(Fine Aggregate)

นายประสทิธชิยั แกว้พชิยั วศิวกรโยธาช านาญการ

ความหมาย ทราย (sand) ตามความหมายของวชิาตะกอนศาสตร ์(Sedimentology) หมายถงึเมด็วตัถุตะกอน

ทมีขีนาดเสน้ผา่ศนูยก์ลางตัง้แต่ 0.063-2.000 มลิลเิมตร ซึง่ประกอบดว้ยวตัถุทีเ่ป็นเศษหนิเศษแร ่ขนาดเลก็ มลีกัษณะรว่นซุยไมเ่กาะตดิกนั ลกัษณะทรายจ าแนกตามการใชป้ระโยชน์หลกัแบ่งเป็นทรายส า หรบังานดา้นโยธาในอุตสาหกรรมก่อสรา้ง คอืวตัถุผสมละเอยีดทีม่ขีนาดผา่นตะแกรงรอ่น 4.75 มลิลเิมตร ได ้จะเป็นเศษหนิ แร ่กไ็ด ้พบไดท้ัว่ไป มเีมด็ทรายแขง็แกรง่ ทนทานมเีหลีย่มคม ไมข่ยายตวัมาก มสีารประกอบอื่นเจอืปนอยูน้่อย โดยทรายทีใ่ชผ้สมปนูซเีมนตจ์ะเรยีกวา่วสัดุผสมละเอยีด (fine aggregate) มขีนาด 0.07-4.75 มลิลเิมตร การน าทรายไปใชง้านจะขึน้อยูก่บัขนาดของเมด็ทราย ซึง่แบง่แยกไดด้งันี้

ทรายละเอยีด ขนาดเสน้ผา่ศนูยก์ลาง 0.5 - 1.5 มลิลเิมตร ใชง้านในปนูก่อ ปนูฉาบ ปนูถอื ทรายกลาง ขนาดเสน้ผา่ศนูยก์ลาง 1.0 - 3.0 มลิลเิมตร ใชใ้นงานคอนกรตี ปนูก่อทีต่อ้งรบั

แรงอดั ปนูฉาบผนงัใตด้นิ พืน้ คาน ทรายหยาบ ขนาดเสน้ผา่ศนูยก์ลาง 2.0 - 4.75 มลิลเิมตร ใชใ้นงานคอนกรตีเทพืน้ฐานรากและ

งานทีต่อ้งการแรงอดัมาก

แหลง่ท่ีมาของทรายท่ีใช้ในการผลิตคอนกรีต ทรายแมน่ ้า เป็นทรายทีเ่กดิจากการกดัเซาะของกระแสน ้า แลว้คอ่ย ๆ ตกตะกอน

สะสมกลายเป็นแหลง่ทรายอยูใ่ตท้อ้งน ้า โดยทรายละเอยีดนัน้จะถูกกระแสน ้าพดัพามารวมกนับรเิวณทา้ยน ้า อน่ึง หากจะน าทรายแมน่ ้าขึน้มาใช ้จะตอ้งไดร้บัอนุญาตจากกรมทีด่นิก่อน การน าทรายขึน้จากทอ้งน ้าจะใชเ้รอืดดู ดดูทรายขึน้มาตามทอ่แลว้ทิง้ทรายลงบนตะแกรงของเรอือกีล า ตะแกรงจะท าหน้าทีร่อ่นแยกกรวดทีม่ขีนาดใหญ่ออกก่อนทีจ่ะดดูทรายขึน้บนเรอือกีล า

