ผลกระทบของนาโนแคลเซียมคาร์บอเนตต่อสมบัติของคอนกรีตมวลเบาและสมบัติการพิมพ์ของมอร์ตาร์สำหรับงานพิมพ์ 3 มิติEffect of Nano-Calcium Carbonate on Lightweight Concrete Properties and Printability of Mortar of 3D Printing Application

Abstract

งานวิจัยนี้ศึกษาผลกระทบของนาโนแคลเซียมคาร์บอเนตต่อสมบัติของคอนกรีตมวลเบาและสมบัติการพิมพ์ของมอร์ตาร์สำหรับงานพิมพ์ 3 มิติ โดยแปรผันปริมาณของนาโนแคลเซียมคาร์บอเนตในส่วนผสม ตั้งแต่ 0–4% ของน้ำหนักซีเมนต์ ทำการทดสอบสมบัติของคอนกรีตมวลรวมเบา ได้แก่ ค่าการยุบตัว ระยะเวลาก่อตัว หน่วยน้ำหนักคอนกรีต การซึมผ่านของน้ำกำลังรับแรงอัด องค์ประกอบเคมีและโครงสร้างจุลภาค รวมถึงสมบัติด้านของงานพิมพ์ 3 มิติ ได้แก่ ทดสอบการไหลแผ่ ระยะเวลาเริ่มต้นพิมพ์ และกรอบเวลาในการพิมพ์ ผลการทดลองพบว่า การเพิ่มขึ้นของปริมาณนาโนแคลเซียมคาร์บอเนต ส่งผลให้ค่าหน่วยน้ำหนักมีแนวโน้มเพิ่มขึ้น ในทางกลับกันค่าการยุบตัวและระยะเวลาการก่อตัวของคอนกรีตนั้นลดลง ในส่วนของค่ากำลังรับแรงอัดพบว่า เมื่อปริมาณแคลเซียมคาร์บอเนตเพิ่มขึ้นส่งผลให้ค่ากำลังรับแรงอัดเพิ่มขึ้น จนถึงปริมาณนาโนแคลเซียมคาร์บอเนตที่ 2% โดยน้ำหนักซีเมนต์จากนั้นมีแนวโน้มลดลง และ ค่าการซึมผ่านน้ำของคอนกรีตที่มีแนวโน้มลดลงตามปริมาณแคลเซียมคาร์บอเนตที่เพิ่มขึ้นจนถึง 2% โดยน้ำหนักซีเมนต์จากนั้นมีแนวโน้มกลับมาเพิ่มขึ้น ซึ่งมีผลยืนยันการเพิ่มขึ้นของนาโนแคลเซียมคาร์บอเนตด้วย XRD และ การเติมเต็มในช่องว่างด้วย SEM ในส่วนของงานพิมพ์ 3 มิติ พบว่า ระยะเวลาเริ่มต้นในการพิมพ์และความกว้างของเส้นพิมพ์ลดลง เมื่อเพิ่มปริมาณนาโนแคลเซียมคาร์บอเนต

This research investigated the effect of nano-calcium carbonate on lightweight concrete's properties. The amount of nano-calcium carbonate was varied from 0–4% by weight of cement. Experimental series included slump test, setting time, unit weight, water permeability, compressive strength, chemical composition, and microstructure. In terms of the properties of 3D printing, the focus points were flow test and open time. The results show that the unit weight increased with an increase in nano-calcium carbonate content. However, the slump and setting time were found to decrease with an increasing amount of nano-calcium carbonate. In respect of compressive strength, it was found to increase with the increasing calcium carbonate content up to about 2%, and then decreased. The water permeability also decreased with the increasing nano-calcium carbonate content up to about 2%, then increased. The increase of nano-calcium carbonate content by XRD and the void filling by SEM were observed. In terms of 3D printing, the initial printable time and width of the printed filament decreased with an increase in nano-calcium carbonate content.