Controlled Low-Strength Material (CLSM) from Industrial Waste Product of Kaolin

อรุณเดช บุญสูง

ผู้แต่ง

อรุณเดช บุญสูง สาขาวิชาวิศวกรรมบริหารงานก่อสร้าง คณะเทคโนโลยีอุตสาหกรรม มหาวิทยาลัยราชภัฏอุตรดิตถ์ จังหวัดอุตรดิตถ์ ประเทศไทย

คำสำคัญ:

วัสดุควบคุมกำลังต่ำ, ดินขาว, เถ้าลอย, วัสดุถมกลับ

บทคัดย่อ

งานวิจัยนี้เป็นการศึกษาสมบัติด้านกำลังของวัสดุควบคุมกำลังต่ำที่ใช้กากดินขาวมาทดแทนมวลรวมโดยใช้เถ้าลอย (Fly Ash, FA) ร่วมกับปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์ประเภทที่ 1 (Ordinary Portland Cement, OPC) เป็นสารเชื่อมประสาน (Binder) ที่ปริมาณ 1%, 3%, 5%, 7%, 9% และ 11% โดยน้ำหนักของกากดินขาว ทั้งนี้ ศึกษาสมบัติดังกล่าวด้วยวิธีการทดสอบกำลังรับแรงอัดแกนเดียวที่อายุการบ่ม 3, 7, 14, 28 และ 60 วัน โดยปริมาณน้ำที่ใช้ในส่วนผสมได้จากการพิจารณาเปรียบเทียบผลการทดสอบการไหลแผ่ และการยุบตัว ผลการศึกษา พบว่า สมบัติในสภาวะเหลวของวัสดุควบคุมกำลังต่ำจากกากดินขาวขึ้นกับปริมาณเถ้าลอยที่ใช้ในการผสม การใช้เถ้าลอยร่วมกับปูนซีเมนต์ทำให้ปริมาณความต้องการน้ำลดลงประมาณ 8% เมื่อเปรียบเทียบกับกรณีที่ใช้ปูนซีเมนต์เป็นสารเชื่อมประสานเพียงอย่างเดียว และมีแนวโน้มเพิ่มมากขึ้นเมื่อเพิ่มปริมาณเถ้าลอย ทั้งนี้ เป็นผลเนื่องมาจากอนุภาคของเถ้าลอยมีสัณฐานเป็นทรงกลม ดังนั้นเมื่อมีน้ำในส่วนผสม น้ำจึงเคลือบบริเวณพื้นผิวทำให้เถ้าลอยมีสมบัติเป็นวัสดุหล่อลื่น การเพิ่มขึ้นของปริมาณสารเชื่อมประสาน (เพิ่มอัตราส่วน OPC : FA) ในช่วง 1% – 11% ไม่ส่งผลต่อปริมาณความต้องการน้ำเพื่อให้เกิดการยุบตัวที่ค่า ๆ หนึ่ง การใช้เถ้าลอยร่วมในสารเชื่อมประสานที่ทุกปริมาณทำให้ลดระยะเวลาการสูญเสียค่าการยุบตัวได้เป็นอย่างดี นอกจากนี้ ผลการทดสอบค่ากำลังรับแรงอัดแกนเดียวยังแสดงให้เห็นว่า ลักษณะการวิบัติของก้อนตัวอย่างที่มีปริมาณสารเชื่อมประสานในปริมาณมาก แม้จะมีอายุการบ่มน้อย จะแสดงพฤติกรรมแบบแข็งเกร็ง ในทางกลับกันหากก้อนตัวอย่างมีปริมาณสารเชื่อมประสานน้อย แม้อายุการบ่มมาก จะแสดงพฤติกรรมแบบยืดเหนียว โดยวัสดุควบคุมกำลังต่ำจากกากดินขาวผสมปูนซีเมนต์และเถ้าลอยสามารถพัฒนากำลังได้เพียงพอต่อความต้องการใช้งานตามข้อกำหนดของวัสดุควบคุมกำลังต่ำตามมาตรฐาน ACI 229R (ACI, 1999)

References

Javed, A. Lovencin, W. and Najafi, F.T., 2002, “Current Status of Accelerated Flowable Fill in the Pavement,” Proceeding CSCE 20th Annual Conference, Montreal, Quebec, Canada, pp. 1-9

American Concrete Institute., 1999, “ACI 229R-9 Controlled Low-Strength Material (Reapproved 2005),” ACI Committee 229, Marmington, USA.

Wu, D.Q. Broms, B.B. and Choa, V., 1993, “Soil Improvement with Fly Ash Columns,” Proceedings Southeast Asian Geotechnical 11th Conference, Singapore, pp. 435-438

Cokca, E., 2001, “Use of Class C Fly Ash for the Stabilization of an Expansive Soil,” Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering, 127(7), pp. 566-573.

