ภูเขาหิมะ ประเทศไทย อันตราย! แต่มีประโยชน์อะไรได้บ้าง

จากกรณี ที่เผยแพร่ ใน Social " ไม่ต้องไปไกลถึงญี่ปุ่น ก็ดูเขาหิมะที่ไทยได้" 

ทำให้นึกถึงงานวิจัยที่ได้ทำเกี่ยวข้องกับ ภูเขาหิมะในบริเวณนี้

ก่อนอื่นเรามาทำความรู้จักกับ ภูเขาหิมะกันหน่อยนะครับ   ว่ามันคืออะไรกันแน่
ที่เห็นเป็นภูเขาสีขาว ๆ จริง ๆ แล้ว คือ กองหินฝุ่นขนาดมหึมานั้นเองครับ
หินฝุ่น???  เออ  มันคืออะไร  อ๋อ ก็ต้องอธิบายได้ดังนี้ครับ

ในงานก่อสร้างต้องการใช้หินเป็นส่วนประกอบ ไม่ว่าจะทำถนน  ทำคอนกรีต ฯลฯ
ดังนั้น เราจึงนิยม ที่จะระเบิดภูเขา เพื่อให้ได้หินออกมาใช้งาน

สำหรับกระบวนการระเบิดหินนั้น ก็เริ่มจาก เจาะ  ระเบิด ขุดตัก โม่ แยกขนาด  ตามลำดับ
จากการโม่ และแยกขนาดนี้เองทำให้เกิดหินขนาดต่าง ๆ เช่น  หิน3/4,  หิน1/2 , หินเกล็ด, หินคลุก, หินฝุ่น ดังแสดงในรูป

รูปแสดงหินขนาดต่าง ๆ (ศุภชัย, 2553)

อ้างนั้นไงมาแล้วครับหินฝุ่น

ในส่วนหิน 1 นิ้ว,  3/4นิ้ว, หินเกล็ด  มักจะใช้ในงานคอนกรีต  ทำให้หินในส่วนนี้ผลิตออกมาได้ ก็จะถูกใช้ไปจนหมด

สำหรับหินคลุก เป็นหินที่มีดิน ปนมาด้วย    จะไม่ถูกใช้ในงานคอนกรีต  แต่จะใช้ในงานถนน (รองพื้นทาง)

ในส่วนของหินฝุ่น อาจใช้ในงานของชั้นโครงสร้างถนนได้เช่นกัน อย่างไรก็ตามในปัจจุบัน การใช้งานก็ยังน้อยกว่า  ปริมาณที่ผลิตได้

หินฝุ่นจึงกลายเป็นสิ่งเหลือใช้  ดูเหมือนจะกลายเป็นขยะไปอีกด้วย

 หินฝุ่นในถาด (ในห้อง lab)

หินฝุ่นที่กองอยู่ ในโรงโม่แห่งหนึ่ง

จะทำยังไงกันดีหล่ะครับที่นี้  หินฝุ่นเหลือกองเป็นภูเขาหิมะเลย

--- ใช้เป็นสถานที่ท่องเที่ยวดีไหมครับ ???

คำตอบจากผมก็คือ  คงไม่เหมาะนะครับ  เนื่องด้วยฝุ่นหินนี้เป็นฝุ่นละเอียด ซึ่งเป็นที่รู้กันอยู่แล้วว่า เป็นมลภาวะ และเป็นอันตรายต่อระบบทางเดินหายใจ

อย่างไรก็ตามถ้าอยากมาทัศนะศึกษา ผมแนะนำให้ ขออนุญาต ผู้เกี่ยวข้อง พร้อมทั้งแต่ตัวให้ trendy เหมือนทางนายแบบของผม

นี่คือการแต่งตัวที่ล้ำสมัย และให้เกียรติ์กับสถานที่ 

(นายแบบในสังกัดผมเองครับสนใจติดต่อนายแบบบอกได้ครับ)

ประเด็นสถานที่ท่องเที่ยวคงลดลงเหลือแต่ นิสิตในสาขาที่เกี่ยวข้อง

มาประเด็นต่อไป

คงต้องนำหินฝุ่นไปใช้อะไรสักอย่าง   ถ้ามันมีข้อดี  คงมีคนนำไปใช้

คิดได้ดังนั้น  จึงได้มีงานวิจัยหลายรายการเพื่อ หาวิธีนำไปใช้ โดยเนื่องจากคุ้ยเคยกับงานก่อสร้าง

จึงได้นำหินฝุ่นไปผสมในคอนกรีต

ฟังดูไม่เห็นจะมีอะไรแปลก  ก็ผสม ๆ เข้าไปก็เป็นคอนกรีตเองหล่ะครับ    แต่มันคงไม่ง่ายอย่างที่คิด

ถ้ามีง่ายอย่างที่คิด  คงไม่เหลือเป็นภูเขาหิมะ แบบนี้ !

จากนั้นจึงได้มีการศึกษา  

1. คุณสมบัติของหินฝุ่นเชิงกายภาพ และเคมี http://www.scientific.net/AMR.974.350

2. การนำไปผสมโดยตรงในคอนกรีต แบบบ้าน ๆ (คอนกรีตกำลังปกติ)  ใน  “Utilization of Quarry Wastes as Fine Aggregate for Green Concrete”

3. การนำไปผสมในปูนฉาบ http://www.hkiceas.org/upload/editorfiles/201311/20131125191920788.pdf

4. การนำไปใช้ในคอนกรีตพิเศษ (self compacting concrete) http://ir.swu.ac.th/xmlui/bitstream/handle/123456789/2906/PRO1783.pdf?sequence=1

5. การเพิ่มความต้านทานต่อการซึม โดยใช้หินฝุ่น http://www.scientific.net/AMR.875-877.619

6. การนำไปใช้กับบ้านบล็อกประสานhttp://www.scientific.net/AMR.1030-1032.2348

7. การศึกษาคุณสมบัติของจีโอโพลิเมอร์มอร์ตาร์โดยใช้มวลรวมละเอียดจากหินฝุ่นเพื่อใช้เป็นวัสดุซ่อม

