สารพันปัญหาคอนกรีต

ผศ.ดร. สมิตร ส่งพิริยะกิจ มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีพระจอมเกล้าพระนครเหนอื

หัวข้อบรรยาย

1.แบบหล่อคอนกรีต

2.การเทคอนกรีตในหน้าฝน

3.หยุดคอนกรีต (ไม)่ นอกต ารา

4.ก าลังของรอยต่อ ระหว่างคอนกรีตเก่าและใหม่

5.ก าลังที่เหมาะสมของคอนกรีต

6.ถนน (คอนกรีต) ไร้ฝุ่น

แบบหล่อคอนกรีต การออกแบบ โครงสร้างชั่วคราว

เช่น นั่งร้าน แบบหล่อคอนกรีต มี

ความส าคญัไม่ยิ่งหย่อนไปกว่าการ

ออกแบบโครงสร้างถาวร

ข่าวการวิบัติของนั่งร้าน มีเป็นระยะๆ ทั้งๆที่นั่งร้าน แบบหล่อคอนกรีตเป็นโครงสร้างที่รับน้้าหนัก เพียงระยะเวลาสั้นๆ เท่านั้น เมื่อคอนกรีตสามารถรับก้าลังได้ นั่งร้าน ก็จะรับภาระน้้าหนักน้อยลงไปทันท ี

อันตรายจากน่ังร้านแบบหล่อ

นั่งร้านถล่ม ด้วย 2 สาเหตุ

• ประมาท

• ไม่ออกแบบการรับก าลังของ

นั่งร้าน

การออกแบบโดยอาศัยความคุ้นเคย และประสบการณ์

ในการท างาน (ไม่ผิด ในกรณีที่ท าซ้ าๆ แบบเดิม ขนาดเดิม ฯลฯ)

การออกแบบโดยใช้ตาราง

การออกแบบโดยละเอียด

@

แต่การออกแบบนั่งร้านอาจจะไม่ช่วยใน

เรื่องน้ี

รอยต่อเหล็กในต้าแหน่งเดียวกัน

มาตรฐาน วสท 1014-46 แนะน้าว่าในการออกแบบต้องค้านึงถึงแรงในแนวดิ่ง อันได้แก่ น้้าหนักของเหล็กเสริม คอนกรีต คนงาน เครื่องมือ เครื่องจักรกล สิ่งของช่ัวคราว แรงลมและแรงกระแทกจากการท้างาน

- น้้าหนักจากคอนกรีต = 2400 kg/ m3 - น้้าหนักจากการท้างานตั้งแต่ 60 ถึง 250 กก/ตร.ม.

จากแรงกระแทกของป้ัมและการเทกองคอนกรีตที่เกลี่ยให้ราบไม่ทัน การต้ังและวางป้ัมลม เครื่องเขย่าคอนกรีต

มาตรฐานยังแนะน้าว่า “ห้ามใช้การต่อแบบทาบในสนามเกินกว่าอันสลบัอัน ส้าหรับการค้้ายันใต้แผ่นพืน้....รอยต่อต้องไม่อยู่ใกล้กับกึ่งกลางของตัวค้้ายัน โดยไม่มีที่ยึดด้านข้างหรือกึ่งกลาง...ทั้งนี้เพื่อป้องกันการโก่ง”

การประมาณน้ าหนักที่กระท าต่อไม้แบบ

ส าหรับแบบหล่อเสา

P = 800 + [80000 R / (T+20)] กก/ตร.ม. (1)

ส าหรับแบบหล่อก าแพงที่เทช้ากว่า 2 ม./ชม.

P = 800 + [(80000+R) / (T+20)] กก/ตร.ม. (2)

ส าหรับแบบหล่อก าแพงที่เทเร็วกว่า 2 ม./ชม.

P = 800 + [(120000+25000R) / (T+20)] กก/ตร.ม (3)

แรงดันในเสาและก าแพง

P = แรงดันคอนกรีตต่อผนังแบบหล่อ มีหน่วยเป็น กก/ตร.ม.

R = อัตราการเท วัดตามแนวดิ่ง มีหน่วยเป็น ม./ชม.

