Как сделать ограду из стеклофибробетона. Жидкое стекло для гидроизоляции бетона Можно ли использовать бой стекла для подсыпки

Свойства стеклофибробетона.

Стеклофибробетон (СФБ) – является разновидностью фибробетона и изготавливается из цементно-песчаного раствора и армирующих его отрезков стекловолокна (фибр), равномерно распределенных по объему бетона изделия или отдельных его частей. СФБ применяется в тонкостенных элементах и конструкциях зданий и сооружений, для которых существенно важным является: снижение собственного веса, повышение трещиностойкости, обеспечение водонепроницаемости бетона и его долговечности (в том числе в агрессивных средах), повышение ударной вязкости и сопротивления истиранию, а также повышение архитектурной выразительности и экологической чистоты. СФБ рекомендуется для изготовления конструкций, в которых могут быть наиболее эффективно использованы следующие его технические преимущества по сравнению с бетоном и железобетоном:

Повышенные трещиностойкость, ударная вязкость, износостойкость, морозостойкость и атмосферостойкость;
Возможность использования более эффективных конструктивных решений, чем при обычном армировании, например, применение тонкостенных конструкций, конструкций без стержневой арматуры и др.;
Возможность снижения или полного исключения расхода стальной арматуры;
Снижение трудозатрат и энергозатрат на арматурные работы, повышение степени механизации и автоматизации при производстве фибробетонных конструкций, например, сборных тонкостенных оболочек, складок, ребристых плит покрытий, монолитных и сборных полов промышленных и общественных зданий, конструкций несъемной опалубки и др.

СФБ-элементы с фибровым армированием рекомендуется применять в конструкциях, работающих:

На изгиб;
На сжатие при эксцентриситетах приложения продольной силы, например, в элементах пространственных перекрытий;
Преимущественно на ударные нагрузки, истирание и атмосферные воздействия.

Свойства СФБ в марочном возрасте.

Плотность по ГОСТ 12730.1-78	1700-1900 кг/м3
Ударная вязкость (по Шарпи)	110-250 Дж/м2
Прочность при сжатии по ГОСТ 10180-90	490-840 кг/см2
Предел прочности на растяжение при изгибе по ГОСТ 10180-90	210-320 кг/см2
Модуль упругости по ГОСТ 10180-90	(1.0-2.5) 104 МПа
Прочность на осевое растяжение по ГОСТ 10180-90: условный предел упругости / предел прочности	28-70 кг/см2 / 70-112 кг/см2
Относительное удлинение при разрушении	(600-1200) 10-5 или 0.6-1.2%
Сопротивление срезу: между слоями / поперек слоев	35-54 кг/см2 / 70-102 кг/см2
Коэффициент температурного расширения	(8-12) 10-6 ºС-1
Теплопроводность по ГОСТ 7076-90	0.52-0.75 Вт/см2 ºС
Водопоглощение по весу по ГОСТ 12730.3-78	11-16%
Водонепроницаемость по ГОСТ 12730.5-78	W6-W12
Морозостойкость по ГОСТ 10060.0-95	F150-F300
Сгораемость по ГОСТ 12.1.044-89	Несгораемый материал, скорость распространения огня 0
Огнестойкость по ГОСТ 30247.1-94	Выше огнестойкости бетона (лучше сохраняет прочностные свойства при пожаре 1000..1100 ºС)

Сырьё для стеклофибробетона.

Исходными материалами для производства СФБ являются: цемент, песок, вода, щелочестойкое стекловолокно и химические добавки. Для получения каких-либо особых свойств СФБ вместе с этими основными материалами могут также использоваться полимеры, пигменты и другие химические добавки.

Цемент: Для производства СФБ используется портландцемент марки не ниже М400. Выбор конкретного вида портландцемента – обычного (без добавок), быстротвердеющего, цветного — диктуется назначением СФБ-изделия. Используемый цемент должен соответствовать общепринятым строительным нормам. В России портландцемент должен соответствовать ГОСТ 31108-2003 (настоящий стандарт идентичен стандарту EN 197-1:2000, разработанным Европейским комитетом по стандартизации). Портландцемент по ГОСТ 10178-85 тоже используется при производстве СФБ, поскольку ГОСТ 31108-2003 не отменяет ГОСТ 10178-85, который можно применять во всех случаях, когда это технически и экономически целесообразно.

Песок: Выбор заполнителя (песок), имеет очень большое значение для производства качественного СФБ. Песок должен быть предварительно просеян и промыт. Попадание отдельных частиц более 3 мм не допускается (при эксплуатации оборудования для производства СФБ работа без сита не допускается). Для ручного пневмонабрызга СФБ модуль крупности не должен превышать 2,5 мм (измерения проводятся согласно ГОСТ 8735-88). Песок должен отвечать требованиям ГОСТ 8736-93 по зерновому составу, наличию примесей и загрязнений (измерения проводятся согласно ГОСТ 8735-88). Кварцевые пески наиболее широко применяются в производстве СФБ. Кварцевый песок должен отвечать требованиям ГОСТ 22551-77. В составе кварцевого песка фракция менее 150 мкм не должна превышать 10% (измерения проводятся согласно ГОСТ 8735-88). Просушенный песок позволяет облегчить контроль за приготовлением смеси (это относится к водоцементному соотношению) и обычно уже приобретается сухим и далее хранится в сухом состоянии либо в мешках, либо в бункерах.

