CC BY
24
температура нагрева минеральных материалов, в том числе стеклобоя (который подается в сушильный барабан по линии подачи песка или щебня) и температура готовой смеси могут быть снижены на 10-20 оС.
Температура укладки асфальтобетонов на основе стеклобоя в конструктивные слои дорожных покрытий должна быть не ниже 110 о С.
Анализ экспериментальных исследований применения стеклобоя или не утилизируемых отходов стекла показал, что одним из наиболее рациональных и эффективных направлений его применения в дорожном строительстве является включение в составы асфальтобетонных и битумоминеральных композиций в качестве заполнителя. Применение стеклобоя в составах органоминеральных композиций для дорожных покрытий позволит не только дать возможность эффективной утилизации этого многотоннажного отхода, но и снизить во многих регионах страны дефицит минеральных заполнителей для асфальтобетонных смесей без ущерба их качеству. Список использованной литературы:
1. Егоров К.И., Мамина Н.А. Отходы стекла - экология, информация, бизнес // Строительные материалы.
- 1998. - № 10. - С. 33.
2. Meland I., Dahl P.A., Recycling glass cullet as concrete aggregates, applicability and durability // Recycling and Reuse of glass Cullet: Proceedings of International Symposium 19-20 March 2001, Dundee UK. - P. 167-177.
3. Мелконян Р.Г., Власова С.Г. Экологические и экономические проблемы использования стеклобоя в производстве стекла. - Екатеринбург: Изд-во Урал. Ун-та, 2013. - 100 с.
4. Зайцева Е.И. Строительные безобжиговые композиты на основе боя технических стекол // Российский химический журнал (Журнал Российского химического общества им. Д.И. Менделеева). - 2003. - т. XLVII.
- № 4. - C. 26-31.
5. Павлушкина Т.К., Кисиленко Н.Г. Использование стекольного боя в производстве строительных материалов // Стекло и керамика. - 2011. - №5. - С. 27-34.
© Барт А.В., Оришев А.В., Рудак С.В., Борисенко Ю.Г., 2020
УДК 691.16
Барт А.В.
магистр 3 курса СКФУ, г. Ставрополь, РФ Азан Риан Мансур Моххамед инженер-проектировщик, г. Сана, Йеменская Республика Рудак С.В.
старший преподаватель кафедры строительства
Борисенко Ю.Г. канд. техн. наук, профессор СКФУ, г. Ставрополь, РФ
ПЕРСПЕКТИВЫ ПРИМЕНЕНИЯ НЕУТИЛИЗИРУЕМЫХ ОТХОДОВ СТЕКЛА В АСФАЛЬТОБЕТОНАХ И ОРГАНОМИНЕРАЛЬНЫХ КОМПОЗИЦИЯХ ДЛЯ ДОРОЖНОГО СТРОИТЕЛЬСТВА
Аннотация
В статье представлено обоснование возможности применения не утилизируемых отходов стекла в
~ 21 ~
качестве эффективных заполнителей для асфальтобетонных и органоминеральных смесей, что позволит снизить себестоимость получаемых органоминеральных материалов и эффективно утилизировать отходы стекла.
Ключевые слова:
Отходы стекла, стеклобой, заполнители, асфальтовые и органоминеральные материалы
Отсутствие качественного минерального сырья для заполнителей асфальтовых и органоминеральных материалов во многих регионах Российской Федерации обуславливает острый дефицит этого структурообразующего компонента. Поэтому, в ряде случаев находят применение в качестве заполнителей асфальтобетонов и органоминеральных композиций некондиционные природные и техногенные отходы различных отраслей промышленности, некоторые бытовые отходы. Это дает возможность с одной стороны эффективно их утилизировать, с другой - снижать себестоимость материалов при соответствующем их качестве. Использование такого рода сырья (в том числе не селективного бытового стеклобоя), как компонента (заполнителя) дорожно-строительных битумоминеральных материалов, открывает новые перспективы утилизации и вторичного применения этих отходов.
Как известно, в качестве крупного заполнителя асфальтобетонов рекомендуется применять щебень, получаемый путем дробления прочных горных пород, крупного гравия и прочных не распадающихся металлургических шлаков, а наиболее предпочтительными являются материалы, обладающие хорошим сцеплением с битумным вяжущим. Главным образом используют заполнители из плотных прочных горных пород. Одним из основных требований к минеральному заполнителю является высокая прочность. Так, прочность щебня из горных пород, характеризующаяся маркой, соответствующей пределу прочности на сжатие образцов-цилиндров исходной горной породы в водонасыщенном состоянии, должна составлять от 20 до 140 МПа.
Для органоминеральных материалов и асфальтобетонов используют в основном магматические и осадочные горные породы. Магматические горные породы (граниты, базальты, диабазы и др.) относят к кислым породам, они обладают благоприятным для строительного камня минеральным составов. Имеют высокую механическую прочность при сжатии (по разным данным от 120 до 390 МПа). Прочность при растяжении невелика - 6,5-43 МПа. Средняя плотность гранитов и гранитоидов составляет 2500-2800 кг/м3, общая пористость - 0,38-1,28%; водопоглащение - 0,1-0,3 %, модули упругости - 7-8 • 104 МПа, коэффициент Пуассона - 0,25-0,3.
