สีออกไซด์ของเหล็กและการไฮเดรชันของปูนซีเมนต์: ผลกระทบต่อระยะเวลาการแข็งตัวและความแข็งแรงของคอนกรีต

สรุป: สีออกไซด์ของเหล็กเป็นผงละเอียด และผงละเอียดทั้งหลายจะแข่งขันกับวัสดุอื่นๆ ทั้งหมดในส่วนผสมคอนกรีตเพื่อดูดซับน้ำและสารเติมแต่ง ณ โรงงานส่วนใหญ่ ผลกระทบต่อระยะเวลาการเซ็ตตัวและกำลังอัดที่อายุ 28 วันมีค่าน้อยมาก จึงมักถูกกล่าวโทษว่าเกิดจากสี ทั้งที่สาเหตุที่แท้จริงอาจมาจากปัจจัยอื่น ให้ทำการทดลองส่วนผสมควบคุมหนึ่งชุดและส่วนผสมที่ใส่สีหนึ่งชุด โดยใช้ปูนซีเมนต์ชนิดเดียวกัน อัตราส่วนน้ำต่อปูนซีเมนต์เท่ากัน และการบ่มแบบเดียวกัน จากนั้นเปรียบเทียบระยะเวลาการเซ็ตตัวและผลการทดสอบแท่งคอนกรีตทรงลูกบาศก์ คู่ส่วนผสมเพียงคู่เดียวนี้จะตอบคำถามที่ลูกค้าของท่านกำลังสงสัยอยู่จริง

โรงงานผสมเปลี่ยนสีเมื่อวันศุกร์ แล้วผลการทดสอบแท่งคอนกรีตทรงลูกบาศก์ออกมาต่ำเมื่อวันอังคาร สีจึงถูกกล่าวโทษเป็นอันดับแรก เพราะเป็นสิ่งเดียวที่เปลี่ยนแปลงอย่างเห็นได้ชัด บางครั้งการกล่าวโทษนั้นสมเหตุสมผล แต่บ่อยครั้งก็ไม่ใช่

นี่คือสิ่งที่เกิดขึ้นจริงภายในเครื่องผสมขณะท่านใส่สี

สีเป็นผงชนิดที่สองในระบบที่มีผงวัสดุแน่นขนัด

เม็ดปูนซีเมนต์เกิดปฏิกิริยาไฮเดรชัน และในกระบวนการนี้จะดูดซับน้ำและปล่อยความร้อนออกมา แต่สารสีเหล็กออกไซด์แดง (Fe2O3) ไม่ทำเช่นนั้น มันมีความเฉื่อยทางเคมีในระบบที่ใช้ปูนซีเมนต์พอร์ตแลนด์ จึงทำให้สีคงทนได้นานหลายทศวรรษ

สิ่งที่สารสีชนิดนี้นำมาคือพื้นผิว ซึ่งโดยทั่วไปแล้วเมื่อใช้เป็นสารผสมลงในคอนกรีตเพื่อให้เกิดสีแบบรวมทั้งมวล จะเพิ่มจำนวนอนุภาคที่มีขนาดเล็กมากเข้าไปจำนวนมาก อนุภาคเหล่านี้มีแนวโน้มดูดน้ำ และต้องการน้ำในขณะที่ส่วนผสมยังอยู่ในสภาพพลาสติก ผลลัพธ์ที่ได้มักคือความต้องการน้ำเพิ่มขึ้นเล็กน้อย และส่วนผสมพลาสติกที่รู้สึกแข็งขึ้นเล็กน้อยแม้จะมีค่าสแลมป์เท่ากัน