T = อุณหภูมิของคอนกรีต มีหน่วยเป็น oC (อาจสมมุติให้เท่ากับ

30 oC ถึง 40 oC ส้าหรับการเทเวลากลางคืนและกลางวัน

ตามล้าดับ และ T ยิ่งมาก P ยิ่งน้อย)

แรงดันในเสาและก าแพง

การเทคอนกรีตในหน้าฝน

การหยุดคอนกรีต พ้ืนและคาน

ปัญหา การเทคอนกรีต

ในหน้าฝน มักเกิดขึ้นเฉพาะ การเทคอนกรีตพื้นขนาดใหญ่ เพราะมีพื้นที่มาก ส่วนโครงสร้างอืน่ๆ เช่นคาน ก้าแพง และเสา โครงสร้างจะมีพื้นที่โดนฝนน้อย ป้องกันได้ง่าย

วสท 1008-38 ให้ค้าแนะน้าไว้ดังน้ี

- รอยต่อก่อสร้างส้าหรบัพ้ืน ต้องอยู่ในช่วงกลางซึ่งห่างจากขอบรองรับไม่น้อยกว่าหนึ่งในสามของช่วงพื้น คานซอย และคาน - รอยต่อก่อสร้างในคานหลัก ต้องอยู่หา่งจากจุดตัดระหว่างคานซอยกับคานหลักไม่น้อยกว่าสองเท่าของความกว้างของคานซอย - ก่อนที่จะเทคอนกรีต คาน หรือแผ่นพื้น ซึ่งรองรับด้วยเสา หรือก้าแพง ต้องรอให้คอนกรีตเสา หรือก้าแพงนั้นแข็งตัวเสียก่อน

รอยต่อก่อสร้าง จะต้องเลือกท้าในต้าแหน่งที ่ ไม่ท้าให้โครงสร้างเสียความแข็งแรง และต้องออกแบบให้สามารถถ่ายแรงเฉือน และแรงอื่นๆ ผ่านรอยต่อได ้

C

T

เราจะพบว่าปัญหาของรอยต่อคอนกรีต เป็นประเด็นความห่วงใยเร่ืองของการสูญเสียก้าลังเฉือน ของโครงสร้างคอนกรีตเป็นหลัก

ประการแรก ต้องเทคอนกรีตต่อหรือต้องตักคอนกรีตออกเพื่อหยุดคอนกรีตให้ตั้งฉากกับพื้นไม้แบบให้ได้ เพ่ือให้แรงคู่ควบที่กระท้ากับหน้าตัดมีทิศทางตั้งฉาก และมีเพียงคู่เดียว (ดูรูป) โดยไม่มีแรงขนานหน้าตัด (Plane Stress) เพื่อเป็นการตัดประเด็นปัญหาจากแรงนี้ได้ ห้ามหยุดคอนกรีตที่มีหน้าตัดเฉียง เป็นอันขาด

D rop P anel

M idd le T h ird A rea

L ess S h ear A rea

Ln/3 Ln /3Ln /3

L2/3

L2/3

L2/3

ประการที่สอง ส้าหรับการเทคอนกรีตแผ่นพื้น ต้องพยายามหยุดคอนกรีต ในช่วงหนึ่งในสามของกลางช่วงแผ่นพื้น (Middle

Third) เพราะเป็นช่วงท่ีมีแรงเฉือนน้อย และหลีกเลี่ยงการหยุดในต้าแหน่ง ที่คอนกรีตต้องรับก้าลังเฉือนมาก กล่าวคือบริเวณใกล้เสา แป้นหัวเสา ก้าแพง หรือคาน

ถ้าท้าไม่ได้ ผู้รับเหมาและผู้ควบคุมงานควรปรึกษากันเพื่อประเมินก้าลังเฉือนที่หายไป แล้วต้องจัดเหล็กเสริมรับแรงเฉือนเสียบตรงรอยต่อไป

ก าลังของรอยต่อคอนกรีต

F=A vf fyF=A vf fy

Vu

Vn

= µ

Av

f fy

O lder C oncrete N ew C oncrete

เราจะออกแบบหน้าตัดนี้ได้

อย่างไร F=A vf fyF=A vf fy

Vu

Vn

= µ

Av

f fy

O lder C oncrete N ew C oncrete

มาตรฐาน วสท 1008-38 กล่าวว่า “ให้ใช้ข้อก้าหนด 4407 เม่ือเห็นสมควรที่จะพิจารณาว่ามีการถ่ายแรงเฉือน ผ่านระนาบที่ก้าหนดให้ เช่นผิวต่อระหว่างวัสดุที่ไม่เหมือนกัน และผิวต่อระหว่างคอนกรีตที่หล่อในเวลาต่างกัน”

แรงเฉือน - ความเสียดทาน

กลไกการถ่ายแรงเฉือนแบบ แรงเฉือน-ความเสียดทาน แตกต่างจากการถ่ายแรงเฉือนในหน้าตัดคานปกติ

