mfg

คอนกรีตเสริมแรง

สวัสดีครับ วันนี้เรามาทำความเข้าใจเกี่ยวกับคำว่า คอนกรีตเสริมแรง ว่าคืออะไร และมีอะไรบ้างที่ใช้เสริมแรงในคอนกรีต ในการก่อสร้างสิ่งที่สำคัญที่สุดของสิ่งก่อสร้างนั่นคือ ความแข็งแรงของโครงสร้างไม่ว่าจะเป็นพื้น ผนัง เสา คาน ต่างๆ เพื่อให้สามารถรับแรงได้ดีที่สุด ดังนั้นวันสุดต่างๆ จึงต้องมีการเสริมแรง วันนี้เรามาทำความแข้าใจเกี่ยวกับคอนกรีตเสริมแรง

*บางคนเรียกว่า คอนกรีตเสริมเหล็ก(ค.ส.ล.) ซึ่งมีความหมายเดียวกัน 

คอนกรีตเสริมแรง (reinforced concrete) คืออะไร?

คอนกรีตเสริมแรง (reinforced concrete หรือ ferro concrete) คือ คอนกรีตที่มีการเพิ่มสมรรถภาพการรับน้ำหนัก โดยการใช้วัสดุอื่นเข้ามาช่วย เช่น เหล็ก หรือ ไฟเบอร์ หรือในบางครั้งใช้วัสดุธรรมชาติ เช่น ไม้ไผ่ เพื่อเพิ่มความสามารถที่ขาดไปของคอนกรีต คือความเปราะ คอนกรีตเสริมแรงนิยมเรียกว่า คอนกรีตเสริมเหล็ก (คสล.) เนื่องจากเหล็กเป็นวัสดุที่นิยมนำมาใช้ในการเสริมแรง เพราะมีความแข็งแรง และทนทาน อาจจะมีการเกิดสนิมบ้าง แต่ก็ถือว่าเป็นวัสดุที่ดีที่สุดสำหรับการเสริมแรงในคอนกรีต ในคอรีตเสริมแรง มีส่วนประกอบสองคำ คือ

1. คอนกรีต คือส่วนหลักที่ใช้ในการกก่อสร้าง

2.การเสริมแรง คือ การเพิ่มประสิทธิภาพของคอนกรีต ไม่ว่าจะเสริมด้วยเหล็ก,เส้นใยไฟเบอร์,สตีลไฟเบอร์, ไม้ไผ่ เป็นต้น

“reinforced concrete” or “ferro concrete” คืออะไร

คอนกรีตเสริมแรง คือ การเพิ่มกำลังให้คอนกรีตโดยการเสริมวัสดุที่มีคุณสมบัติรับแรงดึงมารวมอยู่ในคอนกรีต เนื่องจากคอนกรีตนั้นรับได้เพียงแรงอัดอย่างเดียวเท่านั้น เรียกการรวมของวัสดุนี้ว่า “reinforced concrete” การใช้งานคอนกรีตเสริมแรงเกิดเริ่มขึ้นในช่วงคริสต์ศตวรรษที่ 19 โดยมักจะมีการกล่าวถึง สวนฝรั่งเศสชื่อ Monier สร้างในปี พ.ศ. 2403 (ค.ศ. 1860) ภายหลังจากความสำเร็จของระบบคอนกรีตเสริมแรง ปลายคริสต์ศตวรรษที่ 20 ได้มีการคิดระบบที่เรียก คอนกรีตอัดแรง (prestressed concrete)

คอนกรีตเสริมแรง
คอนกรีตเสริมแรง

คุณสมบัติของคอนกรีตเสริมแรง

เนื่องจากคอนกรีตสามารถรับแรงอัดได้สูงขณะที่ความสามารถในการรับแรงดึงต่ำ เมื่อถูกแรงดึงจะทำให้คอนกรีตเปราะแตกได้ง่าย ด้วยสาเหตุนี้ ระบบคอนกรีตเสริมแรงจึงถูกนำมาใช้ โดยการนำวัสดุอื่นที่สามารถรับแรงดึงได้ เช่นเหล็ก มาใส่ไว้ภายในคอนกรีตเพื่อเพิ่มความสามารถในการรับแรง โดยอาจกล่าวได้ว่า คอนกรีตรับแรงอัด และเหล็กรับแรงดึง ถึงแม้ว่าในช่วงแรกหลังจากที่คอนกรีตเริ่มแข็งตัว คอนกรีตและเหล็กจะร่วมกันรับแรงดึงจนถึงสถาวะที่คอนกรีตไม่สามารถรับแรงดึงได้

