ความลึกคาร์บอเนชันสำคัญ เพราะเมื่อคาร์บอเนชันลึกถึงระดับเหล็กเสริม จะทำให้ฟิล์มป้องกันสนิมของเหล็กเสื่อม เหล็กจึงเสี่ยงกัดกร่อน วิธีนี้จัดเป็นการทดสอบกึ่งทำลายเพราะต้องทำให้ผิวคอนกรีตแตกใหม่ และเป็นส่วนหนึ่งของงานตรวจสอบโครงสร้าง (NDE) บทความนี้อธิบายหลักการ ขั้นตอนหน้างาน การอ่านผล และการนำไปใช้ประเมินความทนทาน

การอ่านผล Carbonation Test ด้วยฟีนอล์ฟทาลีน เทียบความลึกคาร์บอเนชันกับระยะหุ้มเหล็ก สองช่องซ้ายเป็นผิวคอนกรีตที่แตกใหม่หลังพ่นฟีนอล์ฟทาลีน ผิวบนคือด้านที่สัมผัสอากาศและคาร์บอนไดออกไซด์ แถบไม่เปลี่ยนสีจากผิวลงไปคือความลึกคาร์บอเนชัน dk ส่วนเนื้อลึกกว่าเป็นสีชมพูคือยังเป็นด่าง ช่องแรก dk น้อยกว่าระยะหุ้ม c เหล็กเสริมยังอยู่ในเนื้อสีชมพูและยังถูกปกป้อง ช่องที่สอง dk ถึงหรือเกินระยะหุ้ม เหล็กอยู่ในเนื้อที่ไม่เปลี่ยนสี ฟิล์มป้องกันเสื่อม เหล็กเริ่มเสี่ยงกัดกร่อน ช่องขวาเป็นแถบค่า pH คอนกรีตปกติประมาณ 12 ถึง 13 ฟีนอล์ฟทาลีนเปลี่ยนสีที่ประมาณ pH 9 ต่ำกว่านั้นไม่เปลี่ยนสี แถบด้านล่างคือพ่นบนผิวที่แตกใหม่ วัด dk หลายจุด และเทียบกับระยะหุ้มเหล็ก ตามแนวทาง EN 14630 หรือ RILEM CPC-18 อ่านผล Carbonation: เทียบ dₖ กับระยะหุ้มเหล็ก แผนภาพไม่ตามมาตราส่วน dₖ ยังไม่ถึงเหล็ก dₖ c CO₂ จากอากาศ สีเทา = ไม่เปลี่ยนสี (คาร์บอเนชัน) สีชมพู = ยังเป็นด่าง เหล็กยังถูกปกป้อง dₖ ถึงเหล็ก (เสี่ยงกัดกร่อน) dₖ c CO₂ จากอากาศ สีเทา = ไม่เปลี่ยนสี (คาร์บอเนชัน) สีชมพู = ยังเป็นด่าง เหล็กเริ่มเสี่ยงกัดกร่อน ค่า pH 8 9 10 11 12 13 คอนกรีตปกติ pH ≈ 12–13 ≈ 9 จุดเปลี่ยนสี ของฟีนอล์ฟทาลีน ฟิล์มป้องกัน เหล็กเสื่อม 1 พ่นบนผิวแตกใหม่ ผิวเก่าให้ผลคลาดเคลื่อน 2 วัด dₖ หลายจุด รายงานเฉลี่ยและสูงสุด 3 เทียบระยะหุ้มเหล็ก EN 14630 · RILEM CPC-18
หลักการอ่านผล: บริเวณที่ยังเป็นด่างจะเปลี่ยนเป็นสีชมพู ส่วนที่เกิดคาร์บอเนชันจะไม่เปลี่ยนสี — ถ้าความลึกคาร์บอเนชัน (dₖ) เข้าใกล้หรือเกินระยะหุ้มเหล็ก เหล็กเสริมจะเสี่ยงกัดกร่อน

Carbonation เกิดขึ้นได้ยังไง?

