Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

ผลกระทบของซิลิกาฟูมในปฏิกิริยาปอซโซลานิก ที่มีผลต่อกำลังอัดของคอนกรีตสมรรถนะสูง

Other Title (Parallel Title in Other Language of ETD)

Effects of silica fume in pozzolanic reaction on compressive strength of high performance concrete

Year (A.D.)

1996

Document Type

Thesis

First Advisor

เอกสิทธิ์ ลิ้มสุวรรณ

Faculty/College

Graduate School (บัณฑิตวิทยาลัย)

Degree Name

วิศวกรรมศาสตรมหาบัณฑิต

Degree Level

ปริญญาโท

Degree Discipline

วิศวกรรมโยธา

DOI

10.58837/CHULA.THE.1996.1708

Abstract

ปฏิกิริยาเคมีชองซีเมนต์เพสต์ที่ผสมซิลิกาฟูมประกอบด้วยปฏิกิริยาไฮเดรชั่นและปฏิกิริยาปอซโซลานิก ผลผลิตที่สำคัญจากปฏิกิริยาไฮเดรชั่นคือคัลเซียมไฮดรอกไซดืและคัลเซียมซิลิเกตไฮเดรต ในขณะที่ปฏิกิริยาปอซโซลานิกจะใช้คัลเซียมไฮดรอกไซด์ให้เกิดเป็นคัลเซียมซิลิเกตไฮเดรตเพิ่มขึ้นทำหน้าที่ยึดประสานเนื้อคอนกรีตเพิ่มกำลังอัดของคอนกรีตให้สูงขึ้น ในงานวิจัยนี้ได้ทำการทดสอบหาปริมาณคัลเซียมไฮดรอกไซด์ที่เกิดขึ้นตามอายุโดยใช้เครื่องมือวิเคราะห์ด้วยการวัดน้ำหนักภายใต้ความร้อนสูง (Thermogravimetry Analysis, (TGA)) แล้วนำมาคำนวณน้ำหนักโมเลกุลเพื่อหาปริมาณคัลเซียมซิลิเกตไฮเดรตจากสมการเคมีได้เพื่อนำไปสู่การอธิบายผลกระทบของซิลิกาฟูมต่อกำลังอัดของคอนกรีตเปรียบเทียบกับคอนกรีตธรรมดา ในการทดสอบหาปริมาณคัลเซียมไฮดรอกไซด์โดยวิธี TGA จากหลักการที่ว่าคัลเซียมไฮดรอกไซด์จะสลายตัวทำให้น้ำหนักหายไปที่อุณหภูมิ 450 – 600 ˚C จึงสามารถวัดค่าในส่วนที่หายไปได้ งานวิจัยนี้ได้ศึกาผลกระทบของซิลิกาฟูมด้วยการแทนที่ซีเมนต์ปริมาณ 5 – 25 % โดยน้ำหนัก โดยยึดส่วนผสมของคอนกรีตมีปริมาณซีเมนต์ 500 กก.ต่อลบ.ม. สัดส่วนน้ำต่ออนุภาคละเอียด 0.26 -0.32 และปรับแก้คุณสมบัติจากผลกระทบของซิลิกาฟูมให้คงสภาพคอนกรีตสมรรถนะสูงทั้งในสภาพเหลวและคอนกรีตแข็งตัวตามอายุ ผลการทดสอบพบว่าในซีเมนต์เพสต์ธรรมดาคัลเซียมไฮดรอกไซด์จะเพิ่มขึ้นตามอายุเนื่องจากปฏิกิริยาไฮเดรชั่นแต่เมื่อผสมซิลิกาฟูมปริมาณคัลเซียมไฮดรอกไซด์จะลดอัตราการเพิ่มหลังจาก 7 วัน จากผลของปฏิกิริยาปอซโซลานิกระหว่างซิลิกาฟูมกับคัลเซียมไฮดรอกไซด์ ปฏิกิริยาปอซโซลานิกจะเริ่มปรากฏผลตั้งแต่อายุยังน้อย แต่ในช่วงแรกอายุ 1 – 3 วันหากใช้ปริมาณคัลเซียมซิลิเกตไฮเดรตที่เพิ่มขึ้นส่วนที่อายุเกินกว่า 7 วัน ปริมาณคัลเซียมซิลิเกตไฮเดรตจะปรากฏผลได้แม้ที่ปริมาณซิลิกาฟูมเพียง 5% กำลังอัดของคอนกรีตจะแปรผันตรงกับปริมาณคัลเซียมซิลิเกตไฮเดรตโดยสมการความสัมพันธ์จะเป็นเส้นตรงโดยมีความเบี่ยงเบนจากค่าเฉลี่ยด้วยสัมประสิทธิ์การแปรปรวนที่ 0.95 – 1.05 เท่านั้น การพัฒนากำลังอัดของคอนกรีตที่ผสมซิลิกาฟูมด้วยปริมาณ 15% จะให้กำลังอัดอายุ 1, 3 และ 28 วัน เท่ากับ 55, 90 และ 140% ของกำลังอัดคอนกรีตธรรมดาที่อายุ 28 วัน ในขณะที่คอกรีตผสมด้วยซิลิกาฟูม 5% จะพัฒนากำลังที่ 1, 3 และ 28 วันเท่ากับ 50, 80 และ 110% เมื่อเปรียบเทียบกับคอนกรีตธรรมดาที่ 28 วัน อย่างไรก็ตามการใช้ปริมาณซิลิกาฟูมเกินกว่า 5% จะทำให้ความสามารถทำงานได้ของคอนกรีตเหลวลดลงทั้งจากค่าการยุบตัว และค่าการไหลแผ่จึงต้องมีการปรับแต่งให้มีการไหลลื่นดีขึ้นด้วยการเติมปริมาณสารลดน้ำพิเศษเพิ่ม ดังนั้นการใช้ซิลิกาฟูมให้มีประสิทธิผลทั้งกำลังอัดและความสามารถทำงานด้วยอัตรา 5% ที่สัดส่วนน้ำต่ออนุภาคละเอียด 0.32 แต่หากจะพิจารณาเพียงเฉพาะกำลังอัดเพียงอย่างเดียวปริมาณซิลิกาฟูมที่มีประสิทธิผลสูงสุดควรยึดถือที่ 15% ผนวกกับการเพิ่มสารลดน้ำพิเศษให้การไหลลื่นดีได้

