Stabilization of Water Treatment Sludge with Cement for use in Road Materials
Abstract
งานวิจัยนี้มีวัตถุประสงค์ในศึกษาการปรับปรุงคุณภาพดินตะกอนประปาโดยใช้ซีเมนต์เป็นสารเชื่อมประสานและทำการทดลองหาอัตราส่วนของซีเมนต์ที่เหมาะสม เพื่อให้ได้ดินซีเมนต์ที่สามารถใช้เป็นวัสดุงานทางได้ตามต้องการ ศึกษาคุณสมบัติทางวิศวกรรมของดินตะกอนที่ปรับปรุงคุณภาพโดยการทดสอบกำลังรับแรงอัดแกนเดียวที่อายุการบ่ม 3 และ 7 วัน ตลอดจนศึกษากลไกของปฏิกิริยาเคมีโดยทำการวิเคราะห์สารผลิตภัณฑ์ที่เกิดจากปฏิกิริยาไฮเดรชั่นและสังเกตการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างระดับจุลภาคของดินตะกอนประปาซีเมนต์โดยใช้เครื่อง X - Ray Diffraction (XRD) และกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอน (SEM) ตามลำดับ จากผลการศึกษาในเบื้องต้นพบว่าดินตะกอนประปาตากแห้งที่ลานตากตะกอนมีปริมาณความชื้นค่อนข้างสูงอยู่ในช่วง 120 - 130 เปอร์เซ็นต์ เมื่อนำมาทดลองผสมซีเมนต์ที่อัตราส่วน 150, 200, และ 250 กิโลกรัมต่อลูกบาศก์เมตร พบว่ามีการพัฒนากำลังอัดค่อนข้างต่ำถึงแม้ว่าค่ากำลังรับแรงอัดจะมีแนวโน้มที่เพิ่มขึ้นตามอายุการบ่ม จากการศึกษาพบว่ากำลังของดินตะกอนประปาผสมซีเมนต์สามารถปรับปรุงได้โดยใช้เทคนิคการปรับลดปริมาณความชื้นเริ่มต้นก่อนผสมทำให้ได้อัตราส่วนน้ำต่อซีเมนต์อยู่ในช่วงที่เหมาะสมส่งผลให้มีการพัฒนากำลังอย่างรวดเร็วที่อายุการบ่มระยะสั้น อัตราส่วนปริมาณความชื้นของดินตะกอนประปาต่อปริมาณซีเมนต์ (w/c ratio) ในช่วง 3.07 - 1.84 ทำให้ดินตะกอนประปาผสมปูนซีเมนต์มีค่ากำลังรับแรงอัดเพิ่มขึ้นอยู่ในช่วง 5.06 - 16.43 กิโลกรัมต่อตารางเซนติเมตรและมีศักยภาพในการนำไปใช้เป็นวัสดุชั้นรองพื้นทางดินซีเมนต์ในงานถนน ผลการทดสอบคุณสมบัติทางด้านเคมีกายภาพจากการวิเคราะห์โดย X - Ray Diffraction (XRD) พบว่าสารผลิตภัณฑ์หลัก Calcium Silicate Hydrate (CSH) มีปริมาณเพิ่มขึ้นตามปริมาณอัตราส่วนผสมและอายุการบ่ม นอกจากนี้ยังพบว่าสารผลิตภัณฑ์ Calcium Sulfoaluminate Hydrate (Ettringite) ที่เกิดขึ้นในช่วงต้นของปฏิกิริยามีส่วนสำคัญที่ช่วยทำให้ดินซีเมนต์มีโครงสร้างที่แน่นขึ้นจากการสังเกตภาพถ่าย Scanning Electron Microscopy (SEM) พบว่าสารผลิตภัณฑ์ CSH และ Ettringite สานตัวปกคลุมทั่วบริเวณพื้นผิวและเชื่อมโยงอนุภาคดินตะกอนซีเมนต์โดยเฉพาะในตัวอย่างที่มีการพัฒนากำลังที่สูงขึ้นซึ่งสอดคล้องกับผลการวิเคราะห์ XRD และกำลังรับแรงอัดแกนเดียว
Keywords
[1] Bangkhen Water Treatment Plant Department, Metropolitan Waterworks Authority, “Report on Production - Supply and production costs of Bangkhen Water Treatment Plant,” 2020. (in Thai).