เมือ่ทรายเตม็เรอื กจ็ะใชเ้รอือกีล าลากเรอืบรรทุกทรายไปยงัท่าทราย ทรายทีไ่ด้จะยงัไมส่ะอาดนกั เนื่องจากมสีารอนิทรยี ์เศษตะกอนของดนิโคลนปะปนอยู ่โดยทัว่ไปจะตอ้งมกีารลา้งทรายอกีครัง้ คอืเมือ่เรอืบรรทุกทรายมาถงึท่าทรายจะถกูทิง้ลงน ้าบรเิวณใกลท้า่ โดยการเปิดทอ้งเรอืใหท้รายไหลลงแมน่ ้า แต่ถา้เรอืที่ล าเลยีงทรายเปิดทอ้งเรอืไมไ่ด ้กจ็ะใชส้ายพานล าเลยีงทรายทิง้ลงในแมน่ ้า จากนัน้จะใชเ้รอืดดู ดดูทรายขึน้มาท าวธิกีารเดยีวกนักบัการดดูทรายขึน้จากทอ้งน ้าครัง้แรก แตกต่างกนัทีต่ะแกรงทีใ่ชจ้ะสามารถแยกไดท้ัง้ทรายหยาบและทรายละเอยีด ทรายทีไ่ดจ้ดัเป็นทรายทีส่ะอาด เพราะผา่นการชะลา้งถงึ 2 ครัง้

ขัน้ต่อไป คอื การล าเลยีงทรายไปเกบ็ยงั Stock โดยใชส้ายพานล าเลยีงจากเรอืไปเกบ็ไวใ้นยุง้จนเตม็ เมือ่ยุง้เตม็กจ็ะล าเลยีงทรายไปเกบ็ยงั Stock อยูห่ากจะน าไปใช ้จะใชร้ถตกัขนทรายใสร่ถบรรทุกอกีครัง้

ทรายบก ทรายบกเป็นทรายทีเ่กดิจากการตกตะกอนทีท่บัถมกนั ของล าน ้าเก่าทีแ่ปรสภาพเป็นพืน้ดนิ โดยมซีากพชื ซากสตัวท์บัถมกนับรเิวณผวิหน้าซึง่เราเรยีกกนัวา่หน้าดนิ มคีวามหนาประมาณ 2 – 10 ม.

การทดสอบ การทดสอบหาคา่ความถ่วงจ าเพาะและการดดูซมึน ้าของมวลรวมละเอยีด (ASTM

C128)

การทดสอบหาขนาดคละ (ASTM C136)

การทดสอบหาสารอนิทรยีท์ีเ่จอืปน (ASTM C40)

การทดสอบหาปรมิาณตะกอนดนิ (ASTM C117)

การทดสอบหาปรมิาณความชืน้ทีผ่วิ (ASTM C70)

การทดสอบหาคา่ความถ่วงจ าเพาะและการดดูซมึน า้ของมวลรวมละเอียด (Specific Gravity and Absorption of Fine Aggregate)

การทดสอบน้ีมวีตัถุประสงคเ์พือ่หาคา่ความถ่วงจ าเพาะ และการดดูซมึน ้าของมวลรวม คา่ความถ่วงจ าเพาะมปีระโยชน์ในการหาปรมิาณสว่นผสมของหนิทรายในคอนกรตี คา่การดดูซมึน ้าใชส้ าหรบัปรบัแกป้รมิาณของหนิทรายและน ้าเมือ่ความชืน้ของหนิ

ทรายเปลีย่นแปลงไป

ความถ่วงจ าเพาะ (Specific Gravity) หมายถงึ อตัราสว่นของน ้าหนกัมวลรวมในอากาศเทยีบกบัน ้าหนกัของน ้าทีม่ปีรมิาตรเทา่กนัทีอุ่ณหภมูเิดยีวกนั

คา่ความชืน้ทัง้หมด (Moisture) คอืปรมิาณน ้าทัง้หมดในมวลรวมทัง้อยูใ่นชอ่งวา่ง(Capillary pores) และน ้าทีผ่วิของมวลรวม (Free Water) โดยค านวณจากผลรวมระหวา่งคา่การดดูซมึน ้าของมวลรวม (Absorption) และคา่ความชืน้ทีผ่วิของมวลรวม (Surface Moisture) โดยแสดงค่าเป็นเปอรเ์ซน็ต์ของน ้าหนกัน ้าทัง้หมดต่อน ้าหนกัของมวลรวมทีส่ภาพอบแหง้ (Oven-Dry)

