KKU Engineering Journal

(1)

KKU Engineering Journal

http://www.en.kku.ac.th/enjournal/th/

การปรับปรุงคุณสมบัติกากดินขาวเพื่อใชเปนวัสดุชั้นทาง Stabilization industrial waste of kaolin for road material

อรุณเดช บุญสูง*

Aroondet Boonsung*

ภาควิชาโยธาและการออกแบบ มหาวิทยาลัยราชภัฏอุตรดิตถ จังหวัดอุตรดิตถ 53000

Received October 2011 Accepted January 2012

บทคัดยอ

บทความฉบับนี้เสนอผลการศึกษาคุณสมบัติดานกำลังของกากดินขาวปรับปรุงดวยปูนซีเมนตและเถาลอย เพื่อ ใชเปนวัสดุชั้นทางในการกอสรางถนน โดยแปรผันปริมาณซีเมนต เถาลอย และอายุการบม เพื่อหาคาที่เหมาะสม ของวัสดุชั้นทางปรับปรุงตามเกณฑมาตรฐาน จากการศึกษาพบวากากดินขาวซึ่งเปนกากอุตสาหกรรมจากการคัดแยก อนุภาคดินขาว เมื่อนำมาปรับปรุงคุณสมบัติจะเกิดการพัฒนากำลังขึ้นไดอยางรวดเร็วในชวงแรกของอายุการบม โดยคากำลังรับแรงจะมีคาสูงขึ้นตามปริมาณสารเชื่อมประสานที่ใชปรับปรุงและอายุการบม โดยสามารถพัฒนา คากำลังรับแรงอัดแกนเดียว (UCS) และกำลังรับแรงแบกทาน (CBR) ใหสูงขึ้นผานตามเกณฑการเปนวัสดุ

ชั้นรองพื้นทางดินซีเมนต (ทล-ม. 206/2532)และชั้นพื้นทางดินซีเมนต (ทล-ม. 204/2532) ตามมาตรฐาน กรมทางหลวงได

คำสำคัญ : ดินซีเมนต ดินขาว การปรับปรุงคุณสมบัติดิน รองพื้นทาง พื้นทาง Abstract

This paper presents the result of strength properties of Industrial waste of kaolin improved by cement and fly ash for road material. Series of test were conducted by different content (1) cement (2) fly ash and (3) curing time to determine the appropriated components between cement and fly ash for getting the strength according standard criterion. This study found that the strength of industrial waste of kaolin which is improved by cement and fly ash is rapidly increasing development in early of curing time. The strength test with unconfined compressive strength (UCS) and California Bearing Ratio (CBR) shown that the strength of the improved kaolin was increased by amount binder and curing time according to the Department of Highway of Thailand.

Keywords : Soil cement, Kaolin, Soil improvement, Subbase, Base

*Corresponding author. Tel.:055-411-096 ext 1361 Email address: [email protected]

(2)

1. บทนำ

ถนนเปนสาธารณูปโภคแบบหนึ่งของระบบ การขนสงทางบกที่มีการใชงานมากที่สุดเมื่อเทียบกับ การขนสงทางบกรูปแบบอื่น ดังนั้นถนนจึงไดรับการ พัฒนาทั้งวิธีการและวัสดุที่ใชกอสรางมาอยางตอเนื่อง โดยมุงหมายใหเกิดความแข็งแรงสามารถรับน้ำหนัก บรรทุกจากยานพาหนะไดโดยไมเกิดความเสียหาย ดังนั้นวัสดุที่ใชจะตองสามารถรับน้ำหนักหรือ แรงกดไดสูงซึ่งโดยทั่วไปประกอบดวยหินคลุกสำหรับ ชั้นพื้นทางและดินลูกรังสำหรับชั้นรองพื้นทางวัสดุ

คัดเลือก และดินคันทาง ในบางพื้นที่ไมสามารถจัดหา วัสดุที่มีคุณภาพได จึงใชสารผสมเพิ่มผสมกับมวลดิน เพื่อใหมีคุณสมบัติทางวิศวกรรมตามวัตถุประสงค

การใชงานเชน การใชเถาลอย ปูนขาวและซีเมนตใน การปรับปรุงคุณสมบัติเมื่อปริมาณของวัสดุปรับปรุง และอายุการบมเพิ่มมากขึ้นทำใหการกระจายตัวของ ดินลดลง [1] นอกจากนั้น ผลของปฏิกิริยาไฮเดรชั่น จะทำใหเกิด Ca(OH)₂ ซึ่งจะแตกตัวเปน Ca²⁺

