Стеклобетон разработан около полувека назад и в настоящее время составляет реальную конкуренцию железобетону. Стекло, добавленное в бетонную массу, позволяет существенно улучшить эксплуатационные характеристики, в т.ч. прочность на растяжение и изгиб, что позволяет отказаться от тяжелых конструкций. Такое армирование расширяет возможности использования бетона в неблагоприятных условиях.

Технология производства

Стеклобетон - достаточно обширная группа стройматериалов в виде бетона со стеклянными или стеклопластиковыми волокнами. В зависимости от структуры стеклянного компонента и способа его введения существуют основные разновидности этого материала.

1. Бетон со стеклянным армированием или композитобетон. По сути, это жби, в котором стальная арматура заменена стекловолокном.
2. Водостойкий бетон с силикатной добавкой в виде жидкого стекла.
3. Стеклофибробетон , содержащий в качестве наполнителя стеклофибру, стойкую к воздействию щелочей.
4. Стеклооптикобетон или Литракон, отличающийся относительной прозрачностью (полупрозрачный) за счет введения стеклянных оптических волокон.
5. Смесь с наполнением в виде стеклянной крошки (боя).
6. Кислотоустойчивый бетон, в котором стеклянный компонент, добавленный в раствор, выступает в качестве связующего вещества.

Во всех указанных разновидностях бетон в том или ином виде содержит стекло. В результате меняется структура материала и его важнейшие характеристики. Стеклобетон реализуется в готовом виде и может изготавливаться своими руками.

Плюсы и минусы

Стеклобетон имеет ряд заметных преимуществ по сравнению с традиционным бетоном.

1. Снижение веса. При введении стеклянного наполнителя уменьшается содержание цемента и песка, а т.к. стекловолокно легче этих ингредиентов, то снижается вес исходного материала. Особенно заметно данное преимущество в армированном варианте, предназначенном для замены железобетона. Стекловолоконное армирование значительно легче стальной арматуры.
2. Повышение прочности. Стеклянные добавки значительно увеличивают прочность на растяжение (в 2,5 - 3 раза), сжатие и изгиб. Ударная прочность бетона увеличивается в 14-16 раз.
3. Снижение толщины при замене ЖБИ. Армирующие стекловолокна имеют меньший диаметр по сравнению со стальной арматурой при аналогичной прочности, что позволяет уменьшить толщину изделия, не ухудшая прочностные характеристики.
4. Влаго - и водостойкость. Любые стеклянные наполнители (особенно жидкое стекло) повышают водонепроницаемость бетона .
5. Улучшение теплоизоляционных характеристик.
6. Расширение областей применения материала. Стеклонаполнение делает его универсальным стройматериалом с повышенными прочностными, гидроизоляционными и теплоизоляционными характеристиками.

Стеклобетон практически не имеет существенных недостатков. Конечно, необходимость подготовки стеклянного ингредиента усложняет технологию приготовления раствора, но получаемые преимущества компенсируют этот минус. В процессе приготовления материала приходится иметь дело со стеклянной пылью, что требует тщательной защиты органов дыхания человека. Отмечается ускоренное застывание стеклобетона в процессе наложения, что требует быстрого использования раствора.

Технологические особенности

Различные типы стеклобетона имеет свои нюансы производства.

1. Водостойкий. Для изготовления используется жидкое стекло, т.е. силикат натрия. Вначале готовится обычный бетонный раствор. Затем, в него добавляется жидкое стекло из расчета 100 мл на 1 л раствора (без учета воды). Важно помнить, что увеличение количества силиката натрия приводит к повышению хрупкости материала и быстрому застыванию раствора.
2. Изготовление стеклофибробетона. Состав - цемент, песок и стеклофибра в равном соотношении. Важно распределить фибру равномерно по всему объему, причем перемешивание ингредиентов производится в сухом состоянии. При наложении раствора обязательно производится тщательное виброуплотнение.
3. Заполнение стеклянным боем. Битое стекло заменяет щебень (от 25 до 100 процентов), а также частично песок. Изготовление бетона включает несколько этапов. Вначале, производится дробление стекольных отходов (боя). Затем, с помощью грохота обеспечивается просеивание сырья и разделение его на фракции. Осколки размером более 4 мм предназначены для замены щебня (наполнителя). Частицы меньшего размера подойдут вместо песка. Это обстоятельство учитывается при замешивании раствора.
4. Использование стекла в качестве связующего вещества. В этом случае используется мелкораздробленное стекло, но и оно не будет связывать цемент без дополнительной обработки. Такую функцию стекло выполняет при введении кальцинированной соды. В ходе реакции оно растворяется с образованием силикатного геля, а уже он скрепляет состав. При этом получается бетон, обладающий повышенную стойкость к кислотам.