สภาพความชืน้แบง่ออกเป็น 4 ลกัษณะ สภาพอบแหง้ (Oven-Dry) คอื สภาพทีค่วามชืน้ในมวลรวมทัง้หมด ถูกขบัออก

ดว้ยความรอ้นจากเตาอบจนมวลรวมมนี ้าหนกัคงที ่ สภาพแหง้ในอากาศ (Air-Dry) คอื สภาพทีม่วลรวมผวิแหง้แต่มนี ้าในชอ่งวา่งที่

น ้าซมึผา่นได ้(Capillary pores) บางสว่น สภาพอิม่ตวัผวิหน้าแหง้ (Saturated Surface Dry,SSD) คอื สภาพทีม่วล

รวมผวิแหง้แต่มนี ้าเตม็ชอ่งวา่งทีน่ ้าซมึผา่นได ้ สภาพเปียก (Wet) คอื สภาพทีม่วลรวมผวิเปียกและมนี ้าเตม็ชอ่งวา่งทีน่ ้าซมึผา่น

ได ้

คา่การดดูซมึน ้า (Absorption) คอื ปรมิาณน ้าทีถ่กูดดูซมึเขา้ไปจนเตม็ชอ่งวา่งทีน่ ้าซมึผา่นได ้(Capillary pores) ของมวลรวม แต่ไมร่วมน ้าที่เกาะอยูผ่วินอกของมวลรวม (Free Water) แสดงคา่เป็นเปอรเ์ซน็ตข์องน ้าหนกัน ้าทีอ่ยูใ่นชอ่งวา่งต่อน ้าหนกัของมวลรวมทีส่ภาพอบแหง้

คา่ความชืน้ทีผ่วิ (Surface Moisture) หาไดจ้ากคา่ความชืน้ทัง้หมด (Moisture) หกัออกดว้ยคา่การดดูซมึ (Absorption) แสดงคา่เป็นเปอรเ์ซน็ตข์องน ้าหนกัน ้าทีผ่วิของมวลรวม (Free Water) ต่อน ้าหนกัของมวลรวมทีส่ภาพอิม่ตวัผวิหน้าแหง้ (SSD)

การทดสอบหาขนาดคละของมวลรวม (Seive Analysis of Aggregate) การทดสอบนี้มวีดัถุประสงคเ์พือ่หาขนาดคละของมวลรวม คา่โมดลูสัความละเอยีด

เพือ่ใชเ้ป็นขอ้มลูในการออกแบบสว่นผสมคอนกรตีใหเ้หมาะสม

ขนาดคละ (Gradation) คอื การกระจายของขนาดต่าง ๆ ของอนุภาค ขนาดคละของมวลรวม นบัเป็นคุณสมบตัทิีส่ าคญัส าหรบัการก าหนดปรมิาณเนื้อซเีมนต์เพสตท์ีต่อ้งการน าไปหอ่หุม้มวลรวม

ผลของขนาดคละตอ่คณุสมบตัิของคอนกรีต ปรมิาณซเีมนตเ์พสท ์คอนกรตีทีม่ขีนาดคละของมวลรวมด ีมวลรวมหยาบและมวลรวม

ละเอยีด จะตอ้งมสีดัสว่นทีเ่หมาะสม เมือ่น ามาผสมกนัแลว้ มวลรวมทีม่ขีนาดเลก็กวา่จะตอ้งบรรจุอยูใ่นชอ่งวา่งระหวา่งมวลรวมทีใ่หญ่กวา่ใหม้ากทีส่ดุ จะสง่ผลใหช้อ่งวา่งระหวา่งมวลรวมมปีรมิาณน้อยลง ปรมิาณเพสทท์ีใ่ชเ้พือ่ยดึมวลรวมและอุดช่องวา่งจงึลดลง ท าใหล้ดปรมิาณสว่นผสมของปนูซเีมนตล์งได ้