Стекловолокно: Для фибрового армирования СФБ-конструкций применяется фибра в виде отрезков стекловолокна длиной от 10 мм до 37 мм (длина фибры принимается в зависимости от размеров и армирования конструкций согласно ВСН 56-97), изготавливаемая путем рубки ровинга из щелочестойкого стекловолокна – это стекловолокно с добавками оксида циркония ZrO 2 . Можно использовать следующее стекловолокно, например, компаний Fibre Technologies International Ltd. (Бристоль, Англия), L’Industrielle De Prefabrication (Прист, Франция), Cem-Fil (Чикаго, США), NEG (Nippon Electric Glass, Токио, Япония), ARC-15 или ARC-30 (Китай) и другие. Стеклянный ровинг должен соответствовать ГОСТ 17139-2003. Стеклоровинг при хранении и в процессе проведения работ не должен подвергаться увлажнению. Бухту влажного стеклоровинга перед началом использования необходимо просушить при температуре 50-60°С в течение 0.5-1.5 часов до весовой влажности не более 1%.

Вода: Для производства СФБ используется вода по ГОСТ 23732-79. В условиях крайних температур могут быть необходимы подогрев, или, наоборот, охлаждение воды.

Химические добавки: широко применяются при изготовлении СФБ с целью воздействия на производственный процесс и улучшения ряда конечных свойств изделий. Пластификатор следует использовать для поддержания подвижности смеси при снижении водоцементного отношения. С помощью добавок можно также ускорять, замедлять или снижать водоотделение, регулировать водостойкость материала, снижать расслаивание смеси. Подбор наиболее подходящей добавки зависит и от некоторых местных факторов, в частности, используемых цемента и песка, а также климатических условий. Химические добавки должны удовлетворять ГОСТ 24211-2003. Химические добавки классифицируются по группам:

Суперпластификаторы – это высокоэффективные разжижители бетонных и растворных смесей, который позволяют в несколько раз повысить их подвижность, не вызывая при этом снижения прочности бетона или раствора. При введении суперпластификаторов значительно снижается содержание воды в цементно-песчаной смеси;
Воздухововлекающие добавки – повышают морозостойкость СФБ и долговечность, увеличивают подвижность, солестойкость;
Противоморозные добавки – обеспечивают сохранение в цементно-песчаных смесях жидкой фазы необходимой для твердения цементного теста;
Ускорители схватывания – вводятся при температурах ниже +10ºС, для сокращения режима тепловой обработки, ускорения схватывания и твердения СФБ;
Замедлители схватывания – вводятся для увеличения времени загустевания в условиях сухого и жаркого климата;
Гидрофобизаторы – придают СФБ гидрофобные свойства, сильнее проявляется водоотталкивающий эффект.

Пигменты: могут применяться для окрашивания либо белого, либо серого цементов. С целью получения равномерного цвета и постоянной окраски поверхности пигменты применяются для лицевого (т.н. пленочного) слоя, который затем подвергается дополнительной обработке, обычно с помощью пескоструйной обработки или полирования.

Формы для изделий из стеклофибробетона.

Формы могут быть изготовлены из целого ряда материалов, которые должны обеспечивать требуемую оборачиваемость, выдерживать размерную точность и качество отделки поверхности. Материалом для форм могут служить сталь, фанера, стеклопластик, резина, полиуретан, силикон, а также в отдельных случаях и сам СФБ. Формы могут быть изготовлены из целого ряда материалов, которые должны обеспечивать требуемую оборачиваемость формы, выдерживать точность и качество отделки поверхности изделий. Наиболее распространенными материалами для форм являются:

Формы из полиуретана (ПУ). Одни из самых популярных форм для производства СФБ-изделий. Благодаря гибким формам из полиуретана компенсируется начальная усадка стеклофибробетона. Изделия могут быть распалублены без повреждения как самих форм, так и непосредственно изделий. Преимуществами гибких форм являются их высокая оборачиваемость и долговечность, быстрота расформовки СФБ-изделий, а также улучшенное качество поверхности отформованных изделий и меньший процент брака. Полиуретановые формы позволяют получать СФБ-изделия с «отрицательными» углами. Полиуретановые формы обладают способностью сохранять заданные размеры и изначальную геометрию, выдерживать все нагрузки, вызываемые ежедневным процессом формования, распалубки изделий, а также перемещениями самой формы. Полиуретан производится путем смешивания соответствующих полиуретановых компонентов А и Б. Обычно компоненты А и Б для полиуретановых форм имеют простое соотношение компонентов при смешивании (1:1). Простая процедура переработки двух компонентов (перемешивание компонентов производится с помощью ручного миксера). Имеется возможность переработки при комнатной температуре. Полиуретановые формы отличает длительный срок эксплуатации (большое число циклов оборачиваемости), высокая влагоустойчивость, оптимальное сочетание эластичности с прочностными характеристиками с высокой прочностью на разрыв, химическая стойкость к щелочной среде цементно-песчаных смесей и абразивостойкость, а также высокое качество воспроизведения мельчайших деталей модели с минимальной усадкой. Для получения поверхности СФБ-изделий, соответствующих профилю формы, последние необходимо смазывать специальными составами. Для этого подготавливают консистентную разделительную смазку. Например, вазелино-стеариновую, расплавляя стеарин и технический вазелин на водяной бане с последующим добавлением солярового масла, перемешиванием и остыванием смазки, после чего она готова к употреблению. Еще для смазки рекомендуется применять: стеарино-парафиновую пасту (состав в процентах-% по массе: парафин — 19, стеариновая кислота — 15, крахмал — 1, росин — 65); водомасляные эмульсионные смазки на основе эмульсола ЭКС; водоэмульсионные смазки ОЭ-2 или ЭСО; машинное или трансформаторное масло. Разрешается применять и другие смазки, обеспечивающие сохранение высококачественной поверхности материала, например, превосходно себя в этом качестве зарекомендовала смазка — веретенное масло. Консистенция смазки должна обеспечивать возможность ее механизированного нанесения СФБ на поверхность форм. Все виды смазок должны соответствовать ГОСТ 26191-84.
Стеклопластик. Формы из стеклопластика обладают большой долговечностью, чем полиуретановые формы, позволяют передать любую текстуру изделия. К недостаткам форм из стеклопластика можно отнести невозможность их использования для производства декоративных изделий с текстурой, содержащей отрицательные углы;
Сталь. Используется в тех случаях, когда требуется многократное повторное использование формы при производстве, в большей части, стандартных СФБ-изделий. Например, массивные панели без сложной текстуры (облицовка, элементы несъемной опалубки), несложные изделия поточного типа;
Дерево. Это самый простейший материал для форм. Естественно, качество поверхности такой формы необходимо отслеживать и постоянно контролировать. К недостаткам форм из древесины можно отнести недолговечное сохранение своей правильной геометрии при многократном использовании (циклы термокамеры с повышенной влажностью в купе с сушкой могут деревянную форму «повести»). Конечно, с помощью специальных обрабатывающих составов можно защитить форму – и это тоже нужно иметь в виду;
Резина (каучук, силиконы). Это универсальные формы. Похожи на формы из полиуретана. Отличительной особенностью таких форма является необходимость использования жесткой основы – «обвязки» для фиксации. Лучше всего было бы сказать, что резиновые формы используются как вкладыши в жесткую основу. Жесткой основой резиновых форм может служить деревянная обвязка, стеклопластиковая основа, реже — металлическая основа. Формовочные резины могут быть в виде достаточно упругих листов или блоков, в пастообразном виде, в жидком виде. Диапазон материалов, которые могут использоваться в качестве прототипа — очень разнообразен: металлы, воск, стекло, дерево, пластмассы, модельная глина и любые другие материалы. Резины подразделяются на твердые и мягкие. Твердые резины хороши для изготовления плоских изделий. Мягкие резины позволяют изготавливать очень объемные, сложные и филигранные изделия, извлекать их из формы без повреждений. Однако, слишком мягкие резины не в состоянии противостоять давлению СФБ-смеси, что может привести к деформации самого СФБ-изделия. В таких случаях, для получения качественного изделия, резиновую форму закрепляют в жестком металлическом корпусе. Чем выше удлинение материала, тем легче растянуть резиновую форму для извлечения СФБ-изделия без повреждений. Для качественных жестких резин — эта величина около 200%, для мягких — от 300% до 850%.
Другие материалы для форм. Вышеприведенный перечень не является исчерпывающим, и многие другие материалы, включая полипропилен, строительный гипс, а также и сам СФБ, могут успешно применяться для изготовления форм.

Организация производственного участка.

Производство СФБ предпочтительнее организовывать в цехе, а не на открытой площадке, поскольку температура должна быть не ниже +10 о С. Оптимальный температурный режим — в пределах от +15 о С до +30 о С. Размеры цеха зависят от объема выпуска СФБ-изделий, минимально рекомендуемая площадь цеха должна составлять не менее 100 м 2 .

Для организации одного поста СФБ-производства требуются:

электроэнергия мощностью не менее 4 кВт (без учета потребления мощности компрессором), 3 фазы, заземление;
вода;
сжатый воздух (1500-2000 л/мин, давление 6-9 bar);
Оборудование для стеклофибробетона «ДУГА® С» ;.
Дополнительное оборудование и приспособления (подъёмники, весы, шпатели, валики для прикатки смеси).

Если применяется выдерживание СФБ-изделий во влажной среде, в цехе следует предусмотреть участок для хранения СФБ-изделий в течение одной недели. При этом важно, чтобы на данном участке обеспечивался контроль температуры и уровня влажности. Наличие участка термовлажностной обработки на СФБ-производстве является желательным, но необязательным. Участок термовлажностной обработки только что произведенных СФБ-изделий позволит уменьшить время оборачиваемости форм, а также повысит характеристики СФБ-изделий.

СФБ-изделия имеют небольшую толщину, а значит — значительно меньший вес по сравнению с аналогичными изделиями из обычного бетона (если рассматривать одинаковые показатели прочности на сжатие и изгиб), они все же являются слишком тяжелыми для их перемещения вручную, поэтому следует предусмотреть возможность использования соответствующих подъемных механизмов.

Приготовление цементно-песчаных растворов для дисперсно-армированных СФБ осуществляют в лопастных растворосмесителях принудительного действия, например, таких как СО-46Б и другие. Для приготовления и хранения рабочих растворов добавок используются емкости.