Бетон с оптическими свойствами самостоятельно сделать трудно из-за повышенной хрупкости оптических волокон. Обычно используются уже готовые бетонные, полупрозрачные плиты и панели.

Сферы применения

Стеклобетон достаточно широко используется за рубежом при строительстве различных объектов. В России пока материал применяется реже из-за производственных проблем, но его популярность постоянно растет. Можно выделить следующие основные направления использования этого материала:

1. Облицовка зданий. Стеклобетон может использоваться в форме готовых панелей или накладываться в виде декоративной или защитной штукатурки. Материал с добавлением жидкого стекла широко применяется при возведении собственных бассейнов и других искусственных водоемов.
2. Возведение стен и перекрытий. Стены делаются путем заливки в опалубку или из блоков (аналогично шлакоблокам). При изготовлении плит перекрытия материал заменяет аналогичные изделия из железобетона.
3. Декоративное оформление фасадов. Особо ценится стройматериал с оптическими свойствами.
4. Изготовление тротуарной и бордюрной плитки.
5. Ландшафтный дизайн. Из стеклобетона изготавливаются малые архитектурные конструкции. В частности, популярно возведение арок, фонтанов, садовых статуй, осветительных столбов.
6. Ограды и решетки. Высокая прочность материала обеспечивает надежные опоры для заборов, а также литье декоративных решеток и изгородей.

Достаточно активно стеклобетон используется и при массовом строительстве, в т.ч. сооружений промышленного назначения. Тротуарная плитка обладает высокой износостойкостью, что дает возможность использования в парках.

Материал применяется даже при строительстве мостов. Его можно отнести к современным, высокопрочным стройматериалам. Он активно используется взамен ЖБИ при ремонте и строительстве сооружений различного типа. Некоторые материалы можно приготовить своими руками, что удешевляет строительство и расширяет возможности применения.

Что такое стеклобетон?

Традиционно в качестве основного строительного материала используется бетон. Мы привыкли к этому, и не всегда, задумав новый проект, изучаем современные разработки. Бетон – привычен и доступен. Но бывают ситуации, при которых стоит обратить свое внимание на новинки строительной промышленности. К ним по праву относится стеклобетон (стеклонаполненный композит), отличительная черта которого – повышенная сопротивляемость растяжению. Это делает бетонные сооружения на порядок прочнее. Но, чтобы разобраться, какой вариант стеклобетона следует выбрать, ознакомьтесь с отличительными чертами каждого вида.

Разновидности

В зависимости от того, в каком виде состав модифицируется стеклом, стеклобетон бывает следующих видов:

• бетон, армированный стеклом;
• состав с добавлением жидкого стекла;

Стеклобетон – очень гибкий, упругий и высокопрочный материал, который, оставаясь бетоном, является, тем не менее, необычно легким

• стеклобетон с фиброй;
• полупрозрачный массив с оптоволокном;
• состав со стеклянным боем;
• раствор, где стекло использовано как связующий элемент.

Преимущества

В связи с использованием специальных наполнителей, стеклобетон превосходит традиционный бетон. Главные преимущества:

• Уменьшенная масса, так как основные наполнители – цемент, стекловолокно, песок, смешаны в равных пропорциях.
• Увеличенная прочность, так как стеклонаполненный композит отличается повышенной устойчивостью к деформациям, а параметры ударной стойкости пятнадцатикратно превышают характеристики бетонного раствора.
• Расширенная область использования и широкая номенклатура изготавливаемых из бетона со стеклянным наполнителем изделий.
• Значительное количество возможных добавок, разносторонне влияющих на характеристики.

Стеклоармированный состав

Бетон, армированный стекловолокном, по сути, сходен с железобетоном. В нем применяется , вместо металлической. Исходя из этого отличия, ясно прорисовываются преимущества:

• увеличенная теплоизоляция;

Альтернатива бетону - стеклобетон, обладающий большей прочностью, морозостойкостью и теплопроводностью

• небольшой вес. Применение композитобетона существенно снижает нагрузку на фундамент;
• при отрицательных температурах не замерзает, что позволяет облегчить зимой строительные работы;
• доступная стоимость.

Бетон с жидким стеклом

При ведении строительства в регионах с низкими грунтовыми водами, рекомендуется применять для заливки фундаментов состав с добавлением жидкого стекла. Антисептические свойства силикатного стекла позволяют применять при возведении колодцев, бассейнов и других искусственных водоемов. Высокие показатели термостойкости делают возможным применение при устройстве печей, каминов.

