การวเคราะหการอบแหงและศกษาคณสมบตของซเมนตเพสตโดยใชเครองไมโครเวฟปอนคลนสองต าแหนงแบบไมสมมาตรรวมกบระบบสญญากาศ

โดย

นายศระ เล ศวร ยจ ตต

วทยานพนธ นเป นส วนหนงของการศกษ าตามหลกส ตร วศวกรรมศาสตรมหาบณฑต ภาควชาวศวกรรมเคร องกล

คณะวศวกรรมศาสตร มหาวทยาล ยธรรมศาสตร ปการศกษ า 2558

ลขส ทธ ของมหาวทยาล ยธรรมศาสตร

การวเคราะหการอบแหงและศกษาคณสมบตของซเมนตเพสตโดยใชเครองไมโครเวฟปอนคลนสองต าแหนงแบบไมสมมาตรรวมกบระบบสญญากาศ

โดย

นายศระ เล ศวร ยจ ตต

วทยานพนธ นเป นส วนหนงของการศกษ าตามหลกส ตร วศวกรรมศาสตรมหาบณฑต ภาควชาวศวกรรมเคร องกล

คณะวศวกรรมศาสตร มหาวทยาล ยธรรมศาสตร ปการศกษ า 2558

ลขส ทธ ของมหาวทยาล ยธรรมศาสตร

DRYING AND CHARACTERISTICS OF CEMENT PASTE IN A COMBINED UNSYMMETRICAL DOUBLE-FEED

MICROWAVE AND VACUUM DRYER

BY

MR.SIRA LERTWIRIYAJITTA

A THESIS SUBMITTED IN PARTIAL FULFILLMENT OF THE REQUIREMENTS FOR THE DEGREE OF MASTER OF ENGINEERING IN MECHANICAL

DEPARTMENT OF MECHANICAL ENGINEERING FACULTY OF ENGINEERING THAMMASAT UNIVERSITY

ACADEMIC YEAR 2015 COPYRIGHT OF THAMMASAT UNIVERSITY

(1)

หวขอวทยานพนธ การวเคราะหการอบแหงและศกษาคณสมบตของซเมนตเพสตโดยใชเครองไมโครเวฟปอนคลนสองต าแหนงแบบ

ไมสมมาตรรวมกบระบบสญญากาศ ชอผเขยน นายศระ เลศวรยจตต ชอปรญญา วศวกรรมศาสตรมหาบณฑต

สาขาวชา มหาวทยาลย/คณะ/ สาขาวชาวศวกรรมเครองกล คณะวศวกรรมศาสตร มหาวทยาลยธรรมศาสตร

อาจารยทปรกษาวทยานพนธ ผชวยศาสตราจารย ดร.สมศกด วงษประดบไชย ปการศกษา 2558

บทคดยอ

งานวจยนศกษาการบมซเมนตเพสตโดยใชเครองไมโครเวฟปอนคลนสองต าแหนงแบบไมสมมาตรรวมกบระบบสญญากาศ ซงการทดลองจะท าการศกษาจลนศาสตรของกระบวนการบมซเมนตเพสต โดยวเคราะหจากพารามเตอรตาง ๆ เชน ระยะเวลาทใชในการบมซเมนตเพสต อณหภม

ของผวซเมนตเพสต การถายเทความชนในซเมนตเพส ต โดยมอทธพลของความดนสญญากาศอตราสวนของน าตอคอนกรต จ านวนซเมนตเพสต และต าแหนงแมกนตรอน ซงจะท าการทดลอง

เปรยบเทยบหาคาทเหมาะสมทสด อกทงยงท าการตรวจสอบโครงสราง และทดสอบความแขงแรงของซเมนตเพสต

จากผลการทดลองพบวา เมอปอนคลนไมโครเวฟให กบซเมนตเพสต จะท าใหซเมนตเพสตม

อณหภมสงขน เนองจากมคาความชนเรมตนสง สงผลใหมคาไดอเลกตรกสง ท าใหดดซบคลนไมโครเวฟและเปลยนเปนความรอนไดด เมอเวลาผานไปความชนลดลง การดดซบคลนลดลง สงผล

ใหซเมนตเพสตมอณหภมเรมคงท และเมอพจารณาถงความแขงแรง พบวา กรณของซเมนตเพสตทความดนสญญากาศ 50 kPa โดยมอตราสวนของน าตอปนซเมนต 0.45 สามารถรบก าลงอดไดสงทสด นอกจากนผลการทดลองยงแสดงใหเหนวา ทความดนสญญากาศต าจะสงผลใหจดเดอดต าลง ท าให

น าหรอความชนในซเมนตเพสตระเหยไดเรว และลดปรมาณความชนไดเรวกวาความดนสญญากาศสง

ค าส าค ญ : ซเมนตเพสต ระบบสญญากาศ แมกนตรอน คลนไมโครเวฟ

(2)

Thesis Title DRYING AND CHARACTERISTICS OF CEMENT PASTE IN A COMBINED UNSYMMETRICAL

DOUBLE-FEED MICROWAVE AND VACUUM DRYER Author MR.SIRA LERTWIRIYAJITTA Degree The Degree of Master of Engineering in

Mechanical Department/Faculty/University Department of Mechanical Engineering

Faculty of Engineering Thammasat University Thesis Advisor Asst.Prof.Dr.Somsak Vongpradubchai Academic Years 2015

ABSTRACT

The purpose of this research is to conduct an experiment of drying cement paste using a combined double-feed low power microwave and vacuum system to

study how microwave power and vacuum pressure (30 kPa and 50 kPa) could affect the temperature, humidity, and quality of the cement paste. The microwave that

was used is installed with magnetrons and the materials that were tested are cement paste at W/C = 0.38, 0.45, and 0.75 which had a 38, 45, and 75%d.b. humidity before drying in a combined double-feed low power microwave and vacuum, and finally

dropped to 22, 38, and 38%d.b. From the experiment, when the cement paste were being dried in the

microwave, its temperature rises because of its high level of humidity, resulting a high dielectric constant and making the cement paste absorbs the waves and heats up. As it become less humid, it absorbed fewer waves and created a stable

temperature. Considering about the quality, we found that cement paste, using a microwave with 50 kPa vacuum pressure at W/C = 0.45 will give the high

compressive strength. Moreover, the experiment also shows that places with low pressure will make the process of drying the materials to dry faster than places with high pressure, since it reduces their boiling points and makes evaporation faster.

Keyword: Cement paste, Vacuum system, Magnetron, Microwave

(3)

กตตกรรมประกาศ

งานวจยฉบบนสามารถส าเรจลลวงได ผวจยตองใครขอขอบพระคณบคคล ส านกงาน และสถานทตาง ๆ ดงตอไปน

ผชวยศาสตราจารย ดร.สมศกด วงษประดบไชย อาจารยทปรกษาวทยานพนธทใหค าปรกษาและใหก าลงใจแกผวจยในการท าวทยานพนธ รวมถงการใหค าแนะน าในสงตาง ๆ ตลอดระยะเวลาท

ผวจยไดเขามาศกษาในภาควชาวศวกรรมเครองกลน จนท าใหสามารถท างานวจยฉบบนไดส าเรจลลวงและมประสทธภาพ

ศาสตราจารย ดร.ผดงศกด รตนเดโช อาจารย ดร.กรช เจยมจโรจน และ ผชวยศาสตราจารย

ดร.ณฏฐ มากล ประธานกรรมการและกรรมการสอบวทยานพนธ ทใหความกรณาตรวจสอบ และ ใหค าแนะน าสารประโยชนตาง ๆ แกผวจยและงานวจยฉบบนเปนอยางด

สมาชกของหนวยวจยเพอการใชประโยชนจากไมโครเวฟในงานวศวกรรม ( R.C.M.E) และผสนบสนนอน ๆ ทกทาน ทใหค าแนะน า และความรตาง ๆ ทจ าเปนตองานวจยฉบบนรวมทงคอยใหความชวยเหลอในทก ๆ เรอง

หองปฏบตการ R.C.M.E ภาควชาวศวกรรมเครองกล อาคารปฏบตการคณะวศวกรรมศาสตร มหาวทยาลยธรรมศาสตร (ศนยรงสต) ทใหการเออเฟอสถานทในการท าวจย

และสดทายนขอขอบพระคณนายวนชย เลศวรยจตต นางปรยา เลศวรยจตต น.ส.รตนาภรณ เลศวรยจตต และครอบครวของผวจยทเปนก าลงใจใหการสนบสนน และใหค าแนะน าตาง ๆ รวมถงน.ส.กญญา โชคนธทรพย น.ส.ณศบณก สทธภาค และเพอนของผ วจยทคอยสงเสรมและใหการ

ชวยเหลอผจยในการท างานวจยดวยดเสมอมา โดยทงนหากมทานใด สถานทหรอองคกรใด ทผวจยมไดกลาวถง ผวจยตองขออภยและขอขอบคณในความชวยเหลอตาง ๆ เหลานนไว ณ ทนดวย

นายศระ เลศวรยจตต มหาวทยาลยธรรมศาสตร

พ.ศ. 2558

(4)

สารบญ

บทท หนา

บทคดยอ (1)

ABSTRACT (2)

กตตกรรมประกาศ (3)

สารบญ (4)

สารบญตาราง (8)

สารบญภาพ (9)

บทท 1 บทน า 1

1.1 ทมาและความส าคญของปญหา 1

1.2 วตถประสงคของการวจย 3

1.3 ขอบเขตของการวจย 3

1.4 ประโยชนทคาดวาจะไดรบ 4

1.5 ระเบยบวธวจย 4

1.6 แผนการด าเนนงาน 6

บทท 2 งานวจยทเกยวของ 7

บทท 3 ทฤษฎทเกยวของ 12

3.1 ทฤษฎพนฐานเกยวกบกระบวนการถายเทความรอนและมวลสารในวสดพรน 12

3.1.1 กระบวนการถายเทความรอนและมวลสารในวสดพรน 12

3.1.2 รปแบบโครงสรางของวสดพรน 12

3.1.3 การถายเทความรอนและมวลระหวางกระบวนการอบแหงในวสดพรน 14

3.2 ทฤษฎพนฐานเกยวกบกระบวนการท าความรอนดวยไมโครเวฟ 19

(5)

3.2.1 ความรเบองตนเกยวกบไมโครเวฟ 19

3.2.2 ขอดของการท าความรอนไมโครเวฟ 20

3.3 ทฤษฎพนฐานคอนกรต 21

3.3.1 ความหมายของคอนกรต 22

3.3.2 ปฏกรยาไฮเดรชน 22

3.3.3 ปจจยทมผลตอการเกดปฏกรยาไฮเดรชน 25

3.3.4 ก าลงอดของคอนกรต 26

3.3.5 ปจจยทมผลตอก าลงอด 26

3.3.6 การท าคอนกรต 27

3.3.7 การบมคอนกรต 27

3.4 สมการทเกยวของ 28

3.4.1 สมการการผลตประมาณความรอนเชงปรมาตร 28

3.4.2 สมการการหาปรมาณความชน 29

บทท 4 วธการวจย 30

4.1 ขนตอนในการท าวจย 30

4.2 อปกรณการทดลอง 31

4.2.1 เครองไมโครเวฟปอนคลนสองต าแหนงแบบไมสมมาตรรวมกบระบบสญญากาศ 31

4.2.2 ชดกลองอนฟราเรด 32

4.2.3 เครองวดอณหภมแบบอนฟราเรด 33

4.2.4 เครองชงน าหนกแบบดจตอล (Electronic Kitchen Scale) 33

4.2.5 กลองจลทรรศนดจตอล (Digital Microscope) 34

4.2.6 เครองทดสอบคณสมบตเชงกล 34

(6)

4.2.7 เครองอบลมรอน 35

4.2.8 เครองผสมซเมนต 35

4.2.9 เครองชงน าหนกสวนผสมแบบดจตอล 36

4.2.10 แมพมพซเมนตเพสตแบบเหลก 36

4.2.11 ชนวางซเมนตเพสตแบบอะครลค 37

4.2.12 มเตอรไฟฟา 37

4.3 ขนตอนการทดลอง 38

4.3.1 การท าซเมนตเพสต 38

4.3.2 ทดลองโดยใชเตาอบลมรอนดวยอณหภม 105 °C 39

4.3.3 ทดลองโดยใชเครองไมโครเวฟปอนคลนสองต าแหนงแบบไมสมมาตรรวมกบ

ระบบสญญากาศ 39

บทท 5 ผลการทดลองและวจารณผลการทดลอง 42

5.1 ผลการการทดลอง 42

5.1.1 อทธพลของความดนสญญากาศทมผลตออณหภมของซเมนตเพสต 44

5.1.2 อทธพลของความดนสญญากาศทมผลตอปรมาณความชนในซเมนตเพสต 48

5.1.3 อทธพลของอตราสวนของน าตอปนซเมนตทมผลตออณหภมของซเมนตเพสต 51

5.1.4 อทธพลของอตราสวนของน าตอปนซเมนตทมผลตอปรมาณความชนในซเมนต

เพสต 54

5.1.5 อทธพลของต าแหนงแมกนตรอนทมผลตออณหภมของซเมนตเพสต 56

5.1.6 อทธพลของต าแหนงแมกนตรอนทมผลตอปรมาณความชนในซเมนตเพสต 58

5.1.7 อทธพลของจ านวนซเมนตเพสตท มผลตออณหภมของซเมนตเพสต 59

5.1.8 อทธพลของจ านวนซเมนตเพสตท มผลตอปรมาณความชนในซเมนตเพสต 61

(7)

5.1.9 ภาพถายการกระจายตวของอณหภมบรเวณผวของซเมนตเพสตและการกระจาย

ตวของอณหภมในคาวต 63

5.2 ผลการทดสอบสมบตทางกลของซเมนตเพสต 74

5.2.1 อทธพลของความดนสญญากาศและอตราสวนของน าตอปนซเมนตทมผลตอ

ก าลงอดของซเมนตเพสต 74

5.2.2 อทธพลของต าแหนงแมกนตรอนทมผลตอก าลงอดของซเมนตเพสต 75

5.2.3 โครงสรางภายในของซเมนตเพสต 77

5.3 สรปผลการทดลอง 79

5.4 แนวทางงานวจยในอนาคต 79

บรรณานกรม 80

ประวตผเขยน 82

(8)

สารบญตาราง

ตารางท หนา

ตารางท 1.1 แผนการด าเนนงาน 6

ตารางท 4.1 รายละเอยดการทดลองบมซเมนตเพสตในแตละกรณศกษา 30

ตารางท 4.2 อตราสวนผสมของซเมนตเพสต (ตอซเมนตเพสต 1 กอน) 31

ตารางท 5.1 คาการใชพลงงานในการบมซเมนตเพสตดวยเครองไมโครเวฟปอนคลนสอง

ต าแหนงแบบไมสมมาตรรวมกบระบบสญญากาศ 42

(9)

สารบญภาพ

ภาพท หนา

ภาพท 1.1 รายละเอยดของระเบยบวธวจย 5

ภาพท 3.1 โครงสรางของวสดพรนแบบไมชนมากและวสดพรนแบบชนมาก 13

ภาพท 3.2 โครงสรางวสดพรนแบบเซลลลาร-คาพลลาร (Cellular Capillary) 14

ภาพท 3.3 ไดอะแกรมของกระบวนการอบแหงวสดพรน 14

ภาพท 3.4 คาบเวลาของกระบวนการอบแหงและกลไกทควบคมการถายเทมวลสาร 16

ภาพท 3.5 ปรากฏการณทอตราการอบแหงลดลงระยะแรก (First Falling Rate Period) 17

ภาพท 3.6 ปรากฏการณท อตราการอบแหงลดลงระยะทสอง (Second Falling Rate

Period) 18

ภาพท 3.7 ปรากฏการณทอตราการอบแหงขนสดทาย (End Stage of Drying) 19

ภาพท 3.8 สเปคตรมของคลนไมโครเวฟ 20

ภาพท 3.9 การเรยกชอองคประกอบตาง ๆ ของคอนกรต 22

ภาพท 3.10 การเกดปฏกรยาไฮเดรชนของแคลเซยมซลเกต 23

ภาพท 3.11 ขบวนการหนวงเกดปฏกรยาไฮเดรชนของไตรแคลเซยมอลมเนต 24

ภาพท 3.12 ภาพขยาย Monosulphate และ Ettringite 25

ภาพท 4.1 เครองไมโครเวฟปอนคลนสองต าแหนงแบบไมสมมาตรรวมกบระบบสญญากาศ 31

ภาพท 4.2 ชดกลองอนฟราเรด 32

ภาพท 4.3 เครองวดอณหภมแบบอนฟราเรด 33

ภาพท 4.4 เครองชงน าหนกแบบดจตอล 33

ภาพท 4.5 กลองจลทรรศนดจตอล 34

ภาพท 4.6 เครองทดสอบคณสมบตเชงกลของคอนกรต 34

ภาพท 4.7 เครองอบลมรอน 35

ภาพท 4.8 เครองผสมซเมนตเพสต 35

ภาพท 4.9 เครองชงน าหนกสวนผสมแบบดจตอล 36

ภาพท 4.10 แมพมพซเมนตเพสตแบบเหลก 36

(10)

ภาพท 4.11 ชนวางซเมนตเพสตแบบอะครลค 37

ภาพท 4.12 มเตอรไฟฟา 37

ภาพท 4.13 การผสมซเมนตเพสต 38

ภาพท 4.14 การเทปนซเมนตลงในแบบพมพ 38

ภาพท 4.15 ซเมนตเพสตส าหรบเขาเตาอบลมรอน 39

ภาพท 4.16 การชงน าหนกเรมตนและอณหภมเรมตนของซเมนตเพสต 39

ภาพท 4.17 ลกษณะการวางซเมนตเพสตแบบ 12 กอน ภายในคาวต 40

ภาพท 4.18 ลกษณะการวางซเมนตเพสตแบบ 24 กอน ภายในคาวต 40

ภาพท 4.19 การถายภาพการกระจายตวของความรอนทผวซเมนตเพสต 41

ภาพท 4.20 ภาพกอนและหลงการทดสอบก าลงอดของซเมนตเพสต 41

ภาพท 5.1 การเปรยบเทยบระหวางอณหภมกบเวลาทความดนสญญากาศ 30 kPa และ

50 kPa ต าแหนงแมกนตรอนตวท 1 จ านวนซเมนตเพสต 12 กอน โดยม

อตราสวนน าตอปนซเมนต (ก) 0.38 (ข) 0.45 (ค) 0.75 46

ภาพท 5.2 การเปรยบเทยบระหวางอณหภมกบเวลาทความดนสญญากาศ 30 kPa และ

50 kPa ต าแหนงแมกนตรอนตวท 1 จ านวนซเมนตเพสต 24 กอน โดยม

อตราสวนน าตอปนซเมนต (ก) 0.38 (ข) 0.45 (ค) 0.75 47

ภาพท 5.3 การเปรยบเทยบระหวางปรมาณความชนกบเวลาทความดนสญญากาศ 30

kPa และ 50 kPa ต าแหนงแมกนตรอนตวท 1 จ านวนซเมนตเพสต 12 กอน

โดยมอตราสวนน าตอปนซเมนต (ก) 0.38 (ข) 0.45 (ค) 0.75 49

ภาพท 5.4 การเปรยบเทยบระหวางปรมาณความชนกบเวลาทความดนสญญากาศ 30

kPa และ 50 kPa ต าแหนงแมกนตรอนตวท 1 จ านวนซเมนตเพสต 24 กอน

โดยมอตราสวนน าตอปนซเมนต (ก) 0.38 (ข) 0.45 (ค) 0.75 51

ภาพท 5.5 การเปรยบเทยบระหวางอณหภมกบเวลาโดยมอตราสวนของน า ตอปนซเมนต

0.38 0.45 และ 0.75 ต าแหนงแมกนตรอนตวท 1 จ านวนซเมนตเพสต 12

กอน ทความดนสญญากาศ (ก) 30 kPa (ข) 50 kPa 52

(11)

ภาพท 5.6 การเปรยบเทยบระหวางอณหภมกบเวลาโดยมอตราสวนของน า ตอปนซเมน ต

0.38 0.45 และ 0.75 ต าแหนงแมกนตรอนตวท 1 จ านวนซเมนตเพสต 24

กอน ทความดนสญญากาศ (ก) 30 kPa (ข) 50 kPa 53

ภาพท 5.7 การเปรยบเทยบระหวางปรมาณความชนกบเวลาโดยมอตราสวนของน า ตอ

ปนซเมนต 0.45 และ 0.75 ต าแหนงแมกนตรอนตวท 1 จ านวนซเมนตเพสต

12 กอน ทความดนสญญากาศ (ก) 30 kPa (ข) 50 kPa 55

ภาพท 5.8 การเปรยบเทยบระหวางปรมาณความชนกบเวลาโดยมอตราสวนของน า ตอ

ปนซเมนต 0.45 และ 0.75 ต าแหนงแมกนตรอนตวท 1 จ านวนซเมนตเพสต

24 กอน ทความดนสญญากาศ (ก) 30 kPa (ข) 50 kPa 56

ภาพท 5.9 การเปรยบเทยบระหวางอณหภมกบเวลาโดยมอตราสวนของน า ตอปนซเมนต

0.45 ทความดนสญญากาศ 50 kPa ต าแหนงแมกนตรอนตวท 1 2 และ 1กบ2

ทจ านวนซเมนตเพสต (ก) 12 กอน (ข) 24 กอน 57

ภาพท 5.10 การเปรยบเทยบระหวางปรมาณความชนกบเวลาโดยมอตราสวนของน า ตอ

ปนซเมนต 0.45 ทความดนสญญากาศ 50 kPa ต าแหนงแมกนตรอนตวท 1 2

และ 1กบ2 ทจ านวนซเมนตเพสต (ก) 12 กอน (ข) 24 กอน 59

ภาพท 5.11 การเปรยบเทยบระหวางอณหภมกบเวลาทความดนสญญากาศ 50 kPa โดยม

อตราสวนน าตอปนซเมนต 0.45 จ านวนซเมนตเพสต 12 กอน และ 24 กอน ท

การปอนคลนไมโครเวฟในต าแหนงแมกนตรอน (ก) ตวท 1 (ข) ตวท 2 (ค) ตว

ท 1กบ2 61

ภาพท 5.12 การเปรยบเทยบระหวางปรมาณความชนกบเวลาทความดนสญญากาศ 50 kPa

โดยมอตราสวนน าตอปนซเมนต 0.45 จ านวนซเมนตเพสต 12 กอน และ 24

กอน ทการปอนคลนไมโครเวฟในต าแหนงแมกนตรอน (ก) ตวท 1 (ข) ตวท 1

กบ2 62

ภาพท 5.13 ต าแหนงของซเมนตเพสตทน ามาถายภาพการกระจายตวของอณหภมบรเวณผว 63

(12)