คาร์บอเนชันเกิดจากคาร์บอนไดออกไซด์ (CO₂) ในอากาศซึมเข้าเนื้อคอนกรีตแล้วทำปฏิกิริยากับแคลเซียมไฮดรอกไซด์ กลายเป็นแคลเซียมคาร์บอเนต ทำให้ค่า pH ลดลง คอนกรีตปกติมีความเป็นด่างสูง (ค่า pH ประมาณ 12–13) ซึ่งช่วยสร้างฟิล์มบาง ๆ ปกป้องเหล็กเสริมไม่ให้เป็นสนิม

เมื่อ pH ลดต่ำลงจนถึงระดับเหล็กเสริม ฟิล์มป้องกันจะเสื่อม เหล็กจึงเริ่มกัดกร่อนได้ง่ายเมื่อมีความชื้นและออกซิเจน คาร์บอเนชันจึงเป็นหนึ่งในสาเหตุหลักของการเสื่อมสภาพในคอนกรีตเสริมเหล็ก โดยเฉพาะในเมืองที่มี CO₂ สูง

คาร์บอเนชันคืบจากผิวเข้าหาเนื้อในอย่างช้า ๆ และช้าลงเรื่อย ๆ ตามเวลา คอนกรีตที่เนื้อพรุน บ่มไม่ดี หรือมีรอยร้าว จะเกิดคาร์บอเนชันได้เร็วกว่าคอนกรีตเนื้อแน่น ส่วนชิ้นส่วนที่ระยะหุ้มเหล็กน้อยจะถึงระดับเหล็กก่อน

📚 หลักการพื้นฐาน

คาร์บอเนชันไม่ได้ทำให้คอนกรีตอ่อนแอลงโดยตรง แต่ทำลาย "สภาพด่าง" ที่ปกป้องเหล็กเสริม ความเสี่ยงจริงจึงอยู่ที่การกัดกร่อนของเหล็ก ไม่ใช่กำลังอัดของคอนกรีต

ขั้นตอนทดสอบ Carbonation หน้างานมีอะไรบ้าง?

การทดสอบหน้างานมี 6 ขั้นตอน หัวใจคือต้องพ่นน้ำยาบนผิวที่แตกใหม่ทันที ก่อนที่ผิวนั้นจะสัมผัสอากาศนาน

  1. สแกนหาแนวเหล็กและวัดระยะหุ้ม — ใช้ Cover Meter เพื่อเลือกจุดสกัดระหว่างแนวเหล็ก และได้ค่าระยะหุ้ม (c) ไว้เปรียบเทียบ
  2. ทำให้ได้ผิวแตกใหม่ — สกัดคอนกรีตเฉพาะจุด หรือใช้แท่งตัวอย่างจาก Concrete Core Test มาผ่าครึ่งตามยาว
  3. ทำความสะอาดฝุ่นบนผิวแตก — ปัดหรือเป่าฝุ่นออก ไม่ล้างด้วยน้ำ
  4. พ่นน้ำยาฟีนอล์ฟทาลีนทันที — สังเกตแนวรอยต่อระหว่างส่วนที่เป็นสีชมพูกับส่วนที่ไม่เปลี่ยนสี
  5. วัดความลึกหลายจุด — วัดจากผิวนอกถึงแนวรอยต่อสี บันทึกค่าเฉลี่ยและค่าสูงสุด พร้อมถ่ายภาพประกอบ
  6. ซ่อมผิวจุดทดสอบ — อุดปิดด้วยปูนซ่อมให้เรียบร้อย

Carbonation Test อ่านผลยังไง?

ผลอ่านจากสีของผิวคอนกรีตหลังพ่นน้ำยาฟีนอล์ฟทาลีน ดังนี้

  • สีชมพู/ม่วงแดง = คอนกรีตยังเป็นด่าง (pH สูง) ยังไม่เกิดคาร์บอเนชัน
  • ไม่เปลี่ยนสี (ใส) = คอนกรีตเกิดคาร์บอเนชันแล้ว (pH ลดต่ำกว่าราว 9 ซึ่งเป็นช่วงที่น้ำยาฟีนอล์ฟทาลีนเปลี่ยนสี)