Из осадочных горных пород наиболее применимыми в строительной и дорожно-строительной отраслях являются карбонатные (прочные известняки, доломиты), относящиеся к основным горным породам. Средняя плотность известняков и доломитов составляет 2000-2700 кг/м3, средние значения пористости - 6-7% (до 15%). Кислые породы в асфальтобетонах и битумоминеральных композициях слабо вступают в химическое взаимодействие с битумным вяжущим, т.е. ведут себя как инертные материалы, основная роль которых заключается в создании прочного каркаса композиции. Основные горные породы более химически активны при взаимодействии с битумом, но обладают меньшей механической прочностью в сравнении с кислыми породами.
Одной из глобальных проблем современности является зачастую неконтролируемое накопление промышленных и бытовых отходов. Не утилизируемые многотоннажные отходы стекла, особенно бытового стеклобоя, представляют достаточно серьезную экологическую проблему. Как известно, применение промышленных и бытовых отходов, в том числе и не утилизируемого боя стекла, при производстве конструкционных строительных материалов в настоящее время ограничено. Основное разрабатываемое направление - применение стеклобоя в качестве заполнителя конструкционных бетонов
[1, с. 5].
Однако, использование стеклобоя в бетонах сопряжено с определенными трудностями, связанными с тем, что в бетонной смеси стеклобой ведет себя как активный ее компонент, вступая в химические
~ 22 ~
реакции с другими составляющими. Это зачастую приводит к негативным последствиям: недопустимо повышается расширение бетона и снижается коррозионная его стойкость. Для нейтрализации этих факторов приходится усложнять технологию приготовления бетона, применять различные ПАВ и добавки.
В настоящее время (за исключением редких случаев [1, 2]) практически не нашел применения стеклобой в производстве дорожно-строительных органоминеральных материалов. По нашему мнению имеется огромный потенциал применения многотоннажных не утилизируемых отходов стекла (неселективного бытового стеклобоя, бутылочного стеклобоя) в качестве заполнителя для асфальтобетонных и органоминеральных смесей. Для этого имеются следующие предпосылки:
- теоретическая прочность стекла при сжатии, рассчитанная исходя из природы и прочности химических связей в веществе, составляет порядка 105 МПа, при растяжении - 1-1,2 • 104 МПа. Фактическая прочность массивного стекла, как известно, составляет 30-100 МПа при изгибе и 500-2000 МПа при сжатии, что не только сопоставимо, но и значительно выше аналогичных показателей многих магматических и карбонатных горных пород, применяемых в асфальтобетонных смесях;
- по различным данным, например, для листового стекла допускаемое напряжение составляет порядка 15-20 МПа. При постоянной нагрузке стекло может выдержать 15-20% нагрузки при кратковременном воздействии, что вполне сопоставимо с эксплуатационными нагрузками в работе дорожных покрытий, которые составляют в среднем порядка 5-6 МПа [3, с. 15];
- стекло обладает сходными с плотными горными породами деформационными и физико-механическими показателями: модуль упругости E = 6,8-6,9 • 104 МПа; модуль сдвига G = 2,8 • 104 МПа; коэффициент Пуассона ц = 0,22; плотность р = 2500 кг/м3; ударная вязкость - 1,35 • 103 Дж/м2; твердость по шкале Мооса - 6-7; микротвердость - 5400-6000 МПа;
- стекло обладает высокими теплопроводностью (от 0,6 до 1,34 Вт/м • 0С) и удельной теплоемкостью (от 0,3 до 1,05 кДж/(кг • 0С), что имеет важное значение для технологических и эксплуатационных характеристик асфальтобетонов;
- стекло относится к кислым материалам (содержание оксида кремния SiO2 более 65%). Следовательно, в составе битумоминеральных композиций будет вести себя, в основном, как инертный материал, заполняющий объем и создающий прочный каркас. Взаимодействие стекла с органическим вяжущим следует ожидать на уровне образования физико-химических связей (адгезии);
- частицы стеклобоя, в сравнении с частицами щебня, в силу особенностей своей поверхности (более гладкой и менее развитой), обладают меньшей удельной поверхностью и открытой пористостью. Учет этих факторов при применении в битумоминеральных композициях позволит снизить битумоемкость получаемого композиционного материала;
Таким образом, при наличие достаточно больших объемов не утилизируемых отходов стекла их применение в качестве инертных заполнителей асфальтобетонных и органоминеральных материалов позволит значительно сэкономить расход дорогостоящих и качественных плотных заполнителей, а также, снизить себестоимость асфальтобетона и эффективно утилизировать отходы стекла.
Список использованной литературы:
1. Мелконян Р.Г., Власова С.Г. Экологические и экономические проблемы использования стеклобоя в производстве стекла. - Екатеринбург: Изд-во Урал. Ун-та, 2013. - 100 с.
2. Miller I.J., Bailey M.D. Uses for waste glass a survey // Report. - 1981. - № 2289. - Р. 33.
3. Дорожный асфальтобетон / под ред. Л. Б. Гезенцвея. - М.: Транспорт, 1985. - 350 с.
© Барт А.В., Азан Риан Мансур Моххамед, Рудак С.В., Борисенко Ю.Г., 2020