ทำปฏิกิริยากับสารประกอบ CSH และ CAH จึงทำให

คากำลังรับแรงอัดแกนเดียวมีคาเพิ่มขึ้นตามระยะเวลา การบมดวย [2] สวนการใชเถาลอยรวมกับซีเมนตนั้น จะทำใหคากำลังรับแรงเพิ่มขึ้นไดเชนเดียวกัน เนื่องจากการเพิ่มขึ้นของแร Silica ใหกับดินซึ่งจะทำให

ปฏิกิริยาขั้นที่ 2 (Secondary Reaction) ในดินซีเมนต

เกิดขึ้นไดอยางสมบูรณ [3] อีกทั้งเถาลอยในดินซีเมนต

ยังทำหนาที่เปนวัสดุกระจายตัวทำใหอนุภาคเม็ดดิน ซีเมนตที่มีขนาดใหญแตกตัวทำใหมีขนาดที่เล็กลง สงผลใหซีเมนตทำปฏิกิริยากับน้ำไดดีขึ้น หรือ อาจกลาวไดวากำลังรับแรงของดินซีเมนตผสม เถาลอยนั้นจะแปรผันตามอิทธิพลรวมของปฏิกิริยา ไฮเดรชั่นจากปริมาณซีเมนตและการกระจายตัวของ ดินจากปริมาณเถาลอยในรูปของอัตราสวนแทนที่และ ความละเอียดของเถาลอย [4]

ดินขาวถูกนำไปใชประโยชนเพื่อเปนวัตถุดิบ ในภาคอุตสาหกรรมอยางกวางขวางไดแก

อุตสาหกรรมกระดาษ สีน้ำมัน เครื่องสำอาง และ เครื่องปนดินเผา แตการนำไปใชงานตองคัดแยก เฉพาะสวนที่เปนอนุภาคเนื้อดินขาวแทๆ เทานั้น ซึ่ง จะมีปริมาณไมมากนัก ดังนั้นผลที่ตามมาคือของเหลือ ที่เกิดจากกระบวนการขัดแยกซึ่งเรียกวา กากดินขาว ที่มีปริมาณมากกวารอยละ 70 โดยน้ำหนัก สถาน ประกอบการจะกองเก็บกากดินขาวไวในที่โลงทำให

เกิดการฟุงกระจาย เกิดเปนมลพิษทางอากาศตอ ชุมชนหรือพื้นที่ขางเคียง ในประเทศไทยมีแหลงดิน ขาวกระจายอยูทั่วประเทศ เชน เชียงราย ลำปาง อุตรดิตถ ปราจีนบุรี ระนอง ชุมพร และนราธิวาส โดย มีจำนวนเหมืองดินขาวเปดทำการทั่วประเทศรวม 64 เหมืองใหผลผลิตของเนื้อดินขาวถึง 420,164.9 ตัน [5]

บทความฉบับนี้เสนอผลการศึกษาคุณสมบัติ

ดานกำลังของกากดินขาวปรับปรุงคุณภาพดวยปูน ซีเมนตและเถาลอย เพื่อใชเปนแนวทางในการปรับ ปรุงวัสดุชั้นทางในการกอสรางถนน โดยเปนการ นำวัสดุเหลือใชมาทำใหเกิดประโยชนและชวยลด ปญหาดานสิ่งแวดลอม

2. ทบทวนวรรณกรรม

2.1. การใชประโยชนกากของเหลืออุตสาหกรรมใน งานธรณีเทคนิค

ปจจุบันไดมีการศึกษาวัสดุทดแทนวัสดุ

ธรรมชาติกันอยางกวางขวางการนำกากอุตสาหกรรม (Industrial waste) ไปใชเปนวัสดุกอสรางมีแนวโนมที่

จะเพิ่มมากขึ้นทุกปเชน การใชเถาลอย (Fly Ash) หรือ ตะกรันจากการถลุงเหล็ก (Slag) เปนสารผสมเชื่อม ประสาน (Cement Admixture) การนำเอาคอนกรีต เกา (Demolition Waste) แทนมวลหยาบในคอนกรีต ใหมหรือนำเอาไปใชเปนวัสดุชั้นพื้นทางสำหรับ

(3)

การกอสรางถนน เนื่องจากดานธรณีวิศวกรรมเปนงาน ที่มีขนาดใหญตองใชวัสดุกอสรางปริมาณมาก ดังนั้น จึงตองศึกษาคุณสมบัติหลักของกากอุตสาหกรรม เหลานั้น ใหดีเสียกอนนำไปใชโดยกากทิ้งอุตสาหกรรม นั้นตองไมเปนพิษ (Non-Hazardous, N) มีความ สามารถในการใชงานไดดี (Improvability, I) คุณสมบัติของวัสดุคอนขางสม่ำเสมอ (Compatibility, C) และมีตนทุนต่ำเมื่อนำมาใชงาน (Economic, E) หรือเรียกวา “NICE Criteria” [6]

