ผู้อ่านส่วนมากหรือเกือบทั้งหมดคงรู้จักปูนซีเมนต์ดี เพราะว่าเป็นวัสดุที่พบเห็นหรือใช้ในชีวิตประจำวันตลอดเวลา ไม่ว่าจะทำเป็นบ้านเรือน สะพาน ถนนหนทาง และอื่นๆอีกมาก แต่ผมเชื่อว่ามีผู้อ่านจำนวนไม่มากนักที่จะรู้เรื่องราวของปูนซีเมนต์ดังที่จะนำเสนอดังต่อไปนี้

ปูนซีเมนต์ หรือบางครั้งเรียกสั้นๆว่า ซีเมนต์ (cement) โดยทั่วไปหมายถึงวัสดุประสานซึ่งสามารถยึดวัตถุชิ้นเล็กๆ เข้าด้วยกัน คำว่าซีเมนต์นี้ยังกินความถึงสารซีเมนต์หลายประเภท แต่สำหรับงานด้านวิศวกรรมโยธาและการก่อสร้าง คำว่า “ ซีเมนต์ ” หมายถึงวัสดุผงละเอียดสีเทาหรือเทาเข้ม เมื่อผสมน้ำจะสามารถใช้เป็นวัสดุประสานยึดวัสดุประเภท อิฐ หิน และ ทราย เข้าด้วยกัน

การใช้ซีเมนต์ในยุคโบราณ

สารซีเมนต์ที่ใช้ในยุคแรกๆเป็นซีเมนต์ที่ไม่แข็งตัวในน้ำ ได้มาจากปูนปลาสเตอร์, ยิปซัม หรือปูนขาว ชาวอียิปต์โบราณใช้มอร์ต้าร์ (สารซีเมนต์ ผสมกับทรายและน้ำ) ซึ่งทำจากยิปซัม (ใช้เป็นสารซีเมนต์) ที่ผ่านการเผาเพื่อก่อสร้างสิ่งต่างๆหลายอย่าง รวมทั้งใช้เป็นวัสดุประสานระหว่างหินในการสร้างปิรามิดแห่งเคออปส์ (Pyramid of Cheops) เมื่อประมาณ 3,000 ปีก่อนคริสตศักราช ซึ่งยังคงอยู่จนถึงปัจจุบัน ดังแสดงในรูปที่ 1

การใช้ปูนขาวในยุคแรกได้เริ่มในกรีก ชาวโรมันเรียนรู้การใช้ปูนขาวจากชาวกรีก และชาวอียิปต์ก็เริ่มใช้ปูนขาวในสมัยเดียวกันกับชาวโรมัน การแข็งตัวของปูนขาวเกิดจากการรวมตัวกับน้ำและการทำปฏิกิริยากับคาร์บอนไดออกไซด์ในอากาศ ดังนั้นการแข็งตัวของเพสต์ ( สารซีเมนต์ผสมกับน้ำ ) หรือมอร์ต้าร์ที่ทำมาจากปูนขาวจึงเกิดจากผิวภายนอกเข้าสู่ภายใน และเนื่องจากปูนขาวต้องการก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์เพื่อใช้ทำปฏิกิริยาดังนั้นปูนขาวจึงไม่สามารถแข็งตัวในน้ำ ชาวโรมันโบราณใช้วิธีผสมปูนขาวให้เข้ากันอย่างดีและกระทุ้งให้แน่นเพื่อให้สิ่งก่อสร้างเกิดความแข็งแรงและคงทน สิ่งก่อสร้างในยุคนั้นยังมีให้เห็นอยู่มาก ที่มีชื่อเสียงได้แก่โคลีเซียม (Coliseum) ในกรุงโรม ประเทศอิตาลี ดังแสดงในรูปที่ 2

รูปที่ 1 ปิรามิดแห่งเคออปส์ใช้มอร์ต้าร์ที่ทำจากยิปซัมเป็นวัสดุเชื่อมประสาน สร้างประมาณ 3,000 ปีก่อนคริสตศักราช [ เอื้อเฟื้อจากคุณอุบลลักษณ์ รัตนศักดิ์ ]

รูปที่ 1. 2 โคลีเซียมที่กรุงโรมใช้ปูนขาวเป็นวัสดุเชื่อมประสาน [ เอื้อเฟื้อจากคุณอุบลลักษณ์ รัตนศักดิ์ ]

