การผสมปูนเกร้าท์ การกวนปูนเกร้าท์ และ ระบบฉีดอัดในงานเกร้าท์

เกร้าท์ Grouting

               การอัดฉีดในงานวิศวกรรมโยธา ในอดีต หมายถึง การฉีดวัสดุที่สามารถปั๊มได้ลงในดินหรือหินเพื่อเปลี่ยนลักษณะทางกายภาพของดินหินนั้น การเกร้าท์(Grouting) ถูกใช้เป็นวิธีหนึ่งเพื่อให้สามารถควบคุมน้ำใต้ดินได้ในระหว่างงานก่อสร้างวิศวกรรมโยธา เช่น การทำฐานรากเสาเข็ม, การอุดรูโพลงในการก่อสร้างถนน, การสร้างเขื่อน เป็นต้น โดยวัสดุที่ใช้ในการเกร้าท์มีความแตกต่างกัน ขึ้นอยู่กับชนิดของดินหรือหิน โดยหลักการรพื้นฐานจะเหมือนกัน คือ: ดินหรือหินถูกฉีดด้วยวัสดุเกร้าท์เหลว ซึ่งจะเซ็ตตัวและทำหน้าที่เป็นสารเคลือบหรือปิดอุด หลุมร่อง

            เดิมคำว่า “เกร้าท์ (Grouting) ” นั้นใช้เฉพาะกับงานของช่างก่ออิฐเท่านั้น จนกระทั่งคนงานเหมืองในยุโรปใช้วิธีการฉีดปูนขาวหลังแผ่นเหล็กหล่อในงานเหมือง จากนั้นคำนี้ก็ได้แพร่กระจายออกไป เพื่อให้ครอบคลุมกระบวนการฉีดที่หลากหลาย “เกร้าท์ (Grouting) ” เริ่มถูกใช้ครั้งแรกเพื่อซ่อมแซมประตูน้ำที่ Dieppe ประเทศฝรั่งเศสโดย ใช้ลูกสูบไม้ดัน ปูนเกร้าท์เหลวเข้าไปในฐานราก ของประตูน้ำ ต่อมาประเทศฝรั่งเศสได้ใช้วิธีนี้ แพร่หลายออกไปสำหรับการซ่อมแซมล็อคของท่าเรือ กระทั้งปี พ.ศ. 2475 มีการสร้างเขื่อน เขื่อนฮูเวอร์ ซึ่งเป็นเขื่อนคอนกรีตรูปโค้งกึ่งถ่วงน้ำหนัก ในบริเวณแบล็คแคนยอน แม่น้ำโคโลราโด บนชายแดนของรัฐแอริโซนาและรัฐเนวาดา สหรัฐอเมริกา งานเขื่อนขนาดใหญ่นี้ เป็นจุดเริ่มต้นของการพัฒนาแนวทางการ เกร้าท์ อย่างเป็นระบบ งานนี้ถือเป็นการยอมรับการ เกร้าท์ซีเมนต์ ให้เป็นมาตรฐานของเขื่อน ทั้งการอัดฉีดฐานรากและการอัดฉีดรอยต่อระหว่างบล็อกคอนกรีตที่ก่อเขื่อน

            เกร้าท์ เป็นวัสดุที่ ประกอบด้วยส่วนผสมของ ซีเมนต์และน้ำ และผสมทรายหรือกรวดเพิ่ม โดยซีเมนต์เป็นส่วนผสมที่ยึดมวลรวมเข้าด้วยกัน ส่วนผสมเหล่านี้เป็นส่วนผสมเดียวกันกับคอนกรีต วัสดุทั้งหมดเหล่านี้แข็งตัวเป็นก้อนหิน ความแตกต่าง ระหว่างเกร้าท์ กับ คอนกรีต เกร้าท์ ต้องเป็นของเหลว ต้องเติมสามารถเติมรอยต่อระหว่างชิ้นงานจนเต็ม เพื่อให้ได้ชิ้นงาน ที่เป็นเนื้อเดียวกัน

