นักวิจัย: ดร. พิทักษ์ เหล่ารัตนกุล
เรียบเรียงโดย: อิชย์ชญาน์ สินเจริญเลิศ
ศูนย์เทคโนโลยีโลหะและวัสดุแห่งชาติ

อุตสาหกรรมวัสดุก่อสร้างมักมีความต้องการใช้วัสดุที่มีน้ำหนักเบาและแข็งแรง เพื่อตอบโจทย์การใช้งานด้านต่างๆ รวมทั้งการประหยัดพลังงาน โดยเฉพาะในผลิตภัณฑ์ประเภทคอนกรีต เนื่องจากวัสดุมวลรวมตามธรรมชาติ เช่น ทรายหรือหินบด ซึ่งเป็นส่วนผสมหลัก ถึงแม้จะช่วยส่งเสริมความแข็งแรงของคอนกรีตได้เป็นอย่างดี แต่จะมีน้ำหนักต่อปริมาตรหรือความถ่วงจำเพาะที่สูงมาก (2,300 ถึง 2,600 กิโลกรัมต่อลูกบาศก์เมตร) ทำให้เกิดข้อจำกัดในการนำผลิตภัณฑ์คอนกรีตไปใช้งานบางประเภทที่ต้องการน้ำหนักเบา

เม็ดมวลเบาสังเคราะห์คืออะไร ?

เม็ดมวลเบาสังเคราะห์ (G-Rock) หรือหินเบา เป็นเม็ดวัสดุที่มีน้ำหนักเบา มีความเป็นฉนวนความร้อน (หรือความเย็น) สูง แต่ยังคงความแข็งแรงใกล้เคียงหินจากธรรมชาติ สามารถใช้ในผลิตภัณฑ์วัสดุก่อสร้าง เช่น ผนังและพื้นคอนกรีตมวลเบา เพื่อทำให้มีความเป็นฉนวนความร้อน (หรือความเย็น) มากขึ้นและมีน้ำหนักลดลง แต่ยังคงมีความแข็งแรงเทียบเท่าคอนกรีตทั่วไป

นักวิจัย: ดร. ศรชล โยริยะ
เรียบเรียงโดย: อิชย์ชญาน์ สินเจริญเลิศ
ศูนย์เทคโนโลยีโลหะและวัสดุแห่งชาติ

เถ้าลอยคืออะไร ?

เถ้าลอย (fly ash) เป็นเถ้าถ่านหินชนิดหนึ่งซึ่งเป็นวัตถุพลอยได้ (by-product) ที่เกิดจากกระบวนการผลิตกระแสไฟฟ้าด้วยการใช้ถ่านหินเป็นเชื้อเพลิงในการเผาไหม้(combustion process) โดยในกระบวนการนี้พบเถ้าลอยในปริมาณที่สูงถึงร้อยละ 90โดยน้ำหนักของปริมาณเถ้าถ่านหินทั้งหมดเนื่องจากองค์ประกอบหลักทางเคมีของเถ้าลอยคือซิลิกอนไดออกไซด์(SiO2) อะลูมินัมออกไซด์(Al2O3) และเฟอร์ริกออกไซด์(Fe2O3)จึงนิยมนำกลับมาใช้ใหม่โดยใช้เป็นส่วนผสมในการผลิตปูนซีเมนต์หรือวัสดุก่อสร้าง

เซโนสเฟียร์คืออะไร ?

เซโนสเฟียร์ (cenosphere) เป็นองค์ประกอบที่มีมูลค่าค่อนข้างสูงที่พบอยู่ในเถ้าลอย เป็นวัตถุอนินทรีย์ซึ่งมีลักษณะเป็นอนุภาคกลมกลวง น้ำหนักเบาความหนาแน่นต่ำ (น้อยกว่า 1 กรัมต่อลูกบาศก์เซนติเมตร) โดยทั่วไปมักพบเซโนสเฟียร์อยู่ในเถ้าลอยเพียงแค่ 0.1–2% โดยน้ำหนัก

เซโนสเฟียร์มีองค์ประกอบส่วนใหญ่ได้แก่ ซิลิกา อะลูมินา และเหล็กออกไซด์ สมบัติเด่นของวัสดุนี้คือเป็นฉนวนกันความร้อนที่ดีทนต่อสารเคมีและแรงอัดที่สูงดูดซึมน้ำน้อย และไหลร่วนตัวได้ดีจึงมีการนำไปใช้งานอย่างหลากหลายในภาคอุตสาหกรรม

จีโอโพลิเมอร์คืออะไร?

จีโอโพลิเมอร์ (Geopolymer) คือสารอนินทรีย์ที่มีโครงสร้างหลักเป็นสารประกอบของซิลิคอนไดออกไซด์ (SiO₂) และอะลูมิเนียมออกไซด์ (Al₂O₃) จึงมีสมบัติเช่นเดียวกับเซรามิกทั่วไปแต่มีลักษณะโครงสร้างอสัณฐาน (amorphous) โครงสร้างนี้เกิดจากปฎิกิริยาโพลิเมอไรเซชันของสารประกอบอะลูมิโนซิลิเกต (aluminosilicate) ที่ไวต่อปฏิกิริยากับสารละลายด่าง เช่นสารละลายโซเดียมไฮดรอกไซด์ (NaOH) ปฏิกิริยาดังกล่าวเกิดขึ้นได้ที่อุณหภูมิห้อง สามารถใช้ดินขาวหรือดินแดงที่ปรับคุณสมบัติให้ไวต่อปฏิกิริยาแล้วเป็นวัตถุดิบ นับเป็นเทคโนโลยีใหม่ที่สามารถลดการใช้พลังงานในการผลิต

ทีมวิจัยพัฒนากระเบื้องจีโอโพลิเมอร์ลายหินอย่างไร?

การพัฒนากระเบื้องจีโอโพลิเมอร์ลายหินใช้เทคโนโลยีการสังเคราะห์และการผลิตที่อุณหภูมิต่ำ และเทคโนโลยีจีโอโพลิเมอร์

กระบวนการผลิตกระเบื้องจีโอโพลิเมอร์ลายหินใช้ดินขาวเผาหรือเมตะเกาลิน (metakaolin) เป็นวัตถุดิบหลัก ใช้โซเดียมซิลิเกตและโซเดียมไฮดรอกไซด์เป็นตัวเร่งปฏิกิริยาเพื่อให้เกิดโครงสร้างจีโอโพลิเมอร์ และใช้เศษแก้วหลากสีทำหน้าที่เปรียบเสมือนมวลรวม (aggregate) เพื่อให้มีลวดลายคล้ายลายหิน

ต้นแบบกระเบื้องจีโอโพลิเมอร์ลายหินมีค่าการดูดซึมน้ำ15-18% และค่าความต้านทานต่อแรงอัด 8-12 MPa