เถ้า ถ่านหิน หรือ เถ้า ลอย (Fly Ash)

Report
เถ้า ถ่ า นหิ น หรื อ เถ้า ลอย
(FLY ASH)
จัดทาโดย
1. น.ส. ทิพวรรณ ช่ วยบุญชู 5210110212
2. น.ส. ธัญวรรณ ตันซู้
5210110239
3. นาย ธรรมรงค์ สุ วรรณรัตน์ 5210110233
เถ้าถ่านหินหรือเถ้าลอย (FLY
ASH)
เถ้ าถ่ านหิน หรือ เถ้ าลอย (Fly Ash) เกิดจากการเผาถ่ านหินเพือ่ ผลิต
กระแสไฟฟ้ า เถ้ าถ่ านหินจะถูกพัดออกมาตามลมร้ อนเพือ่ ออกไปสู่
ปล่ องควัน จากนั้นตัวดักจับจะรวบรวมเถ้ าถ่ านหินเพือ่ เก็บไว้ในไซโล
ต่ อไป ในบางกรณีที่เผาถ่ านหินด้ วยอุณหภูมิซึ่งสู งกว่ าจุดหลอมเหลว
ของเถ้ าถ่ านหิน (ประมาณ 1500 ํC หรือ สู งกว่ า) เถ้ าถ่ านหินจะ
หลอมเหลวและบางส่ วนจับกันเป็ นก้อนหรือเป็ นเม็ดใหญ่ ขนึ้ ทาให้ มี
นา้ หนักมาก และตกลงสู่ ก้นเตา จึงเรียกกว่ า เถ้ าก้ นเตาหรือเถ้ าหนัก
(Botto Ash)
การผลิตกระไฟฟ้ าที่โรงไฟฟ้ าพลังงานความร้อนแม่เมาะ
จังหวัดลาปางของการไฟฟ้ าฝ่ ายผลิตแห่งประเทศไทยซึ่งใช้ถ่านหิ น
ลิกไนต์เป็ นเชื้อเพลิง กากที่เหลือจากการเผาถ่านหิ นนี้ประกอบด้วย
เถ้าถ่านหิ นประมาณร้อยละ 80 และเถ้าก้นเตาอีกประมาณร้อยละ 20
เถ้าถ่านหิ นถือได้วา่ เป็ นวัสดุปอซโซลานชนิดหนึ่ง ซึ่งสามารถ
ใช้เป็ นส่ วนผสมหรื อแทนที่ปูนซีเมนต์บางส่ วนในการทาคอนกรี ต
ได้แต่เถ้าถ่านหิ นที่ใช้จะเป็ นวัสดุปอซโซลาที่ดีมากน้อยเพียงใด
ขึ้นอยูก่ บั คุณสมบัติของเถ้าถ่านหิ นนั้น
รูปรางของอนุ
ภ
าคขึ
น
้
อยู
่
่
กับ ?
 ความสม่าเสมอของถ่ านหิน
 แหล่ งของถ่ านหิน
 ความละเอียดของผงถ่ านหินก่ อนเผา
 สภาพการเผา(ระดับอุณหภูมิและปริมาณออกซิเจน)
 ความสม่าเสมอของการเผา
 วิธีการดักจับเถ้ าลอย
เถ้าถ่านหิ นโดยทัว่ ไปจะมีความละเอียดมากกว่าปูนซี เมนต์ ลักษณะทัว่ ไปจะเป็ น
รู ปทรงกลมมีขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางตั้งแต่เล็กกว่า 1 ไมโครเมตร (0.001 มม.)