Отношение заполнителя (песка) к цементу принимается равным единице с возможностью дальнейшей корректировки и зависит, в общем случае, от типа СФБ-изделия, его габаритов, условий применения СФБ-изделий и прочее. Расчет водоцементного соотношения и его корректировка осуществляются в соответствии с ВСН 56-97. Водоцементное отношение (без применения пластифицирующих добавок) обычно находится в пределах 0.40 – 0.45. С использованием пластифицирующих добавок водоцементное соотношение изменяется до 0.28 – 0.32.

После того как выбраны исходные сырьевые материалы, подбирается состав смеси с учетом следующих рекомендаций:

Водоцементное отношение. Оно должно быть как можно более низким, но при этом смесь должна оставаться достаточно подвижной для ее подачи растворонасосом и последующего пневмонабрызга. Водоцементное отношение цементного-песчаного раствора, применяемого для изготовления СФБ, должно отвечать оптимальной вязкости (подвижность П4-П5), соответствующей осадке стандартного конуса по ГОСТ 5802-86 «Растворы строительные. Методы испытания». В общем случае, водоцементное соотношение имеет сложную зависимость и зависит от активной марки цемента, коэффициента нормальной густоты цементного теста, коэффициента водопотребности песка и расчетного коэффициента стеклофибробетона на сжатие.

Соотношение песка и цемента. Соотношение 1:1 является наиболее широко применяемым в настоящее время. Корректировка соотношения осуществляется в соответствии с ВСН 56-97.

Содержание стекловолокна или коэффициент армирования. Это процентное отношение веса стекловолокна к весу всего композита — СФБ, то есть с учетом массы самого стекловолокна. Для ручного пневмонабрызга это отношение обычно составляет от 3 до 6%, иногда и выше. Расчет коэффициента армирования осуществляется в соответствии с ВСН 56-97.

Типовой состав смеси . Производитель СФБ может разработать свой состав смеси, отвечающий своим особым требованиям производства СФБ-изделия и согласующийся с ВСН 56-97.

Рассмотрим рецептуру, которая получила название «классической» как за наиболее часто используемую. «Классической» рецептурой является следующий состав на один условный замес, количество стекловолокна 5%:

* — дозировка зависит от концентрации, поэтому для одного и того же количества используемого цемента может быть различным. Дозировка указывается производителем добавки.

Вес всего раствора составляет = 50+50+16+0.5=116.5 кг, тогда содержание 5% стекловолокна – это 6 кг.

Для получения однородной смеси необходимо произвести точное взвешивание исходных материалов и строго следовать основным требованиям при работе со смесителем. Перед тем как приступить к приготовлению смеси следует точно взвесить необходимые количества песка и цемента с помощью весов (см. раздел «Дополнительные приспособления»). Дозировка воды и жидкой добавки может быть произведена по весу, объему или, что предпочтительнее, с помощью специального дозирующего автоматического устройства.

Подробные рекомендации по нанесению стеклофибробетона, подготовке, использованию, распалубке и промывке форм, техническому обслуживанию и консервации оборудования указаны в паспорте на комплекс для стеклофибробетона «ДУГА® С» и технологической инструкции по работе со стеклофибробетоном из комплекта документации на оборудование.

Бетон — самый популярный строительный материал. Он имеет множество достоинств, но есть и недостатки. Самым важным его минусом считается низкая сопротивляемость растяжению. Убрать эту особенность можно с помощью стекловолокна. Его добавление в раствор делает бетонное сооружение прочнее. Стеклобетон легко изготовляется своими руками, он более легкий, обладает очень высокими свойствами.

Определение

Стеклобетон отличается от обычного высокими эксплуатационными свойствами и достоинствами. Преимущества стеклобетона:

универсальность применения — из стеклобетона изготавливают блоки, панели, листы для облицовки;
более легкий, главные компоненты: цемент мелкой зернистости, песок — равные пропорции, стекловолокно;
высокопрочный — материал отличается устойчивостью при растягивании, сжатии, сгибании, показатели ударной стойкости в пятнадцать раз выше чем у стандартного раствора;
разнообразие добавок положительно влияет на свойства материала.

Стеклобетон фабричного производства более высокого качества, чем сделанный своими руками.

Классификация и характеристики

Стеклобетон классифицируется по составу:

композитобетон;
состав с ;
со стеклофиброй;
с оптическим волокном;
с битым стеклом;
со стеклом, выполняющим роль связующего вещества.

Стеклоармированный бетон походит по своим особенностям на железобетон. Вместо металлических прутьев, армирование композитобетона происходит стекловолоконными. Главные преимущественные качества композитного армирования:

устойчивость к влаге на протяжении длительного времени;
низкий вес стекловолоконных прутьев;
доступная стоимость;
стекловолоконный материал можно свернуть бухтами длинной 300 м, это обеспечивает легкую транспортировку;
обеспечивает высокую теплоизоляцию.

Прочность композитного прутка в 2,5 раза больше чем стального при разрыве. Благодаря этой особенности пруток из стекловолокна нужен тоньше. и создание арматурного пояса из стеклофибры происходит легче и быстрее благодаря таким ее особенностям:

легкий вес;
надежная фиксация с помощью хомутов из пластика;
не замерзает зимой, облегчая строительные работы при низких температурах.

