คอนกรีต

คอนกรีตเป็นวัสดุที่รู้จักและใช้กันในวงการก่อสร้างมานานนับ 1,000 ปี ตั้งแต่ครั้งอาณาจักรโรมันรุ่งเรือง  ชาวโรมันได้ใช้วัตถุธรรมชาติจำพวกพอซโซลานามาบดผสมกับหิน ทรายและน้ำแล้วเทลงในแบบซึ่งทำตามรูปร่างที่ต้องการ เมื่อทิ้งไว้ระยะเวลาหนึ่งจะเกิดการแข็งตัวขึ้น ถ้าถอดแบบ ออก จะได้คอนกรีตตามแบบที่ต้องการและสามารถใช้งานได้เป็นอย่างดี จะพบเห็นได้ทั่วไป เพื่อนำไปใช้ตามอาคารถาวรเช่น ทำกำแพงโบสถ์ ทำวิหาร ท่อลำเลียงน้ำ เป็นต้น

วัสดุที่ใช้ผสมคอนกรีตนั้นมีดังนี้

ปูนซีเมนต์ทำหน้าที่ประสานมวลในคอนกรีต เช่น หินและทรายให้ติดกัน ปูนซีเมนต์ทำหน้าที่คล้ายกับกาว และมีให้เลือกใช้หลากหลายลักษณะที่แตกต่าง ๆ กันตามวัตถุประสงค์ของการทำคอนกรีต เช่น คอนกรีตที่ต้องการแข็งตัวเร็วจะใช้ปูนซีเมนต์ประเภทหนึ่ง คอนกรีตที่หล่อในทะเลซึ่งเป็นน้ำเค็มก็จะใช้ปูนซีเมนต์อีกประเภทหนึ่ง

2. มวลรวมละเอียดหรือวัสดุผสมย่อยอย่างละเอียด (fine aggregate)

วัสดุประเภทนี้อาจเป็นทรายหยาบหรือผงที่ได้จากการย่อยหิน หรือจากตะกรันที่หล่อโลหะแล้วมาบดให้ละเอียดให้ได้ขนาดตามที่ต้องการ แต่ที่ใช้ในการก่อสร้างในประเทศไทยส่วนมากมักจะเป็นทรายมากกกว่าวัตถุอื่น ซึ่งทรายที่เลือกใช้นั้นจะต้องสะอาด แข็งแกร่ง ทนทาน ไม่มีสารเคมีหรืออินทรียวัตถุเจือปน ไม่มีคราบดินโคลนจับติดที่ผิว เพราะจะทำให้การยึดเหนี่ยวของปูนซิเมนต์เสียกำลังไป ดังนั้นก่อนที่จะนำทรายมาใช้จึงควรที่จะร่อนให้สะอาดก่อน

3. มวลรวมหยาบหรือวัสดุผสมย่อยอย่างหยาบ (coarse aggregate)

ปกติจะใช้หินปูนที่นำมาย่อยเป็นขนาดที่เหมาะกับการผสมคอนกรีตคือ ต้องไม่ใหญ่เกินไปเพราะจะทำให้ไม่สามารถเทเข้าไปในระหว่างแบบหล่อกับเหล็กเสริมของคานหรือเสาได้ในกรณีที่ทำคอนกรีตเสริมเหล็ก สำหรับหินที่ใช้ผสมนี้ควรมีขนาดที่คละกัน เช่น หินเบอร์ 2 และหินเบอร์ 1 ทั้งนี้เพื่อให้มีช่องว่างระหว่างหินน้อยลง ทำให้คอนกรีตแข็งแรงและแน่น

น้ำที่ใช้ผสมคอนกรีตต้องเป็นน้ำที่สะอาด ซึ่งในการก่อสร้างส่วนมากมักระบุว่าต้องเป็นน้ำสะอาดที่ใช้ดื่มได้ เช่น น้ำประปา