จนถึง 0.15 มม. ซึ่ งจะพบว่าเถ้าถ่านหิ นโดยทัว่ ไปจะมีลกั ษณะเป็ นทรงกลมตัน
เถ้าถ่านหินที่มีขนาดใหญ่และอาจมีเถ้าถ่านหิน ขนาดเล็กๆ อยูภ่ ายใน เรี ยกว่า
เถ้าถ่านหินกลวง (Cenosphere) ซึ่ งมีน้ าหนักเบาและลอยน้ าได้
ทาให้คอนกรี ตที่ผสมเถ้าถ่านหิ นชนิดนี้ตอ้ งการปริ มาณน้ าในส่ วนผสม
มากขึ้นซึ่ งทาให้กาลังของคอนกรี ตตกลงได้
นอกจากนี้ยงั พบว่าความละเอียดและรู ปร่ างของเถ้าถ่านหิ น ยังขึ้นอยูก่ บั
การบดถ่านหิ นที่จะนาไปเผา ชนิดของเครื่ องบด และชนิดของเตาเผา
กล่าวคือ ถ้าบดถ่านหิ นละเอียดมากขึ้นและเผาไหม้อย่างสมบูรณ์ในเตาเผา
จะทาให้ได้เถ้าถ่านหิ นที่มีความละเอียดสูงกว่า เมื่อใช้ถ่านหิ นที่บดหยาบกว่า
หรื อเผาไหม้ได้ไม่สมบูรณ์ โดยเฉพาะอย่างยิง่ ในกรณี ที่เผาไหม้ไม่สมบูรณ์
จะมีถ่านหิ นปนอยูจ่ านวนมาก ซึ่งโดยทัว่ ไปแล้วถ่านหิ นที่บดละเอียดจะมี
ขนาดใหญ่กว่าเถ้าถ่านหิ นมาก ดังนั้นความละเอียดของเถ้าถ่านหิ นจึงขึ้นกับ
ปัจจัยหลายประการด้วยกัน
ตัวอย่างที่พบคือ ผลการทดสอบความละเอียดของเถ้าถ่านหิ น
จานวน 12 ตัวอย่างที่เหมืองแม่เมาะโดยวิธี Blaine พบว่ามีความ
ละเอียดในช่วง 2130 ถึง 3650 ซม.2 /ก. ซึ่งถือว่ามีความแตกต่างกัน
ค่อนข้างสูง แต่อย่างไรก็ตามงานวิจยั เกี่ยวกับเรื่ องความละเอียดของ
เถ้าถ่านหิ นต่อกาลังอัดคอนกรี ตส่ วนใหญ่แล้วสอดคล้องกัน
กล่าวคือ หากเถ้าถ่านหิ นมีความละเอียดมากขึ้นจะทาให้กาลังอัด
คอนกรี ตสูงกว่าคอนกรี ตที่ใช้เถ้าถ่านหิ นที่หยาบกว่า
 ความถ่วงจาเพาะของเถ้าลอยอยูร่ ะหว่าง 2.2-2.8
 เถ้าลอยจากแม่เมาะ มีค่าความถ่วงจาเพาะประมาณ 2.0
 เมื่อทาการแยกเถ้าลอยให้มีขนาดเล็กลง ความถ่วงจาเพาะจะ
สูงขึ้น เพราะเถ้าลอยขนาดใหญ่มกั มีรูพรุ นมากกว่าขนาดเล็ก
*
เถ้าถ่านหิ นที่ได้จากการเผาถ่านหิ นบด มีความละเอียดสามารถผ่านตะแกรงเบอร์ 200
(ช่วงเปิ ด 75 มม.) ในปริ มาณร้อยละ 70-80 % โดยน้ าหนัก
ประเภทของเถ้าลอยแบ่งตาม ASTM C618
• เถ้าลอย Class F ได้จากการเผาถ่านหิ นประเภท แอนทราไซด์ หรื อ
บิทูมินสั
• เถ้าลอน Class C ได้จากการเผาถ่านหิ นประเภท ซัมบิทูมินสั หรื อ ลิกไนต์
Class F
Class C
ศักยภาพของเถ้าถ่านหิ นมาใช้ประโยชน์
มีรายงานที่เกี่ยวกับการนาเถ้าถ่านหิ นมาใช้แทนปูนซีเมนต์โดย
Davisและคณะ ตั้งแต่เมื่อปี พ.ศ.2480 ถือได้วา่ เป็ นก้าวแรกของการ
นาเถ้าถ่านหิ นมาใช้งานคอนกรี ต หลังจากนั้นมีงานวิจยั เกี่ยวกับการ
นาเถ้าถ่านหิ นมาใช้ประโยชน์อีกจานวนมาก และมีการนาเถ้าถ่าน
หิ นไปใช้ในงานจริ งเป็ นจานวนมากด้วยเช่นกัน
ธาตุเหล่านี้สามารถทาปฏิกิริยาปอซโซลานได้ดี ปฏิกิริยาปอซโซลานจะ