จากผลการศึกษาพบว่า  หินฝุ่น สามารถนำมาใช้ได้ในทุกงานที่ทำ โดยมีข้อความระวังและการเทคนิควิธีการปรับปรุงคุณภาพอยู่บ้าง เพื่อเป็นอีกทางเลือกของงานใช้งานภูเขาหิมะนะครับ

อ่านบทความทางวิชาการได้จาก link นะครับ

หากม่ีการเผยแพร่ งานวิจัยออกไป  อาจทำให้ภูเขาหิมะนี้มีประโยชน์ ขึ้นมาอีกครั้งก็ได้

เรื่อง เกลือ ๆ กับวิศวกรรมโยธา

ขณะนี้ได้มีข่าวว่า "มีการทำให้เหมือนมีหิมะที่เชียงใหม่ โดยใช้เกลือจำนวนมาก"
ทำให้เกิดข้อวิจารณ์ ว่าจะเกิดผลกระทบอย่างไรบ้าง ?
ได้ส่วนที่ได้พบ ได้อ่าน ก็มีผลกระทบด้านสิ่งแวลล้อม หาก ไม่ได้ป้องกัน และกำจัดอย่างถูกต้อง
และ ในส่วนของ Social network ผมเองก็ได้อ่านข้อความจาก รศ. ดร. วีรชัย พุทธวงศ์ ที่ได้โพสไว้ใน หน้าเฟสบุ๊คของท่านสรุปได้ว่า

"เกลือ ที่นำมาเลียนแบบหิมะเทียมมหาศาลนั้น นักเคมีเรียกว่า Sodium Chloride (NaCl) ไม่เป็นพิษต่อมนุษย์ แต่ระคายเคือง และหากลงน้ำ ปลาอยู่ลำบากนะครับ ปลาน้ำจืดตายได้ ผลกระทบต่อสุขภาพ ที่อาจเกิดขึ้นคือ การระคายเคืองต่อตา อาจทำให้เกิดการ ระคายเคืองต่อผิวหนัง และต้องระวังอย่าเผลอให้เด็กกินนะครับ อาจระคายเคืองต่อ ระบบทางเดินอาหาร การสูดดม อาจทำให้เกิด การระคายเคืองต่อ ระบบทางเดินหายใจ "
และ อีกข้อมูลจาก รศ.ดร.เจษฎา เด่นดวงบริพันธ์  http://www.posttoday.com/…/ห่วงเกลือทำหิมะเทียมกลางเชียงใหม…

และ รศ. ดร. วีรชัย พุทธวงศ์ ได้โพส ต่อมา ซึ่งผมจะนำมาเข้าเรื่องพอดีว่า

"ข้อมูลทางเคมีของ เกลือ หรือ Salt (Sodium Chloride, NaCl) เป็นตัวเร่งปฏิกิริยาในการเกิดสนิมนะครับ....
การเกิดสนิมเป็นปฏิกิริยาอ๊อกซิเดชันของเหล็ก และเกลือเป็นตัวเร่งปฏิกิริยานี้ชั้นเยี่ยม "Oxidation of Iron" การเกิดสนิมนั้น เหล็ก(Fe) จะทำปฏิกิริยากับน้ำ (H2O), Carbon Dioxide (CO2), และ Oxygen (O2) ในอากาศ และเกิดเป็นเหล็กอ๊อกไซด์ Iron Oxide (Fe2O3, FeO, Fe3O4) ทางเคมีคือ Fe เปลี่ยนเป็น Fe2+ หรือ Fe3+ และหากมีเกลือเข้ามาเร่ง ในภาวะที่มีความชื้น เจ้า NaCl จะแตกตัวเป็น Na+ และ Cl- ions ซึ่งจะเร่งให้เกิดอ๊อกซิเดชั่นอย่างมาก นั่นคือขบวนการเกิดสนิมจะเพิ่มทวีคคูณ เคยมี Case ที่ต่างประเทศนะครับ ที่ใช้เกลือเพื่อช่วยละลายหิมะที่ถนนในเมือง New York แต่รถที่สัญจรไปมาเป็นสนิมเร็วขึ้น"  http://www.isranews.org/thaireform-news-environment/item/35299-sodium-chloride.html

ซึ่งตัวผมเองก็สอนในเรื่องนี้อยู่พอดี จึงอยากขยายความเรื่อง เกลือกับโครงสร้างคอนกรีตเสริมเหล็ก และโครงสร้างเหล็กรูปพรรณ ซึ่งเราก็ใช้งานกันในปัจจุบัน

ที่พิมพ์มาด้านบน แค่เกริ่นนะครับ  เอาหล่ะเริ่มแล้วครับ
เริ่มแรกมาเข้าใจกันก่อนว่า เกลือทำให้เหล็กเส้น (หรือเหล็กเสริม)ในคอนกรีตเป็นสนิมได้อย่างไร ??? ดูงง ๆ นะครับ  แหม ก็เหล็กอยู่ในคอนกรีตแบบมิดชิด เกลือเข้าไปหาได้อย่างไร ?
เอาง่าย ๆ เลยนะครับ   คอนกรีตที่ใคร ๆ มองว่า กันน้ำได้ทึบน้ำ จริง ๆ แล้ว  ไม่ขนาดนั้นครับ
คอนกรีตมีน้ำอยู่ด้านในเหมือนฟองน้ำ (แต่ฟองน้ำแข็งมาก)  อย่างไรก็ตาม คอนกรีตมีสารละลาย(น้ำ)อยู่ข้างในที่เห็นแห้งๆ นี่แหล่ะครับ  และยังสามารถดูดซึมน้ำเข้าไปได้อีกด้วย
ดังนั้นไม่แปลกเลยที่ น้ำเกลือ น้ำเค็ม น้ำล้างเกลือจากเกลือโรยละลายหิมะจะเข้าไปในคอนกรีต
และสะสมไว้ในคอนกรีตได้
จริง ๆ แล้ว คอนกรีตก็มิได้เกรงกลัวเกลือเลยแม้แต่น้อย  แต่เพื่อนสนิทเค้าสิ(เหล็กเสริม) กลัวมากๆ
เกลือก็แทรกซึมเข้าไปในเนื้อคอนกรีต เข้าไป ๆ  ในที่สุด ก็ไปถึง เหล็กเสริม
คราวนี้หล่ะครับ ครบองค์ประกอบ  เหล็ก ความชื้น อ๊อกซิเจน แถมด้วยตัวเร่งปฏิกิริยาอย่างดี (คือเกลือ)

