В России ежегодно образуется более 4 млн тонн отходов стекла, а перерабатывается только 20-25%. Остальные отходы размещаются на полигонах, которые во многих регионах нашей страны близки к полному заполнению.
Имеется много способов эффективной переработки отходов стекла с получением разнообразной продукции. Однако, такие значительные объемы могут быть использованы в дорожном строительстве для замены песка и щебня в нижних слоях дорожных оснований или для производства строительных бетонов. Ежегодно производится более 60 млн куб.м строительного бетона. Для его производства требуется около 60 млн тонн заполнителей.
Настоящая статья посвящена строительным бетонам (стеклобетонам) с использованием различных видов отходов стекла. Их широкое использование позволит решить проблему утилизации отходов стекла в нашей стране.
Стеклобетон. Что это такое
Стеклобетон -это группа современных строительных материалов, в которых стекло может быть добавлено в различных видах. Виды и характеристики этой добавки определяют свойства полученного стеклобетона и области его применения.
Стеклобой в бетоне может заменять щебень и (или) песок, что снижает стоимость и вес бетона без потери его прочности. Стекло может вводиться в состав бетона в виде специальных материалов ( стекловолокно, стеклофибра, оптическое волокно или жидкое стекло) для придания стеклобетону особых свойств. Наконец, стекло может выступать в качестве связующего, придавая материалу повышенную кислотостойкость.
По сравнению с традиционным бетоном стеклобетон имеет целый ряд преимуществ:
- легкость;
- повышенная прочность и устойчивость;
- водостойкость, биологическая и химическая стойкость;
- Возможность придания специальных свойств (термостойкость с добавлением жидкого стекла, кислотостойкость на стеклянном вяжущем, теплоизоляционные свойства при использовании пеностекла в качестве заполнителя и др.).
Классификация и характеристики стеклобетонов
В зависимости от вида стеклянных добавок стеклобетон классифицируется:
- с оптическим волокном;
- армированные стекловолокном;
- с добавлением стеклофибры;
- с жидким стеклом;
- со стеклобоем;
- стекло в качестве связующего.
Стеклобетон с оптическим волокном (стеклооптикобетон, литракон)
Применение оптического волокна в качестве наполнителей для бетона позволяет создать полупрозрачный материал для декоративных целей. Широкое его использование сдерживается высокой ценой, но цены на него начали заметно снижаться.
Подробнее с технологией производства стеклооптикобетона и его характеристиками можно познакомиться на видео:
Бетон, армированный стекловолокном
Одним из недостатков бетона является его слабая прочность на растяжение. Это решается армированием бетона. Однако, применение железной арматуры увеличивает вес бетона. Использование стекловолокна позволяет обеспечить те же прочностные характеристики при одновременном снижении веса.
Стеклоармированный бетон обладает лучшей теплоизоляцией и устойчивостью к влаге.
Бетон с добавлением стеклофибры
В состав стеклофибробетона входят обрезки щелочестойкого стекловолокна (стеклофибра). Их использование позволяет получить материал, имеющий целый ряд преимуществ:
- легкость;
- водостойкость;
- прочность;
- высокие декоративные характеристики.
О производстве стеклофибробетона и его областях применения можно подробнее познакомиться на следующем видео:
Бетон с жидким стеклом
- бетонная смесь быстрее схватывается и быстрее набирает максимальную прочность;
- жаростойкость бетона увеличивается с 200 до 1400 град. С;
- увеличивается прочность и эластичность бетона, а также возрастает его стойкость к истиранию;
- повышается влагостойкость, а также химическая и биологическая стойкость бетона.
Благодаря этим свойствам бетоны с жидким стеклом используют при кладке печей, каминов, котлов. Их широко применяют для возведения гидротехнических сооружений, фундаментов и других объектов, эксплуатируемых в условиях повышенной влажности.
Бетон со стеклобоем
Использование стеклобоя вместо природных заполнителей бетона обеспечивает экономию средств и ресурсосбережение. Для его применения не требуется тщательная очистка боя стекла от примесей. Достаточно измельчить отходы стекла и произвести их рассев на требуемые фракции.
Для замены щебня (от 20 до 100%) используется фракция 40-70 мм, а фракции менее 5 мм заменяют песок. Взаимодействие стеклянного заполнителя с щелочной цементной матрицей приводит к образованию кремнегеля. При взаимодействии с влагой он значительно увеличивается в объеме, что приводит к образованию трещин в бетоне и снижению его прочности.
Эта проблема решается за счет термической обработки стеклобоя при температуре 700 град. С или при обработке его поверхности неорганическими кислотами или ПАВ. Термообработка связана с дополнительными затратами и требует специального оборудования. Обработка кислотами связана с повышенной опасностью и необходимостью утилизации отработанных кислот.
Наиболее простым и дешевым способом обработки стеклобоя является нанесение катионных поверхностно-активных веществ на его поверхность. Обработку можно проводить в любом смесителе, например, в бетономешалке. для того, чтобы исключить пыление мелкодисперсного стекла отверстие бетономешалки закрывают толстостенной полиэтиленовой пленкой, которую фиксируют резиновым шнуром.
Использование обработанного стеклобоя увеличивает прочность и влагостойкость бетона при одновременном уменьшении веса.
Стеклобетон со стеклом в качестве связующего
В щелочной среде мелкодисперсный стеклобой гидратируется с образованием кремниевых кислот, которые превращаются в очень прочный гель. Стекло в нем может выступать как в виде связующего, так и в виде наполнителей (замена песка и щебня). Может применяться стеклобетон на основе стеклянного вяжущего с обычными наполнителями.
Все разновидности стеклобетона на основе стеклянного вяжущего отличаются высокой кислотостойкостью и используются в промышленном строительстве, когда требуется защита от агрессивных воздействий.
Заключение
Все рассмотренные разновидности стеклобетонов позволяют при своем изготовлении использовать отходы стекла. Для изготовления жидкого стекла достаточно совместного измельчения стеклобоя с щелочами, а для применения боя стекла в качестве заполнителей бетонов -его измельчение и рассев на требуемые фракции с последующей обработкой ПАВ в любом смесителе, включая бетономешалку.
Большие объемы применения бетонов в строительстве позволят использовать весь объем образующегося стекольного боя. Необходимо лишь наладить работы по его сбору и доставке на строительные площадки.
Напишите, готовы ли вы принять участие в сборе отходов стекла для решения экологических проблем и ресурсосбережения.
