Бой стекла: применение в производстве строительных материалов

В России ежегодно образуется более 4 млн тонн отходов стекла, а используется только 20-25%. Остальное количество поступает на полигоны, увеличивая их площадь. Вторичное применение отходов стекла позволит сберечь природные ресурсы и сократить количество стеклянного мусора, размещаемого на полигонах.

В нашей стране из вторичного стекла производится много различной продукции от дорожных покрытий до строительных материалов, многие из которых имеют уникальные свойства. В настоящей статье рассмотрим подробнее переработку боя стекла для получения строительных материалов различного назначения.

Использование боя стекла-ресурсосбережение и решение экологических проблем

Стекло является уникальным материалом, которое может перерабатываться неограниченное количество раз без потери качества. Поэтому направлять такой материал на полигоны-это непозволительная роскошь. Кроме того бой стекла увеличит заполнение полигонах, которые во многих регионах нашей страны уже практически заполнены.

Бой стекла может быть эффективно переработан в стекольной промышленности с получением оконного стекла, стеклянной тары, а также разнообразных строительных материалов (стекловолокна, пеностекла, строительного кирпича, стеклянных микросфер и др.).

Утилизация 1 млн стеклянных бутылок позволит сохранить 300 тонн кварцевого песка и 100 тонн кальцинированной соды. На каждые 100 кг боя стекла экономится 126 кг исходного сырья. Экономия топлива составляет 0,25-0,3% на каждый процент использования стекольного боя.

Наиболее жесткие требования к отходам стекла применяются при их использовании в стекольной промышленности. А вот для производства строительных материалов требования не столь жесткие. Кроме того получение многих видов строительных материалов не требует высокотемпературной обработки, что более выгодно экономически.

Применение в строительстве

Отходы стекла, например, стеклянные бутылки могут служить основой при возведении несущих стен зданий. В качестве вяжущего можно использовать глину, цемент или раствор жидкого стекла. Благодаря наличию воздушных включений такой дом будет обладать хорошей теплоизоляцией.

Производство строительных материалов

С использованием боя стекла может быть получен целый ряд строительных материалов. Многие из них обладают уникальными характеристиками. Технологии подготовки отходов стекла к переработке с получением строительных материалов включает следующие стадии:

• сбор отходов стекла;
• мойка (при необходимости);
• сортировка;
• измельчение до требуемой дисперсности;
• очистка от загрязнений;
• рассев на требуемые фракции;
• плавление в печи, прессование или другие виды обработки.

Подробнее о подготовке отходов стекла можно прочитать на странице «Переработка стекла: способы утилизации и изделия из вторичного стекла».

Стекловолокно, стеклоткань

Предварительно подготовленный бой стекла плавят, полученный расплав под давлением пропускают через тонкие фильеры с получением нитей. Нити охлаждают и наматывают на катушки .

Стекловолокно используют для производства композиционных материалов (стеклопластиков, стеклобетонов и др.) и в качестве утеплителя. Из нитей на ткацком станке изготавливают стеклосетку (применяют для укрепления поверхностей при ремонте) или стеклоткань.

Легкая, прочная, химически стойкая, негорючая стеклоткань находит множество областей применения в строительстве:

• изоляция печных труб;
• укрепление поверхностей;
• тепло- и гидроизоляция;
• защита конструкционных строительных материалов от агрессивных сред и др.

Жидкое стекло

Жидкое стекло -это обобщенное название для всех растворимых щелочных силикатов. Получают сплавлением боя стекла с кальцинированной содой (поташом или солями лития). 90% жидкого стекла на рынке представлено натриевым стеклом. Возможно получить жидкое стекло без нагрева. Для этого бой стекла измельчают в вибромельнице в щелочном растворе.

Внешне жидкое стекло-это густая тягучая масса похожая на резину. На воздухе она затвердевает. Может находиться в виде силикатной глыбы, растворимого порошка или жидкого раствора (силикатный клей).

Жидкое стекло находит много применений в строительстве:

• для огнезащитных пропиток древесины;
• изготовления бетонов;
• для грунтовки поверхностей;
• для гидроизоляции.

Перечислить все области применения жидкого стекла даже только в строительной отрасли очень сложно.

Пеностекло

Для производства пеностекла стеклянный бой измельчают до высокой дисперсности (менее 50 мкм). Мелкодисперсный бой стекла смешивают с газообразователем и прокаливают при температуре 750-850 град. С. Получается материал с уникальными свойствами, состоящий из оплавленных газонаполненных ячеек, разделенных тончайшими перегородками.

Подробнее узнать о получении пеностекла, его характеристиках и областях применения можно узнать из следующего видео:

Пеностекло является одним из лучших теплоизоляционных материалов. Помимо низкой теплопроводности оно обладает высокой прочностью и долговечностью, абсолютно не горюче и не выделяет вредных веществ.

Керамический кирпич

Добавление боя стекла при производстве кирпича приводит к увеличению жидкой фазы при его обжиге. Это приводит к уменьшению пористости и водопоглощения и увеличивает прочность кирпича. Для эффективного применения бой стекла должен быть измельчен мене 1 мм.

