Отходы стекла считаются самыми трудными для утилизации, они наносят вред окружающей среде. Материал этот не разлагается под воздействием природных процессов, а также большинства щелочей, кислот и солей. Ежегодно в мире образуется большое количество промышленных и бытовых отходов стекла, которые, однако, могут быть переработаны и использованы в производстве новых изделий.
Учёные Красноярского научного центра Сибирского отделения Российской академии наук с коллегами из СФУ разработали усовершенствованный высокопрочный стеклонаполненный бетон, состоящий на 90 процентов из стекольных отходов. В качестве стеклобоя использовали отходы оконного стекла. Данный композит перспективен в строительстве, отделке и реставрации зданий, где требуются максимально прочные и долговечные материалы.
Стекло в качестве наполнителя для бетонных составов обычно снижает прочность материала из-за химического взаимодействия с цементом. Поэтому исследователи представили новый подход к созданию композитного стеклобетона - измельчали битое стекло. В качестве наполнителя использовались частицы стекла размером около 50-60 микрометров, полученные на шаровой мельнице. В качестве связующего элемента также использовалось стекло, но измельчённое ещё больше - до одного микрометра - на планетарной мельнице.
Стекло содержит оксид кремния, который, вступая в химическую реакцию с добавленным оксидом кальция, формирует силикат кальция. Он и выполняет роль связующего элемента в стеклобетонном материале. Силикат кальция позволяет исключить цемент из состава, что значительно снижает энергозатраты и выбросы углерода при производстве строительных изделий.
Увеличение тонкости помола стекла до размера одного микрометра также позволило учёным отказаться от автоклавного отвердения при производстве стеклобетона. Автоклавная закалка значительно увеличивает стоимость и энергоёмкость процесса. Её исключение позволяет значительно сэкономить энергетические ресурсы.
Учёные провели ряд экспериментов и оптимизировали параметры процесса получения высокопрочного стеклобетонного материала. При увеличении концентрации вяжущего компонента - тонкоизмельченного стекла и оксида кальция - с 20 до 50 процентов прочность стеклобетонной композиции увеличивается в 2,5 раза.
- Человечество производит большое количество неразлагаемых и трудноразлагаемых отходов, оказывающих значительную техногенную нагрузку на окружающую среду. Размещение этих отходов на полигонах нерационально с экономической точки зрения, так как выводит материал из хозяйственного оборота. Мы разработали высокопрочный строительный материал на основе промышленных и бытовых отходов стекла. Использование отходов при производстве материалов позволит снизить как техногенную нагрузку на окружающую среду, так и себестоимость готовой продукции. Использование отходов в 2-3 раза дешевле природного сырья. Новый композит открывает возможности для создания более прочных и устойчивых сооружений в будущем,- считает кандидат технических наук, научный сотрудник Красноярского научного центра Сергей Добросмыслов.