Композитобетон меньше подвержен агрессивной окружающей среде. В отличии от стеклокомпозитного армирования, железобетонное, подверженное коррозии, может вызвать разрыв конструкции изнутри, полностью разрушиться.

Толщина композитобетона может быть меньше, не влияя на качественные показатели конструкции. Вес сооружения становится меньше, прочность остается на высоком уровне. Стеклобетонное армирование не требует дополнительной защиты, как обычное металлическое армирование. Фундамент также можно сделать не укрепленный, благодаря легкому армированию.

Бетон с добавлением жидкого стекла

Жидкое стекло добавляют в бетон, оно придает материалу прочность.

Жидкое стекло представляет собой компонент на основе силиката, делает материал прочным, устойчивым к влиянию воды, высоким температурам. Для постройки в болотистых местах жидкое стекло применяют как антисептик. Используют для гидросооружений, фундаментов, при кладке печей, каминов, котлов — для связки.

Методы применения жидкого стекла (силикат натрия):

Стекловолокно разводится необходимой пропорцией воды до нужной консистенции. 0,5 л жидкого стекла вводится в 5 л замешанного бетонного раствора. Вода для разведения силиката натрия не учитывается. Бетонная конструкция приобретает недостаток: становится более хрупкой, растрескивается.
Бетонная поверхность грунтуется силикатом натрия, потом покрывается слоем смеси бетона с жидким стеклом. Это хороший способ защитить сооружение от влаги. Главное условие — грунтовку, штукатурку выполнять в течении суток после заливания раствора для прочного сцепления слоев.

Бетонная смесь с силикатом натрия быстро твердеет — на протяжении пяти минут. Для качественной работы стекло разводят водой, изготавливают небольшими порциями.

В состав стеклофибробетона входит щелочестойкая стеклофибра. Это универсальный стройматериал. Без него не обходится производство монолитных блоков, листового материала. В состав могут входить добавки: акриловые полимеры, быстротвердеющий цемент, красители. Достоинства стеклофибробетона:

устойчивость влиянию воды;
прочность;
легкость;
высокие декоративные качества.

Состав материала включает: мелкозернистый исходный бетонный раствор (наполнитель песок — не больше 50%), стекловолокно. Отличается высокими прочностными характеристиками в изгибе, растяжении, сжатии, ударе.

Химическая устойчивость, стойкость к морозам также на высоком уровне. Заполнение раствора стекловолокном — процесс трудоемкий, требующий равномерного распределения . Добавляют ее в сухой замес. Смесь становится жесткой, менее пластичной. В большом слое требуется виброуплотнение. Изготовление листового материала происходит способом напыления.

Стеклооптикобетон

Состав стеклооптикобетона (Литракона) включает: бетон матрицу, стеклянное длинное волокно, особым образом ориентированное (оптическое в том числе). Блоки литракона имеют стеклоарматуру. Материал обладает прозрачностью, имеет стеклоарматуру. В домашних условиях используется в качестве декоративного стройматериала. В промышленном строении его толщина может достигать 10 м. Стоимость сткелооптикобетона высокая, специалисты ищут возможность сделать материал дешевле.

Однако расширение добычи основных типов заполнителей бетонов не всегда может быть реализовано. Месторождения нерудных материалов типа строительного камня, песчаногравийных смесей и строительных песков не всегда могут быть использованы, так как они застроены, находятся в пойменных террасах рек или на других охраняемых территориях . При этом бытовой и промышленный стеклобой, не находящий на сегодняшний день сбыта, но обладающий высокими прочностными характеристиками и доступностью, практически не используется как заполнитель бетонов. В нашей стране ежегодно образуется около 35-40 млн т твердых бытовых отходов, при этом рециклингу подвергается только 3-4% ТБО . Количество стеклобоя для различных территорий составляет 6-17 мас. %. Ежегодный объем стеклобоя, попадающего на полигоны твердых бытовых отходов, составляет 2-6 млн т. В сравнении с годовой потребностью в заполнителях эта величина невелика, но необходимо учитывать экологический эффект не только от утилизации компонента ТБО, но и возможность снижения добычи природных ресурсов при замене на сырье антропогенного происхождения. Кроме того, использование отходов в 2-3 раза дешевле, чем природного сырья , расход топлива при использовании отдельных видов отходов снижается на 10-40%, а удельные капиталовложения на 30-50%.

Тем не менее, проблема взаимодействия натрийкальциевого силикатного стекла с цементным камнем создает серьезные проблемы при использовании стеклобоя как эффективного наполнителя в цементных композиционных материалах. То же самое можно сказать о многих стеклосодержащих материалах - минеральные и стеклянные волокнистые материалы (ваты), стеклоткань, пеностекло, которые могли бы быть использованы как эффективные заполнители в цементных композициях.