Используется жидкое стекло в двух вариантах:

• Наиболее оперативный метод – развести стекло водой, и уже готовый раствор смешать с бетоном. Если вводится неразведенное стекло, это вызывает появление трещин на верхнем слое.
• При втором варианте стекло используется как грунтовка. Его наносят на готовый блок. Если же сверху нанести еще один тонкий слой цемента со стеклом, то изделие будет надежно защищено от влаги.

При приготовлении такой бетонной смеси, учитывайте, что она достаточно быстро твердеет. Готовьте раствор небольшими порциями, чтобы успеть его безотходно использовать.

Общее для всех стеклобетонов свойство – это бетон, в который как составная часть добавлено стекло в разных видах

Композит с фиброй

Фибра – это волокно, устойчивое к воздействию щелочи. Добавка в бетон повышает прочностные характеристики и обеспечивает декоративные свойства.

В зависимости от вида и количества добавок свойства стеклофибробетона изменяются, но неизменными остаются:

• устойчивость к влаге;
• повышенная ударная прочность;
• морозоустойчивость;
• небольшой вес;
• устойчивость к воздействию химических реагентов.

Бетонный состав с оптическими волокнами (литракон)

Основными ингредиентами, наполнителями массива являются оптические волокна, изготовленные из стекла, имеющего увеличенную длину. При формировании состава волокна хаотически армируют блок, а после очистки торцов беспрепятственно пропускают свет. Возможность массива пропускать свет зависит от концентрации волокон, степени цветопередачи материала.

Результаты Голосовать

Где вы предпочли бы жить: в частном доме, или квартире?

Назад

Где вы предпочли бы жить: в частном доме, или квартире?

Назад

Материал отличается повышенной ценой, но ведутся работы, направленные на снижение. Использование литракона в частных условиях ограничивается декоративными функциями композита, а не применением, как строительного материала.

Жидкое силикатное натриевое (реже калийное) стекло добавляют в бетон с целью повышения устойчивости к воздействию влаги и высоких температур и обладает антисептическими свойствами

Бетон, наполненный боем стекла

Стеклобетон данного типа обеспечивает возможность достичь экономии на использовании стеклянных наполнителей. Традиционно применяемые щебень и песок в стеклонаполненном композите заменяются боем стекла. В качестве наполнителя используются стеклянные отходы производства в виде емкостей, шариков, трубочек, ампул.

Прочностные характеристики готового материала не отличаются от бетона, в котором применяется щебень. При этом масса готового изделия значительно уменьшается, а традиционный щебень может быть полностью заменен на стеклянный наполнитель.

Состав со связующим веществом – стеклом

Сфера применения данного материала – промышленность. Произведенный промышленным путем, он устойчив воздействию агрессивных кислот, отрицательно воспринимает агрессивные щелочи. Этапы промышленного изготовления предусматривают:

• Сортировку стеклянной массы.
• Дробление частиц.
• Измельчение стекла.
• Разделение на фракции.

Крупным наполнителем являются элементы размером выше 5 миллиметров, а остальные, более мелкие, могут использоваться вместо песка. При наличии тонкой стеклянной фракции самостоятельно можно подготовить такое заполнение.

Стеклобетон широко применим и, благодаря своим свойствам, очень востребован для производства отделочных панелей, решеток, ограждений, стен, перегородок

Вяжущие свойства обеспечиваются введением катализатора, так как порошок стекла при смешивании с водой не обеспечивает вяжущих характеристик. Технология изготовления предусматривает растворение стеклобоя щелочью – кальцинированной содой. При реакции образующиеся кислоты кремния постепенно трансформируются в гель, который скрепляет заполнитель, отвердевает. Результат – получение долговечного конгломерата, обладающего кислотоупорными свойствами и повышенной прочностью.

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

В настоящее время одной из альтернатив простому бетону является стеклобетон. Этот строительный материал отличается от обычного бетона большей прочностью, морозостойкостью и теплопроводностью. Сегодня на рынке присутствуют 6 видов стеклобетона, каждый из которых имеет свои отличия и особенности. Материал можно изготовить самостоятельно в домашних условиях, при этом свойства его окажутся на самом высоком уровне.

Немного истории

С одной стороны, есть бетон, который вызывает загрязнение, в частности из-за цемента, используемого в его составе. С другой стороны, есть стеклянные отходы, которые могут быть полностью переработаны с использованием сложного и дорогостоящего процесса. Решение поместить стекло в бетон предложил Фонд Эллен Макартур после ряда исследований, опубликованных в октябре 2016 года.