ช่วยเพิ่มกาลังอัดคอนกรี ตให้สูงขึ้นเมื่อใช้เถ้าถ่านหิ นที่มีคุณภาพดีและใน
ปริ มาณที่เหมาะสม ประการที่สอง เนื่องจากเถ้าถ่านหิ นอนุภาคที่ค่อนข้าง
เล็กละเอียดและเป็ นเม็ดกลม ดังนั้นอนุภาคเหล่านี้ เมื่อผสมในคอนกรี ตจะ
เข้าไปแทรกอยูใ่ นช่องว่างเล็กๆ ระหว่างปูนซี เมนต์ ทราย และหิ น การที่
เถ้าถ่านหิ นเข้าไปแทรกตัวอยูใ่ นช่องงว่างของคอนกรี ตจะทาให้คอนกรี ต
แน่นขึ้น และเนื่องจากเถ้าถ่านหิ นมีสัณฐาน เป็ นทรงกลมจะทาให้
คอนกรี ตมีการลื่นไหลได้ดีข้ ึน นอกจากนี้ ยังทาให้การปั๊ มหรื อเทคอนกรี ต
ลงในแบบทาได้สะดวกขึ้นอีกด้วย
เมื่อผสมเถ้าถ่านหิ นบางส่ วนเข้าไปในส่ วนผสมคอนกรี ตกาลังอัดคอนกรี ตที่อายุ
ต้นๆจะต่าลง มีรายงานว่าการใช้เถ้าถ่านหิ นแบบ class Fแทนที่ปูนซี เมนต์ร้อยละ
30 จะทาให้คอนกรี ตที่อายุ 1 วันมีค่าเพียงร้อยละ 50 ของกาลังอัดคอนกรี ตใน
ส่ วนผสมเดียวกัน ที่ไม่ได้ใส่ เถ้าถ่านหิ น การใช้เถ้าถ่านหิ นแทนที่ปูนซี เมนต์ใน
อัตราร้อยละ 25 และ 35 จะทาให้ทาให้กาลังอัดคอนกรี ตที่อายุ 7 วัน มีค่าประมาณ
ร้อยละ 75 และ 65 ตามลาดับเมื่อเปรี ยบเทียบกับคอนกรี ตที่ไม่ใช้เถ้าถ่านหิ น แต่วา่
ค่ากาลังอัดคอนกรี ตที่ผสมเถ้าถ่านหิ นเหล่านี้มีค่าเพิ่มขึ้นเป็ นร้อยละ 90 และ 85
ตามลาดับ ของกาลังอัดคอนกรี ตที่ไม่มีเถ้าถ่านหิ นผสมอยูใ่ นคอนกรี ตนี้ มีอายุ 6
เดือน และมีแนวโน้มที่เพิ่มขึ้นเรื่ อยๆ การใช้เถ้าถ่านหิ นที่มีความละเอียดสู งจะ
สามารถแก้ปัญหากาลังอัดต่าของคอนกรี ตในช่วงอายุตน้ ๆได้
องค์ประกอบหลักทางเคมีของเถ้าถ่านหิ น คือ ซิ ลิกอนไดออกไซด์ (SiO2),
อะลูมินมั ออกไซด์ (Al2O3) และเฟอร์ ริคออกไซด์ (Fe2O3) อัตราส่ วนของ
ออกไซด์ท้ งั 3 ชนิ ดจะแปรเปลี่ยนไปตามอุณหภูมิ สภาพแวดล้อมขณะเผา และ
ชนิ ดของถ่านหิ นที่ใช้เผา ด้วยเหตุผลนี้ ASTM C618 จึงได้แยกประเภทของเถ้า
ถ่านหิ นไว้ 2 ชนิ ด คือ Class C และ Class F โดย Class F มีปริ มาณ
SiO2 +Al2O2+Fe2O2 มากกว่าร้อยละ 70 โดยน้ าหนัก และ Class C จะมีปริ มาณ
ของออกไซด์ดงั กล่าว ระหว่างร้อยละ 50-70 โดยน้ าหนัก
ส่ วนใหญ่แล้วถ่านหิ นลิกไนต์ (Lignite), สับบิทูมินสั (Sub-bituminus)
เมื่อเผาแล้วจะให้เถ้าถ่านหิ น Class C ส่ วนถ่านหิ นชนิดแอนทราไซด์ (Anthracite) ,
บิทูมินสั (Bituminus) จะให้เถ้าถ่านหิ น Class F สาหรับโรงผลิตกระแสไฟฟ้ าแม่เมาะ
ใช้ถ่านหิ นลิกไนต์เป็ นวัตถุดิบในการให้ความร้อน แต่เถ้าถ่านหิ นที่ได้มีท้ งั Class F
และ Class C การที่เถ้าถ่านหิ นจากแหล่งเดียวกัน แต่สามารถพบเถ้าถ่านหิ นได้ท้ งั
Class F หรื อ Class C เป็ นเรื่ องปกติเพราะถ่านหิ นเป็ นวัสดุธรรมชาติมีเนื้อไม่
