DEVELOPMENT OF CONTROLLED LOW-STRENGTH MATERIALS FROM RECYCLED CONCRETE ACTIVATED BY ALKALI FOR PAVEMENT ENGINEERING APPLICATION

Abstract

The study of construction materials improvement and development have never been stopped in order to reduce the problems caused, improve the advantage of their properties, decrease cost or save the environment. It creates more value when the waste material can be applied to any purposes above. The research aims to study the controlled low strength material (CLSM) mixtures produced from manufacturing waste. The composition selected for this study are fly ash (FA) and bottom ash (BA) collected form the Mae Moh power plant, and recycled concrete aggregate (RCA) from demolished structures. An alkaline activator chosen is sodium hydroxide (NaOH) which is a strong base to activate the CLSM properties. The CLSM is utilized as pavement materials. This study focuses on the basic properties and mechanical properties. Samples were prepared by 10 molar NaOH solution as an alkaline activator. natural sand and bottom ash as the starting aggregate, which will be replaced by recycled concrete at ratios of 0, 25, 50, 75, and 100. Each CLSM mixture was examined to observe basic properties of a slump, setting time, bleeding, and unit weight. The mechanical properties CLSM mixture were also tested to see the unconfined compressive strength (UCS), resilient modulus (MR). Beside, p-wave and s-wave velocities were studied by free-free resonant (FFR) method. The results of the basic property tests showed that replacement of recycled concrete affected the flow and initial setting time of the CLSM. The results of the mechanical properties indicate that an increase in RCA leads to a reduction in UCS and MR. The FFR test results, show that p-wave and s-wave velocities of CLSM increase in relation to longer curing time. Form all tests, the mechanical properties can be concluded that the mixture of AA10/BA75/RCA25 using 10 molar NaOH solution, BA replaced with 25% RCA is the most suitable mixture for applying int the pavement construction. The UCS value at 7 days of mixture AA10/BA75/RCA25 is 1,857 kPa achieving Thailand Department of Highways standard of 1,724 kPa. The UCS value at 28 days is 2.2 MPa achieving the requirement of ACI229R which specific UCS at 28 days shall be

วัสดุก่อสร้างได้ถูกพัฒนาและปรับปรุงคุณภาพเพื่อลดต้นทุนการผลิต หรือคำนึงถึงผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อม รวมถึงสร้างมูลค่าเพิ่มให้กับวัสดุเหลือทิ้งสามารถนำกลับมาใช้ใหม่ได้ งานวิจัยนี้จึงมีวัตถุประสงค์เพื่อศึกาหาอัตราส่วนผสมของวัสดุควบคุมกำลังต่ำ (controlled low strength material, CLSM) โดยใช้วัสดุเหลือทิ้งจากโรงงานอุตสาหกรรม ประกอบไปด้วยเถ้าลอย และเถ้าหนักจากโรงงานไฟฟ้าแม่เมาะ คอนกรีตรีไซเคิลจากขยะโครงสร้างอาคารที่เกิดจาก การรื้อถอน และสารละลายโซเดียมไฮดรอกไซต์ที่มีคุณสมบัติเป็นเบสสูงเพื่อเป็นตัวชะละลายสำหรับนำไปใช้ประโยชน์ในทางวิศวกรรมผิวทาง โดยจะศึกษาคุณสมบัติพื้นฐานทางวิศวกรรม และคุณสมบัติด้านกำลังของ CLSM ใช้สารละลายโซเดียมไฮดรอกไซต์ที่ความเข้มข้น 10 โมลาร์เป็นตัวชะละลาย และใช้วัสดุมวลรวมตั้งต้นคือ ทรายธรรมชาติ และเถ้าหนัก แทนที่ด้วยคอนกรีตรีไซเคิลในอัตราส่วนร้อยละ 0 25 50 75 100 และใช้เถ้าลอยเป็นวัสดุประสาน ตัวอย่าง CLSM จะถูกนำมาทดสอบคุณสมบัติพื้นฐานประกอบไปด้วย การยุบตัว ระยะเวลาการก่อตัว การเยิ้มน้ำ หน่วยน้ำหนัก และทดสอบคุณสมบัติด้านกำลัง ประกอบไปด้วย กำลังรับแรงอัดแกนเดียว ค่าโมดูลัสคืนตัว และค่าความเร็วคลื่นที่เดินทางผ่านตัวอย่างด้วยวิธีการสั่นพ้องอิสระ จากผลการทดสอบคุณสมบัติพื้นฐาน พบว่า การแทนที่ด้วยคอนกรีตรีไซเคิลส่งผลกระทบต่อการไหล และระยะเวลาการก่อตัวเริ่มต้นของ CLSM ส่วนผลการทดสอบคุณสมบัติด้านกำลัง พบว่า กำลังรับแรงอัดแกนเดียว และโมดูลัสคืนตัวของ CLSM ลดลงตามปริมาณร้อยละคอนกรีตรีไซเคิลที่เพิ่มขึ้น และการทดสอบความเร็วคลื่นของ CLSM พบว่าความเร็วคลื่นปฐมภูมิ (p-wave) และความเร็วคลื่นทุติยภูมิ (s-wave) มีค่าเพิ่มขึ้นตามระยะเวลาการบ่มที่เพิ่มขึ้น จากผลการทดสอบคุณสมบัติด้านกำลังสรุปได้ว่าตัวอย่าง AA10/BA75/RCA25 ที่ใช้สารละลายโซเดียมไฮดรอกไซต์ความเข้มข้น 10 โมลาร์ มวลรวมเถ้าหนักแทนที่ด้วยคอนกรีตรีไซเคิลอัตราส่วนร้อยละ 25 เป็นตัวอย่างที่เหมาะสมที่สุดในด้านการนำไปใช้ในการก่อสร้างเป็นชั้นโครงสร้างทาง โดยมีกำลังรับแรงอัดแกนเดียวที่ 7 วันเท่ากับ 1,857 kPa ผ่านมาตรฐานกรมทางหลวงสำหรับพื้นทางดินซีเมนต์ (DOH, 2013) ที่ต้องมีค่าไม่น้อยกว่า 1,724 kPa และกำลังแรงอัดที่ 28 วันเท่ากับ 2.2 MPa ผ่านมาตรฐาน ACI229R-99 (1999) ซึ่งระบุค่ากำลังรับแรงอัดของ CLSM ที่อายุ 28 วันต้องมีค่าน้อยกว่าหรือเท่ากับ 8.3 MPa สำหรับงานถมที่อาจจะต้องมีงานรื้อถอนในภายหลัง ส่วนค่าโมดูลัสคืนตัวที่ 28 วันมีค่าเท่ากับ 443 MPa ผ่านมาตรฐานชั้นพื้นทางประเภทหินคลุกแบบปกติ (Austroad, 2017) ที่ต้องมีค่าไม่น้อยกว่า 350 MPa