เนื่องจากมอร์ต้าร์ที่ทำจากปูนขาวไม่สามารถแข็งตัวได้ในน้ำซึ่งเป็นข้อเสียอย่างมากของการใช้มอร์ต้าร์ที่ทำจากปูนขาว ดังนั้นชาวกรีกและชาวโรมันโบราณจึงใช้เถ้าภูเขาไฟ (volcanic ash) ที่บดให้ละเอียดผสมกับปูนขาวและทรายทำเป็นมอร์ต้าร์ที่มีความแข็งแรงขึ้นและสามารถทนทานต่อการละลายของน้ำได้ดี

ในเถ้าภูเขาไฟมีธาตุซิลิกาและอลูมินาที่พร้อมจะทำปฏิกิริยากับปูนขาว ปฏิกิริยานี้มีชื่อว่า “ปฏิกิริยาปอซโซลาน (pozzolanic reaction)” เนื่องจากเถ้าภูเขาไฟที่ดีที่สุดมาจากหมู่บ้านปอซซูโอลิ (Pozzuoli) ใกล้กับภูเขาไฟวิซูเวียส (Vesuvius) ซึ่งเคยระเบิดพ่นลาวา (lava) และเถ้าถ่านออกมาอย่างมากมายในอดีต ดังนั้นคำว่า “ ปอซโซลาน ” จึงใช้ต่อกันมา และหมายถึงวัสดุที่ละเอียดคล้ายเถ้าภูเขาไฟเมื่อใช้ผสมกับปูนขาวและน้ำทำให้ได้สารซีเมนต์ ซึ่งมีคุณสมบัติในการยึดประสาน

วิวัฒนาการของปูนซีเมนต์สมัยใหม่ที่นับได้ว่า เป็นจุดเริ่มต้นของการพัฒนาความรู้ของปูนซีเมนต์อย่างกว้างขวางได้เริ่มเมื่อปี พ . ศ . 2299 ( ค . ศ . 1756) โดยชาวอังกฤษที่ชื่อ จอห์น สมีตัน (John Smeaton) เมื่อเขาได้สร้างประภาคารชื่อเอ็ดดีสโตน (Eddystone lighthouse) ที่นอกฝั่งคอร์นิช (Cornish) ขึ้นใหม่ภายหลังจากที่ประภาคารหลังเดิมถูกไฟไหม้ เขาได้ศึกษามอร์ต้าร์ที่ทำจากปูนขาวและวัสดุปอซโซลานหลายชนิดและในที่สุดพบว่ามอร์ต้าร์ที่ดีที่สุด ได้มาจากการผสมวัสดุปอซโซลานกับปูนขาวที่เผาจากหินปูนที่มีส่วนประกอบของดินเหนียวผสมอยู่ จึงถือได้ว่า จอห์น สมีตัน เป็นคนแรกที่เข้าใจถึงคุณสมบัติทางเคมีของปูนขาวที่แข็งตัวได้ในน้ำ (hydraulic lime) แม้ว่าการทดลองของ จอห์น สมีตันประสบความสำเร็จมากก็ตาม แต่ความก้าวหน้าของปูนขาวที่แข็งตัวได้ในน้ำเป็นไปอย่างช้ามาก

ปูนซีเมนต์ที่แข็งตัวได้ในน้ำ (hydraulic cement) ได้พัฒนาขึ้นโดย เจมส์ ปาร์คเกอร์ (James Parker) ซึ่งได้จดสิทธิบัตรปูนซีเมนต์ของเขาในปี พ . ศ . 2339 ( ค . ศ . 1796) โดยนำเอาหิน ปูนก้อนเล็กๆที่มีส่วนประกอบของซิลิกาและอลูมินามาเผาทำปูนซีเมนต์ ปูนซีเมนต์นี้ได้รับการขนานนาม ว่าปูนซีเมนต์โรมัน (Roman cement) ซึ่งเป็นการเรียกที่ผิดความหมายอย่างมาก เพราะปูนซีเมนต์ที่พัฒนาขึ้นนี้ไม่ได้มีส่วนคล้ายคลึงหรือเหมือนกับซีเมนต์ในสมัยโรมันเลย ปูนซีเมนต์ชนิดนี้มีการแข็งตัวเร็วใช้ได้ดีในบริเวณที่มีน้ำ อย่างไรก็ตามปูนซีเมนต์ชนิดนี้ค่อยๆหมดความนิยมลงภายหลังจาก พ . ศ . 2393 ( ค . ศ . 1850) เมื่อปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์เริ่มเข้ามาแทนที่