В результате щелочно-силикатной реакции образуется гель, который разбухает в присутствии влаги, приводя к образованию трещин и разрушению бетона. Данная реакция может протекать и в обычном бетоне, если наполнитель природного происхождения содержит реакционоспособный (обычно аморфный) оксид кремния. С одной стороны стекольный наполнитель способствует протеканию в бетоне щелочно-силикатной реакции вследствие того, что стекло содержит на поверхности Na+, способный создавать определенную концентрацию NaOH в цементной композиции даже в случае отсутствия щелочи в исходном цементе, а с другой стороны именно стекло содержит на поверхности соединения оксида кремния в аморфном виде. Известны исследования натрий-кальциевого стекла как наполнителя цементного теста. В этом случае стеклобой различного состава и дисперсности добавлялся в цементную композицию, и исследовались в основном расширение и прочность полученного бетона. Так исследования проводились в Колумбийском университете (США) профессором С. Мейером . Выявлено, что добавление стекла в композицию в большинстве случаев приводит к протеканию процесса щелочно-силикатного взаимодействия и снижению прочности. Также проведены исследования влияния на процесс температуры и состава стекла . Было обнаружено, что порошки стекла высокой дисперсности приводят к отсутствию расширения образцов . Авторы делают предположение о высокой скорости протекания процесса щелочно-силикатной реакции в этом случае, что приводит к завершению процесса 24-28 ч, вследствие чего в дальнейшем не может быть зафиксировано расширение и разрушение образцов. Можно предположить, что в качестве возможных путей подавления процесса щелочно-силикатного взаимодействия в композициях стекло - цемент авторы предлагают использование стекла определенного гранулометрического состава , добавление высокодисперсного стекла и модификацию композиции добавлением соединений лития или циркония .

Рис. 1. Зависимость прочности бетонных композиций от размера стеклянного заполнителя в различный период времени при наличии и отсутствии дополнительной щелочи в композиции: 1 - в возрасте 13 недель без щелочи; 2 - в возрасте 1 неделя без щелочи; 3 - в возрасте 13 недель

В данной работе были рассмотрены различные варианты подавления щелочно-силикатного взаимодействия при использовании в качестве наполнителей бетона стеклобоя и продукта его переработки - пеностекла.

Эксперименты проводились в соответствии со стандартом ASTM C 1293-01 при повышенной температуре. Для этого стандартные образцы бетонов длиной 250 мм выдерживали при температуре 60°С в течение трех месяцев. Образцы периодически извлекали из термостата для контроля расширения. После охлаждения образца до комнатной температуры его длину замеряли с помощью оптического дилатометра. Контроль прочности образцов производили на машине для испытания на сжатие ИП 6010-100-1. Для изготовления образцов использовали стандартный цемент М400 производства Пашийского цементного завода. Стеклобой получали дроблением в молотковой дробилке с последующим помолом в виброцентробежной мельнице ВЦМ_5000. Использовано гранулированное пеностекло производства ЗАО «Пеноситал» (Пермь) .

Для оценки интенсивности и глубины протекания щелочно-силикатной реакции проведен ряд экспериментов по взаимодействию цементного материала со стеклом различных фракций как при отсутствии в цементе дополнительной свободной щелочи, так и при ее наличии. Основным параметром, характеризующим протекание реакции, является расширение образцов бетонных композитов. Косвенным подтверждением и следствием данной реакции было снижение прочностных характеристик полученных бетонов. В качестве реперных образцов, в которых реакция не должна протекать, взяты бетоны с кристаллическим наполнителем - кварцевым песком.

Выявлено, что существенное расширение образцов, характерное для щелочно-силикатного взаимодействия, наблюдается только у бетонов с крупными максимальными из исследованных фракциями, более 1,25 мм, причем эффект усиливается при дополнительном введении щелочи в состав бетонов. Зависимость прочности при сжатии от времени выдержки бетонов позволили выявить аномально высокое значение прочности для образцов бесщелочных бетонов при использовании наполнителей как минимальной, так и максимальной исследованной фракции. Причем прочность получаемых бетонов значительно превосходит прочность бетонов без стеклянного заполнителя. Это особенность позволяет предположить существенное влияние размера фракции наполнителя на прочность получаемых бетонов. Соответствующие зависимости прочности бетонов от фракции наполнителя в начальный и конечный период образования цементного камня представлены на рис. 1.

На всех кривых прослеживается явно выраженный минимум, соответствующий наполнителю фракции 0,1-0,3 мм. Характер зависимостей прочности от дисперсности наполнителя остается неизменным - с крутым ростом в области снижения размера наполнителя и плавным ростом в области повышения размера частиц наполнителя при использовании бесщелочных композиций и незначительному росту и стабилизации прочности в области повышения размера частиц наполнителя при использовании щелочных композиций. Со временем характер кривых не изменяется, но они смещаются вверх - к более высоким прочностным характеристикам по мере твердения цементного камня.

Поэтому использование стеклобоя крупных фракций - предпочтительно 1,2 мм и выше возможно в качестве наполнителя в бетонах, причем прочность этих композитов превосходит прочность обычных бетонов на песчаном заполнителе. Однако при использовании таких заполнителей существует как минимум две проблемы, связанные с возможностью протекания щелочно-силикатного взаимодействия. Во-первых, наличие в цементе или других компонентах бетона свободной щелочи неизбежно приводит к возникновению щелочно-силикатного взаимодействия и снижению прочностных характеристик бетонов. Во-вторых, в процессе крупно тоннажного производства сложно предотвратить самопроизвольное дробление и истирание крупной фракции, что также неизбежно приведет к снижению качества получаемого бетона. При размере частиц наполнителя менее 50 мкм происходит аномальный рост прочности, значительно превышающий прочность композиций на стандартном наполнителе из кварцевого песка. Такое увеличение прочности может быть объяснено способностью дисперсного стекла к вступлению в процессы образования новых фаз при образовании цементного камня за счет высокой удельной поверхности порошков стекла. Указанная особенность высокодисперсного стекла может быть использована как для подавления процесса щелочно-силикатного взаимодействия в тех бетонных композициях, когда реакция имеет место, так и для создания вяжущих материалов на основе дисперсного стекла .

