หน้าแรก arrow มุมวิชาการ arrow วัสดุคอนกรีตที่ซ่อมแซมตัวเองได้
วัสดุคอนกรีตที่ซ่อมแซมตัวเองได้
เขียนโดย อาจารย์ปู   

Image
คุณเคยสังเกตุไหมว่าต้นไม้ที่ถูกขวานฟัน หรือแผลที่ถูกมีดบาด เซลล์ต่างๆของสิ่งมีชีวิตก็จะเยียวยารักษาตัวของมันเองได้อย่างน่าประหลาดใจ และจะคงดีไม่น้อยใช่ไหมถ้าหากวันหนึ่งวัสดุคอนกรีตที่เราใช้ในการก่อสร้างอาคาร สะพานหรือตึกรามบ้านช่องที่เราอาศัยอยู่นั้นสามารถปิดแผลหรือรอยแตกร้าวที่เกิดขึ้นได้เองเฉกเช่นเดียวกับวิถีทางธรรมชาติโดยที่เราไม่ต้องทำการซ่อมแซมมันด้วยวิธีชั่วคราวเดิมๆ เช่นจากการฉีดอัดน้ำยาเชื่อมประสานจากภายนอก

ถ้าจะบอกคุณว่าความคิดนี้ไม่ได้เป็นแต่เพียงความฝันหรือเป็นเพียงจินตนาการอีกต่อไป เมื่อกลุ่มนักวิทยาศาสตร์ นักวิจัยและวิศวกรกลุ่มหนึ่งได้นำแรงบันดาลใจดังกล่าว มาผสานกับความรู้ทางวิทยาศาสตร์และทักษะการเลียนแบบธรรมชาติ จนสามารถสร้างสรรค์วัสดุคอนกรีตที่มีคุณสมบัติที่สามารถซ่อมแซมตัวเองได้โดยที่ไม่เกิดการสูญเสียกำลังในการรับน้ำหนัก คอนกรีตที่สามารถซ่อมแซมตัวเองได้นี้รู้จักกันในนามว่า Self Healing Concrete (รูปที่ 1)

Image
(รูปที่ 1)คอนกรีตที่สามารถซ่อมแซมตัวเองได้ (Self Healing Concrete) เมื่อนำไปประยุกต์ใช้ผิวทางจราจรของสะพาน (http://www.naturalprocessdesign.com/Tech_Concrete.htm)

เพื่อให้คอนกรีตสามารถซ่อมแซมตัวเองได้เมื่อเกิดรอยแตกร้าว รองศาสตราจารย์ ดร. Carolyn Dry อาจารย์ประจำภาควิชาสถาปัตยกรรมศาสตร์จาก University of Illinois at Urbana-Champaign และพวกได้เกิดแนวความคิดที่จะผสมไมโครแคบซูลไฟเบอร์หุ้มอิมัลชัน ที่มีลักษณะกลมกลวงภายในบรรจุน้ำยาเชื่อมประสาน หรือสารเคมีเหลวประเภทพอลิเมอร์ลงไปในเนื้อของคอนกรีตก่อนที่จะเกิดการแตกร้าว  เมื่อรอยแตกร้าวขนาดไม่ใหญ่มากนักปรากฎขึ้นใกล้กับบริเวณเนื้อคอนกรีตที่มีแคบซูลอยู่ รอยแตกดังกล่าวก็จะทำให้ตัวแคบซูลไฟเบอร์แตก และส่งผลให้สารเคมีที่อยู่ภายในแคบซูลแพร่ออกมาปิดและเชื่อมประสานรอยแตกร้าวดังกล่าวได้ทันท่วงที ทำให้รอยแตกหายไป มีขนาดเล็กลง และไม่ส่งผลให้รอยแตกร้าวเกิดการแพร่ขยายตัวใหญ่ขึ้นในที่สุด (รูปที่ 2)

Image

เพื่อให้คอนกรีตสามารถซ่อมแซมตัวเองได้อย่างประสิทธิภาพ และเป็นประสิทธิผล คอนกรีตดังกล่าวยังจำเป็นจะต้องมีซีเมนต์เพสต์ชนิดพิเศษเป็นส่วนประกอบ (ของแข็งที่เกิดจากการผสมซีเมนต์และน้ำและสารผสมพิเศษอื่นๆ) นอกเหนือจากคุณลักษณะพิเศษในส่วนที่มีแคบซูลไฟเบอร์กระจายอยู่ทั่วไปในเนื้อคอนกรีต คุณสมบัติของซีเมนต์เพสต์ชนิดพิเศษก็คือมีความแข็งแรง มีความสามาถในการยืดหดตัวไม่มาก และไม่มีส่วนที่เป็นช่องว่างขนาดใหญ่เกิดขึ้นในเนื้อของเพสต์เมื่อคอนกรีตดังกล่าวอยู่ภายใต้สภาวะการรับแรง ลักษณะทั้งสองประการที่กล่าวมาก่อให้เกิดความพิเศษและส่งผลให้วัสดุคอนกรีตประเภทถูกจำแนกให้เป็นหนึ่งในจำนวนวัสดุฉลาด (Smart materials) หรือวัสดุที่สามารถรับรู้สิ่งที่มากระตุ้น และสามารถแปลงสิ่งเร้าที่มากระตุ้นให้อยู่ในรูปของกรรมวิธีการใช้งาน เพื่อการประมวลผลและตอบสนองต่อสิ่งเร้าที่เกิดขึ้นได้

