C 3 A

Report
บทที่ 2
ปนู ซีเมนต์
ความหมาย
Cement
 ตามความหมายของการใช้ งานทางวิศวกรรม
แบ่งออกเป็ น ๒ ชนิด
1.บิทมู ินสั (bitu-minous)

2.นอนบิทมู ินสั (nonbituminous)
สารานุกรมไทยสาหรับ
เยาวชนฯ เล่มที่ 2
บิทมู ินัสซีเมนต์

บิทูมินัสซีเมนต์
ได้แก่ มะตอย (asphalts) และน้ ำมันยำง (tars) เรำใช้มะตอย
หรื อน้ ำมันยำงเป็ นตัวประสำนหิ นหรื อกรวดในกำรทำผิวถนน
นอกจำกนี้ ยังใช้บิทูมินสั ซีเมนต์ผสมกับหิ น ทรำย
รำดทำผิวถนน และเรี ยกว่ำ แอสฟัลต์คอนกรี ต ( asphalt
concrete)
สารานุกรมไทยสาหรับเยาวชนฯ เล่มที่ 2
นอนบิทมู ินัสซีเมนต์
ได้ แก่
 อะลูมินาซีเมนต์ (alumina cement)
 ปอร์ ตแลนด์ ซีเมนต์ (portland cement)
•
ลักษณะของนอนบิทูมินัสซีเมนต์
เป็ นผงสี เทาอ่อน ผสมนา้ ในปริมาณมากพอสมควร แล้วทิง้ ไว้ ให้
แห้ งจึงจะแข็งตัว เรียกซีเมนต์ ชนิดนี้ว่า ไฮดรอลิกซีเมนต์
(Hydraulic Cement)
ต่ อไปนีจ้ ะขอกล่าวถึงปูนซีเมนต์ ปอร์ ตแลนด์ เพราะนิยมใช้
โดยทัว่ ไปในวงกว้ างทางวิศวกรรม
ประวัตศิ าสตร์ ปูนซีเมนต์
จากหลักฐานสิ่ งก่อสร้ างทีป่ รากฏ
มนุษย์ รู้จักประดิษฐ์ ปูนซีเมนต์ เพือ่ ใช้ งานมาหลายพันปี แล้ว
เช่ น กาแพงเมืองจีน ปิ รามิดอียปิ ต์ วิหารกรีก โคลีเซียม
ปูนทีผ่ ลิตสมัยก่อนมีคุณภาพต่า ใช้ สาหรับการก่ออิฐหรือฉาบผิว
ปูนซีเมนต์ สมัยใหม่ เริ่มผลิตขึน้ ในปี พ.ศ. 2367
Joseph Aspdin ชาวอังกฤษ จดลิขสิ ทธ์ เป็ นคนแรก
และได้ ต้ังชื่อผลิตภัณฑ์ นีว้ ่ า Portland Cement
ประวัตศิ าสตร์ ปนู ซีเมนต์ (ต่ อ)

ซีเมนต์ นีเ้ มื่อแข็งตัวจะมีสีเหลืองปนเทา เหมือนกับหินทีใ่ ช้
ก่อสร้ างบริเวณเมืองปอร์ ตแลนด์ ในประเทศอังกฤษ
เรียกวัตถุนีว้ ่ า ปูนซีเมนต์ ปอร์ ตแลนด์ (Portland cement )
ประวัตปิ ูนซีเมนต์ ในประเทศไทย

ในปี พุทธศักราช 2456 พระบาทสมเด็จพระมงกุฏเกล้าเจ้ าอยู่หัว
(รัชกาลที่ 6) ทรงมีพระบรมราชโองการ โปรดเกล้าฯ ให้ ก่อตั้ง
บริษัท ปูนซีเมนต์ ไทย จากัด ขึน้ ด้ วยพระราชประสงค์ ที่จะให้
ประเทศไทยผลิตปูนซีเมนต์ ใช้ เอง ลดการพึง่ พาการนาเข้ าจาก
ต่ างประเทศ และเพือ่ จัดสรรการใช้ ทรัพยากรภายในประเทศอย่ าง
คุ้มค่ า
http://th.wikipedia.org
วัตถุดบิ ทีใ่ ช้ ในการผลิตปูนซีเมนต์
วัตถุดบิ ในการผลิตปูนซีเมนต์
ประกอบด้ วยแร่ ธาตุสาคัญ 5 ชนิด
1.
2.
3.
4.
5.
แคลเซียมออกไซด์ (CaO)
ซิลกิ อนไดออกไซด์ (SiO2)
อลูมิเนียมออกไซด์ (Al2O3)
เหล็กออกไซด์ (FeO2, Fe2O3)
แคลเซียมซัลเฟต (CaSO4)
วัตถุดบิ ในการผลิตปูนซีเมนต์ จากธรรมชาติ
วัตถุดิบทีใ่ ห้ CaO:
- หินปูน (Limestone) ดินสอพอง (Chalk)
ดินขาว (Marl)
 วัตถุดิบทีใ่ ห้ SiO2 และ Al2O3:
- หินดินดาน/หินเชล (Shale) หินชนวน (Slate)
ดินเหนียว (Clay)
 วัตถุดิบทีใ่ ห้ FeO2, Fe2O3:
- ดินลูกรัง (Laterite) และดินศิลาแลง
 วัตถุดิบทีใ่ ห้ CaSO4:
- แร่ ยปิ ซัม

