การทดลองที่ 1 การหาขนาด ความหนาแน่น ความชื้น และการดูดซึมน้ำของอิฐ

การหาขนาด ความหนาแน่น ความชื้น และการดูดซึมน้ำของอิฐ

ทฤษฎี

คุณสมบัติทางกายภาพ ได้แก่ ความหนา

อิฐเป็นวัสดุก่อสร้างที่มนุษย์รู้จักและนำมาใช้ในการก่อสร้างนับพันๆ ปีมาแล้ว ซึ่งแต่ละแหล่งจะมีคุณภาพต่างกันขึ้นกับวัสดุที่ใช้ผสม ซึ่งการตรวจสอบคุณภาพจะดูที่คุณสมบัติต่าง ๆ ของอิฐทาง

ด้านกายภาพและทางกล ได้แก่

1.       แน่นของอิฐสภาพธรรมชาติ

2.       เปอร์เซ็นต์ความชื้นของอิฐ

3.       เปอร์เซ็นต์การดูดซึมน้ำของอิฐ

กลสมบัติทางกล ได้แก่

1.       การทดสอบการดัดโค้งของอิฐ

2.       การทดสอบการรับแรงอัดของอิฐ

1.1 ชนิดของอิฐ

          อาจแบ่งชนิดของอิฐเป็น 2 ประเภทจากกรรมวิธีการผลิตดังนี้

1.       อิฐที่ทำด้วยมือ อิฐชนิดนี้อาจมีขนาดไม่เท่ากันทุกแผ่น เนื่องจากสาเหตุหลายประการ เช่น แบบไม่เท่ากัน การอัดเข้าแบบไม่แน่น การหดตัวของโคลนที่ใช้ทำอิฐไม่เท่ากัน ส่วนผสมไม่สม่ำเสมอ

2.       อิฐที่อัดด้วยเครื่อง เป็นอิฐที่มีความแน่นดี เรียกชื่อทั่วไปว่าอิฐมอญ แบบหล่อทำจากเหล็กจึงทำให้ขนาดและความแน่นที่มีความสม่ำเสมอ

1.2 ดินเหนียวที่ใช้ทำอิฐ

1.       ดินเหนียวปูน (Marl) มีธาตุปูนผสมอยู่มาก โดยลักษณะเป็นดินขาวหรือหินปูน ดินชนิดนี้เมื่อทำอิฐแล้วจะมีสีเหลืองหรือสีอื่นๆ มักจะละลายเชื่อแผ่นอิฐอยู่

2.       ดินเหนียวปนทาย (Loam) มีส่วนผสมที่เป็นทรายผสมอยู่มาก ทรายนี้ถ้าผสมอยู่ไม่เกินกว่าร้อยละ 25 แล้วจะช่วยให้อิฐคงรูปอยู่ได้ ถ้ามากเกินไปจะทำให้อิฐเปราะและอ่อนแอไม่แข็งแรง

3.       ดินเหนียวแก่ (Shale) ได้แก่ดินเหนียวซึ่งมาผสมกองอยู่

4.       ดินเหนียวทนไฟ (Fire clay) คือดินเหนียวที่มีคุณภาพต้านทานความร้อนได้มาก ๆ นิยมนำมาใช้ทำอิฐทนไฟ เศษเหล็กและสนิมเหล็กมักจะทำให้อิฐแข็ง มีกำลัง และมีสีแดง และสีจะอ่อนแก่แล้วแต่ส่วนผสมของธาตุ

ส่วนผสมต่าง ๆ ที่อยู่ในดินเหนียวที่ใช้ทำอิฐมีคุณสมบัติดังนี้

1.       ธาตุปูน (Carbonate of Lime) เมื่อมีอยู่ในในดินเหนียวมากเกินไป หรือจับตัวเป็นก้อนแล้ว มักจะทำให้อิฐแตกแยกออกจากกันเมื่อถูกน้ำ

2.       ปูนขาวซิลิเกต (Silicate of Lime) เมื่อมีมากเกินไปจะทำให้อิฐบิดงอเสียรูปไปได้มาก