[2] S. Pattanakudee, “Academic and Information Division. Bangkhen Water Treatment Plant,” 2017. (in Thai).
[3] M. Kamon, “Definition of Environmental Geotechnology,” Proceeding of the 12th International Conference on Soil Mechanics and Foundation Engineering, no. 26, pp. 5 - 9, 1989.
[4] S. Nontananadh, M. Kamon, and T. Seishi, “Environmental Geotechnology for Potential Waste Utilization,” Proc. of the 9th Asian Regional Conference on Soil Mechanics and Foundation Engineering, vol. 1, pp. 397 - 400, 1991.
[5] P. Kaewkaorop, “Stabilization of Seabed Dredged Material for Landfill Liners,” Kasetsart University, Bangkok, 2007.
[6] T. Thongdetsri, “Improvement Mechanism of Seabed Dredged Sludge Stabilized with Cement,” Kasetsart University, Bangkok, 2008. (in Thai).
[7] P. Chanprasert, “A Study on Compressive Strength Behavior of Sludge - Fly Ash Geopolymer,” Suranaree University of Technology, Nakhonratchasima, 2013. (in Thai).
[8] N. Yoobanpot, “Guideline for Selection of Stabilizing Agents for Soil Improvement by Chemical Stabilization,” The Journal of KMUTNB, vol. 23, no. 3, pp. 773 - 782, 2013. (in Thai).
[9] M. Kamon and S. Nontananadh, Combination of Industrial Wastes with Lime for Soil Stabilization, Journal of Geotechnical Engineering, vol. 117, no. 1, pp. 1 - 17, 1991.
[10] S. Nontananandh, T. Yoobanpot and S. Boonyong, “Scanning Electron Microscopic Investigation of Cement Stabilized Soil,” Proc. of the 8th National Convention on Civil Engineering, pp. 24 - 26, 2005.
[11] S. P. Pathivada, “Effects of Water - Cement Ratio on Deep Mixing Treated Expansive Clay Characteristics,” The University of Texas at Arlington, pp. 164, 2005.
[12] S. Karawek, S. Khonthon, A. Intarapadung and T. Thiamtham, Development of Evelopment of Mixed Bodies from Water Treatment Sludge for Pottery, Phranakhon Rajabhat Research Journal (Science and Technology) vol. 14, no.1, pp. 117 - 136, 2019. (in Thai).
[13] P. Y. Lee and R. J. Suedkamp, “Characteristics of Irregularly Shaped Compaction Curves in Soils,” Highway Research Board, vol. 381, pp. 1 - 9, 1972.
[14] D. Suriyachat, P. Wichitamornphan and W. Ruangsumrej, “Applications on the Utilization of Water Treatment Sludge”, Department of Primary Industries and Mines, Technical Report Issue no.16, pp. 1 - 43, 2004. (in Thai).
[15] S. Tiyasangthong, C. Suksiripattanapong, C. Ngohpok, S. Akkakaisee and C. Peeratatsuwan, “Effect of Temperature on Unit Weight and Strength of Cellular Lightweight Water Treatment Sludge - Fly Ash Geopolymer,” The 7th Engineering, Science, Technology and Architecture Conference (ESTA - CON 2016), pp.63 - 69, 2016. (in Thai).
[16] Department of Highway of Thailand. Road Construction Supervision, Manual for Construction Supervision of Highways, vol. 2, 2007. (in Thai).
[17] W. Rattanaroongrot, “Stabilization of Soft Bangkok Clay Using Cement Mixed with Iron Slag Powder and Paper Manufacturing Biomass Ash,” Kasetsart University, Bangkok, 2019. (in Thai).
Refbacks
- There are currently no refbacks.
ISSN: -