การทดสอบหาสารอินทรีย์ที่เจือปนในทราย (Organic Impurities in Fine Aggregate) เพือ่ทดสอบเบือ้งตน้วา่ทรายทีจ่ะน ามาเป็นวสัดุผสมท าคอนกรตีมปีรมิาณสารอนิเทรยี์

มากเกนิก าหนดหรอืไม ่ทัง้น้ีเพราะสารอนิทรยีม์ผีลต่อการกอ่ตวัและก าลงัอดัของคอนกรตี

สารอนิทรยีใ์นทรายมกัเกดิจากซากพชืซากสตัวท์ีผ่เุน่าแลว้ ถา้ในทรายมปีรมิาณสารอนิทรยีม์ากเกนิไปอาจมผีลกระทบตอ่การก่อตวัของปนูซเีมนต ์นอกจากนัน้ยงัมผีลท าใหก้ าลงัอดัของคอนกรตีลดลง ทัง้น้ีเพราะสารอนิทรยีจ์ะมผีลกระทบต่อปฏกิริยิาไฮเดรชัน่ของปนูซเีมนต ์ ดงันัน้ก่อนน าทรายไปผสมคอนกรตีจงึจ าเป็นอยา่งยิง่ทีจ่ะตอ้งท าการทดสอบหาปรมิาณสารอนิทรยีเ์บือ้งตน้เสยีก่อน

การทดสอบหาปริมาณตะกอนดิน เพือ่ทดสอบวา่มวลรวมทีจ่ะน ามาผสมคอนกรตีนัน้ มปีรมิาณวสัดุขนาดเลก็กวา่ 75

ไมโครเมตร มากเกนิก าหนดทีจ่ะน ามาผสมในการท าคอนกรตีหรอืไม ่

วสัดุขนาดเลก็กวา่ 75 ไมโครเมตร หรอืผา่นตะแกรงเบอร ์200 คอื วสัดุพวก ฝุน่(Dust) ดนิเหนียว(Clay) และตะกอน (Silt) จะมผีลกระทบต่อคุณสมบตัขิองคอนกรตี คอื วสัดุดงักล่าว จะเคลอืบผวิมวลรวม ท าใหล้ดแรงยดึเหน่ียวระหวา่งซเีมนต์เพสตก์บัมวลรวม ประกอบกบัคอนกรตีทีม่มีวลรวมดงักล่าวผสมอยูจ่ะตอ้งการปรมิาณน ้ามากขึน้ ท าใหค้อนกรตีทีไ่ดม้กีารหดตวั (Shrinkage) สงูและจะเกดิรอย

แตกรา้ว เมือ่คอนกรตีแขง็ตวั และท าใหก้ าลงัอดั (Strength) และความคงทน (Durability) ของคอนกรตีลดลง

อปุกรณ์ ตูอ้บทีส่ามารถรกัษาอุณภมูไิดท้ี ่110 ± 5 องศาเซลเซยีส

เครือ่งชัง่ทีส่ามารถอ่านไดล้ะเอยีดถงึ 0.1 กรมั

ตะแกรงมาตรฐานเบอร ์16 และ เบอร ์200 ภาชนะบรรจุขนาดใหญ่พอส าหรบัใสต่วัอยา่ง

วิธีทดสอบ เตรยีมตวัอยา่งทดสอบโดยเผือ่ใหม้นี ้าหลงัอบแหง้ประมาณ 500 กรมั

อบตวัอยา่งทดสอบทีอุ่ณหภมู ิ110 ± 5 องศาเซลเซยีส ชัง่น ้าหนกั บนัทกึเป็นคา่น ้าหนกัแหง้ก่อนการลา้ง

