ระบบจีโอโฟม (Geofoam)

จีโอโฟม (Geofoam) คือวัสดุเติมน้ำหนักเบาที่ใช้ในงานวิศวกรรมโยธาและงานก่อสร้างต่างๆ เพื่อทดแทนวัสดุถมแบบดั้งเดิม เช่น ดิน ทราย หรือคอนกรีต เนื่องจากมีน้ำหนักเบาแต่มีความแข็งแรงสูง สามารถรับน้ำหนักได้ดี และมีคุณสมบัติเด่นอื่นๆ ทำให้เป็นที่นิยมในหลายประเทศทั่วโลก โดยเฉพาะในพื้นที่ที่มีปัญหาดินอ่อนหรือต้องการลดน้ำหนักโครงสร้าง

จีโอโฟม (Geofoam): วัสดุอัจฉริยะในงานวิศวกรรมโยธา

จีโอโฟม เป็นชื่อเรียกทั่วไปของวัสดุโฟมเซลล์ปิดน้ำหนักเบา (Lightweight Cellular Foam Material) ที่ถูกออกแบบมาเพื่อใช้เป็นวัสดุถม หรือวัสดุเติมในงานวิศวกรรมโยธาและงานก่อสร้างต่างๆ วัตถุประสงค์หลักคือการทดแทนดินหรือวัสดุถมแบบดั้งเดิมที่หนักกว่ามาก เพื่อลดน้ำหนักบรรทุกบนดินฐานราก โครงสร้าง หรือเพื่อวัตถุประสงค์เฉพาะอื่นๆ เช่น การเป็นฉนวนกันความร้อน

ประเภทหลักของจีโอโฟม: EPS Geofoam และ XPS Geofoam

ดังที่กล่าวไปแล้ว จีโอโฟมที่นิยมใช้มากที่สุดคือ Expanded Polystyrene (EPS) Geofoam และ Extruded Polystyrene (XPS) Geofoam โดยมีความแตกต่างกันในกระบวนการผลิตและคุณสมบัติบางประการ

1. Expanded Polystyrene (EPS) Geofoam (โฟม EPS สำหรับงานวิศวกรรม)

กระบวนการผลิต: EPS Geofoam ผลิตจากเม็ด Polystyrene (Styrene Monomer) ที่มีสารขยายตัว (Blowing Agent) เช่น Pentane ผสมอยู่ภายใน เม็ดเหล่านี้จะถูกนำเข้าสู่ถังที่ได้รับความร้อนจากไอน้ำ ทำให้ Pentane ระเหยและเม็ด Polystyrene พองตัวขยายใหญ่ขึ้น (Pre-expansion) จากนั้นเม็ดที่พองตัวแล้วจะถูกนำไปอัดรวมกันในแม่พิมพ์ขนาดใหญ่ และให้ความร้อนจากไอน้ำอีกครั้ง เพื่อให้เม็ดแต่ละเม็ดเชื่อมติดกันจนเกิดเป็นบล็อกขนาดใหญ่ (Block Molding) ที่มีโครงสร้างเซลล์ปิดภายใน ซึ่งอากาศจะถูกกักเก็บอยู่ภายในเซลล์เหล่านี้เป็นส่วนใหญ่ ทำให้ได้วัสดุที่มีน้ำหนักเบาแต่มีความแข็งแรง และ Pentane จะระเหยออกจากบล็อกระหว่างกระบวนการบ่ม (Curing) ทำให้เป็นวัสดุที่ปลอดภัยต่อการใช้งาน

คุณสมบัติทางเทคนิคที่ละเอียด:

