Application of Piezoelectric Sensors to Determine the Strength of Eco-Friendly Construction Material การประยุกต์ใช้เซ็นเซอร์เพียโซอิเล็กทริกเพื่อการหาค่ากำลังของวัสดุก่อสร้างที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม

Abstract

บทความนี้เสนอวิธีการตรวจสอบกำลังของวัสดุก่อสร้างที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมด้วยการทดสอบแบบไม่ทำลาย โดยใช้เทคนิคเบ็นเดอร์อีลีเมนต์ ผ่านเซ็นเซอร์เพียโซอิเล็กทริก เพื่อวัดค่าความเร็วคลื่นทุติยภูมิ (Vs) เปรียบเทียบกับผลการทดสอบกำลังรับแรงอัดแกนเดียว ตัวอย่างทดสอบเตรียมจากดินเหนียวอ่อนกรุงเทพมหานครผสมปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์ประเภทที่ 1 ในอัตราส่วนร้อยละ 8 โดยน้ำหนัก และผสมเส้นใยขนไก่ธรรมชาติที่ผ่านการทำความสะอาดและอบแห้งในสัดส่วนร้อยละ 0, 0.5, 1.0 และ 1.5 โดยปริมาตร บ่มตัวอย่างเป็นเวลา 28 วัน ผลการศึกษาพบว่าเซ็นเซอร์เพียโซอิเล็กทริกสามารถวัดค่าความเร็วคลื่นทุติยภูมิเพื่อประเมินความแข็งแรงของวัสดุได้เป็นอย่างดี โดยค่าความเร็วคลื่นทุติยภูมิมีความสัมพันธ์ในทิศทางเดียวกับค่ากำลังรับแรงอัดแกนเดียว ผลการทดสอบแสดงให้เห็นว่าสัดส่วนเส้นใยขนไก่ที่เหมาะสมที่สุดคือร้อยละ 0.5 ซึ่งให้ค่ากำลังรับแรงอัดแกนเดียวสูงสุดและผ่านเกณฑ์มาตรฐานกรมทางหลวง 294 kPa อย่างไรก็ตามเมื่อเพิ่มปริมาณเส้นใยเกินกว่าร้อยละ 0.5 จะส่งผลให้ค่ากำลังรับแรงอัดและค่าความเร็วคลื่นลดลง เนื่องจากการกระจายตัวของเส้นใยที่ไม่สม่ำเสมอและการเกิดช่องว่างในเนื้อวัสดุ

This study evaluates the strength of eco-friendly construction materials using a non-destructive bender element technique with piezoelectric sensors. The shear wave velocity (Vs) was measured and correlated with unconfined compressive strength (UCS). Specimens were prepared from Bangkok soft clay mixed with 8% Type 1 Portland cement and reinforced with natural chicken feather fibers at 0, 0.5, 1.0, and 1.5% by volume. After 28 days of curing period, results showed that piezoelectric sensors effectively assess material strength, with Vs exhibiting a positive correlation with UCS. The optimal fiber content was found to be 0.5%, yielding the maximum UCS and exceeding the Department of Highways standard (294 kPa). Conversely, fiber content exceeding 0.5% reduced both compressive strength and wave velocity due to non-uniform fiber distribution and increased voids within the material matrix.