ภาพท 5.14 การกระจายตวของอณหภมบรเวณผวของซเมนตเพสตจากซเมนตเพสต

ต าแหนงแถวบน กอนกลาง ดานหนาของคาวต ทความดนสญญากาศ 30 kPa

อตราสวนของน าตอปนซเมนต 0.38 แมกนตรอนตวท 1 จ านวนซเมนตเพสต

12 กอน ในเวลาท (ก) 10 นาท (ข) 40 นาท (ค) 80 นาท 64

ภาพท 5.15 การกระจายตวของอณหภมบรเวณผวของซเมนตเพสตจากซเมนตเพสต

ต าแหนงแถวบน กอนกลาง ดานหนาของคาวต ทความดนสญญากาศ 50 kPa

อตราสวนของน าตอปนซเมนต 0.38 แมกนตรอนตวท 1 จ านวนซเมนตเพสต

12 กอน ในเวลาท (ก) 10 นาท (ข) 40 นาท (ค) 80 นาท 64

ภาพท 5.16 การกระจายตวของอณหภมบรเวณผวของซเมนตเพสตจากซเมนตเพสต

ต าแหนงแถวบน กอนกลาง ดานหนาของคาวต ทความดนสญญากาศ 30 kPa

อตราสวนของน าตอปนซเมนต 0.45 แมกนตรอนตวท 1 จ านวนซเมนตเพสต

12 กอน ในเวลาท (ก) 10 นาท (ข) 30 นาท (ค) 40 นาท 65

ภาพท 5.17 การกระจายตวของอณหภมบรเวณผวของซเมนตเพสตจากซเมนตเพสต

ต าแหนงแถวบน กอนกลาง ดานหนาของคาวต ทความดนสญญากาศ 50 kPa

อตราสวนของน าตอปนซเมนต 0.45 แมกนตรอนตวท 1 จ านวนซเมนตเพสต

12 กอน ในเวลาท (ก) 10 นาท (ข) 30 นาท (ค) 40 นาท 65

ภาพท 5.18 การกระจายตวของอณหภมบรเวณผวของซเมนตเพสตจากซเมนตเพสต

ต าแหนงแถวบน กอนกลาง ดานหนาของคาวต ทความดนสญญากาศ 30 kPa

อตราสวนของน าตอปนซเมนต 0.75 แมกนตรอนตวท 1 จ านวนซเมนตเพสต

12 กอน ในเวลาท (ก) 10 นาท (ข) 80 นาท (ค) 120 นาท 66

ภาพท 5.19 การกระจายตวของอณหภมบรเวณผวของซเมนตเพสตจากซเมนตเพสต

ต าแหนงแถวบน กอนกลาง ดานหนาของคาวต ทความดนสญญากาศ 50 kPa

อตราสวนของน าตอปนซเมนต 0.75 แมกนตรอนตวท 1 จ านวนซเมนตเพสต

12 กอน ในเวลาท (ก) 10 นาท (ข) 80 นาท (ค) 120 นาท 66

ภาพท 5.20 ต าแหนงและทศทางการปอนคลนของแมกนตรอนตวท 1 และ 2 67

(13)

ภาพท 5.21 การกระจายตวของอณหภมของซเมนตเพสตภายในคาวต ทถายภายในคาวต ท

ความดนสญญากาศ 50 kPa อตราสวนของน า ตอปนซเมนต 0.45 ต าแหนง

แมกนตรอนตวท 1 จ านวนซเมนตเพสต 12 กอน ในเวลาท (ก) 20 นาท (ข) 40

นาท 68

ภาพท 5.22 การกระจายตวของอณหภมของซเมนตเพสตภายในคาวต ทถายภายในคาวต ท

ความดนสญญากาศ 50 kPa อตราสวนของน า ตอปนซเมนต 0.45 ต าแหนง

แมกนตรอนตวท 2 จ านวนซเมนตเพสต 12 กอน ในเวลาท (ก) 20 นาท (ข) 40

นาท 68

ภาพท 5.23 การกระจายตวของอณหภมของซเมนตเพสตภายในคาวต ทถายภายในคาวต ท

ความดนสญญากาศ 50 kPa อตราสวนของน า ตอปนซเมนต 0.45 ต าแหนง

แมกนตรอนตวท 1กบ2 จ านวนซเมนตเพสต 12 กอน ในเวลาท (ก) 20 นาท

(ข) 30 นาท 69

ภาพท 5.24 การกระจายตวของอณหภมของซเมนตเพสตภายในคาวต ทถายภายในคาวต ท

ความดนสญญากาศ 50 kPa อตราสวนของน า ตอปนซเมนต 0.45 ต าแหนง

แมกนตรอนตวท 1 จ านวนซเมนตเพสต 24 กอน ในเวลาท (ก) 20 นาท (ข) 40

นาท 69

ภาพท 5.25 การกระจายตวของอณหภมของซเมนตเพสตภายในคาวต ทถายภายในคาวต ท

ความดนสญญากาศ 50 kPa อตราสวนของน า ตอปนซเมนต 0.45 ต าแหนง

แมกนตรอนตวท 2 จ านวนซเมนตเพสต 24 กอน ในเวลาท (ก) 20 นาท (ข) 40

นาท 70

ภาพท 5.26 การกระจายตวของอณหภมของซเมนตเพสตภายในคาวต ทถายภายในคาวต ท

ความดนสญญากาศ 50 kPa อตราสวนของน า ตอปนซเมนต 0.45 ต าแหนง

แมกนตรอนตวท 1กบ2 จ านวนซเมนตเพสต 24 กอน ในเวลาท (ก) 20 นาท

(ข) 40 นาท 70

(14)

ภาพท 5.27 การกระจายตวของอณหภมของซเมนตเพสตภายในคาวต ทถายภายนอกคาวต

ทความดนสญญากาศ 50 kPa อตราสวนของน าตอปนซเมนต 0.45 ต าแหนง

แมกนตรอนตวท 1 จ านวนซเมนตเพสต 12 กอน ในเวลาท (ก) 20 นาท (ข) 40

นาท 71

ภาพท 5.28 การกระจายตวของอณหภมของซเมนตเพสตภายในคาวต ทถายภายนอกคาวต

ทความดนสญญากาศ 50 kPa อตราสวนของน าตอปนซเมนต 0.45 ต าแหนง

แมกนตรอนตวท 2 จ านวนซเมนตเพสต 12 กอน ในเวลาท (ก) 20 นาท (ข) 40

นาท 71

ภาพท 5.29 การกระจายตวของอณหภมของซเมนตเพสตภายในคาวต ทถายภายนอกคาวต

ทความดนสญญากาศ 50 kPa อตราสวนของน าตอปนซเมนต 0.45 ต าแหนง

แมกนตรอนตวท 1กบ2 จ านวนซเมนตเพสต 12 กอน ในเวลาท (ก) 20 นาท

(ข) 30 นาท 72

ภาพท 5.30 การกระจายตวของอณหภมของซเมนตเพสตภายในคาวต ทถายภายนอกคาวต

ทความดนสญญากาศ 50 kPa อตราสวนของน าตอปนซเมนต 0.45 ต าแหนง

แมกนตรอนตวท 1 จ านวนซเมนตเพสต 24 กอน ในเวลาท (ก) 20 นาท (ข) 40

นาท 72

ภาพท 5.31 การกระจายตวของอณหภมของซเมนตเพสตภายในคาวต ทถายภายนอกคาวต

ทความดนสญญากาศ 50 kPa อตราสวนของน าตอปนซเมนต 0.45 ต าแหนง

แมกนตรอนตวท 2 จ านวนซเมนตเพสต 24 กอน ในเวลาท (ก) 20 นาท (ข) 40

นาท 73

ภาพท 5.32 การกระจายตวของอณหภมของซเมนตเพสตภายในคาวต ทถายภายนอกคาวต

ทความดนสญญากาศ 50 kPa อตราสวนของน าตอปนซเมนต 0.45 ต าแหนง

แมกนตรอนตวท 1กบ2 จ านวนซเมนตเพสต 24 กอน ในเวลาท (ก) 20 นาท

(ข) 40 นาท 73

(15)

ภาพท 5 .33 การเปรยบเทยบระหวางก าลงอดกบอายการบมของซเมนตเพสตโดยม

อตราสวนของน าตอปนซเมนต 0.38 0.45 และ 0.75 ทความดนสญญากาศ 30

kPa และ 50 kPa ต าแหนงแมกนตรอนตวท 1 จ านวนซเมนตเพสต 12 กอน 75

ภาพท 5.34 การเปรยบเทยบระหวางก าลงอดกบอายการบมของซเมนตเพสตทผานการบม

ดวยน าและการบมดวยการปอนคลนไมโครเวฟในต าแหนงแมกนตรอนตวท 1 2

และ 1กบ2 โดยมอตราสวนของน าตอปนซเมนต 0.45 ทความดนสญญากาศ

50 kPa จ านวนซเมนตเพสต 12 กอน 76

ภาพท 5.35 โครงสรางซเมนตเพสตทผานการบมดวยน า ก . ภาพขยาย 50 เทา ข . ภาพ

ขยาย 200 เทา 77

ภาพท 5.36 โครงสรางซเมนตเพสตทผานการบมดวยการปอนคลนไมโครเวฟในต าแหนง

แมกนตรอนตวท 1 อตราสวนของน าตอปนซเมนต 0.45 ทความดนสญญากาศ

50 kPa จ านวนซเมนตเพสต 12 กอน ก. ภาพขยาย 50 เทา ข . ภาพขยาย

200 เทา 77

ภาพท 5.37 โครงสรางซเมนตเพสตทผานการบมดวยการปอนคลนไมโครเวฟในต าแหนง

แมกนตรอนตวท 2 อตราสวนของน าตอปนซเมนต 0.45 ทความดนสญญากาศ

50 kPa จ านวนซเมนตเพสต 12 กอน ก. ภาพขยาย 50 เทา ข . ภาพขยาย

200 เทา 78

ภาพท 5.38 โครงสรางซเมนตเพสตทผานการบมดวยการปอนคลนไมโครเวฟในต าแหนง

แมกนตรอนตวท 1กบ2 อตราสวนของน า ตอปนซเมนต 0.45 ทความดน

สญญากาศ 50 kPa จ านวนซเมนตเพสต 12 กอน ก. ภาพขยาย 50 เทา ข .

ภาพขยาย 200 เทา 78

1

บทท 1 บทน า

1.1 ทมาและความส าค ญของปญหา

ในปจจบนอตสาหกรรมกอสรางของประเทศไทยมอตราการเจรญเตบโตอยางตอเนอง แตปจจยส าคญทเปนปญหาของอตสาหกรรมภายในประเทศกคอ ประเทศไทยไมสามารถผลตเทคโนโลย

เพอใชภายในประเทศได ยงคงตองน าเขาเทคโนโลยจากตางประเทศอย ดงนนภาคอตสาหกรรมควรจะสงเสรมการพฒนาสงตาง ๆ จากการวจย และศกษาผลงานการวจยเพอน ามาประยกตใชทดแทนเทคโนโลยน าเขาจากตางประเทศ แตในความเปนจรงแลว การพฒนาเทคโนโลยในประเทศไทยยงม

ขดจ ากด เพราะวาผลงานวจยทใชส าหรบเปนรากฐานส าหรบการพฒนานนยงไมครอบคลม ซงการพฒนาเทคโนโลยในอตสาหกรรมตาง ๆ ควรค านงถงกรรมวธการท า อตราการใชพลงงาน ความ

สะดวกสบายและความรวดเรวของกระบวนการในการผลตผลผลตทผประกอบการตองการ วา คมคาตอการลงทนหรอไม และตองค านงถงคณภาพของผลผลตทไดตองมความนาเชอถอ ดงนนระยะเวลาในการผลตคอนกรตเพอน ามาใชในการผลตทางอตสาหกรรมกอสรางจงเปนสงท มความส าคญเปน

อยางมากในระบบเศรษฐกจของประเทศไทยในปจจบน การผลตคอนกรตในปจจบนน มการแขงขนท คอนขางสง เนองดวยเงอนไขสภาวะทาง

เศรษฐกจ ดงนนการวจยเพอพฒนาใหเกดความรใหมในการท าใหคอนกรตออกไปสทองตลาดอยางรวดเรวและมคณภาพนนเปนสงทเปนเปาหมายหลกของผประกอบการ โดยเฉพาะการพฒนาใหคอนกรตมความแขงแรง ทนทาน และสญเสยคณภาพนอยทสด โดยใชระยะเวลาในการผลตทสนทสด

โดยปกตแลวหากจะผลตใหคอนกรตมความแขงแกรง จ าเปนจะตองใชมากกวา 1 วน และตองบมดวยวธปกตอยางตอเนอง แตดวยเทคโนโลยในการบมคอนกรตดวยวธการตาง ๆ ในปจจบนนยงมขอเสยท

แตกตางกน เชน การเรงก าลงคอนกรตดวยวธออโตเคลฟ (Autoclave) ยงมการกระจายตวของความรอนภายในคอนกรตอยางไมสม าเสมอเพราะวาคอนกรตมการน าความรอนท ต า มผลใหคอนกรตเกดความแปรผนสมบตคอนขางมาก อกทงยงตองใชเวลาโดยรวมไมต ากวา 1 วน จงจะท าใหคอนกรตม

การพฒนาก าลงตามทไดก าหนด ซงถาหากใชสารเรงการพฒนาก าลงจะมผลเสยตอความแขงแรง ทนทานของคอนกรตเชนกน ดงนนภาคอตสาหกรรมจงจ าเปนทจะตองมเทคโนโลยอยางอนไวเปน

ทางเลอกอยางเชนการน าเทคโนโลยไมโครเวฟมาใชในการเรงก าลงในชวงตนกเปนทางเลอกใหมอกทางเลอกหนงเพราะวาพลงงานไมโครเวฟเปนพลงงานทมประสทธภาพดานการใหความรอนทส ง สะอาด แลวยงมการกระจายตวของความรอนอยางสม าเสมอ ซงเปนผลดกบคณสมบตของคอนกรต

2

แตในปจจบนนการประยกตใชพลงงานไมโครเวฟในการบมคอนกรตจากงานวจยตาง ๆ ยงท าการทดลองโดยใชเครองไมโครเวฟทอยในครวเรอนเปนหลก สวนกลไกพนฐานของความรอนท เกดขน

ภายใตสภาวะไมโครเวฟและ คณสมบตไดอเลกตร กท เปนคณสมบตหลกของคอนกรตในกา รเปลยนแปลงพลงงานไมโครเวฟใหเปนพลงงานความรอนยงไมคอยมการวจยอยางแพรหลาย

วสดไดอเลกตรกคอวสดทสามารถเปลยนพลงงานไมโครเวฟเปนพลงงานความรอนได เชน พช ผลไม คอนกรต ไม ดน เปนตน ซงวสดเหลานจดวาเปนวสดพรน โดยหลกการท างานคอพลงงานไมโครเวฟจะสา มารถทะล ผานเนอว สดได อเลกตรกหรอว สดพร นได โดยทวไป เปนว สดท ม

ความสามารถในการดดซบ วสดประเภทนเมอคลนไมโครเวฟสงผานจะมความสามารถใน การดดซบพลงงานไวบางสวนแลวเปลยนเปนพลงงานความรอน ซงความลกทคลนสามารถสงเขาไปภายในเนอ

วสดเพอท าใหเกดความรอนนนจะขนอยกบความสามารถในการทะลทะลวงของคลนท มตอวสด โดยวสดแตละชนดจะมคาไดอเลกตรกตางกน เมอคลนไมโครเวฟผานเขาไปในเนอวสดไดอเลกตรกแลวจะมผลท าใหเกดความรอนขนภายในเนอวสดอยางรวดเรวและสามารถเปลยนแปลงคณสมบตของ

โครงสรางของวสดได วสดทน ามาผานกระบวนการท าความรอนดวยไมโครเวฟรวมไปถงคอนกรตทใชในงานวจยนจะมสมบตการเปนฉนวนทางไฟฟาหรอทเรยกวาสมบตไดอเลกตรก ซงสมบตไดอเลกตรก

จะมคาแปรผนกบอณหภม สวนอณหภมของวสดจะขนอยกบความเขมของสนามไฟฟาทตกกระทบไปตามวสดและคาการสญเสยไดอเลกตรก (Dielectric Loss) ของวสด อณหภมของวสดจะเพมขนสอดคลองกบการเพมขนของคาการสญเสยไดอเลกตรกวสดท มคาการสญเสยไดอเลกตรกสงกวาจะ

สามารถเปลยนพลงงานทดดซบไวไปเปนพลงงานความรอนไดมากกวา ซงเปนผลท าใหมอณหภมทสงกวาตามไปดวย ถาพลงงานความรอนทเกดขนท าใหเนอวสดเกดรอยแตกราวและยงคงเกดความรอนขนยงตอเนองและรวดเรวจนกระทงวสดนนไหมเรยกวา Thermal Runaway ดงนนการใชพลงงาน

ไมโครเวฟควรจะขอค าปรกษาจากผเชยวชาญทางดานไมโครเวฟ รวมทงศกษาจากงานวจยท เกยวของเพอเพมความรความเขาใจเกยวกบพลงงานไมโครเวฟ ซงเมอไดคนควาแลวจะพบวามการวจย

เกยวกบพลงงานไมโครเวฟ กระบวนการอบแหงวสดพรนดวยพลงงานไมโครเวฟระบบสญญากาศ การบมคอนกรตในชวง 10-20 ปทผานมา เพอศกษาแนวทางในการปรบปรงคณภาพทเกยวของกบกระบวนการบมคอนกรตทงการสรางแบบจ าลองทางคณตศาสตรและการทดลอง

3

1.2 วตถประสงค ของการวจย

ในการเสนอการวจยครงนมวตถประสงคเพอท าการวจยการบมซเมนตเพสตโดยใชเครองไมโครเวฟปอนคลนสองต าแหนงแบบไมสมมาตรรวมกบระบบสญญากาศ ซงสามารถแยกเปนขอยอย

ไดดงน 1. เพอศกษาจลนศาสตรของกระบวนการบมซเมนตเพสตโดยใช เครองไมโครเวฟปอนคลน

สองต าแหนงแบบไมสมมาตรรวมกบระบบสญญากาศ

2. เพอศกษาสภาวะทเหมาะสมของการบมซเมนตเพสตทจะท าใหเกดความคมคาในการใชพลงงานอยางมประสทธภาพมากทสด

3. เพอศกษาการกระจายตวของอณหภม ความชน และคณสมบตเชงกลของซเมนตเพสตโดยใชพลงงานไมโครเวฟ

1.3 ขอบเขตของการวจย

งานวจยครงนศกษาโดยการทดลองบมซเมนตเพสตโดยใชเครองไมโครเวฟปอนคลนสองต าแหนงแบบไมสมมาตรรวมกบระบบสญญากาศ เพอศกษาการกระจายตวของอณหภม ความชน อตราการบมของซเมนตเพสต การใชพลงงานทงหมด จ านวน ซเมนตเพสตท เหมาะสม และการ

ทดสอบซเมนตเพสตหลงการบมเพอหาสมบตทางกายภาพและสมบตทางกล เชน โครงสรางภายในและความแขงแรงของซเมนตเพสตหลงการบมในระบบสญญากาศ พารามเตอรทใชในการศกษาคอ ความดนสญญากาศ ปรมาณของซเมนตเพสตทบรรจในคาวต และอตราสวนของน าตอซเมนต คาวตท

ใชมลกษณะเปนทรงกระบอกขนาด 480 × 720 มลลเมตร (mm) และมลกษณะการเกดคลนแบบหลายโหมด (Multi-Mode) จ านวนแมกนตรอน 2 ตว ก าลงงานทปอนเขา 2 x 800 วตต (W) ความถ

2,450 เมกะเฮรตซ (MHz) วสดทใชในการทดลอง คอ ซเมนตเพสต และท าการวเคราะหผลทไดจากการบมซเมนตเพสตโดยใชเครองไมโครเวฟปอนคลนสองต าแหนงแบบไมสมมาตรรวมกบระบบสญญากาศ เพอน าผลลพธทไดมาสรปหาวธในการบมซเมนตเพสตทดทสด

