การศึกษาการใช้ผงกระเบื้องเซรามิกทดแทนปริมาณซีเมนต์

การศึกษานี้มุ่งเน้นการใช้ผงกระเบื้องเซรามิกเป็นวัสดุทดแทนซีเมนต์ในคอนกรีตในอัตราส่วนที่เหมาะสม โดยมีวัตถุประสงค์เพื่อหาคุณสมบัติในการนำผงกระเบื้องมาทดแทนปริมาณซีเมนต์ และหาอัตราส่วนผสมที่เหมาะสมของผงกระเบื้องในซีเมนต์มอร์ตาร์ ที่สามารถให้สมบัติเทียบเท่าหรือดีกว่าซีเมนต์มอร์-ตาร์ปกติ ในการทดลองได้ดำเนินการโดยการเตรียมตัวอย่างซีเมนต์มอร์ตาร์ที่มีการทดแทนซีเมนต์ด้วยผงกระเบื้องเซรามิก 2 ประเภทที่เป็นขยะจากโรงงานผลิตกระเบื้องเซรามิก ได้แก่ ผงกระเบื้องร่องน้ำ และผงกระเบื้องขัด แบ่งส่วนการผสม 2 ส่วนคือ ส่วนที่ 1 ใช้สัดส่วนซีเมนต์ผสมผงกระเบื้อง ส่วนที่ 2 จะพิจารณาจากผลวิเคราะห์กำลังการรับแรงส่วนที่ 1 เพื่อพิจารณาในการเพิ่มหรือลดสัดส่วน และทำการทดสอบคุณสมบัติต่าง ๆ เช่น ความถ่วงจำเพาะ ความข้นเหลวปกติ ระยะเวลาการก่อตัว กำลังรับแรงดึง และกำลังรับแรงอัด จากผลการศึกษาพบว่าการแทนที่ซีเมนต์ด้วยผงกระเบื้องขัด สามารถรับแรงดึงและแรงอัดได้มากที่สุดเทียบเท่ากับกำลังการรับแรงดึงและแรงอัดของซีเมนต์มอร์ตาร์ปกติ ดังนั้น การใช้ผงกระเบื้องเซรามิกสามารถเพิ่มความสามารถการรับแรงอัดได้ในสัดส่วนการแทนที่ และยังเป็นการช่วยลดการใช้ซีเมนต์ ซึ่งส่งผลดีต่อสิ่งแวดล้อมจากการลดการปล่อยก๊าซเรือนกระจกจากกระบวนการผลิตซีเมนต์ อีกทั้งเป็นแนวทางในการใช้วัสดุเหลือใช้ในอุตสาหกรรมเซรามิกให้เกิดประโยชน์สูงสุด ทั้งยังส่งเสริมความยั่งยืนในด้านอุตสาหกรรมก่อสร้าง

คอนกรีตเป็นวัสดุที่นิยมใช้ในด้านการก่อสร้างในประเทศไทย เนื่องจากมีข้อได้เปรียบที่หลากหลายเมื่อเทียบกับวัสดุอื่นๆ คือคอนกรีตมีคุณสมบัติเชิงกลที่ดี มีความคงทนสูง ไม่ติดไฟ สามารถหล่อขึ้นรูปร่างตามที่ต้องการได้ ตกแต่งผิวให้สวยงามได้ และที่สำคัญคือมีราคาไม่แพง โดยเฉพาะเมื่อเทียบกับราคาเหล็กรูปพรรณ ซึ่งปูนซีเมนต์มีบทบาทสำคัญในฐานะสารยึดเกาะในคอนกรีตส่งผลให้คอนกรีตเกิดความแข็งแรง และมีความ สามารถด้านการรับน้ำหนักสูง เนื่องจากอุตสาหกรรมการก่อสร้างมีการพัฒนาอย่างต่อเนื่อง ส่งผลให้เกิดความต้องการในด้านการผลิตปูนซีเมนต์เพิ่มมากขึ้นตามไปด้วย จึงทำให้การใช้หินรวมเพิ่มขึ้นโดยเฉพาะหินปูน เนื่องจากหินปูนมีความสำคัญในกระบวนการผลิตปูนซีเมนต์และเป็นทรัพยากรธรรมชาติที่ไม่สามารถทดแทนได้ การเก็บเกี่ยวทรัพยากรธรรมชาติอย่างต่อเนื่องอาจส่งผลให้เกิดการเสื่อมโทรมทางเศรษฐกิจอย่างถาวร เช่น การสูญเสียความหลากหลายทางชีวภาพ ภาวะโลกร้อน การเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ การทำลายระบบนิเวศ และการปนเปื้อนของฝุ่น อีกทั้งปัญหาที่เกี่ยวข้องกับการใช้พลังงานและมลภาวะต่อสิ่งแวดล้อมที่หลีกเลี่ยงไม่ได้ในขั้น ตอนการผลิตปูนซีเมนต์ก่อให้เกิดมลพิษอย่างมากโดยเฉพาะมลพิษทางอากาศ ซึ่งการผลิตปูนซีเมนต์นั้นปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ประมาณ 0.8 ตัน และก๊าซเรือนกระจก 1 ตันต่อปูนซีเมนต์ 1 ตันสู่ชั้นบรรยากาศ ในอุตสาหกรรมกระเบื้องเซรามิกมีการพัฒนามาอย่างต่อเนื่อง ส่งผลทำให้กระเบื้องเซรามิกมีความต้องการในการผลิตกระเบื้องเพิ่มมากขึ้น ทำให้เกิดผงกระเบื้องจากกระบวนการการผลิตทั้งที่ตกค้างในร่องน้ำและการขัดตกแต่งหลังเผาเสร็จ ซึ่งเป็นของเศษขยะจากกระบวนการผลิตกระเบื้องเซรามิกเป็นจำนวนมาก ผงกระเบื้องเซรามิกนี้มีส่วนประกอบส่วนมากเป็น ซิลิกา (Silicon dioxide) และอะลูมินา (Aluminum oxide) ที่สามารถเกิดปฏิกิริยาปอซโซลาน (Pozzolanic reaction) ได้ดีกับแคลเซียมไฮดรอกไซด์ (Calcuim hydroxide) จากปฏิกิริยาไฮเดรชัน (Hydration reaction) ของปูนซีเมนต์ จึงได้มีแนวคิดที่จะนำผงกระเบื้องขัดมาทดแทนปริมาณซีเมนต์ในการผสมคอนกรีตในงานก่อสร้าง เพื่อก่อให้เกิดประโยชน์ด้านเศรษฐกิจและสิ่งแวดล้อม การศึกษานี้สามารถลดต้นทุนการผลิตซีเมนต์ และลดการปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์สู่บรรยากาศจากกระบวนการผลิตซีเมนต์พร้อมทั้งลดขยะในด้านอุตสาหกรรม โดยการนำเศษผงกระเบื้องที่เป็นของเสียจากโรงงานผลิตกระเบื้องเซรามิกกลับมาใช้ใหม่ในรูปแบบวัสดุทดแทนซีเมนต์