Стеклобетоны

Применение боя стекла позволяет модифицировать такой распространенный строительный материал, как бетон и придать ему уникальные свойства. С использованием стеклянного боя могут быть получены следующие виды бетонов :

• стеклоармированный;
• со стеклофиброй;
• с оптиковолокном;
• с боем стекла;
• с жидким стеклом;
• бесцементные бетоны.

Стеклоармированный бетон

Бетон, армированный стекловолокном по характеристикам подобен железобетону, но имеет значительно меньший вес и лучшие теплоизоляционные характеристики.

Бетон с стеклофиброй

Применение обрезков щелочестойкого стекловолокна позволяет повысить прочность и химическую стойкость бетона. Оптимальным содержанием стеклофибры является 3-5% от массы сухого вещества. При меньшем количестве стекловолокна уменьшается прочность бетона, а при доле более 5%-изделие становится хрупким. Оптимальной длиной обрезков стекловолокна является 2-4 см.

Бетон с оптическим волокном

Применение оптического волокна позволяет получить уникальный бетон, способный пропускать свет. Одновременно увеличивается прочность бетона и снижается его вес.

Бетон с боем стекла

Использование боя стекла в качестве заполнителя бетонов является очень перспективным направлением, позволяющим улучшить декоративные свойства бетона. Взаимодействие стекольного боя с щелочной цементной матрицей может создавать проблемы. Однако, они эффективно решаются при предварительной обработке поверхности стекла неорганическим кислотами или ПАВ. Такого же эффекта можно добиться обработкой стеклянного боя при температуре 700 град. С в присутствии солей лития или циркония.

Бетон с жидким стеклом

Добавление жидкого стекла улучшает комплекс эксплуатационных свойств бетона:

• делает бетон жаропрочным;
• ускоряет застывание и набор максимальной прочности;
• увеличивает прочность и влагостойкость бетона;
• бетон становится более эластичным, не истирается, перестает пылить;
• увеличивается химическая и биологическая стойкость (становится невосприимчивым к действиям грибков и плесени).

Бесцементные бетоны

Мелкодисперсное стекло в водой не проявляет вяжущих свойств. Однако в щелочной среде мелкодисперсный бой стекла гидратируется с образованием кремниевых кислот, которые превращается в прочный полимерный гель. В нем присутствуют микро- и наноразмерные частицы, обладающие свойствами стекла и новых стеклоподобных полимеров, образующихся в процессе механоактивации.

Таким образом, в таком бетоне стекло может являться и связующим и наполнителем одновременно. на основе силикатных вяжущих, получаемых при диспергировании боя стекла в щелочной среде разработан ряд новых строительных материалов. Высокой эффективностью отличаются теплоизоляционные силикатные материалы, полученные по технологии производства газобетонов, в которых в качестве связующего выступает коллоидный кремнезем.

Облицовочные материалы

В качестве облицовочных материалов применяются стеклочерепица и стеклоплитки. Стеклочерепицу производят из специального ударопрочного стекла. Форма такой черепицы идентична керамической или полимерпесчаной. Ее можно комбинировать с обычной черепицей.

Использование стеклянной черепицы обеспечивает энергосбережение. Для этого под нее помещают подложку из черного нейлона. Солнечные лучи нагревают его, и теплый воздух циркулирует по всей площади крыши, вызывая нагрев теплоносителя, который используется для обогрева дома (с 1 кв. м такой черепицы можно получить до 350 кВт ч тепловой энергии).

Облицовочная стеклянная плитка обладает массой преимуществ (хорошо отражает свет, полностью экологичный материал, устойчива к влаге и чистящим средствам, хорошо сочетается с другими отделочными материалами).

Ее получают при плавлении боя стекла с размерами частиц 2-3 мм. Возможно также производство стеклоплитки без применения высоких температур. Для этого измельченный бой стекла (до 95% по массе) смешивают с красителями и полиэфирной смолой. После вакуумирования и химического отверждения смолы получают высококачественную плитку с отличными декоративными характеристиками.

Бой стекла в декоре

Сигран

Это изделия из прессованного измельченного стеклянного боя с добавлением красителей, имитирующие мрамор.

Смальта

Смальту получают плавлением смеси боя стекла с оксидами различных металлов. Используют для декорирования фасадов, изготовления элементов декора, мозаики. Материал не впитывает влагу и не расширяется при нагреве. Не бьется и не трескается от ударов, полностью экологичен.

Стеклошарики

Благодаря высокой химической и атмосферной стойкости стеклянные шарики широко используются для украшения как наружных фасадов зданий, так и во внутреннем интерьере помещений. Они могут чудесно преобразить любой интерьер.

Заключение

В одной статье невозможно рассказать о всех видах строительных материалов, которые можно получить при переработке боя стекла. За рамками настоящего обзора остались стеклоблоки, стеклонаполненные лакокрасочные материалы и герметики, стеклообои, декоративная стеклянная крошка и многое другое.

Использование боя стекла позволяет получить строительные материалы с уникальными характеристиками. Поэтому очень странно, что отходы стекла до сих пор в основном направляются на полигоны вместо эффективной переработки с получением востребованной продукции. Поэтому планирую продолжить на сайте более подробный рассказ об отдельных видах строительных материалов, получаемых с использованием боя стекла.

Напишите, как вы относитесь к проблеме вторичной переработки отходов стекла. Какие виды продукции из вторичного стекла вас интересуют. Готовы ли вы принять личное участие в переработке стеклянных отходов.