กรรมวิธีการผลิตปูนซีเมนต์ ปอร์ ตแลนด์
ประกอบด้ วย 3 ขั้นตอน
1) การเตรียมวัตถุดิบ (Preparation of Raw Materials)
2) การเผาวัตถุดิบ (Calcining)
3) การบดปูนเม็ด (Cement Milling)
การเตรียมวัตถุดบิ
กรรมวิธีการเตรียมวัตถุดิบสาหรับการผลิตปูนซีเมนต์ มี 2
วิธี ขึน้ อยู่กบั ชนิดของวัตถุดบิ ทีน่ ามาใช้ และการลดต้ นทุนการ
ผลิต
1. การเตรียมแบบเปี ยก (Wet Process)
2. การเตรียมแบบแห้ ง (Dry Process)
การเตรียมแบบเปี ยก (Wet Process)
ดินสอพอง+ ดินลูกรัง +ดินเหนียว
บดให้ ละเอียด +นา้
นา้ โคลน
บรรจุถังไซโล
เผา
การผลิตแบบแห้ ง (Dry Process)
หินปูน ดินลูกรัง และดินดาน
อบจนแห้ ง
บดให้ ละเอียด
ผสมในอัตราส่ วนทีเ่ หมาะสม
เตาเผา
ปัจจุบัน โรงงานผลิตปูนซีเมนต์ ในประเทศไทย
 นิยมใช้ กรรมวิธีการเตรียมวัตถุดิบแบบแห้ ง (Dry Process)
 เนื่องจากใช้ พลังงานในการเตรียมและเผาวัตถุดิบน้ อยกว่ าวิธีเปี ยก
(Wet Process)
 ทาให้ ต้นทุนในการผลิตลดลง

การเผาวัตถุดบิ (Calcining)
วัตถุดิบ
เตาเผาปูน ในลักษณะหมุน
ปูนเหลว
เย็นตัวลง
ปูนเม็ด
หม้อเผาทรงกระบอกยาว
การเผาวัตถุดบิ (Calcining)
หม้ อเผาเป็ นทรงกระบอกยาว ขนาดเล็กสุ ด Φ ~ 2 ม. ยาว ~ 50 ม.
ทาด้ วยเหล็กกล้ า ภายในบุด้วยอิฐทนไฟ
วางเอียงเล็กน้ อยกับแนวระดับ หมุนรอบตัวช้ าๆ
ขณะหม้ อเผาหมุน ส่ วนผสมจะไหลช้ าๆ ลงสู่ ปลายล่ างของหม้ อเผา
ส่ วนผสมจะได้ รับความร้ อนเพิม่ ขึน้ เรื่อยๆ
จนถึงอุณหภูมิทจี่ ะก่ อปฏิกริ ิยาเคมี เกิดเป็ นปูนเหลว ไหลลงสู่ ด้านล่ าง
ต่ อมาอุณหภูมิจะค่ อยๆ ลดลง ปูนเหลวจะแข็งตัวจับกันเป็ นก้ อน
เรียกว่ าปูนเม็ด (Clinker) ไหลออกจากหม้ อเผาทางปลายล่ างสุ ด
ปูนเม็ดนีจ้ ะถูกเก็บไว้ จนเย็นในทีแ่ ห้ ง และจะถูกส่ งไปบดในหม้ อบดปูน
การเปลีย่ นแปลงตามอุณหภูมิในหม้ อเผา
1) ที่ 100oC นา้ ในวัตถุดิบระเหยออกหมด
2) ที่ 150 - 500oC นา้ ในโมเลกุลของวัตถุดิบถูกขับออก
3) ที่ 600 - 900oC CO2 ใน CaCO3 และ MgCO3 ถูกไล่ออกมา
ขณะเดียวกัน CaO, SiO2, Al2O3 เริ่มหลอมละลายและทา
ปฎิกริ ิยากัน
4) ที่ 1,250 – 1,500oC ปฏิกริ ิยาเกิดขึน้ สมบูรณ์ หลอมรวมกันเป็ น
สารประกอบหลักของปูนซีเมนต์ เมื่ออุณหภูมิลดลง
สารประกอบหลักนีจ้ ะจับกันเป็ นก้อนขนาด ~ 1.5-2.5 ซม
เรียกว่ า ปูนเม็ด (Clinker)
อุณหภูมิในการเผาวัตถุดบิ
ควบคุมอย่ างใกล้ชิดทุกช่ วงทีว่ ตั ถุดิบทีไ่ หลผ่ าน
 เผาได้ สุกพอดี ปูนเม็ดทีไ่ ด้ จะมีสีดาปนเขียวแวววาว
 เผาไม่ ได้ ที่ ปูนเม็ดจะมีสีนา้ ตาลเป็ นหย่ อมๆ ไม่ เป็ นมัน
 เผาสุ กเกินไป ปูนเม็ดจะมีสีนา้ ตาลไหม้
Cement Clinker
หลังจากการเผา
ปูนเม็ดทีอ่ อกจากหม้ อเผาจะร้ อนมาก
การลดอุณหภูมิทาโดยเครื่องทาให้ เย็น
การทาให้ ปูนเม็ดเย็นลงนั้นต้ องมีการควบคุมเช่ นกัน
ถ้ าปูนเม็ดเย็นตัวเร็วจะบดง่ ายและทาให้ คอนกรีตได้ กาลังระยะต้ นดี
ถ้ าปูนเม็ดเย็นลงช้ าๆ จะให้ กาลังคอนกรีตระยะต้ นไม่ ดี
แต่ กาลังระยะหลังจะสู งขึน้