กระบวนการผลิตปูนซีเมนต์ที่นับได้ว่าเป็นต้นแบบสำหรับการผลิตปูนซีเมนต์ได้คิดค้นขึ้นโดย แอล เจ ไวแคต (L. J. Vicat) ในปี พ . ศ . 2356 ( ค . ศ . 1813) โดยการเผาส่วนผสมของหินชอล์ก (chalk) และดินเหนียวที่ผ่านการบดละเอียด ต่อมา โจเซฟ แอสพดิน (Joseph Aspdin) ช่างก่อสร้าง
ชาวเมืองลีดส์ (Leeds) ได้จดสิทธิบัตรการผลิต “ ปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์ (portland cement)” ขึ้นเมื่อวันที่ 21 ตุลาคม พ . ศ . 2367 ( ค . ศ . 1824) กระบวนการผลิตของเขาประกอบด้วยการใช้หินปูนที่ใช้ซ่อมถนนนำมาทุบให้แตกผสมร่วมกับปูนขาวและดินเหนียว บดให้ละเอียดในน้ำจนกลายเป็นน้ำโคลนข้น จากนั้นนำก้อนปูนขาวผสมดินเหนียวขนาดย่อมส่งเข้าไปเผาในเตาเผา จนก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ระเหยออกไปหมดได้เป็นเม็ดปูนซีเมนต์ เม็ดปูนซีเมนต์ที่ได้จะนำไปบดละเอียดเพื่อนำไปใช้งานต่อไป โจเซฟ แอสพดิน ได้เรียกปูนซีเมนต์ของเขาว่า “ ปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์ ” เนื่องจากสีของปูนซีเมนต์ที่แข็งตัวแล้วจะคล้ายกับสีของหินที่ได้มาจากเหมืองหินที่ดอร์เซต (Dorset) เมืองปอร์ตแลนด์ อย่างไรก็ตามคุณภาพของปูนซีเมนต์ที่ผลิตตามวิธีของ โจเซฟ แอสพดิน ยังไม่ดีนัก เนื่องจากอุณหภูมิที่ใช้ในการเผายังต่ำกว่าอุณหภูมิที่ใช้สำหรับเผาปูนซีเมนต์ในกระบวนการผลิตในปัจจุบัน

การใช้ปูนขาวและปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์ในประเทศไทย

การใช้ปูนขาวในงานทางด้านสถาปัตยกรรมและประติมากรรมของคนไทยมีให้เห็นตั้งแต่สมัยทวารวดี ช่วงพุทธศตวรรษที่ 11-12 สมัยอู่ทองในราวพุทธศตวรรษที่ 16–17 และพุทธศตวรรษที่ 18-19 ในสมัยสุโขทัย อยุธยา มาจนถึงสมัยกรุงรัตนโกสินทร์ อย่างไรก็ตามการใช้ปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์เพิ่งมีขึ้นในสมัยกรุงรัตนโกสินทร์นี้เอง การผลิตปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์ในประเทศไทยมีจุดเริ่มต้นมาจากพระราชจินตนาการ ของพระบาทสมเด็จพระมงกุฎเกล้าเจ้าอยู่หัวรัชกาลที่ 6 จากการที่ได้เสด็จไปทรงศึกษาต่างประเทศและทอดพระเนตรเห็นการพัฒนาการก่อสร้างอาคารและสิ่งก่อสร้างใหญ่ๆ จึงได้มีพระราชดำริที่จะสร้างโรงงานผลิตปูนซีเมนต์ขึ้นเองในประเทศ และได้ทรงพิจารณาในรายละเอียดว่าด้วยการตั้งบริษัทปูนซีเมนต์ขึ้นดังปรากฏในร่างพระราชหัตถเลขาในปี พ . ศ . 2456 (ดังแสดงในรูปที่ 3) โรงงานผลิตปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์แห่งแรกจึงได้ตั้งขึ้นที่บางซื่อ กรุงเทพมหานคร และเริ่มผลิตในปี พ . ศ . 2458 โดยมีกำลังการผลิตในขณะนั้นปีละ 20,000 ตัน ซึ่งสามารถทดแทนการนำเข้าปูนซีเมนต์จากต่างประเทศ

