Development of shrinkage compensating cement

การพัฒนาปูนซีเมนต์ชดเชยการหดตัว

Name: Wissawa Chakpaisarn

LCSH: cement

Abstract: The principal problem associated with concrete structures is its shrinkage. The development of shrinkage compensating cement in this research is aimed at increasing its volume after setting. This cement consists of ordinary Portland cement (OPC), Calcium sulphoaluminate (C₄A₃S) and fly ash. Chemical reaction of this cement produces expansion to compensate for the shrinkage by means of ettringite crystal. This crystal, as the product from hydration reaction of C₄A₃S, produces internal pressures by pushing cement particles apart, and thus overall volume is increased. Raw materials for producing this expansive agent are hydroxides of aluminium, limestone and gypsum in a proper basic chemical reaction with sintering at high temperature. Appropriate proportions have been developed by experimental study varying the expansive agent (EX) 1-15% by weight of OPC to obtain shrinkage compensation and improve the concrete’s properties by replacing cement with fly ash at amounts of 15-30%. The results have shown that shrinkage can be reduced by the effect of ettringite expansion. The appropriate amount of expansive agent to produce shrinkage compensating cement is around 10% by weight of OPC resulting in a shrinkage reduction of 85% for cement paste, 80% for mortar and 75% for concrete. However, the workability of concrete is reduced by the use of expansive agent. Replacement of cement with fly ash can reduce a certain amount of shrinkage by means of cement replacement. Also, fly ash in the mixture can contribute to its strength at a later age because of pozzolanic reaction after 2 weeks. The optimum amount of fly ash has been found to be 15-20% substitutions in order to improve workability and control early strength. The amount of calcium hydroxide in the mixture would be reduced by 10% with an increase in fly ash by 5%.