ความลึกคาร์บอเนชัน (dk) คือระยะจากผิวคอนกรีตถึงขอบเขตที่เริ่มเปลี่ยนเป็นสีชมพู วัดด้วยไม้บรรทัดหลายจุดแล้วเฉลี่ย จากนั้นนำไปเทียบกับระยะคอนกรีตหุ้มเหล็ก (Cover, c) ซึ่งแบ่งได้เป็นสามกรณี

ผลที่วัดได้ความหมายแนวทางทั่วไป
dk น้อยกว่า c มากคาร์บอเนชันยังไม่ถึงเหล็ก ฟิล์มกันสนิมยังอยู่เฝ้าติดตามตามรอบตรวจ
dk ใกล้เคียง cเข้าใกล้ระดับเหล็ก เริ่มเสี่ยงวางแผนป้องกันผิว และตรวจติดตามถี่ขึ้น
dk มากกว่า cฟิล์มกันสนิมเสื่อม เหล็กเสี่ยงกัดกร่อนประเมินการกัดกร่อนเพิ่ม เช่น Half-Cell Potential และเปิดสำรวจ
⚠️ จุดที่ต้องระวัง

ต้องพ่นน้ำยาบนผิวที่ "แตกใหม่" เท่านั้น เพราะผิวเก่าที่สัมผัสอากาศนานจะเกิดคาร์บอเนชันที่ผิวอยู่แล้ว ทำให้อ่านค่าคลาดเคลื่อน และควรวัดหลายจุดเพราะความลึกไม่สม่ำเสมอทั่วทั้งหน้าตัด

ภาพด้านล่างสรุปการอ่านผลข้างต้นเป็นรูปตัด 2 มิติ ที่แสดงแนวรอยต่อสีชมพูกับส่วนที่ไม่เปลี่ยนสี การวัดหลายจุดแล้วเฉลี่ย และสามกรณีเมื่อเทียบกับระยะหุ้มเหล็ก และแบบจำลอง 3 มิติของขั้นตอนหน้างานตั้งแต่สแกนหาแนวเหล็กจนถึงซ่อมผิว