ในงานคอนกรีตบางชนิดจะต้องมีความต้องการพิเศษมากไปกว่าคอนกรีตธรรมดา เช่น ต้องการให้กันน้ำได้ ก็ต้องผสมสารที่กันน้ำลงไปในส่วนผสมของคอนกรีต เพื่อให้คอนกรีตนั้นๆ แน่น น้ำไม่สามารถผ่านได้

คอนกรีตนั้นประกอบด้วยปูนซิเมนต์ ทราย หินย่อย และน้ำ ซึ่งปูนซิเมนต์เป็นตัวสำคัญที่สุด เพราะทำหน้าที่เป็นกาวสำหรับติดยึดหินและทรายเข้าด้วยกัน

สำหรับงานทั่วๆ ไปอัตราส่วนผสมต่างๆ อาจใช้ตัวเลขดังต่อไปนี้เป็นแนวทางในการทำงาน ดังแสดงในตาราง

*อัตราส่วนผสมของคอนกรีตคือ ซีเมนต์: ทราย: หินย่อย

การผสมคอนกรีตนั้นอาจผสมสมได้หลายวิธี เช่น ผสมด้วยมือธรรมดาด้วยแรงคนโดยใช้พลั่วหรือจอบผสมปูน ผสมด้วยเครื่องผสมคอนกรีตขนาดเล็กซึ่งมีจำหน่ายสำหรับผสมคอนกรีตโดยใช้เครื่องยนต์ขับเคลื่อนหม้อผสม หรือเป็นเครื่องผสมคอนกรีตขนาดใหญ่จากโรงงานและบรรทุกมาส่งยังที่ก่อสร้าง ขณะขับรถมาบนถนนโม่ที่ผสมคอนกรีตก็หมุนผสมไปด้วยเพื่อไม่ให้คอนกรีตแข็งตัวเสียก่อน

ส่วนผสมของวัสดุต่างๆ ในคอนกรีตเป็นเรื่องสำคัญที่ต้องระมัดระวังคอนกรีตจะมีสมบัติดีได้นั้นจะต้องระมัดระวังเกี่ยวกับความสะอาดของวัสดุ สมบัติของวัสดุ ชนิดของปูนซิเมนต์ อัตราส่วระหว่างน้ำกับปูนซิเมนต์ เพื่อไม่ให้คอนกรีตข้นหรือเหลวเกินไป การผสมให้วัสดุต่างๆ เข้ากันจนเป็นเนื้อเดียว อัตราส่วนผสมของวัสดุนั้นอาจใช้ได้ 2 วิธีคือ

1. อัตราส่วนผสมโดยน้ำหนักของวัสดุผสมชนิดต่างๆ

2. อัตราส่วนผสมโดยปริมาตรของวัสดุของส่วนผสม

สำหรับงานคอนกรีตเสริมเหล็กทั่วๆไปนั้นมีส่วนผสมคือ ปูนซิเมนต์ : ทราย: หินย่อย ซึ่งตวงโดยปริมาตรดังนี้

อัตราส่วน 1: 1 ½: 3 ใช้ในกรณีที่หล่อเสาและส่วนของโครงสร้างอาคารที่ต้องการให้แน่นกับน้ำ

อัตราส่วน 1: 2: 4 ใช้ในกรณีที่ต้องการคอนกรีตเสริมเหล็กที่เป็นโครงสร้างทั่วไปเช่น เสา พื้น คาน บันได

อัตราส่วน 1: 3: 5 ใช้ในกรณีที่หล่องานคอนกรีตขนาดใหญ่ เช่น ฐานรากขนาดใหญ่ หรือผนังหนาๆ

การเทคอนกรีตนั้นจะต้องระวังอย่าให้ส่วนแยกออกจากกัน เพราะจะทำให้คอนกรีตเสียกำลัง เช่น ในกรณีที่เทคอนกรีตในระยะที่สูงมาก ๆ อาจทำให้วัสดุผสมแยกตัวกัน ตามปกติในเสาขนาดใหญ่นั้น ถ้าการเทสูงกว่า 2 เมตร จะต้องทำท่อลำเลียงลงไป แต่ในงานขนาดเล็ก เช่น บ้าน ซึ่งเสาขนาดไม่ใหญ่มากและต้องเทเสาสูงเกือบสามเมตร ก็อนุโลมให้เทได้โดยไม่ต้องใช้ท่อ