แล้วจะเกิดอะไรกับโครงสร้างครับที่นี้

1.เมื่อเหล็กเสริมเกิดการกัดกร่อนเป็นสนิมจะมีการขยายปริมาตรออกหลายเท่าครับ (ได้มากกว่า 6 เท่าเลยนะครับ Fe(OH)3 .3H2O)  ทำให้เกิด การแตกร้าวและการเบ่งบวมตัวของคอนกรีต รอยแตกร้าวมักมีการขยายตัวในทิศทางขนานกับแนวเหล็กเสริมครับ

2.เมื่อมีการขยายตัวมากขึ้นคอนกรีตจะเกิดการปริแตกออก เหล็กเสริมจึงมีการสัมผัสน้ำ อากาศและ คลอไรด์มากขึ้น อัตราการเกิดสนิมเพิ่มมากขึ้นเป็นทวีคูณ

3. การเกิดสนิมโดยรอบของเหล็กเสริม  ส่งผลถึงการรับน้ำหนักของโครงสร้าง  หากพื้นที่หน้าตัดที่เหลือน้อยกว่า  80 % Safety factor (F.S.) ในการออกแบบที่เผื่อไว้จะเริ่มหมดไป จนทำให้โครงสร้างวิบัติได้

มีรูปให้ชมครับ  เหล็กขยายขนาด คอนกรีตแตก จากกรณีใกล้ทะเลครับ

รูปจากใต้สะพานครับ แผ่นพื้นครับ

รูปจากใต้สะพานครับ ตอม่อครับ

รูปต่อมา อันนี้น่าแปลกใจกว่าครับ  ไม่ใกล้ทะเล (ในกทม เลยครับ)  เป็นร้านขายของชำ
ผมไปสำรวจ พบเสาอาคารเป็นสนิทเหมือน กรณี ริมทะเลเลยครับ

ตะแคงดูนะครับ ลุ้นดี

จึงได้สัมภาษณ์ เจ้าของบ้าน จึงได้ทราบว่า ก็แค่ เจอน้ำบ่อยๆ จากการล้างโต๊ะที่เห็นครับ แล้วก็มีเกลือด้วย

แล้วก็มาเจออีกที่  ไม่ใช่ทะเล  แต่ขายปลาทะเล นึ่งปลาทู ซึ่งแน่นอนว่า จะต้องมีไอเกลือแน่นอนครับ

บนเพดาน ก็จะประมาณนี้เลยครับ  (รูปแทน ตัวแสดงแทนครับ หารูปจริงยังไม่เจอ)

สำหรับโครงสร้างเหล็ก ยิ่งอ่อนไหวกับเกลือมากครับ รูปด้านล่างแค่ไอเกลือจากลมทะเลเท่านั้นครับ
ดังนั้นโครงสร้างเหล็กจึงต้องมีการป้องกันสนิมเป็นอย่างดีนะครับ  วิธีที่นิยมก็ทาสีกันสนิมครับ  แต่จริง ๆ วิธีมีมากมายครับ

จากที่ได้ร่วมงานกับกรมทางหลวงชนบท เกี่ยวกับการตรวจสอบสะพานคอนกรีตเสริมเหล็ก ก็พบว่าความเสียหายจาก เหล็กเสริมเป็นสนิมจะพบมาก ในสะพานของกรมฯ ที่อยู่ภาคตะวันออกและภาคใต้ครับ เนื่องจากเกลือจากทะเลนี่หล่ะครับ  อ่านเพิ่มได้ใน Deterioration of Concrete Bridges of the Rural Road Department ตามลิงค์นี้ครับ http://kmcenter.rid.go.th/kcresearch/article_out/article_029%20OUT_T.pdf

มีในส่วนการตรวจสอบด้วยนะครับ ว่ามีเกลือหลงเหลือหรือไม่ โดยใช้
ซิลเวอร์ไนเตรต(Silver nitrate)  ถ้ามีเกลือจะเป็นดังรูปครับ มีสีเทา ๆ  (ภาพนี้จากตอนไปตรวจตอม่อสะพานครับ ทำให้มั่นใจได้ว่า เกลือเข้าไปข้างในคอนกรีตจริง ๆ)

รูปมันฟ้องว่าเกลือเข้าไปในเนื้อคอนกรีตครับ

ในต่างประเทศที่มีหิมะ มีการใช้เกลือโรยเพื่อละลายหิมะครับ  แล้วก็จะพบกับปัญหาการเกิดสนิมของโครงสร้างเช่นกันครับ 

ในการซ่อมแซม ก็ทำได้ครับ เช่น    ก็แค่ ค้ำยัน  เอาคอนกรีตเก่า ๆ ออก   เอาเหล็กเก่า ๆ ออก  ใส่เหล็กใหม่  ใส่คอนกรีตใหม่     แล้วก็รอ ให้คอนกรีตได้กำลัง   รื้อ ค้ำยัน แล้วกลับบ้านใครบ้านมัน

เพิ่มอีกหน่อยกับเหล็ก กับการขยายขนาดครับ (โดยประมาณนะครับ)