การทำงานหลักของคอนกรีตเสริมแรงคือ

1.คอนกรีตรับแรงอัด และแรงบด

2.เหล็กรับแรงดึง เมื่อทั้งสองอย่างนี้ ทำงานร่วมกัน เรียกว่าคอนกรีตเสริมแรง และทำให้สิ่งก่อสร้างมีความแข็งแรง ทนทาน รับแรงและน้ำหนักได้มากยิ่งขึ้น ความรู้เรื่องคอนกรีต คอนกรีต เป็นวัสดุผสมที่นิยมใช้ในงานก่อสร้าง

ประกอบด้วย 3 ส่วนหลักคือ

1.ปูนซีเมนต์ เป็นส่วนผสมหลักในการผสมเป็นคอนกรีต เพราะมีความแข็งแรง ปกติปูนซีเมนต์จะเป็นผง

2.วัสดุผสม (เช่นหินทราย หรือ กรวด) ช่วยให้คอนกรีตแข็งตัวได้ง่าย

3.น้ำ โดยอาจจะมีสารเคมีเติมเพิ่มเข้าไปสำหรับคุณสมบัติด้านอื่น เมื่อผสมเสร็จคอนกรีตจะแข็งตัวอย่างช้าๆ ซึ่งน้ำและซีเมนต์จะทำปฏิกิริยาทางเคมีกันในลักษณะที่เรียกว่าการไฮเดรชัน โดยซีเมนต์จะเริ่มจับตัวกับวัสดุอื่นและแข็งตัว ซึ่งในสถานะนี้จะนิยมเรียกกันว่าคอนกรีต ความแข็งแรงของคอนกรีตจะเพิ่มขึ้นเรื่อยๆหลังจากที่ผสม และยังแข็งแรงขึ้นภายหลังจากการแข็งตัว โดยประมาณหลังจากแข็งตัวแล้ว 28 วัน ความแข็งแรงจะเริ่มคงที่

คอนกรีตเสริมแรง
คอนกรีตเสริมแรง

คอนกรีตที่ใช้กันในงานก่อสร้างหลายชนิด ซึ่งรวมถึง อาคารถนนเขื่อนสะพานอนุสาวรีย์ และงานก่อสร้างต่างๆ ซึ่งมีเห็นได้ทั่วไป คุณสมบัติหลักของคอนกรีตคือการรับแรงอัดสูง ในขณะที่สามารถรับแรงดึงได้ต่ำ (ประมาณ 10% ของแรงอัด) โดยเมื่อต้องการให้คอนกรีตสามารถรับแรงดึง จะมีการเสริมวัสดุอื่นเพิ่มเข้าไปในคอนกรีตโดยจะเรียกว่า คอนกรีตเสริมแรง หรือคอนกรีตเสริมเหล็กที่เรียกกัน (โดยเสริมแรงด้วยเหล็ก) วัสดุเหล่านี้จะช่วยรับแรงดึงภายในคอนกรีต ซึ่งงานโครงสร้างอาคารส่วนใหญ่นิยมใช้คอนกรีตเสริมแรงแทนที่คอนกรีตเปลือย นอกจากนี้ในงานก่อสร้างยังมีการใช้วิธีการที่เรียกว่า คอนกรีตอัดแรง โดยทำการใส่แรงเข้าไปในคอนกรีตหล่อสำเร็จที่หล่อมาจากโรงงาน โดยเมื่อนำไปใช้งาน แรงที่ใส่เข้าไปในคอนกรีตจะหักล้างกับน้ำหนักของตัวคอนกรีตเองและน้ำหนักที่เพิ่มขึ้นมา ซึ่งวิธีการนี้จะทำให้คอนกรีตสามารถรับน้ำหนักได้เพิ่มมากขึ้น โดยงานสะพานและทางยกระดับ นิยมใช้คอนกรีตอัดแรง คุณสมบัติทางกายภาพ 3 อย่างที่ทำให้ คอนกรีตเสริมเหล็กเป็นที่นิยม อย่างที่หนึ่งคือค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวของคอนกรีตและเหล็ก มีค่าใกล้เคียงกันมาก ซึ่งเมื่ออุณหภูมิเปลี่ยนแปลง ทำให้คอนกรีตและเหล็กขยายตัวหรือหดตัวได้พร้อมกัน อย่างที่สองคือเมื่อคอนกรีตแข็งตัว คอนกรีตจะจับเหล็กเสริมได้แน่น ซึ่งทำให้เกิดการการถ่ายเทแรงภายในระหว่างคอนกรีตและเหล็กเสริม เหล็กข้ออ้อยนิยมถูกนำมาใช้ในโครงสร้างหลัก เนื่องจาก สัมประสิทธิ์แรงยึดเหนี่ยวระหว่างคอนกรีตและเหล็กเสริมมีค่ามาก เมื่อเทียบกับเหล็กกลม อย่างที่สามคือค่าพีเอช (pH) ของสารเคมีที่เกิดจากพอร์ตแลนด์ซีเมนต์ เมื่อคอนกรีตแข็งตัวจะมีสารเคมีออกมาเคลือบเหล็กเส้นเป็นฟิล์มบางๆ ไว้ป้องกันไม่ให้เหล็กเส้นถูกกัดกร่อนหรือเป็นสนิม