เพื่อให้คอนกรีตแทรกตัวเข้าไปในแบบหล่อได้ทั่วถึงและแน่น ขณะเทจะต้องใช้เครื่องเขย่าคอนกรีตที่เรียกว่า เครื่องสั่น (Vibrator) การใช้เครื่องนี้จะต้องให้สั่นพอสมควร ถ้าสั่นมากจะทำให้น้ำปูนลอยขึ้นมาหน้าผิวคอนกรีต

เมื่อเทคอนกรีตแล้ว คอนกรีตจะเริ่มแข็งตัวตามระยะเวลาของชนิดปูนซีเมนต์ที่ใช้ตามความต้องการต่าง ๆ กัน ผิวของคอนกรีตภายนอกจะแข็งตัวเร็วกว่าคอนกรีตที่อยู่ภายใน ซึ่งการที่อุณหภูมิต่างกันนี้จะทำให้คอนกรีตแตกร้าวและเสียกำลังได้ ฉะนั้นต้องชะลอการแข็งตัวของคอนกรีตที่อยู่ที่ผิว หรืออีกนัยหนึ่งป้องกันไม่ให้อุณหภูมิสูงกว่าส่วนเนื้อคอนกรีตที่อยู่ภายในวิธีป้องกันนี้ทำโดยการบ่ม การบ่มตามปกติสำหรับปูนซีเมนต์ซิลิกาหรือที่เรียกว่าปูนซีเมนต์ผสมที่นำมาใช้ผสมคอนกรีตนั้น หลังจากเทคอนกรีตแล้วต้องการระยะเวลา 14 วัน จึงจะแข็งตัวดี ฉะนั้นจึงต้องบ่มอยู่ประมาณ 14 วัน การบ่มอาจทำได้โดยวิธีต่าง ๆ ดังต่อไปนี้

1. ใช้กระสอบป่าน เช่น กระสอบข้าวสารชุบน้ำให้ชุ่มใช้คลุมและรดน้ำอย่าให้กระสอบแห้งได้ ในกรณีที่เป็นเสาหรือคาน ค.ส.ล.
2. แบบไม้ถ้าไม่จำเป็นจริง ๆ ไม่ต้องรีบถอด เพราะแบบไม้เป็นเครื่องป้องกันความร้อนได้เป็นอย่างดี
3. ถ้าเป็นพื้นหรือถนน อาจใช้ดินเหนียวปั้นตั้งเป็นขอบโดยรอบ แล้วขังน้ำไว้บนพื้นหรือถนนนั้น
4. ถ้าเป็นพื้นหรือถนน อาจใช้ขี้เลื่อยหรือทรายเกลี่ยให้ทั่วผิวหน้าแล้วรดน้ำให้ชุ่มตลอดเวลาที่บ่ม
5. ใช้แผ่นพลาสติกคลุมการระเหยของน้ำในคอนกรีต
6. ถ้าเป็นเสาหรือคานที่ไม่มีกระสอบคลุม อาจใช้วิธีฉีดน้ำวันละหลาย ๆ ครั้งเพื่อให้คอนกรีตภายนอกชุ่มชื้นอยู่เสมอ

ระยะเวลาในการถอดแบบคอนกรีตเสริมเหล็กหลังจากเทคอนกรีตเข้าไปในแบบหล่อเสร็จเรียบร้อยแล้วนั้น จะใช้เท่าใดขึ้นอยู่กับชนิดของปูนซีเมนต์ที่ใช้และส่วนของโครงสร้างที่หล่อด้วยคอนกรีต ซึ่งอาจประมาณได้ดังตาราง

การคำนวณระยะเวลาโดยประมาณของการถอดแบบหล่อคอนกรีต

เอกสารอ้างอิง หนังสือวัสดุก่อสร้าง
พงศ์พัน วรสุนทโรสถ

วรพงศ์ วรสุนทโรสถ