เมื่อสัปดาห์กลางเดือนกันยายน ผู้เขียนมีโอกาสติดตามอาจารย์ชาวญี่ปุ่นไปนำเสนอเทคนิคปรับปรุงดินแบบใหม่ที่เรียกว่า Bon Terrain Method ให้กับหน่วยงานต่างๆ เห็นว่าน่าสนใจดีสมควรบันทึกไว้สักนิด
การนำเสนอเทคนิคในประเทศไทยครั้งนี้เกิดจากข้าราชการในกระทรวงที่ดินสาธารณูปโภคและคมนาคมของญี่ปุ่นท่านหนึ่ง ที่ได้มาทำการสำรวจเพื่อช่วยเหลือน้ำท่วมฉุกเฉินในปี 54 เห็นสภาพคันดินในประเทศไทยที่ไม่แข็งแรง ประกอบกับรู้จักเทคนิคนี้อยู่บ้างแล้ว และได้เห็นภาพการป้องกันน้ำท่วมอย่างมีหลักการในเขตเทศบาลปากเกร็ด จึงสนใจอยากให้อาจารย์ผู้คิดค้นมาแนะนำเทคนิคดังกล่าวแก่เมืองไทยเพื่อเป็นทางเลือกในการป้องกันน้ำท่วมที่มีประสิทธิภาพและลงทุนไม่มากนัก
Bon Terrain Method
อาจารย์ฮิโรชิ ทาคาฮาชิ แห่งมหาวิทยาลัยโตโฮกุ เมืองเซนได เป็นผู้คิดค้นเทคนิคนี้เมื่อสิบกว่าปีก่อน ด้วยแรงบันดาลใจจากผนังบ้านญี่ปุ่นสมัยก่อน ที่ใช้ฟางผสมดินเพื่อให้มีความคงทนแข็งแรง
ผนังบ้านญี่ปุ่นแบบเก่าทำด้วยดินผสมฟาง
(ขอยืมภาพจาก http://blogs.yahoo.co.jp/shigep_japan/24928199.html)
ในสมัยนี้มีวิธีการปรับปรุงเพิ่มความแข็งแรงของดินเพื่อนำไปใช้ในงานโยธาด้วยการเติมซีเมนต์ ซึ่งได้ดินที่แข็งแรงขึ้นจริง แต่ก็เปราะตามคุณสมบัติของซีเมนต์ อาจารย์จึงคิดผสมเส้นใยลงไปเพื่อเพิ่มความทนทาน ตัวเลือกที่ใช้คือเศษหนังสือพิมพ์เก่า ซึ่งมีเส้นใยธรรมชาติ และมีคุณสมบัติดูดน้ำได้ดี
วัสดุที่นำมาใช้กับเทคนิคนี้เรียกได้ว่าเป็นของเสียที่ต้องมีการกำจัดแทบทั้งสิ้น กากตะกอนเลนที่ขุดลอกจากท้องน้ำ ดินตะกอนในพื้นที่เสียหายจากสึนามิที่มีเกลือตกค้าง หรือดินปนเปื้อนอื่นๆ นำมาผสมเศษหนังสือพิมพ์เก่าและซีเมนต์ เนื่องจากคนญี่ปุ่นมีอัตราการอ่านหนังสือพิมพ์สูงมาก ครัวเรือนทั่วไปจะรับหนังสือพิมพ์ทุกวัน หลายครัวเรือนรับมากกว่าหนึ่งฉบับอ่านข่าวเปรียบเทียบเพื่อพิจารณาเนื้อหาจากหลายแง่มุม บางบ้านรับทั้งฉบับเช้าและฉบับเย็น ทำให้ญี่ปุ่นมีกระดาษหนังสือพิมพ์เก่าเหลือเฟือเป็นปัญหาในการกำจัด ในอีกด้านหนึ่ง การก่อสร้างทั้งที่สร้างใหม่และปรับปรุงอาคารก็ทำให้มีน้ำปูนซีเมนต์เหลือออกมาเป็นขยะมากมาย การจัดการสิ้นเปลืองตั้งแต่การขนย้ายเพื่อไปจัดการในสถานที่อื่น เครื่องจักรอุปกรณ์เฉพาะในการจัดการ และเวลาในการจัดการ สิ้นเปลืองทั้งกำลังและเงิน เทคนิคนี้จึงมีความเหมาะสมมากสำหรับสังคมญี่ปุ่นทั้งในด้านการนำของเสียกลับมาใช้ให้เป็นประโยชน์ และได้ผลผลิตเป็นวัสดุที่มีคุณภาพดีนำไปใช้งานได้หลากหลาย ดำเนินการได้โดยไม่ต้องใช้เครื่องจักรกลพิเศษหรือพื้นที่พิเศษ ทำได้รวดเร็ว ไม่เสียเวลา