รูปที่ 1 แนวทางการพิจาณานำกากอุตสาหกรรม มาใชอยางมีศักยภาพ [6]

กรกต โนภิระ (2554) ไดทำการศึกษาสมบัติ

เชิงกลของเถาหนักแมเมาะที่ปรับปรุงดวยปูนซีเมนต

เพื่อใชเปนวัสดุชั้นรองพื้นทางและชั้นพื้นทางทดแทน วัสดุมวลรวมธรรมชาติพบวาที่ปริมาณปูนซีเมนต

รอยละ 2.58 และ 8.00 สามารถปรับปรุงคุณสมบัติ

ของเถาหนักเพื่อใชในการกอสรางชั้นรองพื้นทางได

[7] นอกจากนั้นสยาม ยิ้มศิริ และคณะ(2552) ยังได

ศึกษาการนำตะกรันเหล็กโมปรับปรุงคุณสมบัติดวย ปูนซีเมนตพบวาตะกรันเหล็กมีคา Crushing Strength ที่สูงและดูดซึมน้ำต่ำจึงทำใหลดการวิบัติของชั้นทาง ภายใตน้ำหนักลอที่มากและความชื้นที่สูง และทำให

ความหนาของชั้นพื้นทางนอยกวาการใชหินคลุก [8]

2.2. การพัฒนากำลังในดินปรับปรุงคุณสมบัติดวย ซีเมนตและเถาลอย

ปูนซีเมนตจะทำหนาที่ผลิตสารเชื่อมประสาน จากปฏิกิริยาไฮเดรชั่น (Hydration Reaction) เมื่อ สัมผัสกับน้ำโดยเปนปฏิกิริยาหลักในรูปของ CSH และ CAH (Calcium Silicates Hydrated and Calcium Aluminate Hydrated)

2C₃S+6H₂O

J

^C3.S₂.3H₂O+3CH (1) 2C₂S+4H₂O

J

^C3.S₂.3H₂O+CH (2) ในขณะเดียวกันเถาลอยที่มีคุณสมบัติเปนวัสดุปอซโซ ลานจะทำใหเกิดปฏิกิริยาแลกเปลี่ยนประจุไฟฟา (Cation Exchange) และปฏิกิริยาปอซโซลานิค (Pozzolanic Reaction) ทั้งหมดทำใหเกิดเปนสาร เชื่อมประสานยึดเหนี่ยวอนุภาคของเม็ดดินเขาดวยกัน นอกจากนั้นการผสมซีเมนตและเถาลอยเขาดวยกัน ยังทำใหเกิดผลิตภัณฑของ Ca(OH)₂ (Calcium Hydroxide) ที่ไปทำปฏิกิริยาปอซโซลานิคกับ SiO₂ และ Al₂O₃ เกิดเปนสารเชื่อมประสานขึ้นอีกซึ่งอยูในรูป ของ CSH และ CAH โดยปฏิกิริยาดังกลาวขางตน สามารถแสดงไวดังสมการตอไปนี้ประกอบดวย ปฏิกิริยาการเกิด Ca(OH)₂ ในปูนซีเมนต [9]

(4)

2(2CaO.SiO₂)+4H₂O J ^3CaO.2SiO²^.3H²^{O+ Ca(OH)}² ⁽³⁾

2(3CaO.SiO₂)+6H₂O J ^CaO.2SiO²^.3H²^O+3Ca(OH)² ⁽⁴⁾

2(2CaO.Al₂O₃)+4H₂O J ^3CaO.2Al²^O³^.3H²^O+Ca(OH)² ⁽⁵⁾

2(3CaO.Al₂O₃)+6H₂O J ^3CaO.2Al²^O³^.3H²^O+3Ca(OH)² ⁽⁶⁾ ปฏิกิริยาระหวางสารประกอบ Ca(OH)₂ รวมกับเถาลอย

3Ca(OH)₂ + 2SiO₂ J ^3CaO.2SiO²^.3H²^O ⁽⁷⁾

3Ca(OH)₂ + 2Al₂O₃ J ^{3CaO.2 Al}²^O³^.3H²^O ⁽⁸⁾ สุดนิรันด เพชรรัตน (2550) ศึกษาพฤติกรรม กำลังรับแรงแบกทานของหินฝุนผสมปูนซีเมนตโดย การทดสอบ CBR พบวาแนวโนมการพัฒนากำลัง จะแปรผันตามปริมาณปูนซีเมนตและอายุการบมโดย เมื่อเพิ่มปริมาณปูนซีเมนตและอายุการบมจะทำให