สม่าเสมอ คุณสมบัติทางกายภาพและทางเคมียอ่ มเปลี่ยนไป แต่โดยสรุ ปก็คือเถ้าถ่าน
หิ นที่ได้เป็ น Class F หรื อ Class C ต่างก็ศกั ยภาพเพียงพอที่จะนาไปใช้ในงาน
คอนกรี ต
คุณสมบัตทิ างเคมีของเถ้ าลอย
คุณสมบัติ
ASTM C168 (%)
Class F
Class C
SiO2 + Al2O3+Fe2O3
70
50
SO3มากที่สุด
5.0
5.0
ปริ มาณความชื้นมากที่สุด
3.0
3.0
การสู ญเสี ยน้ าหนักเนื่องจากการเผาไหม้
6.0
6.0
อัลคาไลน์ในรู ปของ Na2O มากที่สุด
1.5
1.5
ปฏิกริ ิยาปอซโซลาลาน ของเถ้ าถ่ านหิน
(Pozzolanic Reaction)
ความสามารถของเถ้าถ่านหิ น ในการรวมตัวกับแคลเซี ยมไฮดรอกไซด์เพื่อทา
ปฏิกิริยาปอซโซลาน จะขึ้นอยูก่ บั ความละเอียดของเถ้าถ่านหิ น คือ เถ้าถ่านหิ นที่
มีความละเอียดมากปฏิกิริยาจะเกิดขึ้นได้เร็ วกว่าเถ้าถ่านหิ นที่มีความละเอียดน้อย
กว่า และในทานองเดียวกันเถ้าถ่านหิ นที่มีปริ มาณร้อยละของคาร์ บอนต่าก็จะมี
การพัฒนากาลังได้ไวเช่นกัน ความไวในการทาปฏิกิริยาปอซโซลานสามารถวัด
ได้โดยใช้ค่าดัชนี กาลัง (Strength Activity Index)
โดย A= กาลังอัดของมอร์ตา้ ที่แทนที่ปูนซี เมนต์ดว้ ยเถ้าถ่านหิ นร้อยละ 20
B = กาลังอัดของมอร์ตา้ ร์ มาตรฐานที่ไม่มีเถ้าถ่านหิ น
ASTM C618 ได้กาหนดว่าดัชนี กาลังของเถ้าถ่านหิ นทั้ง Class F
และ Class C ไม่ควรต่ากว่าร้อยละ 75 ของมอร์ตาร์ มาตรฐานที่อายุ 28 วัน
กระบวนการเกิดปฏิกิริยาปอซโซลานจะเกิดขึ้นภายหลังปฏิกิริยาไฮเดรชัน่
หลังจากปฏิกิริยาไฮเดรชัน่ เกิดขึ้นแล้วจะทาให้ปูนซี เมนต์มีลกั ษณะเป็ น
ของเหลวข้น (Cement Gel) และในขณะเดียวกันนี้จะเกิดสารประกอบขึ้นมา
2 ชนิด คือ C-S-H และ Ca(OH)2 หลังจากนั้น Ca(OH)2 ทาปฏิกิริยากับ SiO2
และ Al2O3 ที่มีอยูใ่ นเถ้าถ่านหิ นให้สารประกอบมีคุณสมบัติในการ
ยึดประสานทาให้ซีเมนต์เพสต์มีความสามารถในการยึดประสานดีข้ ึนและ
ความสามารถในการรับกาลังอัดของคอนกรี ตจะดีข้ ึนตามไปด้วย
ปฏิกิริยาปอซโซลาน
ปฏิกิริยา Silicate Hydration
2C3S + 6H2O
2C3S + 6H2O
ปฏิกิริยาปอซโซลานิก
Fly Ash + Ca(OH)2 + H2O
CSH + 3Ca(OH)2
CSH + 3Ca(OH)2
CSH
CSH = 3CaO.2SiO2.3H2O = Calcium-silicate-hydrate
การใช้เถ้าถ่านหินในงานคอนกรี ต
การใช้เถ้าถ่านหิ นบางส่ วนผสมในคอนกรี ตจะมีผลทาให้
ข้ อดี
-คอนกรี ตเทได้ง่ายขึ้น เพราะเถ้าถ่านหิ นเป็ นรู ปทรงกลมแรงเสี ยดสี ระหว่างอนุภาคต่า
-ลดการแยกตัวของคอนกรี ต
-ลดการซึ มผ่านของน้ าในคอนกรี ต
-ลดความร้อนจากปฏิกิริยาไฮเดรชัน
-ยืดเวลาการก่อตัว
-ลดราคาของคอนกรี ตให้ต่าลง
ข้ อเสีย
-กาลังอัดที่อายุตน้ ๆจะต่ากว่าคอนกรี ตธรรมดา