4

1.4 ประโยชนทคาดวาจะไดร บ

ประโยชนทคาดวาจะไดรบในเชงความร พนฐานของการบมซเมนตเพสต โดยใชเครองไมโครเวฟปอนคลนสองต าแหนงแบบไมสมมาตรรวมกบระบบสญญากาศ ซงสามารถแยกเปนขอยอย

ไดดงน 1. สามารถท าความเขาใจถงอนตรกรยาระหวางคลนไมโครเวฟกบซเมนตเพสตไดอยาง

ชดเจน

2. สามารถน าเอาแนวทางทไดไปใชในการออกแบบระบบไมโครเวฟใหแหลงพลง งานทมประสทธภาพและเหมาะสมในการบมซเมนตเพสต

3. สามารถสรางองคความรใหมเกยวกบการกระจายตวของอณหภม ความชน และคณสมบตเชงกลของคอนกรตในกระบวนการบมซเมนตเพสตโดยใชพลงงานไมโครเวฟ

1.5 ระเบยบวธ ว จย

งานวจยนศกษาการบมซเมนตเพสตโดยใชเครองไมโครเวฟปอนคลนสองต าแหนงแบบไมสมมาตรรวมกบระบบสญญากาศ ซงการทดลองจะท าการศกษาจลนศาสตรของกระบวนการบมซเมนตเพสต โดยวเคราะหจากพารามเตอรตาง ๆ เชน ระยะเวลาทใชในการบมซเมนตเพสต อณหภม

ทผวของซเมนตเพสตระหวางกระบวนการบมซเมนตเพสต การถายเทความชนในซเมนตเพสตระหวางกระบวนการบมซเมนตเพสต รวมถงพลงงานทใชทงหมด โดยมอทธพลของความดนสญญากาศ ปรมาณของซเมนตเพสตทบรรจในคาวต ต าแหนงแมกนตรอน และอตราสวนของน า ตอคอนกรต ซง

จะท าการทดลองเปรยบเทยบหาคาทเหมาะสมทสด ตามล าดบ อกทงยงท าการตรวจสอบโครงสราง และทดสอบความแขงแรง ในทกขนตอนการทดลอง ซงความรทไดจะเพมองคความรความเขาใจถง

พนฐานในกระบวนการถายเทความรอนและมวลสาร ถาหากเขาใจถงหลกการกจะสามารถขยา ยขนาดของเครองไมโครเวฟปอนคลนสองต าแหนงแบบไมสมมาตรรวมกบระบบสญญากาศใหเหมาะสมกบอตสาหกรรมอน ๆ ตอไป ซงรายละเอยดระเบยบวธวจยแสดงดงภาพท 1.1

5

ภาพท 1.1 รายละเอยดของระเบยบวธวจย

อณหภม

ความชน

โครงสรางภายใน

ความแขงแรง

การปอนคลนแบบตอเนอง

(Continue Mode)

การผสมคอนกรต

แบบซเมนตเพสต

(ซเมนต+น า)

การกอตวของคอนกรต

แบบระยะเรมตน ต าแหนงการปอนคลนแมกนตรอน

(ตวท 1 (800 วตต) / ตวท 2 (800 วตต) /

ตวท 1กบ2 (2 x 800 วตต))

ความดน

(30 / 50 kPa)

ปรมาณของซเมนตเพสต

(12 / 24 กอน)

อตราสวนของน าตอปนซเมนต

(0.38 / 0.45 / 0.75)

การบมซเมนตเพสตดวยเครองไมโครเวฟปอนคลนสองต าแหนงแบบไมสมมาตรรวมกบระบบสญญากาศ

วสดทใชในการทดลอง คอ ซเมนตเพสต (5×10×5 cm3 )

ทดลองและบนทกผลการทดลอง

พารามเตอร (ตวแปรตน) ผลการทดลอง ตวแปรควบคม

6

1.6 แผนการด าเนนงาน

ตารางท 1.1 แผนการด าเนนงาน

ล าดบ ขนตอนการท างาน 2558

ม.ค. ก .พ. ม .ค. เม.ย. พ.ค. ม.ย. ก.ค. ส.ค. ก.ย. ต.ค. พ.ย. ธ.ค.

1. คนควาขอมลและงานวจยทเกยวของ

2. ศกษาเนอหางานวจย/ทดลอง

เกบขอมลเบองตน

3. จดท ารปเลมเพอเตรยมสอบหวขอ

4.

เรมท าการทดลอง

ตามแผนการทก าหนด

5.

จดท ารปเลมเพอ

เตรยมสอบความกาวหนา

6. จดท ารปเลมวทยานพนธ

7. สอบปองกน

วทยานพนธ

แผนการด าเนนงาน ปฏบตจรง

7

บทท 2 งานวจ ยทเ กยวของ

การวจยเกยวของกบกระบวนการอบแหงวสดพรนดวยพลงงานไมโครเวฟรวมกบระบบ

สญญากาศ พลงงานไมโครเวฟ การบมคอนกรต หรอกรรมวธททนสมยมากขนส าหรบการบมคอนกรตในชวง 10-20 ปทผานมา เพอศกษาแนวทางในการปรบปรงคณภาพทเกยวของกบกระบวนการบมคอนกรตทงการสรางแบบจ าลองทางคณตศาสตรและการทดลอง ซงจะแสดงตวอยาง

งานวจยทเกยวของดงตอไปน A. E. Drouzas and H. Schubert (1996) ไดศกษาการอบแหงกลวยแผนดวยไมโครเวฟ

รวมกบระบบสญญากาศ โดยน าไมโครเวฟทว ๆ ไปมาดดแปลง ดวยการใส Vacuum-Pump, Thermo-Sensors และตอเขากบคอมพวเตอรเพอบนทกผล ชดการทดลองไมโครเวฟนใหก าลงงาน 280 W การจายแมกนตรอนแบบเปนจงหวะ คอ จาย 10 วนาท หยดจาย 20 วนาท ทความดน 30

mbar และตงคาอณหภมไวไมเกน 70 องศาเซลเซยส จากการทดลองนสรปไดวา 1.การอบแหง อาหาร พชผก และผลไม ควรท าการอบแหงดวยวธไมโครเวฟแบบสญญากาศ 2.ปจจยท มผลตอการ

อบแหง คอ ก าลงพลงงานทใสเขาไป และ ความดนอากาศ 3. การอบแหง อาหาร พชผก และผลไม ไมสามารถอบทอณหภมสงไดเนองจากจะเสยคณคาทางอาหาร และเกดอาการหดตวได

A.E. Drouzas, E. Tsami and G.D. Saravacos (1999) ไดศกษาอทธพลของการกระจาย

ตวของแมกนตรอนในคาวตทมผลตอเจลผลไม ดวยการอบแหงดวยไมโครเวฟรวมกบสญญากาศ โดยการทดลองนไดก าหนดให ก าลง 700W และ 800W ทความดน 40 mbar โดยเรมอบจาก ความชน

38.4% จนนอยกวา 3 % ใชเวลา 4 นาท โดยมการจดวางเปนวงกลม 5 ต าแหนง เพอสงเกตการณกระจายตวของแมกนตรอน และน าไปเปรยบเทยบกบการอบดวยลมรอน 60 องศาเซลเซยส ทความดนบรรยากาศ จนเหลอความชนประมาณ 10% ใชเวลาประมาณ 8 ชวโมง จากการทดลองสรปไดวา

1. การอบแหงดวยลมรอนจะท าใหโครงสรางของเจลผลไมเกดการหดตวและเสยรปซงไมเกดกบการอบแหงดวยไมโครเวฟรวมกบสญญากาศ 2. การอบดวยไมโครเวฟรวมกบสญญากาศ ต าแหนงทไดรบ

คลนแมกนตรอนมากกวาจะแหงไดเรวกวา 3. ก าลงและความดนทใชมผลตอการอบแหง ยงความดนต าและก าลงวตตสงจะแหงไดเรวกวาความดนสงและก าลงวตตต า

N. Suwannapum and P. Rattanadecho et al. (2008) ไดศกษาการบมคอนกรตดวย

พลงงานไมโครเวฟโดยใชเครองอบไมโครเวฟชนดสายพานล าเลยงแบบตอเนอง โครงสรางภายในตวเครองประกอบดวยแมกนตรอนซงเปนแหลงก าเนดคลนไมโครเวฟทความถ 2 .45 กกะเฮรตซ

(GHz) ขนาดก าลง 800 วตต (W) จ านวน 14 ตว ตดตงไวโดยรอบผนงอโมงค และเครองไมโครเวฟน า

8

คลนแบบสเหลยม โครงสรางภายในตวเครองประกอบดวยแมกนตรอนทความถ 2 .45 กกะเฮรตซ (GHz) ปรบก าลงวตตได 0-1.5 กโลวตต ซงในงานวจยนจะศกษาทงการส ารวจเชงทดลองและการ

ค านวณเชงตวเลข จากนนนวเคราะหการถายเทความรอนและการถายเทมวลสารทเกดขนระหวางการบมคอนกรต ผลลพธทไดน าไปเปรยบเทยบกบก าลงอดของคอนกรตทบมดวยน าและอากาศ

หลงจากนนจงน าไปตรวจสอบโครงสรางภายในของคอนกรตจากผลการทดลองสรปไดวา พลงงานไมโครเวฟมผลตอความสามารถในการผลตปรมาณความรอน การลดปรมาณความชน และการดดซบพลงงานในคอนกรต กลาวคอพลงงานปอนเขามากสงผลใหเกดการผลตปรมาณความรอนไดมากขน

ลดปรมาณความชนไดเรวขนและมปรมาณการดดซบพลงงานไดมากขน N. Makul, B. Chatveera and P. Ratanadecho (2009) ไดศกษาเกยวกบพลงงาน

ไมโครเวฟวาเปนพลงงานทนยมในการน ามาใหความรอนกบวสดไดอเลกตรกและสงหนงทนยมกนมากกคอการบมคอนกรตดวยไมโครเวฟเพราะวาไมโครเวฟจะปอนความรอนอยางสม าเสมอซงเปนแนวทางทดในการแกไขอตราการพฒนาอยางแขงแกรง โดยในงานวจยนจะรวบรวมประวตการ

พฒนาการตาง ๆ เกยวกบพลงงานไมโครเวฟซงในสวนแรกจะบรรยายถงความจ าเปนในการใชไมโครเวฟมาบมคอนกรตเพอรกษาความแขงแรงของคอนกรตในชวงตนและกลาวถงปจจยท ม

ผลกระทบของไมโครเวฟรวมทงเกณฑการรกษาแลวกขอเสยของวธการรกษาทเคยเรงอตราของปฏกรยาไฮเดรชนของคอนกรตโดยรวมทงหมด สวนทสองไดเสนอวธการด าเนนการเพอใหบรรลวตถประสงคทครอบคลมคณสมบตไดอเลกตรกซงเกยวของกบกลไกการใหความรอน และสวนสดทาย

ส าหรบงานวจยนคอตองการใหองคความรเกยวกบไมโครเวฟมสวนชวยตอการศกษาในอนาคตเพอลดระยะเวลาทมกจะขนอยกบคณสมบตไดอเลกตรกและคณสมบตทางความรอน

Adam Figiel (2010) ไดศกษาการอบแหงและคณภาพของบทรททผานการอบแหงดวย

วธการพาความรอนทอณหภม 60 องศาเซลเซยสและการผสมผสานระหวางการพาความรอนกอนอบแหง (CPD) จนกระทงคาความชนมคา 1.6, 0.6 หรอ 0.27 kg/kg db กบการอบแหงดวยพลงงาน

ไมโครเวฟรวมกบสญญากาศ (VMFD) ทก าลง 240, 360 หรอ 480 วตต ซงการควบคมตวอยางทไดโดยการท าแหงเยอกแขง (Freeze Dry) จลนศาสตรการอบแหงของบทรทถกเขยนขนดวยฟงกชนเอกซโพเนนเชยล การอบแหงดวยพลงงานไมโครเวฟรวมกบสญญากาศสามารถลดเวลารวมทงหมด

ของการอบแหงและลดการหดตวจากการอบแหงเมอเปรยบเทยบกบวธการพาความรอนซงจากการทดลองพบวาการอบดวยพลงงานไมโครเวฟรวมกบสญญากาศรกษาสภาพของชนงานไดดพอ ๆ กบ

การท าแหงเยอกแขง ซงมแรงอดทต ากวา ศกยภาพทดกวาและฤทธ ตานอนมลอสระทคงอยสงกวาการท าดวยวธอน ซงการเพมพลงงานไมโครเวฟและการลดระยะเวลาของการอบแหงเพอใหบทรทยงมคณภาพจะถกปรบปรงแกไขใหดไดดวยวธการอบแหงดวยพลงงานไมโครเวฟรวมกบสญญากาศ

9

N. Makul and P. Rattanadecho et al. (2010) งานวจยนไดศกษาการบมคอนกรตดวยไมโครเวฟโดยใชแมกนตรอนอตสาหกรรมซงมก าลง 6.0 kW ความถใชงาน 2.45 GHz คาวตทใชเปน

ตไมโครเวฟแบบหลายโหมด (Multi-Mode) โดยท าการเปรยบเทยบแบบจ าลองเชงคณตศาสตร ซงใชคอมโซลในการวเคราะหและจากผลการทดลองพบวาการบมคอนกรตดวยพลงงานไมโครเวฟนนท าให

โครงสรางภายในมการพฒนาความแขงทชวงอายเรมตนไดด ในขณะทอณหภมคอนกรตของแบบจ าลองทางคณตศาสตรมอณหภมสงกวาขอมลจากการทดลองอย คอนขางมาก

K. Jeni, M. Yapa and P. Rattanadecho (2010) งานวจยนไดท าการออกแบบเครอง

ไมโครเวฟก าลงต ารวมกบระบบสญญากาศ โดยมแมกนตรอน 2 ตว ตวละ 800W การจายคลนสามารถจายไดทงแบบตอเนองและเปนจงหวะ โดยชนงานทน ามาทดลองอบ คอ ใบชา โดยอบทก าลง

1600W, 800W ทความดน 385 torr และ 535 torr การอบ อบทงแบบตอเนองและแบบเปนจงหวะ โดยศกษาถงความชนและอณหภมทเปลยนแปลงเทยบกบเวลา ในกรณตาง ๆ จากผลการทดลองสรปไดวา พลงงานไมโครเวฟทปอนเขาไปมผลตอความสามารถในการผลตปร มาณความรอนและการลด

ปรมาณความชนในใบชา ซงกคอพลงงานปอนเขาไปมากสงผลใหเกดการผลตปรมาณความรอนไดมากขนและลดปรมาณความชนไดเรวขน ในดานของความดนสญญากาศนนมผลตอการลดปรมาณ

ความชนในใบชา ซงกคอความดนต าจะสงผลใหลดปรมาณความชนไดเร วขน สวนลกษณะทางกายภาพของใบชาทผานการอบแหงทมลกษณะการปอนคลนแบบเปนจงหวะจะไดใบชาทมลกษณะใกลเคยงกบใบชากอนอบแหงมากกวาการปอนคลนเปนตอเนอง ดงนนทความดน 385 torr ใชเวลา

ในการอบแหงนอยทสดและคณภาพโดยรวมดทสด N. Makul and P. Rattanadecho et al. (2010) ไดศกษาเกยวกบการบมวสดซเมนตดวย

การใชพลงงานไมโครเวฟในการใหความรอนเพอศกษาคณสมบต ไดอเลกตรกสมพทธและคณสมบต

เชงกล โดยเรมจากการวดคณสมบตไดอเลกตรกทคาความถ 2.45 กกะเฮรตซ (GHz) ของวสดซเมนตในชวง 24 ชวโมงแรกของการไฮเดรชน ขนตอนตอไปน าซเมนตเพสตไปใหความรอนในชวงเวลาสน ๆ

โดยใชเครองไมโครเวฟน าคลนแบบส เหลยมโหมดเดยว (A Single-Mode Rectangular Wave Guide) เพอศกษาการเพมขนของอณหภม ความตานทานแรงดน ผลการทดลองทไดคอคณสมบต ไดอเลกตรกคอนขางสงและคงทในชวงระยะเวลาแรก หลงจากระยะเวลานนปฏกรยาไฮเดรชนกลบมา

ใหมและคณสมบตไดอเลกตรกลดลงอยางรวดเรว ความแขงแรงชวงตนของซเมนตเพสตเพมสงขนระหวาง 14 วนแรกหลงจากใชพลงงานไมโครเวฟ แตอยางไรกตามเมอผานจาก 14 วนแลวความ

แขงแรงชวงตนของซเมนตเพสตกลบลดลง จนกระทงถงคาทต าทสดใน 28 วน สวนการเพมขนของอณหภมทไดบนทกไวจากสวนกลางของซเมนตเพสตในระหวางท าการทดลองดวยพลงงานไมโครเวฟมการเพมสงขนจนถงอตราทสงระหวางการใหความรอนในชวงแรกคอในชวงนาทแรกแลวกลดลงอยาง

10

รวดเรวหลงจากหนงนาทผานไปจากนนน าคาทไดน ามาค านวณโดยรปแบบทางคณตศาสตรในภายหลง

Angel A. Carbonell-Barrachina et al. (2011) งานวจยนไดศกษาถงผลกระทบของระดบความดนสญญากาศและคาพลงงานไมโครเวฟทสงผลตอสารใหความหอมและคณภาพของโรสแมร

หลงจากท าการอบแหงดวยพลงงานไมโครเวฟระบบสญญากาศ จลนศาสตรของการอบแหงดวยพลงงานไมโครเวฟระบบสญญากาศประกอบดวยสองชวงคอ Linear และ Exponential ชวงเวลาทใชในการอบโรสแมรส าหรบคาของพลงงานไมโครเวฟทสงและความดนสญญากาศในสงนนใชเวลา

นอยลง สารระเหยจากโรสแมรถกสกดโดยการตมเพอกลนเปนไอน าและวเคราะหโดย GC-MS สารประกอบสามสบเอดถกระบดวย α-pinene, Verbenone และ 1,8-cineole เปนสวนประกอบท

ส าคญ Monoterpenoids เปนสารเคมทโดดเดน ปรมาณรวมของสารระเหยโรสแมรสด ( 27.2 g

kg−1) ทลดลงระหวางการอบแหงโดยเฉลยเทากบ 14.8 g kg−1 จากผลการทดลองสรปไดวา ในเงอนไขขอบเขตทต าสดของการอบแหงดวยพลงงานไมโครเวฟระบบสญญากาศ (ระดบความดน

สญญากาศต าและพลงงานไมโครเวฟต า) เปนเงอนไขทเหมาะสมทสดทจะไดความเขมขนของสารระเหยทสงทสดและ คณภาพของโรสแมรหลงจากท าการอบแหงดวยพลงงานไมโครเวฟระบบ

สญญากาศทดทสด คอทความดนสญญากาศ 72-74 กโลปาสคาล และคาพลงงานไมโครเวฟ 360 วตต

W. Jindarat, S. Sungsoontorn and P. Rattanadecho (2013) ไดศกษาการวเคราะห

การใชพลงงานจากการอบแหงดวยเครองไมโครเวฟทปอนคลนสองต าแหนงรวมกบระบบสญญากาศในกรณศกษาจากใบชา โดยทใบชาจะถกอบแหงจากคาความชนเรมตนท 172 ถง 7% (db) รปแบบการใชพลงงานขนอยกบกฎขอทหนงของอณหพลศาสตรทไดพฒนามาใชในการประเมนประสทธภาพ

การใชพลงงาน ซงอทธพลของการใชพลงงานไมโครเวฟ, ความดนสญญากาศ และโหมดการท างานไมโครเวฟในการใชพลงงานไดศกษาอยในงานวจยน จากการทดลองไดขอสรปวาการใชพลงงาน

รวมทงการประหยดพลงงานขนอยกบความดนสญญากาศและพลงงานไมโครเวฟทใช ซงคาการใชพลงงานและสของใบชาจะถกน ามาเปรยบเทยบกนดวยเงอนไขการอบแหงทแตกตางกน โดยเฉพาะอยางยง ในการทดลองนไดใชคาพลงงานไมโครเวฟทแตกตางกน (800 และ 1 ,600 วตต) ท คาความถ

2,450 เมกะเฮรตซ (MHz) และคาความดนสญญากาศ (535 และ 385 Torr) เพอศกษาผลของปจจยเหลานในการอบแหงดวยไมโครเวฟรวมกบระบบสญญากาศทมตออตราการสนเปลองในการใช

พลงงาน Manish Dak and N.K. Pareek (2014) ไดศกษาเรองการอบแหงเนอทบทมดวยการใช

พลงงานไมโครเวฟรวมกบระบบสญญากาศโดยปอนพลงงานไมโครเวฟท 25 ถง 95 วตต (W) คา

ความดนสญญากาศทใช 25 ถง 195 มลลเมตรปรอท (mmHg) และมวลของตวอยางอยท 65 ถง

11

235 กรม (g) โดยมคาการแพรกระจายความชนเรมจาก 5.18 × 10−11 ถง 6.58 × 10−10 ตารางเมตรตอวนาท (m2/s) จากผลการทดลองพบวาคาการแพรกระจายความชนนจะเพมขนตอเมอพลงงาน

ไมโครเวฟเพมขน หรอ มวลของตวอยางลดลง โดยทคาของตวแปรอน ๆ คงท ในขณะทคาความดนสญญากาศมผลเพยงเลกนอยเทานน จงสรปไดวาการเพมพลงงานไมโครเวฟใหสงขน ใชความดน

