คอนกรีต คือวัสดุทางวิศวกรรมที่เกิดจากการผสมกันให้เป็นเนื้อเดียวในระดับอนุภาคของวัสดุหลาย ๆ อย่าง เช่น ซีเมนต์ หินคลุก ทราย น้ำ เพื่อให้เกิดเป็นวัสดุที่สามารถจำลองคุณสมบัติความแข็งแรงของหินได้ เรามักจะเห็นคอนกรีตตามพื้นที่ ๆ มีงานก่อสร้าง เพราะคอนกรีตเป็นโครงสร้างหลักของอาคาร เป็นวัสดุหลักของงานก่อสร้าง ตั้งแต่บ้านเดี่ยวขนาดเล็ก บ้านเดี่ยวขนาดใหญ่ ทาวน์โฮม หอพักสูงไม่เกิน 10 ชั้น จนกระทั่งคอนโดสูงระฟ้า 30-40 ชั้น ก็ต้องใช้คอนกรีตในการก่อสร้าง
ภาพ อุโมงค์ที่มีโครงสร้างเป็นคอนกรีต
ที่มา https://pixabay.com, Pexels
คุณสมบัติเด่นที่สุดของคอนกรีตที่ทำให้ผู้ออกแบบอาคารอย่างสถาปนิกหรือวิศวกรเลือกมาใช้งานคือ การที่คอนกรีตนั้นสามารถทนต่อแรงกดอัด (Compression) ได้สูงมาก และยังสามารถทำให้อยู่ในรูปร่างที่หลากหลายได้ตามลักษณะของแม่พิมพ์ที่ใช้ เราจึงเห็นการประยุกต์ใช้งานคอนกรีตได้มากมาย (ในอดีตมนุษย์นำหินมาสร้างที่พักอาศัยเพราะมีความแข็งแรงแต่เมื่อเกิดการพัฒนาเรื่อยมามนุษย์ต้องการความแข็งแรง ทนทาน อายุการใช้งานยาวนาน คอนกรีตจึงถูกคิดค้นและผลิตมาเพื่อทดแทนการใช้งานหินธรรมดาในการก่อสร้าง)
แต่ในความเป็นจริงแล้วอาคารทุกประเภทตั้งแต่เล็กจนใหญ่ไม่เพียงแต่ต้องรับแรงกดที่สูงได้ดีเท่านั้น แต่ยังต้องมีความสามารถในการทนต่อแรงดึงด้วย (Tension) แต่ว่าน่าเสียดายที่คอนกรีตนั้นมีความแข็ง (Hardness) ที่ดีมากเสียจนแทบจะไม่มีคุณสมบัติที่ทนต่อแรงดึงได้ ซึ่งในกรณีนี้ผู้ออกแบบอาคารอย่างวิศวกรโยธาและนักวัสดุศาสตร์จึงกลบข้อด้อยข้อนี้ของวัสดุคอนกรีตด้วยการเสริมเหล็กเส้นที่ทำหน้าที่เป็นวัสดุเสริมแรง (reinforcement) เข้าไปเมื่อทำการก่อสร้างจริงเพื่อให้อาคารที่ถูกสร้างนั้นมีความแข็งแรง คงทน มอบความมั่นใจสำหรับผู้อยู่อาศัยได้ (กรณีที่อาคารต้องรับแรงดึง เช่น ในวันที่อุณหภูมิบรรยากาศนั้นสูงมากเสียจนทำให้คอนกรีตเกิดการขยายตัวและสร้างแรงดึงภายในเนื้อวัสดุขึ้นมาด้วย)
หากเราเพิ่มน้ำในการผสมคอนกรีตจะเป็นอย่างไร
ถ้าเราเพิ่มน้ำเพียงแค่ 10 ลิตรต่อการผสมคอนกรีต 1 คิวบิกเมตร (Dimension W 1 m x L 1 m x H 1 m) จะส่งผลกระทบต่อคุณสมบัติของคอนกรีตเป็นอย่างมาก ปัญหาหนึ่งที่ผู้จำหน่ายคอนกรีตมักจะได้เจอคือ การที่ลูกค้าต้องการลดต้นทุนวัตถุดิบคอนกรีต ด้วยการลดต้นทุนการซื้อส่วนผสมต่าง ๆ ลง ด้วยการผสมน้ำให้มากขึ้นเพื่อให้คอนกรีตที่ผสมมีปริมาตรมากขึ้น เพื่อเพิ่มผลกำไรให้องค์กร แน่นอนว่าการกระทำเช่นนี้ส่งผลโดยตรงต่ออายุการใช้งานคอนกรีตและจะเป็นอันตรายอย่างยิ่งเมื่อคอนกรีตที่ผสมน้ำมากกว่าที่ควรจะเป็นนั้นถูกนำไปใช้ในงานก่อสร้างอาคารด้วยแล้ว ซึ่งผลกระทบที่มีต่อคอนกรีตที่ผสมน้ำมากกว่ามาตรฐานไปมีดังนี้