-จาเป็ นต้องมีการบ่มมากกว่าคอนกรี ตธรรมดา
ข้ อแนะนำ
ควรใช้เถ้าถ่านหิ น class F 15-25%โดยน้ าหนักปูนซี เมนต์บวกกับเถ้าถ่านหิ น
ส่ วน class C ควรใช้ 15-35%
การใช้เถ้าถ่านหิ นในงานคอนกรี ตกาลังสู ง
หลักทัว่ ไปของการผลิตคอนกรี ตกาลังสูง คือ ลดปริ มาณน้ าที่ใช้ผสม
คอนกรี ตลงมากที่สุดเท่าที่จะทาได้โดยไม่ทาให้คอนกรี ตคุณสมบัติดา้ น
การเทเปลี่ยนไปเกิดการแยกตัว ปริ มาณที่ใช้จะประมาณ 0.25-0.35 โดย
น้ าหนักของปูนซีเมนต์ ซึ่งถือว่าน้อยมาก จึงต้องใช้สารลดน้ าหรื อ
สารลดน้ าพิเศษช่วย ทาให้คอนกรี ตใช้น้ าน้อยลง และใช้ซิลิกาฟูมหรื อ
เถ้าถ่านหิ นผสมเพื่ออุดช่องว่างเล็กๆในคอนกรี ต(ต้องใช้
เถ้าถ่านหิ น class F)จากการทดสอบเถ้าถ่านหิ นจากแม่เมาะ การใช้
เถ้าถ่านหิ นในคอนกรี ตกาลังสูงจะให้กาลังอัดที่อยูใ่ นเกณฑ์ที่ยอมรับและ
ราคาของคอนกรี ตถูกกว่าคอนกรี ตที่ทาด้วยซิลิกาฟูม
ข้อที่ควรคานึงถึงมากที่สุด
คุณสมบัติของคอนกรี ตกาลังสูงที่มีส่วนผสมของ
เถ้าถ่านหิ น ขึ้นอยูก่ บั คุณภาพของเถ้าถ่านหิ นนั้นๆ
คุณสมบัติของซีเมนต์ผสมเถ้าถ่านหิ น
1.ความต้ องการนา้
เถ้าถ่านหิ นมีลกั ษณะเป็ นเม็ดกลมและมีผวิ เรี ยบทาให้ส่วนผสมทางานได้ง่ายขึ้น
และต้องการน้ าลดลงเมื่อกาหนดให้มีความสามารถในการเทเท่ากัน เถ้าถ่านหิ น
นอกจากสามารถลดปริ มาณน้ าแล้ว ในหลายกรณี พบว่ายังเพิ่มความสามารถในการ
ทางานของมอร์ตาร์ และคอนกรี ตได้โดยคงปริ มาณน้ าไว้ ค่าการไหลแผ่ของมอร์ตาร์ ทา
จากปูนซี เมนต์ผสมเถ้าถ่านหิ นแม่เมาะร้อยละ 0, 20 และ 40 ที่มีอตั ราส่ วนน้ าต่อวัสดุ
ประสานเท่ากับ 0.45 มีค่าเท่ากับร้อยละ 125,135 และ 145 ตามลาดับ
ส่วนผสม
ความละเอียด
(cm2/g)
กาลังอัด (MPa)
W/B
3 วัน
7 วัน
28 วัน
90 วัน
ปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์
3500
0.500
20.0
31.5
48.5
52.0
เถ้าถ่านหิน
3000
0.458
11.5
20.5
30.5
41.5
เถ้าถ่านหินผ่านแร่ง 200
3900
0.402
15.5
19.0
38.5
53.5
เถ้าถ่านหินส่วนละเอียด
9300
0.439
25.0
31.0
53.5
61.5
โดยทัว่ ไประยะเวลาการก่อตัวของเพสต์ผสมเถ้าถ่านหิ นจะเพิ่มขึ้น
เล็กน้อยเนื่องจากการแทนที่ดว้ ยเถ้าถ่านหิ นทาให้ปริ มาณปูนซีเมนต์ปอร์ต
แลนด์ลดลง เถ้าถ่านหิ นที่ละเอียดมีแนวโน้มทาให้การก่อตัวเร็ วขึ้นและ
ในทางกลับกันเถ้าถ่านหิ นที่หยาบมีแนวโน้มทาให้การก่อตัวช้าลง เถ้าถ่าน
หิ นที่มีปริ มาณ SO3 สูงจะมีเวลาการก่อตัวเพิ่มขึ้นมากได้
การผสมเถ้าถ่านหิ นทาให้ปริ มาตรของวัสดุประสานเพิม่ ขึ้นเนื่องจากเถ้าถ่านหิ นมี
ความถ่วงจาเพาะต่ากว่าปูนซี เมนต์และทาให้การเยิม้ น้ าของเพสต์และมอร์ตาร์ ลดลง