 

งานวิจัยของดร. Dry ไม่ได้หยุดลงเพียงแค่นั้น เพราะเธอตระหนักดีว่าปัจจุบันสภาวะความเสียหายของคอนกรีตเนื่องจากซัลเฟตและคลอไรด์อิออนซึมผ่านเข้าไปทำอันตรายต่อเหล็กในเนื้อคอนกรีต ทำให้คอนกรีตเกิดความเสียหายเนื่องจากการกัดกร่อน ส่งผลให้เกิดสนิม ซึ่งมีปริมาตรเพิ่มขึ้นจากเนื้อเหล็กเดิม ทำให้เกิดการดันให้คอนกรีตแตกร้าว ดร. Dryจึงได้ทดลองใส่ไมโครแคปซูลไฟเบอร์เคลือบอิมัลชันภายในบรรจุสารต้านการเกิดสนิมในบริเวณรอบเหล็กในเนื้อคอนกรีต เมื่อซัลเฟตและคลอไรด์อิออนซึมผ่านเข้ามา อิมัลชันที่เคลือบอยู่โดยรอบของไมโครแคปซูลไฟเบอร์ก็จะละลาย ทำให้แคปซูลเปิดออก และสารหยุดการเกิดสนิมก็จะแพร่ออกมาโดยรอบ ส่งผลให้สนิมหยุดการเจริญเติบโตบนเนื้อเหล็ก และเกิดการซ่อมแซมในตัวเนื้อคอนกรีตในคราวเดียวกัน 

งานวิจัยของ ดร. Dry เป็นตัวอย่างที่ดี ที่สะท้อนให้เห็นถึงความพยายาม และจิตสำนึกของมนุษย์ที่นำเอาเทคโนโลยีวิทยาการที่มีอยู่มาสร้างสรรค์ และปรับใช้เพื่อให้สามารถอยู่ร่วมกับธรรมชาติได้ ในขณะที่ปํญหาโลกร้อนกำลังคุกคามโลกของเรา วิกฤตภาวะโลกร้อนได้สร้างจิตสำนึกในการอนุรักษ์พลังงาน และการใช้ทรัพยากรธรรมชาติอย่างมีประโยชน์สูงสุดให้เกิดขึ้นในวงการต่างๆ ทั่วโลก หลายๆ ฝ่ายกำลังรณรงค์เพื่อหยุดหรือชะลอภาวะโลกร้อนให้เกิดผลกระทบน้อยที่สุด หลากหลายแนวทางและมาตรการเพื่อกระตุ้นให้มีการบริโภคพลังงานอย่างคุ้มค่าจึงได้เกิดขึ้นอย่างจริงจัง พร้อมทั้งมีแผนในการดำเนินงานอย่างต่อเนื่องเป็นรูปแบบ อุตสาหกรรมการผลิตคอนกรีตก็เช่นกัน ในวันนี้หลายประเทศทั่วโลกต่างให้ความสำคัญกับกระบวนการ เทคโนโลยีการผลิตคอนกรีตเพื่อให้สามารถทนทานต่อสิ่งแวดล้อม มีอายุการใช้งานยาวนานขึ้น ทั้งนี้ เพื่อให้เกิดการประหยัดพลังงานและลดการใช้พลังงานมวลรวมของประเทศ นักวิจัย นักวิทยาศาสตร์ วิศวกรรวมถึงผู้ประกอบการที่มีส่วนเกี่ยวข้องกับภาคธุรกิจการก่อสร้างอาคารต่างๆ รวมทั้งนักพัฒนาอสังหาริมทรัพย์ควรเริ่มให้ความสำคัญกับการออกแบบอาคารเพื่อประหยัดพลังงาน และการเลือกใช้วัสดุก่อสร้าง รวมถึงเทคโนโลยี เพื่อช่วยกันจรรโลงโลกให้น่าอยู่ ใช้ความรู้ของพวกเราช่วยกันบรรเทาปัญหาภาวะโลกร้อน ซึ่งนอกจากเป็นการช่วยประชาชนคนไทยแล้ว ยังช่วยเหลือประชากรโลกด้วย 

บรรณานุกรม
1.    http://www.naturalprocessdesign.com/Tech_Concrete.htm
2.    http://query.nytimes.com/gst/fullpage.html?res=9E0CE1DB1F30F931A1575AC0A964958260 

บทความโดย อาจารย์ปู

 

 
< ก่อนหน้า

[+]
  • Narrow screen resolution
  • Wide screen resolution
  • Increase font size
  • Decrease font size
  • Default font size
  • fresh color
  • warm color