กำลังรับแรงแบกทานมีคาสูงขึ้น [10] อภิสิทธิ์ กล่ำ เหม็ง และอนิรุทธ ธงไชย (2548) ไดศึกษาพฤติกรรม การรับแรงอัดของดินแกรนิตปรับปรุงดวยเถาลอยผสม ปูนซีเมนตโดยพบวา การเพิ่มขึ้นของกำลังอัดหลังอายุ

การบม 7 วันในกรณีที่ผสมดวยเถาลอยและซีเมนต

จะคอนขางนอยเมื่อเทียบกับการผสมดวยปูนซีเมนต

เพียงอยางเดียว และเมื่อบดอัดดวยคาความชื้นที่

ต่ำกวา OMC จะทำใหคากำลังอัดลดลง ทั้งนี้คาดวา นาจะเปนผลมาจาก เกิดการแตกหักของเม็ดดินเนื่อง จากใชพลังงานในการบดอัดที่สูง [12] นอกจากนี้

สุรชัย โกเมนธรรมโสภณ และคณะ (2554) และ ประภาส วันทอง และคณะ (2554) ไดศึกษาการปรับ ปรุงคุณภาพดินเหนียวออนดวยเถาชานออยรวมกับ ปูนขาวและเถาแกลบรวมกับปูนขาว ตามลำดับพบวา คากำลังรับแรงอัดแกนเดียว (UCS) จะมีคาเพิ่มขึ้น ตามปริมาณของสารเชื่อมประสาน และคากำลังรับ แรงอัดแกนเดียวในชวง 0 – 7 วัน พัฒนาขึ้นอยางรวด เร็วและหลังจาก 7 วันแนวโนมการพัฒนาจะลดต่ำลง [12] และ [13] อนิรุทธ ธงไชย และอรุณเดช บุญสูง

(2553) ศึกษาคุณสมบัติดานกำลังของชั้นดินเชียงใหม

ที่ถูกปรับปรุงดวยซีเมนตและเถาลอยในการสรางเสา เข็มดินซีเมนต จากการทดสอบแรงอัดแกนเดียวพบวา การพัฒนากำลังเกิดขึ้นไดอยางรวดเร็วในชวงแรกของ อายุการบม โดยความสัมพันธระหวางความเคนกับ ความเครียด (Stress-Strain Relationship) ในตัวอยางที่มีปริมาณเถาลอยผสมอยูมากเปนแบบ ยืดหยุน และเมื่อลดปริมารเถาลอยใหเหลือเพียง 10%

ที่อายุการบมเทากันจะเปลี่ยนพฤติกรรมเปนแบบวัสดุ

แข็งเปราะซึ่งภายหลังการวิบัติแรงเคนจะลดลงอยาง ดวยเร็ว

3. วิธีการดำเนินงาน

กากดินขาวตัวอยางที่ใชในการศึกษาครั้งได

เกิดจากกระบวนการคัดแยกเนื้อดินขาวของโรงแตงแร

ในจังหวัดอุตรดิตถ คุณสมบัติตางๆ ของกากดินขาวได

แสดงไวดังตารางที่ 1 โดยจากการทดสอบการกระจาย ตัวของเม็ดดินพบวากากดินขาวประกอบไปดวยสวนที่

เปนทราย 76.14 % ดินตะกอน 21.14 % และดินเหนียว 2.72% ปูนซีเมนตที่ใชในการศึกษาเปนปูนซีเมนต

ปอรตแลนตประเภทที่ 1 และเถาลอยที่ใชไดจาก โรงผลิตกระแสไฟฟาแมเมาะจังหวัดลำปาง องคประกอบทางเคมีของเถาลอยไดแสดงไวตารางที่

2

รูปที่ 2 กากดินขาวที่ออกมาจากกระบวนการคัดแยก

(5)

รูปที่ 3 กากดินขาวที่กองเก็บเพื่อรอการกำจัด ตารางที่ 1 คุณสมบัติของกากดินขาว

ตารางที่ 2 องคประกอบทางเคมีของเถาลอย

รูปที่ 4 ลักษณะการกระจายตัวของกากดินขาว

รูปที่ 5 ลำดับขั้นตอนการดำเนินงาน

การเตรียมตัวอยางจะนำกากดินขาวผสมดวย สารเชื่อมประสานระหวางปูนซีเมนตและเถาลอย (C:F) ในสัดสวนรอยละ 1 (C0:F1, C0.5:F0.5 และ C1:F0), รอยละ 2 (C0:F2, C1:F1 และ C2:F0) และ รอยละ 4 (C0:F4,C2:F2 และ C4:F0) โดยน้ำหนักของ