• ลักษณะของร้อยราว จะถูกก้าหนดขึ้นหรือสมมุติขึ้นอย่าง

ชัดเจน เช่นในกรณีของรอยต่อคอนกรีตเก่าและใหม่ • ก้าลังรับแรงเฉือนของหน้าตัด ขึ้นอยู่กับแรงเสียดทานระหว่าง

ผิวสัมผัสของคอนกรีต ที่มีเหล็กเสริมรับแรงดึงสร้างแรงบีบ (clamping force) หน้าตัดทั้งสองเข้าหากัน (ดูรูป) • ความสามารถในการถ่ายแรงเฉือน จึงขึ้นอยู่กับความหยาบที่

ผิวคอนกรีตและขนาดของแรงกดบนผิวสัมผัสเป็นหลัก

ก้าลังเฉือนระบุ Vn ค้านวณได้จากสมการ Vn = Avf fy

เท่ากับ 0.85 Avf เป็น พื้นที่หน้าตัดเหล็กที่ผ่านระนาบแรงเฉือน fy เป็นก้าลังครากของเหล็กมีค่าไม่เกิน 4000 กก/ ซม2 และ เป็นสัมประสิทธิ์แรงเสียดทาน โดย ส้าหรับคอนกรีตปกติ มีค่าดังต่อไปนี้

คอนกรีตที่หล่อติดกับคอนกรีตที่แข็งตัวแล้วโดยตั้งใจท าให้เกิดผิวหยาบลึกประมาณ 6 มม ....... 1.0

คอนกรีตที่หล่อติดกับคอนกรีตที่แข็งตัวแล้วโดยไม่มีผิวรอยต่อที่ท าให้หยาบ .................. 0.6

แต่ Vn ต้องมีค่าไม่เกิน 0.2 f’cAc และไม่เกิน 56Ac ซึ่งมีหน่วยเป็น กิโลกรัม

ก าลังอัดที่เหมาะสมส าหรับงานคอนกรีต

วิศวกรหลายท่านไม่ว่าจะเป็นผู้ออกแบบ หรือผู้ควบคุมงานในสนาม มักมีความกังวลถึงก้าลังอัดของคอนกรีตที่ไม่เป็นไปตามที่ได้ออกแบบไว้ ผู้ออกแบบ มักแก้ปัญหาโดยการออกแบบโครงสร้างโดยใช้คอนกรีตที่มีก้าลังที่ต่้ากว่า เช่น 210 กก/ซม2 แต่ก้าหนดก้าลังของคอนกรีตในรายการประกอบแบบโดยใช้คอนกรีตที่มีก้าลังสูงกว่าเช่น 240 กก/ซม2

บางท่านอาจใช้วิธีก้าหนดก้าลังของคอนกรีตเท่าเดิมแต่ก้าหนดวิธีทดสอบก้าลังอัดของคอนกรีตด้วยตัวอย่างทรงลูกบาศก์ ซ่ึงก็จะให้ค่าก้าลังอัดที่สูงขึ้นเมื่อเทียบกับการทดสอบแบบทรงกระบอก (เป็นวิธีที่มาตรฐานการออกแบบใช้อ้างอิง)

การแก้ปัญหาท่ีผิดวิธี

การแก้ปัญหาแบบนี้ อาจก่อให้เกิดปัญหาอื่นๆ โดยไม่คาดคิดได้ เช่นการเทเข้าแบบยากเพราะค่าการยุบตัวที่ต่้าเกินไป และที่ส้าคัญที่สุด จะเป็นการสิ้นเปลืองอย่างมาก ส้าหรับคอนกรีตที่ผลิตโดย โรงงานผลิตคอนกรีตที่มีการควบคุมคุณภาพ คอนกรีตที่ถูกต้องตามหลักวิชาการ

วสท ก้าหนดวิธีการควบคุณภาพคอนกรีต โดยวิธีทางสถิติ เช่นเม่ือมีการทดสอบตัวอย่าง มากกวา่ 30 ตัวอย่าง เพื่อหาความแปรปรวนของก้าลังอัดคอนกรีต มาตรฐาน วสท ก็ได้แนะน้าให้ใช้ค่า 1.34 เท่าของความแปรปรวนนั้น บวกเพิ่มก้าลังอัดที่ต้องการออกแบบ เป็นเป้าหมายก้าลังอัดคอนกรีตที่ผู้ผลิตคอนกรีตจะต้องผลิตให้ได้

