.blogspot.com/2012/04. efunda. (2014). Columns : Introduction, Retrieved April 3, 2013, from www.efunda.com Encyclopædia Britannica, Inc. (2014). parenchyma: basic types of plant tissue. Retrieved

June 10, 2013, from http://kids.britannica.com/comptons/art-53828/Parenchyma-tissue-makes-up.

Engineering materials. (n.d.). Types of fracture. Retrieved March 20, 2013, from http://www.hsc.csu.edu.au/engineering_studies/application/lift/3210/index.html.

ENGTRAPHOPHER. (2011). Green Building-School of ADM, NTU. Retrieved January 8, 2013, from http://steven-gerrard-88.blogspot.com.

Evert Hoek. (2006). Practical Rock Engineering. North Vancouver. Evert Hoek Consulting Engineer Inc.

Exact Plastic Co., Ltd. (2008). Interlocking Rubber Gym Tiles. Retrieved July 16, 2013, from http://www.exact-plastic.com/product.asp?sid=152.

262

Ferdinand P. Beer, Russell Johnston, Joht T. DeWolf and David F. Mazurek. (2012). Mechanics of Materials. New York : McGraw-Hill.

Fujian Hailong Machinery Co.,Ltd. (1999). ลวดเพชรเครองตดหนแกรนตบลอก. คนเมอ 15 เมษายน 2556, จาก http://thai.alibaba.com/product-gs/diamond-wire-saw-granite-block-cutting-machine-545820207.html.

Geoscience News and Information. (2005). Rocks. Retrieved March 20, 2013, from http://geology.com/rocks. Glass Colour Kote. (2010). กระจกใสพเศษ. คนเมอ 7 สงหาคม 2556, จาก

http://www.idealkote.com. GLOBAL INNOVATIVE CAMPUS. (2014). Distance-Slab on Ground Design Workshop.

Retrieved July 17, 2013, from http://www.gic-edu.com. Going Slowly. (2012). North House Timber Framing Workshop. Retrieved June 4, 2013,

from http://journal.goingslowly.com/2012/07. Green House. (2012). เรองควรรกอนสรางบาน รจกกบ ววาบอรด วสดยอดนยมในการสรางบานสวย

ราคาประหยด. คนเมอ 29 มถนายน 2556, จาก http://greenhouse.9nha.com. Guangzhou geli sports equipment Co.,Ltd. (2009). Rubber Tiles. Retrieved July 13, 2013,

from http://www.gelisports.com/tiles/Tiles-3.asp. Guardair Corporation. (2013). Soil Classifications. Retrieved March 25, 2013, from

http://www.guardaircorp.com/air-spade/technology/soil-characteristics.html. Hearn E. J. (2000). Mechanics of Materials 1: An Introduction to the Mechanics of

Elastic and Plastic Deformation of Solids and Structural Materials. Oxford : Butterworth-Heinemann.

HI-RUBBER.COM. (2011). Stable Connecting Rubber Tiles. Retrieved July 14, 2013, from http://www.hikingrubber.com/43-stable-connecting-rubber-tiles.html.

Hobart and William Smith Colleges. (2014). PAC Update. Retrieved July 21, 2013, from http://www.hwsperformingarts.org/construction.

Home Desgn Directory Invest in Living (2014). Build your own deck in 6 easy steps. Retrieved June 8, 2013, from http://www.homedesigndirectory.com.

Indiamart. (1996). Reflective Glass. Retrieved August 7, 2013, from http://www.indiamart.com/shrikaamatchi-glass-agency/products.html.

263

Invision Power Services, Inc. (2001). โลหะวทยาเบองตนส าหรบชางท ามด. คนเมอ 28 พฤษภาคม 2556, จาก http://www.konrakmeed.com/webboard/upload/lofiversion.

James M. Gere and Barry J. Goodno. (2012). Mechanics of Materials. Stamford : Cengage Learning.

James M. Gere and Stephen P. Timoshenko. (1991). Mechanics of Materials. New York : Springer Science Business Media. B.V.

Jelsoft Enterprises Ltd. (2000). การเดนทางของหนปน. คนเมอ 26 เมษายน 2556, จาก http://www.pixpros.net/forums/showthread.php?t=54970.

_______. (2000). เหมองหน. คนเมอ 25 มนาคม 2556, จาก http://www.pixpros.net. John Case, Lord Chilver and CarL T. F. Ross. (1999). Strength of Materials and Structures.