(6)

ดินแหงโดยตัวเลขหลังอักษร C และ F หมายถึงคารอย ละในสวนผสมนั้น (C0:F1 = Cement 0 % : Fly Ash 1% ) ปริมาณน้ำที่ใชผสมคือปริมาณน้ำที่เหมาะสม (OMC) จากการทดสอบบดอัดแบบสูงกวามาตรฐาน (Modified Compaction Test)

รูปที่ 6 การทดสอบกำลังรับแรงอัดแกนเดียว การทดสอบกำลังรับแรงอัดแกนเดียว (Unconfined Compressive Strength, UCS) จะทำ โดยอนุโลม (ทล-105/2517) โดยใชกอนตัวอยางที่ได

จากการบดอัดในแบบหลอมาตรฐานขนาด ∅

4^″x 4.6^″ การบมกอนตัวอยางใชฟลมถนอมอาหารหุม แลวรอครบอายุการบม โดยจะทดสอบที่อายุการบม 3, 7, 14 และ 28 วัน โดยกอนตัวอยางจะถูกนำไป แชน้ำนาน 2 ชั่วโมงกอนทดสอบจนกอนตัวอยางวิบัติ

สวนการทดสอบกำลังรับแรงแบกทาน (California Bearing Ratio, CBR) จะทำทั้งในกรณีที่ไมแชน้ำ (Unsoaked) และแชน้ำ (Soaked)ที่อายุการบม 7 วัน ในทุกสวนผสม

รูปที่ 7 การทดสอบกำลังรับแรงแบกทานทั้งแบบ แชน้ำและไมแชน้ำ

4. ผลการทดสอบ

4.1 การทดสอบกำลังรับแรงอัดแกนเดียว (UCS) รูปที่ 8 แสดงความสัมพันธระหวางคากำลังรับ แรงอัดแกนเดียวกับอายุการบมของกากดินขาวปรับ ปรุงคุณสมบัติดวยซีเมนตและเถาลอยในทุกสวนผสม โดยจะเห็นไดวาการพัฒนากำลังจะเพิ่มขึ้นอยางรวด เร็วในชวงแรกของอายุการบม (0-3วัน) ซึ่งคากำลังรับ แรงอัดที่มีซีเมนตเปนสารเชื่อมประสารเพียงอยาง เดียวที่รอยละ 1%, 2% และ 4% ที่อายุการบม 28 วัน มีคาเทากับ 9, 18.4 และ 28 kg/cm² ตามลำดับ และ มีแนวโนมที่สามารถพัฒนากำลังรับแรงอัดไดเพิ่มขึ้น อีก ในกรณีที่ใชซีเมนตรวมกับเถาลอยเปนสารเชื่อม ประสานในสัดสวน (C0.5:F0.5, C1:F1 และ C2:F2) กำลังรับแรงอัดมีคาเทากับ 4.7, 11 และ 23.1 kg/cm² โดยมีแนวโนมการพัฒนากำลังในรูปแบบที่คลายกับ กรณีแรก สวนการใชเถาลอยเปนสารเชื่อมประสาร เพียงอยางเดียว (C0:F1, C0:F2 และ C0:F4) จะให

คากำลังรับแรงอัดที่คอนขางต่ำแมวาจะเพิ่มปริมาณ เถาลอยเปน 2 เทาโดยมีแนวโนมวาไมสามารถพัฒนา กำลังอัดใหสูงขึ้นกวานี้แมวาจะเพิ่มอายุการบม

(7)

รูปที่ 8 ความสัมพันธระหวางกำลังรับแรงอัดแกน เดียว (UCS) กับอายุการบมของกากดินขาวผสม ซีเมนตและเถาลอย

จากผลการทดสอบนี้อาจกลาวไดวาเนื่องจาก เถาลอยเปนวัสดุ Pozzolan จึงไมอาจทำใหเกิดการ พัฒนากำลังไดสูงขึ้นดวยการเพิ่มปริมาณเถาลอย เพียงอยางเดียว ดังนั้นซีเมนตจึงเปนสวนประกอบที่