ชนิดของ เกร้าท์

1.    Pressure grouting or jet grouting

            เกร้าท์แรงดัน ใช้แรงดันฉีดวัสดุเข้าไปในรูพรุนหรือช่องว่างที่ไม่สามารถเข้าถึงได้แต่เชื่อมต่อถึงกัน ซึ่งไม่ทราบการกำหนดค่าหรือปริมาตร ได้ วัสดุเป็นส่วนผสมของสารเคมีที่เป็นซีเมนต์ เรซิน หรือสารละลาย ใช้งานร่วมกับการใช้แรงอัดฉีด วัตถุประสงค์ของการอัดฉีดสามารถเป็นได้ทั้งเพื่อเสริมความแข็งแกร่งของชั้นหินหรือเพื่อลดการไหลของน้ำผ่าน นอกจากนี้ยังใช้เพื่อแก้ไขข้อผิดพลาดในโครงสร้างคอนกรีตและอิฐ

2.    Non-shrink grout

            เมื่อแข็งตัวภายใต้สภาวะการทดสอบที่กำหนด วัสดุจะไม่หดตัว ดังนั้นปริมาตรสุดท้ายจึงมากกว่าหรือเท่ากับปริมาตรที่ติดตั้งเดิม มักใช้ในงานส่วนประกอบที่รับน้ำหนัก มีลักษณะทั่วไปเป็นผลิตภัณฑ์พรีมิกซ์ที่ต้องการเพียงผสมกับน้ำ มีส่วนผสมเพื่อชดเชยการหดตัวของหินซีเมนต์ มีข้อจำกัดในการใช้งาน เช่น หลีกเลี่ยงลมแรงพัดผ่านพื้นผิวการบ่ม ,หลีกเลี่ยงอุณหภูมิสูงระหว่างการทำงาน ,หลีกเลี่ยงสารพิษจากซีเมนต์ทั่วไป เช่น ซัลเฟต กรด ฯลฯ

การผสมวัสดุเกร้าท์

            วัสดุเกร้าท์ประเภทซีเมนต์เบส ส่วนใหญ่ ต้องผสมโดยการตีส่วนผสมให้เข้ากับสารทำละลายโดยมีระยะเวลาการตีผสมวัสดุตามที่มาตรฐานแต่ละโรงงานกำหนด และ สัดส่วนของการใช้ตัวทำละลาย ต้องมีการชั่ง ตวง ให้ได้ตามมาตรฐานที่โรงงานกำหนด การเติมสารทำละลายเพิ่มระหว่างทำงาน เป็นสิ่งที่ไม่ควรทำเพราะจะทำให้ คุณสมบัติของเกร้าท์ เสียไปได้ ดังนั้น อุปกรณ์ผสมวัสดุเกร้าท์ จึงมีความสำคัญระดับหนึ่ง เครื่องผสมวัสดุเกร้าท์ ได้แก่

1.    Paddle Mixing เครื่องผสมแบบใบพัด

           ผู้ผลิต มีการผลิตออกมาให้เลือก ทั้งใบพัดผสมแบบ มีด้ามตั้งตรงและมีใบมีดและแผ่นกั้นที่ออกแบบมาเพื่อพัฒนาการผสมทำให้วัสดุที่ถูกผสมเคลื่อนตัวผ่าน ใบมีดและแผ่นกันแล้ว เกิดแรงเฉือนสูง ทำให้ ผสมวัสดุเกร้าท์ ได้รวดเร็วและทั่วถึง ใบพัดผสม ออกแบบให้หมุนด้วยความเร็วได้มาถึง 200 รอบต่อนาที พื้นถังออกแบบให้มีความลาดเอียงไปทางช่องเทวัสดุเกร้าท์ออก เพื่อให้วัสดุเกร้าท์ที่ผสมแล้วลงไปในถังปั๊มได้ง่าย เครื่องผสมรุ่นใหม่ๆ มีการออกแบบให้ แต่ละเครื่องมีตัวกั้น ตัวแบ่งถุง มีฝาปิด และใบพัดผสมที่ มีประสิทธิภาพสูง อีกทั้งให้ปรับความเร็วได้ ซึ่งให้รอบการผสมที่รวดเร็ว เครื่องผสม แบบนี้ มีหลายขนาด ตั้งแต่ 30 ลิตร ถึง หลายพันลิตร และมีตัวเลือกการออกแบบผลิต ให้เลือกใช้พลังงานที่หลากหลาย เพื่อตอบสนองการทำงาน ได้แก่ แบบใช้ไฟฟ้า และแบบใช้น้ำมัน ตัวอย่าง

