การสกัดคอนกรีตที่เสียหาย : วิธีการยึดฝัง และวัสดุที่ใช้ และ เทคนิคการติดตั้งวัสดุซ่อมแซมประเภทต่างๆ หลังการสกัด

วิธีการยึดฝัง และวัสดุที่ใช้ (Anchorage Methods and Materials)

การยึดฝังจะใช้เพื่อยึดเหล็กเสริมคอนกรีตใหม่ให้สามารถอยู่ในตำแหน่งที่กำหนด และทำให้สามารถ

ถ่ายแรงการยึดเกาะได้ดีขึ้น วิธีการยึดฝังมี 2 วิธีคือ

1.วิธีเจาะติดตั้งภายหลัง (Post-Installed) เป็นระบบในการติดตั้งเหล็กเสริมคอนกรีตโดยวิธีการเจาะรูในคอนกรีตแล้วติดตั้งสลักเกลียว (Bolt) ในรูที่เจาะไว้แล้วด้วยน้ำยาประสานคอนกรีตหรือระบบเบ่งตัวของสลักเกลียว (Expansion Bolt) การเลือกระบบการติดตั้งควรให้วิศวกรเป็นผู้เลือกให้เหมาะสมกับระดับการใช้งาน ได้แก่ การใช้งานหนัก การใช้งานปานกลาง การใช้งานที่ไม่รับน้ำหนัก เป็นต้น(อาจพิจารณาใช้ตะปูเพื่อยึดฝังคอนกรีต เป็นระยะกริดทุกๆ 500 มิลลิเมตร และใช้ลวดกรงไก่เพื่อเสถียรภาพของคอนกรีตที่ซ่อมได้ ในกรณีความหนาของคอนกรีตที่จะทำการซ่อมแซมน้อยกว่า 50 มิลลิเมตร)

2.วิธีการหล่อในที่ (Cast-in-Place) เป็นระบบในการติดตั้งสลักเกลียวหรือเหล็กเสริมในเนื้อคอนกรีตโดยการสกัดคอนกรีต และเทคอนกรีตฝังสลักเกลียวหรือเหล็กเสริมดังกล่าวไว้

เทคนิคการติดตั้งวัสดุซ่อมแซมประเภทต่างๆ (Material Placement for Various Repair Techniques)

เทคนิคในการเทวัสดุในการซ่อมแซมมีหลายวิธีขึ้นอยู่กับการเลือกเครื่องมือให้เหมาะสมในการทำงาน

โดยมีแนวทางดังนี้

1.การเทคอนกรีตในที่

การซ่อมแซมคอนกรีตที่เสียหายด้วยการเทคอนกรีตใหม่แทนที่เป็นวิธีการที่ประหยัดที่สุดเหมาะสำหรับพื้นที่ซ่อมเป็นบริเวณกว้าง วิธีการนี้ไม่เหมาะกับบริเวณที่มีการกัดกร่อนของคอนกรีตที่รุนแรงซึ่งจะต้องมีการป้องกันการกัดกร่อนก่อนที่จะดำเนินการซ่อมแซม

รูปที่ 1 การซ่อมแซมเพียงบางส่วนของความหนาของชิ้นส่วนโครงสร้าง

รูปที่ 2 การซ่อมแซมตลอดความหนาของชิ้นส่วนโครงสร้าง

2.การใช้ไม้แบบและการเทโดยการใช้เครื่องสูบคอนกรีต

การซ่อมแซมคอนกรีตโดยการติดตั้งไม้แบบแล้วเทคอนกรีตด้วยการใช้เครื่องสูบคอนกรีตเข้าไปในไม้แบบเหมาะกับการซ่อมแซมผนังหรือบริเวณของโครงสร้างที่มีพื้นที่จำกัดไม่สามารถเทคอนกรีตด้วยวิธีปกติได้ การติดตั้งไม้แบบต้องมีความแข็งแรงพอเพียงที่จะรับแรงดันคอนกรีตได้ คอนกรีตที่ใช้จะต้องมีความเหลวสามารถไหลตัวได้ดีในที่แคบ การเขย่าหรือการกระทุ้งคอนกรีต ให้ใช้ค้อนยางทุบเบาๆ ที่ไม้แบบหรือใช้เครื่องสั่นไม้แบบ