การบดปูนเม็ด
ปูนเม็ดทีเ่ ย็นตัวแล้ วจะถูกนาไป
บดละเอียดในหม้ อบดปูน
โดยใช้ ลูกเหล็กทรงกลมหลายพัน
ลูกเป็ นตัวบด
เติมยิปซั่ม (Gypsum) ลงไปบด
ผสมกัน
ยิปซั่มเป็ นตัวหน่ วงปฏิกริ ิยาระหว่ าง
ปูนซีเมนต์ กบั นา้
ทาให้ คอนกรีตไม่ แข็งตัวเร็วเกินไป สะดวกต่ อ
การนาไปใช้ งาน
ปูนผง
หลังจากปูนซีเมนต์ ถูกบดละเอียดได้ มาตรฐาน
แล้ ว จะถูกลาเลียงไปเก็บใน ถังเก็บปูน (Silo)
เพือ่ รอการบรรจุใส่ ถุง หรือลาเลียงใส่
รถบรรทุกปูนในรู ปของปูนผงส่ งให้ ลูกค้ าต่ อไป
มาตรฐานไทยกาหนดให้ บรรจุใส่ ถุง นา้ หนัก
สุ ทธิถุงละ 50 กก .
ผึ่งแห้ง & โม่
ขุดแร่
ลาเลียง
เครื่องบด
แหล่งแร่
โม่แร่ดิบ
โรงเก็บแร่ดิบ
ถังเก็บแร่บด
ขนส่งปูนผง
ให้ความร้อน
เติมยิปซั ่ม
เตาเผา
แบบหมุน
ถังเก็บปูนเม็ด
บรรจุ
ถั
ง
เก็
บ
ปู
น
ผง
โม่ปูน
ขนส่งปูนถุง
ผึ่งเย็นปูนเม็ด
เข้าเตาเผา & ผึ่งเย็นปูนเม็ด
โม่ครั้งสุดท้าย
บรรจุพรรณ
สารประกอบหลักในปูนซีเมนต์
ส่ วนใหญ่ เป็ นพวกออกไซด์
CaO, SiO2, Al2O3, Fe2O3
ออกไซด์ เหล่านีป้ ระกอบกันขึน้ เป็ นสารประกอบทีซ่ ับซ้ อน
เป็ นสารประกอบหลัก 4 ตัว
% ของปูนซีเมนต์
รวมปริมาณมากกว่ า 90
ชื่อสารประกอบหลัก
ไตรแคลเซียม ซิลิเกต(Tricalcium Silicate)
 ไดแคลเซียม ซิลิเกต (Dicalcium Silicate)
 ไตรแคลเซียม อลูมิเนต(Tricalcium Aluminate)
 เตตราแคลเซียมอลูมโิ นเฟอร์ ไรท์
(Tetracalcium Aluminoferrite)

ชื่อสารประกอบหลัก
ไตรแคลเซียม ซิลิเกต
(Tricalcium
Silicate)
ไดแคลเซียม ซิลิเกต
(Dicalcium
Silicate)
ไตรแคลเซียม อลูมิเนต
(Tricalcium
Aluminate)
เตตราแคลเซียมอลูมิโนเฟอร์
ไรท์
(Tetracalcium
Aluminoferrite)
สัญลักษณ์ทางเคมี
ชื่อย่อ
(CaO)3.SiO2
C3S
(CaO)2.SiO2
C2S
(CaO)3.Al2O3
(CaO)4.Al2O3.
Fe2O3
C3A
C4AF
สารประกอบหลัก
1.





ไตรแคลเซียมซิลิเกต (C3S)
เป็ นตัวที่ให้กาลังมากที่สุดของปูน
ทาปฏิกิรยิ ากับน้ าเร็ว
แข็งตัวภายใน 2 - 3 ชม.
กาลังอัดเพิ่มขึ้นมากในหนึ่งอาทิตย์
ปูนซีเมนต์จะมีสารประกอบนี้ มากที่สุด
35-55%
คุณสมบัติของสารประกอบหลัก (ต่อ)
2.




ไดแคลเซียมซิลิเกต (C2S)
ให้กาลังเช่นเดียวกับ C3S
แต่ทาปฏิกิรยิ ากับน้ าช้า แต่จะให้กาลังสูงในระยะปลาย
ได้กาลังอัดใกล้เคียงกับ C3S
ความร้อนจากปฏิกิรยิ า Hydration ต ่า
โดยปล่อยความร้อนออกมาประมาณ 250 จูลต่อกรัม
ปูนซีเมนต์จะมีสารประกอบนี้1~15 - 35%
คุณสมบัติของสารประกอบหลัก (ต่อ)
3.