ความหนาแน่น (Density): เป็นคุณสมบัติที่สำคัญที่สุดของ EPS Geofoam เพราะความหนาแน่นส่งผลโดยตรงต่อกำลังอัดและคุณสมบัติอื่นๆ โดยทั่วไปความหนาแน่นจะอยู่ระหว่าง 11 – 45.7 kg/m³ (0.7 – 2.85 lb/ft³) หรืออาจสูงกว่านี้ในบางเกรดพิเศษ
- หมายเหตุ: ยิ่งความหนาแน่นสูงขึ้น กำลังอัดก็จะสูงขึ้นตามไปด้วย
กำลังอัดที่ 10% การเสียรูป (Compressive Strength at 10% Deformation): เป็นค่ามาตรฐานที่ใช้วัดความสามารถในการรับแรงกดอัดของ EPS Geofoam โดยทั่วไปจะอยู่ระหว่าง 69 – 690 kPa (10 – 100 psi) หรืออาจสูงถึง 18.6 psi (128 kPa) ตามมาตรฐาน ASTM D6817 ในเกรดต่างๆ ที่ระบุไว้ (เช่น EPS12, EPS15, EPS19, EPS22, EPS29, EPS39, EPS46)
- ค่า Elastic Modulus (Modulus of Elasticity): ค่านี้แสดงถึงความแข็งเกร็งของวัสดุ โดย EPS Geofoam มีค่า Young’s Modulus ที่ต่ำกว่าวัสดุถมทั่วไปมาก ทำให้มีความยืดหยุ่นและช่วยลดแรงกระทำต่อโครงสร้างได้ดีกว่า
- Creep Deformation: เป็นการเสียรูปที่เกิดขึ้นเมื่อวัสดุได้รับแรงกดอัดคงที่เป็นเวลานาน EPS Geofoam มีคุณสมบัติ Creep ที่ต่ำภายใต้แรงกดอัดที่เหมาะสม (ไม่เกิน 1-2% ของกำลังอัดที่ 10% deformation)
การดูดซึมน้ำ (Water Absorption): เนื่องจากโครงสร้างเซลล์ปิด ทำให้มีการดูดซึมน้ำต่ำมาก โดยทั่วไปจะอยู่ระหว่าง 0.5% – 2.0% โดยปริมาตร (หรือน้อยกว่า 2.0% โดยมวล ตาม ASTM C272 / ASTM D2842) ซึ่งหมายความว่าคุณสมบัติทางกายภาพจะไม่เปลี่ยนแปลงอย่างมีนัยสำคัญแม้จะสัมผัสกับความชื้น
ค่าการนำความร้อน (Thermal Conductivity, k-value): อยู่ระหว่าง 0.033 – 0.040 W/mK (0.23 – 0.28 BTU-in/hr-ft²-°F) ซึ่งทำให้เป็นฉนวนกันความร้อนที่ดีเยี่ยม
R-value (Thermal Resistance): อยู่ระหว่าง 3.2 – 5.1 (ต่อความหนา 1 นิ้ว) ยิ่ง R-value สูง แสดงว่าเป็นฉนวนกันความร้อนที่ดี
คุณสมบัติความทนทาน (Durability):
- ไม่ผุพัง (Rot-Proof): ไม่เป็นแหล่งอาหารของแบคทีเรีย, เชื้อรา, หรือจุลินทรีย์ในดิน
- ไม่เป็นที่อยู่ของสัตว์รบกวน: แม้ว่าสัตว์ฟันแทะอาจพยายามแทะได้ แต่ EPS ไม่ได้เป็นอาหาร และไม่เอื้อต่อการทำรัง
- ทนทานต่อสารเคมี: ทนทานต่อกรด, ด่าง, เกลือ, และน้ำใต้ดินส่วนใหญ่ได้ดี แต่ไม่ทนทานต่อสารละลายอินทรีย์บางชนิด เช่น น้ำมันเบนซิน, ทินเนอร์, แอสฟัลต์ที่ร้อน, หรือน้ำมันปิโตรเลียมอื่นๆ ซึ่งต้องระวังในการใช้งาน
- ทนทานต่อวัฏจักรการแข็งตัว-ละลาย (Freeze-Thaw Resistance): เนื่องจากมีอัตราการดูดซึมน้ำต่ำ จึงทนทานต่อวัฏจักรการแข็งตัวและละลายได้ดีมาก
- ความเสถียรของขนาด (Dimensional Stability): มีการเปลี่ยนแปลงขนาดน้อยมากภายใต้สภาวะอุณหภูมิและความชื้นปกติ
ความไวไฟ (Flammability): EPS Geofoam ที่ใช้ในงานก่อสร้างส่วนใหญ่จะมีการผสมสารหน่วงการลามไฟ (Fire Retardant) เข้าไปในกระบวนการผลิต ทำให้เป็นประเภท Self-Extinguishing (ดับเองเมื่อไม่มีเปลวไฟ) แต่ก็ยังจัดว่าเป็นวัสดุที่ติดไฟได้ จึงต้องระวังการใช้งานใกล้แหล่งความร้อนสูง