รูปที่ 3 การซ่อมแซมโดยตั้งแบบแล้วใช้เครื่องสูบคอนกรีตเข้าไป

3.การฉาบคอนกรีต (Troweling)

การซ่อมแซมโดยการฉาบเหมาะสำหรับการซ่อมผิวคอนกรีตที่ตื้นหรือมีพื้นที่เล็กๆ ใช้ไม้เกรียงฉาบปูนเป็นเครื่องมือ วัสดุที่ใช้ในการฉาบ ได้แก่ ปูนซีเมนต์ที่มีสารประกอบพอลิเมอร์ผสม เป็นต้น(การฉาบควรทำเป็นชั้นๆ ความหนาชั้นละไม่เกิน 25 มิลลิเมตรโดยมีความหนารวมไม่เกิน 50 มิลลิเมตร ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับคุณสมบัติของวัสดุฉาบซ่อม) ไม่ควรใช้วิธีการฉาบในบริเวณที่มีเหล็กเสริมเนื่องจากอาจทำให้เนื้อปูนเข้าไม่เต็มช่องว่างหลังเหล็กเสริมได้ และให้ฉาบอย่างต่อเนื่องและต้องระวังมิให้มีช่องว่างระหว่างเนื้อคอนกรีตเดิม เนื้อคอนกรีตที่ฉาบชั้นก่อนหน้า และเนื้อคอนกรีตที่ฉาบใหม่

รูปที่ 4 การซ่อมแซมโดยการฉาบคอนกรีต

4.การใช้เครื่องมืออัดฉีดน้ำปูนหรือวัสดุเคมีภัณฑ์

การซ่อมแซมคอนกรีตโดยวิธีอัดฉีดน้ำปูนหรือวัสดุเคมีภัณฑ์ เหมาะสำหรับการซ่อมแซมรอยร้าว รอยแยก รูเปิด หรือ ผิวคอนกรีตที่เป็นรวงผึ้ง (Honeycomb) วัสดุที่ใช้ในการอัดฉีดเข้าในเนื้อคอนกรีตได้แก่ ปูนซีเมนต์ หรืออีพอกซีเรซิน เป็นต้น

   4.1 การอัดฉีดด้วยน้ำปูนซีเมนต์ หรือ มอร์ต้าร์โดยทั่วไปคอนกรีตที่ใช้ในการอัดฉีดจะประกอบด้วยปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์ น้ำ โดยอาจใส่หรือไม่ใส่มวลรวมละเอียด นอกจากนี้อาจมีส่วนผสมของสารผสมเพิ่ม(Adhesive) คุณสมบัติพิเศษอื่นๆ เช่น สารป้องกันการหดตัว เป็นต้น นำมาผสมรวมกัน เพื่อให้สามารถอัดฉีดเข้าไปในรอยร้าวได้โดยไม่มีการแยกตัว กระบวนการในการอัดฉีดโดยทั่วไปสามารถแยกได้เป็น 2 ประเภท ได้แก่ การอัดฉีดจากทางผิวด้านนอก และการอัดฉีดจากภายใน โดยมีรายละเอียดดังนี้