ไตรแคลเซียมอลูมิเนต (C3A)
ทาปฏิกิรยิ ากับน้ าเร็ว ปล่อยความร้อนมาก (~ 850
จูลต่อกรัม)
หลังปฏิกิริยา สารประกอบที่จะถูกกัดกร่อนได้ง่ายจากสาร
ซัลเฟตในน้ าทะเล ให้กาลังน้อยมาก
มีประโยชน์ในการช่วยให้ปฏิกิรยิ าการรวมตัวระหว่าง
CaO และ SiO2 ในขั้นตอนการผลิตปูนซีเมนต์เร็ว
ขึ้น
ปูนซีเมนต์มีสารประกอบนี้ 7 - 15%
คุณสมบัตขิ องสารประกอบหลัก (ต่อ)
4.




เตทตราแคลเซียมอลูมิโนเฟอร์ไรท์ (C4AF)
มีอยูใ่ นปูนในปริมาณน้อยที่สุด (~ 5 - 10 %)
ทาปฏิกิรยิ ากับน้ าเร็วปานกลาง
ปล่อยความร้อนออกมา ~ 420 จูลต่อกรัม
ให้กาลังน้อยที่สุดในบรรดาสารประกอบหลักของ
ปูนซีเมนต์
คุณสมบัตทิ างกายภาพของสารประกอบหลัก
คุณสมบัติ
C3S C2S C3A C4AF
อัตราการเกิดปฏิกิริยา
การพัฒนากาลังอัด
กาลังอัดประลัย
ความร้อนจากปฏิกิริยา
เร็ว
ช้า
เร็วมาก
เร็ว
เร็ว
ช้า
เร็วมาก
เร็วมาก
สูง
สูง
ต ่า
ต ่า
สูง
ต ่า
สูงมาก
ปานกลาง
Compressive Strength , MPa
การพัฒนากาลังของสารประกอบหลัก
R.H. BOGUE, Chemistry of Cement, 1955
80
_80_
CC33SS
70
_70_
C2SC2S
60
60__
50
50__
40
_40_
30
_30_
C3A
C3A
20
_20_
10
_10_
C4AF
C4AF
0
28
7 28
9090
7
Age, days
180
180
360
360
ปฏิกริ ิยาไฮเดรชั่น
ปฏิกริ ิยาไฮเดรชั่นเกิดขึน้ ทันทีทเี่ ติมนา้ ลงไปในปูนซีเมนต์
แต่ ปฏิกริ ิยานีจ้ ะยังไม่ สมบูรณ์ ในเวลาอันสั้ น
สารประกอบหลักแต่ ละตัวต้ องใช้ เวลาแตกต่ างกัน
กาลังของสารประกอบหลักจะเพิม่ ขึน้ ตามความสมบูรณ์
ปฏิกริ ิยาไฮเดรชั่น
สารประกอบหลักแต่ ละตัวเมื่อทาปฏิกริ ิยากับนา้ จะเกิดเป็ น
สารประกอบใหม่ ทมี่ ีคุณสมบัติแตกต่ างกัน ดังนี้
1. ปฏิกริ ิยาไฮเดรชั่นของ C3S และ C2S
แคลเซียมซิลเิ กตทาปฏิกริ ิยากับนา้ จะได้ สาร Calcium Silicate
Hydrate (CSH) และ Ca(OH)2 ดังสมการดังนี้
2((CaO)3.SiO2) + 6H2O
3CaO.2SiO2.2H2O + 3Ca(OH)2 + Heat
หรือ 2C3S + 6H2O
[100] [24]
C3S2H + 3Ca(OH)2
[75] [49]
1. ไฮเดรชั่ นของ C3S และ C2S (ต่ อ)
และ 2((CaO)2.SiO2) + 4H2O
3CaO.2SiO2.3H2O + Ca(OH)2 + Heat
หรือ 2C2S + 4H2O
[100] [21]
C3S2H + 3Ca(OH)2
[99] [22]
2 .ปฏิกริ ิยาไฮเดรชั่นของ C3A
ปฏิกริ ิยาไฮเดรชั่นของ C3A เกิดขีน้ รวดเร็ว
โดยจะแข็งตัวสู งสุ ดทันทีและปล่อยความร้ อนออกมามาก
ดังสมการ
(CaO)3.Al2O2 + 6H2O
หรือ C3A + 6H2O
[100] [40]
3CaO.Al2O2.H2O
3C3AH6
[140]
2.ปฏิกริ ิยาไฮเดรชั่นของ C3A ต่ อ
การแข็งตัวอย่ างรวดเร็วของ Calcium Aluminate Hydrate (CAH)
ทาให้ เกิดปัญหาในทางปฏิบัติ
 ขั้นตอนการผสมและการเทคอนกรีตต้ องใช้ เวลา
 จึงจาเป็ นต้ องหน่ วงปฏิกริ ิยา C3A ด้ วยการเติมยิปซั่ม
ก่อให้ เกิดชั้นของ Ettringite บนผิวของอนุภาค C3A ดังสมการ
C3A + 3CaSO4.2H2O
3CaO.Al2O3.3CaSO4.31H2O (Ettringite)
2. ปฏิกริ ิยาไฮเดรชั่นของ C3A ต่ อ
ชั้น Ettringite จะหน่ วงการก่อตัวของ C3A ระยะเวลาหนึ่ง
แล้ว C3A จึงจะทาปฏิกริ ิยากับนา้ แล้วซีเมนต์ เพสต์ ถึงจะเริ่มก่อตัว
Structure of ettringite
3. ปฏิกริ ิยาไฮเดรชั่นของ C4AF
ปฏิกริ ิยาไฮเดรชั่นของ C4AF
เกิดสารประกอบทีใ่ ห้ กาลังด้ านการเชื่อมประสานน้ อยมาก
แต่ จะช่ วยเร่ งปฏิกริ ิยาไฮเดรชั่นของ C3S และ C2S
(CaO)4.Al2O2.Fe2O3 + CaSO2.2H2O + Ca(OH)2
3CaO(Al2O3.Fe2O3).3CaSO2
เวลาที่สารประกอบหลักทาปฏิกริ ิยาไฮเดรชั่นสมบูรณ์ 80 %
สารประกอบหลัก
เวลา (วัน)
ไตรแคลเซียมซิลิเกต (C3S)
10
ไดแคลเซียมซิลิเกต (C2S)
100
ไตรแคลเซียมอลูมิเนต (C3A)
เตทตราแคลเซียมอลูมิโนเฟอร์ไรท์ (C4AF)
6
50
ชนิดของปนู ซีเมนต์
ปอร์ ตแลน
ประเภทของปูนซีเมนต์ ปอร์ ตแลนด์
ปูนซีเมนต์ ปอร์ ตแลนด์
แบ่งเป็ น 5 ประเภท ดังนี้