คอนกรีตเสริมแรง
คอนกรีตเสริมแรง

 

สิ่งก่อร้างที่ใช้คอนกรีตเสริมแรง
สิ่งก่อร้างที่ใช้คอนกรีตเสริมแรง

วัสดุเสริมแรงดึงที่นิยมใช้

1.ไม้ไผ้ (Bamboo) เป็นวัสดุตามธรรมชาติแบบเดิมที่นิยมใช้เพื่อเสริมแรงดึงและแรงอัดให้กับคอนกรีต จะเห็นการใช้ไม้ไผ่เสริมแรงคอนกรีตได้ตามการสร้างถนนคอนกรีตตามต่างจังหวัด ชนบท ที่เรียกว่าถนนคอนกรีตเสริมไม้ไผ่ เพราะหาไม้ไผ่ได้ง่ายกว่าเหล็ก และยังประหยัดต้นทุนได้มากอีกด้วย

*** ข้อควรระวังในการใช้ไม้ไผ่แทนเหล็ก การนำไผ่มาใช้แทนเหล็ก ข้อเสียคือถ้าลำไผ่เราไม่แห้งจริงๆ แล้วไปเทคอนกรีตทับ เมื่อไผ่จะเกิดการหดตัวจนเกิดช่องว่างระหว่างคอนกรีตกับไม้ไผ่ ดังนั้นก่อนใช้ไม้ไผ่ต้องแห้งจริงๆ

ไม้ไผ่กับคอนกรีตเสริมแรง
ไม้ไผ่กับคอนกรีตเสริมแรง
ไม้ไผ่กับคอนกรีตเสริมแรง
ไม้ไผ่กับคอนกรีตเสริมแรง

2.เหล็กเส้น (Rebar) เหล็กเส้นเป็นวัสดุที่นิยมนำมาเสริมแรงคอนกรีต เพราะทนทาน และใช้งานง่าย นอกจากนี้ยังหาได้ง่ายอีกด้วย

3.ลวดเหล็ก (Steel wire)

4.ลวดอัดแรง (Prestress wire)

5.เส้นใยสังเคราะห์ (Synthetic fibers)

6.เส้นใยลวด (Steel fibers) หรือสตีลไฟเบอร์ หรือใยเหล็กเสริมคอนกรีต เป็นเส้นใยเหล็ก เส้นเล็กปลายงอ เพื่อใช้เสริมแรงคอนกรีต ช่วยให้คอนกรีตยึดติดกันไม่แตก กันการแตกร้าว และรับน้ำหนักได้เป็นอย่างดี มาการนิยมใช้เพิ่มมากขึ้นเรื่อยๆในปัจจุบันและมีแนวโน้มใช้งานมากขึ้นในอนาคต

7.เหล็กเส้นใยสังเคราะห์ (Rebar fiber) เราสามารถเลือกนวัตกรรมคอนกรีตให้เหมาะสมกับชิ้นงานที่เราต้องการเพื่อต้นทุนการก่อสร้างและการใช้งานที่เหมาะสมได้ ประเภทงานที่ต้องทำคอนกรีตเสริมแรง

