Lab: Design of Concrete Mix Proportion
จุดประสงค์: -เพื่อเรียนรู้วิธีการเตรียมตัวอย่าง และทำการผสมคอนกรีตได้
-สามารคำนวณออกแบบส่วนผสมคอนกรีตตามวิธีข้อกำหนดมาตรฐานวัสดุและการก่อสร้างสำหรับโครงสร้างคอนกรีต (วสท.) ได้
-สามารถตรวจสอบค่าการยุบตัวของคอนกรีต และดูลักษณะการตัวของส่วนผสมคอนกรีตจากการทดสอบค่าการยุบตัวได้
ที่มา/ความสำคัญ: คอนกรีต เป็นวัสดุผสมที่นิยมใช้ในงานก่อสร้างประกอบด้วย 3 ส่วนหลักคือ ปูนซีเมนต์ วัสดุผสม (เช่น หิน ทราย หรือ กรวด) และ น้ำ โดยอาจจะมีสารเคมีเติมเพิ่มเข้าไปสำหรับคุณสมบัติด้านอื่น เมื่อผสมเสร็จคอนกรีตจะแข็งตัวอย่างช้าๆ ซึ่งน้ำและซีเมนต์จะทำปฏิกิริยาทางเคมีกันในลักษณะที่เรียกว่าการไฮเดรชัน โดยซีเมนต์จะเริ่มจับตัวกับวัสดุอื่นและแข็งตัว ซึ่งในสถานะนี้จะนิยมเรียกกันว่าคอนกรีต ความแข็งแรงของคอนกรีตจะเพิ่มขึ้นเรื่อยๆหลังจากที่ผสม และยังแข็งแรงขึ้นภายหลังจากการแข็งตัว โดยประมาณหลังจากแข็งตัวแล้ว 28 วัน ความแข็งแรงจะเริ่มคงที่
คอนกรีตมีใช้กันในงานก่อสร้างหลายชนิด ซึ่งรวมถึง อาคาร ถนน เขื่อน สะพาน อนุสาวรีย์ และงานก่อสร้างต่างๆ ซึ่งมีเห็นได้ทั่วไปเพื่อทดสอบคุณสมบัติ: คุณสมบัติหลักของคอนกรีตคือการรับแรงอัดสูง ในขณะที่สามารถรับแรงดึงได้ต่ำ (ประมาณ 10% ของแรงอัด) โดยเมื่อต้องการให้คอนกรีตสามารถรับแรงดึง จะมีการเสริมวัสดุอื่นเพิ่มเข้าไปในคอนกรีตโดยจะเรียกว่า คอนกรีตเสริมแรง หรือคอนกรีตเสริมเหล็กที่เรียกกัน (โดยเสริมแรงด้วยเหล็ก) วัสดุเหล่านี้จะช่วยรับแรงดึงภายในคอนกรีต ซึ่งงานโครงสร้างอาคารส่วนใหญ่นิยมใช้คอนกรีตเสริมแรงแทนที่คอนกรีตเปลือย ทั้งการทดลองนี้เพื่อทดสอบว่าคอนกรีตนั้นๆมีคุณสมบัติการยุบที่ยอมได้หรือไม่ ตามมาตรฐาน วสท.
วัสดุ
1.ปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์ประเภทที่ 1
2.มวลรวมหยาบ (หิน)
3.มวลรวมละเอียด (ทราย)
4.น้ำ
วิธีการทดสอบ
๑.ออกแบบการคำนวณส่วนผสมเพื่อให้ได้กำลังตามที่กำหนดที่กำหนด โดยวิธีตามมาตรฐาน วสท.