Type 1 (Ordinary Portland Cement)
เหมำะสำหรับงำนก่อสร้ำงทัว่ ไป ใช้กบั งำนคอนกรี ตเสริ มเหล็ก
เช่น ทำผิวถนน สะพำน ท่อระบำยน้ ำ เป็ นต้น ข้อเสี ยคือ ไม่ทน
ต่อสำรที่เป็ นด่ำง จึงไม่เหมำะสมกับงำนที่ตอ้ งสัมผัสกับด่ำงจำก
ดินหรื อน้ ำ เช่น โรงงำนอุตสำหกรรมเคมี
ปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์ประเภทที่หนึ่ง
 Type 2
(Modified Portland Cement)
ผสมกับน้ ำจะคำยควำมร้อนออกมำน้อยกว่ำประเภทธรรมดำ มี
ควำมต้ำนทำนต่อสำรที่เป็ นด่ำงได้บำ้ ง เหมำะสำหรับงำน
โครงสร้ำงขนำดใหญ่ เช่น ตอม่อขนำดใหญ่ สะพำนเทียบเรื อ
เขื่อนหรื อกำแพงกันดินในบริ เวณที่ถูกน้ ำเค็มเป็ นครั้งครำว
 Type 3 (High Early Streght Portland Cement)
มีความละเอียดมากกว่า เป็ นผลทาให้ แข็งตัวและรับแรง ได้ เร็ว
กว่าปูนซีเมนต์ประเภทที่หนึง่ จึงนิยมนาไปใช้ กบั งานเร่งด่วนที่
ต้ องแข่งกับเวลา หรื อในกรณี ที่ต้องการถอดหรื อรื อ้ แบบเร็วกว่า
ปกติ
ปูนซีเมนต์ ปอร์ ตแลนด์
Type 3 (High Early Streght Portland Cement)
 Type 4 (Low Heat Portlant Cement)
เหมำะกับงำนที่ตอ้ งกำรควบคุมทั้งปริ มำณ และอัตรำควำมร้อนที่
เกิดขึ้นให้นอ้ ยที่สุด กำรเกิดกำลังของคอนกรี ตที่มีส่วนผสมของ
ปูนซีเมนต์ประเภทนี้จะเป็ นไปอย่ำงช้ำๆ จึงนิยมใช้กบั งำนขนำด
ใหญ่ เช่น เขื่อนกั้นน้ ำ ซึ่งถ้ำมีควำมร้อนอย่ำงร้ำยแรงต่อตัวเขื่อน
เนื่องจำกจะทำให้เกิดกำรแตกหรื อร้ำวได้
 Type 5 (Sulphate Resistance Portland Cement)
มีคุณสมบัติในกำรต้ำนทำนต่อสำรที่เป็ นด่ำงได้สูง จึงเหมำะที่จะ
ใช้กบั งำนก่อสร้ำงในบริ เวณที่ตอ้ งสัมผัสกับด่ำง เช่น ในบริ เวณ
ที่ดินมีควำมเป็ นด่ำงสูง หรื อน้ ำทะเล ระยะเวลำในกำรแข็งตัวของ
ปูนซีเมนต์ประเภทนี้จะช้ำกว่ำประเภทอื่นๆ
Type Com
Cmt. position
C3S
C2S
%
%
C3A% C4AF MgO SO3%
%
%
Ig. Free
Loss CaO%
%
I
55
II
51
III
57
IV
28
V
38
19
10
7
2.8
2.9
1.0
1.0
6
11
2.9
2.5
0.8
1.0
19
10
7
3.0
3.1
0.9
1.3
49
4
12
1.8
1.9
0.9
0.8
4
9
1.9
1.8
0.9
0.8
NPC
(<15)
24
(<8)
Mod.SR
HES
Low
HH
SR
(<7)
43
(<5)
2(C3A) +
C4AF < 20%
ปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์ผสม
(Mix Portland Cement )
ปูนทีผ่ ลิตโดยการเติมสารบางชนิด
ลงไปผสมกับปอร์ ตแลนด์ ซีเมนต์ มาตรฐาน
1. ปูนซีเมนต์ ซิลกิ ้า (Silica Cement)
