ในการก่อสร้างอาคาร ถนน หรือเขื่อน ความแข็งแรงของโครงสร้างคอนกรีตเสริมเหล็กคือหัวใจสำคัญที่ไม่อาจมองข้ามได้ แต่รู้หรือไม่ว่าปัจจัยที่ส่งผลต่อความแข็งแรงไม่ได้มีเพียงแค่คุณภาพของปูนซีเมนต์ หิน หรือทรายที่นำมาผสมกันเท่านั้น แต่กระบวนการเทและทำให้แน่นคือขั้นตอนชี้ขาดว่าคอนกรีตนั้นจะรับน้ำหนักได้ตามที่วิศวกรคำนวณไว้หรือไม่
เครื่องมือก่อสร้างที่เป็นตัวช่วยในกระบวนการนี้คือ เครื่องจี้คอนกรีต เครื่องมือช่างที่ดูเหมือนเรียบง่ายแต่มีความซับซ้อนในเชิงเทคนิคและการใช้งาน บทความนี้ SGB จะพาคุณไปเจาะลึกรายละเอียดเชิงเทคนิคของเครื่องจี้คอนกรีต ตั้งแต่หลักการทำงาน ประเภทต่างๆ ไปจนถึงเทคนิคการใช้งานที่ถูกต้องตามหลักวิศวกรรม
เครื่องจี้คอนกรีต คืออะไร?
เครื่องจี้คอนกรีต (Concrete Vibrator) คือ เครื่องมือก่อสร้างสำหรับใช้ไล่ฟองอากาศออกจากคอนกรีตสดในขณะที่กำลังเทลงแบบหล่อ เมื่อคอนกรีตถูกผสมและเทลงไปจะมีอากาศแทรกตัวอยู่ภายในเนื้อคอนกรีตตามธรรมชาติในปริมาณมาก หากปล่อยให้คอนกรีตแข็งตัวโดยยังมีฟองอากาศเหล่านี้อยู่จะเกิดรูพรุนหรือโพรงภายในซึ่งทำให้ความสามารถในการรับแรงอัดของคอนกรีตลงอย่างมหาศาล และยังเปิดโอกาสให้ความชื้นซึมเข้าหากเหล็กเสริม จนเกิดสนิมและทำลายโครงสร้างจากภายในได้
การทำงานของเครื่องจี้คอนกรีตอาศัยหลักการสั่นสะเทือนด้วยความถี่สูง โดยส่งผ่านแรงสั่นสะเทือนจากตัวเครื่องยนต์หรือมอเตอร์ ผ่านไปยังสายจี้คอนกรีตที่จุ่มลงไปในเนื้อปูน ซึ่งหัวของสายจี้คอนกรีตจะมีกลไกภายใน (มักเป็นลูกตุ้มเหวี่ยงหนีศูนย์กลาง ที่ภายในสายยางหุ้มจะมีแกนลวดสปริงหมุนด้วยความเร็วสูง เพื่อไปขับเคลื่อนลูกตุ้มที่ปลายหัวจี้) ที่สร้างแรงสั่นสะเทือนกระจายออกโดยรอบ แรงสั่นสะเทือนนี้จะทำหน้าที่เปลี่ยนสถานะของคอนกรีตสดชั่วคราว จากของผสมที่หนืดข้นให้มีความเหลวตัวมากขึ้น
เมื่อคอนกรีตเหลวตัวจากแรงสั่นสะเทือน แรงเสียดทานระหว่างมวลรวม (หินและทราย) จะลดลง อนุภาคของแข็งจะจัดเรียงตัวกันแน่นขึ้นตามแรงโน้มถ่วง ในขณะที่ฟองอากาศซึ่งเบากว่าและน้ำส่วนเกินจะลอยตัวขึ้นสู่ผิวหน้า ทำให้เนื้อคอนกรีตมีความหนาแน่นสูงขึ้น เข้าไปเติมเต็มทุกซอกทุกมุมของแม่แบบ และหุ้มรอบเหล็กเสริมได้อย่างสมบูรณ์
