ณสมบัติทางวิศวกรรมของเสากรวดซีเมนต์เถ้ายูคาลิปตัสเสริมแรงด้วยเส้นใยจากขวดพลาสติก
Article Sidebar
Main Article Content
บทคัดย่อ
การก่อสร้างคันทางบนชั้นดินเหนียวอ่อนมักประสบปัญหาการทรุดตัวและเสถียรภาพต่ำ เนื่องจากดินมีค่ากำลังเฉือนต่ำและ
การยุบตัวสูง การใช้เสารองรับ เช่น เสาคอนกรีต เสาดินซีเมนต์ และเสากรวด สามารถช่วยปรับปรุงคุณภาพดินได้ อย่างไรก็ตาม เสาเหล่านี้มีความแข็งแรงสูงเกินความจำเป็นสำหรับงานคันทางดิน ส่งผลให้มีต้นทุนก่อสร้างที่มากและสิ้นเปลืองทรัพยากร ดังนั้น การศึกษานี้จึงนำเสนอเสาแบบยืดหยุ่นร่วมกับเสาแบบแข็งกลายเป็นเสาแบบกึ่งแข็ง ที่มีความสามารถและคุณสมบัติขึ้นอยู่กับประเภทวัสดุที่นำมาใช้ เรียกว่า “เสากรวดขี้เถ้ายูคาลิปตัสซีเมนต์เสริมแรงด้วยเส้นใยขวดพลาสติก” เพื่อศึกษาคุณสมบัติ
เชิงวิศวกรรมเพื่อนำไปใช้ในการก่อสร้าง ควบคู่กับการลดต้นทุนทรัพยากรและผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อม โดยการแทนที่ปูนซีเมนต์บางส่วนด้วยขี้เถ้ายูคาลิปตัสซึ่งเป็นวัสดุเหลือทิ้งจากการเผาชีวมวลของโรงไฟฟ้าพลังงานชีวมวล ที่มีองค์ประกอบทางเคมีเหมาะสมสำหรับใช้เป็นวัสดุปอซโซลานิก สามารถเพิ่มประสิทธิภาพการยึดประสานของวัสดุ ขณะเดียวกันได้นำขวดพลาสติกที่จัดอยู่ในวัสดุเหลือทิ้งประเภทขยะพลาสติกรีไซเคิลมาแปรรูปเป็นเส้นใยเพื่อปรับปรุงและเสริมประสิทธิภาพของวัสดุ อีกทั้งยังเป็นการลดปริมาณขยะต่อสิ่งแวดล้อม วัสดุที่ใช้ประกอบด้วยมวลรวมหยาบขนาด 4.76–9.51 และ 9.51–19.00 มิลลิเมตร ปูนซีเมนต์
ไฮดรอลิกในปริมาณ 340 กิโลกรัมต่อลูกบาศก์เมตร อัตราส่วนน้ำต่อปูนซีเมนต์เท่ากับ 0.32 โดยแทนที่ปูนซีเมนต์ด้วยขี้เถ้า
ยูคาลิปตัสในอัตราส่วนร้อยละ 5, 10, 15, 20 และ 25 โดยน้ำหนัก และใช้เส้นใยจากขวดพลาสติกขนาดความกว้าง 2 มิลลิเมตร ความยาว 70 มิลลิเมตร ในปริมาณร้อยละ 0.5, 1.0, 1.5 และ 2.0 โดยปริมาตร ทำการทดสอบความพรุน กำลังรับแรงอัด กำลังดึงแบบผ่าซีก และสัมประสิทธิ์การซึมผ่านของน้ำ ที่อายุการบ่ม 28 และ 90 วัน ผลการศึกษาพบว่า ขนาดมวลรวม ปริมาณเถ้า
ยูคาลิปตัส และปริมาณเส้นใยพลาสติก ล้วนส่งผลต่อกำลังรับแรงและความสามารถในการระบายน้ำของเสา โดยมวลรวมแบบคละให้กำลังรับแรงสูงสุดจากการจัดเรียงตัวที่ดี ขณะที่มวลรวมขนาดเดียวให้ความพรุนและการไหลซึมผ่านของน้ำที่ดีกว่า การแทนที่ปูนซีเมนต์ด้วยเถ้ายูคาลิปตัสที่ร้อยละ 10 ส่งผลให้มีกำลังรับแรงสูงสุด ความพรุนและสัมประสิทธิ์การไหลซึมผ่านต่ำสุด ในส่วนของเส้นใยพลาสติกที่ปริมาณร้อยละ 1.0 ส่งผลให้มีกำลังรับแรงสูงสุด ความพรุนและสัมประสิทธิ์การไหลซึมผ่านต่ำสุด ผลการวิจัยนี้สามารถใช้เป็นแนวทางในการออกแบบสัดส่วนผสมของเสากรวดซีเมนต์เถ้ายูคาลิปตัสเสริมแรงด้วยเส้นใยขวดพลาสติก
ให้เหมาะสมกับวัตถุประสงค์การใช้งาน ไม่ว่าจะเน้นด้านกำลังรับแรงหรือด้านการระบายน้ำ อันเป็นการใช้ทรัพยากรอย่างคุ้มค่าและลดผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อม
Article Details
อนุญาตภายใต้เงื่อนไข Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.