การใช้งาน EPS Geofoam ที่ละเอียดขึ้น:

งานลดน้ำหนักบนดินอ่อน:
- โครงสร้างถนนและทางรถไฟ: ใช้รองรับชั้นถนนในพื้นที่ดินอ่อน เช่น ดินเลน, ดินเหนียวอ่อน เพื่อลดการทรุดตัว, ลดความหนาของชั้นวัสดุรองพื้น, และเร่งความเร็วในการก่อสร้าง
- ทางลาดเข้าสู่สะพาน (Bridge Approach Embankments): แก้ปัญหา “Bridge Bump” หรือการทรุดตัวของทางลาดเข้าสู่สะพานที่พบได้บ่อย โดยลดน้ำหนักของวัสดุถมดินบริเวณคอสะพาน
- ฐานรากอาคารบนดินอ่อน: ลดน้ำหนักของอาคารบนพื้นที่ที่มีกำลังรับน้ำหนักของดินต่ำ ช่วยลดขนาดของฐานราก หรือลดความจำเป็นในการใช้เสาเข็ม
ลดแรงกดด้านข้าง (Lateral Pressure Reduction):
- กำแพงกันดิน (Retaining Walls): ใช้ถมด้านหลังกำแพงกันดิน แทนดินถม ซึ่งจะช่วยลดแรงดันด้านข้างที่กระทำต่อกำแพงได้อย่างมาก (เนื่องจาก EPS มีน้ำหนักเบาและค่าแรงเสียดทานภายในต่ำกว่าดิน) ทำให้สามารถออกแบบกำแพงให้บางลงหรือลดการเสริมเหล็กได้
- โครงสร้างใต้ดิน (Buried Structures): เช่น ท่อขนาดใหญ่, บ่อพัก, อุโมงค์ ลดแรงกดจากดินที่ถมทับ
ถมช่องว่างและปรับระดับ (Void Fill & Leveling):
- ปรับระดับพื้น: ใช้ถมเพื่อปรับระดับพื้นหรือสร้าง Slope ในงานสถาปัตยกรรม ภูมิทัศน์ หรือพื้นที่ลาดชัน
- ถมช่องว่างใต้โครงสร้าง: ลดน้ำหนักของชั้นโครงสร้าง หรือถมช่องว่างในโครงสร้างที่มีขนาดใหญ่
- สนามกีฬาและโรงภาพยนตร์: สร้างโครงสร้างที่นั่งแบบขั้นบันไดที่มีน้ำหนักเบา
งานกันซึมและฉนวนกันความร้อน: ใช้ในงานกันซึมใต้ดินร่วมกับแผ่นกันซึม หรือเป็นชั้นฉนวนกันความร้อนในโครงสร้างพื้น, ผนัง, หลังคา

Add a compelling title for your section to engage your audience.

Use this paragraph section to get your website visitors to know you. Consider writing about you or your organization, the products or services you offer, or why you exist. Keep a consistent communication style.

ติอต่อเรา

Add a descriptive title for the column.

2. Extruded Polystyrene (XPS) Geofoam (โฟม XPS สำหรับงานวิศวกรรม/ฉนวน)

กระบวนการผลิต: XPS Geofoam ผลิตโดยการหลอมเม็ด Polystyrene และผสมกับสารขยายตัว (เช่น Hydrofluorocarbons – HFCs หรือ CO2) จากนั้นส่วนผสมที่หลอมเหลวจะถูกฉีดผ่านแม่พิมพ์ (Extrusion) ในขณะที่สารขยายตัวจะขยายตัวขึ้น ทำให้เกิดเป็นแผ่นโฟมที่มีโครงสร้างเซลล์ปิดที่หนาแน่นและสม่ำเสมอมากกว่า EPS โดยเซลล์มีขนาดเล็กกว่าและมีการเชื่อมต่อกันน้อยกว่า ทำให้มีคุณสมบัติบางอย่างที่ดีกว่า EPS