สำคัญของการปรับปรุงคุณสมบัติอันเปนผลมาจาก ปฏิกิริยา Hydration ซึ่งจะเกิดขึ้นไดอยางรวดเร็วและ มีอิทธิพลตอการพัฒนากำลังไดมากกวาการเพิ่มเพียง ปริมาณเถาลอย บมตางๆจะเกิดขึ้นในระดับที่สูงกวา โดยสังเกตไดจากลักษณะความชันของเสนกราฟ ซึ่ง อาจกลาวไดวาการเพิ่มปริมาณซีเมนตมีอิทธิตอการ พัฒนากำลังไดมากกวาอายุการบม รูปที่ 9 แสดง ความสัมพันธระหวางการพัฒนากำลังรับแรงอัดแกน เดียวกับปริมาณซีเมนตที่อายุการบมตางๆซึ่งแสดงให

เห็นวาคากำลังรับแรงอัดจะมีคาเพิ่มขึ้นตามปริมาณ ซีเมนตและอายุการบม โดยอัตราการพัฒนากำลังที่

อายุการบม3, 7 และ 14 วัน มีคาเทากับ 51.8%, 83.1% และ 97.6% ตามลำดับ เมื่อเทียบกับกำลังรับ แรงอัดที่อายุ 28 วัน สวนผลของการเพิ่มปริมาณ ซีเมนตที่อายุการรูปที่ 10 และ 11 แสดงความสัมพันธ

ระหวางการพัฒนากำลังรับแรงอัดกับปริมาณเถาลอย

และซีเมนตรวมกับเถาลอยโดยทั้ง 2 กรณีแสดงใหเห็น ถึงการพัฒนากำลังที่มีรูปแบบคลายคลึงกันซึ่งคาดวา เปนอิทธิพลจากการเพิ่มปริมาณของเถาลอยแต

จะเกิดขึ้นไมมากในกรณีที่ใชเถาลอยเปนสารเชื่อม ประสานเพียงอยางเดียว โดยมีคากำลังรับแรงอัดอยู

ในชวงเพียง 1 – 2 kg/cm² ในขณะที่การใสซีเมนตรวม กับเถาลอยที่รอยละของสารเชื่อมประสานเทากับ 1%, 2% และ 4% ทำใหคากำลังรับแรงอัดเพิ่มขึ้นอยางเห็น ไดชัดที่ทุกอายุการบม

รูปที่ 9 การพัฒนากำลังรับแรงอัดแกนเดียวโดยใช

ซีเมนตเปนสารเชื่อมประสานเพียงอยางเดียว

รูปที่ 10การพัฒนากำลังรับแรงอัดแกนเดียวโดยใช

เถาลอยเปนสารเชื่อมประสานเพียงอยางเดียว

(8)

รูปที่ 11การพัฒนากำลังรับแรงอัดแกนเดียวโดยใช

ซีเมนตรวมกับเถาลอยเปนสารเชื่อมประสาน 4.2 การทดสอบกำลังรับแรงแบกทาน (CBR)

รูปที่ 12 ถึง 14 แสดงความสัมพันธระหวางคา กำลังรับแรงแบกทานของกากดินขาวปรับปรุง คุณสมบัติดวยซีเมนตรวมกับเถาลอยที่รอยละ 1, 2 และ 4 ตามลำดับ การใชเถาลอยเปนสารเชื่อม ประสานเพียงอยางเดียว (C0:F1, C0:F2 และ C0:F4 ) ทำใหกำลังรับแรงแบกทานเพิ่มขึ้นโดยมีคาเทากับ 3%, 4% และ12% ในกรณี soaked และ 5%, 47%

และ 69% ในกรณี Unsoaked สวนการใชซีเมนตรวม กับเถาลอย (C0.5:F0.5, C1:F1 และ C2:F2) ทำให

คากำลังรับแรงแบกทานมีคาเพิ่มสูงขึ้น เนื่องจากการ เพิ่มปริมาณเถาลอยในสวนผสมจะทำใหปริมาณของ สารเชื่อมประสานเพิ่มและชวยเสริมปฏิกิริยาทางเคมี

ใหเกิดไดมากยิ่งขึ้นจากปฏิกิริยาขั้นที่ 2 (Secondary Reaction) โดยมีคาเทากับ 17%, 27% และ61% ใน กรณี soaked และ 19%, 35% และ 73% ในกรณี

Unsoaked และการใชซีเมนตเปนสารเชื่อมประสาน เพียงอยางเดียวนั้นทำใหคากำลังรับแรงแบกทานที่ได

นั้นมีคาคอนขางสูงแมจะใชปริมาณเพียงรอยละ 1 โดยจะใหคาเทากับ 30, 69 และ 79 ในกรณี soaked