นอกจากนี้ยังมีผลที่สองซึ่งมักทำให้โรงงานผลิตสับสน คือพื้นผิวของอนุภาคสีที่มีขนาดเล็กมากอาจดักจับสารผสมช่วยเพิ่มฟองอากาศหรือสารลดน้ำบางส่วนไว้ก่อนที่สารเหล่านั้นจะไปถึงปูนซีเมนต์ ดังนั้นปริมาณสารที่ระบุไว้บนบัตรสูตรการผลิตยังคงอยู่ในถังผสมครบถ้วน แต่มีส่วนน้อยกว่าที่จะทำหน้าที่ตามวัตถุประสงค์

เวลาที่เริ่มสังเกตเห็นผลกระทบเหล่านี้ได้ชัดเจนที่สุดคือช่วงเวลาการเซ็ตตัว

การตั้งตัวเป็นเหตุการณ์ที่เกี่ยวข้องกับความร้อนและปฏิกิริยาเคมี ไทรแคลเซียมซิลิเกต (C3S ซึ่งเป็นเฟสหลักที่ให้ความแข็งแรงในปูนซีเมนต์พอร์ตแลนด์) เริ่มทำปฏิกิริยา และเนื้อปูนเริ่มแข็งตัว ทุกสิ่งที่ชะลอการเข้าถึงของน้ำต่อเม็ดปูนซีเมนต์จะเลื่อนเส้นโค้งนี้ไปทางขวา

ในทางปฏิบัติ ผสมที่มีสีมักตั้งตัวช้ากว่าตัวอย่างควบคุมเล็กน้อย ปกติช้าประมาณสิบหรือยี่สิบนาที ซึ่งโดยทั่วไปไม่เป็นอันตราย ประเด็นสำคัญคือการเปลี่ยนแปลงนี้มีความสม่ำเสมอหรือไม่ และการเปลี่ยนแปลงนี้เพิ่มขึ้นตามปริมาณสีที่ใช้หรือไม่

มีสองวิธีที่ใช้ตรวจสอบได้ วิธีเข็มวิคาต (ASTM C191 ซึ่งเป็นการทดสอบการเจาะลงในเนื้อปูน) ให้ค่าตัวเลขที่ชัดเจนในห้องปฏิบัติการ ส่วนวิธีวัดความต้านทานการเจาะ (ASTM C403 ซึ่งใช้หัววัดกดลงในปูนทรายที่ผ่านตะแกรงแล้ว) ให้ผลที่แม่นยำกว่าเมื่อใช้กับส่วนผสมจริงที่มีหินหรือทรายผสมอยู่ ไม่ว่าวิธีใดก็ตาม หากดำเนินการกับตัวอย่างควบคุมและตัวอย่างที่ใส่สีจากล็อตปูนซีเมนต์เดียวกัน จะสามารถระบุขนาดของการเปลี่ยนแปลงได้

แยกสีผงออกจากวัสดุอื่นทั้งหมด

การลดลงของความแข็งแรงมีหลายสาเหตุ ได้แก่ ความแปรปรวนของล็อตซีเมนต์ ความชื้นของหินหยาบ ความคลาดเคลื่อนในการผสม สภาพการบ่ม และอุณหภูมิขณะเทคอนกรีต ซึ่งล้วนส่งผลต่อค่าที่วัดได้ ถ้าคุณเปลี่ยนทั้งสีผงและส่วนผสมพร้อมกัน คุณจะไม่สามารถสรุปอะไรได้เลย

รักษาตัวอย่างควบคุมให้สม่ำเสมอ ใช้ไซโลซีเมนต์เดียวกัน กองหินหยาบเดียวกัน อัตราส่วนน้ำต่อซีเมนต์ (w/c) เดียวกัน ซึ่งคำนวณจากน้ำหนักน้ำหารด้วยน้ำหนักซีเมนต์ ใช้ชุดสารเติมแต่งเดียวกัน และเปลี่ยนเพียงสีผงเท่านั้น หล่อตัวอย่างทรงกระบอกจากทั้งสองส่วนผสม บ่มไว้ข้างกัน และทดสอบแรงอัดที่อายุ 7 และ 28 วันตามมาตรฐาน ASTM C39