สญญากาศทต าลง และลดปรมาณหรอขนาดของตวอยางทใชทดลอง จะมสวนชวยในการเพมแรงผลกดนการถายเทความรอนและการถายเทมวลสาร

12

บทท 3 ทฤษ ฎ ทเ กยวของ

ในการบ มคอนกร ตดวยพล งงานไมโครเวฟถอวาเปนเทคโนโลยท มความซบ ซอน ซ ง

จ าเปนตองมความรในดานตาง ๆ อยางกวางขวาง ดงนนในการวเคราะหผลกระทบจากการบมคอนกรตดวยพลงงานไมโครเวฟจ าเปนตองมความรเบองตนในทฤษฎไมโครเวฟ การถายเทความรอนและมวลสารในวสดพรนรวมถงความรเกยวกบซเมนตเพสต รวมทงรายละเอยดของเครองอบแหงดวย

ไมโครเวฟรวมกบระบบสญญากาศ

3.1 ทฤษฎ พนฐานเกยวกบกระบวนการถายเทความร อนและมวลสาร ในวสดพร น

ทฤษฎเกยวกบกลไกของกระบวนการถายเทความรอนและมวลสารภายในวสดพรน รวมถง

ความเขาใจเกยวกบกลไกและปรากฏการณพนฐานนสามารถน ามาประยกตใชกบการวเคราะหการถายเทความรอนและมวลสารในวสดพรนโดยใชกรรมวธการใหความรอนแบบไมโครเวฟตอไป

3.1.1 กระบวนการถายเทความรอนและมวลสารในวสดพรน เพอใหเกดความเขาใจในกระบวนการอบแหง การวเคราะหในเชงลกของกระบวนการ

ถายเทความรอนและมวลสารทเกดขนในวสดพรนในระหวางกระบวนการอบแหงถอวาเปนสงส าคญกอนทจะไปออกแบบระบบทใช งานในทา งปฏบต กระบวนการอบแหงวสดจะคา บเกยวกบ

กระบวนการเบองตนทเกดขนพรอมกนสองกระบวนการ นนกคอ 1. กระบวนการถายเทความรอนเปนกระบวนการทถายเทความรอนจากสงแวดลอมไป

ยงเนอวสด เพอท าการเคลอนยายความชนและระเหย ความชนทมอย

2. กระบวนการถายเทมวลสารเปนการขบเคลอนของไหลภายในเนอวสดหรอทผววสด

3.1.2 ร ปแบบโครงสรางของวสดพรน วสดสวนใหญทใชงานในทางวศวกรรมจดเปนวสดพรน กลาวคอตววสดประกอบดวย3

สถานะ คอ สถานะของแขง (Solid Phase) ของเหลว (Liquid Phase) และกาซ (Gas Phase) ทอย

ในชองวางหรอรพรน (Pores) เปนททราบกนดวาในทางวศวกรรมแลว วสดสวนใหญจะเปนวสดพรน ยกตวอยางเชน ดนในงานวศวกรรมปฐพ คอนกรตในงานวศวกรรมโยธา เซรามกในงานวศวกรรม

วสด ตวเรงปฏกรยาในงานวศวกรรมเคม ฉนวนความรอนในงานวศวกรรมเครองกลและเคม

13

เนอเยอตาง ๆ ผวหนง หรอแผนเยอในงานวศวกรรมชวภาพและการแพทย รวมไปถงอาหารและผลตภณฑทางการเกษตรในงานวศวกรรมเกษตร

ภาพท 3.1 โครงสรางของวสดพรนแบบไมชนมากและวสดพรนแบบชนมาก

[R. Yamsaengsung , R.G. Moreira ,2002]

วสดพรนสามารถแบงออกเปนสองชนดใหญ ๆ ชนดแรกของไหลหรอความชนจะเคลอน

ตวอยทบรเวณรอบนอกอนภาคของแขง (Solid Matrices) ซงผวรอบนอกนฟอรมตวเปนลกษณะโพรงชองวาง (Pores) ภายในวสด โดยไมมการสงผานหรอดดกลนเขาไปในชนผวอนภาคของแขง เรา

เรยกวสดพรนชนดนวา วสดพรนแบบไมชนมาก (Non-Hygroscopic Porous Media) หรอเรยกอกอยางไดวาวสดพรนแบบคาพลลาร (Capillary Porous Media) หากพจารณาโครงสรางวสดพรนชนดน พบวาชองวางระหวางอนภาคของแขงหรอรพรนมขนาดใหญ ดงนนอทธพลของความดนไอภายใน

ชองวางจะมความส าคญนอย สวนวสดพรนชนดทสอง ความชนจะถกยดตรงอย กบโครงสรางของอนภาคของแขงภายใตพนธะทางเคมและฟสกส ซงเปนพนธะส าคญในการหนวงใหความชนค งอยใน

โครงสรางท าใหการเคลอนตวของความชนออกมาภายนอกท าไดยาก กรณนความดนไอภายในมความส าคญมาก เนองจากชองวางระหวางอนภาคของแขงมขนาดเลกมาก เราจงเรยกวสดพรนชนดนวา วสดพรนแบบชนมาก (Hygroscopic Porous Media) ซงกรณนจะรวมถงวสดพรนอนบางชนด

เชน วสดชวภาพทไมสามารถแบงแยกลกษณะโครงสรางไดชดเจน เนองจากเนอวสดมโครงสรางซบซอน เชน เนอไม ดงแสดงในภาพท 3.2 ซงการเคลอนทของความชนไมมเสถยรภาพท าใหการ

วเคราะหเชงทฤษฎมความซบซอนกวาในกรณแรก

14

ภาพท 3.2 โครงสรางวสดพรนแบบเซลลลาร-คาพลลาร (Cellular Capillary)

3.1.3 การถายเทความรอนและมวลระหวางกระบวนการอบแหงในวสดพรน การอบแหงวสดพรนเปนกระบวนการแยกกระบวนการหนงในระบบทมของแขงและ

ของเหลวปนอยรวมกน องคประกอบภายในวสดพรนทมความชน ประกอบดวย สวนทเปนของแขง

(Solid Phase) ของเหลว (Liquid Phase) และกาซ (Gas Phase) ซงอาจจะเปนอากาศหรอไอ (Vapor) หรอเปนของผสมระหวางอากาศกบไอ

ภาพท 3.3 ไดอะแกรมของกระบวนการอบแหงวสดพรน (ผดงศกด รตนเดโช พนฐานการท าไมโครเวฟ ส านกพมพมหาวทยาลยธรรมศาสตร (2008))

15

จากภาพท 3.3 เมอวสดพรนเปยกชนผานกระบวนการอบแหงภายใตสภาวะภายนอกคงทกลาวคอ อณหภม ความชนและความเรวอากาศถกรกษาใหคงทตลอดการอบแหง องคประกอบท

เปนของไหล (Fluid Phase) อาจจะมการเปลยนแปลงสถานะอยตลอดเวลาและการเคลอนตวของความชนจากภายในสผวนอกภายใตอทธพลของกลไกตาง ๆ จะปรากฏขน โดยกลไกส าคญทควบคม

การเคลอนตวของความชน สรปไดดงน 1. แรงดนคาพลลาร (Capillary Force) 2. การแพรกระจายตวของไอ (Vapor Diffusion) เนองจากความแตกตางของความ

เขมขนสสาร 3. การเปลยนสถานะของสสาร กลาวคอมการระเหยและการกลนตว (Evaporation–

Condensation mechanism) ภายในรพรน 4. การแพรกระจายตวของความชนสผววสด (Surface diffusion) 5. การเคลอนตวของความชนเนองจา กความแตกตางของความดนรวม ( Total

Pressure) 6. การเคลอนตวของความชนเนองจากอทธพลของแรงโนมถวง (Gravity force)

7. การเคลอนตวของความชนเนองจากการแพรกระจายเชงอณหภม ( Thermo-Diffusion)

โดยทวไปกลไกทกลาวมาขางตน มความส าคญตอกระบวนการอบแหงวสดพรนท

คาบเวลาตางกน ซงไมสามารถแยกกลไกแตละชนดออกจากกนไดเนองจากความซบซอนของตวกระบวนการ ท าไดเพยงพจารณาเฉพาะกลไกหลกทส า คญกวาเทานน การพจารณาวากลไกใดมความส าคญตอกระบวนการอบแหงนน ขนอย กบชนดและโครงสรางของวสด รวมไปถงวธการให

พลงงานเขาไปในวสด

16

ภาพท 3.4 คาบเวลาของกระบวนการอบแหงและกลไกทควบคมการถายเทมวลสาร

(ผดงศกด รตนเดโช พนฐานการท าไมโครเวฟ ส านกพมพมหาวทยาลยธรรมศาสตร (2008))

จากภาพท 3.4 กระบวนการอบแหงสามารถแบงออกเปนสองคาบเวลาใหญ ๆ คอ

คาบเวลาทอตราการอบแหงคงท (Constant Rate Period) อตราการระเหยของไอน าทผวหนาจะเทากบอตราการเคลอนตวของน า (ของเหลว) ภายในวสดพรนทเตมเตมทผวหนา ชวงปลายของ

คาบเวลานความชนภายในวสดเขาใกลคาความชนวกฤต (Critical Moisture Content, xc ) โดยคาความชนวกฤตขนอยกบชนดของโครงสรางและการเกาะตวของความชนในวสด เมอความชนในวสดมคานอยกวาคาความชนวกฤต กระบวนการอบแหงจะเขาสคาบเวลาทอตราการอบแหงลดลง ( Falling

Rate Period) โดยปกตคาบเวลานกนระยะเวลามากกวาคาบเวลาท อตราการอบแหงคงทเมออตราการอบแหงมคาลดลงเขาใกลศนยจะมความชนคงเหลออยคาหนง (มคานอยมาก) ภายใตสภาวะการ

อบแหง คาความชนนเราเรยกวาคาความชนสมดล(Equilibrium Moisture Content) อยางไรกตามจดส าคญในภาพท 3.4 สามารถอธบายไดเปนขอยอย ๆ ดงน

1. คาบเวลาท อตราการอบแหงคงท (Constant Rate Period) โดยปกตเมอวสดม

ความชนสงมาก ๆ อตราการอบแหงจะถกควบคมโดยอทธพลภายนอกซงมผลตอวสดทน ามาอบแหง เชน อณหภม ความเรวของกาซ ความดนรวม และความดนยอยของไอ หากอทธพลภายนอกถก

ควบคมใหคงท อตราการระเหยของไอน าทผวหนาจะเทากบอตราการเคลอนตวของน าภายในวสดพรนทมาเตมเตมของผวหนาท าใหมฟลมของเหลวปกคลมทผวหนาวสดตลอดเวลา ตวแปรทควบคม

17

กระบวนการอบแหงในคาบเวลาน คอ พลงงานความรอนทปอนใหกบตววสดหรอการถายเทมวลสารออกจากวสด

การถายเทมวลสารในชวงน เกยวของกบการแพรกระจายตวของความชนสผววสด (Surface Diffusion) เปนหลก เปนททราบกนดวาหากความรอนทใชในการระเหยน าซงถายเทมาจาก

ลมรอน อณหภมผวหนาของวสดสามารถประมาณไดดวยอณหภมกระเปาะเปยกการค านวณอตราการอบแหงในคาบเวลานสามารถท าไดงาย โดยปกตการถายเทความรอนโดยการพา (Force Convection) จะใชคาบเวลาดงกลาวในการวเคราะห

2. คาบเวลาทอตราการอบแหงลดลง (Falling Rate Period) เมอกระบวนการการอบแหงด าเนนตอเนองไปเรอย ๆ จนความชนเขาสความชนวกฤต (คาความชนวกฤตนขนกบ

ความสามารถในการเคลอนตวของความชนภายในโครงสรางวสดเปนส าคญ) ความชนในวสดท เคลอนตวไปยงผวหนาภายใตอทธพลการแพรกระจายตวของความชนสผววสดเรมมไมเพยงพอตอปรมาณความชนทระเหยออกไป ท าใหฟลมของเหลวทบรเวณผวหนาวสดเกดการแยกตวและเกดชนความ

แหงในบางจด ดงแสดงในภาพท 3.5

ภาพท 3.5 ปรากฏการณทอตราการอบแหงลดลงระยะแรก (First Falling Rate Period) (ผดงศกด รตนเดโช พนฐานการท าไมโครเวฟ ส านกพมพมหาวทยาลยธรรมศาสตร (2008))

หลงจากกระบวนการอบแหงเขาส คาความชนวกฤต กระบวนการอบแหงกเขาสคาบเวลาทอตราการอบแหงลดลงอยางสมบรณ ในชวงตนของในคาบเวลานอตราการอบแหงโดยรวมเรมลดลง บางครงเรยกชวงเวลานวาคาบเวลาทอตราการอบแหงลดลงระยะแรก (First Falling Rate

Period) เมอกระบวนการอบแหงด าเนนตอไปจนชนของความแหงกอตวขนอยางสมบรณทผวของวสด

18

และเคลอนตวเขาสเนอวสดดงแสดงในภาพท 3.6 ชวงน เรยกวาคาบเวลาท อตราลดลงระยะทสอง (Second Falling Rate Period) การระเหยความชนในชวงนเกดขนทบรเวณผวรอยตอระหวางชน

วสดแหง (ความชนในบรเวณนระเหยออกหมด) กบชนวสดเปยก (เนอวสดบรเวณทยงมความชนอย ) ซงเรยกวาผวการระเหย (Evaporation Front) หรอผวการอบแหง(Drying Front) หรอขอบเขตของ

การเคลอนท (Moving Boundary) โดยทผวการระเหยจะเคลอนทตลอดคาบเวลาของการอบแหง การระเหยตวของความชนทผวของการระเหย ณ ต าแหนงตาง ๆ สามารถค านวณไดจากกฎของเคลวน (Kelvin’s Law)

ในคาบเวลานอตราการเคลอนตวของมวลสารหรอความชนภายในเปนตวแปรส าคญในการควบคมกระบวนการ คาบเวลาทอตราการอบแหงลดลงนอาจสงเกตไดจากการลดลงอยางรวดเรว

ของอตราการถายเทมวลสารและความดนทผววสดอยางไรกตามในทางปฏบตคาบเวลานสงเกตไดยากจากการทดลองเนองจากความซบซอนของปรากฏการณ

ภาพท 3.6 ปรากฏการณทอตราการอบแหงลดลงระยะทสอง (Second Falling Rate Period) (ผดงศกด รตนเดโช พนฐานการท าไมโครเวฟ ส านกพมพมหาวทยาลยธรรมศาสตร (2008))

ชวงปลายของคาบเวลาอตราการอบแหงลดลงระยะทสองสงเกตไดวาความชนภายใน

วสดเหลออยเพยงเลกนอยและกระจายตวในชองวางหรอรพรนขนาดเลก ดงแสดงในภาพท 3.7 ชวง

สดทายของกระบวนการน อตราการอบแหงมคาเขาใกลศนย ซงในกรณนความชนท เหลออย เรย กวาคาความชนสมดล (Equilibrium Moisture Content)

19

ภาพท 3.7 ปรากฏการณทอตราการอบแหงขนสดทาย (End Stage of Drying) (ผดงศกด รตนเดโช พนฐานการท าไมโครเวฟ ส านกพมพมหาวทยาลยธรรมศาสตร (2008))

3.2 ทฤษฎ พนฐานเกยวกบกระบวนการท าความร อนดวยไมโคร เวฟ

ทฤษฎพนฐานเกยวกบกระบวนการการท าความรอนดวยพลงงานไมโครเวฟเปนสงจ าเปน

อยางยงในการศกษาพฤตกรรมการท าความรอนดวยพลงงานไมโครเวฟไมวาจะเปนกระบวนการท า

ความรอน กระบวนการอบแหง กระบวนการฆาเชอ เปนตน เนองจากเปนหวใจหลกของงานวจย ถาท าการวจยโดยขาดความรพนฐาน งานวจยดงกลาวจะขาดความนาเชอถอความร พนฐานเชงทฤษฎ

ทางดานไมโครเวฟมความจ าเปนในงานวจยน 3.2.1 ความร เบองตนเกยวกบไมโครเวฟ

ในชวงทศวรรษทผานมาไดมการน าคลนแมเหลกไฟฟาในชวงความถคลนของไมโครเวฟ (0.3 – 300 GHz หรอในชวงความยาวคลน 30 cm – 0.3 mm) มาใชเปนแหลงพลงงานใหความรอน

ในอตสาหกรรม การใหความรอนแกวตถดวยไมโครเวฟเปนอกวธหนงทนาสนใจและไมเหมอนวธการใหความรอนแบบเกาทใหความรอนจากภายนอกผานผววตถรงสไมโครเวฟมความลกในการทะลทะลวงเทากบ 2 cm ในระหวางทรงสไมโครเวฟผานเขาไปในน า ซงในการใหความรอนดวยไมโครเวฟ

นนดกวาการใหความรอนแบบเกา คอการใชอากาศรอนหรอไอน า ซงจะมปญหาเกยวกบคณภาพของผลผลตภณฑเนองจากความไมสม าเสมอของการกระจายอณหภมและความชนภายในผลตภณฑนน

20

ภาพท 3.8 สเปคตรมของคลนไมโครเวฟ

พลงงานควอนตมของคลนไมโครเวฟอยระหวาง 0.00001 ถง 0.001 eV ซงเปนชวง

ของพลงงานทแยกระดบควอนตม ( Quantum State) ของการหมน (Rotation) กบการบ ด (Torsion) ของโมเลกล ปฏกรยาของไมโครเวฟกบวตถทไมใชโลหะทเปนตวน า จะเปนการท าใหโมเลกลเกดการหมนและท าใหเกดความรอนจากการเคลอนทของโมเลกล ส าหรบวตถท เปนตวน า

(Conductor) จะดดกลนไมโครเวฟและคลนชนดอนทมความถต ากวา ท าใหเกดกระแสไฟฟาและท าใหเกดความรอนขนในวตถ วตถสวนใหญรวมทงรางกายของคนเรา คอนขางโปรงใสตอไมโครเวฟ ท า

ใหไมโครเวฟความเขมสงดงเชนในเตาอบไมโครเวฟ จงเกดการสะทอนไปมาผานชนของอาหารนบลานครงอยภายในเตาอบ และท าใหเกดความรอนภายในวตถจากการท าใหโมเลกลเกดการบดและการหมน เนองจากพลงงานควอนตมของไมโครเวฟต ากวารงสเอกซประมาณ 1 ลานเทา จงไมสามารถ

ท าใหเกดการไอออไนซ (Ionization) หรอเกดผลของรงสแบบเดยวกบรงสทท าใหเกดการไอออไนซ (Ionizing Radiation) ได

3.2.2 ขอดของการท าความรอนไมโครเวฟ 1. ใชเวลานอย (High Speed) ประหยดเนอทและแรงงาน ลดจ านวนวสดท เสย

เนองจากอปกรณท างานสวนใหญไมเคลอนท (Stationary Part) 2. การทะลทะลวงของพลงงาน (Energy Penetration) ไมโครเวฟสามารถทะลทะลวง

เขาไปก าเนดพลงงานความรอนจากภายในวสดท าใหมความรอนมการกระจายอยางสม าเสมอทวทง

วสด การใหความรอนแบบอนจะใหความรอนจากผวนอกเขาสภายในซงอาจกอใหเกดความเสยหายทผวนอกเพราะมอณหภมสงเกนไปในขณะทภายในเนอวสดยงไมไดคณภาพตามทตองการนอกจากนน

21

ยงใชเวลามากเพราะขอจ ากดทางการน าความรอน ดงนนการใหความรอนดวยไมโครเวฟจงท าใหคณภาพของผลตภณฑดกวา

3. ความสามารถในการเลอกวสดรบความรอน (Selective Energy Absorption) วสดบางชนดสามารถดดซบพลงงานไมโครเวฟไดทนทแตวสดบางชนดไมสามารถดดซบพลงงานได

คณสมบตเหลานเปนขอไดเปรยบอกประการหนงของกระบวนการไมโครเวฟตวอยางเชน สามารถใหความรอนแกผลตภณฑทบรรจหบหอโดยไมท าลายหบหอนน

4. การควบคมดวยระบบอเลกทรอนกสอยางทนททนใด (Instantaneous Electronic

Control) อปกรณใหความรอนแบบเกาเชน เตาอบ ตองใชเวลามากในการปรบอณหภม แตเตาไมโครเวฟสามารถปรบอณหภมดวยระบบอเลกทรอนกสซงใชเวลานอยมาก

5. มประสทธภาพสง (High Efficiency) การท าความรอนดวยไมโครเวฟใชพล งงานนอยกวาการท าความรอนแบบเกา เมอมการใหปรมาณความรอนเทา ๆ กน (การท าความรอนแบบเกามประสทธภาพโดยรวมประมาณรอยละ 10-30 ในขณะทไมโครเวฟมประสทธภาพโดยรวม

ประมาณ รอยละ 60-70) 6. ไมโครเวฟเปนกระ บวนกา รสะ อา ด (Microwave Processing is Clean)

กระบวนการทางไมโครเวฟไมสรางมลภาวะตาง ๆ ซงแตกตางจากกระบวนการใหความรอนแบบอนทใชเชอเพลงในการเผาไหม