Thongchai, A., 1997, “Fine Grain Soil Improvement with Fly Ash from Mae Moh Power Plant in Construction,” Proceeding of the 3th Nation Convention on Civil Engineering Conference, Songkhla, Thailand. pp. 1-8. (In Thai)

Klammeng, A. and Thongchai, A., 2005, “Compressive Strength Behavior of Cement Fly Ash Stabilized Granitic Soil," Proceeding of the 10th Nation Convention on Civil Engineering Conference, Chonburi, Thailand. pp. 1-6. (In Thai)

Thongchai, A. and Boonsung, A., 2009, “Strength Properties of Soil – Cement Fly Ash for Deep Mixing Stabilization in Chiang Mai Subsoil,” Industrial Technologyy Lampang Rajabhat University Journal, 2(2), pp. 20-29. (In Thai)

Funston, J.J. Krell, W.C. and Zimmer, F.V., 1984, “Flowable Fly-Ash : New Cement Stabilization Backfill,” Journal of Materials in Civil Engineering, 54(3), pp. 48-51.

Janardhanm, R. Burns, F. and Peindl, R.D., 1992, “Mix Design for Flow Fly-Ash Backfill Material,” Journal of Materials in Civil Engineering, 4(3), pp. 252-263.

Butalia, T.S. Wolfe, W.E. and Lee, J.W., 2001, “Evaluation of a Dry FGD Material as a Flowable Fill,” FUEL, 80(6), pp. 845-850.

Trejo, D. Folliard, K.J. and DU, L., 2004, “Sustainable Development Using Controlled Low-Strength Material,” International Workshop on Sustainable Development and Concrete Technology, Beijing, China, pp. 234-248.

Katz, A. and Kovler, K., 2004, “Utilization of Industrial By–Products for the Production of Controlled Low Strength Materials(CLSM),” Waste Management, 24 (5), pp. 501-512.

American Society for Testing and Materials, 2002, “ASTM D422 Standard Test Method for Particle-Size Analysis of Soils (Withdrawn 2016),” Annual Book of ASTM Standard, Vol. 04.08, Philadelphia, USA.

American Society for Testing and Materials, 2002, “ASTM D4318 Standard Test Methods for Liquid Limit, Plastic Limit, and Plasticity Index of Soils,” Annual Book of ASTM Standard, Vol. 04.08, Philadelphia, USA.

American Society for Testing and Materials, 2002, “ASTM D854 Standard Test Methods for Specific Gravity of Soil Solids by Water Pycnometer,” Annual Book of ASTM Standard, Vol. 04.08, Philadelphia, USA.

American Society for Testing and Materials, 2002, “ASTM D2487 Standard Practice for Classification of Soils for Engineering Purposes (Unified Soil Classification System),” Annual Book of ASTM Standard, Vol. 04.08, Philadelphia, USA.

Braja, M.Das., 2002, Principles of Geotechnical Engineering, 5th ed., Pacific Grove, California, USA.

TIS. 15-2555, 2013, Quality Standards for Industrial Products Portland Cement, Thai Industrial Standard, pp. 1-12. (In Thai)

Chindaprasirt, P. and Jaturapitakkul, C., 2006, Cement Pozzolan and Concrete, 3th ed, Khonkaen University, Thailand. (In Thai)

Chindaprasirt, P., 2006, Fly Ash in Concrete, 3th ed, Khonkaen University, Thailand. (In Thai)

American Society for Testing and Materials, 2001, “ASTM C109 Standard Test Method for Compressive Strength of Hydraulic Cement Mortars (Using 2-in or [50 mm] Cube Specimens),” Annual Book of ASTM Standard, Vol. 04.01, Philadelphia, USA.

American Society for Testing and Materials, 2001, “ASTM C143 Standard Test Method for Slump of Hydraulic Cement Concrete,” Annual Book of ASTM Standard, Vol. 04.02, Philadelphia, USA.

American Society for Testing and Materials, 2001, “ASTM C1611 Standard Test Method for Slump Flow of Self-Consolidating Concrete,” Annual Book of ASTM Standard, Vol. 04.02, Philadelphia, USA.

EFNARC., 2002, Specification and Guidelines for Self-Compacting Concrete, Surrey, UK, pp. 1-32.

American Society for Testing and Materials, 2001, “ASTM D2166 Standard Test Method for Unconfined Compressive Strength of Cohesive Soil,” Annual Book of ASTM Standard, Vol. 04.08, Philadelphia, USA.