Fe = 1 เท่า

เหล็กอ๊อกไซด์ Iron Oxide

FeO          = 2 เท่า

Fe3O4      = 2.2 เท่า

Fe2O3      = 2.3 เท่า

Fe(HO)2   = 3.5 เท่า

Fe(HO)3   = 4 เท่า

Fe(OH)3 .3H2O  = 6.5 เท่า

ภาพอธิบายกระบวนการ  การเกินสนิมครับ

ภาพอธิบาย การหลุดออกของคอนกรีต เมื่อเหล็กเป็นสนิมครับ

เล่าโดย ผศ.ดร.ศุภชัย สินถาวร

ปล. ขอบใจลูกศิษย์ม๊อบ ที่วาดรูปให้ครับ

01 การวิเคราะห์โครงสร้าง (บทนำ)

ความสำคัญของวิชาการวิเคราะห์โครงสร้าง

และการเชื่อมโยงกับวิชาอื่น ๆ ในศาสตร์ของวิศวกรรมโยธา

บทนำ

ลำดับแรกที่จะกล่าวถึงความสำคัญของการวิเคราะห์โครงสร้าง เริ่มจากทำความรู้จักกับ นิยามต่าง ๆ ที่เกี่ยวข้องการเนื้อหาวิชานี้ ได้แก่ โครงสร้าง (Structure), วิศวกรรมโครงสร้าง (Structural Engineering), การวิเคราะห์โครงสร้าง (Structural Analysis), การออกแบบโครงสร้าง (Structural Design) ฯลฯ จากนั้นจะเป็นส่วนซึ่งชี้ให้เห็นถึง ความสำคัญของวิชาการวิเคราะห์โครงสร้าง และการเชื่อมโยงกับวิชาอื่น ๆ ในศาสตร์ของวิศวกรรมโยธาต่อไป

นิยามต่าง ๆ

- โครงสร้าง (Structure) คือ ชิ้นส่วนที่ใช้ในการรับน้ำหนัก ในรูปแบบต่าง ๆ ซึ่งปกติแล้วเรามักพบในงานวิศวกรรมโยธา เช่น สะพาน, อาคาร, ผนังรับแรง, เขื่อน, หอคอย, โครงสร้างเปลือกบาง ฯลฯ ซึ่งหากแบ่งตามวัสดุที่ใช้ อาจพบว่า โครงสร้างแบบเป็น โครงสร้างคอนกรีต, คอนกรีตเสริมเหล็ก, คอนกรีตอัดแรง, เหล็กรูปพรรณ, คอมโพสิท (Composite), โพลิเมอร์ (polymer)

.......................... อ่านต่อในไฟล์ pdf นะครับ 

ฐานรองรับแบบจุดหมุน (hinge)

                                             ฐานรองรับแบบยาง Elastomeric bridge bearing  รูปทั้งสองที่หาให้ดูในห้องเรียนไม่ทันนะครับ

ไฟไหม้

บทนำ

การเกิดเพลิงไหม้ในอาคารขนาดใหญ่เนื่องจากอุบัติเหตุ หรือจากการลอบวางเพลิง ล้วนเป็นสาเหตุสำคัญทำให้เกิดความเสียหายต่อทรัพย์สิน การดำเนินชีวิตของผู้ใช้อาคาร สำหรับความเสียหายของอาคารนั้น อาจมีความเสียหายจากโครงสร้างหลัก, โครงสร้างรอง หรือวัสดุที่ไม่ใช่ตัวโครงสร้าง โดยความเสียหายของโครงสร้างนี้เป็นหนึ่งในปัจจัยสำคัญ ซึ่งใช้ตัดสินใจวิธีการซ่อมแซมอาคารนั้น ๆ อย่างไรก็ตามการซ่อมแซมอาคารยังต้องพิจารณาปัจจัยอื่น ๆ เช่น ความคุ้มค่าด้านเศรษฐศาสตร์, กฎหมาย, ฯลฯ สำหรับวัตถุประสงค์ของบทความนี้เพื่อแสดงถึงผลกระทบต่อโครงสร้างอาคารจากกรณีเพลิงไหม้ ในหัวข้อกำลังการรับน้ำหนัก, ความเสียหาย และความไม่ปลอดภัยของอาคารหลังเพลิงไม้ โดยเริ่มจากพฤติกรรมของการเกิดเพลิงไหม้และการจำลองการเกิดเพลิงไหม้เพื่อใช้ในการวิเคราะห์โครงสร้าง จากนั้น จะกล่าวถึงพฤติกรรมของวัสดุโครงสร้าง และในลำดับสุดท้ายเป็นการอธิบายความสัมพันธ์ระหว่างการเกิดเพลิงไหม้กับรูปแบบโครงสร้างต่าง ๆ

การเกิดเพลิงไหม้

สำหรับวิศวกรรมโยธา เพลิงไหม้ เป็นภาระของโครงสร้าง (Load) ชนิดหนึ่ง ซึ่งเป็นสิ่งที่ต้องคำนึงก่อนการก่อสร้าง คือ ตั้งแต่การวิเคราะห์ และ ออกแบบโครงสร้าง ซึ่ง คล้ายกับแรงลม แรงจากแผ่นดินไหว อย่างไรก็ตามสิ่งที่กระทำต่อโครงสร้าง (Load) ในลักษณะเช่นนี้ ต้องอาศัยการเก็บสะสมข้อมูล และการทดสอบมาเป็นจำนวนมาก พร้อมทั้งปรับปรุงอยู่ตลอดเวลา เพื่อให้ได้การออกแบบปลอดภัยที่สุด

เพลิงไหม้ หรือ การเผาไหม้เป็นปฏิกิริยาเคมีของเชื้อเพลิงและอากาศ ซึ่งเกิดขึ้นที่อุณหภูมิสูงและมีการปล่อยพลังงาน Walton และ Thomas (2002) ได้เสนอพฤติกรรมของการเผาไหม้ออกเป็น 5 ช่วง คือ จุดไฟให้ลุกไหม้ (Ignition), ไฟลาม (Growth), ลุกโชน (Flashover), ลุกโชนเต็มที่ (Fully developed fire), ไฟมอด (Decay) ดังแสดงในรูปที่ 1

