การปรับปรุงคุณสมบัติดินตะกอนทะเลด้วยการใช้จีโอโพลิเมอร์เถ้าลอยแคลเซียมสูง

Abstract

งานวิจัยนี้ศึกษาความเป็นไปได้ในการนำดินตะกอนทะเล (Soil) มาปรับปรุงคุณสมบัติด้วยจีโอโพลิเมอร์ โดยใช้เถ้าลอยแคลเซียมสูง (FA) เป็นสารตั้งต้นและใช้โซเดียมซิลิเกต (Na2SiO3 ) และ โซเดียมไฮดรอกไซด์ (NaOH) เป็นสารละลาย Alkali activator เพื่อศึกษาความเป็นไปได้ในการใช้เป็นวัสดุงานทางโดยศึกษาปัจจัยที่มีอิทธิพลต่อการทดสอบ California bearing ratio (CBR) ในสภาวะแช่น้ำ และกำลังอัดจากการทดสอบ Unconfined compressive strength (UCS) ในสภาวะแช่น้ำ และไม่แช่น้ำ ผสมด้วยอัตราส่วน Soil : FA เท่ากับ 100 : 0 80 : 20 และ 60 : 40 ในอัตราส่วน Na2SiO3 : NaOH เท่ากับ 0 : 100 50 : 50 และ 100 : 0 โดยสารละลาย NaOH มีความเข้มข้น 5 และ 8โมลาร์โดยตัวอย่างทั้งหมด จะถูกบ่มที่อุณหภูมิห้องที่ระยะเวลา 7 และ 28 วัน และนำมาทดสอบโครงสร้างจุลภาคด้วยวิธี SEM/EDX ทดสอบองค์ประกอบธาตุ XRF ทดสอบความโครงสร้างผลึก XRD และทดสอบโครงสร้างโมเลกุล FT-IR ผลการทดสอบแสดงว่า ปัจจัยสำคัญที่มีอิทธิพลต่อกำลังอัด ได้แก่ อัตราส่วน Soil : FA อัตราส่วน Alkali activator ความเข้มข้นสารละลาย NaOH และระยะการบ่ม โดยพบว่า CBR ในสภาวะแช่น้ำ และ UCS ในสภาวะไม่แช่น้ำ มีค่าการทดสอบสูงสุดที่อัตราส่วน Soil :FA 60 :40 ด้วยอัตราส่วน Na2SiO3 : NaOH 0 : 100 ความเข้มข้นของสารละลาย NaOH ที่ 5 โมลาร์ระยะเวลาการบ่มตัวอย่างที่ 7 ขณะเดียวกัน UCS ในสภาวะแช่น้ำที่อัตราส่วนเดียวกันแต่ระยะการบ่มที่ 7 วัน ทุกอัตราส่วนไม่สามารถให้กำลังอัดได้แต่ระยะการบ่มที่ 28 วัน ที่อัตราส่วนเดียวกัน สามารถให้กำลังอัดได้สูงสุด ซึ่งจาผลทดสอบ UCS นี้ไม่ผ่านข้อกำหนดชั้นพื้นทางและรองพื้นทางตามเกณฑ์มาตรฐานกรมทางหลวงจึงทำการปรับปรุงอัตราส่วนด้วยการเพิ่มสารละลาย Alkali activator ไปอีก 3% พบว่า อัตราส่วนดังกล่าวยังคงให้ค่ากำลังอัดสูงสุด โดยระยะการบ่มที่ 7 ววัน ในสภาวะแช่น้ำสามารถให้กำลังอัดได้และผ่านเกณฑ์มาตรฐานชั้นรองพื้นทางกรมทางหลวงแต่อย่างไรก็ตามระยะการบ่มที่ 28 วันนั้น ให้ค่ากำลังอัดสูงที่กว่าสาเหตุเป็นเพราะ ปฏิกิริยาจีโอโพลิเมอไรเซชันของ N-A-S-H ที่ต้องการการพัฒนาปฏิกิริยาถึงระยะเวลา 28 วัน เพื่อให้ตัวอย่างเชื่อมประสานทนต่อภาวการณ์แช่น้ำ และปฏิกิริยาไฮเดรชันของ C-S-H ซึ่งเร่งการพัฒนากำลังในระยะการบ่ม 7 วัน โดยผลจากการทดสอบ SEM/EDX XRF XRD และ FT-IR บ่งชี้ถึงส่วนประกอบของ N-A-S-H และ C-S-H ในตัวอย่างแต่อย่างไรก็ตามยังคงพบการเกิดปฏิกิริยาจีโอโพลิไรเซชันเล็กน้อย โดยผลการทดสอบมีความคล้ายคลึงกันทั้งตัวอย่างที่ได้จากอัตราส่วนเดิมและอัตราส่วนที่ถูกปรับปรุงใหม่