คุณสมบัติทางเทคนิคที่ละเอียด (เมื่อเทียบกับ EPS):

โครงสร้างเซลล์: โครงสร้างเซลล์ปิดที่สม่ำเสมอและหนาแน่นกว่า มีเซลล์ขนาดเล็กกว่าและมีการเชื่อมต่อกันน้อยกว่า
ความหนาแน่น (Density): โดยทั่วไปจะมีความหนาแน่นสูงกว่า EPS ในเกรดเทียบเท่ากัน มักอยู่ในช่วง 28.8 – 48 kg/m³ (1.8 – 3.0 lb/ft³)
กำลังอัด (Compressive Strength): โดยทั่วไปมีกำลังอัดสูงกว่า EPS ในความหนาแน่นเท่ากัน หรือเทียบเท่ากัน มีค่ากำลังอัดสูงถึง 170 – 700 kPa (25 – 100 psi) หรือสูงกว่า ขึ้นอยู่กับเกรด
การดูดซึมน้ำ (Water Absorption): ต่ำกว่า EPS อย่างเห็นได้ชัด โดยทั่วไปน้อยกว่า 0.3% โดยปริมาตร (หรือน้อยกว่า 0.7% ตาม ASTM C272 / ASTM D2842) ทำให้เหมาะอย่างยิ่งสำหรับงานที่ต้องสัมผัสกับน้ำหรือความชื้นสูง
ค่าการนำความร้อน (Thermal Conductivity, k-value): ต่ำกว่า EPS เล็กน้อย ซึ่งหมายถึงเป็นฉนวนกันความร้อนที่ดีกว่า อยู่ระหว่าง 0.029 – 0.035 W/mK
R-value (Thermal Resistance): ประมาณ 5.0 (ต่อความหนา 1 นิ้ว) ซึ่งสูงกว่า EPS เล็กน้อย
ความทนทาน: มีความทนทานต่อความชื้นและสภาพแวดล้อมที่รุนแรงได้ดีกว่า EPS
ความเสถียรของขนาด (Dimensional Stability): มีความเสถียรของขนาดที่ดีเยี่ยม
ผิวสำเร็จ: มีผิวเรียบเนียนกว่า EPS

การใช้งาน XPS Geofoam ที่ละเอียดขึ้น:

ฉนวนกันความร้อนประสิทธิภาพสูง:
- ผนัง, หลังคา, พื้นอาคาร: นิยมใช้เป็นฉนวนกันความร้อนสำหรับอาคารต่างๆ ที่ต้องการประสิทธิภาพสูงและทนทานต่อความชื้น เช่น ห้องเย็น, โรงงานผลิตอาหาร, หรืออาคารในสภาพอากาศที่รุนแรง
- ใต้พื้นคอนกรีตที่ต้องรับน้ำหนักสูง: ช่วยลดการสูญเสียความร้อนลงสู่ดิน และรับน้ำหนักได้ดี
งานใต้ดินและงานที่ต้องสัมผัสกับน้ำ:
- ฉนวนกันความร้อนสำหรับฐานรากและผนังห้องใต้ดิน: ป้องกันการซึมผ่านของความชื้นและลดการถ่ายเทความร้อน
- งานป้องกันน้ำแข็ง (Frost Heave Protection): ในพื้นที่หนาวจัด ใช้ XPS เป็นฉนวนกันการก่อตัวของน้ำแข็งในดินใต้ถนน หรือฐานราก ซึ่งจะทำให้เกิดการเคลื่อนตัวของโครงสร้าง
- งานกันซึมร่วมกับระบบระบายน้ำ: ป้องกันน้ำซึมเข้าโครงสร้างและช่วยระบายน้ำ