  รูปที่ 1 ความสัมพันธ์ระหว่างไฟและเวลาของการลุกไหม้ (Walton and Thomas, 2002)
 
จากรูปที่ 1 พฤติกรรมของเพลิงไหม้ได้ถูกจำลองเป็นความสัมพันธ์ระหว่างเวลากับอุณหภูมิเพื่อใช้ในการออกแบบตามมาตรฐานต่าง ๆ (ISO 834, ASTM E119, BS 476, EC1) ดังแสดงในรูปที่ 2 โดยรูปเป็นอุณหภูมิซึ่งเกิดจากเพลิงไหม้เชื้อเพลิง หากโครงสร้างสัมผัสกับเพลิงไหม้โดยตรงอุณหภูมิของโครงสร้างนั้น ๆ จะได้รับการส่งต่อของพลังงานและอุณหภูมิจะสูงขึ้นตามลำดับ ซึ่งปกติแล้วคอนกรีตจะมีการนำความร้อนได้น้อย โดยเป็นฉนวนกันความร้อนให้กับโครงสร้าง อย่างไรก็ตามจากการศึกษาของ Greepala (2007) ซึ่งใช้อุณหภูมิเผาไหม้ภายนอกตาม ASTM E119 กับโครงสร้างคอนกรีตพบว่าปูนฉาบสามารถหน่วงการนำความร้อนได้ประมาณ 30 นาที และส่งผลให้เวลาที่ทำให้อุณหภูมิของเหล็กเสริมเข้าสู่อุณหภูมิวิกฤตใช้เวลาประมาณ 2 ชั่วโมง ดังแสดงในรูปที่ 3

รูปที่ 2 ความสัมพันธ์ระหว่างอุณหภูมิและเวลาตามมาตรฐานต่าง ๆ (Buchanan, 2001)

รูปที่ 3 ความสัมพันธ์ระหว่างอุณหภูมิของเหล็กเสริมในเสาคอนกรีตเสริมเหล็กและเวลา Greepala (2007)

คอนกรีตกับเพลิงไหม้

คอนกรีตมีส่วนประกอบหลัก คือ ซีเมนต์, ทราย, หิน และน้ำ แต่ในปัจจุบันมีการผสมสารผสมเพิ่มเพื่อปรังปรุงคุณภาพของคอนกรีตด้วย สำหรับพฤติกรรมของคอนกรีตกับไฟอาจจะพิจารณาส่วนประกอบของคอนกรีตเป็น มวลรวม (หินและทราย) และ ซีเมนต์เพสต์ (ซีเมนต์และน้ำ) ปกติแล้วคอนกรีตมีค่าการนำความร้อนน้อยกว่าเหล็กถึง 50 เท่า ดังนั้นการเพิ่มขึ้นของอุณหภูมิในคอนกรีตจะเพิ่มขึ้นอย่างช้า ๆ และส่งผลดีต่อความต้านทานเพลิงไหม้ของคอนกรีต อย่างไรก็ตามในอุณหภูมิที่สูงกว่า 300 องศาเซลเซียส ความแข็งแรงของคอนกรีต (กำลังและความยืดหยุ่น)จะลดลง เนื่องจาก (1) การเกิดรอยร้าวเล็ก ๆ (micro-cracks) และ (2) การเปลี่ยนแปลงหรือสลายของสารยึดเหนี่ยว (C-S-H, CH) ในคอนกรีตเนื่องจากสูญเสียน้ำ (Emmons, 1993) นอกจากนี้ กำลังและสีของคอนกรีตยังเปลี่ยนแปลงไปตามความสัมพันธ์กับอุณหภูมิ (Harmathy, 1993) ดังแสดงในรูปที่ 4 ถึงแม้ว่าปกติ คอนกรีตเมื่อถูกเผาจะเปลี่ยนจากสีปกติเป็นสีชมพู, สีเทา และ สีเหลือง ตามลำดับ แต่ Tovey (1986) พบว่าคอนกรีตอาจไม่มีการเปลี่ยนสีแม้อุณหภูมิจะเปลี่ยนไปโดยเฉพาะคอนกรีตที่ใช้หินปูน และหินอัคนีเป็นมวลรวม

รูปที่ 4 ความสัมพันธ์ระหว่าง กำลังรับแรงอัดและสีของคอนกรีต กับอุณหภูมิ (Harmathy, 1993)

เหล็กกับเพลิงไหม้

เหล็กในงานก่อสร้าง คือ โลหะผสมซึ่งมีธาตุเหล็ก (Fe) เป็นส่วนประกอบหลัก และมี คาร์บอน (C), ทองแดง (Cu), ฯลฯ เป็นส่วนประกอบรอง เหล็กก่อสร้างซึ่งมีชื่อเรียกจากลักษณะการใช้งานรวมทั้งคุณสมบัติด้วย เช่น เหล็กรูปพรรณ (รีดร้อน, รีดเย็น), เหล็กเสริมคอนกรีต (เหล็กกลม, เหล็กข้ออ้อย), ลวดอัดแรง สำหรับคอนกรีตอัดแรง, ฯลฯ

เหล็กรูปพรรณรีดร้อน (ASTM A-36) และเหล็กเสริมปกติ จะเริ่มสูญเสียกำลังเมื่ออุณหภูมิเกิน 300 องศาเซลเซียส ดังแสดงในรูปที่ 5 และกำลังจะลดลงในอัตราคงที่จนอุณหภูมิถึง 800 องศาเซลเซียส จากนั้นเหล็กรูปพรรณจะเหลือกำลังรับแรงอีกเพียงเล็กน้อยจนกระทั่งหลอมเหลวเมื่ออุณหภูมิถึง 1,500 องศาเซลเซียส แต่หากเป็นเหล็กรีดเย็น (Cold-drawn wire) การลดลงของกำลังจะรวดเร็วมากเมื่ออุณหภูมิเกิน 300 องศาเซลเซียส (Lawson & Newman 1990) สำหรับลวดอัดแรงกำลังสูง (High strength wire) ซึ่งใช้ในคอนกรีตอัดแรงมีการสูญเสียกำลังคล้ายกับเหล็กรูปพรรณ