๒.ชั่งหิน ทราย ปูนซีเมนต์ และน้ำตามที่ออกแบบไว้
๓.ทำความสะอาดเครื่องผสมคอนกรีตและอุปกรณ์ที่ใช้ในการผสมทั้งหมดก่อนใช้งาน
๔.ใส่หินลงในเครื่องผสม และตามด้วยทราย
๕.เปิดเครื่องผสมและกวน30วินาที
๖.ใส่น้ำลงในเครื่องผสมประมาณ1/2 และกวนต่ออีก1นาที
๗.ใส่ปูนซีเมนต์ลงไป ผสมต่อ30วินาที
๘.ใส่น้ำที่เหลือทั้งหมดและทำการผสมต่อ1นาที
๙.ทำการทดสอบค่าการยุบตัว
a.ทำความสะอาดSlump Coneและอุปกรณ์ที่ที่ใช้ทดสอบ
b.ใส่คอนกรีตลงไปในSlump Cone 3ชั้น ชั้นละเท่าๆกัน แต่ละชั้นกระทุ้ง25ครั้ง
ชั้นแรก ใส่คอนกรีตลงไปและกระทุ้งจนถึงด้านล่างสุด
ชั้นที่สอง ใส่คอนกรีตลงไปถึง2/3ของSlump Cone กระทุ้งจนถึงที่ระดับชั้นแรก1นิ้ว
ส่วนชั้นสุดท้าย ใส่คอนกรีตลงไปและกระทุ้งจนจนถึงขั้นที่สอง และหลังจากการกระทุ้งเสร็จคอนกรีตต้องมีระดับสูงกว่าปลายกรวย
c.ปาดคอนกรีตเหนือกรวยออก
d.ค่อยๆยกกรวยขึ้นในแนวตั้งตรงๆ
e.กลับกรวยทดสอบค่าการยุบตัว และวัดความสูงจนถึงกึ่งกลางตัวอย่างทดสอบ
๑๐.ใส่คอนกรีตลงในโมลด์
a.สำหรับโมลด์ทรงกระบอก ใส่คอนกรีตลงไปในโมลด์ 3 ชั้น ชั้นละเท่าๆกัน แตละชั้นกระทุ้ง25ครั้ง และปาดผิวหน้าให้เรียบ
b.สำหรับโมลด์คาน ทำเหมือนเดิม แต่เปลี่ยนจากโมลด์ 3 ชั้น เป็นโมลด์ 2 ชั้น
๑๑.คลุมโมลด์คอนกรีตที่เตรียมไว้ด้วยผ้ากระสอบชุบน้ำหมาดๆ และคลุมด้วยผ้าพลาสติก
๑๒.ทิ้งไว้ 16-28 ชม. และทำการถอดคอนกรีตออกจากแบบ
๑๓.เขียนเครื่องหมายลงบนผิวคอนกรีต
๑๔.นำคอนกรีตที่แกะทั้งหมดแช่ในน้ำ เพื่อรอการทดสอบ
ตารางผลการทดสอบ
| Material | Specific Gravity | Weight, kg/m3 | Volume, M3 | Remark |
| Cement | 3.15 | 8.82 | 2.8 | |
| Water | 1 | 5.29 | 5.29 | |
| Coarse Aggregate | 2.7 | 27.87 | 10.32 | |
| Fine Aggregate | 2.6 | 20.24 | 7.78 | |
| Total 26.19 | ||||
Measured slump (mm): 0 mm
Appearance: ด้านข้างไม่ค่อยเรียบ มีเม็ดหินโผล่ให้เห็น
Appearance: ด้านข้างไม่ค่อยเรียบ มีเม็ดหินโผล่ให้เห็น
Workability: -
กราฟแสดงความสัมพันธ์ระหว่างค่ากำลังอัดทรงกระบอกกับอัตราส่วนน้ำต่อซีเมนต์
ตัวอย่างการคำนวณ
-สำรวจความต้องการของผู้ออกแบบโครงสร้างคอนกรีต มีข้อมูลดังนี้ :-
*กำลังอัดทรงกระบอก(fc’) 240 กก/ตร.ซม.
*ค่ายุบตัวคอนกรีต 12 ซม.
*ขนาดใหญ่สุดของหินที่ใช้ 20 มม.