หากส่วนผสมที่ใส่สีผงให้ค่าความแข็งแรงต่ำกว่าตัวอย่างควบคุมทั้งที่อายุ 7 และ 28 วัน และช่องว่างระหว่างค่าทั้งสองเพิ่มขึ้น แสดงว่าสีผงมีผลจริง และควรตรวจสอบปริมาณการใช้สีผงเป็นลำดับแรก แต่ถ้าค่าทั้งสองอยู่ภายในขอบเขตความแปรปรวนของการทดสอบของคุณเอง แสดงว่าสีผงไม่ใช่สาเหตุของปัญหา คุณจึงควรพิจารณาปัจจัยอื่น เช่น การบ่มและระดับความชื้น

ต้องซื่อสัตย์ต่อความแปรปรวนด้วยเช่นกัน กระบอกสองกระบอกไม่ใช่หลักฐานที่เพียงพอ โรงงานผสมที่โต้แย้งกันเรื่องค่าครึ่งเมกะพาสคาลโดยใช้ตัวอย่างทรงลูกบาศก์เพียงชิ้นเดียว มักกำลังโต้แย้งกันเรื่องสัญญาณรบกวน (noise) มากกว่า

สามสิ่งที่สำคัญกว่าสี

การผสมสีลงในวัตถุดิบตามน้ำหนัก ไม่ใช่ตามทัพพี การชั่งสีให้มีความแม่นยำถึงกิโลกรัมเดียวสำหรับชุดผสมขนาดสองลูกบาศก์เมตรนั้นเพียงพอแล้ว แต่การใส่สีด้วยจอบนั้นไม่เพียงพอ และความแปรผันของสีที่ตามมา มักถูกกล่าวโทษไปยังผู้จัดจำหน่าย

ระยะเวลาการกระจายตัวของสี หากเทสีลงไปในตอนท้ายของรอบการผสม แล้วปล่อยออกมาภายในสามสิบวินาที สีจะไม่กระจายตัวอย่างทั่วถึง ผลที่ได้คือเกิดรอยเส้นและส่วนผสมที่มีพฤติกรรมต่างไปจากตัวอย่างที่ทดสอบในห้องปฏิบัติการ ดังนั้นควรให้เวลาผสมอย่างเต็มที่ และสังเกตการปล่อยออกอย่างระมัดระวัง

การบ่มทุกครั้ง คอนกรีตสีถูกประเมินจากพื้นผิวด้านบน และพื้นผิวด้านบนคือจุดแรกที่ผลของการบ่มปรากฏชัด หากแผ่นคอนกรีตที่มีสีแห้งเร็วก่อนกำหนด จะดูเป็นรอยด่าง และมักถูกตีความว่าเกิดจากข้อบกพร่องของสี ทั้งที่แท้จริงแล้วมักไม่ใช่เช่นนั้น