รูปที่ 3 ร่างพระราชหัตถเลขาของพระบาทสมเด็จพระมงกุฎเกล้าเจ้าอยู่หัวว่าด้วยการตั้งบริษัทปูนซีเมนต์ [2]

การผลิตและการใช้ปูนซีเมนต์ในประเทศไทยได้เพิ่มมากขึ้น โดยเฉพาะอย่างยิ่งในระยะหลังสงครามโลกครั้งที่ 2 ประเทศไทยได้เร่งพัฒนาการก่อสร้างอาคารบ้านเรือน และสิ่งสาธารณูปโภคพื้นฐาน เช่น การก่อสร้างเขื่อนภูมิพลขึ้นที่จังหวัดตากซึ่งเป็นเขื่อนอเนกประสงค์เขื่อนแรกที่ต้องการใช้ปูนซีเมนต์ทั้งสิ้น 300,000 ตัน และเพื่อไม่ให้เกิดการขาดแคลนปูนซีเมนต์ขึ้นภายในประเทศ รัฐบาลได้มอบหมายให้กรมชลประทานซึ่งเป็นผู้รับผิดชอบในการก่อสร้างดำเนินการก่อตั้ง บริษัทชลประทานซีเมนต์จำกัดขึ้นในปี พ . ศ . 2499 และในปี พ . ศ . 2501 โรงงานผลิตปูนซีเมนต์แห่งแรกของบริษัทชลประทานซีเมนต์ ที่อำเภอตาคลี จังหวัดนครสวรรค์ ก็ได้เริ่มผลิตปูนซีเมนต์โดยมีกำลังผลิตในขณะนั้นปีละ 100,000 ตัน เนื่องจากความต้องการปูนซีเมนต์มีมากขึ้นมาโดยตลอด บริษัทปูนซิเมนต์ไทยและชลประทานซีเมนต์ได้ดำเนินการปรับปรุงขยายโรงงาน และขยายกำลังการผลิตอย่างต่อเนื่องแต่ยังไม่พอเพียงต่อความต้องการ จึงมีการก่อตั้งบริษัทปูนซีเมนต์นครหลวง จำกัด ขึ้นเมื่อ พ . ศ . 2512 และในปี พ . ศ . 2515 ได้เริ่มทำการผลิตปูนซีเมนต์ที่โรงงานแห่งแรกที่อำเภอแก่งคอย จังหวัดสระบุรี ในปี พ . ศ . 2544 มีผู้ผลิตปูนซีเมนต์รายใหญ่ในประเทศไทยอยู่ 7 บริษัท คือ ปูนซิเมนต์ไทยอุตสาหกรรมจำกัด ชลประทานซีเมนต์จำกัด ( มหาชน ) ปูนซีเมนต์นครหลวงจำกัด ( มหาชน ) ทีพีไอโพลีนจำกัด ( มหาชน ) ปูนซีเมนต์เอเซีย จำกัด ( มหาชน ) สระบุรีซีเมนต์จำกัด และ สามัคคีซีเมนต์จำกัด ซึ่งมีกำลังการผลิตรวมประมาณ 40 ล้านตันต่อปี [3]

เรื่องของปูนซีเมนต์สำหรับครั้งนี้ขอจบเพียงแค่นี้ก่อนเพราะว่าเนื้อที่หมดแล้ว หากสนใจมาต่อกันคราวหน้า ซึ่งจะกล่าวถึงชนิดของปูนซีเมนต์และการเลือกใช้ปูนซีเมนต์ชนิดต่างๆเพื่อให้เหมาะสมกับการก่อสร้างบ้าน ผมเชื่อว่าท่านผู้อ่านคงจะพบว่าในรายการทีวีมีการโฆษณาประชาสัมพันธ์ปูนซีเมนต์จำนวนมาก และสิ่งที่โฆษณากับคุณสมบัติหรือคุณภาพของปูนซีเมนต์จะเป็นดังเช่นโฆษณาหรือไม่ ?

พบกันคราวหน้าครับ