2.    Colloidal Mixing

    ผู้ผลิตมีการพัฒนาต่อยอด โดยผลิต เครื่องผสมแบบ ใบพัด ร่วมกับ ถังผสมอีกตัว โดยถังผสมอีกตัวอาจทำหน้าที่ผสมสลับกัน เป็นถังผสมสำรอง หรือทำหน้าที่เป็นถังเก็บวัสดุเกร้าท์มีการผสมแล้วเสร็จรอใช้งาน โดยมีวัตถุประสงค์คือทำให้การทำงานผสมและเกร้าท์ได้อย่างต่อเนื่องไม่ต้องรอผสมคราวละ ครั้งนั่นเอง ตัวอย่าง

การปั๊มวัสดุเกร้าท์

1.    Low Presure Piston grout pump

เป็นปั๊มที่ใช้ดัน วัสดุเกร้าท์ออกไปโดยอาศัยแรงผลักจากลูกสูบ โดยเริ่มต้น ตั้งแต่ แบบใช้แรงคนโดยก้านสูบ ขนาดลูกสูบขนาดเล็ก 2นิ้ว สร้างแรงดัน 12 บาร์ ไปจนถึงการใช้ไฟฟ้า ขับปั๊มไฮดรอลิก ดันลูกสูบ ขนาดใหญ่ขึ้น เช่น ขนาด 110มม. สามารถ เกร้าท์ได้ ในอัตรา 120 ลิตร/นาที ที่ 300 บาร์ เป็นต้น ทั้งนี้ ก็เพื่อตอบสนองงานเกร้าท์ปริมาณมากขึ้น ตัวอย่าง

2.    High Presure grout pump

กรณีที่งานเกร้าท์มีปริมาณมากและต้องการความต่อเนื่อง จะใช้ปั๊มไฮดรอลิก แรงดันสูง และลูกสูบ ขนาดใหญ่ ขนาดใหญ่ในการสร้างแรงดัน และ มักจะต้องมีถังพัก วัสดุเกร้าท์ เพราะต้องการการผสมที่ต่อเนื่องและมีการสำรอง วัสดุเกร้าท์ ให้ทำการปั๊มได้ไม่ขาดตอน มักใช้ในงาน เกร้าท์โครงสร้างพื้นดิน โครงสร้างใต้ดิน หรือถูกใช้ในการเกร้าท์ Bentonite ในงานเสาเข็ม ฐานรากก็ได้ ตัวอย่าง

ปัจจุบัน งานที่ต้องการผสมและปั๊มวัสดุเกร้าท์อย่างต่อเนื่องจึงได้มีการประกอบ Mixer Agitator และ Pump เข้าเป็นชุดเดียว ทำให้การทำงาน เกร้าท์ โดยเฉพาะงาน ขนาดใหญ่ เช่น การเกร้าท์เขื่อนกันน้ำ การเกร้าท์ รันเวย์สนามบิน การเกร้าท์งานอุโมงค์ เป็นไปอย่างราบรื่น และมีประสิทธิภาพในการทำงานสูง ซึ่งการทำงานเป็นเหมือน โรงงาน หรือ Plant ผสม และ ปั๊มในตัว เรียกว่า Grouting Plant ตัวอย่าง

                      LPG250/700/75PI-E Compact Colloidai Grout Plant