Other Abstract (Other language abstract of ETD)

Significant chemical reactions in cement paste with silica fume consist of hydration reaction of cement and pozzolanic reaction of silica fume. The products of hydration reaction are calcium silicate hydrate and calcium hydroxide while pozzolanic reaction consumes calcium hydroxide to produce calcium silicate hydrate, which is related to the compressive strength of concrete, To determine amount of calcium hydroxide in this study, Thermogravimetry Analysis (TGA) are required, and then the amount of calcium silicate hydrated can be calculated from the molecular weight on the basis of chemical composition. The principal concept of the Thermogravimetry Analysis for calcium hydroxide which is decomposed at 450-600 ˚C so that weight loss can be obtained. The study has considered silica fume as substitution of cement between 5 – 25% by weight and the concrete mixes are 500 kg./m3 of cement and the water to fine ratio[w/(c+sf)] of 0.26 – 0.32. Essential high performance concrete properties in fresh and harden states must be maintained and adjusted by means of chemical admixture dosage. The amount of calcium hydroxide content in cement paste is tested to be increased by age of hydration reaction while the silica fume substitution has shown reduction rate of increment after the age of more than 7 days due to consumption of calcium hydroxide in pozzolanic reaction. The reaction has shown some indication by means of calcium hydroxide consumption since the first day of mixing. However, at early age, the calcium silicate hydrate has shown slightly significant with lower content of silica fume (5 – 10 %) but it will be influenced by amount of silica fume more than 15%.At the age more than 7 days, the amount of calcium silicate hydrate has significant developed even the amount of silica fume at 5%. The compressive strength has indicated direct proportion to the amount of calcium silicate hydrate in linear proportion with coefficient of variance at 0.95 – 1.05. Strength development of concrete with 15% silica fume has shown the most effective in early age and the strength at 1, 3 and 28 days has been 55, 90, 140 % of the control ones at 28 days. On the other hand, the development of low content of silica fume at 5% has shown 50, 80 and 110% at the age of 1, 3 and 28 days, respectively, in comparison to the control ones. The most effective proportion to comply both strength and workability, the mixes of 5% silica fume, water to fine ratio 0.32 and the cement content 500 kg/m3 are the most suitable ones. However, if the only high strength is considered, then the silica fume substitution at 15% may be used with some adjustment of workability by means of chemical admixture dosage.

Link to Full Text

Share

COinS