วิธีผสมดิน Bon Terrain
1. นำดินโคลนเลน หรือดินปนเปื้อนกากน้ำปูนซีเมนต์จากการก่อสร้าง หรือดินอื่นๆที่ต้องการปรับปรุงมาใส่ภาชนะ
2. ใส่เศษหนังสือพิมพ์ตามสัดส่วน
3. กวนผสมให้เข้ากัน เศษหนังสือพิมพ์จะดูดน้ำ และเส้นใยจะยึดดินเข้าไว้ด้วยกันอย่างซับซ้อน ทำให้ดินเป็นเนื้อมากขึ้น หยิบจับได้
4. ใส่ซีเมนต์ตามสัดส่วน (หากมีซีเมนต์อยู่ใน 1. แล้ว สามารถลดปริมาณหรือไม่ใส่ซีเมนต์เพิ่ม)
5. กวนผสมให้เข้ากัน ซีเมนต์จะเพิ่มความแข็งแรงและทำให้ดินมีสภาพเป็นด่าง เส้นใยจะไม่เน่าเปื่อย ได้เป็นดินที่แข็งแรงและทนทาน
วางดินที่ได้ทิ้งไว้ 3-7 วัน ให้ซีเมนต์เซ็ตตัว แล้วนำไปบดอัดได้เหมือนดินทั่วไป หากมีความจำเป็นด้านเวลาต้องการให้ซีเมนต์เซ็ตตัวเร็ว ก็เติม powder polymer ลงไปแล้วสามารถขนย้ายนำไปใช้ได้เลย โดยทั่วไปดินที่ได้จะมีความแข็งแรงสูงสุดเมื่อทิ้งไว้ประมาณ 28 วัน กรณีปั้นเป็นคันดินในช่วงแรกหากมีฝนตกควรคลุมไว้ไม่ให้ถูกฝน
คุณสมบัติของดิน Bon Terrain
1. แข็งแรง เน่าเปื่อยยาก
2. น้ำผ่านยาก
3. ทนทานต่อสภาพสลับแห้งชื้น
4. ทนทานต่อแรงสั่นสะเทือน จึงรับมือแผ่นดินไหวได้ดี เกิดปรากฏการณ์ดินแปลงสภาพเป็นของเหลว (liquifaction) ยาก
5. ดินที่ปรับปรุงด้วยวิธีนี้มีคุณสมบัติใกล้เคียงกับดินมากกว่าซีเมนต์ จึงสามารถยึดเกาะกับดินเดิมได้ดี
จากห้องทดลองสู่การก่อสร้างจริง
อาจารย์ทาคาฮาชิเล่าว่า ได้ก่อตั้งสมาคมศึกษาการก่อสร้างด้วยเทคนิคนี้ขึ้นในประเทศญี่ปุ่น ลิขสิทธิ์เทคนิคนี้เป็นของอาจารย์ร่วมกับสมาคม สงวนสิทธิให้องค์กรที่เป็นสมาชิกเท่านั้นที่สามารถทำการก่อสร้างด้วยเทคนิคนี้ได้ เพื่อให้สามารถควบคุมคุณภาพและติดตามผลได้อย่างต่อเนื่อง ด้วยการเคลื่อนไหวของสมาคมทำให้เกิดโรงงานย่อยกระดาษเป็นชิ้นเล็กๆ และโรงงานผสมดิน Bon Terrain ขึ้น ปัจจุบันมีจุดก่อสร้างที่ใช้เทคนิคนี้อยู่กว่า 1,000 แห่งทั่วประเทศญี่ปุ่น
ตัวอย่างการใช้งานในประเทศญี่ปุ่น
1.นำดินที่ได้ไปใช้ถมถนน ถมพื้นที่เพื่อปลูกสร้างอาคาร สร้างสวนสาธารณะ หรืออื่นๆ