บทความที่ได้รับการตีพิมพ์เป็นลิขสิทธิ์ของวารสารวิศวกรรมสารฉบับวิจัยและพัฒนา วิศวกรรมสถานแห่งประเทศไทย ในพระบรมราชูปถัมภ์
เอกสารอ้างอิง
Han, J. Principles and practice of ground improvement. Hoboken, New Jersey, USA: John Wiley & Sons, 2015.
Horpibulsuk, S., Chinkulkijniwat, A., Cholphatsorn, A., Suebsuk, J., & Liu, M. D. Consolidation behavior of soil-cement column improved ground. Computers and Geotechnics, 2012, 43, 37-50. https://doi.org/10.1016/j.compgeo.2012.02.003
Huang, J., & Han, J. 3D coupled mechanical and hydraulic modeling of a geosynthetic-reinforced deep mixed column-supported embankment. Geotextiles and Geomembranes, 2009, 27(4), 272-280. https://doi.org/10.1016/j.geotexmem.2009.01.001
Dar, L. A., & Shah, M. Y. Three-dimensional numerical study on behavior of geosynthetic encased stone column placed in soft soil. Geotechnical and Geological Engineering, 2021, 39(3), 1901-1922. https://doi.org/10.1007/s10706-020-01594-x
Rajasekaran, G., & Narasimha Rao, S. Compressibility behaviour of lime-treated marine clay. Ocean Engineering, 2002,29(5), 545-559. https://doi.org/10.1016/S0029-8018(01)00010-5
Rampello, S., & Callisto, L. Predicted and observed performance of an oil tank founded on soil-cement columns in clayey soils. Soils and Foundations, 2003, 43(4), 229-241. https://doi.org/10.3208/sandf.43.4_229
Chai, J.-C., Shrestha, S., Hino, T., Ding, W.-Q., Kamo, Y., & Carter, J. 2D and 3D analyses of an embankment on clay improved by soil-cement columns. Computers and Geotechnics,2015, 68, 28-37. https://doi.org/10.1016/j.compgeo.2015.03.014
Jamsawang, P., Phongphinittana, E., Voottipruex, P., Bergado, D. T., & Jongpradist, P. Comparative performances of two- and three-dimensional analyses of soil-cement mixing columns under an embankment load. Marine Georesources & Geotechnology,2019, 37(7), 852-869. https://doi.org/10.1080/1064119X.2018.1504261
Jamsawang, P., Yoobanpot, N., Thanasisathit, N., Voottipruex, P., & Jongpradist, P. Three-dimensional numerical analysis of a DCM column-supported highway embankment. Computers and Geotechnics, 2016, 72, 42-56. https://doi.org/10.1016/j.compgeo.2015.11.006
Kitazume, M., & Terashi, M. The deep mixing method. Boca Raton, Florida, USA / London, UK: CRC Press, 2013.
Phutthananon, C., Jongpradist, P., & Jamsawang, P. Influence of cap size and strength on settlements of TDM-piled embankments over soft ground. Marine Georesources & Geotechnology, 2020, 38(6), 686-705. https://doi.org/10.1080/1064119X.2019.1613700
Umravia, N. B., Parmar, M., Patil, S. V., Pathan, Y. A. V., & Modhiya, A. Recent study on the behaviour of CFG pile, DM (deep mixing) columns and stone columns ground improvement technology. GRD Journal for Engineering, 2019, (February), 241-246.