  •  การก่อสร้างทั่วไปไม่ว่าจะเป็นบ้าน หรือที่อยู่อาศัย
  • โรงงานที่ต้องการการรับน้ำหนัก
  • สะพาน ที่ต้องการกรับรับน้ำหนักที่มากๆ 
  • สำนักงานต่างๆที่มีผู้ใช้งานเยอะๆ จะห็นได้ว่า
  • สิ่งก่อสร้างทุกอย่าง ควรมีการทำคอนกรีตเสริมแรงเป็นพื้นฐานอยู่แล้ว เพื่อให้ได้สิ่งก่อสร้างที่แข็งแรงทนทาน และเหมาะสมนั่นเอง

เกร็ดความรู้เกี่ยวกับ ค.ส.ล. คอนกรีตเสริมเหล็ก

เราคงเคยได้ยินคำว่า ค.ส.ล. กันมาบ้างแล้ว และหลายๆท่านสงสัยว่า ค.ส.ล. หมายถึงอะไร วันนี้เราจะมาทำความเข้าใจเกี่ยวกับ ค.ส.ล. กันครับ

คอนกรีตเสริมเหล็ก (ค.ส.ล.) คือ คอนกรีตเสริมแรงรูปแบบหนึ่งที่เพิ่มประสิทธิภาพการรับน้ำหนักด้วยการใช้เหล็กเข้ามาช่วย เนื่องจากคอนกรีตเป็นวัสดุที่รับแรงอัดได้สูง แต่มีความสามารถในการรับแรงดึงต่ำ อีกทั้งยังมีความเปราะ เมื่อถูกกระทำด้วยแรงดึงจึงแตกหักได้ง่าย ในขณะที่เหล็กมีความสามารถในการรับแรงดึงสูง เมื่อถูกนำมาใช้งานร่วมกันจะเกิดการการถ่ายเทแรงภายในระหว่างคอนกรีตและเหล็ก ช่วยเพิ่มความสามารถในการรับแรงของวัสดุโดยรวมให้มากยิ่งขึ้น สำหรับในบ้านพักอาศัย หรืออาคารทั่วไป จะสามารถรับน้ำหนักได้ประมาณ 200 – 400 กิโลกรัมต่อตารางเมตร ซึ่งก็ถือว่าเพียงพอสำหรับที่พักอาศัย แต่หากเป็นโรงงาน หรือสิ่งก่อสร้างที่ต้องการการรับน้ำหนักที่มากๆ ก็ต้องใช้เหล็กมากขึ้น ค.ส.ล. ส่วนประกอบต่างๆที่เรียกว่า ค.ส.ล. นั้นจะประกอบด้วยปูนซีเมนต์ หิน ทราย น้ำ และน้ำยาผสมคอนกรีตตามอัตราส่วนที่แตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับวัตถุประสงค์ของงาน และ “เหล็ก” นิยมใช้มีดังนี้

1.เหล็กเส้นกลมเส้นผ่านศูนย์กลาง 6 – 25 มิลลิเมตร

2.เหล็กข้ออ้อยเส้นผ่านศูนย์กลาง 10-40 มิลลิเมตร ซึ่งขนาดของเหล็กหรือวิธีการผูกเหล็กก็จะขึ้นอยู่กับวัตถุประสงค์ของงานเช่นกัน ว่าต้องการใช้ก่อสร้างเป็นส่วนไหนของงานโครงสร้างหรืองานสถาปัตยกรรม ซึ่งหากดูจากคุณสมบัติของคอนกรีตเสริมเหล็กแล้ว จะสามารถใช้งานได้ในแทบทุกส่วนของอาคารตั้งแต่โครงสร้างใต้ดิน เสา คาน ปล่องลิฟต์ บันได พื้น ผนัง ไปจนถึงดาดฟ้าหรือหลังคา รวมถึงงานก่อสร้างทางวิศวกรรมขนาดใหญ่ต่างๆ เช่น ทางยกระดับ สะพาน อุโมงค์ เขื่อน ถนน เป็นต้น

คสล. ย่อมาจาก โครงสร้างเหล็ก
คสล. หมายถึง โครงสร้างเหล็ก (Steel Structure) คำย่อภาษาไทยคือ “คสล.”

หากเขียนว่า “ค.ส.ล.” จะหมายถึง “คอนกรีตเสริมเหล็ก” คำว่า “คสล.” เป็นศัพท์ที่ใช้ในวงการวิศวกรรมศาสตร์


สิ่งก่อร้างที่ใช้คอนกรีตเสริมแรง
สิ่งก่อร้างที่ใช้คอนกรีตเสริมแรง

 

สิ่งก่อร้างที่ใช้คอนกรีตเสริมแรง
สิ่งก่อร้างที่ใช้คอนกรีตเสริมแรง