และ 47, 83 และ 90 ในกรณี Unsoaked รูปที่ 14กำลังรับแรงแบกทาน (CBR) ของกากดิน ขาวผสมซีเมนตและเถาลอยรอยละ 4

รูปที่ 12กำลังรับแรงแบกทาน (CBR) ของกากดิน ขาวผสมซีเมนตและเถาลอยที่อัตราสวนรอยละ 1

รูปที่ 13กำลังรับแรงแบกทาน (CBR) ของกากดิน ขาวผสมซีเมนตและเถาลอยที่อัตราสวนรอยละ 2

(9)

ตารางที่ 3 การเปรียบเทียบคากำลังรับแรงแบกทาน

ΔΔΔΔΔ = คารอยละการลดลงของกำลังรับแรงแบกทานจากการ ทดสอบ CBR ระหวางกอนตัวอยางกรณี soaked และ unsoaked

ขอมูลขางตนจะเห็นไดวาคากำลังรับแรงแบก ทานในกรณี Soaked จะใหคาที่ต่ำกวากรณี

Unsoaked ทั้งนี้อาจเนื่องจากผลิตภัณฑของปฏิกิริยา ทางเคมี (Reaction Products) ในชวงแรกทำใหเกิด การกอตัวและจับตัวกันแนนของสารเชื่อมประสาน เมี่อมีน้ำจากภายน้ำมาทำปฏิกิริยาเพิ่ม จึงสงผลใหดิน ซีเมนตเกิดการแตกราวจากการแพรกระจายของสาร เชื่อมประสานทำใหกำลังรับแรงมีคาลดลง โดยคา กำลังรับแรงแบกทานของกากดินขาวปรับปรุง คุณสมบัติดวยซีเมนตและเถาลอยทุกสวนผสม สามารถสรุปไดดังแสดงในตารางที่ 3 จากการ พิจารณาคาหนวยน้ำหนักของกากดินขาวปรับปรุง คุณสมบัติดวยซีเมนตและเถาลอยที่ทุกสวนผสม พบวาไมมีนัยตอการแปรเปลี่ยนของคาหนวยน้ำหนัก แหงสูงสุด โดยจะมีคาประมาณ 1,900 kg/m³ การ บวมตัวของตัวอยางที่แชน้ำเกิดขึ้นนอยมาก โดยอยูใน ชวงรอยละ 0.6 -3

5. วิเคราะหผลการทดสอบ

ผลการทดสอบ UCS แสดงใหเห็นวาซีเมนต

และเถาลอยสามารถปรับปรุงกำลังรับแรงอัดของกาก ดินขาวได โดยการพัฒนากำลังจะเกิดขึ้นอยางรวดเร็ว ในชวงแรกของอายุการบมและจะมีคาเพิ่มสูงขึ้นตาม ปริมาณสารเชื่อมประสานและอายุการบม มาตรฐาน รองพื้นฐานดินซีเมนต (Soil Cement Subbase) ที่

ทล.ม. 206/2532 และพื้นทางดินซีเมนต (Soil Cement Base) ที่ ทล.ม. 204/2533 ไดกำหนดคา UCS เพื่อใชในการออกแบบชั้นทางดังกลาวขางตนไว

เทากับ 7 kg/m² และ 17.5 kg/m² ตามลำดับ จาก ขอมูลดังแสดงในภาพที่ 8 พบวาคา UCS ผานเกณฑ

มาตรฐาน ดังนั้นจึงมีความเปนไปไดที่จะนำกากดิน ขาวปรับปรุงคุณสมบัติซีเมนตและเถาลอยเปนวัสดุชั้น ทาง สวนการทดสอบ CBR พบวาคากำลังรับแรงแบก ทานมีคาเพิ่มสูงขึ้นจากเดิมกอนการปรับปรุง ตาม ปริมาณสารเชื่อมประสานทั้งในกรณี Soaked และ Unsoaked

6. บทสรุป

การวิเคราะหผลการศึกษากากดินขาวปรับ ปรุงคุณสมบัติดวยซีเมนตและเถาลอยสามารถสรุปได

ดังตอไปนี้

(1) การพัฒนากำลังรับแรงอัดจากการทดสอบ UCS จะเกิดขึ้นไดอยางรวดเร็วในชวงแรกของอายุการ บม และจะมีคาเพิ่มขึ้นตามปริมาณสารเชื่อมประสาน และอายุการบม