การเยิม้ น้ าของคอนกรี ตต่ากว่าเพสต์และมอร์ตาร์ เนื่องจากมีปริ มาณเพสต์ต่ากว่า
คอนกรี ตผสมเถ้าถ่านหิ นจะมีการเยิม้ น้ าลดลงเช่นกัน แต่มีรายงานเช่นกันว่า
เถ้าถ่านหิ น 6 จาก 11 ชนิดที่ทดสอบเพิ่มการเยิม้ น้ า เมื่อผสมเถ้าถ่านหิ นที่อตั ราส่ วน
น้ าต่อวัสดุประสาน (W/B) เท่ากันโดยไม่ลดน้ า คอนกรี ตจะมีความสามารถทางานได้ดี
ขึ้นเนื่องจากมีน้ าอิสระ(Free Water) มากทาให้การเยิม้ น้ าเพิ่มขึ้นได้การผสมถ่านหิ น
แทนที่ปูนซี เมนต์ยงั ทาให้ส่วนผสมเกาะตัวกันได้ดีเป็ นผลให้โอกาสในการเกิดการ
แยกตัว (Segregation)ของคอนกรี ตน้อยลงด้วย
ปริ มาตรน้ าเยิม้ (10-3 มิลลิลิตรต่อตารางมิลลิเมตร)
1.4
1.2
1
0.8
0.6
0.4
0.2
0
คอนกรีตธรรมดา 30
MPa
ผสมเถ้าถ่านหิน 25%
30 MPa
คอนกรีตธรรมดา 50
MPa
ผสมเถ้าถ่านหิน 25 %
50 MPa
4. โพรง
การใช้เถ้าถ่านหิ นแทนที่ปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์ทาให้ขนาดและ
โครงสร้างของโพรงเปลี่ยนไป ปฏิกิริยาในช่วงต้นขึ้นอยูก่ บั
ปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์ การใส่ เถ้าถ่านหิ นทาให้ปริ มาณของ
ปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์และปฏิกิริยาไฮเดรชัน่ ในช่วงต้นลดลง เป็ น
ผลให้โพรงของเพสต์มีมากขึ้นเมื่อเทียบกับเพสต์ของปูนซีเมนต์
ปอร์ตแลนด์ แต่ท้ งั นี้การกระจายตัวของโพรงจะดีข้ ึนเพราะ
เถ้าถ่านหิ นมีลกั ษณะอนุภาคกลมทาให้สามารถกระจายตัวได้ดี
ในซีเมนต์เพสต์ และทาให้ขนาดเฉลี่ยของโพรงเล็กลงเมื่อปริ มาณ
เถ้าถ่านหิ น มากขึ้น
โพรงทั้งหมด (%)
40
35
30
ปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์
(OPC)
เถ้าถ่านหิน 20%
(OFA20)
เถ้าถ่านหิน 40%
(OFA40)
25
20
15
10
5
0
7 วัน
28 วัน
60 วัน
90 วัน
การเกิดปฏิกิริยาไฮเดรชัน่ และปอซโซลานของเพสต์ยงั คงมี
ต่อไป ผลิตผลจากปฏิกิริยาไฮเดรชัน่ และปอซโซลานเข้าไป
แทรกตามโพรงทาให้ปริ มาตรโพรงลดลง สาหรับส่ วนผสมที่มี
เถ้าถ่านหิ นพอเหมาะประมาณร้อยละ 20 การลดลงของโพรงจะ
เกิดขึ้นได้เร็ วกว่าส่ วนผสมที่มีเถ้าถ่านหิ นมาก แต่อย่างไรก็ตาม
ปริ มาตรโพรงของเพสต์ที่ผสมเถ้าถ่านหิ นจะลดลงต่ากว่าของ
เพสต์ธรรมดาได้
การใช้เถ้าถ่านหิ นในการป้ องกันการกัดกร่ อน
การทาลายโดยสารซัลเฟต
เถ้าถ่านหิ นสามารถเพิม่ การต้านทานการกัดกร่ อนของคอนกรี ตจาก
ซัลเฟตได้โดยเฉพาะอย่างยิง่ เถ้าถ่านหิ น class F จะต้านทานการกัดกร่ อนได้
ดีกว่า class C
การต้านทานการกัดกร่ อนเกิดจากปฏิกิริยาปอซโซลานได้เปลี่ยนรู ป
ของ Ca(OH)2 ให้เป็ น CSH ซึ่ งเป็ นสารประกอบที่ทนต่อการกัดกร่ อนได้สูงกว่า
Ca(OH)2 อย่างมาก
