Переработка, захоронения, обезвреживания  и сбор промышленных отходов является одной из актуальных проблем окружающей среды. С экономической стороны вторичная переработка отходов невыгодна для хозяйствующих субъектов. Однако используя отходы можно решать несколько экологических проблем, как экономии значительного количества топлива и энергии и сохранение природных ресурсов.

Наиболее ценными вторичными ресурсом является  стеклянный бой.  Переработка стеклянного боя экономически выгодна и объемных энергетических затрат не требует. Результатами реализации вторичной переработки стеклобоя решаются следующие задачи:

− эстетическая это − возможные внедрение раздельного сбора может предполагать эксплуатацию контейнеров и мусоровозов, которые более пропорционально вмещается в развитию города;

− экологическая − уменьшение использования природных ресурсов за счет того что можно делать возврат в производство и продление срока действия полигонов твердо-бытовых;

− экономическая это − главным образом, получение дохода от реализации и использования вторичных отходов и удешевление бетона за счет использования стеклобоя (вторичное сырье), а также усовершенствование физико-механических свойств бетона[1].

Актуальность исследовательской работы является утилизация отходов стекла и применить стеклобой для изготовлений высокопрочного бетона.

Главной задачей является исследовать возможность замещения части цемента в составе тяжелого бетона с  мелкодисперсным стеклом.

Бетон самый распространённый материал используемый в строительстве. Он является сложным композиционным материалом, состоящий из цементного вяжущего, воды, минеральных заполнителей и модифицирующих добавок[2].

Для получения высокопрочного бетона необходимо соблюдать пропорциональность состава к другим используемым материалам, как песок, цемент, щебень и вода. А как напонитель используем измельченное стекло. Так как тонкомолотое стекло будет использован в виде наполнителя вместо цемента, сходство структур стекла и цемента немало важно (Талица 1).

Таблица 1- Химический состав стекла и цемента

Как видно в таблице в стекол присутствует около 7 % оксида кальция. По некоторым литературным данным материалы, обладающие менее 15 % оксида кальция, вяжущими качествами не владеют. Повышение пуццолановой воздействий в тонкомолотых шлаках дает возможность сделать аналогичный вывод касательно к мелкодисперсному стеклу, те есть вяжущие свойства оксида кальция будут обнаруживаться при измельчении стекла. [3].

В работе помол стекла в размере до 50 мкм был произведен в вибрационном истирателе 75 Т – ДРМ (Рисунок 1). Тонкость помола стеклянного порошка прагматично согласовывается  в тонкости помола цемента, а зерна стекла не имеют игольчатой формы.

Рисунок 1 –75 Т –ДРМ-Вибрационный истиратель

Эксперимент был проведен в лабораторий архитектурно-строительного факультета, Карагандинского Государственного технического университета. Всего было отформовано и испытано 18 образцов на 14 и 28 суток. Из них  6-образцы без стекла(контрольный), 6-образцы содержали 10 % стекла и 6-образцы содержали 15 % стекла. С целью экономия цемента, количество цемента пропорционально уменьшалось.

Размеры образцов 10х10х10 см, технология бетонирования, а также обработка образцов и количество бетонов согласно требованием стандарта. Был использован цемент марки Портландцемент М 400, щебень с диаметром 5-20 мм, песчано-гравийная смесь с крупностью до 20 мм и тонкомолотое стекло. Состав образцов указан на таблице 2.

Таблица 2 – Состав образцов

За день вперед до бетонирования на электронных весах были взвешены все составы. Для получения образцов смешивается цемент, песок, щебень и стекло. Затем готовые смеси заливается в кубические формы 10х10×10 см (рисунок 2) и для уплотнения смесей ставится на вибрационный стол на 1 минут (рисунок3). После уплотнения на вибрационном столе образцы нумеруются, и ставится на затвердевание (рисунок4). Образцы хранились в месте для хранения  в опилочном ящике в возрасте 14 и 28 дней.

    

Образцы были испытаны на лабораторном гидравлическом прессе ПСУ-125 (Рисунок 5). При испытаний бетонных кубов учитывались имевшие только стандартный характер разрушения.

Рисунок 5 – Лабораторный гидравлический пресс ПСУ-125

С определением разрущающей нагрузки с помощью гидравлического пресса по формуле (1) вычеслились прочности бетона[4].

где, F- разрущающая нагрузка, Н;

А-площадь рабочего сечения образца , А=100;

K-поправочный коэффициент для ячеистого бетона, учитывающей влажность образцов в момент испытания, K=0, 95.

Результаты испытаний образцов представлены в таблице 3.

Таблица 3 – Результат испытаний бетонных кубов

Когда заменяли, 10 % цемента с мелкодисперсным стеклом прочность бетонов при испытании на сжатие на 14 суток в 2 случаях из 3 была ниже, чем прочности контрольных образцов. То есть замена 10% цемента с мелкодисперным стеклом не хватает для улучшения прочности бетона.  Средняя прочность образцов 140,9 кг/см².

А при замене 15% цемента мелкодисперсным стеклом прочность бетонов при испытании на сжатие в 3 случаях из 3 превышала, чем контрольных образцов. Итак, при замене 15 % цемента молотым стеклом увеличивает прочность бетона. Средняя прочность образцов 177,6 кг/см².

Рисунок 6- Прочности образцов при испытаний на 28 дней

А при испытании образцов на 28 суток при замене 10 % цемента с мелкодисперным стеклом  3 серий из 3 превышала прочность контрольных образцов. Средняя прочность образцов 171,9 кг/см².

Замена 15%  цемента с тонкомолотым стеклом прочность бетонов при испытании была намного выше чем контрольных образцов. Средняя прочность образцов 22483 кг/см².

Рисунок 7 – Прочности образцов при испытаний на 28 дней

Замена 15 % цемента мелкодисперсным стеклом повышает прочность бетонов на 10%. Из проведенных исследований можно сделать вывод, что использование мелкодисперсного стекла для замены части цемента является приемлемым способом для уменьшения использования цемента, так и для улучшения прочностных свойств бетонной смеси.

Экономический эффект от применения предложенного  метода в промышленности строительных материалов является замена цемента мелкодисперсным порошкообразным стеклом, что влечет удешевление себестоимости, а также повышение качество бетона. За счет простоты технологии получения такого бетона, его внедрение в производство является возможным и осуществимым.

1. Еgоsi, N.G. Utilizаtiоn оf Wаstе Mаtеriаls in Civil Еnginееring Cоnstruсtiоn. in Mixеd Brоkеn Glаss Prосеssing Sоlutiоns. 1992: ASCE.
2. O.Я.Бeрг, E.Н.Щeрбaкoв, Г.Н.Пиcaнкo / Выcокoпрoчный бeтoн. Мoсквa, 1971;
3. Mеyеr, С. Rеcyclеd Glаss – frоm wаstе Mаtеriаl tо Vаluаblе Rеsоurcе. in Rеcyсling аnd Rеusе оf Glаss Cullеt 2001. Dundее, Scоtlаnd.
4. Межгосударственный стандарт//Бетоны//ГОСТ 10180-2012//Методы определения прочности по контрольным образцам.

Все статьи автора «Алтынова Асем Ериковна»