ในปจจบนกระบวนการทางไมโครเวฟถกน าไปใชอยางแพรหลายในงานทางดาน

อตสาหกรรม เชน การอบแหงอาหาร อบแหงสงทอ อบแหงไมและกระดาษ อตสาหกรรมพลาสตก การท าสเตอรรไลซ เปนตน งานทางดานการแพทย เชน การคลายเนอเยอทแขงตว การอนเลอด และ ก าจดเนองอก

3.3 ทฤษฎ พนฐานคอนกร ต

ความรความเขาใจเกยวกบคอนกรตนบวามความส าคญอยางยง ตอการประยกตใชพลงงาน

ไมโครเวฟในการบมคอนกรต เนองจากทฤษฎพนฐานทางคอนกรตนบอกถงโครงสรางองคประกอบ

ตาง ๆ ปฏกรยาทเกดขนรวมไปถงการพฒนาคณสมบตเชงกลของคอนกรตเมอผานการบมดวยพลงงานไมโครเวฟซงทฤษฎพนฐานเกยวกบกระบวนการทางคอนกรตมดงน

22

3.3.1 ความหมายของคอนกรต คอนกรต หมายถง วสดกอสรางชนดหนงทใชกนอยางแพรหลายในปจจบนเพราะเปน

วสดทมความเหมาะสมทงทางดานราคาและสมบตตาง ๆ คอนกรตประกอบไปดวยวสดผสม 2 สวน ไดแก วสดประสาน อนไดแก ปนซเมนตกบน า และน ายาผสมคอนกรต ผสมกบวสดผสมไดแก ทราย

และหน เมอน ามาผสมกนแลวจะยงคงสภาพเปนของเหลวชวงหนง พอทจะน าไปเทลงในแบบหลอท มรปรางตามทตองการ หลงจากนนกจะแปรสภาพเปนของแขง มความแขงแรงและสามารถรบน าหนกไดมากขนตามอายของคอนกรตทเพมขนซงคอนกรตประกอบไปดวยปนซเมนต น า ทราย และหน

โดยเมอน าสวนผสมตาง ๆ มาผสมกนจะเรยกตามชอดงในภาพท 3.9

ภาพท 3.9 การเรยกชอองคประกอบตาง ๆ ของคอนกรต

3.3.2 ปฏกรยาไฮเดรช น การกอตวและแขงตวของซเมนต เกดจากปฏกรยาไฮเดรชนขององคประกอบของ

ซเมนต โดยปฏกรยาเกดขนใน 2 ลกษณะ คอ 1. อาศยสารละลายซเมนตจะละลายในน ากอใหเกดไอออนในสารละลายและไอออนน

จะผสมกนท าใหเกดสารประกอบใหมขน

2. การเกดปฏกรยาระหวางของแขง ปฏกรยาเกดขนโดยตรงทผวของของแขงโดยไมจ าเปนตองใชสารละลาย ปฏกรยาประเภทน เรยกวา “Solid State Reaction” ปฏกรยาไฮเดรชน

ของซเมนตนนจะเกดขนทง 2 ลกษณะ โดยในชวงแรกจะอาศยสารละลายและในชวงตอไปจะเกดปฏกรยาระหวางของแขงซเมนตประกอบดวยสารประกอบหลายชนดซงเมอเกดปฏกรยาไฮเดรชนผลตภณฑทไดอาจเกดปฏกรยาตอไปท าใหมนแตกตางจากผลตภณฑทไดจากครงแรก ดงนนในทน เรา

ปนซเมนต

น า

ทราย

หน

ซเมนตเพสต มอรตาร คอนกรต

23

จะสามารถแยกพจารณาปฏกรยาไฮเดรชนของสารประกอบหลกของซเมนตแตละประเภทไ ด 3 ประเภทดงน

2.1 ปฏกรยาไฮเดรชนของแคลเซยมซลเกต (C3 S, C2S) โดยทแคลเซยมซลเกตนนจะท าปฏกรยากบน ากอใหเกด Ca(OH)2 และ CSH ทท าหนาท เปนตวประสาน โดยมสมการการ

เกดปฏกรยาเคมดงน 2(3CaO . SiO2) + 7H2O 3CaO . 2SiO24H2 O + 3Ca (OH)2 (3.3.2.1)

2(2CaO . SiO2) + 5H2O 3CaO . 2SiO24H2 O + Ca(OH)2 (3.3.2.2)

ภาพท 3.10 การเกดปฏกรยาไฮเดรชนของแคลเซยมซลเกต

จากภาพท 3.10 จะเกด Gel ซงเมอแขงตวจะมลกษณะทส าคญ 2 ประการ คอ โครงสรางไมสม าเสมอและมรพรน องคประกอบทางเคมของ CSH นขนอย กบ อาย อณหภม และ

อตราสวนของน าตอซเมนต ทเกดขนไมวาจะมองคประกอบและโครงสรางเปนอยางไร Ca(OH)2 ทไดจากปฏกรยาไฮเดรชน ท าใหซเมนตเพสตมสมบตเปนดางอยางมาก คอมคา pH ประมาณ 12.5 ซงชวยปองกนการกดกรอนของเหลกเสรมไดอยางดมาก

2.2 ปฏกรยาไฮเดรชนของไตรแคลเซยมอลมเนต (C3 A) ปฏกรยาไฮเดรชนของสารนจะเกดทนททนใด และกอใหเกดการแขงตวของซเมนตเพสตอยางรวดเรว ดงสมการ

3CaO Al2O3+ 6H2 O 3CaO Al2O3.6H2 O (3.3.2.3)

เพอเปนการหนวงไมใหเกดปฏกรยานอยางรวดเรว เราจงตองใสยปซมเขาไปในระหวางขบวนการบดบดปนเมด ดงนนยปซมจะเขาไปท าปฏกรยากบไตรแคลเซยมอลมเนต (C3A) กอใหเกดชนของ Ettringite บนผวของอนภาคของไตรแคลเซยมอลมเนต ดงสมการ

24

3CaO Al2O3+ 3(CaSO4 2H2 O)+ 26H2O 3CaO Al2O33CaSO432H2 O (3.3.2.4)

แตชนของ Ettringite นนกอใหเกดการหนวงของการกอตวของไตรแคลเซยมอลมเนตและท าใหการกอตวในชวงแรกนขนอยกบปฏกรยาไฮเดรชนของไตรแคลเซยมซลเกต (C3S)

กบไดแคลเซยมซลเกต (C2 S) เปนสวนใหญแตชนของ Ettringite ไมไดหยดการเกดปฏกรยาไฮเดรชนของไตรแคลเซยมอลมเนต (C3A) ซงเมอเกด Ettringite จะเกดแรงดนทมาจากการเพมปรมาตรของของแขง แรงดนนจะท าใหชนของ Ettringite แตกออกและเกดปฏกรยาไฮเดรชนของ ไตรแคลเซยม

อลมเนต (C3 A) แตเมอเกดการแตกตว จะเกด Ettringite ใหมเขาไปแทนทเปนการหนวงปฏกรยาไฮเดรชนอกครงหนงจนกระทงซลเฟตไอออน (Sulphate Ions) มปรมาณไมเพยงพอทจะกอใหเกด Ettringite จะเกดปฏกรยาไฮเดรชนของไตรแคลเซยมอลมเนต (C3A) โดยเปลยน Ettringite ไปเปน

Monosulphate ดงแสดงในภาพท 3.11 และ ภาพท 3.12

ภาพท 3.11 ขบวนการหนวงเกดปฏกรยาไฮเดรชนของไตรแคลเซยมอลมเนต

25

ภาพท 3.12 ภาพขยาย Monosulphate และ Ettringite

2.3 ปฏกรยาไฮเดรชนของเตตระแคลเซยมอลมโนเฟอรไรท (C4AF) ปฏกรยาน

จะเกดในชวงตนโดยเตตระแคล เซยมอลมโนเฟอรไรท (C4AF) จะท าปฏกรยากบยปซมและ

แคลเซยมไฮดรอกไซด (Ca(OH)2) กอใหเกดอนภาคทมรปรางเหมอนเขมของ Sulphoaluminate และ Sulphoferrite ดงสมการ

4CaO Al2O3Fe2O3+CaSO4 2H2O+Ca(OH)2 3CaO (Al2O3Fe2O3)3CaSO4 (3.3.2.5)

3.3.3 ปจจยทมผลตอการเกดปฏกรยาไฮเดรช น ปจจยทมผลตออตราการเกดปฏกรยาไดเดรชนนจะมผลกบคณสมบตของซเมนตเพสตท

แขงตวแลว ซงขนอยกบปจจยหลายประการ ไดแก

1. อายของเพสต อตราการเกดปฏกรยาไฮเดรชนจะมากขนในชวงแรก และจะลดลงเมอเวลาผานไปจนถงชวงสนสดของปฏกรยาไฮเดรชน

2. อง คปร ะกอบของซเมนตจะเหนไ ดวาอตรา การ เกดปฏก รยา ไฮเดรช น ของสารประกอบหลกแตละตวในซเมนตจะแตกตางกน

3. ความละเอยดของซเมนต ซเมนตทมความละเอยดสงจะมพนทผวสมผสกบน าไดมาก

ซงจะท าใหเกดปฏกรยาไฮเดรชนไดในอตราทเรว โดยเฉพาะอยางยงในชวงแรกของปฏกรยา 4. อตราสวนน าตอซเมนต ในชวงแรกอตราสวนน าตอซเมนตนนไมมผลกระทบตออตรา

การเกดปฏกรยาไฮเดรชน ในชวงหลงอตราการเกดปฏกรยาไฮเดรชนจะลดลง ถาสวนผสมของน า ตอซเมนตลดลง สงผลคอทงอตราการเกดปฏกรยาไฮเดรชนเฉลยและดกรการเกดปฏกรยาไฮเดรชนจะลดลง

26

5. อณหภม อตราการเกดปฏกรยาไฮเดรชนจะเพมขนเมออณหภมสงขน โดยมขอแมวาการเพมอณหภมนตองไมกอใหเกดการแหงตวของเพสต

6. น ายาผสมคอนกรต น ายาเรงหรอน ายาหนวงการกอตวจะมผลตออตราการเกด ปฏกรยาไฮเดรชน โดยจะเพมหรอลดตามล าดบ

3.3.4 ก าลงอดของคอนกรต

สมบตของคอนกรตในขณะทยงอยในสภาพของเหลวจะมความส าคญเพยงขณะกอสราง

เทานน ในขณะทสมบตของคอนกรตทแขงตวแลว จะมความส าคญไปตลอดอายการใชงานของโครงสรางคอนกรตนน อยางไรกตาม ในทางปฏบตแลว สมบตของคอนกรตทงสองลกษณะนนจะมผล

ตอกนและกน การทจะไดมาซงคอนกรตท ดนนจะตองมาจากการเลอกสดสวนของสวนผสมทพอเหมาะกบการใชงาน ซงก าลงอดของคอนกรตขนอยกบปจจย 3 ประการดงตอไปน 1. ก าลงของมอรตา มบทบาทเปนอยางมากตอก าลงอดของคอนกรตโดยก าลงของมอร

ตารนขนอยกบความพรนภายในเนอของมอรตาร อตราสวนของน าตอซเมนต และดกรของปฏกรยาไฮเดรชน แตความสมพนธระหวางก าลงและความพรน จะถกควบคมดวยอตราสวนของน า ตอซเมนต

ดงนน สรปไดวาก าลงของมอรตาจะขนอยกบอตราสวนของน าตอซเมนต 2. ก าลงและโมดลสยดหยนของมวลรวม ส าหรบก าลงลงของมอรตาทก าหนดให ความสามารถตานแรงของคอนกรตจะขนอยกบก าลงของหนและแรงยดเหนยวของมวลรวมกบมอร

ตารดงนนแรงยดเหนยวจะเปนตวควบคมการแตกของคอนกรต ก าลงอดของคอนกรตจะลดลงเมอใชหนทมขนาดใหญขนเพราะหนขนาดใหญจะกอใหเกดน าใตหนมากขนท าใหแรงยดเหนยวของมวลรวมกบมอรตารลดลง ขนาดของมวลรวมจะมผลตอก าลงของคอนกรตทมสดสวนของน า ตอซเมนตต าหรอ

ปานกลางมากกวาอตราสวนของน าตอซเมนตสง การเพมปรมาณมวลรวมในสวนผสมจะเปนการเพมก าลงอด รวมทงถาใชหนทมโมดลสยดหยนสงจะท าใหก าลงของคอนกรตดขน

3. แรงยดเหนยวระหวางมอรตารกบผวของมวลรวม แรงยดเหนยวนจะขนอย กบลกษณะทางกายภาพ เชน รปราง ลกษณะผวของมวลรวม และลกษณะทางเคม

3.3.5 ปจจยทมผลตอก าลงอด 1. ปนซเมนต เปนปจจยทมอทธพลเปนอยางมากเพราะปนซเมนตแตละประเภทจะ

กอใหเกดก าลงทแตกตางกน ซงขนอย กบองคประกอบทางเคมของปนซเมนต ถงแมวาจะเปนปนซเมนตประเภทเดยวกนแตมความละเอยดแตกตางกนแลวอตราการเพมก าลงของคอนกรตกจะแตกตางกนไปดวยคอ ถาปนซเมนตมความละเอยดสงกจะใหก าลงสง

27

2. มวลรวม มผลตอก าลงอดของคอนกรตเพยงเลกนอย เพราะวามวลรวมทใชกนอยทวไปมกมความแขงแรงมากกวาซเมนตเพสต อยางไรกดมวลรวมหยาบทเปนหนยอยซงมรปรางเปน

เหลยมมมหรอผวหยาบจะท าใหก าลงอดของคอนกรตดกวาพวกกรวดทมผวเกลยง ขนาดใหญสดของมวลรวมกมผลตอก าลงของคอนกรตเชนกน เพราะคอนกรตทใชมวลรวมทมขนาดใหญจะตองการ

ปรมาณน านอยกวามวลรวมขนาดเลกส าหรบคอนกรตทมความสามารถเทไดเทากน ดงนนคอนกรตทใชมวลรวมขนาดใหญ จงมกจะใหก าลงท ดกวาสวนขนาดคละของมวลรวมจะมผลตอก าลงของคอนกรตในแงทวาคอนกรตทใชมวลรวมทมสวนคละทไมเหมาะสมคอมสวนทละเอยดมากเกนไปนน

จะตองการปรมาณน ามากกวามวลรวมทคละกนแบบพอด เพอทวาคอนกรตจะไดมความสามารถในการเทเทากน อกทงยงกอใหเกดฟองอากาศแทรกตวอยในเนอคอนกรตอกเปนจ านวนมากกวา สงผล

ใหก าลงอดของคอนกรตมคาต าลงไดรวมไปถงความสะอาดของมวลรวมดวยซงอาจจะมผลตอก าลงอดของคอนกรตได 3. น า มผลตอก าลงของคอนกรตตามความใสและปรมาณของสารเคมหรอเกลอแรท

ผสมอย น าทมเกลอคลอไรดผสมอยจะท าใหอตราการเพมก าลงของคอนกรตในระยะตนสงน าขนหรอน าทมสารแขวนลอยปะปนอย จะท าใหก าลงของคอนกรตต าลง

3.3.6 การท าคอนกรต

1. การชงตวงสวนผสม หากตวงโดยใชปรมาตรจะมโอกาสผดพลาดมากกวาการชง

สวนผสมโดยน าหนก ซงหากอตราสวนผสมผดกจะท าใหสมบตของคอนกรตเปลยนแปลงไปอตราสวนผสม จะมอทธผลตอก าลงอดของคอนกรตโดยตรง โดยเฉพาะอตราสวนผสมของน าตอซเมนต 2. การผสมคอนกรต จะตองผสมวสดท าคอนกรตใหกลายเปนเนอเดยวกนมากทสด

เพอใหน ามโอกาสท าปฏกรยากบปนซเมนตไดอยางทวถงและเพอใหซเมนตเพสตกระจายแทรกตวอยในชองวางระหวางมวลรวมไดอยางเตมท ดงนนหากสวนผสมไมเขากนแลวกอาจจะท าใหก าลงอดทจะ

ไดนนลดนอยลงไมคงทได 3. การเทคอนกรตเขาแบบหลอและการอดแนน จะมอทธพลตอก าลงของคอนกรตเพราะหากคอนกรตเกดการแยกตวในขณะล าเลยงหรอเท จะมผลท าใหก าลงของคอนกรตมคาไม

สม าเสมอ นอกจากนการท าใหคอนกรตแนนตวหากท าไดไมเตมท กจะเกดรโพรงขนในเนอของคอนกรตเปนผลท าใหก าลงของคอนกรตมคาลดลงได

3.3.7 การบมคอนกรต

1. ความชน จะมผลตอก าลงของคอนกรตเพราะปฏกรยาเคมท เกดขนจากการรวมตว

ของปนซเมนตและน านนจะคอยเปนคอยไป ซงนบตงแตปนซเมนตเรมผสมเขากบน า เปนซเมนตเพสต

28

และซเมนตเพสตจะมก าลงเพมขนเรอย ๆ ถามความชนอยตลอดเวลา แตถาซเมนตเพสตในคอนกรตไมมความชนอยคอนกรตกจะไมมการเพมก าลงอกตอไป ในทางปฏบตเรามกจะบมคอนกรตจนถงอาย

28 วน 2. อณหภม หากอณหภมสงในขณะการบมท าใหอตราการเพมก าลงของคอนกรตถกเรง

ใหเรวขน ท าใหคอนกรตมก าลงทสงกวาคอนกรตทไดรบการบมทอณหภมท ต ากวา 3. เวลาทใชในการบม หากสามารถท าใหคอนกรตมความชนไดตลอดเวลายงดซงจะยงเพมก าลงของคอนกรตตามไปดวย

3.4 สมการทเกยวของ

3.4.1 สมการการผลตประมาณความรอนเชงปรมาตร

เมอคลนไมโครเวฟเคลอนทผานวสดได อเลกตรก วสดจะถ กดดซบพลงงานและ

เปลยนเปนพลงงานความรอน พลงงานความรอนทเกดขนเรยกวา การผลตปรมาณความรอนเชงปรมาตร ซงจะแปรผนตรงกบคาคงทไดอเลกตรก คาสมประสทธลอสแทนเจนต และคาความเขมของ

สนามไฟฟาก าลงสอง Q = ωε0εr

′′E2 = 2π ∙ f ∙ ε0 ∙ εr′ (tanδ)E2 (3.4.1)

เมอ E คอ สนามแมเหลกไฟฟาซงจะเปลยนแปลงตามต าแหนง , f คอ คาความถของคลนไมโครเวฟ, ω คอ ความเรวเชงมมของคลน , εr

′ คอ Relative Dielectric Constant ซงบอกถงคณสมบตของวตถใด ๆ ทอธบายถงความสามารถในการดดซบ สงผานและสะทอนพลงงานจากสวนท

เปนสนามไฟฟาของคลนไมโครเวฟ, εr′′ คอสวนจนตภาพ โดยทวไปเรยก Dielectric Loss Factor ซง

จะบอกถงความสญเสยพลงงานภายในชนทดสอบหรอวสดทสามารถดดซบพลงงานจากคลน

ไมโครเวฟแลวเปลยนเปนพลงงานความรอน โดย ε0 คอ Dielectric Constant ของอากาศ (มคา 8.86) และ tanδ คอ Dielectric Loss Tangent Coefficient ซงบอกถงความสามารถในการแปรเปลยนพลงงานทวสดดดซบเปนพลงงานความรอน

29

3.4.2 สมการการหาปรมาณความชน ปรมาณความชนแหง (Dry Basis) ของซเมนตเพสตทบมดวยเครองไมโครเวฟปอนคลน

สองต าแหนงแบบไมสมมาตรรวมกบระบบสญญากาศ

Md =(w−d)

d (3.4.2)

เมอ Md คอ คาความชนแหงมาตรฐาน (Dry Basis)

w คอ น าหนกของซเมนตเพสตทชน d คอ น าหนกของซเมนตเพสตทแหง

30

บทท 4 วธ การ วจ ย

4.1 ขนตอนในการท าวจย

งานวจยนศกษาการบมซเมนตเพสตโดยใชเครองไมโครเวฟปอนคลนสองต าแหนงแบบไมสมมาตรรวมกบระบบสญญากาศ ซงการทดลองจะท าการศกษาจลนศาสตรของกระบวนการบม

ซเมนตเพสต โดยวเคราะหจากพารามเตอรตาง ๆ เชน ระยะเวลาทใชในการบมซเมนตเพสต อณหภมของผวซเมนตเพสต ระหวางกระบวนการบมซเมนตเพสต การถายเทความชนในซเมนตเพสตระหวาง

กระบวนการบมซเมนตเพสต รวมถงพลงงานทใชทงหมด ซงในการทดลองแตละกรณ จะใชซเมนตเพสตทพงกอตวในระยะเรมตน ตวแปรทใชในการทดลองคอ ความดนสญญากาศ ปรมาณของ ซเมนตเพสตทบรรจในคาวต และอตราสวนของน าตอปนซเมนต รายละเอยดตางๆ แสดงในตารางท 4.1

ตารางท 4.1 รายละเอยดการทดลองบมซเมนตเพสตในแตละกรณศกษา

กรณ จ านวนซเมนตเพสต (กอน)

อตราสวนของน าตอปนซเมนต

ความดนสญญากาศ (kPa)

