Design a site like this with WordPress.com
Get started

ช่างเก่าเล่าเรื่อง : ปูนซีเมนต์ในการก่อสร้างยุคโบราณ

ย้อนไปในยุคโบราณที่ยังไม่มีนวัตกรรมของคอนกรีตและซีเมนต์แบบปัจจุบัน ช่างสมัยนั้นเขาใช้วัสดุอะไรในการก่อสร้างจนทำให้สิ่งก่อสร้างเหล่านั้นมีอายุยาวนานนับพันปีจนถึงทุกวันนี้ได้ ?

วันนี้เราเลยจะพาทุกคนนั่งไทม์แมชชีนย้อนกลับไปดูนวัตกรรมของซีเมนต์ในงานก่อสร้างยุคโบราณกันค่ะ โดยในแต่ละหัวข้อที่เราจะยกตัวอย่างให้ทุกคนดู การใช้งานวัสดุจะมีความแตกต่างกันไปตามสภาพแวดล้อมและยุคสมัยนั้นๆ เริ่มต้นกันที่…..

การสร้างพีระมิด : ยุคอียิปต์โบราณ

ปูนซีเมนต์ในยุคอียิปต์โบราณ ได้มาจากการเผาดินและยิปซัม หลังจากนั้นก็จะนำซีเมนต์ที่ได้มาผสมกับทรายและน้ำ เพื่อใช้เป็นวัสดุประสานระหว่างหินในการก่อสร้างพีระมิดเมื่อประมาณ 3,000 ปี ก่อนคริสตศักราช ซึ่งยังคงอยู่จนถึงปัจจุบัน

จากการศึกษาส่วนประกอบ และสารที่เกิดขึ้นในวัสดุประสานของพีระมิด ทำให้ผู้เชี่ยวชาญวัสดุศาสตร์ที่สถาบันเทคโนโลยีแมสซาชูเซตส์ได้คิดเริ่มต้นออกแบบคอนกรีตจีโอโพลีเมอร์ที่ทำจากหินปูนบด, คาโอลินั่ม, ซิลิกาและเกลือนาตรอน (Natron) ซึ่งเป็นสารที่พบในซากของทะเลสาบน้ำเค็มที่ระเหยไป ทั้งนี้ชาวอียิปต์ก็ยังใช้เกลือนาตรอนสำหรับรักษาสภาพของมัมมี่อีกด้วย และจากการทดลองเกลือนาตรอนเองก็มีคุณสมบัติที่สามารถเป็นตัวกระตุ้นในการสร้างปฏิกิริยากับจีโอโพลีเมอร์ได้อย่างดี

เสาวิหาร : ยุคกรีก-โรมัน

จุดเริ่มต้นของการศึกษาวัสดุที่ใช้ในงานก่อสร้างยุคโรมัน เกิดจากการตั้งคำถามที่ว่า “ทำไมเสาคอนกรีตของโรมันยุคโบราณ ถึงมีความแข็งแรงมานานกว่า 2,000 ปี แม้ว่าจะโดนน้ำทะเลกัดเซาะทุกวัน ?”

ทีมวิจัยจากสหรัฐอเมริกาได้ค้นพบว่า เสาโรมันยุคโบราณถูกสร้างขึ้นมาจากเถ้าภูเขาไฟหินปูน และน้ำทะเลจนเกิดเป็นปูนขาว ซึ่งมีคุณสมบัติพิเศษคือ เนื้อปูนสามารถแข็งตัวได้แม้อยู่ใต้น้ำ หรือที่เรียกกันว่า “hydraulic cement” (ส่วนปูนที่ไม่สามารถแข็งตัวในภาวะที่เปียกน้ำได้จะเรียกว่า “non-hydraulic cement”) สามารถที่จะดูดซับเกลือแร่จากน้ำเค็มของทะเลได้ดี และส่งผลให้เสาคอนกรีตโบราณมีความแข็งแรงมากยิ่งขึ้น หลังจากได้ปูนขาวซึ่งเป็นส่วนผสมจากเถ้าภูเขาไฟและหินปูนแล้ว จะนำหินภูเขาไฟมาผสมก่อนนำไปสร้างเป็นเสาของวิหารต่อไป

เมื่อเวลาผ่านไป สิ่งก่อสร้างที่สร้างด้วยซีเมนต์ที่แข็งตัวได้แม้เปียกน้ำกลับค่อยๆ สูญหายไปจนหลงเหลือให้เห็นในสิ่งก่อสร้างยุคหลังนี้เพียงไม่กี่แห่ง จนเข้าสู่ช่วงกลางศตวรรษที่ 18 จึงเริ่มมีการพัฒนาสูตรซีเมนต์ให้มีคุณลักษณะเดียวกับองค์ความรู้เดิมของชาวกรีก-โรมัน โดยซีเมนต์ที่ถูกพัฒนาขึ้นในยุคหลังนี้มักรู้จักกันในชื่อว่า “ซีเมนต์พอร์ตแลนด์”