***การต้านทานการกัดกร่ อนยังขึ้นกับ ความละเอียดของเถ้าถ่านหิ น
ด้วย ยิง่ ละเอียดมากยิง่ ช่วยมาก
การทาลายโดยกรด
การใช้ถ่านหิ นแทนที่ปูนซี เมนต์สามารถลดการกัดกร่ อนของกรดซัลฟูริกได้
คอนกรี ตที่ผสมเถ้าถ่านหิ นจากแม่เมาะในปริ มาณที่สูงกว่าร้อยละ 35 โดยน้ าหนัก
ของวัตถุประสาน จะเพิ่มความต้านทานของการกัดกร่ อนของกรดซัลฟูริกเข้มข้น
ร้อยละ 10 ได้สูงขึ้นกว่าคอนกรี ตธรรมดาที่ไม่มีเถ้าถ่านหิ น
การสู ญเสี ยน้ าหนักของมอร์ ตาร์ ผสมเถ้าถ่านหิ นแม่เมาะในกรดซัลฟูริก
ส่วนผสม
น้ำหนักที่สญ
ู หำยไป (%)
1 วัน
3 วัน
7 วัน
28 วัน
56 วัน
84 วัน
ปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์
0
18
29
58
66
80
เถ้าถ่านหิน
2
0
9
19
57
82
เถ้าถ่านหินผ่านแร่ง 200
1
1
14
41
66
78
เถ้าถ่านหินส่วนละเอียด
1
0
6
30
68
91
เถ้าถ่านหินส่วนหยาบ
1
0
-1
-5
-4
-17
หมายเหตุ : มอร์ตาร์ทาจากปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์แทนที่ดว้ ยเถ้าถ่านหิ นแม่เมาะร้อยละ 40 ใช้วสั ดุประสาน 1 ส่วน
ทราย 2.75 ส่วนโดยน้ าหนัก ค่าการไหลแผ่ร้อยละ 110±5
การซึมผ่านของสารคลอไรด์
คลอไรด์ที่ซึมเข้าในคอนกรี ตจะทาให้เหล็กเสริ มเริ่ มเกิดสนิม การใช้เถ้าถ่านหิ น
สามารถลดปริ มาณคลอไรด์ที่ซึมผ่านเข้าไปในคอนกรี ตและการใช้เถ้าถ่านหินที่
ละเอียดสามารถต้านทานการซึ มผ่านของสารคลอไรด์ได้ดีข้ ึนกว่าคอนกรี ตที่ไม่มี
ส่ วนผสมของเถ้าถ่านหิ น
ปริ มาณคลอไรด์ (% โดย น.น. ของคอนกรี ต)
ปริ มาณคลอไรด์ในคอนกรี ตผสมเถ้าถ่านหิ น
0.3
0.25
คอนกรี ตธรรมดา
0.2
0.15
คอนกรี ตผสมเถ้าถ่านหิน
0.1
คอนกรี ตผสมเถ้าถ่านหิน
30%
0.05
0
1.25
2.5
7.5
12.5 17.5 22.5
ระยะเวลาจากผิว (ม.ม.)
คาร์บอเนชัน(Carbonation) เป็ นการที่ก๊าซคาร์ บอนไดออกไซด์เข้าไปทา
ปฏิกิริยากับซี เมนต์เพสต์ที่แข็งตัวแล้ว โดยทาปฏิกิริยากับแคลเซี ยมไฮดรอกไซด์ ทาให้เก
ความเป็ นด่างของซี เมนต์เพสต์ลดลงจาก pH 13 เหลือเพียง 8-9 และทาให้ฟิล์มบางที่
เคลือบผิวเหล็กเสริ มถูกทาลายได้เช่นกัน
การใช้เถ้าถ่านหิ นแม้จะลดปริ มาณแคลเซี ยมไฮดรอกไซด์ลงทาให้การเกิด
คาร์บอเนชันเร็ วขึ้น แต่การใช้เถ้าถ่านหิ นทาให้คอนกรี ตมีเนื้อแน่นขึ้น ทึบน้ ามากขึ้น ซึ่ ง
จะส่ งผลให้การเกิดคาร์บอเนชันลดลงเช่นกัน
อัตราการเร่ งการคาร์ บอเนชัน (ม.ม./ปี 0.5)
การเกิดคาร์บอเนชันในชิ้นส่ วนคอนกรี ตที่ปริ มาณ co2ร้อยละ 4
70
60
50
40
บ่ม 1 วัน
30
บ่ม 7 วัน
20
บ่ม 28 วัน
10
0
คอนกรีตธรรมดา
คอนกรีตผสมเถ้า
ถ่านหิน 20%
O การประยุกต์ใช้ เถ้ าลอยในงานคอนกรี ตที่เด่นชัดเริ่ มขึ ้นครัง้ แรก ในปี พ.ศ.