ต าแหนงแมกนตรอน

1 12 0.38 30 1

2 12 0.38 50 1

3 12 0.45 30 1

4 12 0.45 50 1

5 12 0.75 30 1

6 12 0.75 50 1

7 24 0.38 30 1

8 24 0.38 50 1

9 24 0.45 30 1

10 24 0.45 50 1

11 24 0.75 30 1

12 24 0.75 50 1

31

กรณ จ านวนซเมนตเพสต (กอน)

อตราสวนของน าตอปนซเมนต

ความดนสญญากาศ (kPa)

ต าแหนงแมกนตรอน

13 12 0.45 50 2

14 12 0.45 50 1, 2

15 24 0.45 50 2

16 24 0.45 50 1, 2

ตารางท 4.2 อตราสวนผสมของซเมนตเพสต (ตอซเมนตเพสต 1 กอน)

อตราสวนของน าตอปนซเมนต ปนซเมนต (กรม) น า (กรม)

0.38 400 152

0.45 380 171

0.75 320 240

4.2 อปกรณการทดลอง

4.2.1 เคร องไมโครเวฟปอนคลนสองต าแหนงแบบไมสมมาตรรวมกบระบบสญญากาศ ใชในการบมคอนกรต ดวยพลงงานไมโครเวฟรวมกบระบบสญญากาศ โดยมการปอน

คลนแมกนตรอน 2 ตว ก าลงงานทปอนเขา 2 x 800 วตต (W) ความถ 2,450 เมกะเฮรตซ (MHz)

ภาพท 4.1 เครองไมโครเวฟปอนคลนสองต าแหนงแบบไมสมมาตรรวมกบระบบสญญากาศ

32

รายละเอยดเครองไมโครเวฟปอนคลนสองต าแหนงแบบไมสมมาตรรวมกบระบบสญญากาศ

รายละเอยดทางกล

- ขนาดของคาวต (เสนผาศนยกลาง) 480 × 720 mm

- อณหภมในคาวต < 70 °C

- ปรมาณบรรจในถง 10 kg/batch

ขอมลทางไฟฟา

- ปรมาณกระแสไฟฟา 380 V 3 ph, PE/50-60 Hz

- ก าลงงานปอนเขา 2 x 800 W

- จ านวนแมกนตรอน 2 ตว

- ความถทใช 2.45 GHz

- ก าลงปมสญญากาศ 1.12 kW

4.2.2 ชดกลองอนฟราเรด กลองอนฟราเรด (Infrared Camera) รน FLIR T200 ใชส าหรบถายภาพการกระจาย

ตวของความรอนภายในคอนกรต หลงจากท าการบมเปนระยะ ๆ

ภาพท 4.2 ชดกลองอนฟราเรด

33

4.2.3 เคร องวดอณหภมแบบอนฟราเรด เครองวดอณหภมแบบอนฟราเรดรน FLUKE 561 ใชส าหรบวดอณหภมท พนผวของ

คอนกรตโดยมคาความแมนย า 99% หรอ คาคลาดเคลอนโดยประมาณ ± 1 °C / 2 °F

ภาพท 4.3 เครองวดอณหภมแบบอนฟราเรด

4.2.4 เคร องช งน าหนกแบบดจตอล (Electronic Kitchen Scale) เครองชงน าหนกแบบดจตอลรน SF-400 ใชส าหรบชงน าหนกซเมนตเพสต ซงสามารถ

ชงน าหนกไดมากทสดถง 5000 g

ภาพท 4.4 เครองชงน าหนกแบบดจตอล

34

4.2.5 กลองจลทรรศนดจตอล (Digital Microscope) กลองจลทรรศนดจตอลรน Dino-Lite AM3013T เปนเครองมอทใชในการส ารวจด

โครงสรางภายในของคอนกรต

ภาพท 4.5 กลองจลทรรศนดจตอล

4.2.6 เคร องทดสอบคณสมบตเชงกล เปนเครองทดสอบความแขงแรงของคอนกรต ซงอาศยหลกการของ Static Bending

สามารถวดคาของ Modulus, Stress, Toughness ของคอนกรตได

ภาพท 4.6 เครองทดสอบคณสมบตเชงกลของคอนกรต

35

4.2.7 เคร องอบลมรอน เปนเครองทใชระบบการพาความรอนดวยลมรอน ใชอบซเมนตเพสตเพอหาคาความชน

สดทาย แลวน าคาทไดไปค านวณหาคาความชนภายในซเมนตเพสต

ภาพท 4.7 เครองอบลมรอน

4.2.8 เคร องผสมซเมนต เครองผสมซเมนตรน HOBART ใชส าหรบผสมสวนผสมในการท าซเมนตเพสต โดย

สามารถปรบความเรวในการผสมได 3 ระดบ

ภาพท 4.8 เครองผสมซเมนตเพสต

36

4.2.9 เคร องช งน าหนกสวนผสมแบบดจตอล เครองชงน าหนกสวนผสมแบบดจตอลรน OHAUS ใชส าหรบชงน าหนกสวนผสมของ

ซเมนตเพสต ซงสามารถชงน าหนกไดมากทสดถง 12000 g

ภาพท 4.9 เครองชงน าหนกสวนผสมแบบดจตอล

4.2.10 แมพมพซเมนตเพสตแบบเหลก แมพมพซเมนตเพสตแบบเหลกทสามารหลอซเมนตเพสตขนาด 5×10×5 cm3 ได

จ านวน 6 กอน

ภาพท 4.10 แมพมพซเมนตเพสตแบบเหลก

37

4.2.11 ชนวางซเมนตเพสตแบบอะครลค ชนวางซเมนตเพสตแบบอะครลค ใชส าหรบวางซเมนตเพสตในการน าเขาเครอง

ไมโครเวฟปอนคลนสองต าแหนงแบบไมสมมาตรรวมกบระบบสญญากาศ

ภาพท 4.11 ชนวางซเมนตเพสตแบบอะครลค

4.2.12 มเตอรไฟฟา

มเตอรไฟฟา ใชส าหรบเกบคาพลงงานทใชของเครองไมโครเวฟปอนคลนสองต าแหนงแบบไมสมมาตรรวมกบระบบสญญากาศ

ภาพท 4.12 มเตอรไฟฟา

38

4.3 ขนตอนการทดลอง

4.3.1 การท าซเมนตเพสต น าปนซเมนตและน ามาชงน าหนกใหไดอตราสวนทตองการ จากนนเทสวนผสมทงหมด

ลงในเครองผสมซเมนตเพสต

ภาพท 4.13 การผสมซเมนตเพสต

เมอปนซเมนตและน าผสมจนเปนเนอเดยวกน จงน าออกมาเทลงแบบพมพท เตรยมไว ในระหวางทเทลงแบบพมพใหใชคอนยางเคาะอยางสม าเสมอเพอเปนการไลฟองอากาศทเกดขนภายในซเมนตเพสต

ภาพท 4.14 การเทปนซเมนตลงในแบบพมพ

39

4.3.2 ทดลองโดยใชเตาอบลมรอนดวยอณหภม 105 °C น าซเมนตเพสตขนาด 5 x 10 x 5 cm3 มาชงน าหนกกอนเขาเตาอบลมรอนเพอหา

น าหนกเรมตน จากนนอบลมรอนเปนเวลา 24 ชวโมง ดวยอณหภม 105 °C แลวน ามาชงน าหนกอกครงเพอหาน าหนกสดทาย น าคาทไดไปค านวณหาเปอรเซนตความชนเรมตนของซเมนตเพสต

ภาพท 4.15 ซเมนตเพสตส าหรบเขาเตาอบลมรอน

4.3.3 ทดลองโดยใชเคร องไมโครเวฟปอนคลนสองต าแหนงแบบไมสมมาตรรวมกบระบบ

สญญากาศ น าซเมนตเพสตขนาด 5 x 10 x 5 cm3 ออกจากแบบพมพเพอมาชงน าหนกเรมตนและวดอณหภมเรมตนกอนน าเขาเครองไมโครเวฟปอนคลนสองต าแหนงแบบไมสมมาตรรวมกบระบบ

สญญากาศ

ภาพท 4.16 การชงน าหนกเรมตนและอณหภมเรมตนของซเมนตเพสต

40

ภาพท 4.17 ลกษณะการวางซเมนตเพสตแบบ 12 กอน ภายในคาวต

ภาพท 4.18 ลกษณะการวางซเมนตเพสตแบบ 24 กอน ภายในคาวต

จากนนน าเขาเครองไมโครเวฟปอนคลนสองต าแหนงแบบไมสมมาตรรวมกบระบบสญญากาศ ตงเวลาทก ๆ 10 นาท เพอน าออกมาชงน าหนกทหายไปและวดอณหภม ถายภาพการ

กระจายตวของความรอนทผวซเมนตเพสตดวยกลองอนฟราเรดดงภาพท 4.19 และสงเกตการเปลยนแปลงลกษณะภายนอก เมอไดคาความชนทตองการจงหยดท าการทดลองการบมซเมนตเพสต จากนนน าไปทดสอบก าลงอดโดยแบงเปนทก ๆ วนท 1, 3, 7, และ 28 หลงการผานการอบโดยเครอง

ไมโครเวฟทปอนคลนสองต าแหนงรวมกบระบบสญญากาศดงภาพท 4.20

41

ภาพท 4.19 การถายภาพการกระจายตวของความรอนทผวซเมนตเพสต

ภาพท 4.20 ภาพกอนและหลงการทดสอบก าลงอดของซเมนตเพสต

42

บทท 5 ผลการทดลองและวจารณผลการทดลอง

5.1 ผลการการทดลอง

จากการทดลองการบมซเมนตเพสตดวยเครองไมโครเวฟปอนคลนสองต าแหนงแบบไมสมมาตรรวมกบระบบสญญากาศโดยการศกษาอทธพลของความดนสญญากาศ อตราสวนของน า ตอ

ปนซเมนต โดยใชโหมดไมโครเวฟแบบ Multimode Mode ความถ 2,450 MHz จ านวนแมกนตรอน 2 ตว ก าลงงานทได 2 x 800 วตต (W) และท าการวเคราะหผลการทดลองโดยท าการเกบคาอณหภม

ผวซเมนตเพสต เปอรเซนตความชน ระยะเวลาในการบมซเมนตเพสต และพลงงานทใชในการบมซเมนตเพสต ไดผลการทดลองในกรณตาง ๆ และสามารถวเคราะหผลไดดงน

ตารางท 5.1 คาการใชพลงงานในการบมซเมนตเพสตดวยเครองไมโครเวฟปอนคลนสองต าแหนงแบบไมสมมาตรรวมกบระบบสญญากาศ

กรณ พารามเตอรทใช เวลา (นาท) พลงงานทใช (kWh.)

1 ซเมนตเพสต 12 กอน, อตราสวนของน าตอปนซเมนต 0.38, ความดนสญญากาศ 30 kPa,

ต าแหนงแมกนตรอนตวท 1

100 4.5

2 ซเมนตเพสต 12 กอน, อตราสวนของน าตอปนซเมนต 0.38, ความดนสญญากาศ 50 kPa,

ต าแหนงแมกนตรอนตวท 1

110 4.9

3 ซเมนตเพสต 12 กอน, อตราสวนของน าตอ

ปนซเมนต 0.45, ความดนสญญากาศ 30 kPa, ต าแหนงแมกนตรอนตวท 1

40 2.0

4 ซเมนตเพสต 12 กอน, อตราสวนของน าตอ

ปนซเมนต 0.45, ความดนสญญากาศ 50 kPa, ต าแหนงแมกนตรอนตวท 1

50 2.2

5 ซเมนตเพสต 12 กอน, อตราสวนของน าตอปนซเมนต 0.75, ความดนสญญากาศ 30 kPa,

ต าแหนงแมกนตรอนตวท 1

140 6.3

43

6 ซเมนตเพสต 12 กอน, อตราสวนของน าตอปนซเมนต 0.75, ความดนสญญากาศ 50 kPa,

ต าแหนงแมกนตรอนตวท 1

150 6.5

7 ซเมนตเพสต 24 กอน, อตราสวนของน าตอปนซเมนต 0.38, ความดนสญญากาศ 30 kPa,

ต าแหนงแมกนตรอนตวท 1

160 7.8

8 ซเมนตเพสต 24 กอน, อตราสวนของน าตอ

ปนซเมนต 0.38, ความดนสญญากาศ 50 kPa, ต าแหนงแมกนตรอนตวท 1

180 7.9

9 ซเมนตเพสต 24 กอน, อตราสวนของน าตอ

ปนซเมนต 0.45, ความดนสญญากาศ 30 kPa, ต าแหนงแมกนตรอนตวท 1

60 3.0

10 ซเมนตเพสต 24 กอน, อตราสวนของน าตอปนซเมนต 0.45, ความดนสญญากาศ 50 kPa,

ต าแหนงแมกนตรอนตวท 1

60 2.7

11 ซเมนตเพสต 24 กอน, อตราสวนของน าตอปนซเมนต 0.75, ความดนสญญากาศ 30 kPa,

ต าแหนงแมกนตรอนตวท 1

220 10.1

12 ซเมนตเพสต 24 กอน, อตราสวนของน าตอปนซเมนต 0.38, ความดนสญญากาศ 50 kPa,

ต าแหนงแมกนตรอนตวท 1

240 10.6

13 ซเมนตเพสต 12 กอน, อตราสวนของน าตอปนซเมนต 0.45, ความดนสญญากาศ 50 kPa,

ต าแหนงแมกนตรอนตวท 2

70 3.7

14 ซเมนตเพสต 12 กอน, อตราสวนของน าตอ

ปนซเมนต 0.45, ความดนสญญากาศ 50 kPa, ต าแหนงแมกนตรอนตวท 1, 2

30 1.9

15 ซเมนตเพสต 24 กอน, อตราสวนของน าตอ

ปนซเมนต 0.45, ความดนสญญากาศ 50 kPa, ต าแหนงแมกนตรอนตวท 2

60 2.9

44

16 ซเมนตเพสต 24 กอน, อตราสวนของน าตอปนซเมนต 0.45, ความดนสญญากาศ 50 kPa,

ต าแหนงแมกนตรอนตวท 1, 2

40 2.6

จากตารางท 5.1 แสดงใหเหนถงระยะเวลาและคาพลงงานทใชทงหมดในกระบวนการบม

ซเมนตเพสต เพอใหซเมนตเพสตท ม อตราสวนของน า ตอปนซเมนต 0.38 มความชนลดลงจาก

ความชนเรมตนประมาณ 38 เปอรเซนต (Dry Basis) เหลอโดยเฉลยประมาณ 22 เปอรเซนต (Dry Basis) ซเมนตเพสตทมอตราสวนของน า ตอปนซเมนต 0.45 มความชนลดลงจากความชนเรมตนประมาณ 45 เปอรเซนต (Dry Basis) เหลอโดยเฉลยประมาณ 38 เปอรเซนต (Dry Basis) และ

ซเมนตเพสตทมอตราสวนของน าตอปนซเมนต 0.75 มความชนลดลงจากความชนเรมตนประมาณ 75 เปอรเซนต (Dry Basis) เหลอโดยเฉลยประมาณ 38 เปอรเซนต (Dry Basis) จากขอมลในตาราง เมอ

พจารณาถงความเหมาะสมในแตละกรณพบวา การบมซเมนตเพสตโดยมอตราสวนของน า ตอปนซเมนต 0.45 ความดนสญญากาศ 30 kPa ใชพลงงานทนอยทสดในกรณทใชซเมนตเพสต 12 กอน ต าแหนงแมกนตรอนตวท 1 คอ 2.0 kWh และการบมซเมนตเพสตโดยมอตราสวนของน า ตอ

ปนซเมนต 0.45 ความดนสญญากาศ 50 kPa ใชพลงงานทนอยทสดในกรณทใชซเมนตเพสต 24 กอน ต าแหนงแมกนตรอนตวท 1 คอ 2.7 kWh แตถาเปรยบเทยบในกรณต าแหนงแมกนตรอนจะพบวา

การปอนทต าแหนงแมกนตรอนตวท 1 กบ 2 อตราสวนของน า ตอปนซเมนต 0.45 ความดนสญญากาศ 50 kPa ใชพลงงานทนอยทสดในกรณทใชซเมนตเพสต 12 กอน และ 24 กอน คอ 1.9 kWh และ 2.6 kWh ตามล าดบ

5.1.1 อทธ พลของความดนสญญากาศทมผลตออณหภมของซเมนตเพสต

จากภาพท 5.1-5.2 แสดงการเปรยบเทยบระหวางอณหภมกบเวลาของการบมซเมนตเพสต ทก าลงไมโครเวฟมคาเทากบ 800 วตต (W) ต าแหนงแมกนตรอนตวท 1 ความดนสญญากาศ 30 kPa และ 50 kPa โดยมอตราสวนของน าตอปนซเมนต 0.38 0.45 และ 0.75 จ านวนซเมนตเพสต

12 กอน และ 24 กอน พบวา ในชวงระยะเรมตนของการบมซเมนตเพสต ซเมนตเพสตท มคาไดอเลกตรกมาก จะดดกลนพลงงานไมโครเวฟไดดและเปลยนเปนความร อน สงผลใหอณหภมของซเมนต

เพสตสงขนอยางรวดเรว เมอเขาสระยะกลางและระยะสดทายของการบมซเมนตเพสต อณหภมของซเมนเพสตจะเพมขนไดชากวาในชวงระยะเรมตน แตยงคงเพมสงขนอยางตอเนอง เนองมาจากเกดความรอนสะสมภายในซเมนตเพสต ดงน นเมอสงเกตจากภาพท 5.1-5.2 จะพบวาทความดน

สญญากาศ 30 kPa มอณหภมในซเมนตเพสตท ต ากวาความดนสญญากาศ 50 kPa เนองจากในสภาวะทความดนสญญากาศต า จะมผลท าใหจดเดอดของน าต าดวยเชนกน

45

(ก)

(ข)

0

10

20

30

40

50

60

0 30 60

Temp

eratu

re (°

C )

Time (min)

30 kPa

50 kPa

0

10

20

30

40

50

60

70

80

0 30 60 90 120

Temp

eratu

re (°

C )

Time (min)

30 kPa

50 kPa

46

(ค) ภาพท 5.1 การเปรยบเทยบระหวางอณหภมกบเวลาทความดนสญญากาศ 30 kPa และ 50

kPa ต าแหนงแมกนตรอนตวท 1 จ านวนซเมนตเพสต 12 กอน โดยมอตราสวนน า ตอปนซเมนต (ก) 0.38 (ข) 0.45 (ค) 0.75

(ก)

0

10

20

30

40

50

60

70

0 30 60 90 120 150 180

Temp

eratu

re (°

C )

Time (min)

30 kPa

50 kPa

0

10

20

30

40

50

60

70

0 30 60 90 120 150

Temp

eratu

re (°

C )

Time (min)

30 kPa

50 kPa

47

(ข)

(ค) ภาพท 5.2 การเปรยบเทยบระหวางอณหภมกบเวลาทความดนสญญากาศ 30 kPa และ 50

kPa ต าแหนงแมกนตรอนตวท 1 จ านวนซเมนตเพสต 24 กอน โดยมอตราสวนน า ตอปนซเมนต (ก)

0.38 (ข) 0.45 (ค) 0.75

0

10

20

30

40

50

60

0 30 60 90 120 150 180 210 240

Temp

eratu

re (°

C )

Time (min)

30 kPa

50 kPa

0

10

20

30

40

50

0 30 60

Temp

eratu

re (°

C )

Time (min)

30 kPa

50 kPa

48

5.1.2 อทธ พลของความดนสญญากาศทมผลตอปรมาณความชนในซเมนตเพสต จากภาพท 5.3-5.4 แสดงการเปรยบเทยบระหวางปรมาณความชนกบเวลาของการบม

ซเมนตเพสต ทก าลงไมโครเวฟมคาเทากบ 800 วตต (W) ต าแหนงแมกนตรอนตวท 1 ความดนสญญากาศ 30 kPa และ 50 kPa โดยมอตราสวนของน าตอปนซเมนต 0.38 0.45 และ 0.75 จ านวน

ซเมนตเพสต 12 กอน และ 24 กอน พบวา ในชวงระยะเรมตนของการบมซเมนตเพสต เมอซเมนตเพสตไดรบพลงงานไมโครเวฟและเปลยนเปนพลงงานความรอนดวยคณสมบตไดอเลกตรก จะท าใหมการเปลยนแปลงความชนอยางรวดเรวเนองจากซเมนตเพสตมการกระจายตวของความชนสม าเสมอ

ทววสด เมอเกดการระเหยและกลนตวภายใน ซงอตราการระเหยของความชนออกจากซเมนตเพสตในชวงตนจะมคาสงมาก จากนนอตราการไลความชนจะลดลง เมอเขาสระยะกลางและระยะส ดทาย

ของการบมซเมนตเพสต ปรมาณความชนในซเมนเพสตเรมลดนอยลงท าใหอตราการไลความชนในซเมนตเพสตลดชากวาในชวงระยะเรมตน ดงนนเมอสงเกตจากภาพท 5.3-5.4 จะพบวา ทความดนสญญากาศ 30 kPa ปรมาณความชนลดลงเรวกวา และใชเวลาในการบมซเมนตเพสตเพอใหไดคา

ปรมาณความชนทพอเหมาะทนอยกวาความดนสญญากาศ 50 kPa เนองจากความดนสญญากาศต า จะมผลท าใหจดเดอดของน าต าลง สงผลใหน าหรอความชนระเหยไดเรวกวาความดนสญญากาศทสง

(ก)

0

10

20

30

40

0 30 60 90 120

Moist

ure C

onte

nt (%

Dry

Bas

is)