แบบจำลอง 2 มิติ (รูปตัด) การอ่านความลึกคาร์บอเนชันด้วยน้ำยาฟีนอล์ฟทาลีนบนผิวแตกใหม่ เทียบกับระยะคอนกรีตหุ้มเหล็ก รูปตัดคอนกรีตบริเวณผิวรับอากาศ คาร์บอนไดออกไซด์แทรกซึมจากผิวเข้าไปในเนื้อ บนผิวแตกใหม่ที่พ่นน้ำยาฟีนอล์ฟทาลีน ชั้นนอกที่เกิดคาร์บอเนชันแล้วไม่เปลี่ยนสี ส่วนเนื้อในที่ยังเป็นด่างเปลี่ยนเป็นสีชมพู แนวรอยต่อระหว่างสองส่วนไม่เรียบ จึงวัดความลึกจากผิวถึงแนวสีชมพูหลายจุดแล้วเฉลี่ย ตัวอย่างห้าจุด 18 22 25 20 15 มิลลิเมตร เฉลี่ย 20 มิลลิเมตร เทียบกับระยะหุ้มเหล็ก 30 มิลลิเมตร กรอบด้านขวาแสดงปฏิกิริยาคาร์บอนไดออกไซด์กับแคลเซียมไฮดรอกไซด์ได้แคลเซียมคาร์บอเนต และแถบค่า pH ที่คอนกรีตปกติอยู่ราว 12 ถึง 13 น้ำยาเปลี่ยนเป็นสีชมพูเมื่อ pH สูงกว่าราว 9 แถวล่างเทียบสามกรณี ความลึกคาร์บอเนชันน้อยกว่าระยะหุ้มมาก ใกล้ระยะหุ้ม และเกินระยะหุ้มจนฟิล์มป้องกันเหล็กเสื่อมและเหล็กเริ่มเป็นสนิม ตัวเลขเป็นค่าสมมติ รูปตัดผิวคอนกรีต (2D Section) แผนภาพไม่ตามมาตราส่วน c ตัวเลขบนภาพ = dₖ (มม.) CO₂ ในอากาศซึมเข้าจากผิว 18 22 25 20 15 สีชมพู = ยังเป็นด่าง ไม่เปลี่ยนสี = เกิดคาร์บอเนชันแล้ว (ชั้นบน) เหล็กเสริม · ระยะหุ้ม c = 30 มม. dₖ เฉลี่ย = (18+22+25+20+15) ÷ 5 = 20 มม. เทียบ c = 30 มม. → ยังไม่ถึงเหล็ก (ค่าสมมติ) ทำไม pH ลด = เหล็กเสี่ยง CO₂ + Ca(OH)₂ → CaCO₃ + H₂O แคลเซียมไฮดรอกไซด์ถูกใช้ไป → pH ลดลง 7 8 9 10 11 12 13 เปลี่ยนสีราว pH 9 ใส (คาร์บอเนตแล้ว) ชมพู (ด่าง 12–13) 1 ฟิล์มกันสนิมอยู่ได้ในสภาพด่าง คาร์บอเนชันถึงเหล็ก → ฟิล์มเสื่อม 2 ความเสี่ยงคือเหล็กเป็นสนิม ไม่ใช่กำลังอัดคอนกรีตลดลง 3 พ่นบนผิว “แตกใหม่” เท่านั้น ผิวเก่าคาร์บอเนตอยู่แล้ว อ่านผิด dₖ < c มาก ยังไม่ถึงเหล็ก เฝ้าติดตามตามรอบตรวจ dₖ ≈ c เข้าใกล้ระดับเหล็ก เริ่มเสี่ยง · วางแผนป้องกันผิว dₖ > c ฟิล์มกันสนิมเสื่อม เหล็กเสี่ยงกัดกร่อน · ประเมินเพิ่ม
แบบจำลอง 2 มิติ (รูปตัด) — คาร์บอนไดออกไซด์ซึมจากผิว ชั้นนอกที่เกิดคาร์บอเนชันแล้วไม่เปลี่ยนสี ส่วนเนื้อในที่ยังเป็นด่างเป็นสีชมพู แนวรอยต่อไม่เรียบจึงต้องวัดหลายจุดแล้วเฉลี่ย ตัวอย่างได้ dₖ เฉลี่ย 20 มม. เทียบระยะหุ้ม 30 มม. แถวล่างเทียบสามกรณี ตัวเลขเป็นค่าสมมติ (ภาพ: SPN Soil Engineering)
แบบจำลอง 3 มิติ การทดสอบความลึกคาร์บอเนชันหน้างาน ตั้งแต่สแกนหาแนวเหล็ก สกัดผิวแตกใหม่ พ่นน้ำยา วัดหลายจุด จนถึงซ่อมผิว ภาพสามมิติของเสาคอนกรีตเสริมเหล็กบนพื้น ด้านหน้าเสามีเครื่องหมายแนวเหล็กยืนและเหล็กปลอกจากการสแกนด้วยเครื่องวัดระยะหุ้ม จุดทดสอบ A สกัดผิวคอนกรีตเป็นหลุมเล็กระหว่างแนวเหล็กให้ได้ผิวแตกใหม่ พ่นน้ำยาฟีนอล์ฟทาลีนแล้ว เนื้อในเป็นสีชมพูและขอบนอกไม่เปลี่ยนสี วัดความลึกด้วยไม้บรรทัดหลายจุด จุด B บนอีกด้านของเสาเป็นจุดที่ซ่อมผิวแล้ว กรอบด้านขวามีภาพแท่ง Core ที่ผ่าครึ่งตามยาวแล้วพ่นน้ำยา ปลายด้านผิวไม่เปลี่ยนสี และลำดับงานหกขั้น สแกนหาแนวเหล็กและวัดระยะหุ้ม สกัดหรือผ่า Core ให้ได้ผิวใหม่ พ่นน้ำยาทันที วัดหลายจุดแล้วเฉลี่ย เทียบกับระยะหุ้ม และซ่อมผิวจุดทดสอบ แบบจำลอง 3 มิติ (3D) แผนภาพไม่ตามมาตราส่วน จุด A: สกัดให้ได้ผิวแตกใหม่ ระหว่างแนวเหล็ก · พ่นน้ำยาทันที ขอบนอกไม่เปลี่ยนสี · ในเป็นชมพู วัด dₖ ด้วยไม้บรรทัดหลายทิศ พ่นน้ำยาฟีนอล์ฟทาลีน เครื่องวัดระยะหุ้ม (Cover meter) ทำเครื่องหมายแนวเหล็กและวัด c ก่อน แนวเหล็กยืน/เหล็กปลอก ตามผลสแกน จุด B: ซ่อมผิวแล้ว ปูนซ่อมหลังตรวจ แท่ง Core ผ่าครึ่ง dₖ ด้านผิว อยู่ด้านบน ผ่าตามยาว แล้วพ่นทันที ลำดับงานหน้างาน 1 สแกนแนวเหล็ก + วัด c Cover meter / GPR 2 สกัดหรือผ่า Core ให้ได้ผิวแตกใหม่ 3 พ่นฟีนอล์ฟทาลีน ก่อนผิวสัมผัสอากาศนาน 4 วัด dₖ หลายจุด แล้วหาค่าเฉลี่ย 5 เทียบ dₖ กับ c ใกล้หรือเกิน = เสี่ยง 6 ซ่อมผิวจุดทดสอบ ปิดรูให้เรียบร้อย
แบบจำลอง 3 มิติ — สแกนหาแนวเหล็กและวัดระยะหุ้มก่อน สกัดผิวระหว่างแนวเหล็กให้ได้ผิวแตกใหม่แล้วพ่นน้ำยาทันที หรือใช้แท่ง Core ผ่าครึ่งตามยาว วัดหลายจุด เทียบกับระยะหุ้ม แล้วซ่อมผิวจุดทดสอบ (ภาพ: SPN Soil Engineering)

