การสำรวจโครงสร้างจุลภาคและพฤติกรรมกำลังของดินเหนียวบวมตัวที่ปรับปรุงด้วยปูนขาวและซีเมนต์

Abstract

ดินเหนียวบวมตัวถือว่าเป็นดินที่ก่อให้เกิดปัญหาในงานวิศวกรรมเป็นอย่างมาก เนื่องมาจากดินชนิดนี้มีค่าการบวมตัวสูงส่งผลให้เกิดการแตกร้าวเสียหายต่อชั้นผิวทางและฐานรากอาคาร งานวิจัยนี้มีวัตถุประสงค์ที่จะศึกษาการปรับปรุงคุณภาพของดินเหนียวแม่เมาะซึ่งเป็นดินบวมตัวธรรมชาติด้วยปูนขาวและปูนซีเมนต์ เพื่อนำมาใช้เป็นวัสดุในงานทาง โดยจะศึกษาคุณสมบัติทางด้านกำลังและการเปลี่ยนแปลงของโครงสร้างทางจุลภาคของดินเหนียวที่ถูกปรับปรุงคุณภาพนี้ ดินเหนียวแม่เมาะถูกนำมาทดสอบคุณสมบัติพื้นฐานเบื้องต้นเป็นลำดับแรก หลังจากนั้นทำการปรับปรุงคุณภาพดินเหนียวโดยการเพิ่มเสถียรภาพด้วยปูนขาวและปูนซีเมนต์ที่อัตราส่วนผสม 6 8 10 และ 12% ตัวอย่างดินแต่ละส่วนผสมจะถูกนำมาทดสอบหาค่ากำลังรับแรงอัดแกนเดี่ยว ค่าซีบีอาร์ (CBR) ค่าโมดูลัสคืนตัว และค่าความเร็วคลื่นที่เดินทางผ่านตัวอย่างดินด้วยการทดสอบด้วยวิธีการสั่นพ้องปลายอิสระ (Free-free resonant method)� ผลการทดสอบดินเหนียวที่ปรับปรุงคุณภาพด้วยสารผสมเพิ่มพบว่าค่ากำลังรับแรงอัดแกนเดี่ยวและค่าซีบีอาร์มีการพัฒนากำลังเพิ่มขึ้น นอกจากนี้ยังพบว่าตามระยะเวลาบ่มที่แตกต่างกัน ค่ากำลังรับแรงของดินตัวอย่างที่ปรับปรุงคุณภาพด้วยปูนซีเมนต์มีค่ามากกว่าการปรับปรุงคุณภาพด้วยปูนขาว ในขณะเดียวกันการปรับปรุงคุณภาพด้วยปูนขาวสามารถลดการบวมตัวได้ดีกว่าการปรับปรุงคุณภาพด้วยปูนซีเมนต์ จากผลการทดสอบยังสังเกตเห็นว่าค่าความเค้นเบี่ยงเบนและความเค้นรอบข้างมีอิทธิพลอย่างมากต่อค่าโมดูลัสคืนตัวของดินเหนียวที่ปรับปรุงด้วยสารเคมี เมื่อทำการหาความสัมพันธ์ระหว่างความเค้นเบี่ยงเบนและค่าโมดูลัสยืดหยุ่นพบว่าเมื่อค่าความเบี่ยงเบนเพิ่มมากขึ้นส่งผลให้ค่าโมดูลัสยืดหยุ่นมีค่าลดลง การหาความเร็วคลื่นในดินด้วยการทดสอบด้วยวิธีการสั่นพ้องปลายอิสระพบว่า ค่าความเร็วคลื่นปฐมภูมิ (P-wave) และคลื่นทุติยภูมิ (S-wave) ที่วัดจากตัวอย่างดินเหนียวที่ปรับปรุงคุณภาพด้วยปูนซีเมนต์มีค่าเพิ่มขึ้นทีละน้อยตามระยะเวลาบ่ม ในทางกลับกันพบว่าค่าความเร็วคลื่นที่วัดจากตัวอย่างที่ปรับปรุงคุณภาพด้วยปูนขาวมีค่าลดลงหลังจากระยะเวลาบ่ม 28 วัน งานวิจัยสังเกตการเปลี่ยนโครงสร้างทางจุลภาคของดินเหนียวก่อนและหลังปรับปรุงด้วยสารเคมี ด้วยภาพถ่ายด้วยกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องกราด (SEM) และเครื่องวิเคราะห์ตัวอย่างโดยเทคนิคการเรืองรังสีเอกซ์ (XRF) และเทคนิคการเลี้ยวเบนรังสีเอกซ์ (XRD) โดยผลการทดสอบพบว่าการปรับปรุงคุณภาพด้วยปูนขาวและปูนซีเมนต์จะก่อให้เกิดปฏิกิริยาไฮเดรชันและปอซโซลานิก ซึ่งทั้งสองปฏิกิริยานี้จะทำให้เกิดผลิตภัณฑ์ของแคลเซียมซิลิเกตไฮเดรต (CSH) และเอททริงไกต์ (Et) ซึ่งเป็นผลิตภัณฑ์หลักที่มีส่วนช่วยในการพัฒนากำลังและลดการบวมตัวของดินเหนียวที่ถูกปรับปรุงคุณภาพด้วยปูนขาวและปูนซีเมนต์