Jamsawang, P., Poorahong, H., Yoobanpot, N., Songpiriyakij, S., & Jongpradist, P. Improvement of soft clay with cement and bagasse ash waste. Construction and Building Materials, 2017, 154, 61-71. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2017.07.188
Jongpradist, P., Homtragoon, W., Sukkarak, R., Kongkitkul, W., & Jamsawang, P. Efficiency of rice husk ash as cementitious material in high-strength cement-admixed clay. Advances in Civil Engineering, 2018, 8346319. https://doi.org/10.1155/2018/8346319
Huynh, T.-P., Le, T. H. M., & Ngan, N. V. C. An experimental evaluation of the performance of concrete reinforced with recycled fibers made from waste plastic bottles. Results in Engineering, 2023, 18, 101205. https://doi.org/10.1016/j.rineng.2023.101205
Jamsawang, P., Suansomjeen, T., Sukontasukkul, P., Jongpradist, P., & Bergado, D. T. Comparative flexural performance of compacted cement-fiber-sand. Geotextiles and Geomembranes, 2018, 46(4), 414-425. https://doi.org/10.1016/j.geotexmem.2018.03.008
ASTM International. Standard test method for bulk density ("unit weight") and voids in aggregate (ASTM C29/C29M-17a), 2017.
ASTM International. Standard test method for specific gravity and absorption of coarse aggregate (ASTM C127-15), 2017.
ASTM International. Standard test method for resistance to degradation of small-size coarse aggregate by abrasion and impact in the Los Angeles machine (ASTM C131/C131M-14), 2017.
ASTM International. Standard test method for density and void content of hardened pervious concrete (ASTM C1754/C1754M-12), 2017.
ASTM International. Standard test method for compressive strength of cylindrical concrete specimens (ASTM C39/C39M-18), 2018.
ASTM International. Standard practice for capping cylindrical concrete specimens (ASTM C617/C617M-15), 2017.
ASTM International. Standard test method for splitting tensile strength of cylindrical concrete specimens (ASTM C496/C496M-17), 2016.
ASTM International. Standard test methods for measurement of hydraulic conductivity of saturated porous materials using a flexible wall permeameter (ASTM D5084-16a), 2017.
Xu, G., Shen, W., Huo, X., Yang, Z., Wang, J., Zhang, W., & Ji, X. Investigation into the properties of porous concrete as road base material. Construction and Building Materials, 2018, 158, 141-148. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2017.09.151
Yoobanpot, N., Jamsawang, P., Krairan, K., Jongpradist, P., & Likitlersuang, S. Laboratory investigation of the properties of cement fly ash gravel for use as a column-supported embankment. Construction and Building Materials, 2020, 257, 119493.
https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2020.119493
Xia, J., Li, J., Di Sarno, L., & Gong, G. Fiber utilization in pervious concrete: Review on manufacture and properties. Construction and Building Materials, 2023, 406, 133372. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2023.133372
Joshaghani, A., Ramezanianpour, A. A., Ataei, O., & Golroo, A. Optimizing pervious concrete pavement mixture design by using the Taguchi method. Construction and Building Materials, 2015, 101, 317-325. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2015.10.094
Arulrajah, A., Mohammadinia, A., Horpibulsuk, S., & Samingthong, W. Influence of class F fly ash and curing temperature on strength development of fly ash-recycled concrete aggregate blends. Construction and Building Materials, 2016, 127, 743-750.
https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2016.10.049
Gaedicke, C., Torres, A., Huynh, K. C. T., & Marines, A. A method to correlate splitting tensile strength and compressive strength of pervious concrete cylinders and cores. Construction and Building Materials, 2016, 125, 271-278. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2016.08.031
Mehrabi, P., Shariati, M., Kabirifar, K., Jarrah, M., Rasekh, H., Truong, N. T., Al Shariati, S., & Jahanbani, S. Effect of pumice powder and nano-clay on the strength and permeability of fiber-reinforced pervious concrete incorporating recycled concrete aggregate. Construction and Building Materials, 2021, 287, 122652. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2021.122652
Ozel, B. F., Sakalli, Ş., & Şahin, Y. The effects of aggregate and fiber characteristics on the properties of pervious concrete. Construction and Building Materials, 2022, 356, 129294. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2022.129294
Zhang, Y., Li, H., Abdelhady, A., & Yang, J. Comparative laboratory measurement of pervious concrete permeability using constant-head and falling-head permeameter methods. Construction and Building Materials, 2020, 263, 120614. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2020.120614
Zhong, R., & Wille, K. Material design and characterization of high-performance pervious concrete. Construction and Building Materials, 2015, 98, 51-60. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2015.08.027
Tran, T. N. H., Puttiwongrak, A., Pongsopha, P., Intarabut, D., Jamsawang, P., & Sukontasukkul, P. Microparticle filtration ability of pervious concrete mixed with recycled synthetic fibers. Construction and Building Materials, 2021, 270, 121807. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2020.121807