Проблема крупных фракций стеклобоя с повышенным содержанием щелочи, как заполнителя в бетонах, может быть частично решена при дополнительном подавлении реакции щелочно-силикатного взаимодействия. Для этого намечено два легко осуществляемых технологических пути.

Рис. 2. Бетоны с заполнителем из пеностеклянного гравия при различной степени заполнения: а) отношение (масс.) пеностекло/(цемент+песок) 0,265; б) отношение (мас.) гравий/цемент 1,6

Получение различных видов строительных материалов на основе природных и техногенных стекол позволяет полностью утилизировать стеклобой.

Вопрос разработки составов и технологий получения строительных материалов на основе отходов промышленности и быта многие годы, и особенно в последнее время, будоражит умы исследователей, работающих в области строительных материалов. Уже нашли применение вяжущие материалы, бетоны и изделия с использованием различных шлаков, шламов, зол, древесно-стружечных, а также строительных отходов, образующихся при сносе и реконструкции зданий и сооружений. Но исследователи не останавливаются на достигнутом. Ведь актуальность разработки составов и материалов с их использованием диктуется не только экологическими, но и экономическими факторами.

В последние годы наряду с уже известными и традиционными в определенном смысле отходами особый интерес вызывает утилизация несортированного боя искусственных (техногенных) стекол или стеклобоя. Дело в том, что образующийся во время производства брак или бой стекла в большинстве случаев используется этими же заводами повторно. Такое стекло имеет стабильный (в рамках данной технологии) химический состав и находит применение в процессе плавки шихты. Несортированный же бой различных видов стекол (оконного, тарного, оптического и пр.) имеет довольно широкий диапазон химического состава. Плюс возможны посторонние примеси, попадание которых в сырьевую смесь не допустимо, если желательно получить стекло с определенным составом или качеством. Поэтому несортированный стеклобой, в огромных количествах образующийся в отвалах и на свалках, до сих пор не находит должного применения.

Следует отметить, что с экологической точки зрения стекло считается наиболее трудно утилизируемым отходом. Оно не подвергается разрушениям под воздействием воды, атмосферы, солнечной радиации, мороза. Кроме того, стекло - это коррозионностойкий материал, который не разрушается под воздействием подавляющего количества сильных и слабых органических, минеральных и биокислот, солей, а также грибков и бактерий. Поэтому если органические отходы (бумага, пищевые отходы и пр.) полностью разлагаются уже через 1-3 года, полимерные материалы - через 5-20 лет, то стекло, как и сталь, способно сохраняться без особых разрушений десятки и даже сотни лет.

Объемы неиспользованного стеклобоя, по данным Института вторичных ресурсов, составляли на 2000 год более 2,5 млн. тонн. По одному только Красноярскому краю в отвалах скопилось более 1650 тонн. Среди всего многообразия городских отходов стеклобой занимает одно из лидирующих мест, более 20% от общего количества.

Многие ведущие научно-исследовательские центры в России, странах СНГ и за рубежом последние годы ведут активные работы в области утилизации стеклобоя. Так, например, в США, на исследования, проводимые специалистами инженерного факультета и прикладных наук Колумбийского университета (штат Нью-Йорк), связанные с проблемой замены каменного заполнителя в бетоне боем стекла, было выделено $444 млн. (!)

Уже более пятнадцати лет в Московском государственном строительном университете (бывшем МИСИ) на кафедре технологии отделочных и изоляционных материалов (ТОИМ) изобретатели Ю.П. Горлов, А.П. Меркин, В.Ю. Буров, Б.М. Румянцев ведут разработки составов и технологий для получения различаных видов строительных материалов на основе природных и техногенных стекол. Эти материалы не предусматривают использования традиционных вяжущих веществ (таких как цемент, известь, гипс) или заполнителей и позволяют полностью утилизировать стеклобой.

Энергосберегающая технология изготовления материалов на основе стеклобоя чрезвычайно проста, не требует специального оборудования и позволяет организовать производство на свободных площадях действующих предприятий стройиндустрии без существенных капиталовложений.

После сортировки, дробления, помола и рассеивания на фракции стекло можно считать полностью подготовленным для получения строительных материалов. Фракции стеклобоя более 5 мм используются в бетонах з качестве крупного заполнителя, мелкие фракции (менее 5 мм) - в качестве мелкого заполнителя.песка, а тонкомолотый порошок - как связующее.

Так как стеклобой при затворении водой не проявляет вяжущих свойств, то чтобы началась реакция гидратации, необходимо использовать активизатор в виде соединения щелочного металла. В щелочной среде стеклобой гидратируется с образованием кремниевых кислот, которые при достижении определенных значений кислотности среды начинают превращаться в гель. А гель, уплотняясь, омоноличивает крупные и мелкие фракции заполнителя. В итоге получается плотный, прочный и долговечный силикатный конгломерат -стеклобетон.