น าตวัอยา่งทดสอบมาเทใสบ่นตะแกรงเบอร ์16 ทีซ่อ้นทบับนตะแกรงเบอร ์200 ลา้งตวัอยา่งดว้ยน ้าสะอาด ขณะน ้าไหลผา่นใหแ้กวง่หรอืกวนตวัอยา่งบนตะแกรงใหน้ ้า

ไหลลอดผา่นตะแกรงเบอร ์200 จนน ้าใสสะอาด เทตวัอยา่งทีเ่หลอืกลบัสูถ่าดโดยการคว ่าตะแกรงบนถาดแลว้ใชน้ ้าเทผา่นใหต้วัอยา่ง

หลุดลงถาดแลว้คอ่ย ๆ รนิน ้าในถาดออกใหห้ด น าตวัอยา่งทีเ่หลอืไปอบใหแ้หง้ แลว้ชัง่น ้าหนกั บนัทกึเป็นคา่น ้าหนกัแหง้หลงัลา้ง

การค านวณ น ้าหนกัตะกอน = น ้าหนกัแหง้ก่อนลา้ง – น ้าหนกัแหง้หลงัลา้ง

เปอรเ์ซน็ตต์ะกอน = (น ้าหนกัตะกอน/น ้าหนกัแหง้ก่อนลา้ง) x 100

การทดสอบหาปริมาณความชืน้ท่ีผิว เพือ่ทดสอบหาปรมิาณความชืน้สว่นทีเ่กนิจากสภาวะอิม่ตวัผวิหน้าแหง้

อปุกรณ์ เครือ่งชัง่ซึง่อ่านไดล้ะเอยีดถงึ 0.5 กรมั

ขวดทดลองทีม่ปีรมิาตร 500 ลบ.ซม.

วิธีทดสอบ ใสน่ ้าลงในขวดทดลองในปรมิาณเพยีงพอทีจ่ะทว่มตวัอยา่งทีใ่ชท้ดสอบ หลงัจากทีใ่ส่

ตวัอยา่งทดสอบลงไป แลว้อ่านคา่ปรมิาตรน ้านัน้ V1

ใสต่วัอยา่งทีใ่ชท้ดสอบ 500 กรมั ลงในขวดทดลอง แลว้เขยา่และหมนุเบา ๆ (พยายามไลเ่มด็ตวัอยา่งทีต่ดิอยูข่า้งขวดแกว้ลงไปรวมกนัใหห้มด) เพือ่ไลฟ่องอากาศใหห้มดไป และอ่านคา่ปรมิาตรน ้านัน้ V2

น ้าหนกัน ้าทีถู่กแทนทีโ่ดยตวัอยา่ง Vs = V2 - V1

การค านวณ รอ้ยละความชืน้ทีผ่วิ(ในเทอมสภาวะอิม่ตวัผวิหน้าแหง้) P = [Vs –

(500/SPGssd)]/(500 – Vs) x 100

ตวัอยา่งการค านวณ ผสมคอนกรีตโดยใช้อตัราส่วนโดยน ้ าหนัก

จากอตัราสว่นผสมคอนกรตี 1 : 2.76 : 3.57 W/C = 0.73 โดยนน.

ตอ้งการผสมครัง้หน่ึงใชซ้เีมนต ์ 1 ถุง

ค านวณหาปรมิาณวสัดุทีใ่ช ้

ใชป้นูซเีมนต ์ = 50 ก.ก. ( ถุง )

ใชท้รายทีส่ภาพอิม่ตวัผวิหน้าแหง้ = 2.76 x 50 = 138.00 ก.ก.

ใชห้นิทีส่ภาพอิม่ตวัผวิหน้าแหง้ = 3.57 x 50 = 178.50 ก.ก.

ใชน้ ้า = 0.73 x 50 = 36.5 ก.ก.

