คอนกรีตเสริมเหล็ก

คอนกรีตเสริมแรง (reinforced concrete หรือ ferro concrete) คือ คอนกรีตที่มีการเพิ่มสมรรถภาพการรับน้ำหนัก โดยการใช้วัสดุอื่นเข้ามาช่วย เช่น เหล็ก หรือ หรือในบางครั้งใช้วัสดุธรรมชาติ เช่น ไม้ไผ่ เพื่อเพิ่มความสามารถที่ขาดไปของคอนกรีต คือความเปราะ คอนกรีตเสริมแรงนิยมเรียกว่า คอนกรีตเสริมเหล็ก (คสล.) เนื่องจากเหล็กเป็นวัสดุที่นิยมนำมาใช้ในการเสริมแรง

เหล็กเสริมจะถูกดัดเป็นรูปร่าง และวางอยู่ภายในคอนกรีตเสริมเหล็ก

การใช้งานคอนกรีตเสริมแรงเกิดขึ้นในช่วงคริสต์ศตวรรษที่ 19 โดยมักจะมีการกล่าวถึง สวนฝรั่งเศสชื่อ Monier สร้างในปี พ.ศ. 2403 (ค.ศ. 1860) ภายหลังจากความสำเร็จของระบบคอนกรีตเสริมแรง ปลายคริสต์ศตวรรษที่ 20 ได้มีการคิดระบบที่เรียก คอนกรีตอัดแรง (prestressed concrete)

คุณสมบัติของคอนกรีตเสริมแรง

เนื่องจากคอนกรีตสามารถรับแรงอัดได้สูงขณะที่ความสามารถในการรับต่ำ เมื่อถูกแรงดึงจะทำให้คอนกรีตเปราะแตกได้ง่าย ด้วยสาเหตุนี้ ระบบคอนกรีตเสริมแรงจึงถูกนำมาใช้ โดยการนำวัสดุอื่นที่สามารถรับแรงดึงได้ เช่นเหล็ก มาใส่ไว้ภายในคอนกรีตเพื่อเพิ่มความสามารถในการรับแรง โดยอาจกล่าวได้ว่า คอนกรีตรับแรงอัด และเหล็กรับแรงดึง ถึงแม้ว่าในช่วงแรกหลังจากที่คอนกรีตเริ่มแข็งตัว คอนกรีตและเหล็กจะร่วมกันรับแรงดึงจนถึงสถาวะที่คอนกรีตไม่สามารถรับแรงดึงได้

คุณสมบัติทางกายภาพ 3 อย่างที่ทำให้ คอนกรีตเสริมเหล็กเป็นที่นิยม อย่างที่หนึ่งคือค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวของคอนกรีตและเหล็ก มีค่าใกล้เคียงกันมาก ซึ่งเมื่ออุณหภูมิเปลี่ยนแปลง ทำให้คอนกรีตและเหล็กขยายตัวหรือหดตัวได้พร้อมกัน อย่างที่สองคือเมื่อคอนกรีตแข็งตัว คอนกรีตจะจับเหล็กเสริมได้แน่น ซึ่งทำให้เกิดการการถ่ายเทแรงภายในระหว่างคอนกรีตและเหล็กเสริม เหล็กข้ออ้อยนิยมถูกนำมาใช้ในโครงสร้างหลัก เนื่องจาก สัมประสิทธิ์แรงยึดเหนี่ยวระหว่างคอนกรีตและเหล็กเสริมมีค่ามาก เมื่อเทียบกับเหล็กกลม อย่างที่สามคือค่าพีเอช (pH) ของสารเคมีที่เกิดจากพอร์ตแลนด์ซีเมนต์ เมื่อคอนกรีตแข็งตัวจะมีสารเคมีออกมาเคลือบเหล็กเส้นเป็นฟิล์มบางๆ ไว้ป้องกันไม่ให้เหล็กเส้นถูกกัดกร่อนหรือเป็นสนิม