ข้อจำกัดของ XPS Geofoam

ราคาสูงกว่า: กระบวนการผลิตที่ซับซ้อนกว่าและประสิทธิภาพที่เหนือกว่าทำให้มีราคาที่สูงกว่า EPS อย่างมีนัยสำคัญ
สารขยายตัว: สารขยายตัวที่ใช้ใน XPS บางชนิด (เช่น HFCs) อาจมีศักยภาพในการก่อภาวะเรือนกระจก (Global Warming Potential – GWP) สูงกว่า Pentane ที่ใช้ใน EPS แม้ว่าปัจจุบันจะมีการพัฒนาสารขยายตัวที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมมากขึ้น (เช่น CO2)

การเปรียบเทียบและการเลือกใช้งาน

คุณสมบัติ	EPS Geofoam	XPS Geofoam
โครงสร้างเซลล์	เซลล์ปิด, เชื่อมต่อกันเล็กน้อย, เม็ดโฟมชัดเจน	เซลล์ปิดสนิท, ขนาดเล็ก, สม่ำเสมอ
น้ำหนัก	เบากว่ามาก	เบากว่าดิน แต่หนักกว่า EPS เล็กน้อย
กำลังอัด	ดีเยี่ยม, หลากหลายเกรดตามความหนาแน่น	ดีเยี่ยม, มักจะสูงกว่า EPS ในความหนาแน่นเท่ากัน
การดูดซึมน้ำ	ต่ำ (1-2% โดยปริมาตร)	ต่ำมาก (<0.3% โดยปริมาตร)
ประสิทธิภาพฉนวนกันความร้อน	ดี	ดีเยี่ยม (สูงกว่า EPS เล็กน้อย)
ทนทานต่อสารเคมี	ดี, แต่ต้องระวังสารละลายอินทรีย์บางชนิด	ดี, แต่ต้องระวังสารละลายอินทรีย์บางชนิด
ราคา	ประหยัดกว่า	สูงกว่า
การตัดแต่ง/ดัดแปลง	ทำได้ง่ายกว่า	ทำได้ แต่ค่อนข้างแข็งกว่าและต้องใช้อุปกรณ์ที่คม
การผลิต	แบบบล็อก (Block Molding)	แบบต่อเนื่อง (Extrusion)
ขนาดสินค้า	เป็นบล็อกขนาดใหญ่ (มักจะสั่งตัดตามต้องการ)	เป็นแผ่นมาตรฐาน (เช่น 4×8 ฟุต)
มลพิษจากสารขยายตัว	Pentane (ระเหยออกไประหว่างการผลิต)	HFCs/CO2 (อยู่ในเซลล์) – HFCs มี GWP สูง

ปัจจัยสำคัญในการตัดสินใจเลือกใช้

วัตถุประสงค์หลักของงาน:
- ลดน้ำหนัก: หากเป็นงานลดน้ำหนักบนดินอ่อนเป็นหลัก และงบประมาณเป็นปัจจัยสำคัญ EPS Geofoam มักเป็นตัวเลือกที่คุ้มค่าและมีประสิทธิภาพ
- ฉนวนกันความร้อนและกันความชื้นสูง: หากต้องการประสิทธิภาพการเป็นฉนวนกันความร้อนสูงสุด และต้องการความต้านทานต่อความชื้นดีเยี่ยม โดยเฉพาะในสภาพแวดล้อมที่ชื้นมาก XPS Geofoam จะเหมาะสมกว่า
สภาพแวดล้อมการใช้งาน: พิจารณาการสัมผัสกับน้ำ ความชื้น สารเคมี หรืออุณหภูมิที่รุนแรง
กำลังรับน้ำหนักที่ต้องการ: หากต้องการกำลังอัดที่สูงมาก XPS อาจเป็นตัวเลือกที่ดีกว่า
งบประมาณโครงการ: EPS มีต้นทุนที่ต่ำกว่า XPS อย่างเห็นได้ชัด
ข้อกำหนดด้านมาตรฐานและสิ่งแวดล้อม: ตรวจสอบมาตรฐานที่เกี่ยวข้องและผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมจากสารขยายตัว (โดยเฉพาะเรื่อง GWP ของ HFCs ใน XPS บางประเภท)

การติดตั้งจีโอโฟม (โดยรวม):