ผลิตโดยการบดปูนซีเมนต์ ปอร์ ตแลนด์ ประเภทที่ 1
กับทรายหรือหินปูน ประมาณ 25 - 30 %
คุณสมบัติทวั่ ไปคือ แข็งตัวช้ า ไม่ ยดื หรือหดตัวมาก ช่ วยลดการ
แตกร้ าวที่ผวิ เหมาะสาหรับงานที่ไม่ ต้องการกาลังอัดสู งมากนัก
งานก่ออิฐ และงานฉาบผิว เป็ นต้ น
ปูนซีเมนต์ ปอร์ ตแลนด์ สาหรับงานพิเศษอืน่ ๆ
ปูนซีเมนต์ ขาว (White Portland Cement)
ที่มีเหล็กออกไซด์ แมกนีเซียมออกไซด์ และอัลคาไลต่า
ดินเหนียวที่ใช้ เป็ นดินเหนียวขาว (China Clay)
ขั้นตอนการบดปูนเม็ดต้ องป้องกันไม่ ให้ มกี ารปนเปื้ อนที่จะทาให้ สี
ด่ างดา
ปูนซีเมนต์ ขาวมีราคาแพงกว่ าปูนซีเมนต์ ประเภทที่ 1 เท่ าตัว
เหมาะสาหรับงานตกแต่ งทีต่ ้ องการความสวยงาม เช่ น งานหินขัด
หินล้าง การปูกระเบือ้ ง งานสุ ขภัณฑ์ และงานสถาปัตยกรรม
2. ปูนซีเมนต์ สาหรับบ่ อนา้ มัน
ปูนชนิดนีผ้ ลิตขึน้ มาเพือ่ ใช้ สาหรับงานขุดเจาะบ่ อนา้ มัน
มีคุณสมบัติทสี่ ามารถทนความร้ อนได้ สูงถึง 170 oC
ก่อตัวช้ ามาก สามารถคงความเหลวพอที่จะทางานได้ ~ 3 ชม.
หลังจากนั้นจะแข็งตัวโดยเร็ว
3. High Alumina Cement (HAC)
 ทนต่ อสารซัลเฟต
 แข็งตัวเร็วมาก เป็ นที่นิยมในงานเร่ งด่ วนเวลาสั้ น
 ผลิตจากการเผาหินปูนหรือหินชอล์ ค บ๊ อกไซท์ (Bauxite)
เหล็กออกไซด์ และซิลกิ า ที่ 1600 oC จากนั้นนาปูนเม็ดที่ได้ ไปบด
ให้ ละเอียดมาก
 ข้ อเสี ยคือ เมื่อใช้ นานคอนกรีตจะสลายตัว เป็ นโพรงและพรุ น
กาลังอัดและความทึบนา้ ลดลง ไม่ เหมาะกับอาคารหรือโครงสร้ าง
กักเก็บนา้
4. Magnesium Phosphate Cement
ปูนชนิดนีม้ ีคุณสมบัตพิ เิ ศษคือ
 แข็งตัวและให้ กาลังอัดสู งมากภายในเวลา 45 นาที
 เหมาะสาหรับงานซ่ อมต่ างๆ โดยเฉพาะงานซ่ อมถนนในนคร
ใหญ่ ทมี่ ีปริมาณจราจรมาก
 ปูนชนิดนีไ้ ม่ มีการผลิตในประเทศไทย สั่ งเข้ ามาใช้ งานจาก
ต่ างประเทศ
 ได้ แก่ ปูนซีเมนต์ SET 45
ค่าเฉลี่ยประมาณของสารประกอบหลักในปูนซีเมนต์
ประเภทที่
ชื่อ
ปริมาณ
สัดส่วนของสารประกอบหลัก %
C3 S
C2S
C3 A
C4AF
รวม
1
ปูนซีเมนต์
ธรรมดา
Max
Min
Mean
67
42
49
31
8
25
14
5
12
12
6
8
94
2
ปูนซีเมนต์
ดัดแปลง
Max
Min
Mean
55
37
46
39
19
29
8
4
6
16
6
12
93
3
ปูนซีเมนต์
แข็งตัวเร็ว
Max
Min
Mean
70
34
56
38
0
15
17
7
12
10
6
8
91
4
ปูนซีเมนต์
ความร้อนต ่า
Max
Min
Mean
44
21
30
57
34
46
7
3
5
18
6
13
94
5
ปูนซีเมนต์