3.       แมกนีเซีย (Magnesia) ทำให้อิฐมีสีน้ำตาล

4.       ทราย (Sand) ถ้ามีอยู่เกินกว่า 25 จะทำให้อิฐเปราะไม่แข็งแรง

1.3 การทำอิฐ

1.       การเตรียมดิน นำดินมาตากลมไว้เพื่อทำให้ดินเหนียว กองดินหนาประมาณ 90 ซม. ควรใช้เวลา 2-3 เดือนหรือถึง 2 ปี ทำให้ดินอ่อนนุ่มดี สำหรับดินเหนียวแก่ (Shale) แข็ง ต้องนำเครื่องบดดินอ่อนนำมาย่ำให้เป็นเนื้อเดียวกัน

2.       การปั้นดินเป็นรูปแผ่นอิฐ มีการทำด้วยมือ โดยต้องมีแบบพิมพ์เมื่ออัดดินลงไปให้แบนแล้ว ใช้ไม้ปาดให้ด้านบนเรียบแล้วจึงนำมาพลิกคว่ำลงบนกระดานและถอดแบบออก นำไปผึ่งให้หมาดเพื่อทำการเผาต่อไป

3.       การผึ่งให้แห้งหรือเพียงหมาด กรณีที่อิฐยังเปียกอยู่แล้ว ถ้าใช้ความร้อนเผา ความชื้นที่ผิวจะสูญเสียเร็วเกินไป อาจทำให้อิฐแตกเนื่องจากการหดตัวเร็ว ฉะนั้นจึงมีการผึ่งให้ผิวหรือมุมของแผ่นแห้งแล้วจึงนำเข้าเตาเผา โดยเพิ่มความร้อนทีละน้อยจนถึงความร้อนสูงสุด และลดต่ำเป็นลำดับจนเย็นแล้วจึงนำอิฐออกจากเตาเผา

1.4 ลักษณะของอิฐที่ดี

          อิฐที่มีควรมีลักษณะดังต่อไปนี้

1.       ทำด้วยเครื่องจักรหรือทำด้วยมืออย่างปราณีต

2.       สุกสม่ำเสมอตลอดทั้งแผ่น ด้วยความร้อนจาก 1,800-2,200  (980-1,205 C)

3.       มีความเหนียว ไม่แตกง่าย

4.       มีความแข็งแรงทนทาน รับน้ำหนักได้มาก

5.       มีรูปร่างเรียบร้อยดี ไม่แอ่นบิด หรือไม่มีขอบขรุขระมาก

6.       ทุก ๆ เหลี่ยมของอิฐจะต้องได้ฉากตลอด

7.       ขณะเผา ให้ความร้อนค่อย ๆ เพิ่มขึ้นทีละน้อยตามลำดับ จนถึง 1,800-2,200  (980-1,205 C) และถ้าเป็นเตาเผาฟืน จะเผาอยู่นาน 2-3 สัปดาห์

8.       ขนาดเฉลี่ยเท่ากันทุกก้อน

9.       เมื่ออิฐหักออก จะมองเห็นเนื้อภายในคล้ายหินและแน่นมาก ไม่มีรูพรุน ไม่มีรอยแตกร้าว

1.       น้ำหนักและขนาดควรเฉลี่ยเท่ากันทุกก้อน มีสีสม่ำเสมอตลอดทุกแผ่น

2.       ไม่ดูดน้ำเกิน 10% ของน้ำหนักอิฐเมื่อแช่น้ำไว้ 24 ชั่วโมง

3.       เคาะเพื่อฟังเสียงดู ต้องมีเสียงแกร่งคล้ายโลหะ

1.5 ความหนาแน่น ความชื้น และการดูดซึมน้ำของอิฐ

          1.5.1 ความหนาแน่นของอิฐ (Density of brick)

          ความหนาแน่นของอิฐหมายถึง อัตราส่วนระหว่างมวลของอิฐต่อหนึ่งปริมาตรของอิฐ เมื่อมวลของอิฐหาได้โดยการชั่ง ซึ่งมีหน่วยเป็น กิโลกรัม (kg), กรัม (g) เป็นต้น ส่วนปริมาตรของอิฐนั้นมีหน่วยเป็นลูกบาศก์เมตร (m³) ลูกบาศก์เซนติเมตร (cm³) เป็นต้น

          จากความสัมพันธ์ดังกล่าวจะได้ว่า.

