Стройматериалы из битого стекла

До сих пор в России самым распространенным способом утилизации минеральных отходов является их захоронение. Если посмотреть на подобную практику с экономической и экологической точки зрения, то помимо нанесения ущерба почвам, подземным водам, засорения территории мы при захоронении твердых бытовых отходов теряем безвозвратно уже однажды добытые и переработанные в пластиковую и металлическую тару, стекло и бумагу природные ресурсы.
Существенный экономический и экологический эффект может принести решение проблемы утилизации боя искусственного стекла. Сейчас предприятия предлагают стеклобой за бесценок, просто так, лишь бы освободиться от него.

Выявлением перспективности применения боя искусственных щелочных стекол для получения вяжущих автоклавного и безавтоклавного твердения занимаются технологи Московского государственного строительного университета. Им удалось получить целый ряд новых строительных материалов на основе этого вяжущего с высокими физико-механическими и эксплуатационными свойствами. Элементы мощения мостовых, изготовленные здесь по вибропрессовой технологии, имеют прочность при сжатии от 35 до 60 Мпа, МРЗ — более 250 циклов и характеризуются высокой коррозийной стойкостью к солям, кислотам, щелочам (от 0,92 до 0,97). Мелкозернистый бетон при средней плотности 1900 — 1960 кг/м3 имеет прочность при сжатии 20 — 30 МПа, при изгибе — 4,3 — 5,2 МПа.

Технологи попробовали применить стеклобой при создании шлакостекольного вяжущего вещества безавтоклавного твердения. Так появилось щелочеземельное вяжущее с применением щелочных затворителей (в частности, NaOH и соапстока — щелочного отхода, образующегося при рафинации рыбьего жира). Доля стеклобоя в составе материала (в технологии преобладала автоклавная обработка) составила от 6,5 до 45 процентов.

Сейчас в МГСУ создаются энергосберегающие, безавтоклавные экологически чистые технологии производства новых видов строительных материалов на основе боя искусственных стекол. В процессе работы выявилась возможность получения широкой гаммы материалов самого разнообразного назначения. Это строительные растворы, мелкозернистые бетоны и поризованные теплоизоляционные материалы. Все они имеют повышенные защитные, прочностные, антикоррозийные и другие свойства.

Разработанные технологии позволяют создавать материалы с заданными, регулируемыми свойствами и использовать их в разных отраслях:

промышленное и гражданское строительство — дороги, канализационные коллекторы, взлетные полосы аэродромов, теплоизоляция и отделка, ограждения, защищающие от излучения;

атомная промышленность — бетонные ограждения реакторных установок и хранилищ отходов, облицовка боксов с радиоактивным оборудованием, негорючие теплоизоляционные покрытия;

химическая промышленность — стойкие к агрессивным средам строительные конструкции, отделка и теплоизоляция производственных помещений.

Бой искусственного стекла ценится как сырье для получения вяжущего материала из-за содержания в нем кремнезема и щелочных оксидов, а также Al2O3 и CaO. Особый интерес представляет бой барийсиликатных стекол. Материалы на его основе применяются при отделке рентгеновских кабинетов и других помещений, требующих специальных покрытий. Бой свинцовых стекол идет в строительные материалы, используемые при строительстве и отделке объектов атомной промышленности.

В основу работ, раскрывающих потенциальные возможности утилизации техногенных стекол, было положено теоретическое положение о том, что стекла в тонкодисперсном состоянии при повышенных температурах в щелочной среде обладают вяжущими свойствами и способны в результате омоноличивания твердой фазы образовывать прочный строительный материал. После сортировки, дробления, помола и рассеивания на фракции стекло можно считать полностью подготовленным для получения строительных материалов. Наиболее простым и доступным вариантом утилизации стеклобоя является традиционная технология изготовления мелкозернистого бетона, где стеклобой выступает в качестве заполнителя.

В данной системе доля использования стеклобоя составляет 70 процентов. Технология использует пластичные и жесткие смеси. Отформованные изделия не требуют специальной Тепловой обработки.

Максимально утилизировать стеклобой позволяет технология получения мелкозернистого бетона и раствора, когда стеклобой выступает и в качестве вяжущего, и в качестве заполнителя. Технология получения поризованного теплоизоляционного материала на основе стеклобоя основана на способе сухой минерализации пены и включает в себя приготовление пены, минерализацию ее порошком стеклобоя при активном перемешивании и залив пеномассы в формы. Условия твердения — сушка при температуре 40 — 50 oС. Доля использования стеклобоя в композиции — 92 — 95 процентов.

Испытания показали, что материалы на основе боя искусственных стекол не уступают, а в ряде случаев и превосходят по общестроительным и функциональным свойствам аналогичные материалы, изготавливаемые из традиционных вяжущих. Например, поризованный теплоизоляционный материал на основе стеклобоя имеет при средней плотности 300 кг/м3 следующие физико-технические характеристики: прочность при сжатии — 0,8 МПа, прочность при изгибе — 0,3 МПа, водопоглощение — 38 процентов по массе, коэффициент размягчения — 0,94, теплопроводность 0,054 Вт/(м/oС), коэффициент паропроводности — 0,085 мг/(чмПа). Кроме того, материал не горюч, при температуре более 600 — 700 oС происходит его вспучивание, что позволяет рекомендовать его для устройства тепловой изоляции зданий промышленного и гражданского назначения, крупных энергетических объектов, машинных залов атомных станций, а также промышленного и технологического оборудования с температурой изолируемой поверхности 600 oС и более.

Организация производства материалов на основе боя искусственных стекол может осуществляться на действующих предприятиях стройиндустрии и не требует существенных капиталовложений. Утилизация стеклобоя позволит решить ряд производственных проблем и улучшить экологическое положение в промышленных регионах.