London : Arnold. Joseph E. Shigley. (2004). Mechanical Engineering Design. New York : McGraw-Hill. K&C MOULDINGS. (n.d.). Barcol Hardness Tester. Retrieved June 6, 2013, from

http://www.kcmouldings.co.uk/html/hardnesstester.html. Kenneth G. Budinski. (2010). Engineering Materials Properties and Selection. New York

: Prentice Hall. KLR Universal. (2009). KLR 400 Meters DTH/Rotary Drill Rigs. Retrieved April 3, 2013,

from http://waterwelldrillsklr.dthrotarydrilling.com/products. Kreg and Woodsmith. (2013). Build It Better: Tips for Picking the Right Plywood.

Retrieved June 29, 2013, from http://www.kregtool.com/files/newsletters/kregplus/july13.html.

Laboratory for Scientific Visual Analysis. (1996). Iron Carbon phase diagram to reinforce. Retrieved May 30, 2013, from http://www.sv.vt.edu/classes.

Lawrence H. Van Vlack. (2007). Elements of Materials Science and Engineering. New York : Addison-Wesley Pub. Co.Ltd.

Lutuo Industrial Company Limited. (2009). Dog-bone Rubber Tile RT-09. Retrieved July 14, 2013, from http://www.eurasiarubber.com/products_detail.

Madan Mehta, Walter Scarbprpugh and Diane Armprist. (2013). Building Construction. New York : Pearson Education, Inc.

264

Mahyar Naraghi. (n.d.) Impact Test. Retrieved May 30, 2013, from http://me.aut.ac.ir/staff/solidmechanics/alizadeh/Impact%20Test.htm

Maidstone Area Archaeological Group. (n.d.). Brenchley Gardens : Royal Engineers’ Statue Foundations. Retrieved March 30, 2013, from http://btckstorage.blob.core.

Maschinenbau Gesellschaft mbH. (n.d.). Wurster & Dietz Frame Saw. Retrieved June 26, 2013, from http://www.wdt.at/home2.

Material Property Data. (1996). Izod Impact Strength Testing of Plastics. Retrieved May 30, 2013, from http://www.matweb.com/reference/izod-impact.aspx.

Mechanics of Solids MIE222. (n.d.). Hardness Test. University of Toronto. Retrieved June 5, 2013, from http://www.mie.utoronto.ca/labs/emdl/people/stranart.

Meplus Hobby. (2013). การเลอกใชไม. คนเมอ 20 มถนายน 2556, จาก http://meplushobby.wordpress.com/2013/10/11/about-wood.

Metal Pass. (2002). Structure Steel ASTM Grades and Chemistry–Plate and Shape. Retrieved January 18, 2013, from http://www.metalpass.com.

Michael F. Ashby and David R.H. Jones. (2005). Engineering Materials 1. Oxford : Butterworth Heinemann.

Michael S. Mamlouk and John P. Zaniewski. (2011). Materials for Civil and Construction Engineers. New York : Prentice Hall.

Michael Thomas. (2007). Optimizing the Use of Fly Ash in Concrete. PCA Portland Cement Association. Canada : University of New Brunswick, pp. 1-24.

Mikell P. Groover. (2013). Principles of Modern Manufacturing. Hoboken : John Wiley & Sons Singapore Pte.Ltd.

Mixed Sources. (1996). Corrosion Protection of Rolled Steel Sections Using Hot-Dip Galvanization. ArcelorMittal.

ML Testting Equipment. (2015). Unit Weight Measures for Concrete. Retrieved April 21, 2013, from http://www.mltest.com/index.php/concrete/unit-weight.

NAASRA. (1982). Pavement Materials: Part 4 Aggregates. Sydney : National Association of Australian State Road Authorities.

Natural Resources Conservation Service Soils. (n.d.). Bama soil profile. Retrieved March 24, 2013, from http://www.nrcs.usda.gov/wps/portal/nrcs/detail/soils/survey.

265

Neville, A.M. and J.J. Brooks. (2010). Concrete Technology. London : British Library Cataloguing-in-Publication Data.

One Stop Construct. (n.d.). Classification of Timber. Retrieved June 29, 2013, from http://www.onestopconstruct.in/classification-of-timber/

Owner Building. (2012). Floors and Flooring. Retrieved July 5, 2013, from http://www.ownerbuilding.co.za/floors-and-flooring.