การเตรียมพื้นที่: ต้องมีการปรับระดับพื้นที่และบดอัดดินฐานรากให้เรียบร้อย
การปูชั้นรอง: บางโครงการอาจจำเป็นต้องปูชั้นรอง เช่น แผ่นใยสังเคราะห์ (Geotextile) หรือชั้นทราย เพื่อป้องกันความเสียหายจากของมีคม หรือเพื่อแยกวัสดุออกจากกัน
การวางบล็อกจีโอโฟม: วางบล็อกจีโอโฟมตามแนวคิดการออกแบบ โดยอาจมีการใช้กาวสำหรับโฟมเชื่อมบล็อกเข้าด้วยกัน หรือใช้หมุดยึด (Anchoring Pins) ในบางกรณี
การป้องกัน: ป้องกันจีโอโฟมจากการสัมผัสกับสารเคมีที่ไม่เหมาะสม (เช่น น้ำมันเบนซิน) หรือจากความเสียหายทางกายภาพระหว่างการก่อสร้าง อาจมีการปูชั้นป้องกัน เช่น แผ่นกันซึม, แผ่นใยสังเคราะห์ หรือชั้นดิน/ทรายทับหน้า ก่อนการก่อสร้างชั้นถัดไป
การถมทับ: ถมทับด้วยดินหรือวัสดุอื่นๆ ตามที่ออกแบบ

มาตรฐานที่เกี่ยวข้องในระดับสากล

ASTM D6817: Standard Specification for Rigid Cellular Polystyrene Geofoam. นี่คือมาตรฐานหลักที่ใช้สำหรับ EPS Geofoam ซึ่งระบุประเภท (Type), ความหนาแน่น, กำลังอัด, การดูดซึมน้ำ, และคุณสมบัติอื่นๆ

ASTM C578: Standard Specification for Rigid, Cellular Polystyrene Thermal Insulation. มาตรฐานนี้ใช้สำหรับ Polystyrene foam ที่ใช้เป็นฉนวนกันความร้อน ซึ่งรวมถึง XPS foam ด้วย

ISO 13216: Geofoam – Requirements for the use of cellular polystyrene as a lightweight fill in civil engineering applications. (เป็นมาตรฐานยุโรปที่ครอบคลุมการใช้งาน)

ข้อควรระวังและข้อจำกัดเพิ่มเติม

การป้องกันรังสียูวี (UV Protection): จีโอโฟมไม่ทนทานต่อรังสียูวีโดยตรง หากมีการเปิดเผยเป็นเวลานานอาจเกิดการเสื่อมสภาพได้ จึงต้องมีการปกปิดด้วยชั้นดินหรือวัสดุอื่นทันทีหลังการติดตั้ง

สารเคมีปิโตรเลียม: ย้ำอีกครั้งว่าจีโอโฟม (ทั้ง EPS และ XPS) ไม่ทนทานต่อสารเคมีปิโตรเลียม เช่น น้ำมันเบนซิน, น้ำมันดีเซล, ทินเนอร์, แอสฟัลต์ที่ร้อน ซึ่งสามารถกัดกร่อนหรือละลายโฟมได้ ควรมีชั้นป้องกัน เช่น แผ่นโพลีเอทิลีน หรือชั้นดิน/ทราย ที่หนาพอสมควร หากมีความเสี่ยงที่จะสัมผัสกับสารเหล่านี้

แรงเฉือน (Shear Strength): จีโอโฟมมีค่าแรงเฉือนที่ค่อนข้างต่ำ ดังนั้นในการออกแบบโครงสร้างที่ต้องรับแรงเฉือนสูง อาจต้องมีการพิจารณาเป็นพิเศษ เช่น การใช้หมุดยึด หรือการออกแบบโครงสร้างเพิ่มเติม

ความเสียหายจากแรงกระแทก: แม้จะมีความแข็งแรงในการรับแรงกดอัด แต่จีโอโฟมอาจเสียหายได้ง่ายจากแรงกระแทกจากของมีคม หรือการจราจรหนักโดยตรงบนผิวหน้า หากไม่มีการป้องกันที่เพียงพอ

ขอรายละเอียดเพิ่มเติม

ขอใบเสนอราคา