2. นำดินริมตลิ่งมาปรับปรุงแล้วใส่เข้าไปในบริเวณเดิมเพื่อป้องกันตลิ่งพัง
3. นำดินในบริเวณที่เกิดดินสไลด์มาปรับปรุงแล้วใส่เข้าไปในบริเวณเดิมเพื่อป้องกันการสไลด์ตัวของดิน
4. นำไปคลุมรอบนอกคันกั้นน้ำริมฝั่งแม่น้ำ (เสริมคันดิน)
อย่างไรก็ตาม เทคนิคนี้ยังมีประเด็นที่ต้องคำนึงถึงในการนำมาปรับใช้ในเมืองไทย เช่น
1. สภาพอากาศของไทยกับญี่ปุ่น (อุณหภูมิ แดด ลักษณะการตกของฝน ปริมาณน้ำฝน ฯลฯ) ไม่เหมือนกัน หากจะนำมาใช้ในเมืองไทยควรมีการทดลองเพื่อปรับใช้ให้เหมาะสม
2. สภาพภูมิประเทศและวัฒนธรรมความเป็นอยู่ เช่น แถบกรุงเทพฯและปริมณฑลเป็นเขตดินเหนียวอ่อน อาจเกิดฐานรากทรุดหากสร้างคันดินขนาดใหญ่ที่มีน้ำหนักมาก หรือลักษณะความเป็นอยู่ของไทยที่ผูกพันกับน้ำ มีการสร้างบ้านเรือนอยู่ชิดติดริมน้ำเป็นจำนวนมาก เป็นต้น
3. กระดาษที่จะนำมาใช้ ต้องผ่านขั้นตอนการย่อยให้เป็นชิ้นเล็ก อาจารย์บอกว่าอาจใช้เครื่องทำลายกระดาษ(shredder)ทั่วไปย่อยให้เหลือขนาดประมาณ 1.5*1.5 ซม. ก็ได้ แต่เนื่องจากต้องใช้กระดาษปริมาณค่อนข้างมาก (ประมาณ 30-50 กิโลกรัมต่อดิน 1 ลูกบาศก์เมตร แล้วแต่ลักษณะดิน) จึงไม่แน่ใจว่าในเมืองไทยจะสามารถจัดหากระดาษเก่าได้เพียงพอหรือไม่
4. เครื่องจักรกล ในญี่ปุ่นใช้รถแบ็คโฮธรรมดาเปลี่ยนหัวให้เป็นหัวหมุนที่จะตีส่วนผสมให้เข้ากัน (drive mixing head) หัวชนิดนี้ยังไม่เคยเห็นที่เมืองไทย แต่มีความเห็นจากอาจารย์ไทยว่าอาจมีใช้อยู่บ้างในอุตสาหกรรมเหมืองแร่
5. การควบคุมคุณภาพการก่อสร้าง อาจารย์ค่อนข้างเป็นห่วงมาก การผสมนั้นไม่ยากนัก ฝึกหัดแค่เพียงวันเดียวก็ทำได้ แต่การนำวัสดุไปใช้ต้องมีการบดอัด (compaction) อย่างเหมาะสม วัสดุจึงจะมีความแข็งแรงทนทาน ไม่เสื่อมคุณภาพ จากการทดลองในห้องแล็ป หากมีการบดอัดอย่างเหมาะสมเส้นใยกระดาษในดินที่ปรับปรุงแล้วจะคงทนอยู่ได้ถึง 50 ปี (การทดลองใช้งานจริงที่นานที่สุดยังมีเพียงประมาณ 10 ปีเฉพาะที่ประเทศญี่ปุ่นเท่านั้น ซึ่งวัสดุก็ยังคงไม่เสื่อมคุณภาพ)
คำถามที่หลายคนสงสัย
1. การผสมกระดาษหนังสือพิมพ์ลงในดิน ไม่ทำให้เกิดการปนเปื้อนสารพิษหรือ
ตอบ หมึกหนังสือพิมพ์ของญี่ปุ่นทำจากพืช ไม่มีสารพิษ จึงมั่นใจได้ว่าไม่มีการปนเปื้อน ส่วนหมึกหนังสือพิมพ์ไทยนั้นไม่ทราบว่ามีสารพิษอยู่หรือไม่ (อาจารย์ไทยบอกว่ามีสารตะกั่ว ฯลฯ) ต้องทำการวิเคราะห์ดูก่อนว่าความเข้มข้นมีมากน้อยแค่ไหน