Отверждение материалов, изготовленных на основе стеклобоя, может происходить как в нормальных температурно-влажностных условиях при 20е С, так и при температурах 40-50° С в воздушно-сухих условиях, а для придания им специальных заданных свойств - в условиях тепловлажностной обработки при 85 ± 5е С или при повышенных температурах 300-400° С.

На составы вяжущих композиций, бетонных смесей, а также способ получения поризован-ных бетонов получены авторские свидетельства и патенты (а. с. 1073208, 1112724, заявка на пат. 2001135106).

Материалы на основе стеклобоя отвечают соответствующим требованиям действующих ГОСТов. Более того, они не уступают по своим общестроительным и функциональным свойствам современным аналогичным материалам на основе традиционных вяжущих. А по ряду показателей, таких как биостойкость, теплопроводность, кислотостойкость, даже превосходят их.

Если вам понравился этот материал, то предлагаем вам подборку самых лучших материалов нашего сайта по мнению наших читателей. Подборку - ТОП материалов о принципах экотуризма, туристических маршрутах, обзор и анализ предложений вы можете найти там, где вам максимально удобно

Тема утилизации мусора сегодня очень актуальна, и я хочу обратить внимание на стеклянную тару. Ее доля на городских свалках, а также на стихийных свалках в лесах весьма значительна. Это происходит из-за элементарной неинформированности населения о пользе добавления битого стекла в бетонные растворы. Научно доказано, что добавка битого стекла значительно повышает прочность бетона.

Так, на бетонирование крыши гаража у нас ушло не менее тысячи бутылок. Подбирали их прямо на улице. Если бы о пользе битого стекла знали дачники, то процент бутылок в мусорниках значительно сократился.

Добавление битого стекла создает надежную гидроизоляцию и продлевает срок службы бетона. Но нужно соблюдать меры предосторожности при разбивании бутылок. Нужно одевать защитные очки и бить в таре, в ведре к примеру. Наиболее удобно измельчать стекла между двумя кирпичами.

Пожалуйста, обратите внимание на данный вопрос. Нужно просто информировать население, разговаривать с ним, объяснять недопустимость выброса, к примеру, батареек вместе с пищевыми отходами и тд. Все дело за грамотной организацией.

Татьяна Ланская

Северный дачникъ: Не приходилось ещё слышать чтобы таким образом бетонировали крышу, но всё что связано с фундаментом, приступками, садовой самодельной плиткой и т.д. вполне справедливо. Вот пока некоторый сборный житейский опыт:

1. "Из личного опыта знаю, что любую стеклотару и даже битое стекло можно применять при изготовлении пола по грунту. Для этого копается специальная яма глубиной не более 20 сантиметров. Следом она засыпается любым стеклом. В таком случае все битое стекло выступает в качестве наполнителя. Поверх стекла укладывается сам пол. Не стоит забывать, что в таком случае стеклотара может стать самой надежной защитой от различной живности, к примеру от кротов. Пустые бутылки могут заменить даже самый качественный утеплитель. Ранее при строительстве дачных домиков использовали только пустые бутылки. Их укладывали сплошными слоями под пол. Также они использовались при выкладывании бетонной отмостки".

2. "Единственным, сколько-нибудь приемлемым и безопасным способом использования битого стекала в строительстве, я бы назвал применение его в дренажном слое под фундаментами. То есть можно засыпать предварительно измельченное стекло вместе с песком и щебнем в подушку под заливку фундамента. Почему нежелательно использование его в качестве наполнителя в бетонных растворах (вместо щебня)? Потому что стекло, в отличие от щебня, гладкое, следовательно, сцепляемость его с цементно-песчаной смесью будет недостаточной. Таким образом, полученный бетон будет слабее сделанного на основе чистого щебня".

3. "Утилизировать стеклобой, применив для закладывания фундамента, можно с использованием вяжущих материалов, в виде раствора с добавлением 1 части цемента марки М400, 2 порций песка и одной части стеклобоя. Бутылки необходимо тщательно разбить, чтобы не остались целыми их фрагменты, типа горлышка, которые могут не заполниться раствором, поэтому не будет достигнута надежная прочность фундамента. А с целых бутылок, запенив каждое горлышко, можно построить забор. Так, что не стоит выбрасывать такой экономичный и экологичный стройматериал".

4. "У нас на даче тоже нашлось много стеклотары. Когда ставили баню, сосед посоветовал подпол под баней обложить пустыми стеклянными бутылками, предварительно выкопав яму в виде конуса. Вот по склонам этого конуса и выкладывать бутылки горлышками вниз, просто утопив их в грунт. Что дает такое приспособление: во-первых вода стекает вниз и не скапливается под полом, как следствие - деревянный пол меньше подвержен гниению, во-вторых - стекло нагревается, когда мы топим баню, и достаточно долго сохраняет тепло - полы в бане становятся теплее".

5. "Действительно стеклотару, достаточно часто используют на строительстве если такова имеется. Если у вас есть желание и достаточное количество времени и наверное самое главное терпения, то ее можно смешать с отсевом и засыпать в бетон. Самое главное стеклотару необходимо предварительно очень хорошо измельчить. Не измельченный вариант для использование в бетоне не очень хороший вариант. Для измельчения, как вариант, можно использовать бетономешалку обязательно заполненную водой, чтоб при поворотах осколки стекла не вылетали из нее".

Форум сайта zelenopol.net