            สำหรับค่าความหนาแน่นของน้ำ   มีค่าเท่ากับ 1,000 kg/m³

            ความหนาแน่นของอิฐเป็นการศึกษาคุณสมบัติทางด้านฟิสิกส์หรือทางด้านกายภาพ น้ำหนักของอิฐขึ้นอยู่กับวัสดุที่นำมาประกอบและจำนวนมากน้อยที่ถูกเผาในเตา แม้แต่กรรมวิธีการอัดพิมพ์ก็ช่วยให้มีน้ำหนักต่างกันได้ แต่โดยประมาณแล้ว น้ำหนักของอิฐธรรมดาที่เป็นอิฐมาตรฐานจะหนักประมาณ 4.5 ปอนด์ต่อก้อน (2kg/ก้อน) สำหรับอิฐมอญจะหนักประมาณ 300-400 กรัม/ก้อน ความหนาแน่นของอิฐสภาพธรรมชาติ (moist density) มีค่าประมาณ 1,500 kg/m³  ความหนาแน่นของอิฐสามารถบอกความ

แข็งแรงของอิฐได้ หากความหนาแน่นของอิฐมีค่าน้อย แสดงว่าความทนทานต่อการรับแรงไม่ดี เนื่องจากคุณภาพของวัสดไม่ดีนั่นเอง

          1.5.2 ปริมาณความชื้นของอิฐ (Moisture content)

          ปริมาณความชื้นของอิฐหมายถึง อัตราส่วนระหว่างน้ำหนักของน้ำที่มีอยู่ในอิฐในสภาพธรรมชาติต่อน้ำหนักของอิฐที่อบแห้ง คูณด้วย 100

1.5.3 การดูดซึมน้ำของอิฐ

การดูดซึมน้ำของอิฐสามารถบอกถึงความคงทนของอิฐ การทดสอบการดูดซึมน้ำของอิฐก่อสร้าง ปกติให้แช่อิฐในน้ำเป็นเวลา 24 ชั่วโมง

การดูดซึมน้ำของอิฐ (Absorption) หมายถึงอัตราส่วนระหว่างน้ำหนักของน้ำที่มีอยู่ในอิฐหลังจากนำไปแช่น้ำต่อน้ำหนักอิฐอบแห้ง นิยมบอกเป็นเปอร์เซ็นต์

          การดูดซึมน้ำมากน้อยเพียงใดเป็นสิ่งที่แสดงคุณภาพของอิฐ เช่น อิฐที่ดีจะต้องดูดน้ำประมาณ 10-17% ของน้ำหนักของอิฐ แต่สำหรับอิฐเคลือบนั้น ต้องดูดน้ำได้ประมาณ 7% ของน้ำหนักของอิฐเท่านั้น อิฐที่ผ่านการเผาไม่พอความต้องการ จะดูดน้ำประมาณ 20-25% ของน้ำหนักของมัน แสดงว่ามีความพรุนของ

เนื้ออิฐมาก สำหรับงานก่อกำแพงอิฐควรนำอิฐนั้น มาชุบน้ำให้ชุ่มและอิ่มตัว และทิ้งไว้ให้ผิวแห้ง ถ้าชุ่มน้ำมากเกินไปจะทำให้ปูนก่อไหลหลุดออกมาได้ การก่อผนังอิฐจะทำได้ยาก

1.5 ความหนาแน่น ความชื้น และการดูดซึมน้ำของอิฐ

อิฐก่อสร้างสามัญ มอก 77-2531 และ มอก 77-2545 สำหรับขนาด ความคลาดเคลื่อนที่ยอมให้ และการดูดซึมน้ำของอิฐ

          อิฐก่อสร้างสามัญแบ่งเป็น 2 ประเภท ได้แก่

          ประเภทที่ 1 อิฐขนาดเล็ก

          ประเภทที่ 2 อิฐขนาดใหญ่

การทดสอบขนาดตามมาตรฐานของ มอก.