อย่างไรก็ตาม หากสารพิษมีความเข้มข้นไม่มากนัก ซีเมนต์ในดินจะเป็นตัวช่วยกักสารพิษไว้ไม่ให้กระจายออกไปสู่สิ่งแวดล้อม เคยมีการทดลองจัดการดินปนเปื้อนสารกัมมันตรังสีจากอุบัติเหตุโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ โดยใช้ดิน Bon Terrain หนา 30 ซม. ครอบปิด พบว่ามีกัมมันตภาพรังสีออกมาน้อยมาก
2. จะทำดิน Bon Terrain โดยไม่ผสมซีเมนต์ได้ไหม
ตอบ การผสมซีเมนต์ทำให้เกิดผลดี คือ เพิ่มความแข็งแรงของดิน ป้องกันการเน่าเปื่อยของเส้นใย และช่วยกักสารพิษ หากดินที่นำมาปรับปรุงไม่มีสารพิษ ปล่อยให้เน่าเปื่อยได้ ไม่ต้องการความแข็งแรง ก็ไม่ต้องผสมซีเมนต์ เช่นกรณีปรับปรุงตะกอนเลนก้นแม่น้ำ หรือปรับปรุงตะกอนจากโรงประปาแล้วนำไปปลูกต้นไม้ เป็นเพียงการปรับปรุงให้ดินมีความเป็นเนื้อมากขึ้น ไม่เหลวเละ จัดการง่าย ก็จะใส่เพียงเศษหนังสือพิมพ์เท่านั้น
3. ใช้กระดาษอื่นนอกจากกระดาษหนังสือพิมพ์ได้ไหม
ตอบ ได้ แต่ควรเป็นกระดาษบางๆ ไม่เคลือบ เพราะจะดูดน้ำได้ดี และเส้นใยกระจายตัวออกพันกับดินได้ง่าย
4. ใช้เส้นใยอื่นนอกจากกระดาษได้ไหม
ตอบ ที่ญี่ปุ่นกำลังทำการทดลองใช้เศษฟางแทนกระดาษหนังสือพิมพ์ แต่ฟางจะดูดน้ำได้น้อยกว่า
5. ที่ญีปุ่นผลิตเศษกระดาษด้วยวิธีใด
ตอบ ในญี่ปุ่นมีโรงงานผลิตเศษกระดาษเพื่อมาใช้กับเทคนิค Bon Terrain โดยเฉพาะ ใช้วิธีดึงกระดาษให้ฉีกออกจากกันเพื่อให้ได้เส้นใยยาวพันอนุภาคดินไว้อย่างซับซ้อน อย่างไรก็ตามการผลิตวิธีนี้จะทำให้เกิดฝุ่นกระดาษมาก อาจารย์กำลังทำวิจัยเปรียบเทียบระหว่างการฉีกกระดาษกับตัดกระดาษว่ามีความแตกต่างมากน้อยเพียงใด
6. ดินที่ทำการปรับปรุงจนเป็นดิน Bon Terrain ต้องนำไปใช้ทันทีหรือไม่ ถ้าเลิกใช้แล้วจะจัดการอย่างไร เพราะมีส่วนผสมของซีเมนต์อยู่ด้วย
ตอบ ดินนี้เมื่อผสมแล้วสามารถเก็บไว้ก่อนแล้วนำออกมาใช้เมื่อต้องการ หากเก็บรักษาถูกวิธี (ด้วยการบดอัดอย่างถูกต้อง) ดินจะแทบไม่เสื่อมสภาพ เนื่องจากดินนี้มีอายุการใช้งานกึ่งถาวร การนำไปใช้กับสิ่งก่อสร้างกึ่งถาวรจึงเหมาะสมที่สุด กรณีสิ่งก่อสร้างชั่วคราวก็สามารถเคลื่อนย้ายนำไปใช้ที่อื่นอีกได้ แต่ความแข็งแรงของดินอาจลดลงบ้าง (อยู่ในระหว่างการวิจัย)
7. เทคนิคนี้ใช้ปรับปรุงดินเหนียว ดินทราย ได้ทุกชนิดหรือไม่