กำแพงเมืองจีน : ประเทศจีน

การก่อสร้างในยุคแรกๆของกำแพงเมืองจีนนั้น เริ่มมาก่อนสมัยราชวงศ์สุย โดยมีระบบการก่อสร้างด้วย “ดินโคลนผสมฟาง” ด้วยการนำเอาดินโคลนและฟาง หิน มาวางเป็นชั้น ๆ และกระทุ้งด้วยค้อนไม้ ซึ่งก็เป็นหลักการเดียวกับการบดอัดดินให้แน่น ส่วนฟางก็ทำหน้าที่เพิ่มความแข็งแรงให้กับกำแพงได้เป็นอย่างดี แต่กำแพงดินก็เสื่อมสลายไปได้ตามธรรมชาติ จนแทบจะไม่หลงเหลือโครงสร้างเดิม

ต่อมาในสมัยราชวงค์ถัง ได้เริ่มพัฒนาการก่อสร้างสถานที่ต่าง ๆด้วย “อิฐ” ซึ่งมีความแข็งแรงมาก แต่มีต้นทุนที่สูงในการก่อสร้าง ดังนั้นอิฐจึงถูกสร้างอยู่เฉพาะกำแพงวัง และป้อมปราการที่สำคัญ ๆ ทั้งภายในและภายนอก ส่วนกำแพงที่อยู่นอกเมืองไปไกล ๆ นั้นด้านในเขาก็ถมด้วยดิน โคลน และทราย และนำอิฐมาใช้เฉพาะด้านหน้าเท่านั้น

ในสมัยราชวงศ์หมิง ได้เริ่มนำ “น้ำข้าวเหนียว” มาเป็นส่วนผสมกับปูน เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพในการยึดเกาะระหว่างกันให้แน่นหนาขึ้นกว่าเดิม ดังนั้นเมื่อเทคโนโลยีแบบนี้เห็นผลได้ชัด การเผาอิฐเริ่มทำกันอย่างกว้างขวาง นักวิทยาศาสตร์ยังได้ทดลองใช้ส่วนผสมปูนกับน้ำข้าวเหนียวในการบูรณะอาคารเก่าแก่ได้รับความเสียหาย ปรากฏว่าส่วนผสมนี้มีความแข็งแกร่งสูงกว่าปูนฉาบที่ผสมปูนขาวเพียงอย่างเดียว ทำให้ส่วนผสมปูนกับน้ำข้าวเหนียวเป็นวัสดุที่เหมาะสมในการบูรณะโบราณสถาน

อยุธยา : ประเทศไทย

การใช้ปูนนั้นมีมาตั้งแต่สมัยก่อนทวารวดี แต่ไม่ใช่ปูนซีเมนต์ เป็นปูนธรรมชาติ เป็นปูนแบบโบราณที่เรียกว่า ปูนตำปูนหมัก โดยนำปูนจากธรรมชาติมาหมัก และตำเข้ากับส่วนผสมอย่างอื่นที่ทำให้เกิดความเหนียวและคงทนถาวร เช่น น้ำอ้อย ไว้ใช้เป็นวัสดุประสานระหว่างอิฐ ส่วนปูนก่อ ได้มาจากการเผาหินปูนจนได้เป็นสีขาว เรียกว่า ปูนดิบ แล้วจึงเอาไปหมัก หมักปูนดิบเพื่อให้ปูนดิบดูดน้ำแล้วกลายสภาพเป็นปูนเหนียว ปูนฉาบ โดยจะใช้ปูนเหนียวนำมาผสมกับทราย เอาไว้ใช้ฉาบชั้นแรกก่อน แล้วจึงใช้ปูนเหนียวที่ตำได้ที่ให้เนื้อมันเนียนใช้ฉาบผิวนอกสุดอีกทีหนึ่ง เรียกว่า การตำปูน ส่วนอิฐนั้นมีใช้แล้วในสมัยอยุธยาเพราะเราจะเห็นจากซากโบราณสถานหลายๆแห่ง ก่ออิฐถือปูนในสมัยก่อนจึงใช้ปูนตำปูนหมักก่อประสานอิฐและฉาบ ทำให้รักษา ความคงทานได้ยาวนาน

ปูนหมัก ประกอบได้ด้วย ปูนขาว น้ำอ้อย หนังวัวหนังควาย (สารอินทรีย์)รากไม้หรือเปลือกไม้ 7 ชนิด (ส่วนมากจะเลือกพืชที่มีเปลือกไม้ที่ลอกและกะเทาะออกจากต้นได้ )
กรรมวิธีการทำปูนหมัก คือการนำ หนังวัวหนังควายเคี่ยวกับน้ำอ้อยจากนั้นนำมาหมักกับปูนขาว และรากไม้ 7 ชนิด และในการฉาบพื้นผิวของวัตถุนั้น จะใช้ปูนขาวเป็นตัวฉาบ



เชื่อว่าถ้าหากเราสามารถนำวิทยาการจากการก่อสร้างของยุคโบราณ มาประยุกต์ใช้กับยุคปัจจุบันได้ ภูมิปัญญาเหล่านี้อาจจะกลายเป็นจุดเริ่มต้นในการพัฒนานวัตกรรมที่ช่วยให้อุตสาหกรรมก่อสร้างมีคุณภาพ และยั่งยืนมากขึ้นได้เลยค่ะ

#ช่างเก่าเล่าเรื่อง ในครั้งหน้าจะพาทุกคนย้อนอดีตกลับไปดูนวัตกรรมงานก่อสร้างเรื่องไหน อยากให้คอยติดตามกันอ่านกันต่อไปนะคะ


Advertisement

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out /  Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out /  Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out /  Change )

Connecting to %s

%d bloggers like this: