ประวัติงานคอนกรีตอัดแรง

 

หลักการอัดแรงโครงสร้างเพื่อปรับปรุงพฤติกรรมบางอย่างขององค์อาคาร ได้เป็นที่ทราบกันเป็นเวลานานหลายร้อยปี แต่การนำหลักการนี้มาประยุกต์กับงานคอนกรีตได้เริ่มต้นเมื่อร้อยปีที่แล้ว

          ในปี ค.ศ.1886, P.H. Jackson วิศวกรแห่งเมืองซานฟรานซิสโก สหรัฐอเมริกา ได้จดทะเบียนการก่อสร้างแผ่นพื้นคอนกรีตโดยการขันท่อนเหล็กเพื่อยึดพื้นคอนกรีตเข้าด้วยกัน ในปี ค.ศ.1888, C.E.W. Doehring ได้จดทะเบียนการก่อสร้างแผ่นพื้นคอนกรีตโดยการอัดแรงก่อนการรองรับน้ำหนักบรรทุกในประเทศเยอรมัน อย่างไรก็ตามวิธีก่อสร้างแผ่นพื้นคอนกรีตอัดแรงในระยะนั้นไม่ใคร่ประสบความสำเร็จมากนัก ทั้งนี้เพราะแรงอัดแผ่นพื้นเกิดขึ้นเนื่องจากการขันท่อนเหล็กกล้าละมุนให้ตึง เมื่อเวลาผ่านไปนานๆ แผ่นพื้นคอนกรีตหดตัวเนื่องจากการคืบหรือการหดตัวเนื่องจากสูญเสียความชื้น ทำให้แรงอัดแผ่นพื้นก่อนเหลืออยู่เพียงเล็กน้อย ถึงแม้ว่า C.R. Steiner ในปี ค.ศ. 1908 จะใช้วิธีขันท่อนเหล็กให้แน่นใหม่หลังจากคอนกรีตได้หดตัวไปบ้างแล้ว และค่าก่อสร้างวิธีนี้ก็สูงมากกว่าที่จะก่อสร้างพื้นคอนกรีตเสริมเหล็กธรรมดา จนกระทั่งในปี ค.ศ. 1925 R.E. Dill ใช้ท่อนเหล็กกำลังสูงเสริมคอนกรีต ในการก่อสร้างเหล็กจะถูกทาสารป้องกันการยึดเหนี่ยวก่อนการเทคอนกรีต เมื่อคอนกรีตแข็งตัวแล้วจึงอัดแรงเข้าสู่คอนกรีตโดยการขันน็อตยันกับคานวิธีนี้คือการก่อสร้างแบบดึงเหล็กทีหลัง (post tensioning) อย่างไรก็ดีการก่อสร้างคอนกรีตอัดแรงก็ยังไม่แพร่หลายนัก

          การพัฒนาคอนกรีตอัดแรงสมัยใหม่ได้ริเริ่มในประเทศฝรั่งเศส โดย E. Ereyssinet ในปี ค.ศ.1928 โดยริเริ่มใช้ลวดเหล็กซึ่งกำลังประลัยถึง 17,500 ksc ในการผลิตคอนกรีตอัดแรง เราลองพิจารณาว่าลวดเหล็กกำลังสูงนี้ถูกดึงจนเกิดหน่วยแรงประมาณ 10,000 ksc เนื่องจากโมดูลัสของความยืดหยุ่นของลวดกำลังสูงไม่ต่างจากเหล็กกล้าละมุนมากนัก ดังนั้นจะเกิดความเครียดในลวดเหล็กกำลังสูงเป็น 10,000/2,000,000 หรือเท่ากับ 0.005 เมื่อคอนกรีตเกิดการหดตัวคิดเป็นความเครียด 0.001 จะเห็นว่ายังเหลือหน่วยแรงอัดก่อนอยู่เท่ากับ 0.004x2,000,000 เท่ากับ 8,000 ksc ซึ่งเท่ากับ 80% ของแรงอัดก่อนแรกเริ่ม หลังจากปี ค.ศ. 1930 จึงได้มีการพัฒนาวิธีอัดแรงแบบดึงเหล็กก่อน (pre-tensioning) ในประเทศเยอรมันโดย E. Hoyer รวมถึงการพัฒนาแม่แรงไฮดรอลิคที่ใช้ดึงลวดและอุปกรณ์ยึดลวดในประเทศฝรั่งเศสและประเทศเบลเยี่ยม การก่อสร้างโดยใช้คอนกรีตอัดแรงได้เป็นที่แพร่หลายตั้งแต่หลังสงครามโลกครั้งที่ 2 เป็นต้นมา

           ในประเทศไทยได้เริ่มมีการก่อสร้างสะพานคอนกรีตอัดแรงในช่วง พ.ศ. 2505 โดยมีการผลิตคานสะพานคอนกรีตอัดแรงช่วงยาวต่างๆ กันตั้งแต่ 5 เมตร จนถึง 60 เมตร ในระยะหลังได้มีโรงงานก่อสร้างเสาเข็มคอนกรีตอัดแรง พื้นอาคารคอนกรีตอัดแรงสำเร็จรูป ตลอดจนการก่อสร้างระบบพื้นไร้คานแบบหล่อในที่และดึงเหล็กทีหลังหลายโครงการ การก่อสร้างโดยใช้คอนกรีตอัดแรงเป็นที่นิยมกันมาก เพราะทั้งประหยัดเวลาและค่าก่อสร้าง เพราะองค์อาคารน้ำหนักน้อยเมื่อเทียบกับคอนกรีตเสริมเหล็ก นอกจากนี้การก่อสร้างระบบอัดแรงแบบดึงเหล็กก่อนสามารถผลิตได้เป็นจำนวนมากในเวลาสั้น