ทนซัลเฟต
Max
Min
Mean
54
35
43
49
24
36
5
1
4
15
6
12
95
คุณสมบัตทิ างกายภาพ
ทีต่ ้ องตรวจสอบตามมาตรฐาน มอก.15
มอก. 15
กาหนดคุณภาพของปูนซีเมนต์ ทตี่ ้ องตรวจสอบ
เพือ่ ประกันว่ าปูนซีเมนต์ ทผี่ ลิตออกจาหน่ ายจะต้ องได้ มาตรฐาน มี
คุณภาพให้ ความปลอดภัยแก่ผ้บู ริโภค
คุณสมบัติทสี่ าคัญบางประการ
ที่ต้องตรวจสอบมีดังนี้
1. ความละเอียดของซีเมนต์
(Fineness of Cement)
 ปูนที่ละเอียดกว่ำจะทำปฏิกิริยำกับน้ ำได้เร็ วกว่ำ
ทำให้ก่อตัวเร็ ว
และพัฒนำกำลังได้เร็ ว
 ปูนที่ละเอียดยังช่วยลดกำรคำยน้ ำ (bleeding) ไม่ก่อให้เกิดควำม
เสี ยหำยต่อผิวหน้ำคอนกรี ต
 ข้อเสี ย ต้นทุนกำรบดปูนจะสู งขึ้น ปูนเสื่ อมคุณภำพเร็ วกว่ำ อำยุ
กำรเก็บรักษำสั้นลง และทำให้ปฏิกิริยำ Alkali - Reactive Aggregate
รุ นแรงขึ้น
หน่วยวัดความละเอียด
พท.ผิวของเม็ดปูนต่ อหน่ วยของมวลปูน
เช่ น ตร.ซม./กรัม คือพืน้ ทีผ่ วิ จาเพาะ (specific surface)
มาตรฐานตรวจสอบความละเอียด 2 วิธี
ก. เครื่องวัดความขุ่นแวกเนอร์ (Wagner Turbidimeter)
วัดควำมเข้มของแสงที่ส่องผ่ำนสำรแขวนลอยด้วย Photocell
นำค่ำที่ได้ไปคำนวณกำรกระจำยขนำดเม็ดและ Specific Surface
ค่ำที่วดั ได้จำกเครื่ องมือนี้แม้จะไม่ใช่ค่ำพื้นที่ผวิ จำเพำะที่แท้จริ งของ
ปูน แต่กส็ ำมำรถเปรี ยบเทียบควำมละเอียดของปูนแต่ละ
ตัวอย่ำงได้ดี
ข. เครื่องหาความซึมอากาศเบลน
(Blaine Air-Permeability Apparatus)
อัดอำกำศปริ มำณที่แน่นอนด้วยควำมดันที่กำหนดให้ไหลผ่ำนชั้น
ตัวอย่ำงปูนที่ทรำบค่ำควำมหนำแน่นและควำมพรุ น
จับเวลำที่อำกำศไหลผ่ำน นำมำคำนวณค่ำพื้นที่ผวิ จำเพำะ
พื้นที่ผวิ จำเพำะ Sw
= K  t ตร.ม./กิโลกรัม
K
= ค่ำคงที่
t
= เวลำ
ค่ำที่วดั ได้โดยวิธีน้ ีกย็ งั ไม่ใช้ค่ำที่แท้จริ งของพื้นที่ผวิ ของปูนซีเมนต์
แต่กน็ ่ำพอใจในระดับปฏิบตั ิ และเป็ นวิธีที่นิยมใช้ในปั จจุบนั
2. ความอยู่ตวั (Soundness)
Soundness หมำยถึงกำรที่ซีเมนต์เพสต์ไม่เปลี่ยนแปลงปริ มำตร
มำกนักหลังจำกที่ก่อตัวหรื อแข็งตัวแล้ว
สาเหตุการขยายตัวของซีเมนต์ เพสต์
เกิดจำกกำรมี Free Lime หรื อ แมกนีเซีย (Magnesia, MgO) ใน
ปูนซีเมนต์มำกเกินไป
เมื่อเติมน้ ำลงไปผสมกับปูนซีเมนต์ ปูนขำวอิสระ หรื อแมกนีเซีย จะ
ทำปฏิกิริยำกับน้ ำช้ำมำก และจะขยำยตัวหลังจำกที่ซีเมนต์เพสต์
แข็งตัวไปแล้ว ทำให้คอนกรี ตเกิดกำรแตกร้ำวได้