   
          (1) การอัดฉีดจากทางผิวด้านนอก (Grouting from Surface) ทำโดยเจาะรูที่ผิวนอกเพื่อฝังท่อขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางอย่างน้อยประมาณ 25 มิลลิเมตร และลึกอย่างน้อย 50 มิลลิเมตร จำนวน 2 รูตามแนวของรอยร้าว โดยรูแรกใช้ในการอัดฉีดส่วนรูที่สองใช้เป็นรูควบคุม รอยร้าวที่อยู่ระหว่างท่อทั้งสองท่อจะถูกอุดด้วยน้ำปูนหรือปิดด้วยสารที่มีส่วนผสมของเรซิน แรงดันหรือแรงอัดที่ใช้ในการอัดฉีดเป็นปัจจัยหลักข้อหนึ่งที่ต้องคำนึงถึงสำหรับวิธีการนี้ ในบางกรณีการใช้เครื่องมือแบบอัดฉีดขนาดเล็กที่มีหัวฉีดเป็นรูปโคนอาจเพียงพอสำหรับการอัดฉีดที่ต้องการแรงดันประมาณ 350 กิโลปาสกาล ถ้าในกรณีที่รอยร้าวหรือรูเปิดมีลักษณะเป็นแบบร้าวทะลุไปตามโครงสร้าง เช่น กำแพง จะต้องเจาะรูเพื่อฝังท่อที่อีกด้านของผนังหรือโครงสร้างด้วย ในกรณีที่ความสวยงามภายนอกมิใช่ปัจจัยหลัก การปิดหรืออุดแนวรูเปิดรวมทั้งรอยร้าวต่างๆ ที่ผิวอาจใช้ผ้าหรือวัสดุประเภทเส้นใยที่ยอมให้น้ำผ่านแต่กั้นอนุภาคของแข็งไว้ ระยะระหว่างท่ออัดฉีดจะกำหนดเป็นการเฉพาะในแต่ละงาน โดยทั่วไประยะห่างระหว่างท่ออัดฉีดควรกว้างกว่าความลึกที่ต้องการอัดฉีด ก่อนเริ่มการอัดฉีดให้ทำความสะอาดรอยร้าวหรือรูเปิ ดต่าง ๆ ด้วยการฉีดน้ำเข้าไปผ่านท่อที่ได้ฝังไว้แล้ว การฉีดด้วยน้ำเป็นขั้นตอนสำคัญโดยมีวัตถุประสงค์ เพื่อ (1) ทำให้ผิวคอนกรีตมีความชื้นพอเหมาะเพื่อช่วยให้วัสดุที่อัดฉีดมีการไหลที่ดีขึ้น (2) ตรวจสอบประสิทธิภาพของท่ออัดฉีดและรอยที่ถูกปิดว่ามีการรั่วซึมหรือไม่ (3) ตรวจสอบรูปแบบการไหลของวัสดุที่ถูกอัดหรือพิจารณาผลที่ไม่พึงประสงค์ต่างๆที่อาจเกิดขึ้นระหว่างการอัดฉีดจริง การเริ่มการอัดฉีดอาจจะเริ่มจากฝั่งหนึ่งของรูเปิดในกรณีที่รอยร้าวอยู่ในแนวนอน หรือด้านล่างสุดของรูเปิ ดในกรณีที่รอยร้าวหรือรูเปิ ดอยู่ในแนวดิ่งไปจนกระทั่งวัสดุที่อัดฉีดวิ่งผ่านท่ออีกท่อหนึ่งที่ติดตั้งเพื่อควบคุม