Boonsung, A., 2016, “Flowability of Controlled-Low Strength Material from Industrial Waste of Kaolin,” Proceeding of the 13th Kasetsart University Kampaeng Saen Conference, Nakhonpathom, Thailand. pp. 372-383. (In Thai)

Sua-Iam, G. and Makul, N., 2013, “Use of Ternary Blends Cementitious Material to Enhance Fresh and Hardened Properties of Self-Compacting Concrete,” KMUTT Research and Development Journal, 36 (1), pp. 127-147. (In Thai)

Makarat, N. Jaturapitukkul, C. Namarak, C. and Sata, V., 2001, “Effects of Binder and CaCl2 Contents on the Strength of Calcium Carbide Residue-Fly Ash Concrete,” Cement and Concrete Composites, 33 (3), pp. 436-443.

American Concrete Institute, 2000, “ACI 232.2R-96 Use of Fly Ash in Concrete,” ACI Manual of Concrete Practice : Part 2, Michigan, USA.

Chatveera, B. and Homsriprasert, W., 2011, “Behavior of Cement Plaste Blended Pozzolanic Material in the Application of Microwave Energy,” KMUTT Research and Development Journal, 34 (3), pp. 299-315. (In Thai)

Sata, V. Jaturapitukkul, C. and Kiattikomol, K., 2007, “Influence of Pozzolan from Various By-Product Material on Mechanical Properties of High-Strength Concrete,” Construction and Building Materials, 21 (7), pp. 1589-1598.

Boonsung, A., 2013, “Unconfined Compressive Strength of Flowable fill Material from Industrial waste of Kaolin,” Proceeding of the 10th Kasetsart University Kampaeng Saen Conference, Nakhonpathom, Thailand. pp. 1460-1468. (In Thai)

Lambe, T.W. Michells, A.S. and Moh, Z.C., 1959, Improvement of Soil-Cement with Alkali Metal Compounds, Highway Research Board Bulletin 241. Washington, USA.

Sukontasukkul, P., 2013, Concrete, Pathumthani, Thailand. (In Thai)

Kumpala, A. Katkan, W. and Horpibulsuk, S., 2007, “Unconfined Compressive Strength of Sility Clay Stabilized by Cement and Rice Husk Ash,” Proceeding of the 12th Nation Convention on Civil Engineering Conference, Phitsanulok, Thailand. pp. 176-182. (In Thai)

Rachan, R., 2009, Strength Development and Microstructure Characteristics of Soft Bangkok Clay Admixed with Cement and Biomass Ash, Doctor of Philosophy Thesis, Civil Engineering Department, Faculty of Engineering, Thammasat University, 207 p. (In Thai)

Rachan, R. and Vichan, S., 2013, “Unconfined Compressive Strength Development and Microstructure of Calcium Carbide Residue and Biomass Ash Admixed in Compacted Soft Bangkok Clay,” KMUTT Research and Development Journal, 36 (1), pp. 51-71. (In Thai)

Srijaroen, C. Rachan, R. and Horpibulsuk, S., 2014, “Strength Development in Soil Cement Column and Soil Fly Ash-Cement Column in Soft Bangkok Clay Deposit,” KMUTT Research and Development Journal, 37 (2), pp. 151-164. (In Thai)

Chindaprasirt, P. Jaturapitakkul, C. and Sinsiri, T., 2005, “Effect of Fly Ash Fineness on Compressive Strength and Pore Size of Blended Cement Paste,” Cement and Concrete Composites, 27 (1), pp. 225-258.

Horpibulsuk, S. Rachan, R. and Raksachon, Y., 2009, “Role of Fly Ash on Strength and Microstructure Development in Blended Cement Stabilized Silty Clay,” Soil and Foundations, 49 (1), pp. 85-98.

Horpibulsuk, S. Miura, N. and Nagaraj, T.S., 2003, “Assessment of Strength Development in Cement–Admixed High Water Content Clay with Abrams’s Law as a Basis,” Geotechnique, 53 (4), pp. 439-444.

Horpibulsuk, S. Rachan, R. and Suddeepong, A., 2001, “Assessment of Strength Development in Blended Cement Admixed Bangkok Clay,” Construction and Building Materials, 25 (4), pp. 1521-1531.

Horpibulsuk, S. Phetchuay, C. and Chinkulkijniwat, A., 2012, “Soil Stabilization by Calcium Carbide Residue and Fly Ash,” Journal of Material in Civil Engineering, 24 (2), pp. 184-193.

Chuangching, N., 2005, Properties and Feasibility of Flowable Fly Ash as Back Fill Material, Master of Engineering Thesis, Civil Engineering Department, Faculty of Engineering, Chiang Mai University, 126 p. (In Thai)