อย่างไรก็ตามเหล็กรูปพรรณและเหล็กเสริมต่าง ๆ ถึงแม้ว่าเมื่ออุณหภูมิสูงประมาณ 450-500 องศาเซลเซียส จะยังไม่เกิดการสูญเสียกำลังอย่างมีนัยสำคัญ แต่การคืบ (Creep)  จะมีผลให้เกิดการแอ่นตัวเพิ่มขึ้น เรื่อย ๆ ขณะที่ไฟไหม้ โดยไม่ต้องมีการเพิ่มเติมน้ำหนักให้กับโครงสร้าง (Twilt, 1988; Tide, 1998) ดังนั้นการพิจารณาความเสียหายนั้นอาจไม่จำเป็น หากหลังจากเพลิงไหม้แล้วเหล็กรูปพรรณหรือ โครงสร้างยังเป็นเส้นตรงและคงสภาพเดิม (Tide, 1998)

รูปที่ 5 ผลของอุณหภูมิต่อกำลังของเหล็กชนิดต่าง ๆ (ACI, 1995)

เพลิงไหม้กับโครงสร้างหลักของอาคาร

                พฤติกรรมของวัสดุโครงสร้างขณะเกิดเพลิงไหม้ และการจำลองเพลิงไหม้จากผู้ศึกษาในอดีต ถูกใช้เป็นพื้นฐานในการวิเคราะห์พฤติกรรมของโครงสร้างต่อการเกิดอัคคีภัยในบทความนี้ สำหรับโครงสร้างชนิดต่าง ๆ ในบทความนี้ ชนิดของโครงสร้างได้ถูกแบ่งตามลักษณะของการใช้วัสดุในโครงสร้าง โดยแบ่งรูปแบบโครงสร้างเป็น 3 ชนิด คือ คอนกรีตเสริมเหล็ก, คอนกรีตอัดแรง และ เหล็กรูปพรรณ ซึ่งรูปแบบโครงสร้างทั้งสามชนิดนี้เป็นรูปแบบโครงสร้างหลัก ๆ ซึ่งใช้ในอาคารขนาดใหญ่ของประเทศไทย

คอนกรีตเสริมเหล็ก ซึ่งเป็นรูปแบบโครงสร้างที่นิยมใช้ทั่วไป ประกอบด้วยคอนกรีตและเหล็กเสริม ก่อสร้างโดยไม่ได้ใช้เทคนิคพิเศษเฉพาะทาง โดยโครงสร้างของอาคารเล็ก ๆ ทั่วไป จนถึงโครงสร้างอาคารขนาดใหญ่บ้าง โดยอาคารขนาดใหญ่บางแห่งก็เป็นโครงสร้างคอนกรีตเสริมเหล็กปกติทั้งหมด ตั้งแต่ ฐานราก เสา คาน พื้น จนถึงดาดฟ้า สำหรับการวิเคราะห์พฤติกรรมของคอนกรีตเสริมเหล็กกับกรณีเพลิงไหม้อาจคล้ายกับการศึกษาของ Greepala (2007) โดยความร้อนจะค่อย ๆ เข้าสู่คอนกรีตอย่างช้า ๆ ประมาณครึ่งชั่วโมงความร้อนจะเข้าถึงเหล็กเสริมหลักในคอนกรีต และความร้อนที่จะทำให้อุณหภูมิของเหล็กเสริมเข้าสู่ภาวะวิกฤตต้องใช้เวลาอย่างน้อยประมาณ 2 ชั่วโมง จึงจะทำให้เหล็กเสริมหลักเริ่มมีการลดกำลังลงอย่างต่อเนื่อง อย่างไรคอนกรีตส่วนที่สัมผัสไฟไหม้โดยตรงเป็นระยะเวลา 2 ชั่วโมงกำลังของคอนกรีตฉาบหน้าลดลงอย่างมาก อาจมีกำลังเหลืออยู่ไม่ครึ่งของกำลังคอนกรีตก่อนเพลิงไหม้ ขณะที่คอนกรีตใจกลางภายในเหล็กรัด (เหล็กปลอก) ยังคงมีกำลังลดลงไม่มาก หากการเผาไหม้ยังดำเนินต่อไป เหล็กเสริมหลักจะมีกำลังลดลงอย่างต่อเนื่องและในชั่วโมงที่ 3 นี้เหล็กเสริมอาจเหลือกำลังเพียงร้อยละ 40 ของเหล็กเสริมก่อนเพลิงไหม้ ขณะที่คอนกรีตใจกลางมีกำลังเพียงครึ่งเทียบกับก่อนเพลิงไหม้ ยิ่งไปกว่านั้น การล้าของเหล็กเสริมจะส่งเสริมให้เกิดการแอ่นตัวของโครงสร้าง ทำให้ไม่มีเสถียรภาพและอาจเกิดการวิบัติได้ตลอดเวลา

คอนกรีตอัดแรง รูปแบบของโครงสร้างคล้ายกับคอนกรีตเสริมเหล็กเพียงแต่คอนกรีตอัดแรงพัฒนาขึ้นเพื่อให้หน้าตัดคอนกรีตเล็กลงแต่โครงสร้างยังคงรับน้ำหนักดี ดังนั้นคอนกรีตอัดแรง จึงประกอบขึ้นจากคอนกรีตกำลังสูงและลวดอัดแรงกำลังแรงสูง คอนกรีตอัดแรงมักพบให้โครงสร้างพื้นไร้คานในอาคารขนาดใหญ่ ทั้งนี้การก่อสร้างคอนกรีตอัดแรงต้องใช้เทคนิคและความชำนาญเป็นพิเศษ รวมทั้งราคาสูงเมื่อเทียบกับคอนกรีตเสริมเหล็กปกติด้วย ปกติแล้วคอนกรีตอัดแรงจะมีคอนกรีตฉาบหน้า (Covering) อยู่