การใช้งานเครื่องจี้คอนกรีตอย่างถูกวิธีส่งผลดีต่อคุณภาพงานก่อสร้างในหลายมิติ ข้อแรกคือความแข็งแรง เมื่อโพรงอากาศถูกกำจัดออก เนื้อคอนกรีตจะมีความทึบแน่นสูง ค่ากำลังอัด (Compressive Strength) จึงสูงขึ้นตามไปด้วยซึ่งนำไปสู่เรื่องของความทนทาน คอนกรีตที่แน่นทึบจะมีรูพรุนน้อย ทำให้สารเคมี น้ำ หรืออากาศ ซึมผ่านเข้าไปทำลายเหล็กเสริมได้ยาก ยืดอายุการใช้งานของอาคารได้ยาวนานขึ้น
การจี้คอนกรีตยังส่งผลต่อความสวยงามของผิวคอนกรีต เพราะงานที่ใช้เครื่องจี้คอนกรีตได้เหมาะสมจะมีผิวหน้าที่เรียบเนียน ไม่เป็นรูพรุนแบบรังผึ้ง ลดภาระงานซ่อมแซมหรือฉาบแต่งผิวภายหลัง และยังช่วยให้รอยต่อระหว่างการเทคอนกรีตแต่ละครั้งประสานกันได้ดียิ่งขึ้น ลดความเสี่ยงของการเกิดรอยร้าวบริเวณรอยต่อ (Cold Joint)
เครื่องจี้คอนกรีตมีกี่แบบ?
เครื่องจี้คอนกรีต สามารถแบ่งออกเป็นกลุ่มหลักตามแหล่งกำเนิดพลังงานและลักษณะการใช้งานได้ 3 ประเภทใหญ่ ดังนี้
1. เครื่องจี้คอนกรีตแบบเครื่องยนต์
เครื่องจี้คอนกรีตแบบเครื่องยนต์ เป็นที่นิยมสูงสุดในไซท์งานก่อสร้างทั่วไป โดยเฉพาะในพื้นที่ที่ไฟฟ้ายังเข้าไม่ถึง หรือเป็นงานโครงสร้างพื้นฐานขนาดใหญ่ เช่น ถนน หรือคลองระบายน้ำ ต้นกำลังจะเป็นเครื่องยนต์สันดาปภายใน ซึ่งมีทั้งแบบเครื่องยนต์เบนซินและเครื่องยนต์ดีเซล โดยเครื่องยนต์จะติดตั้งอยู่บนแท่นที่มีโครงกันกระแทกและมีจุดต่อสำหรับเสียบสายจี้คอนกรีตเข้าไป
ข้อดีของแบบเครื่องยนต์คือให้พละกำลังสูง สามารถขับเคลื่อนสายจี้ขนาดใหญ่ได้ดี เหมาะกับงานหนักและงานเทคอนกรีตปริมาณมาก มีความคล่องตัวสูงเพราะไม่ต้องลากสายไฟ แต่มีข้อสังเกตคือเสียงดัง มีไอเสีย และมีน้ำหนักตัวเครื่องที่มาก
2. เครื่องจี้คอนกรีตไฟฟ้า
เครื่องจี้คอนกรีตไฟฟ้า นิยมในงานก่อสร้างอาคารสูง งานภายในอาคาร หรือโรงงานผลิตชิ้นส่วนคอนกรีตสำเร็จรูป (Precast) เครื่องจี้แบบไฟฟ้าจะได้รับความนิยมมากกว่า โดยแบ่งย่อยได้อีกเป็น 2 ลักษณะ คือแบบมอเตอร์แยกส่วน (ใช้มอเตอร์วางบนแท่นเหมือนเครื่องยนต์) และแบบพกพาที่มอเตอร์ติดอยู่กับด้ามจับ
เครื่องจี้ไฟฟ้าไร้สายแบบพกพา กำลังได้รับความนิยมมากขึ้นในงานขนาดเล็กถึงขนาดกลาง เพราะน้ำหนักเบา คนงานสามารถสะพายหรือถือใช้งานได้ด้วยตัวคนเดียว เสียงเงียบกว่าแบบเครื่องยนต์มาก และไม่มีควันไอเสียรบกวนในพื้นที่ปิด แต่ข้อจำกัดคือต้องมีแหล่งจ่ายไฟฟ้าที่เสถียร และมักจะมีกำลังน้อยกว่าแบบเครื่องยนต์ จึงเหมาะกับสายจี้คอนกรีตที่มีขนาดหัวไม่ใหญ่มากและมีความยาวสายไม่มากนัก
เครื่องจี้คอนกรีตมือถือ รุ่น 9127 SUMO แบบมาพร้อมสายจี้คอนกรีต
3. เครื่องจี้คอนกรีตความถี่สูง
เครื่องจี้คอนกรีตความถี่สูง เป็นเทคโนโลยีขั้นสูงสุดของเครื่องจี้คอนกรีต โดยเครื่องจี้ประเภทนี้จะมีตัวแปลงความถี่ในตัว หรือแยกส่วน เพื่อแปลงไฟฟ้าปกติให้มีความถี่สูงขึ้น (เช่น จาก 50Hz เป็น 200Hz) ทำให้มอเตอร์ที่หัวจี้หมุนได้เร็วถึง 12,000 รอบต่อนาที ซึ่งสูงกว่าเครื่องจี้ทั่วไปมาก
ข้อดีของความถี่สูงคือทำให้คอนกรีตยุบตัวและไหลเข้าแบบได้รวดเร็วมาก ผิวงานที่ได้จะมีความเนียนละเอียดสูงมาก ฟองอากาศถูกกำจัดออกได้เกือบสมบูรณ์ เหมาะสำหรับงานที่ต้องการคุณภาพผิวคอนกรีตระดับโชว์ผิวหรือคอนกรีตที่มีความข้นเหลวต่ำ อย่างไรก็ตาม อุปกรณ์ชนิดนี้มีราคาสูงกว่าแบบทั่วไปและต้องใช้ความระมัดระวังในการดูแลรักษาระบบไฟฟ้ามากกว่า
เครื่องจี้คอนกรีตความถี่สูง รุ่น 440 SUMO
วิธีเลือกซื้อเครื่องจี้คอนกรีต
การเลือกซื้อเครื่องจี้คอนกรีตและเครื่องมือช่างอะไรก็ตาม สิ่งสำคัญคือการเลือกให้เหมาะสมกับหน้างานเพื่อให้งานออกมามีคุณภาพและประหยัดเวลา ปัจจัยที่ต้องพิจารณาประกอบด้วย
ลักษณะของหน้างานและแหล่งพลังงาน หากเป็นงานถนน งานชลประทาน หรือที่โล่งแจ้งที่ไม่มีไฟฟ้า การเลือกใช้แบบเครื่องยนต์ (เบนซินหรือดีเซล) เป็นทางเลือกที่บังคับโดยปริยาย แต่หากเป็นงานอาคารที่มีไฟฟ้าพร้อม การใช้แบบไฟฟ้าจะช่วยลดมลภาวะทางเสียงและอากาศ รวมถึงประหยัดค่าเชื้อเพลิงได้มากกว่า
ขนาดของหัวจี้และสายจี้คอนกรีต ควรสัมพันธ์กับระยะห่างของเหล็กเสริมและขนาดของหินที่ใช้ผสมคอนกรีต โดยทั่วไปเส้นผ่านศูนย์กลางของหัวจี้ควรเล็กกว่าระยะห่างระหว่างเหล็กเสริมอย่างน้อย 1 นิ้ว เพื่อให้สามารถสอดหัวจี้ลงไปได้โดยไม่ติดขัด สำหรับความยาวของสาย ต้องยาวพอที่จะจุ่มลงไปถึงก้นแบบหล่อหรือชั้นคอนกรีตเดิมที่เทไว้ก่อนหน้า เพื่อเชื่อมเนื้อคอนกรีตเข้าด้วยกัน หากสายสั้นเกินไปและจี้ไม่ถึงชั้นล่าง จะเกิดรอยต่อที่ไม่ประสานกัน