Carbonation Test ใช้ประเมินอะไร?

Carbonation Test ใช้ประเมินความเสี่ยงการกัดกร่อนของเหล็กเสริมและความทนทานของโครงสร้าง งานที่ใช้บ่อยมีดังนี้

การวัดความลึกคาร์บอเนชันหลายช่วงเวลาช่วยประเมินอัตราการลุกลามได้ แต่การสรุปอายุการใช้งานที่เหลือต้องให้วิศวกรพิจารณาตามหลักวิศวกรรมและบริบทของโครงสร้าง

Carbonation Test มีข้อจำกัดอะไร?

ข้อจำกัดหลักคือเป็นการทดสอบกึ่งทำลาย และบอกได้เฉพาะขอบเขตด่าง/ไม่ด่าง ประเด็นที่ควรรู้มีดังนี้

  • ต้องทำให้ผิวแตกใหม่ — จึงต้องซ่อมผิวหลังตรวจทุกจุด
  • ไม่ได้บอกค่า pH ที่แม่นยำ — ฟีนอล์ฟทาลีนแสดงเพียงว่าสูงหรือต่ำกว่าช่วงเปลี่ยนสี
  • ผลเป็นค่าเฉพาะจุด — ความลึกแปรผันตามความชื้น สภาพผิว และคุณภาพคอนกรีตแต่ละบริเวณ จึงควรวัดหลายจุด
  • ไม่ครอบคลุมการกัดกร่อนจากคลอไรด์ — โครงสร้างริมทะเลอาจมีเหล็กเป็นสนิมจากคลอไรด์ได้แม้คาร์บอเนชันยังตื้น จึงต้องตรวจคลอไรด์แยกต่างหาก
✅ ใช้ให้คุ้มที่สุด

Carbonation Test เป็นวิธีที่เร็วและต้นทุนต่ำ เหมาะใช้เป็นด่านคัดกรองความเสี่ยงการกัดกร่อน แล้วจึงต่อยอดด้วยการวัดระยะหุ้มเหล็กและการประเมินการกัดกร่อนเชิงลึกเฉพาะจุดที่พบความเสี่ยง

SPN ให้บริการวัดความลึกคาร์บอเนชันพร้อมรายงานรับรองโดยวิศวกรโยธาที่มีใบอนุญาต (กว.) สภาวิศวกร พร้อมลายเซ็นและเลขทะเบียน