เหล็กรูปพรรณ เป็นโครงสร้างซึ่งเริ่มมีความนิยมในเมืองไทย มีการใช้เป็นเสาและคานในอาคาร ข้อเสียของเหล็กรูปพรรณคือมีราคาสูงเมื่อเทียบกับคอนกรีตเสริมเหล็ก อย่างไรก็ดี การทำโครงสร้างอาคารด้วยโครงสร้างเหล็กรูปพรรณนั้นมีความรวดเร็วกว่าคอนกรีตเสริมเหล็กมาก ซึ่งในปัจจุบันค่าแรงงานของไทยสูงขึ้นกว่าอดีต การเลือกให้โครงสร้างเหล็กรูปพรรณอาจทำให้ค่าก่อสร้างรวมถูกลงจนคุ้มค่าที่จะเลือกใช้โครงสร้างเหล็ก สำหรับงานเหล็กรูปพรรณที่นิยมใช้กัน คืองานโครงสร้างหลังคา โดยใช้กันตั้งแต่งานขนาดเล็กจนถึงอาคารขนาดใหญ่ นอกจากนี้การปรับปรุงโครงสร้างเพื่อให้สามารถรับน้ำหนักได้มากขึ้น หรือเปลี่ยนแปลงวัตถุประสงค์การใช้งานของโครงสร้างมักใช้เหล็กรูปพรรณในการปรับปรุงโครงสร้างอีกด้วย สำหรับการทนทานต่อความร้อนของเหล็กรูปพรรณกรณีเพลิงไหม้นั้นอาจกล่าวได้ว่าน้อยมาก หากไม่มีการป้องกันเพลิงไหม้ด้วยฉนวนชนิดต่าง ๆ และอาจวิบัติได้ภายในระยะเวลาไม่เกิน 10 นาที เมื่อวิเคราะห์จากแบบจำลองของเพลิงไหม้รูปที่ 2 และกำลังของเหล็กรูปพรรณในรูปที่ 5 อย่างไรก็ตาม ในการออกแบบมักใช้วัสดุฉนวนหุ้มเสาและคานเหล็กเพื่อให้ทนเพลิงไหม้ได้ไม่น้อยกว่า 2 ชั่วโมง จึงจะทำให้เหล็กโครงสร้างนั้นมีอุณหภูมิประมาณ 600 องศาเซลเซียส โดยวัสดุฉนวนที่ใช้หุ้ม

สรุป

จะเห็นได้ว่าผลกระทบของไฟไหม้ต่อโครงสร้างอาคาร จะต้องพิจารณาเริ่มตั้งแต่วัสดุ จากนั้นพิจารณาถึงระบบของโครงสร้าง จึงจะสามารถจะวิเคราะห์ถึงผลกระทบขององค์อาคารโดยรวมได้ เพื่อประกอบกับการพิจารณาความเสียหาย หรือการป้องกันจากเหตุอัคคีภัย

 

พื้นที่แตกจากแรงดันน้ำ ภาคการซ่อมแซม

          มีคนรู้จักหลาย ๆ คน  เห็นพื้นแตกจากแรงดันน้ำ แล้วเล่าให้ผมฟังว่า  สงสัยช่างทำพื้นบ้าง ช่างปูระเบื้องบ้าง ที่ทำงานคอนกรีตพื้นไว้ไม่ดี ทำให้พื้นแตกร้าว  ผมจึงเล่าให้ฟังว่า บ้านพักอาศัย ออกแบบรับแรงกันเพียง 150 กิโลกรัมต่อตารางเมตร เท่านั้น แต่แรงดันน้ำที่สูง 1 เมตร มีแรงดันตั้ง 1 ตัน ต่อตารางเมตรเลยนะครับ (จริง ๆ ยังไม่พอ มันยังดันกลับด้านที่ออกแบบไว้อีกต่างหาก  หากอยากทราบรายละเอียดให้กลับไปอ่านบทความเก่านะครับ)

        ช่างมันก่อนเถอะครับ ภาคนี้ผมจะมาอธิบายถึง อาการที่พื้นพังเสียหาย  และต้องซ่อมอย่างไร และสำหรับข้อดี ข้อเสียของวิธีการซ่อมแบบต่าง ๆ     เพราะแน่นอน  ถ้าท่านได้ผู้รับเหมาซ่อม หลายคน จะบอกวิธีต่าง ๆ นานา  ซึ่งอาจไม่เหมือนกัน  และต่างยืนยันว่า "ซ่อมได้แข็งแรงแน่นอนครับ" มันจะจริงหมด ครบถ้วนหรือไม่ ? อย่างไร ?



เริ่มเลยมาดูมามันพังอย่างไรนะครับ จะได้ซ่อมได้ถูกจุด
ดูรูปจากหนังสือคอนกรีตเสริมเหล็กของศ.ดร.วินิตนะครับ

(ที่มาของรูป: วินิต, 2554)
        พฤติกรรมพื้นบ้าน  ก็คล้าย ๆ กันคานนะครับ สั้น ๆ คาดว่า พื้นที่น้ำทะลุ น่าจะอยู่ในสภาวะ ในรูป ค
ดังนั้นซ๋อมได้เลยครับ

(แล้วจะมา update ให้ละเอียด ต่อนะครับ)

สิ่งที่สำคัญอีกอย่างหนึ่งคือ ดูความแข็งแรงของโครงสร้างบ้านของเรา ................รออีกนิดครับแล้วจะมาเขียนต่อให้ พร้อมรูปถ่ายจากตัวอย่างจากที่ต่าง ๆ ครับ

หัดทำฝายชะลอน้ำกันใหญ่ เลยครับ

หลักการทำฝายชะลอน้ำ (หรือที่เคยเรียกว่าฝายแม้ว)
คำอธิบายเพิ่มเติม ขนาดของฝายชะลอน้ำ เป็นฝายเล็กๆ ที่ว่าฝายมันเล็ก ก็คือเมื่อเทียบกับปริมาณน้ำแล้ว อย่างไรเสียน้ำก็จะข้ามฝายอยู่ดี ดังนั้นในการสร้างต้องประเมินปริมาณน้ำ อัตราการไหลของน้ำ และขนาดฝายก่อนครับ อาจกะ ๆ เอา หรือ คำนวณก็ได้ครับ แล้วแต่ความยากง่าย