ค่าความยุบตัวของคอนกรีต คอนกรีตที่มีค่าการยุบตัวต่ำ (คอนกรีตแห้ง) จะต้องการเครื่องจี้ที่มีพลังงานการสั่นสะเทือนสูงเพื่อทำให้คอนกรีตไหลตัวได้ ในขณะที่คอนกรีตที่มีค่าการยุบตัวสูง (คอนกรีตเหลว) อาจต้องการการสั่นเพียงเล็กน้อย การใช้เครื่องแรงเกินไปกับคอนกรีตเหลวอาจทำให้เกิดการแยกตัวของวัสดุได้ง่าย
อะไหล่และการบริการหลังการขาย เครื่องจี้คอนกรีตเป็นอุปกรณ์ที่ทำงานหนักและมีการสึกหรอสูง โดยเฉพาะตัวสายจี้คอนกรีต ที่ต้องเสียดสีกับหินและทรายตลอดเวลา การเลือกยี่ห้อที่มีอะไหล่รองรับ ทั้งไส้สาย หัวจี้ และข้อต่อต่างๆ จะช่วยให้ท่านไม่ต้องทิ้งเครื่องทั้งชุดเมื่อมีส่วนประกอบใดเสียหาย
ข้อควรระวังของการใช้เครื่องจี้คอนกรีต
การใช้งานเครื่องจี้คอนกรีตอย่างไม่ถูกวิธี มีความเสี่ยงที่อาจทำให้โครงสร้างเสียหายได้หากขาดความระมัดระวัง ข้อควรระวังหลักมีดังนี้
ห้ามจี้คอนกรีตนานเกินไป เพราะการจี้นานเกินไปในจุดเดิมจะทำให้เกิดการแยกตัว หินก้อนใหญ่ที่มีน้ำหนักมากจะจมลงก้นแบบ ส่วนทรายและน้ำปูนจะลอยขึ้นมาข้างบน หน้าผิวคอนกรีตจะเป็นฝุ่นทรายที่ไม่แข็งแรง และก้นแบบจะมีแต่หินที่เกาะกันไม่แน่น ซึ่งส่งผลเสียรุนแรงต่อโครงสร้าง โดยระยะเวลาในการจี้แต่ละจุดควรอยู่ที่ประมาณ 5 วินาที
ระวังอย่าให้หัวจี้สัมผัสกับเหล็กเสริม เพราะอาจทำให้เหล็กเสริมสั่นสะเทือนจนสูญเสียแรงยึดเกาะกับคอนกรีตที่เริ่มเซ็ตตัวแล้วในบริเวณใกล้เคียง หรืออาจทำให้เหล็กเสริมเคลื่อนออกจากตำแหน่งที่ตั้งไว้ นอกจกนั้นการสั่นที่เหล็กเสริมอาจสร้างความเสียหายให้กับหัวจี้เองได้
ห้ามใช้เครื่องจี้เพื่อเกลี่ยคอนกรีต เนื่องจากทำให้หินและทรายแยกตัวออกจากกัน (หินหนักจะอยู่กับที่ แต่น้ำปูนจะไหลตามหัวจี้ไป) ควรเทคอนกรีตให้กระจายทั่วแบบ แล้วใช้เครื่องจี้เพื่ออัดแน่นในแนวดิ่งเท่านั้น
การดูแลรักษาสายจี้คอนกรีต ต้องล้างทำความสะอาดคราบปูนออกจากหัวจี้และสายยางทันที เพราะหากปูนเกาะแข็งจะทำความสะอาดยากและทำให้สายยางกรอบแตก และควรมีการหล่อลื่นแกนลวดสปริงภายในสายจี้ตามระยะเวลาที่กำหนด เพื่อลดแรงเสียดทานและความร้อนสะสมที่จะทำให้สายขาด