การวัดความยาว ความกว้าง และความหนา ให้ใช้สายวัดแบบโลหะหรือแบบไม้ ยึดยาวพอที่จะวัดได้ทั้งแถว 10 และ 20 แผ่น ห้ามวัดโดยใช้ไม้บรรทัดขนาดสั้น

1.7 วัตถุประสงค์ของการทดสอบ

          เพื่อศึกษาหาขนาด ความคลาดเคลื่อน ตามมาตรฐาน มอก 77-2531 และ มอก 77-2545 และหาคุณสมบัติทางกายภาพ (physical properties) ของอิฐที่ใช้ก่อสร้างได้แก่

1.       มิติ

2.       ความหนาแน่นอิฐสภาพธรรมชาติ

3.       เปอร์เซ็นต์ความชื้นในอิฐ

4.       เปอร์เซ็นต์การดูดซึมน้ำ หลังจากแช่น้ำ ½ ชั่วโมง และ 24 ชั่วโมง

1.8 มาตฐานการทดสอบ

1.       มอก. 77-2531, มอก 77-2545

2.       The Testing and Inspection of Engineering Materials, 3^rd edition by Davis, Troxel, Wiskocil

1.9 ชิ้นตัวอย่าง

          อิฐจากกองจำนวนอย่างน้อย 20 ก้อน

1.10 เครื่องมือที่ใช้ทดสอบ

1.       เครื่องชั่ง (balance) ที่อ่านค่าละเอียดถึง 0.5 g

2.       ตลับเมตร

3.       เวอร์เนียร์คาลิเปอร์

4.       เตาอบไฟฟ้า (electric oven) ที่สามารถควบคุมอุณหภูมิได้ 105-110 C

5.       ภาชนะใส่น้ำ

1.11 วิธีทดสอบขนาดและความคลาดเคลื่อน

1.       วัดขนาด ความยาว ความกว้าง และ ความหนา ของแต่ละก้อน และรายงานผล

2.       นำอิฐมาเรียง 20 ก้อนดังรูปที่ 1.1 เพื่อวัดความยาว ความกว้าง และความหนา รายงานผลเพื่อเปรียบเทียบกับมาตรฐาน มอก 77-2531 และ มอก 77-2545

ตารางที่ 1.4 ทดสอบขนาดและความคลาดเคลื่อนตามมาตรฐาน มอก 77-77-2531 และ มอก 77-2545

1.12 วิธีทดสอบความหนาแน่น

          เลือกก้อนอิฐที่อยู่ในสภาพเรียบร้อยอย่างน้อย 4 ก้อน นำมาวัดขนาดและชั่งน้ำหนัก

ตารางที่ 1.5 ข้อมูลการทดสอบความหนาแน่น

ตารางที่ 1.6 ข้อมูลการทดสอบความหนาแน่น

1.14 การทดสอบการดูดซึมน้ำ (Absorption Test)

   1.)     ใช้น้ำหนักอบแห้ง (W_s) จากข้อที่ 2 หรือเตรียมอบอิฐให้แห้งในลักษณะเดียวกัน

   2.)     แช่อิฐให้จมอยู่ในน้ำนาน ½ ชั่วโมง เอาขึ้นมาแล้วใช้ผ้าเช็ดให้แห้งโดยรอบอย่างเร็ว และชั่งน้ำหนัก (W’)

   3.)     นำอิฐตามข้อที่ 2 แช่น้ำต่อไปจนครบ 24 ชั่วโมง แล้วชั่งน้ำหนักอีก

   4.)   คำนวณเปอร์เซ็นต์การดูดซึมน้ำ ซึ่งคำนวณจาก

ตารางที่ 1.7 ข้อมูลการทดสอบการดูดซึม

ตัวอย่างการคำนวณ

สรุปผลการทดลอง

วีดีโอสอนการทำทดลอง