จะเหน็ไดว้า่ถา้ หนิ , ทรายอยูใ่นสภาพอิม่ตวัผวิหน้าแหง้เราสามารถน าไปผสมคอนกรตีไดเ้ลยแต่ความเป็นจรงิโอกาสทีห่นิ , ทรายจะอยูใ่นสภาพอิม่ตวัผวิหน้าแหง้นัน้น้อยมาก ดงันัน้เราจะตอ้งหานน.ของน ้าทีเ่กนิหรอืขาดจากจดุอิม่ตวัผวิหน้าแหง้มาใชใ้นการค านวณหาปรมิาณวสัดุทีแ่ทจ้รงิ วธิหีาปรมิาณน ้าในวสัดุท าได ้ โดยการหาเปอรเ์ซน็ตค์วามชืน้ของวสัดุ ( Moisture Content ) และหาเปอรเ์ซน็ต ์ Absorption ของวสัด ุ น าค่าทีไ่ดม้าหาความสมัพนัธจ์ากสมการ

F = ( ( M – A ) / ( A + 100 ) ) x 100

โดย F= % Free Moisture

M = % Moisture Content

A = % Absorption

ตวัอยา่งเชน่ % Absorption ของทราย = 1% , % Absorption ของหนิ = 0.3% , Moisture ของทรายทีจ่ะผสม 3.8% , Moisture ของหนิทีจ่ะผสม 0.8%

% Moisture ของทราย = 3.8% คดิเป็น % Free Moisture = ( 3.8 – 1 ) x 100 = 2.77

( 1 + 100 )

% Moisture ของหนิ = 0.8% คดิเป็น % Free Moisture = ( 0.8 – 1 ) x 100 = 0.499 = 0.5

( 1 + 100 )

จากอตัราสว่นตอ้งใชท้รายสภาพอิม่ตวัผวิหน้าแหง้ = 138.00 ก.ก. แต่ทรายม ี Free Moisture = 2.77%

\ น ้าทีอ่ยูใ่นทราย เกนิจุดอิม่ตวัผวิหน้าแหง้ = 138.00 x 2.77 = 3.820 ก.ก.

100

\ ตอ้งชัง่ทรายหนกั = 138.00 + 3.82 = 141.82 ก.ก

จากอตัราสว่นตอ้งใชห้นิสภาพอิม่ตวัผวิหน้าแหง้ = 178.5 ก.ก. แต่หนิม ี Free Moisture = 0.5%

\ น ้าทีอ่ยูใ่นหนิ เกนิจุดอิม่ตวัผวิหน้าแหง้ = 178.5 x .5 = 0.89 ก.ก.

100

\ ตอ้งชัง่หนิหนกั = 178.5 + 0.89 = 179.39 ก.ก.

จากอตัราสว่นตอ้งใชน้ ้า = 36.5 ก.ก. แต่มนี ้าในทราย = 3.79 ก.ก. , มนี ้าในหนิ 0.89 ก.ก.

\ ตอ้งชัง่น ้าหนกั = 36.5 - 3.82 - 0.89 = 31.79 ก.ก.

ดงันัน้วสัดุทีใ่ชใ้นการผสมครัง้น้ีคอื

ปนูซเีมนต ์ 50 ก.ก. ( 1 ถุง )

ทราย = 141.82 ก.ก.

หนิ = 179.39 ก.ก.

น ้า = 31.79 ก.ก.

น าอตัราสว่นน้ีไปผสมแลว้ท า slump วา่ไดค้า่ 5 น้ิว ตามทีต่อ้งการหรอืไม ่ ถา้ไมไ่ดก้ใ็หใ้ชข้อ้ก าหนดทีว่า่ slump มากหรอืน้อยกวา่ 1 น้ิว จะตอ้งเพิม่หรอืลดน ้าลง 3 % จากน ้าเดมิ จะไดป้รมิาณน ้าใหม ่ น าไปออกแบบใหมก่จ็ะได้อตัราสว่นใหมส่ าหรบัก าลงัอดั 180 กก/ซม2 slump 5 น้ิว