หินเบา (Lightweight Aggregate)

เม็ดหินเบาหรือหินมวลเบา เป็นหินสังเคราะห์ที่มีน้ำหนัก 20-50% ของน้ำหนักหินธรรมชาติ ใช้แทนหินธรรมชาติในงานก่อสร้างประดับตกแต่ง และอื่นๆ เม็ดหินเบามีโครงสร้างเป็นรูพรุนทั่วทั้งเม็ด เนื้อวัสดุเป็นโฟมเซรามิก มีความแข็งแรงสูง (30-80 kgf) เหมาะกับงานทางโครงสร้างที่ต้องการความแข็งแรง ขนาดเม็ด อยู่ในช่วง 2-25 mm. ขึ้นกับความต้องการใช้งาน

หินเบาผลิตจากวัตถุดิบ อย่างต่ำสองชนิด มารวมกันให้ได้สารประกอบ กลุ่ม Ca-Al-Si-O ตัวอย่างของวัตถุดิบที่นำมาทำหินเบา เช่น เถ้าแกลบจากโรงไฟฟ้า หรือโรงสี เถ้าถ่านหิน เถ้าชานอ้อย ไลม์มัดจากโรงงานเยื่อกระดาษ ตะกอนน้ำทิ้งจากกระบวนการชุบผิวอลูมิเนียม และอื่นๆ ซึ่งวัตถุดิบเหล่านี้ต้องไม่ปล่อยสารหรือแก๊สที่เป็นพิษในระหว่างการเผาไหม้ หลังการผสมจะทำการ ขึ้นรูปเม็ด แล้วเผาที่อุณหภูมิ 1000 –1200 deg.C. (ขึ้นกับชนิดของวัตถุดิบ) ให้ได้โครงสร้างที่เป็นโฟม

การทดสอบความแข็งแรงของคอนกรีตที่ใช้เม็ดหินเบา

การทดสอบความแข็งแรงของคอนกรีตเมื่อใช้เม็ดหินเบาโดยทดลองเทียบกับ หินธรรมชาติ ด้วยอัตราส่วนผสมดังตารางที่ 1 พบว่า การยึดเกาะเม็ดหินเบากับคอนกรีตมีผลไม่ต่างจากหินธรรมชาติกับเนื้อคอนกรีตการใช้หินเบาทำให้น้ำหนักคอนกรีตผสมน้อยกว่าที่ใช้หิน ธรรมชาติ 27-28% และความแข็งแรงที่อายุ 28 วันลดลงเพียง 22-26 % ค่าความแข็งแรงเมื่อใช้หินเบาอยู่ในระดับ 22 MPaนี้ เพียงพอสำหรับทำผนังรับโหลดของอาคารสองชั้น เช่น อาคารของหมู่บ้านจัดสรรทั่วไป นอกจากนี้คอนกรีตที่ใช้หินเบายังมีค่าการนำความร้อนน้อยกว่าคอนกรีตที่ใช้หินทั่วไป 30-40 % ซึ่งจะช่วยในการประหยัดพลังงานได้อีกด้วย

การทดสอบใช้งานเม็ดหินเบาทำผนังสำเร็จ

หินเบาจะเป็นประโยชน์กับชิ้นส่วนคอนกรีตที่ไม่ต้องการให้มีน้ำหนักมาก สามารถยกได้ทั้งชิ้นหรือทั้งยูนิตได้ด้วยเครื่องมืออุปกรณ์การยกที่มีใช้ตามปกติ ในการทดสอบทำผนังห้องน้ำสำเร็จ ได้ทำเป็นโครงการระยะสั้น ด้วยความร่วมมือจากทีมวิจัยของเอ็มเทค บริษัทสิ่งแวดล้อมพลังงานและเทคโนโลยีจำกัด และบริษัทพฤกษาเรียลเอสเตทจำกัด มหาชน ใช้วิธีการทดสอบเลียนแบบขั้นตอนการใช้งานจริง คอนกรีตที่ทำการทดสอบมีความแข็งแรง 300 ksc ที่อายุ 28 วัน เม็ดหินเบาที่ใช้ในการทดสอบปริมาณ 2.2 ตัน ผนังคอนกรีตใช้เวลาบ่มตัว 16 ชั่วโมงก่อนแกะออกจากแบบ เมื่อแกะจากแบบแล้วจึงประกอบเชื่อมทุกด้านเข้าด้วยกัน แล้วทดสอบยกขึ้นรถและขนย้าย ลักษณะเดียวกับการขนย้ายจากโรงงานผลิตไปหน้างาน หลังยกลงจากรถ ทดสอบการรั่วซึมที่รอยต่อ พบว่าไม่มีการรั่วซึมใดๆ จึงสรุปได้ว่าเม็ดหินเบานี้สามารถนำมาใช้งานในลักษณะนี้ได้

เทคโนโลยีการผลิต และปัจจัยการผลิตเชิงพาณิชย์

ทีมวิจัยได้พัฒนาเทคโนโลยีการผลิตหินเบาในระดับโรงประลอง และได้ประมาณแผนกำลังการผลิต 50 ตันต่อวัน หินเบามีราคาหน้าโรงงาน ไม่ต่ำกว่า 4,000 บาทต่อตัน (ก.พ. 2554) ปัจจุบันหินธรรมชาติที่ใช้ในงานก่อสร้าง ราคาไม่เกิน 400 บาทต่อตัน

ปัจจัยที่จะส่งผลต่อการผลิตเชิงพาณิชย์ ได้แก่ ข้อจำกัดเรื่องปริมาณและความไม่สม่ำเสมอของของเสียที่นำมาใช้เป็นวัตถุดิบ และวิธีการตรวจสอบของเสียในกระบวนการผลิต รวมทั้งต้นทุนการผลิต โครงสร้างโฟมเซรามิกของหินเบาต้องผ่านการเผาที่อุณหภูมิสูง มากกว่า 1,000 degreeC