จุดที่โรงงานมักทำผิดพลาดเกือบตลอดเวลาคือตรงนี้ คือสามส่วนนี้ โดยไม่ใช่ที่ถังสี

การทดลองที่ให้คำตอบต่อคำถามในครั้งเดียว

1. ใช้เลขที่ล็อตของปูนซีเมนต์ที่คุณจะผลิตจริง และรักษาส่วนผสมควบคุมและส่วนผสมทดลองไว้ภายใต้ล็อตเดียวกันนั้น
2. กำหนดอัตราส่วนน้ำต่อปูนซีเมนต์และปริมาณสารเติมแต่งไว้ล่วงหน้าบนกระดาษก่อนเริ่มงาน และจดบันทึกค่าความยุบตัว (slump) ที่ตั้งเป้าหมายไว้
3. ผสมส่วนผสมควบคุมโดยไม่ใส่สี แล้วเทตัวอย่างทรงกระบอก และวัดค่า Vicat หรือค่าการเจาะทะลุ
4. ผสมส่วนผสมที่ใส่สีตามปริมาณที่ใช้ในการผลิตจริง โดยใช้ปูนซีเมนต์ชนิดเดียวกัน หินกรวด-ทรายชนิดเดียวกัน และอัตราส่วนน้ำต่อปูนซีเมนต์เท่าเดิม จากนั้นเทตัวอย่างและวัดค่าเช่นเดียวกับข้อ 5
5. บันทึกค่าความยุบตัวของทั้งสองส่วนผสม หากความต้องการน้ำเปลี่ยนแปลง ให้จดบันทึกปริมาณน้ำหรือสารเติมแต่งที่ใช้เพื่อคืนค่าความยุบตัวให้กลับมาเป็นค่าเป้าหมาย
6. ทดสอบแรงอัดตัวอย่างทรงกระบอกที่อายุ 7 และ 28 วัน พร้อมเก็บผลการทดสอบไว้ร่วมกับบันทึกการผลิต ไม่ใช่จดไว้ในสมุดบันทึกส่วนตัวของใครคนใดคนหนึ่ง
7. หากคุณใช้สีในหลายระดับปริมาณในการผลิต ให้ทำการทดลองซ้ำที่ระดับปริมาณสูงสุดของช่วงนั้น เนื่องจากผลที่ได้มีความสัมพันธ์โดยตรงกับปริมาณที่ใช้
8. เก็บตัวอย่างสีที่ผ่านการรับรอง (ตัวอย่างที่ได้รับการอนุมัติไว้เพื่อใช้เปรียบเทียบ) และตัวอย่างปูนซีเมนต์จากล็อตเดียวกันไว้ด้วยกัน เพื่อให้มีหลักฐานยืนยันเมื่อเกิดข้อโต้แย้งในปีหน้า

สิ่งที่ผู้จัดจำหน่ายสีควรให้คุณในกรณีนี้

ผู้จัดจำหน่ายสีไม่สามารถบอกคุณได้ว่าผลิตภัณฑ์ของพวกเขาจะทำงานอย่างไรในเครื่องผสมของคุณ แต่พวกเขาสามารถระบุส่วนประกอบของผลิตภัณฑ์ได้ และสามารถจัดส่งผลิตภัณฑ์ชุดเดียวกันซ้ำ ๆ ไปเรื่อย ๆ ได้ เพื่อให้การทดลองของคุณยังคงมีผลสม valid

เราผลิตสีออกไซด์ของเหล็กมาแล้ว 26 ปี โดยผลิตสีแดง (Fe2O3), สีเหลือง (α-FeOOH), สีดำ (Fe3O4), สีน้ำตาล รวมทั้งเกรดสีเขียวและสีน้ำเงินแบบคอมโพสิตสำหรับคอนกรีต ปูนก่อสร้าง แอสฟัลต์ สารเคลือบ พลาสติก และยาง ปริมาณสั่งซื้อขั้นต่ำของเราคือ 1 ตัน (1,000 กิโลกรัม) และสามารถจัดเตรียมปริมาณสำหรับการทดลองได้จากล็อตการผลิตเดียวกันกับที่ระบุไว้ในใบเสนอราคา โดยจะระบุเลขที่ล็อตและแนบใบรับรองการวิเคราะห์มาพร้อมกัน

หากท่านกำลังทดสอบเวลาหรือความแข็งแรงที่กำหนดไว้สำหรับส่วนผสมสี โปรดส่งแบบส่วนผสมและล็อตปูนซีเมนต์ที่ท่านใช้งานมาให้เรา เราจะจับคู่ล็อตของเม็ดสีให้ตรงกับส่วนผสมนั้น เพื่อให้ตัวแปรเดียวที่เปลี่ยนแปลงในการทดลองของท่านคือสิ่งที่ท่านต้องการทดสอบจริงๆ

ติดต่อ: [email protected] | +86-13400211655