การทดสอบความอยู่ตวั ของปูนซีเมนต์
ตามมาตรฐาน ASTM C 151
หล่อตัวอย่ำงซึ่ งทำจำกปูนซี เมนต์ผสมกับปริ มำณน้ ำที่ควำม
ข้นเหลวปกติ (Normal Consistency) ขนำดหน้ำตัดจัตุรัส
1”x 1” และควำมยำวประสิ ทธิผล 10” ทิ้งไว้ในอำกำศ 24 ชม.
นำเข้ำเตำอบไอน้ ำ Autoclave ควำมดัน 295 psi
อุณหภูมิ 420 oF 3 ชม.
วัดและเปรี ยบเทียบควำมยำวของแท่งตัวอย่ำงที่วดั ไว้ก่อน
ทดสอบ
ถ้ำตัวอย่ำงขยำยตัว < 0.8 % แสดงว่ำตัวอย่ำงที่ทดสอบมีควำม
อยูต่ วั
3.ระยะเวลาก่ อตัว (Setting Time)
ปูนผสมกับน้ ำเป็ นซี เมนต์เพสต์จะอยูใ่ นสภำพเหลวช่วงแรก
เวลำผ่ำนไปซี เมนต์เพสต์จะเริ่ มก่อตัว กำรไหลของเพสต์หยุดลง
ช่วงนี้เรี ยกว่ำ ระยะเวลำก่อตัวเบื้องต้น (Initial Setting Time)
เวลำผ่ำนไปซี เมนต์เพสต์จะเริ่ มแข็งตัว ตั้งแต่เริ่ มผสมจนเริ่ มแข็งตัว
เรี ยกว่ำ ระยะเวลำก่อตัวสุ ดท้ำย (Final Setting Time)
ปูนซี เมนต์ยงั ต้องมีระยะเวลำก่อตัวที่ไม่เร็ วเกินไป เพื่อให้มี
เวลำกำรทำงำน เช่น กำรผสม กำรลำเลียง และกำรเทคอนกรี ตลง
แบบหล่อ
ตัวอย่างกราฟการหา Initial Setting Time
40
Penetration m m
1 0 2 .5 m in
30
20
10
0
45
60
75
90
105
E la p s e d T im e , m in .
120
135
การทดสอบระยะเวลาก่อตัวของซีเมนต์ เพสต์ มี 2 วิธี
ก. การทดลองแบบไวแคต (Vicat Test)
ข. การทดลองแบบกิลล์มอร์ (Gillmore Test)
ปัจจัยสาคัญที่มีผลต่ อระยะเวลาการก่ อตัวของซีเมนต์ เพสต์
1.
2.
3.
4.
ปริมาณนา้ ทีใ่ ช้ ในการผสมปูนซีเมนต์
อุณหภูมิห้องทดลอง
ความชื้นสั มพัทธ์ ของอากาศในห้ องทดลอง
สารประกอบหลักในปูนซีเมนต์
ความข้ นเหลวปกติ (Normal Consistency)
 ก่ อนทดลองหา Setting Time จาเป็ นต้ องหาปริมาณนา้ ที่
เหมาะสมสาหรับใช้ ผสมกับปูนซีเมนต์
 ASTM C 187 ใช้ เครื่องมือทดลองแบบ Vicat
 กาหนดอุณหภูมิในห้ องทดลอง 20๐C - 27.5๐C
 ความชื้นสั มพัทธ์ ของอากาศไม่ น้อยกว่ า 50
%
 อุณหภูมิของนา้ ทีใ่ ช้ ทดลองอยู่ระหว่ าง 23  1.7๐C
 เพือ่ ทดลองหาปริมาณนา้ ทีเ่ หมาะสม
 เรียกว่ า Normal Consistency
 ปริมาณนา้ ที่ความข้ นเหลวปกตินี้
 กาหนดให้ เข็มไวแคตมาตรฐาน (Plunger)
 จมลงในซีเมนต์ เพสต์ 10 มม. ในเวลา 30 วินาที
 ในการทดลอง ให้ ผสมปูนซีเมนต์ กบ
ั นา้ ทีป่ ริมาณต่ างๆ
 วัดว่ าเข็มไวแคตมาตรฐานจมลงในซีเมนต์ เพสต์ เท่ าไหร่
 แล้ วนามาพล๊ อตกร๊ าฟหาปริมาณนา้ ทีจ่ ุดความข้ นเหลวปกติ
ตัวอย่ างกราฟการหาความข้ นเหลวปกติ
Penetration mm
20
15
10
2 6 .1 %
5
0
24
25
26
27
W /C %
28
29
30
4. กาลังอัดของมอร์ ตาร์ (Compressive Strength of Mortar)
การทดสอบกาลังอัดของปูนซีเมนต์ ตามมาตรฐาน ASTM C 109
ผสมมอร์ ตาร์ ซึ่งประกอบด้ วยปูนซีเมนต์ 1 ส่ วนโดยนา้ หนัก
กับทรายมาตรฐานอ๊อตตาวา (Ottawa Sand) 2.75 ส่ วน
Water Cement Ratio 0.485
นาไปหล่อเป็ นแท่ งตัวอย่ างทรงลูกบาศก์ขนาด 2” x 2” x 2”
ทดสอบกาลังอัดของแท่ งตัวอย่ างทีอ่ ายุ 1, 3, 7 และ 28 วัน
เพือ่ ไปเปรียบเทียบกับมาตรฐานกาหนด
ความร้ อนจากปฏิกริ ิยาไฮเดรชั่น (Heat of Hydration)
สารประกอบหลักของปูนซีเมนต์ เมื่อทาปฏิกริ ิยากับนา้ เกิด
ความร้ อนขึน้ ครึ่งหนึ่งของความร้ อนทั้งหมดจะถูกปลดปล่อย
ออกมาระหว่ าง 1 ถึง 3 วัน ประมาณ 75 % ในเวลา 7 วัน และ
ประมาณ 90%ในเวลา 6 เดือน
สารประกอบหลักแต่ ละตัวจะปลดปล่อยความร้ อนออกมา
ไม่ เท่ ากัน
การลดปริมาณความร้ อนจากปฏิกริ ิยาไฮเดรชั่น
สามารถทาได้ โดย
1.
2.
3.
4.
ใช้ ปูนซีเมนต์ ความร้ อนตา่
ใช้ นา้ เย็นในการผสมคอนกรีต
ใช้ ระบบหล่อเย็นฝังอยู่ภายในคอนกรีตเพือ่ ระบายความร้ อน
ข้ างในออกมา
ใช้ สารหน่ วงปฏิกริ ิยา ซึ่งจะทาให้ ความร้ อนจากปฏิกริ ิยา
ออกมาช้ าลง
จบบทที่ 2
นาเสนอโดย
นำย วนัส เถินหิ ต
5210110521

similar documents