ตอบ โดยทั่วไปปรับปรุงดินที่มีอินทรียสารไม่มากได้ทุกชนิด หากเป็นดินที่มีความเป็นทรายสูงมาก เศษกระดาษหนังสือพิมพ์จะทำให้น้ำผ่านดินง่ายขึ้นกว่าเดิม (ไม่ดี) หากเป็นดินตะกอนที่มีสารบางชนิดเจือปน อาจทำให้คุณภาพดินที่ได้ไม่เหมาะสมกับการใช้งานด้านโยธา จึงควรมีการทดลองคุณสมบัติดินที่ผสมแล้วทุกครั้งก่อนนำไปใช้
8. ถ้าไม่มีเครื่องจักรกลหนักอย่างรถแบ็คโฮ จะผสมดินด้วยวิธีอื่นได้หรือไม่
ตอบ ใช้แรงคนผสมก็ได้ หรือใช้โม่ผสมปูนก็ได้ แต่ควรหมุนด้วยรอบต่ำใช้เวลานานๆเพื่อผสมวัสดุต่างๆให้เข้ากัน
9.เทคนิคนี้มีข้อเสียบ้างหรือไม่
ตอบ
- จากการนำไปใช้ในญี่ปุ่นที่ผ่านมา พบว่าสำหรับดินบางประเภท เมื่อผสมปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์ลงไปจะเกิด Cr(VI) ซึ่งเป็นสารก่อมะเร็ง ในประเทศญี่ปุ่นกระทรวงที่ดินฯ มีข้อกำหนดให้ต้องทำการทดลองทุกครั้งก่อนก่อสร้างจริงว่าเกิด Cr(VI) หรือไม่ ปัญหานี้สามารถแก้ไขได้โดยการเปลี่ยนชนิดซีเมนต์ที่ใช้เป็น fly ash cement
- หากการก่อสร้างไม่ได้มาตรฐานดินจะสูญเสียคุณภาพ อาจทำให้เกิดความเสียหายได้ (เช่น คันดินพังทำให้น้ำท่วม)
10. อยากทราบสัดส่วนการผสมกระดาษหนังสือพิมพ์และซีเมนต์
ตอบ ขึ้นกับสัดส่วนปริมาณน้ำในดินที่ใช้
วิธีคำนวณสัดส่วนประมาณปริมาณน้ำในดิน
สัดส่วนปริมาณน้ำในดิน W = 100 * มวลน้ำที่อยู่ในดิน Mw / มวลดิน Ms
สัดส่วนการผสมโดยประมาณ สำหรับดิน 1 ลบ.ม.ที่มีสัดส่วนปริมาณน้ำในดิน 100% ใช้กระดาษหนังสือพิมพ์ 50 กิโลกรัม ปูนซีเมนต์ 100 กิโลกรัม
-----
นับเป็นเทคนิคที่น่าสนใจทั้งในแง่มุมของการนำของเสียมาใช้ประโยชน์ และการก่อสร้างด้วยวัสดุคุณภาพสูง ส่วนความเหมาะสมที่จะนำมาใช้ในเมืองไทย อาจารย์ทาคาฮาชิและผู้เชี่ยวชาญในสถาบันการศึกษาของไทยกำลังร่วมกันทดสอบ หากได้ผลเป็นที่น่าพอใจ เมืองไทยก็จะมีวัสดุคุณภาพดีในการก่อสร้าง สามารถป้องกันภัยพิบัติได้ดีขึ้นอีกระดับหนึ่ง
(ผู้เขียนเพียงสรุปเนื้อหาตามความเข้าใจจากการสนทนา การบรรยาย เอกสาร และการทดลองที่ผ่านตาในช่วง 1 สัปดาห์ ไม่มีความรู้ทางวิชาการในด้านนี้แต่อย่างใด หากต้องการทราบรายละเอียดเพิ่มเติมจากอาจารย์ผู้ทำวิจัย กรุณาส่งอีเมล์มาที่ [email protected] )
ดีค่ะ น่าสนใจมาก มาก เป็นการผสมผสานเทคโนโลยีให้อยู่ร่วมกับธรรมชาติ อยากได้ข้อมูลเพิ่มเติมอีกค่ะ