(2) ซีเมนตและเถาลอยสามารถปรับปรุงกำลัง รับแรงแบกทานจากการทดสอบ CBR ไดทั้งในกรณี

Soaked และ Unsoaked โดยการทดสอบในกรณี

Soaked จะใหคาที่ต่ำกวากรณี Unsoaked

(3) อัตราสวนที่เหมาะสมของการนำกากดิน ขาวปรับปรุงคุณสมบัติดวยซีเมนตและเถาลอยเพื่อใช

(10)

เปนชั้นรองพื้นทางดินซีเมนต (ทล-ม. 206/2532) ประกอบดวย C1:F0, C1:F1 และชั้นพื้นทางดินซีเมนต

(ทล-ม. 204/2532) ประกอบดวย C2:F0, C2:F2 และ C4:F0

7. กิตติกรรมประกาศ

งานวิจัยนี้ไดรับการสนับสนุนจากทุนอุดหนุนการวิจัย ของ คณะเทคโนโลยีอุตสาหกรรม มหาวิทยาลัย ราชภัฏอุตรดิตถ

8. เอกสารอางอิง

[1] ok a E. Use of Class C Fly Ashes for the Stabilizationof an Expansive Soil. Journal of Geotechnical & Geoenvironmental Engineering. 2001; 127(7): 568-573.

[2] Lambe TW, Michells AS, Moh ZC.

Improvement of Soil-Cement with Alkali Metal Compounds. Highway Research Board Bull. 1959; 241: 67-103.

[3] Kumpala A, Katkan W, Horpibulsuk S.

Unconfined compressive strength of silty clay stabilized by cement and rice husk ash. Proceeding of the 12th National Convention on civil Engineering; 2007 May 2-4; Phitsanulok. Naresuan University;

2007. GTE p.176-182. (In Thai)

[4] Raksachon Y, Horpibulsuk S. Fly ash-A dispersing Material in Cement Stabilized Clay. Proceeding of The 14th National Convention on Civil Engineering; 2009 May 13-15; Nakhonratchasima. Suranaree University of Technology; 2009. GTE p.251- 256. (In Thai)

[5] Rapjaturpuch L. Kaolin. Tripod Home.

(Cited 1998 Dec); Availablefrom: http://

cpairat.tripod.com/kaolin

[6] Nontananandh S. Environmental Geotechnology for Potential Waste Utilization. (Cited 1995). Availablefrom:

http://www.thaiengineering.com

[7] Nopira K. Mechanical Proprety Improvement of Mae Moh Bottom Ash for Road Base.

Proceeding of The 16th. National Convention on Civil Engineering; 2011 May 18–20; Chonburi. Mahidol University; 2011.

MAT 021. p.1-11. (In Thai)

[8] Yimsiri S, Uthairuang K, Phasue N.

Utilization of Steel Slag for Road Bed Construction. Proceeding of The 14th National Convention on Civil Engineering;

2009 May 13-15; Nakhonratchasima.

Suranaree University of Technology; 2009.

MAT p.267-272. (In Thai)

[9] Housman MR. Engineering Principles of Ground Modification. Sydney: McGraw – Hill Publ. Co; 1990.

[10] Phetcharat S. Shearing Resistance of Dust Stone Mixed Cement by CBR Method.

Proceeding of The 12th National Convention on Civil Engineering; 2007 May 2-4;

Phitsanulok. Naresuan University; 2007.

MAT p.35-40. (In Thai)

(11)

[11] Grammeng A, Thongchai A. Compressive strength behaviors of cement-fly ash stabilized granitic soil. Proceeding of The 10th National Convention on Civil Engineering; 2005 May 2-4; Chonburi. King Mongkut’s Institute of Technology Ladkrabang; 2005. GTE p.1-6. (In Thai) [12] Gomentamsopon S, Wanthong P, Kanta A,

Hemmoon P. Soft Clay Improvement Using Bagasse Ash and Hydrated Lime.

Proceeding of The 16th National Convention on Civil Engineering; 2011 May 18 – 20; Chonburi. Mahidol University;

2011. GTE 063 p.1-9. (In Thai)

[13] Wanthong P, Sangdet N, Srigarwin W, Chantawan E. Clay Improvement using Rice Husk and Hydrate Lime. Proceeding of The 16th National Convention on Civil Engineering; 2011 May 18-20; Chonburi.

Mahidol University; 2011. GTE 064 p.1-9 (In Thai)

[14] Thongchai A, Boonsung A. Strength Properties of Soil –Cement – Fly Ash for Deep Mixing Stabilization in Chiang Mai Subsoil. Journal of Industrial Technology.

2010; 4(2): 19-27. (In Thai)