Abstract: การใช้คอนกรีตในงานโครงสร้างมีปัญหาที่มีความสำคัญอย่างยิ่งจากการหดตัวของคอนกรีต งานวิจัยนี้ได้พัฒนาซีเมนต์ชดเชยการหดตัวที่สามารถเพิ่มปริมาตรหลังจากที่แข็งตัวแล้ว ซีเมนต์นี้จะประกอบด้วยส่วนผสมของปูนซีเมนต์ธรรมดากับสารเคมีในรูปของ Calcium Sulphoaluminate (C₄A₃S) ที่เพิ่มการขยายตัวและเถ้าลอยที่ใช้ปรับปรุงคุณสมบัติอื่นๆ ทั้งทางกายภาพและทางกลให้สอดคล้องกับการใช้งาน ซีเมนต์ที่ได้พัฒนาขึ้นนี้จะเกิดปฏิกิริยาเคมีทำให้ได้ผลผลิตที่ขยายตัวพอเพียงที่จะชดเชยกับการหดตัวของคอนกรีต จาการวิจัยพบว่า Ettringite อันเป็นผลจากปฏิกิริยาไฮเดรชั่นของ Calcium Sulphoaluminate ให้ผลึกที่ยาวและเพิ่มขนาดตามเวลาที่เกิดปฏิกิริยาทางเคมีก่อให้เกิดแรงดันจากการผลักของอนุภาคซีเมนต์ส่งผลทำให้ปริมาตรโดยรวมเพิ่มขึ้น วัตถุดิบที่ใช้ในการผลิตสารเพิ่มการขยายตัวนี้ได้จากเถ้าของอลูมิเนียมม หินปูน และยิปซั่ม ในปริมารณที่เหมาะสมตามพื้นฐานทางเคมี และผลิตด้วยการเผาในอุณหภูมิสูง การพัฒนาหาส่วนผสมให้เกิดการขยายตัวที่พอเหมาะ ด้วยตัวแปรปริมาณสารเพิ่มการขยายตัวกับซีเมนต์ธรรมดาในอัตรา 1-15% ของน้ำหนักซีเมนต์ และตัวแปรกับปริมาณเถ้าลอยแบบแทนที่ซีเมนต์ในอัตรา 15-30% เพื่อปรับปรุงคุณสมบัติของคอนกรีต ผลการวิจัยพบว่าการหดตัวจะลดลงตามปริมาณสารเพิ่มการขยายตัวจากผลของ Ettringite โดยปริมาณส่วนผสมเหมาะสมที่ 10% ของซีเมนต์ให้ปริมาณ Ettringite จากทดสอบ XRD เพิ่มขึ้นถึง 50% เทียบกับส่วนผสมซีเมนต์ธรรมดา ส่งผลให้ค่าการหดตัวลดลง 85% ในซีเมนต์เพส, ลดลง 80% ในมอร์ต้า และลดลง 75% สำหรับคอนกรีต ซึ่งพอเพียงกับการชดเชยการหดตัวในคอนกรีตธรรมดาได้ ส่วนความสามารถในการทำงานจะลดลงตามปริมาณสารเพิ่มการขยายตัวที่เพิ่มขึ้น เนื่องจาก Ettringite สามารถดูดซับน้ำได้ดี แต่สามารถปรับปรุงได้ด้วยการเพิ่มเถ้าลอยในส่วนผสม การผสมเถ้าลอยจะทำให้ค่าการหดตัวลดลงด้วยเช่นกันสืบเนื่องจากผลของการแทนที่ซีเมนต์ ซึ่งจะทำให้หดตัวลดลงตามปริมาณเถ้าลอยที่เพิ่มในส่วนผสม อีกทั้งเถ้าลอยจะทำให้ปริมาณ CSH เพิ่มขึ้นในระยะยาวจากปฏิกิริยาปอซโซลานิก ทำให้คอนกรีตมีช่องว่างลดลงและกำลังอัตราเพิ่มขึ้น โดยกำลังอัดจะเพิ่มขึ้นตามปริมาณเถ้าลอยที่เพิ่มขึ้น ซึ่งจะเห็นได้ชัดเมื่อ 2 สัปดาห์ การวิจัยพบว่าปริมาณเถ้าลอยที่เหมาะสมด้านกำลังและการไหลลื่นในความสามารถทำงานได้จะอยู่ระหว่าง 15-20% ของการทดแทนซีเมนต์ ปริมาณแคลเซี่ยมไฮดรอกไซด์ในส่วนผสมจะลดลงเนื่องจากปฏิกิริยาปอซโซลานิกของเถ้าลอย โดยจะลดลงประมาณ 5% เมื่อเถ้าลอยเพิ่มขึ้น 10% ซึ่งปริมาณแคลเซี่ยมไฮดรอกไซด์ที่ลดลงจะมีผลต่อความทนทานของคอนกรีตเชิงเคมีต่อสภาวะแวดล้อม

Chulalongkorn University. Office of Academic Resources

Address: BANGKOK

Email: cuir@car.chula.ac.th

Name: Ekasit Limsuwan

Role: advisor

Created: 2001

Modified: 2560-08-05

Issued: 2017-07-05

วิทยานิพนธ์/Thesis

application/pdf

ISBN: 9740313604

eng

DegreeName: Doctor of Engineering

Level: Doctoral Degree

Descipline: Civil Engineering

Grantor: Chulalongkorn University

©copyrights Chulalongkorn University

ลำดับที่.	ชื่อแฟ้มข้อมูล	ขนาดแฟ้มข้อมูล	จำนวนเข้าถึง	วัน-เวลาเข้าถึงล่าสุด
1	Wissawa_ch_front[1].pdf	5.71 MB	7	2025-01-15 21:49:20
2	Wissawa_ch_ch1[1].pdf	2.15 MB	5	2021-09-07 22:00:55
3	Wissawa_ch_ch2[1].pdf	9.26 MB	6	2021-09-07 22:04:01
4	Wissawa_ch_ch3[1].pdf	9.28 MB	6	2021-09-07 22:08:56
5	Wissawa_ch_ch4[1].pdf	29.46 MB	4	2018-09-02 17:54:38
6	Wissawa_ch_ch5[1].pdf	19.05 MB	3	2018-09-02 17:55:22
7	Wissawa_ch_ch6[1].pdf	1.74 MB	3	2018-09-02 17:55:57
8	Wissawa_ch_back[1].pdf	10.94 MB	3	2018-09-02 17:56:03

ใช้เวลา

0.045725 วินาที