   
          (2) การอัดฉีดภายใน (Interior Grouting) เป็นการอัดฉีดรอยร้าวรอยต่อหรือโพรงที่มีอยู่ภายในเนื้อคอนกรีตโดยการเจาะรูขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 25 มิลลิเมตร ในทิศทางที่วิ่งผ่านช่องว่างหรือโพรง โดยพยายามเจาะเข้าไปที่ส่วนลึกที่สุดของโพรง หัวเจาะที่เหมาะสมในการเจาะ ได้แก่ หัวเจาะที่ทำจากเพชร (Diamond Core) หรือหัวเจาะคาร์ไบด์ (Carbide Bits) หัวเจาะที่ทำจากเพชรเหมาะกับรอยร้าวหรือโพรงที่มีลักษณะแคบ การเจาะด้วยหัวเจาะประเภทนี้จะเกิดเศษวัสดุน้อยมากซึ่งทำให้โอกาสที่เศษวัสดุที่แตกจะเข้าไปอุดรูหรือโพรงมีน้อยตามไปด้วยและเมื่อเสร็จสิ้นการเจาะแล้วให้ใช้ลมดูดเศษวัสดุที่ตกค้างจากการเจาะออกมาเพื่อมิให้ไปอุดรอยร้าว สำหรับรอยร้าวหรือรูเปิดที่มีขนาดกว้างประมาณ 12 มิลลิเมตรหรือมากกว่า การเจาะแบบตัด (Drill Cutting) จะเหมาะสมที่สุดอย่างไรก็ตามควรทำความสะอาดโดยการฉีดน้ำเข้าไปก่อนการอัดฉีดจริงทุกครั้งภายหลังการเจาะแล้วเสร็จไม่ว่าจะใช้วิธีการใดในการเจาะก็ตาม

   
          (3) ปัจจัยที่ควรพิจารณาในการอัดฉีดด้วยน้ำปูนซีเมนต์ หรือมอร์ต้าร์ ได้แก่ วิธีการนี้สามารถใช้งานได้ดีเมื่อขนาดรอยร้าวกว้างพอที่จะรับสารแขวนลอยของแข็งที่ใช้การอัดฉีดด้วยปูนซีเมนต์หรือมอร์ต้าร์ที่มีส่วนผสมของลาเทกซ์ (โดยอาจจะมีหรือไม่มีวัสดุปอซโซลานก็ได้) ในอัตราส่วนน้ำ 83 ลิตรต่ออนุภาคของแข็ง(ปริมาณซีเมนต์รวมกับสารผสมเพิ่ม) 10 กิโลกรัม โดยกำหนดอัตราส่วนน้ำต่ออนุภาคของแข็งประมาณ 0.8 : 1 จะสามารถใช้งานได้ดีเมื่อความกว้างของรอยร้าวมากกว่า 3 มิลลิเมตร และเมื่อขนาดความกว้างของรอยร้าวเพิ่มขึ้นเป็น 6 มิลลิเมตร ปริมาณน้ำที่ใช้ผสมอาจลดลงเหลือเพียง 42 ถึง 50 ลิตรต่อปริมาณอนุภาคของแข็ง 100 กิโลกรัม โดยกำหนดอัตราส่วนน้ำต่ออนุภาคของแข็งประมาณ 0.5 ถึง 0.4 สำหรับรอยร้าวขนาด 12 มิลลิเมตร การอัดฉีดด้วยน้ำปูนซีเมนต์ผสมมวลรวมละเอียดอาจทำได้โดยมวลรวมละเอียดที่ใช้ต้องมี คุณสมบัติตามมาตรฐาน ASTM C33 การอัดฉีดด้วยน้ำปูนซีเมนต์หรือมอร์ต้าร์ ซึ่งมีส่วนผสมของสารผสมเพิ่มพิเศษอื่นๆ เหมาะกับงานซ่อมแซมรอยร้าวที่ตอม่อของสะพาน หรือกำแพง หรือบริเวณอื่นใดที่ต้องการให้มีความสามารถในการรับแรงอัดและแรงเฉือน การอัดฉีดด้วยคอนกรีตที่มีสารผสมเพิ่มพิเศษสามารถใช้ในบริเวณที่ต้องการรับแรงดึงได้บ้างแต่ต้องคำนึงถึงความสามารถในการรับแรงดึงซึ่งต่ำมากสำหรับวัสดุประเภทนี้ สำหรับการอัดฉีดเพื่ออุดรอยร้าวในองค์อาคารที่ต้องการเก็บน้ำ อาจใช้การอัดฉีดด้วยน้ำปูนซีเมนต์หรือมอร์ต้าร์ที่ผสมจากปูนซีเมนต์ที่ขยายตัวได้ (Expansive Cement)