*ถพ.ของปูน 3.15
*ถพ.ของทราย 2.6
*ถพ.ของหิน 2.7
-หากำลังอัดเฉลี่ยคอนกรีตที่ใช้ออกแบบส่วนผสม
กรณีที่ไม่ระบุโอกาสที่ยอมได้กำลังอัดคอนกรีตต่ำกว่ากำลังกำหนดอัดกำหนดมีค่าเท่าไร ให้ใช้ค่าสำหรับงานคอนกรีตทั่วไป กล่าวคือร้อยละ5 ใช้ระดับมาตรฐานในการควบคุมคุณภาพการผลิตคอนกรีตเกณฑ์ดีค่าเบี่ยงเบนมาตรฐานกำลังอัดคอนกรีตมีค่า 42 กก/ตร.ซม.
ค่ากำลังอัดที่ใช้ออกแบบส่วนผสม 240+(1.645*42) = 309.09
-หาอัตราส่วนน้ำต่อปูนซีเมนต์
กำลังอัด 309.09 กก/ตร.ซม. จะใช้ค่าอัตราส่วนน้ำต่อปูนซีเมนต์ประมาณ 0.6
-หาปริมาณน้ำที่ให้ได้ค่ายุบตัวของคอนกรีต 12 ซม.
ปริมาณน้ำที่เหมาะสมในส่วนผสมคอนกรีต
| ค่ายุบตัว(ซม.) | ปริมาณน้ำต่อคอนกรีต 1 ลบ.ม.(ลิตร) | |
| หินขนาดใหญ่สุด 25 มม. | หินขนาดใหญ่สุด 20 มม. | |
| 7.5 | 170 | 180 |
| 10 | 180 | 190 |
| 12.5 | 190 | 200 |
| 15 | 200 | 210 |
*ใช้น้ำ 200 ลิตรต่อคอนกรีตหนึ่งลูกบาศก์เมตร
-หาปริมาณปูนซีเมนต์
>>>ปริมาณปูนซีเมนต์ = น้ำหนักน้ำ / อัตราส่วนน้ำต่อปูนซีเมนต์
= 200 / 0.6
= 333.33 กก./ลบ.ม.
-หาปริมาณทราย
ปริมาณส่วนละเอียดคอนกรีต 1 ลบ.ม.
| ขนาดใหญ่สุดของหิน(มม.) | ปริมาณส่วนละเอียด |
| 25 | 380 ลิตร หรือ 38% |
| 20 | 400 ลิตร หรือ 400% |
*ปริมาณปูนและทราย = 400 ลิตร
ปริมาณปูนซีเมนต์ = น้ำหนักปูน / ความถ่วงจำเพาะ
= 240 / 3.25 = 106 ลิตร
ปริมาณทราย = 400 - 106 = 294 ลิตร
น้ำหนักทรายในสภาวะอิ่มตัวผิวแห้ง = ปริมาณทราย x ถพ.ของทราย
= 294 x 2.6 = 706 กก.ลบ.ม.
-หาปริมาณหิน
คอนกรีตหนึ่ง ลบ.ม. = 1000 ลิตร
จาก
ปริมาณน้ำ 200 ลิตร , ปริมาณปูน 106 ลิตร , และปริมาณทราย 294 ลิตร
ปริมาตรอากาศในคอนกรีตทั่วไปที่ไม่ได้สารกักฟองอากาศจะมีอากาศประมาณร้อยละ 1
ปริมาณอากาศ = 10 ลิตร
ดังนั้น ปริมาณหิน = 1000 - 200 - 106 - 294 - 10
= 390 ลิตร
น้ำหนักหินในสภาวะอิ่มตัวผิวแห้ง = ปริมาตรหิน x ถพ.ของหิน
= 390 x 2.7 = 1053 กก/ลบ.ม.
ดังนั้น ส่วนผสมคอนกรีตต่อหนึ่งลูกบาศก์เมตรมีค่าดังนี้ ( ในสภาวะอิ่มตัวผิวแห้ง )
ปูนซีเมนต์ = 333 กก.
น้ำ = 200 ลิตร
ทราย = 765 กก.
หิน = 1053 กก.
ไม่มีความคิดเห็น:
แสดงความคิดเห็น