Time (min)

30 kPa

50 kPa

49

(ข)

(ค)

ภาพท 5.3 การเปรยบเทยบระหวางปรมาณความชนกบเวลาทความดนสญญากาศ 30 kPa

และ 50 kPa ต าแหนงแมกนตรอนตวท 1 จ านวนซเมนตเพสต 12 กอน โดยมอตราสวนน า ตอปนซเมนต (ก) 0.38 (ข) 0.45 (ค) 0.75

0

10

20

30

40

50

60

70

80

0 30 60 90 120 150

Moist

ure C

onte

nt (%

Dry

Bas

is)

Time (min)

30 kPa

50 kPa

0

10

20

30

40

50

0 30 60

Moist

ure C

onte

nt (%

Dry

Bas

is)

Time (min)

30 kPa

50 kPa

50

(ก)

(ข)

0

10

20

30

40

50

0 30 60

Moist

ure C

onte

nt (%

Dry

Bas

is)

Time (min)

30 kPa

50 kPa

0

10

20

30

40

0 30 60 90 120 150 180

Moist

ure C

onte

nt (%

Dry

Bas

is)

Time (min)

30 kPa

50 kPa

51

(ค)

ภาพท 5.4 การเปรยบเทยบระหวางปรมาณความชนกบเวลาทความดนสญญากาศ 30 kPa และ 50 kPa ต าแหนงแมกนตรอนตวท 1 จ านวนซเมนตเพสต 24 กอน โดยมอตราสวนน า ตอ

ปนซเมนต (ก) 0.38 (ข) 0.45 (ค) 0.75

5.1.3 อทธ พลของอตราสวนของน าตอปนซเมนตทมผลตออณหภมของซเมนตเพสต จากภาพท 5.5-5.6 แสดงการเปรยบเทยบระหวางอณหภมกบเวลาของการบมซเมนต

เพสต ทก าลงไมโครเวฟมคาเทากบ 800 วตต (W) ต าแหนงแมกนตรอนตวท 1 ความดนสญญากาศ

30 kPa และ 50 kPa โดยมอตราสวนของน าตอปนซเมนต 0.38 0.45 และ 0.75 จ านวนซเมนตเพสต 12 กอน และ 24 กอน พบวา ทอตราสวนของน า ตอปนซเมนต 0.38 มอณหภมท เพมขนสงอยาง

ตอเนองสงทสดในการบมซเมนตเพสต เนองจากการเกดปฏกรยาไฮเดรชนภายในซเมนตเพสต รวมถงคาไดอเลกตรกของซเมนตมมากกวาคาไดอเลกตรกของน า จงท าให อตราสวนของน า ตอปนซเมนตทต า มอณหภมทสงกวาอตราสวนของน าตอปนซเมนตทสง

0

10

20

30

40

50

60

70

80

0 30 60 90 120 150 180 210 240

Moist

ure C

onte

nt (%

Dry

Bas

is)

Time (min)

30 kPa

50 kPa

52

(ก)

(ข) ภาพท 5.5 การเปรยบเทยบระหวางอณหภมกบเวลาโดยมอตราสวนของน า ตอปนซเมนต

0.38 0.45 และ 0.75 ต าแหนงแมกนตรอนตวท 1 จ านวนซเมนตเพสต 12 กอน ทความดนสญญากาศ (ก) 30 kPa (ข) 50 kPa

0

10

20

30

40

50

60

70

80

0 30 60 90 120 150

Temp

eratu

re (°

C )

Time (min)

w/c = 0.38

w/c = 0.45

w/c = 0.75

0

10

20

30

40

50

60

70

80

0 30 60 90 120 150

Temp

eratu

re (°

C )

Time (min)

w/c = 0.38

w/c = 0.45

w/c = 0.75

53

0

10

20

30

40

50

60

70

0 30 60 90 120 150 180 210 240

Temp

eratu

re (°

C )

Time (min)

w/c = 0.38

w/c = 0.45

w/c = 0.75

(ก)

(ข)

ภาพท 5.6 การเปรยบเทยบระหวางอณหภมกบเวลาโดยมอตราสวนของน า ตอปนซเมนต 0.38 0.45 และ 0.75 ต าแหนงแมกนตรอนตวท 1 จ านวนซเมนตเพสต 24 กอน ทความดน

สญญากาศ (ก) 30 kPa (ข) 50 kPa

0

10

20

30

40

50

60

70

0 30 60 90 120 150 180 210 240

Temp

eratu

re (°

C )

Time (min)

w/c = 0.38

w/c = 0.45

w/c = 0.75

54

5.1.4 อทธ พลของอตราสวนของน าตอปนซ เมนตทมผลตอปร มาณความชนในซ เมนตเพสต

จากภาพท 5.7-5.8 แสดงการเปรยบเทยบระหวางปรมาณความชนกบเวลาของการบมซเมนตเพสต ทก าลงไมโครเวฟมคาเทากบ 800 วตต (W) ต าแหนงแมกนตรอนตวท 1 ความดน

สญญากาศ 30 kPa และ 50 kPa โดยมอตราสวนของน า ตอปนซเมนต 0.45 และ 0.75 จ านวนซเมนตเพสต 12 กอน และ 24 กอน พบวา อตราสวนของน าตอปนซเมนตจะมผลกบปรมาณความชนทลดลง นนกคอ ถาอตราสวนของน าตอปนซเมนตสงจะท าใหปรมาณความชนทลดลงสงตามไปดวย

เนองจากภายในซเมนตเพสตมปรมาณความชนมากกวาซเมนตเพสตทอตราสวนของน า ตอปนซเมนตนอย

(ก)

0

10

20

30

40

50

60

70

80

0 30 60 90 120 150

Moist

ure C

onte

nt (%

Dry

Bas

is)

Time (min)

w/c = 0.45

w/c = 0.75

55

(ข)

ภาพท 5.7 การเปรยบเทยบระหวางปรมาณความชนกบเวลาโดยมอตราสวนของน า ตอ

ปนซเมนต 0.45 และ 0.75 ต าแหนงแมกนตรอนตวท 1 จ านวนซเมนตเพสต 12 กอน ทความดนสญญากาศ (ก) 30 kPa (ข) 50 kPa

(ก)

0

10

20

30

40

50

60

70

80

0 30 60 90 120 150 180 210 240

Moist

ure C

onte

nt (%

Dry

Bas

is)

Time (min)

w/c = 0.45

w/c = 0.75

0

10

20

30

40

50

60

70

80

0 30 60 90 120 150

Moist

ure C

onte

nt (%

Dry

Bas

is)

Time (min)

w/c = 0.45

w/c = 0.75

56

(ข) ภาพท 5.8 การเปรยบเทยบระหวางปรมาณความชนกบเวลาโดยมอตราสวนของน า ตอ

ปนซเมนต 0.45 และ 0.75 ต าแหนงแมกนตรอนตวท 1 จ านวนซเมนตเพสต 24 กอน ทความดนสญญากาศ (ก) 30 kPa (ข) 50 kPa

5.1.5 อทธ พลของต าแหนงแมกนตรอนทมผลตออณหภมของซเมนตเพสต จากภาพท 5.9 แสดงการเปรยบเทยบระหวางอณหภมกบเวลาของการบมซเมนตเพสต

ทก าลงไมโครเวฟมคาเทากบ 2 x 800 วตต (W) ต าแหนงแมกนตรอนตวท 1 2 และ 1กบ2 ความดนสญญากาศ 50 kPa โดยมอตราสวนของน าตอปนซเมนต 0.45 จ านวนซเมนตเพสต 12 กอน และ 24 กอน พบวา ทการปอนคลนไมโครเวฟในต าแหนงแมกนตรอนตวท 1กบ2 มอณหภมเพมขนอยาง

รวดเรวทสด เนองจากมคาก าลงไมโครเวฟทปอนเขาถง 1600 วตต (W) และทการปอนคลนไมโครเวฟในต าแหนงแมกนตรอนตวท 2 มอณหภมต าทสด

0

10

20

30

40

50

60

70

80

0 30 60 90 120 150 180 210 240

Moist

ure C

onte

nt (%

Dry

Bas

is)

Time (min)

w/c = 0.45

w/c = 0.75

57

(ก)

(ข)

ภาพท 5.9 การเปรยบเทยบระหวางอณหภมกบเวลาโดยมอตราสวนของน า ตอปนซเมนต 0.45 ทความดนสญญากาศ 50 kPa ต าแหนงแมกนตรอนตวท 1 2 และ 1กบ2 ทจ านวนซเมนตเพสต

(ก) 12 กอน (ข) 24 กอน

0

10

20

30

40

50

60

0 30 60 90

Temp

eratu

re (°

C )

Time (min)

Magnetron 1

Magnetron 2

Magnetron 1,2

0

10

20

30

40

50

60

0 30 60

Temp

eratu

re (°

C )

Time (min)

Magnetron 1

Magnetron 2

Magnetron 1,2

58

5.1.6 อทธ พลของต าแหนงแมกนตรอนทมผลตอปรมาณความชนในซเมนตเพสต จากภาพท 5.10 แสดงการเปรยบเทยบระหวางปรมาณความชนกบเวลาของการบม

ซเมนตเพสต ทก าลงไมโครเวฟมคาเทากบ 2 x 800 วตต (W) ต าแหนงแมกนตรอนตวท 1 2 และ 1กบ2 ความดนสญญากาศ 50 kPa โดยมอตราสวนของน าตอปนซเมนต 0.45 จ านวนซเมนตเพสต 12

กอน และ 24 กอน พบวา ทการปอนคลนไมโครเวฟในต าแหนงแมกนตรอนตวท 1กบ2 ปรมาณลดลงเรวทสด เนองจากคาก าลงไมโครเวฟสง จงท าใหความชนระเหยออกไดรวดเรวยงขน

(ก)

0

10

20

30

40

50

0 30 60

Moist

ure C

onte

nt (%

Dry

Bas

is)

Time (min)

Magnetron 1

Magnetron 2

Magnetron 1,2

59

(ข) ภาพท 5.10 การเปรยบเทยบระหวางปรมาณความชนกบเวลา โดยมอตราสวนของน า ตอ

ปนซเมนต 0.45 ทความดนสญญากาศ 50 kPa ต าแหนงแมกนตรอนตวท 1 2 และ 1กบ2 ทจ านวนซเมนตเพสต (ก) 12 กอน (ข) 24 กอน

5.1.7 อทธ พลของจ านวนซเมนตเพสตทมผลตออณหภมของซเมนตเพสต จากภาพท 5.11 แสดงการเปรยบเทยบระหวางอณหภมกบเวลาของการบมซเมนต

เพสต ทก าลงไมโครเวฟมคาเทากบ 2 x 800 วตต (W) ต าแหนงแมกนตรอนตวท 1 2 และ 1กบ2 ความดนสญญากาศ 50 kPa โดยมอตราสวนของน าตอปนซเมนต 0.45 จ านวนซเมนตเพสต 12 กอน และ 24 กอน พบวา ทการปอนคลนไมโครเวฟในต าแหนงแมกนตรอนตวท 1 และ 1กบ2 ทจ านวน

ซเมนตเพสต 12 กอน มอณหภมเพมขนสงกวา ทจ านวนซเมนตเพสต 24 กอน แตทการปอนคลนไมโครเวฟในต าแหนงแมกนตรอนตวท 2 จ านวนซเมนตเพสต 24 กอน มอณหภมเพมขนสงกวา ท

จ านวนซเมนตเพสต 12 กอน เนองจากต าแหนงการปอนคลน จ านวนซเมนตเพสต และลกษณะการวางซเมนตเพสตมสวนส าคญอยางมากกบอณหภมทเพมขน

0

10

20

30

40

50

0 30 60 90

Moist

ure C

onte

nt (%

Dry

Bas

is)

Time (min)

Magnetron 1

Magnetron 2

Magnetron 1,2

60

(ก)

(ข)

0

10

20

30

40

50

0 30 60 90

Temp

eratu

re (°

C )

Time (min)

12 Specimens

24 Specimens

0

10

20

30

40

50

60

0 30 60

Temp

eratu

re (°

C )

Time (min)

12 Specimens

24 Specimens

61

(ค) ภาพท 5.11 การเปรยบเทยบระหวางอณหภมกบเวลาทความดนสญญากาศ 50 kPa โดยม

อตราสวนน า ตอปนซเมนต 0.45 จ านวนซเมนตเพสต 12 กอน และ 24 กอน ทการปอนคลนไมโครเวฟในต าแหนงแมกนตรอน (ก) ตวท 1 (ข) ตวท 2 (ค) ตวท 1กบ2

5.1.8 อทธ พลของจ านวนซเมนตเพสตทมผลตอปรมาณความชนในซเมนตเพสต จากภาพท 5.12 แสดงการเปรยบเทยบระหวางปรมาณความชนกบเวลาของการบม

ซเมนตเพสต ทก าลงไมโครเวฟมคาเทากบ 2 x 800 วตต (W) ต าแหนงแมกนตรอนตวท 1 2 และ 1กบ2 ความดนสญญากาศ 50 kPa โดยมอตราสวนของน าตอปนซเมนต 0.45 จ านวนซเมนตเพสต 12

กอน และ 24 กอน พบวา ทการปอนคลนไมโครเวฟในต าแหนงแมกนตรอนตวท 1 และ 1กบ2 ทจ านวนซเมนตเพสต 12 กอน มปรมาณความชนทลดลงไดเรวกวา ทจ านวนซเมนตเพสต 24 กอน แตทการปอนคลนไมโครเวฟในต าแหนงแมกนตรอนตวท 2 จ านวนซเมนตเพสต 24 กอน มปรมาณ

ความชนทลดลงไดเรวกวา ทจ านวนซเมนตเพสต 12 กอน เนองจากต าแหนงการปอนคลน จ านวนซเมนตเพสต และลกษณะการวางซเมนตเพสตมสวนส าคญอยางมากกบการระเหยของความชน

ภายในซเมนตเพสต

0

10

20

30

40

50

60

0 30 60

Temp

eratu

re (°

C )

Time (min)

12 Specimens

24 Specimens

62

(ก)

(ข)

ภาพท 5.12 การเปรยบเทยบระหวางปรมาณความชนกบเวลาทความดนสญญากาศ 50 kPa โดยมอตราสวนน าตอปนซเมนต 0.45 จ านวนซเมนตเพสต 12 กอน และ 24 กอน ทการปอนคลน

ไมโครเวฟในต าแหนงแมกนตรอน (ก) ตวท 1 (ข) ตวท 1กบ2

0

10

20

30

40

50

0 30 60

Moist

ure C

onte

nt (%

Dry

Bas

is)

Time (min)

12 Specimens

24 Specimens

0

10

20

30

40

50

0 30 60

Moist

ure C

onte

nt (%

Dry

Bas

is)

Time (min)

12 Specimens

24 Specimens

63

5.1.9 ภาพถายการกระจายตวของอณหภมบรเวณผวของซเมนตเพสตและการกระจายตวของอณหภมในคาวต

จากภาพท 5.14 – 5.19 แสดงการกระจายตวของอณหภมบรเวณผวของซเมนตเพสตจากซเมนตเพสตต าแหนงแถวบน กอนกลาง ดานหนาของคาวตในระหวางการบมทก าลงไมโครเวฟ

800 วตต (W) ต าแหนงแมกนตรอนตวท 1 ความดนสญญากาศ 30 kPa และ 50 kPa โดยมอตราสวนของน าตอปนซเมนต 0.38 0.45 และ 0.75 จ านวนซเมนตเพสต 12 กอน ในระยะเวลาทตางกน พบวาการบมซเมนตเพสตทความดนสญญากาศ 50 kPa มอณหภมบรเวณผวทสงกวาการบม

ซเมนตเพสตดวยความดนสญญากาศ 30 kPa เมอเปรยบเทยบท อตราสวนของน า ตอปนซเมนตทเทากนและในระยะเวลาทเทากน เนองจากความดนสญญากาศมากกวา จะมผลท าใหจดเดอดสง จง

ท าใหซเมนตเพสตมอณหภมสงตามไปดวย

ภาพท 5.13 ต าแหนงของซเมนตเพสตทน ามาถายภาพการกระจายตวของอณหภมบรเวณผว

64

(ก) (ข) (ค)

ภาพท 5 .14 การกระจายตวของอณหภมบรเวณผวของซเมนตเพสตจากซเมนตเพสตต าแหนงแถวบน กอนกลาง ดานหนาของคาวต ทความดนสญญากาศ 30 kPa อตราสวนของน า ตอปนซเมนต 0.38 แมกนตรอนตวท 1 จ านวนซเมนตเพสต 12 กอน ในเวลาท (ก) 10 นาท (ข) 40 นาท

(ค) 80 นาท

(ก) (ข) (ค)

ภาพท 5 .15 การกระจายตวของอณหภมบรเวณผวของซเมนตเพสตจากซเมนตเพสตต าแหนงแถวบน กอนกลาง ดานหนาของคาวต ทความดนสญญากาศ 50 kPa อตราสวนของน า ตอปนซเมนต 0.38 แมกนตรอนตวท 1 จ านวนซเมนตเพสต 12 กอน ในเวลาท (ก) 10 นาท (ข) 40 นาท

(ค) 80 นาท

65

(ก) (ข) (ค) ภาพท 5 .16 การกระจายตวของอณหภมบรเวณผวของซเมนตเพสตจากซเมนตเพสต

ต าแหนงแถวบน กอนกลาง ดานหนาของคาวต ทความดนสญญากาศ 30 kPa อตราสวนของน า ตอปนซเมนต 0.45 แมกนตรอนตวท 1 จ านวนซเมนตเพสต 12 กอน ในเวลาท (ก) 10 นาท (ข) 30 นาท (ค) 40 นาท

(ก) (ข) (ค) ภาพท 5 .17 การกระจายตวของอณหภมบรเวณผวของซเมนตเพสตจากซเมนตเพสต

ต าแหนงแถวบน กอนกลาง ดานหนาของคาวต ทความดนสญญากาศ 50 kPa อตราสวนของน า ตอปนซเมนต 0.45 แมกนตรอนตวท 1 จ านวนซเมนตเพสต 12 กอน ในเวลาท (ก) 10 นาท (ข) 30 นาท (ค) 40 นาท

66

(ก) (ข) (ค) ภาพท 5 .18 การกระจายตวของอณหภมบรเวณผวของซเมนตเพสตจากซเมนตเพสต

ต าแหนงแถวบน กอนกลาง ดานหนาของคาวต ทความดนสญญากาศ 30 kPa อตราสวนของน า ตอปนซเมนต 0.75 แมกนตรอนตวท 1 จ านวนซเมนตเพสต 12 กอน ในเวลาท (ก) 10 นาท (ข) 80 นาท (ค) 120 นาท

(ก) (ข) (ค) ภาพท 5 .19 การกระจายตวของอณหภมบรเวณผวของซเมนตเพสตจากซเมนตเพสต

ต าแหนงแถวบน กอนกลาง ดานหนาของคาวต ทความดนสญญากาศ 50 kPa อตราสวนของน า ตอปนซเมนต 0.75 แมกนตรอนตวท 1 จ านวนซเมนตเพสต 12 กอน ในเวลาท (ก) 10 นาท (ข) 80 นาท (ค) 120 นาท

67

จากภาพท 5.21 – 5.26 แสดงการกระจายตวของอณหภมของซเมนตเพสตภายในคาวต ทถายภายในคาวต และภาพท 5.27 – 5.32 แสดงการกระจายตวของอณหภมของซเมนตเพสต

ภายในคาวต ทถายภายนอกคาวต ในระหวางการบมทก าลงไมโครเวฟ 2 x 800 วตต (W) ต าแหนงแมกนตรอนตวท 1 2 และ 1กบ2 ความดนสญญากาศ 50 kPa โดยมอตราสวนของน า ตอปนซเมนต

0.45 จ านวนซเมนตเพสต 12 กอน และ 24 กอน ในระยะเวลาทตางกน พบวาการบมซเมนตเพสตโดยการปอนคลนไมโครเวฟในต าแหนงแมกนตรอนตวท 1กบ2 มการกระจายตวของอณหภมของซเมนตเพสตภายในคาวตททวถงกวาการบมซเมนตเพสตโดยการปอนคลนไมโครเวฟในต าแหนง

แมกนตรอนตวท 1 และต าแหนงแมกนตรอนตวท 2 เมอเปรยบเทยบทอตราสวนของน า ตอปนซเมนตทเทากนและในระยะเวลาทเทากน เนองจากในต าแหนงแมกนตรอนตวท 1 จะอยทบรเวณดานหนา

ของคาวต ในทศทางการปอนคลนไมโครเวฟจากดานบนลงมาดานลางในลกษณะแนวตง จงท าใหคลนไมโครเวฟทปอนเขามานนถกดดซบจากซเมนตเพสตต าแหนงแถวบน กอนกลาง ดานหนาของคาวตกอน จากนนคลนไมโครเวฟจงกระจายไปทซเมนตเพสตกอนซายและขวาในแถวถดมา ทดานหนาของ

คาวตเชนเดยวกน สวนในต าแหนงแมกนตรอนตวท 2 จะอยบรเวณตรงกลางของคาวต ในทศทางการปอนคลนไมโครเวฟจากดานขวาไปทางดานซายในลกษณะแนวนอน จงท าใหคลนไมโครเวฟทปอนเขา