   4.2 การอัดฉีดด้วยสารเคมี

          (1) การอัดฉีดด้วยสารเคมีที่ใช้ในมาตรฐานนี้ หมายถึง การอัดฉีดด้วยวัสดุเหลวทุกชนิดที่มิได้อาศัยของแข็งแขวนลอยในการทำปฏิกิริยา และภายหลังจากการอัดฉีดวัสดุที่ใช้ควรจะแข็งตัวได้โดยที่ไม่ก่อให้เกิดอันตรายหรือผลกระทบต่อเหล็กเสริมและคอนกรีตที่อยู่รอบๆบริเวณที่ถูกอัดฉีด โดยทั่วไปสารเคมีที่ใช้ในการอัดฉีดจะประกอบด้วยวัสดุ 2 ประเภท ซึ่งนำมาผสมกันหน้างาน หรืออาจเป็นการผสมกันระหว่างสารเคมีกับน้ำ หรือ สารเคมีกับความชื้นที่มีอยู่ภายในรูเปิดหรือรอยร้าวซึ่งอาจเกิดจากการฉีดน้ำเข้าไป สารเคมีที่ใช้อัดฉีดอาจประกอบด้วยวัสดุหลายประเภท เพื่อให้การอัดฉีดมีประสิทธิภาพและประสิทธิผลสูงสุด การอัดฉีดสารเคมีสามารถใช้ได้ทั้งแบบอัดฉีดจากทางผิวด้านนอก (Grouting from

Surface) และอัดฉีดภายใน (Interior Grouting) เช่นเดียวกับการอัดฉีดด้วยน้ำปูนหรือซีเมนต์ แตกต่างกันเพียงแค่ขนาดของท่ออัดฉีดสารเคมีจะมีขนาดเพียง 3 ถึง 6 มิลลิเมตร และติดตั้งโดยการยึดฝังทางกลหรือใช้ปูนทายึดไว้กับคอนกรีตเดิม

   
          (2) ปัจจัยที่ควรพิจารณาสำหรับวิธีการนี้ ได้แก่ การพิจารณาคุณสมบัติของวัสดุอัดฉีดภายหลังจากการก่อตัวแล้วว่าต้องการให้มีลักษณะแข็งตัว หรือต้องการให้มีลักษณะเป็นโฟมหรือเจลที่ยืดหยุ่นได้ วัสดุประเภทอีพอกซีเป็นตัวอย่างของวัสดุอัดฉีดประเภทแข็งตัว ส่วนพอลิยูเรเทนเป็นตัวอย่างของสารเคมีประเภทโฟมหรือเจลที่มีลักษณะยืดหยุ่น

   
          (3) สารเคมีประเภทที่แข็งตัวจะยึดเกาะได้ดีกับผิวคอนกรีตที่แห้งสนิท และอาจยึดเกาะได้บ้างกับผิวที่มีความชื้นเล็กน้อย วัสดุประเภทนี้สามารถช่วยให้คอนกรีตมีกำลังรับน้ำหนักได้ดีเหมือนเดิม และสามารถป้องกันการขยับตัวหรือขยายตัวของรอยร้าว แต่ถ้าในอนาคตบริเวณดังกล่าวต้องต้านทานแรงดึงหรือแรงเฉือนรอยร้าวใหม่ก็อาจเกิดขึ้นได้อีกในบริเวณใกล้ๆ รอยร้าวเดิม การอัดฉีดด้วยสารเคมีประเภทแข็งตัวนี้สามารถใช้กับรอยร้าวที่มีขนาดกว้าง 0.05 มิลลิเมตร ขึ้นไป (ACI 546-04)(โดยทั่วไปในประเทศไทย การอัดฉีดรอยร้าวด้วยสารเคมีประเภทแข็งตัวใช้งานกับรอยร้าวที่มีความกว้างอยู่ในช่วง 0.3 ถึง 2 มิลลิเมตร)ซึ่งความสามารถในการซึมผ่านของสารเคมีประเภทโดยทั่วไปจะขึ้นอยู่กับ ความหนืด แรงอัดที่ใช้ อุณหภูมิ รวมถึงระยะเวลาในการแข็งตัว