ขอบคุณรูปจาก facebook.com/mycomicbook

-ฝายชะลอน้ำสร้างที่ไหน?
ก็สร้างขวางทางน้ำไว้ครับ เช่น ร่องน้ำครับ  หรือพูดง่าย ๆ ว่า น้ำอยากไหลไปทางไหน เราก็ไปกั้นไว้ครับ และจะกั้นเป็นระยะ ๆ
-เรียกฝายชะลอน้ำ ก็แปลว่ากั้นน้ำไม่ได้ใช่ไหม?
ก็ทำนองนั้นครับ ทำได้เพียงชะลอ ในที่สุดน้ำก็ต้องไปทิศทางที่ต่ำเสมอ แต่จะช้าหน่อย แล้วก็ระยะเวลาจากต้นน้ำถึงทะเล แม่น้ำ ก็จะช้า
-แล้วจะทำไปทำไม?
ก็ทำเพื่อให้น้ำขณะที่น้อยอยู่ ไม่ข้ามฝายไป แต่จะเอ่อท่วม กระจายไปทางด้านเหนือฝาย ให้ได้รับความชุ่มฉ่ำไปทั่ว
-แล้วทำไม่ต้องสร้างฝายเป็นระยะ ๆ ตามทางน้ำ?
ก็ทำเพื่อให้ได้รับความชุ่มฉ่ำไปทั่ว ๆ  หลักจากฝายแรกน้ำข้ามได้แล้ว ก็จะมาถึงหน้าที่ฝายที่สอง เหนือฝายที่สอง น้ำก็จะแผ่ไป ให้ได้รับความชุ่มฉ่ำต่อไป  และ ฝายที่สามก็จะทำหน้าที่ลักษณะนี้ต่อไปเรื่อย ๆ จนกว่าจะออกทะเล สู่ลำคลอง
-ฝายชะลอน้ำ เค้าต้องมีชื่อเหมือนเขื่อนไหม?
ปกติผมก็ไม่ค่อยจะเห็นมีชื่อฝายชะลอน้ำนะครับเพราะมันก็เป็นฝายเล็ก ๆ  แต่ถ้ามันใหญ่ ๆ และสำคัญสักหน่อย ผมก็ชอบที่จะตั้งชื่อ เช่น ฝายแรกอาจชื่อพะหลโยทิน, ฝายที่สอง ชื่อ ละพีพัด, ฝายที่สามชื่อ รังสิตประยูร, ฝายที่สี่ชื่อ หกว้า, ฝายที่ห้า เออไม่รู้จะตั้งชื่ออะไรดีครับ   แต่ที่จริงก็ยังมีชื่อที่ชอบๆ อยู่ ก็ มหาสะวัด, ทวีวัด ฯลฯ   พอดีกว่าครับ ให้คนอื่นมาช่วยกันตั้งชื่อบ้างครับ ไร้สาระ แต่ก็สนุกดี
-ใช้วัสดุอะไรสร้าง?
ก็อาจเป็นอะไรก็ได้ครับที่มี เช่น คอนกรีต คันดิน หิน กระสอบทราย ไม้ไผ่ ฯลฯ ก็แล้วแต่ว่าต้องการความทนทานขนาดไหน เพราะต้องการให้น้ำผ่านได้อยู่แล้ว
-ฝายชะลอน้ำมีประโยชน์ อย่างไร?
ก็ทำให้น้ำไหลได้ช้า พื้นที่ได้รับความชุ่มฉ่ำกันทั่ว ๆ เหมาะสมมากๆ ครับสำหรับพื้นที่ ที่ต้องการแบ่งปันความชุ่มฉ่ำ
-ถ้าไม่มีฝายชะลอน้ำจะเป็นอย่างไร?
น้ำก็จะรีบ ๆ ไหลลงสู่ที่ต่ำ ถ้ามีน้ำน้อย น้ำก็จะอยู่แค่ในลำน้ำ  ถ้ามีน้ำมาก น้ำก็จะแผ่ขยายออกมารอบ ๆ ลำน้ำและที่ต่ำ แต่อย่างไรก็ตามการแผ่ ก็คงจะสู้มีฝายชะลอน้ำไม่ได้
-ถ้าเคยมีฝายชะลอน้ำ แล้วพังเวลาน้ำมา มากๆ จะเป็นอย่างไร?
ตอนแรกที่ฝายยังไม่พัง น้ำก็จะช่วย ๆ แผ่ ไปทางข้าง ด้านเหนือฝาย และเพิ่มระดับน้ำ(ทดระดับน้ำให้สูงขึ้นไปเรื่อยๆ) ไปพร้อม ๆ กัน หากน้ำมา มากจนฝายทนไม่ไหว ฝายก็พัง น้ำที่ไหลลงสู่ใต้ฝาย ก็จะแรงกว่า  ที่จะปล่อยให้ไหลแบบไม่มีฝายเสียอีก
-ถ้าปีนั้น ๆ หรือขณะนั้น มีความชุ่มฉ่ำแล้ว ไม่อยากให้ฝายกระจายความชุ่มฉ่ำ ต้องทำอย่างไร?
ก็อย่าทำฝายสิครับ   ถ้ามีฝายอยู่ ก็เปิดมันออก  น้องน้ำจะได้ไปเร็ว ๆ
-ฝายชะลอน้ำ กับ แนวกระสอบทรายและประตูน้ำ เหมือนกันไหมครับ????
ไม่ขอตอบครับ !!! ไม่มีความรู้ด้านนี้โดยตรงจริง ๆ ครับ

รูปภาพมาใหม่ครับ

รูปภาพ ทั้งหมดนี้วาดโดยน้องที่ทำงานครับ