นนถกดดซบจากซเมนตเพสตต าแหนงแถวกลาง กอนขวากอน จากนนคลนไมโครเวฟจงกระจายไปทซเมนตเพสตกอนอน ๆ โดยการสะทอนคลนไมโครเวฟภายในคาวตทรงกระบอก ดงนนในต าแหนงแมกนตรอนตวท 1กบ2 จงเปนลกษณะการปอนคลนทดทสดซงลกษณะการปอนคลนแบบน เรยกวา

แบบหลายโหมด (Multi-Mode)

ภาพท 5.20 ต าแหนงและทศทางการปอนคลนของแมกนตรอนตวท 1 และ 2

1

2

68

(ก) (ข)

ภาพท 5.21 การกระจายตวของอณหภมของซเมนตเพสตภายในคาวต ทถายภายในคาวต ทความดนสญญากาศ 50 kPa อตราสวนของน า ตอปนซเมนต 0.45 ต าแหนงแมกนตรอนตวท 1

จ านวนซเมนตเพสต 12 กอน ในเวลาท (ก) 20 นาท (ข) 40 นาท

(ก) (ข)

ภาพท 5.22 การกระจายตวของอณหภมของซเมนตเพสตภายในคาวต ทถายภายในคาวต ทความดนสญญากาศ 50 kPa อตราสวนของน า ตอปนซเมนต 0.45 ต าแหนงแมกนตรอนตวท 2 จ านวนซเมนตเพสต 12 กอน ในเวลาท (ก) 20 นาท (ข) 40 นาท

69

(ก) (ข)

ภาพท 5.23 การกระจายตวของอณหภมของซเมนตเพสตภายในคาวต ทถายภายในคาวต ทความดนสญญากาศ 50 kPa อตราสวนของน าตอปนซเมนต 0.45 ต าแหนงแมกนตรอนตวท 1กบ2

จ านวนซเมนตเพสต 12 กอน ในเวลาท (ก) 20 นาท (ข) 30 นาท

(ก) (ข)

ภาพท 5.24 การกระจายตวของอณหภมของซเมนตเพสตภายในคาวต ทถายภายในคาวต ทความดนสญญากาศ 50 kPa อตราสวนของน า ตอปนซเมนต 0.45 ต าแหนงแมกนตรอนตวท 1 จ านวนซเมนตเพสต 24 กอน ในเวลาท (ก) 20 นาท (ข) 40 นาท

70

(ก) (ข)

ภาพท 5.25 การกระจายตวของอณหภมของซเมนตเพสตภายในคาวต ทถายภายในคาวต ทความดนสญญากาศ 50 kPa อตราสวนของน า ตอปนซเมนต 0.45 ต าแหนงแมกนตรอนตวท 2

จ านวนซเมนตเพสต 24 กอน ในเวลาท (ก) 20 นาท (ข) 40 นาท

(ก) (ข)

ภาพท 5.26 การกระจายตวของอณหภมของซเมนตเพสตภายในคาวต ทถายภายในคาวต ทความดนสญญากาศ 50 kPa อตราสวนของน าตอปนซเมนต 0.45 ต าแหนงแมกนตรอนตวท 1กบ2 จ านวนซเมนตเพสต 24 กอน ในเวลาท (ก) 20 นาท (ข) 40 นาท

71

(ก) (ข)

ภาพท 5.27 การกระจายตวของอณหภมของซเมนตเพสตภายในคาวต ทถายภายนอกคาวต ทความดนสญญากาศ 50 kPa อตราสวนของน าตอปนซเมนต 0.45 ต าแหนงแมกนตรอนตวท 1

จ านวนซเมนตเพสต 12 กอน ในเวลาท (ก) 20 นาท (ข) 40 นาท

(ก) (ข)

ภาพท 5.28 การกระจายตวของอณหภมของซเมนตเพสตภายในคาวต ทถายภายนอกคาวต ทความดนสญญากาศ 50 kPa อตราสวนของน า ตอปนซเมนต 0.45 ต าแหนงแมกนตรอนตวท 2 จ านวนซเมนตเพสต 12 กอน ในเวลาท (ก) 20 นาท (ข) 40 นาท

72

(ก) (ข)

ภาพท 5.29 การกระจายตวของอณหภมของซเมนตเพสตภายในคาวต ทถายภายนอกคาวต ทความดนสญญากาศ 50 kPa อตราสวนของน าตอปนซเมนต 0.45 ต าแหนงแมกนตรอนตวท 1กบ2

จ านวนซเมนตเพสต 12 กอน ในเวลาท (ก) 20 นาท (ข) 30 นาท

(ก) (ข)

ภาพท 5.30 การกระจายตวของอณหภมของซเมนตเพสตภายในคาวต ทถายภายนอกคาวต ทความดนสญญากาศ 50 kPa อตราสวนของน า ตอปนซเมนต 0.45 ต าแหนงแมกนตรอนตวท 1 จ านวนซเมนตเพสต 24 กอน ในเวลาท (ก) 20 นาท (ข) 40 นาท

73

(ก) (ข)

ภาพท 5.31 การกระจายตวของอณหภมของซเมนตเพสตภายในคาวต ทถายภายนอกคาวต ทความดนสญญากาศ 50 kPa อตราสวนของน า ตอปนซเมนต 0.45 ต าแหนงแมกนตรอนตวท 2

จ านวนซเมนตเพสต 24 กอน ในเวลาท (ก) 20 นาท (ข) 40 นาท

(ก) (ข)

ภาพท 5.32 การกระจายตวของอณหภมของซเมนตเพสตภายในคาวต ทถายภายนอกคาวต ทความดนสญญากาศ 50 kPa อตราสวนของน าตอปนซเมนต 0.45 ต าแหนงแมกนตรอนตวท 1กบ2 จ านวนซเมนตเพสต 24 กอน ในเวลาท (ก) 20 นาท (ข) 40 นาท

74

5.2 ผลการทดสอบสมบตทางกลของซ เมนตเพสต

5.2.1 อทธ พลของความดนสญญากาศและอตราสวนของน าตอปนซเมนตทมผลตอก าลงอดของซเมนตเพสต

จากภาพท 5.33 แสดงการเปรยบเทยบระหวางก าลงอดกบอายการบมของซเมนตเพสตทผานการบมดวยก าลงไมโครเวฟมคาเทากบ 800 วตต (W) ต าแหนงแมกนตรอนตวท 1 ความดนสญญากาศ 30 kPa และ 50 kPa โดยมอตราสวนของน าตอปนซเมนต 0.38 0.45 และ 0.75 จ านวน

ซเมนตเพสต 12 กอน พบวาการทดสอบก าลงอดทระยะเวลา 1 วน อตราสวนน าตอปนซเมนตท มคานอยคอ 0.38 จะสามารถรบก าลงอดไดสงกวาอตราสวนน า ตอปนซเมนตท มคามากซงเปนไปตาม

ทฤษฎพนฐานคอนกรตในบทท 3 หวขอ 3.3 ระยะถดไปคอการทดสอบก าลงอดทระยะเวลา 3 วน ซเมนตเพสตทบมทอตราสวนน าตอปนซเมนต 0.45 ความดนสญญากาศ 50 kPa สามารถรบก าลงอดไดมากทสด เนองจากคาปรมาณความชนทเหลอภายในอตราสวนน า ตอปนซเมนต 0.38 เหลอโดย

เฉลยประมาณ 22 เปอรเซนต (Dry Basis) แตคาปรมาณความชนท เหลอภายในอตราส วนน า ตอปนซเมนต 0.45 เหลอโดยเฉลยประมาณ 38 เปอรเซนต (Dry Basis) ท าใหโครงสรางภายในของ

ซเมนตเพสตทบมโดยมอตราสวนน าตอปนซเมนต 0.38 เกดความเสยหาย จงท าใหสามารถในการรบก าลงอดพฒนาไดชาลง ก าลงอดในชวงระยะเวลา 7 วน ซเมนตเพสตทบมโดยมอตราสวนน า ตอปนซเมนต 0.45 ไดพฒนาความแขงแรงอยางตอเนอง ท าใหมความสามารถใหการรบก าลงอดเพมขน

ไปจนถงระยะเวลาท 28 วน ซเมนตเพสตทบมทอตราสวนน าตอปนซเมนต 0.45 ความดนสญญากาศ 50 kPa สามารถรบก าลงอดไดมากทสด คอ 301.4 กโลกรม / ตารางเซนตเมตร และเมอพจารณาจะพบวาซเมนตเพสตทบมทความดนสญญากาศ 50 kPa จะมก าลงอดมากกวาซเมนตเพสตทบมทความ

ดนสญญากาศ 30 kPa ทระยะเวลา 1, 3, 7 และ 28 วน

75

ภาพท 5.33 การเปรยบเทยบระหวางก าลงอดกบอายการบมของซเมนตเพสตโดยมอตราสวนของน าตอปนซเมนต 0.38 0.45 และ 0.75 ทความดนสญญากาศ 30 kPa และ 50 kPa ต าแหนง

แมกนตรอนตวท 1 จ านวนซเมนตเพสต 12 กอน

5.2.2 อทธ พลของต าแหนงแมกนตรอนทมผลตอก าลงอดของซเมนตเพสต จากภาพท 5.34 แสดงการเปรยบเทยบระหวางก าลงอดกบอายการบมของซเมนตเพสต

ทผานการบมดวยน าและการบมดวยก าลงไมโครเวฟมคาเทากบ 2 x 800 วตต (W) ต าแหนงแมกนตรอนตวท 1 2 และ 1กบ2 ความดนสญญากาศ 50 kPa โดยมอตราสวนของน า ตอปนซเมนต 0.45 จ านวนซเมนตเพสต 12 กอน พบวาการทดสอบก าลงอดทระยะเวลา 1 วน ซเมนตเพสตทผานการบม

โดยการปอนคลนไมโครเวฟในต าแหนงแมกนตรอนตวท 1 สามารถรบก าลงอดไดสงกวา ซเมนตเพสตทผานการบมดวยน าและซเมนตเพสตทผานการบมโดยการปอนคลนไมโครเวฟในต าแหนงแมกนต

รอนตวท 2 และ ต าแหนงแมกนตรอนตวท 1กบ2 ระยะถดไปคอการทดสอบก าลงอดทระยะเวลา 3 วน ซเมนตเพสตทผานการบมดวยน า สามารถรบก าลงอดไดมากทสด เนองจากน าเปนตวท าปฏกรยากบซเมนตไดเปนอยางด เมอน าซเมนตเพสตมาบมดวยน าจงท าใหความสามารถใหการรบก าลงอด

เพมขนอยางรวดเรว ก าลงอดในชวงระยะเวลา 7 วน ซเมนตเพสตทผานการบมดวยน า ไดพฒนาความแขงแรงอยางตอเนอง ท าใหมความสามารถใหการรบก าลงอดเพมขน แตซเมนตเพสตทผานการ

0

50

100

150

200

250

300

350

1 3 7 28

Comp

ress

ive S

treng

th (kg

./sq.

cm.)

Age (day)

w/c = 0.38,30 kPa

w/c = 0.38,50 kPa

w/c = 0.45,30 kPa

w/c = 0.45,50 kPa

w/c = 0.75,30 kPa

w/c = 0.75,50 kPa

76

0

50

100

150

200

250

300

350

1 3 7 28

Comp

ress

ive S

treng

th (kg

./sq.c

m.)

Age (day)

Water

Magnetron 1

Magnetron 2

Magnetron 1,2

บมโดยการปอนคลนไมโครเวฟในต าแหนงแมกนตรอนตวท 1 สามารถรบก าลงอดไดสงรองจากซเมนตเพสตทผานการบมดวยน า ไปจนถงระยะเวลาท 28 วน ซเมนตเพสตทผานการบมดวยน า

สามารถรบก าลงอดไดมากทสด คอ 304.4 กโลกรม / ตารางเซนตเมตร ซเมนตเพสตทผานการบมโดยการปอนคลนไมโครเวฟในต าแหนงแมกนตรอนตวท 1 สามารถรบก าลงอดไดมากถง 301.4

กโลกรม / ตารางเซนตเมตร ซเมนตเพสตทผานการบมโดยการปอนคลนไมโครเวฟในต าแหนงแมกนตรอนตวท 2 สามารถรบก าลงอดไดมากถง 220.9 กโลกรม / ตารางเซนตเมตร และซเมนตเพสตทผานการบมโดยการปอนคลนไมโครเวฟในต าแหนงแมกนตรอนตวท 1กบ2 สามารถรบก าลงอดไดนอย

ทสดคอ 201.2 กโลกรม / ตารางเซนตเมตร

ภาพท 5.34 การเปรยบเทยบระหวางก าลงอดกบอายการบมของซเมนตเพสตทผานการบม

ดวยน าและการบมดวยการปอนคลนไมโครเวฟในต าแหนงแมกนตรอนตวท 1 2 และ 1กบ2 โดยมอตราสวนของน าตอปนซเมนต 0.45 ทความดนสญญากาศ 50 kPa จ านวนซเมนตเพสต 12 กอน

77

5.2.3 โครงสรางภายในของซเมนตเพสต จากภาพท 5.35-5.38 แสดงโครงสรางภายในของซเมนตเพสตทผานการบมดวยน า

และการบมดวยก าลงไมโครเวฟมคาเทากบ 2 x 800 วตต (W) ต าแหนงแมกนตรอนตวท 1 2 และ 1กบ2 ความดนสญญากาศ 50 kPa โดยมอตราสวนของน าตอปนซเมนต 0.45 จ านวนซเมนตเพสต 12

กอน ทระยะเวลา 28 วน พบวา โครงสรางภายในของซเมนตเพสตทผานการบมดวยน า มความสมบรณมากทสด และโครงสรางภายในของซเมนตเพสตทผานการบมโดยการปอนคลนไมโครเวฟในต าแหนงแมกนตรอนตวท 1กบ2 เกดความเสยหายมากทสด

(ก) (ข) ภาพท 5.35 โครงสรางซเมนตเพสตทผานการบมดวยน า ก. ภาพขยาย 50 เทา ข . ภาพ

ขยาย 200 เทา

(ก) (ข) ภาพท 5.36 โครงสรางซเมนตเพสตทผานการบมดวยการปอนคลนไมโครเวฟในต าแหนง

แมกนตรอนตวท 1 อตราสวนของน า ตอปนซเมนต 0.45 ทความดนสญญากาศ 50 kPa จ านวนซเมนตเพสต 12 กอน ก. ภาพขยาย 50 เทา ข. ภาพขยาย 200 เทา

78

(ก) (ข) ภาพท 5.37 โครงสรางซเมนตเพสตทผานการบมดวยการปอนคลนไมโครเวฟในต าแหนง

แมกนตรอนตวท 2 อตราสวนของน า ตอปนซเมนต 0.45 ทความดนสญญากาศ 50 kPa จ านวน

ซเมนตเพสต 12 กอน ก. ภาพขยาย 50 เทา ข. ภาพขยาย 200 เทา

(ก) (ข)

ภาพท 5.38 โครงสรางซเมนตเพสตทผานการบมดวยการปอนคลนไมโครเวฟในต าแหนงแมกนตรอนตวท 1กบ2 อตราสวนของน าตอปนซเมนต 0.45 ทความดนสญญากาศ 50 kPa จ านวน

ซเมนตเพสต 12 กอน ก. ภาพขยาย 50 เทา ข. ภาพขยาย 200 เทา

79

5.3 สร ปผลการทดลอง

ความดนสญญา กาศมผลตอการลดปรมาณความชนในซเมนตเพสต ซ งกคอความดนสญญากาศต าจะสงผลใหจดเดอดต าลง ท าใหน าหรอความชนในซเมนตเพสตระเหยไดเรว และลด

ปรมาณความชนไดเรวกวาความดนสญญากาศสง อตราสวนของน าตอปนซเมนตมผลตอการเพมขนของอณหภม กลาวคอ ซเมนตเพสตทบม

โดยมอตราสวนของน าตอปนซเมนตทมคานอยจะมผลท าใหอณหภมของซเมนตเพสตสงกวาซเมนต

เพสตทบมโดยมอตราสวนของน าตอปนซเมนตทมคามากเนองจากการเกดปฏกรยาไฮเดรชนภายในซเมนตเพสต นอกจากนอตราสวนของน าตอปนซเมนตยงมผลตอความสามารถในการรบก าลงอด นน

กคออตราสวนน า ตอปนซเมนตท มคานอยคอจะสามารถรบก าลงอดไดสงกวาอตราสวนน า ตอปนซเมนตทมคามาก แตตองใชระยะเวลาในการบมทใกลเคยงกน

ดงนนจากผลการทดลองจงสรปไดวา ซเมนตเพสตทผานการบมดวยการปอนคลนไมโครเวฟ

ในต าแหนงแมกนตรอนตวท 1 อตราสวนของน าตอปนซเมนต 0.45 ทความดนสญญากาศ 50 kPa จ านวนซเมนตเพสต 12 กอน สามารถรบก าลงอดไดสงทสด

5.4 แนวทางงานวจยในอนาคต

จากงานวจยศกษาการบมซเมนตเพสตโดยใชเครองไมโครเวฟปอนคลนสองต าแหนงแบบไมสมมาตรรวมกบระบบสญญากาศ พบประเดนทนาสนใจมากมายในการวจยและสามารถพฒนาเปนแนวทางในการศกษาวจยตอไปในอนาคต

1. การศกษาถงลกษณะการปอนคลนแบบเปนจงหวะ เพอเปรยบเทยบกบการปอนคลนแบบตอเนองในงานวจยนไมโครเวฟ

2. การศกษาถงรปแบบการจดวางซเมนตเพสตภายในคาวต เพอหาต าแหนงท เหมาะสมตอการดดซบคลน

3. การศกษาถงขนาดของซเมนตเพสตทแตกตางไปจากวจยน เพอหาขนาดทเหมาะสมของ

ซเมนตเพสตตอการบมดวยคลนไมโครเวฟ

80

บรรณานกรม

[1] ผดงศกด รตนเดโช พนฐานการท าไมโครเวฟ ส านกพมพมหาวทยาลยธรรมศาสตร (2008)

[2] กสตร เจะน การพฒนาเครองตนแบบดวยคลนไมโครเวฟรวมกบระบบสญญากาศ (2009) [3] A. E. Drouzas & H. Schubert (1996) “Microwave Application in Vacuum Drying of

Fruits” Journal of Food Engineering 28 (1996) 203-209

[4] A.E. Drouzas, E. Tsami and G.D. Saravacos (1999) “Microwave/vacuum drying of model fruit gels” Journal of Food Engineer ing 39 (1999) 117-122

[5] N. Suwannapum and P. Rattanadecho et al. (2008) “Development of compressive strength of cement paste under accelerated curing by using a continuous microwave thermal processor” Materials Science and Engineering A

472 (2008) 299–307 [6] N. Makul, B. Chatveera and P. Ratanadecho (2009) “Use of microwave energy

for accelerated curing of concrete: a review” Songklanakarin J. Sci. Technol. 31 (1), P. 1-13, Jan. - Feb. 2009

[7] Adam Figiel (2010) “Drying kinetics and quality of beetroots dehydrated by

combination of convective and vacuum-microwave methods” Journal of Food Engineering 98 (2010) 461–470

[8] N. Makul and P. Rattanadecho et al. (2010) “Microwave curing at an operating frequency of 2.45 GHz of Portland cement paste at early-stage using a multi-mode cavity: Experimental and numerical analysis on heat transfer

characteristics” International Communications in Heat and Mass Transfer 37 (2010) 1487–1495

[9] N. Makul and P. Rattanadecho et al. (2010) “Microwave-assisted heating of cementitious materials: Relative dielectric properties, mechanical property, and experimental and numerical heat transfer characteristics” International

Communications in Heat and Mass Transfer 37 (2010) 1096–1105 [10] Angel A. Carbonell-Barrachina et al. (2011) “Effects of vacuum level and

microwave power on rosemary volatile composition during vacuum-microwave drying” Journal of Food Engineering 103 (2011) 219–227

81

[11] W. Jindarat , S. Sungsoontorn & P. Rattanadecho (2013) “Analysis of Energy Consumption in Drying Process of Biomaterials Using a Combined

Unsymmetrical Double-Feed Microwave and Vacuum System (CUMV), Case Study: Tea Leaves” Drying Technology, 31: 1138–1147 ,2013

[12] K. Chaiyo and P. Rattanadecho (2013) “Numerical Analysis of Heat–Mass Transport and Pressure Build-Up in 1D Unsaturated Porous Medium Subjected to a Combined Microwave and Vacuum System” Drying Technology, 31: 684–

697, 2013 [13] N. Makul, P. Rattanadecho and Dinesh K. Agrawal (2014) “Applications of

microwave energy in cement and concrete – A review” Renewable and Sustainable Energy Reviews 37 (2014) 715–733

[14] Manish Dak and N.K. Pareek (2014) “Effective moisture diffusivity of

pomegranate arils undergoing microwave-vacuum drying” Journal of Food Engineering 122 (2014) 117–121

82

ประวต ผเ ขยน

ชอ นายศระ เลศวรยจตต

วนเดอนปเกด 19 สงหาคม พ.ศ. 2532

ผลงานทางวชาการ

ตพมพเผยแพรในวารสารวศวกรรมสารธรรมศาสตร

ปท 3 ฉบบท 2 เดอนกรกฎาคม – ธนวาคม เรอง “การวเคราะหการอบแหงและศกษาคณสมบตของ

ซเมน ตเพส ตโดย ใชเคร อง ไมโคร เวฟป อนคล นสอง

ต าแหนงแบบไมสมมาตรรวมกบระบบสญญากาศ”