Paroc Solugion & Products. (2014). Ventilated Facades: Industrial Walls. Retrieved August 6, 2013, from http://www.paroc.ru/Solutions-and-Products/Solutions/walls.

PCWI Precition Instrumentation. (2009). Barcol 935 Hardness Tester. Retrieved June 6, 2013, from http://www.pcwi.com.au/hardness-testers/barcol-935-hardness-tester.htm.

Photos Public Domain. (2014). Red Brick Wall Texture. Retrieved August 2, 2013, from http://www.photos-public-domain.com/2011/01/04/red-brick-wall-texture.

Physic LAB. (1997). Practice Problems Thermal Expansion. Retrieved January 20, 2013, from http://dev.physicslab.org.

PIBOON CONCRETE Co.,Ltd. (n.d.). PCC HOLLOW CORE SLAB. Retrieved July 17, 2013, from http://www.webyota.com/catdir/book/71.pdf.

Postjung. (2014). ประเภทของกระจก. คนเมอ 6 สงหาคม 2556, จาก http://board.postjung.com.

Qingdao Yurong Glass Co.,Ltd. (2014). Tinted Float Glass (YRG-G8006). Retrieved August 7, 2013, from http://www.ecvv.com/product/1934316.html.

Quality Manufacturing Today. (2008). Which extensometer. Retrieved January 12, 2013, from http://www.qmtmag.com/display_eds.cfm?edno=25438.

reliawiki.org. (n.d.). The Normal Distubution. Retrieved January 20, 2013, from reliawiki.org./index.php/The_Normal_ Distubution. Richard E. Goodman. (1989). Rock Mechanics. New York : John Wiley & Sons. RMC. (2005). ความรทวไป เกยวกบมารฐานเหลก. คนเมอ 17 พฤษภาคม 2556, จาก

http://www.richmattcons.com/index.php?mo=59&id=335721. Russell C. Hibbeller. (2010). Engineering Mechanics : Statics. New York : Prentice Hall

International Inc.

266

_______. (2013). Mechanics of Materials. New York : Prentice Hall International Inc. SCG Cement-Building Materials Co.,Ltd. (2009). กระเบองซเมนตตกแตงพน. คนเมอ

7 กรกฎาคม 2556, จาก http://www.homemart.co.th/product-category. _______. (2009). ปนซเมนตงานโครงสราง. คนเมอ 14 มนาคม 2556, จาก

http://www.homemart.co.th. _______. (2012). บลอกปพน. คนเมอ 22 กรกฎาคม 2556, จาก

http://www.homemart.co.th/product-detail.asp?product_id=3356. Sclerometro Per Calcestruzzi. (n.d). Concrete Test Hammer Model 1D0704. Operating

Manual. Sealand Harvesters & Developers Ltd. (2009). Sealand Harvesters Product

Implementation. Retrieved July 20, 2013, from http://www.sealandharvesters.com/Tbeam.html.

Siambig. (ม.ป.ป.). เทคโนโลยการกอสรางดวยอฐบลอกประสาน. สบคนเมอ 12 กมภาพนธ 2557 จาก http://www.siambig.com.

Shaymaa Mahmood. (n.d.). Engineering materials. Retrieved January 20, 2013, from http://www.uotechnology.edu.iq.

Showers n Baths. (2014). Volta Back-Lit Mirror. Retrieved August 7, 2013, from http://www.showersnbaths.co.uk/bathroom-mirrors.

Simpson Strong-Tie. (2014). Engineered Timber. Retrieved June 30, 2013, from http://www.strongtie.co.uk/products/family_etd.php?etd1=1.

Sinkaonline. (2556). หนกาบ. คนเมอ 27 มนาคม 2556, จาก http://www.sinkaonline.com. Soil Nutrient Management for Maui County. (2007). Soil Profile. Retrieved March 18, 2013,

from http://www.ctahr.hawaii.edu/mauisoil/a_profile.aspx. Structural Metal Decks Ltd. (n.d.). TR ‘End Cap’ Closure. Retrieved July 22, 2013, from

www.smdittd.co.uk. Technology Promotion Association (Thailand-Japan). (2012). การพงและการเสยรปของ

โลหะ. คนเมอ 7 มถนายน 2556, จาก http://www.tpa.or.th/writer. _______. (2012). ความทนทานตอการลาตวและการกระแทก. คนเมอ 30 พฤษภาคม 2556,

จาก http://www.tpa.or.th.