   
          (4) วัสดุที่เป็นโฟมหรือเจลที่มีความยืดหยุ่นนั้น ใช้เพื่อให้คอนกรีตมีความทึบหรือป้องกันมิให้น้ำผ่าน วัสดุประเภทนี้ไม่ช่วยให้โครงสร้างคืนกำลังรับน้ำหนักได้เหมือนเดิม แต่จะช่วยให้รอยร้าวดังกล่าวทึบน้ำเท่านั้น ดังนั้นวัสดุประเภทโฟมหรือเจลที่ยืดหยุ่นนี้จึงมีส่วนผสมของน้ำ และอาจมีการหดตัวหากทิ้งไว้ให้แห้งสนิท แต่อย่างไรก็ตามจะมีการคืนสภาพและขยายตัวหากได้รับความชื้นอีกครั้ง สารเคมีประเภทนี้บางชนิดสามารถผสมในลักษณะที่เหลวคล้ายน้ำ และสามารถอัดฉีดในลักษณะที่เหมือนกับการฉีดน้ำได้ สารเคมีประเภทนี้สามารถใช้กับรอยร้าวที่มีความกว้าง 100 มิลลิเมตรได้ด้วย

   4.3 การเลือกประเภทของการอัดฉีด ขึ้นอยู่กับปัจจัยสำคัญต่าง ๆ ดังต่อไปนี้

     (1) รอยร้าวที่มีอยู่ภายหลังจากอัดฉีดเสร็จแล้วต้องรับแรงประเภทใดบ้าง เช่นแรงอัด แรงกด แรงดึง แรงเฉือน หรือร่วมกัน

     (2) รอยร้าวดังกล่าวยังสามารถขยายตัวได้อีกหรือไม่รวมทั้งโอกาสที่รอยร้าวดังกล่าวจะแตกเพิ่มเติมในอนาคต

     (3) รอยร้าวดังกล่าวต้องป้ องกันไม่ให้อากาศผ่านหรือต้องมีคุณสมบัติทึบน้ำหรือไม่

     (4) ความกว้างของรอยร้าวดังกล่าวเหมาะกับประเภทของการอัดฉีดที่เลือกหรือไม่

     (5) แรงดันที่ใช้ในการอัดฉีดมีค่ามากกว่ากำลังรับแรงของโครงสร้างหรือไม่

     (6) อัตราในการอัดฉีดมีความเหมาะสมกับสภาพรอยร้าวที่มีอยู่หรือไม่

     (7) ความร้อนที่เกิดจากกระบวนการก่อตัวโดยเฉพาะการอัดฉีดด้วยสารเคมีมีมากเกินไปหรือไม่

     (8) ค่าใช้จ่ายในการอัดฉีดมีความเหมาะสมคุ้มค่าหรือไม่

     (9) อัตราการหดตัว การคืบตัว หรือการการดูดซึมความชื้นของวัสดุอัดฉีดเหมาะสมกับสภาพแวดล้อมของโครงการหรือไม่

    (10) ระยะเวลาใช้งานภายหลังการผสม (Pot Life) ของวัสดุอัดฉีดเหมาะสมกับ

ระยะเวลาที่ใช้ในการอัดฉีดหรือไม่

     (11) สภาพความชื้นที่มีอยู่ในพื้นผิวคอนกรีตเดิมจะมีผลกระทบต่อการยึดเกาะของวัสดุอัดฉีดหรือไม่

     (12) วัสดุอัดฉีดโดยเฉพาะอีพอกซีเรซินสามารถก่อตัวหรือแข็งตัวภายใต้สภาพความชื้นที่มีอยู่ในรอยร้าวได้หรือไม่