- เพิ่มการยุบตัวของคอนกรีตอย่างน้อย 20 mm
- ลดความแข็งแรงต่อการอัดลงอย่างน้อย 3 นิวตันต่อตารางมิลลิเมตร
- สูญเสียเนื้อผสมที่ควรจะเป็นซีเมนต์ไป 15% เป็นอย่างต่ำ
- เพิ่มโอกาสที่คอนกรีตนั้นจะเกิดการหดตัวที่เกินมาตรฐานความปลอดภัย 10%
- มีโอกาสมากกว่า 50% ที่พื้นคอนกรีตที่ผสมน้ำเยอะเกินไปนั้นจะมีน้ำซึมตามพื้นคอนกรีต
- ลดความสามารถในการทนทานต่อการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิไปค่อนข้างมาก (การขยายตัวเมื่อคอนกรีตเผชิญภาวะอุณหภูมิสูง และหดตัวเมื่อเผชิญภาวะอุณหภูมิต่ำ)
เรื่องน่ารู้เกี่ยวกับคอนกรีต
- คอนกรีตเป็นวัสดุอันดับที่ 2 รองจากน้ำที่มีการใช้งานมากที่สุดในโลก
- อุตสาหกรรมการผลิตคอนกรีตนั้นสร้างแก๊ส CO2 ให้ทั่วโลกกว่า 5% ต่อปีถ้านับรวมกิจกรรมทุกอย่างของมนุษย์
- สิ่งก่อสร้างด้วยคอนกรีตที่ไม่มีการใช้งานวัสดุเสริมแรงเข้ามาเสริมที่ใหญ่ที่สุดเท่าที่เคยมีมาคือ วิหารพาร์เธนอน กรุงเอเธนส์ ประเทศกรีซ
- จากข้อมูลทางสถิติความเสียหายที่ทำให้คอนกรีตแตกนั้น ล้วนแต่เกิดมาจากปัจจัยภายนอกที่ไม่ใช่คุณสมบัติของเนื้อวัสดุเอง
- คอนกรีตสามารถแข็งตัวในน้ำได้และยังแข็งแรงกว่าปล่อยให้แข็งตัวในอากาศอีกด้วย
- สูตรการผสมคอนกรีตในปัจจุบันนั้นมีมากกว่า 2000 สูตร
เมื่อได้ทราบข้อมูลคุณสมบัติเบื้องต้นของคอนกรีตดังนี้เเล้ว ก็อย่าก่อสร้างบ้านหรืออาคารด้วยคอนกรีตที่ไม่ได้มาตราฐานเพราะอาจจะเป็นอันตรายเเก่ผู้อยู่อาศัยเเละคนรอบข้างได้ (เเนะนำ : ต้องถามผู้รับเหมาก่อนเสมอว่าจะนำคอนกรีตที่มีการผสมแบบไหนมาใช้งาน)
แหล่งที่มา
Hanson. (Unknown). What is concrete?. Retrieved Nov 23, 2019 from https://www.hanson.co.uk/en/ready-mixed-concrete/technical-information/what-is-concrete
Hanson. (Unknown). Adding more water. Retrieved Nov 23, 2019) from https://www.hanson.co.uk/en/ready-mixed-concrete/technical-information/adding-more-water
Community Article. (Aug 22, 2019). What is a SN-Curve?. Retrieved Nov 23, 2019 fromhttps://community.sw.siemens.com/s/article/what-is-a-sn-curve
cr. https://www.scimath.org/article-physics/item/11217-2019-12-19-04-42-22