267

THAI CERAMIC SOCIETY.COM. (2008). ดนส าหรบผลตภณฑตาง ๆ. คนเมอ 12 มนาคม 2556, จาก http://www.thaiceramicsociety.com/rm_soil_product.php.

THAI CON. (ม.ป.ป.). Method of Lay Brick. บรษทไทยไลทบลอกแอนดแพเนลจ ากด. คนเมอ 15 มกราคม 2556, จาก www.thaiconproduct.com

Thaigoodview. (2000). ดน. คนเมอ 18 มนาคม 2556, จาก http://www.thaigoodview.com. The Engineered Wood Association. (2014). Structural Composite Lumber (SCL) : A

Practical Alternative. Retrieved June 30, 2013, from http://www.apawood.org. The Geological Society. (2012). Engineering and Future. Retrieved March 27, 2013, from

http://www.geolsoc.org.uk/ks3/gsl/education. The Geological Society of London. (2012). The Rock Cycle. Retrieved March 27, 2013,

from http://www.geolsoc.org.uk/ks3/gsl/education/resources/rockcycle.html. The Three Touch Asia Pacific Co.,Ltd. (2010). กระเบองปหองน าแบบไมลน. คนเมอ

9 กรกฎาคม 2556, จาก www.treetouch.com. Timoshenko S. (1940). Strength of Materials : Part I Elementary Theory and Problems. New York : D. Van Nostrand Company, Inc. Tom Woolley and Sam Kimmins. (2002). Green Building Handbook. London : Spon Press. TWI. (2014). Hardness Testing Part 1. Retrieved June 5, 2013, from http://www.twi-global.com/ technical-knowledge/job-knowledge. United States Department of Agriculture. (1956). Tension Test Methods for Wood, Wood-

Base Materials and Sandwich Constructions Forest Products Laboratory. Wisconsin : United State.

_______. (2014). Soil Survey Manual. Retrieved April 3, 2013, from http://www.nrcs.usda.gov/wps/portal/nrcs/detail.

United States Department of Transportation - Federal Highway Administration. (2006). Geosynthetic Reinforced Soil Integrated Bridge System Interim Implementation Guide. Retrieved May 3, 2013, from http://www.fhwa.dot.gov.

_______. (2006). Material Property Characterization of Ultra-High Performance Concrete. Retrieved April 15, 2013, from http://www.fhwa.dot.gov/publications/research/ infrastructure/structures.

268

_______. (2011). Ultra-High Performance Concrete. Retrieved February 20, 2013, from http://www.fhwa.dot.gov/publications/research/infrastructure/structures/11038.

University of The West of England. (2009). Evolution of Building Elements. Retrieved July 5, 2013, from http://fet.uwe.ac.uk/conweb/house_ages/elements/section3.

Van Walt. (2013). Hand Augers. Retrieved March 31, 2013, from

http://www.vanwalt.com/images/equipment/soil-sampling/hand-augers. VILKONDA. (2014). Floor installation methods. Retrieved July 5, 2013, from

http://www.parquet.lt/en/article/New-page-68.html. Wikipedia. (2015). United States Department of Agriculture. Retrieved June 29, 2013,

from http://en.wikipedia.org/wiki/United_States_Department_of_Agriculture. William D. Callister. (2007). Materials Science and Engineering : An Introduction.

New York : John Wiley & Sons Inc. William F. Smith. (2011). Foundations of Materials Science and Engineering. New York :

McGraw-Hill. WiseGeek. (2014). Concrete Batch Plant. Retrieved August 2, 2013, from

http://www.wisegeek.com/what-is-a-concrete-block.htm. Wood. (2551). เนอไม. คนเมอ 19 มถนายน 2556, จาก http://woodlala.blogspot.com. Yellow Pages. (2555). วอารคอนกรตบลอก. คนเมอ 3 สงหาคม 2556, จาก

http://profile.yellowpages.co.th/521678400401001. YouTube. (2014). การกอบลอกแกว ชางแกว. คนเมอ 4 สงหาคม 2556, จาก

https://www.youtube.com/watch?v=xxPXOVpo_a0.