เช่นถ้าพบว่าความแปรปรวนของก้าลังอัดคอนกรีต (ที่ผสมโดยคนกลุ่มหนึ่ง มวลรวมกองหนึ่ง ปูนซีเมนต์ยี่ห้อหนึ่ง ฯลฯ) เท่ากับ + 35 กก/ซม2

ส้าหรับคอนกรีตที่ออกแบบให้มีก้าลังอัด = 210 กก/ซม2 ค่าก้าลังอัดเป้าหมายในการผลิต ก็คือ 210 + (1.34x35) = 257 กก/ซม2 เป็นต้น

ถ้าเราก้าหนดค่ากา้ลังอดัของคอนกรีตที่สูงขึ้น เช่น 240 กก/ซม2 กรณีที่

แย่ที่สุด วสท ให้บวกกา้ลังอัดเพิ่มอีก 85 กก/ซม2 รวมเป็น 325 กก/ซม2

เราจะพบว่าเราเผื่อก้าลังอัดของคอนกรีตถึง 115 กก/ซม2 ส้าหรับ

คอนกรีต 210 กก/ซม2 !!

รายละเอียดในเรื่องนี ้หาอ่านได้จากมาตรฐาน วสท 1008-36

ก าลังอัดที่เหมาะสมส าหรับงานคอนกรีต

ก่อสร้างดี เตรียมเทดี แบบหล่อดี เครื่องมือดี

บ่มคอนกรีตดี

ผลิตคอนกรีต โดยค านึงถึงความ

แปรปรวน

ออกแบบ โครงสร้างคอนกรีต โดยใช้ก าลังเหมาะสม

ทั้งสามสิ่งเป็นห่วงโซ่ที่เชื่อมถึงกัน ถ้าโซ่ข้อใดขาด ไม่รักษาพันธะกิจของตัวเอง เราก็อาจได้โครงสร้างที่ไม่แข็งแรง หรืออาจจะเป็นโครงสร้างที่สิ้นเปลืองจนเกินไป

ถนน (คอนกรีต) ไร้ฝุ่น

ปัญหา ถนนคอนกรีตแต่ไม่ไร้ฝุ่นเกิดขึ้นมานานพอสมควรแล้ว

ปัญหาการเกิดฝุ่นที่ผิวหน้าถนนภายหลังจากเปิดใช้การจราจรไม่นาน อาจเกิดได้จากปัญหาต่อไปนี้ ประการแรก เกิดจากการใช้คอนกรีตทีม่ีก้าลังอัดต่้ากวา่ก้าลังออกแบบมาใช้ในการเทผิวถนน หรือเปิดใช้งานถนนขณะที่คอนกรีตมีก้าลังอัดน้อยเกินไป ประการที่สอง ขาดการควบคุมงานที่ดีในขณะก่อสร้าง โดยปล่อยให้คอนกรีตมีความเยิ้มน้้ามากจนอัตราส่วนน้้าต่อปูนซีเมนต์บริเวณผิวด้านบน

0

10

20

30

40

0 30 60 90 120 150 180 210 240

Curing Age (days)

Com

pre

ssiv

e S

trength

(M

Pa) 06FA1-20

06C

06FA1-40

06FA1-60

การใช้หรือไม่ใช้ เถ้าถ่านหิน ไม่มีประเด็นส้าหรับการท้าคอนกรีต ให้มีก้าลังอัดสูงขึ้นหรือต่้าลง เพราะ เราสามารถ ออกแบบส่วนผสม เพื่อให้ได้ก้าลังอัด ของคอนกรีต ตามต้องการได้อยู่แล้ว

เครื่อง Rotating-Cutting ตามมาตรฐาน ASTM C 944 ขัดสีคอนกรีตโดยตรง ที่ผิวดา้นบนของตัวอย่าง และวัดน้้าหนักที่สูญเสีย (Weight Loss) โดยการชั่งน้้าหนัก

เราไม่ใช ้ คอนกรีตที่มีก าลัง 210 กก/ซม2 เทพื้นโรงงาน พื้นถนน โดยออกแบบให้หนา คอนกรีต ต้องมีก าลังอย่างน้อย 280 กก/ซม2

น้ าหนักที่สูญเสียจากการสึกกร่อนที่ผิวหน้า ถ้าน้อยกว่า 4 กรัม ถือว่าเป็นคอนกรีตที่ทนต่อการสึกกร่อนมาก

ขอบคุณครับ www.thaitca.or.th Facebook: thaitca@gmail.com