2491 เมื่อมีการสร้ างเขื่อน Hungry Horse ในรัฐมอนทานา
สหรัฐอเมริ กา โดยมีวตั ถุประสงค์หลัก เพื่อลดความร้ อนจากปฏิกิริยา
ระหว่างน ้ากับซีเมนต์
O ในประเทศไทยมีการทดลองใช้ เถ้ าลอยครัง้ แรกเมื่อปี พ.ศ. 2530 ในการ
ปรับปรุงถนนภายในโรงไฟฟ้ าแม่เมาะ โดยเป็ นการทดลองแบบลองผิด
ลองถูก และใช้ เถ้ าลอยผสมน ้าโดยไม่มีการผสมกับซีเมนต์ ซึง่ ได้ ผลเป็ นที่
น่าพอใจ ทาให้ ในปี ต่อมามีการนาเถ้ าลอยมาใช้ ปรับปรุงถนนทุกสายใน
โรงไฟฟ้ าแม่เมาะ โดยมีการพัฒนาวิธีการให้ เหมาะสมมากขึ ้นเป็ นลาดับ
การก่อสร้ างเขื่อนปากมูล เมื่อปี พ.ศ. 2537 ซึง่ ใช้ คอนกรี ตบดอัด (Roller
Compacted Concrete) โดยมีสว่ นผสมของซีเมนต์ 58 กิโลกรัม และ
เถ้ าลอย 134 กิโลกรัม/คอนกรี ต 1 ลูกบาศก์เมตร มีการใช้ เถ้ าถ่านหิน
จากโรงไฟฟ้าแม่เมาะไปทังสิ
้ ้น 6,450 ตัน
เขื่อนคลองท่าด่าน เป็ นเขื่อนคอนกรี ตบดอัดที่ใหญ่ที่สดุ ในโลก
มีปริมาตรคอนกรี ตบดอัด ถึง 5,470,000 ลูกบาศก์เมตร สูง 93 เมตร
ยาว 2,720 เมตร ขนาดความจุ 224 ล้ านลูกบาศก์เมตร
การก่อสร้ างผสมผสานระหว่างวิศวกรรมงานคอนกรี ตกับวิศวกรรมงานดิน
มีการนาเอาเถ้ าลอยลิกไนท์ ที่ได้ จากเหมืองแม่เมาะ อาเภอแม่เมาะ
จังหวัดลาปาง มาใช้ ให้ เกิดประโยชน์
จากปริมาณการนาเถ้ าลอยมาใช้ ดงั กล่าว ทาให้ ประเทศไทยเป็ น
อันดับที่หนึง่ ในโลก เมื่อเทียบสัดส่วนปริมาณการนากลับมาใช้ ตอ่
ปริมาณการผลิตในปี พ.ศ. 2544
ราคาของเถ้ าลอยจาหน่ายที่โรงไฟฟ้าแม่เมาะ ตันละ 70 บาท ถ้ ารวม
ค่าขนส่งและการจัดการราคาเถ้ าลอยจะอยูท่ ี่ประมาณ 1,000 บาท/ตัน
ในขณะที่ซีเมนต์ปกติจะจาหน่ายในราคาประมาณ 2,000 บาท/ตัน
ในหนึ่งวันจะมี รถขนเถ้าถ่านหิ นออกจากโรงไฟฟ้า มากกว่า 150 คัน หรื อ
ประมาณ 4,000-5,000 ตัน ทัง้ นีข้ ึ้นอยู่กบั ว่าเถ้าถ่านหิ นที อ่ อกมาจากเตามี
ปริ มาณมากน้อยเพียงใด โดยรถทีเ่ ข้ามารับเถ้าลอยนัน้ จะต้องเป็ นรถทีม่ ี การ
ป้ องกันอย่างมิ ดชิ ดก่อนทีจ่ ะขนออกไป

similar documents