Бетон - один из широко используемых строительных материалов в мире. В США, где проводилось исследование, в 2015 году было произведено 600 миллионов тонн бетона. Однако это один из материалов с наибольшим отрицательным воздействием на окружающую среду - из-за цемента, используемого для его изготовления.

Для снижения углеродного выброса бетонная промышленность начала использовать два основных заменителя цемента: золу, образующуюся при сжигании угля, и шлак - побочный продукт производства стали. Эти заменители позволили снизить углеродные выбросы от 25 до 40% на тонну бетона, повысили прочность и уменьшили затраты.

Но эти замены не являются идеальным решением: они содержат тяжелые металлы - ртуть, которая делает их потенциально токсичными. Производители и пользователи по-прежнему зависят от ископаемого топлива: «По мере того, как все больше и больше компаний пытаются уменьшить свой углеродный след и использовать возобновляемую энергию, использование побочных продуктов ископаемого топлива на их заводах все чаще рассматривается как антиинтуитивное и противоречивое», - пишет доктор наук Ellen MacArthur Foundation.

В то же время решение проблемы отходов стекла становится все более проблематичным. Американцам не удается повторно использовать стекло после потребления - 11 миллионов тонн в год. Только одна треть перерабатывается, а остальное уходит прямо на свалки. Хотя стекло 100% пригодно для переработки, исследование говорит, что все больше американских городов отказываются от своих перерабатывающих программ - главным образом, по финансовым причинам: сортировка стекла является сложной и дорогостоящей.

Общее описание и классификация

Каждое строение является уникальным сооружением со свойственными только ему особенностями. Даже если во время строительства применяется типовой проект, необходимо принимать во внимание некоторые факторы, например, характеристики грунта, глубину его промерзания, влажность почвы и воздуха, имеющейся ветер и его силу. При учете этих нюансов придется внести некоторые коррективы в строительный проект.

Так, если в районе строения наблюдается повышенная сейсмоопасность, то необходимо увеличить общий метраж и диаметр арматуры, а также уменьшить расстояние ее вязки. Если влажность грунта на месте будущего здания слишком высокая, придется увеличить слой бетона около арматуры, замедлив коррозию. В некоторых случаях такие проблемы решаются методом замены расчётного материала на другой, у которого имеются более удобные и выгодные характеристики. Можно сделать строительство дешевле благодаря равной замене стройматериалов на более бюджетный.

Например, альтернативным вариантом дорогого фундамента за счет увеличения количества может быть использование стеклобетона. Однако стоит обратить внимание на то, что он включает в себя огромную группу стройматериалов, которые отличаются между собой свойствами, поэтому необходимо уметь разбираться в их классификации и характеристиках различных видов. Придётся также ознакомиться с сильными и слабыми сторонами бетона, прежде чем делать выбор в пользу конкретного вида.

Каждый вид стеклобетона имеет свои свойства и характеристики. В зависимости от этого и стоит отталкиваться при выборе строительного материала.

Стеклоармированный бетон

Этот вид бетона называется композитобетон, являющийся аналогом железобетона. В данном случае металлический арматурный прут заменяется на стекловолоконный. Благодаря замене арматуры композитобетон имеет ряд отличительных свойств.

В настоящее время на смену дорогостоящему металлическому арматурному пруту пришли более бюджетные композитные материалы, изготовленные на основе пластика, базальтового волокна или стекла. В строительстве наибольший спрос вызывает стеклопластиковая арматура, которая хотя и уступает базальтовой по прочности, но стоит намного дешевле. Основные характеристики:

• Небольшой вес.
• Базальтовая и стеклопластиковая арматуры изготавливаются в виде жгутов, которые сворачиваются в бухту по 100 мм.
• Базальтовая стеклопластиковая арматура имеет в 100 раз меньше теплопроводности, чем металлическая, благодаря чему не считается мостом холода.

Стеклокомпозитный материал не подвергается различным коррозиям и является весьма устойчивым к агрессивной среде, хотя специалисты рекомендуют избегать сильнощелочной среды.

Это означает, что арматура не изменяется в диаметре, даже если вокруг преобладает влажная среда. Металлический материал при плохой гидроизоляции бетона может полностью разрушиться. Арматура из металла, которая подверглась коррозии, начинает увеличиваться в объеме почти в 10 раз, из-за чего может разорвать бетон.

Благодаря этому возможно безопасно уменьшать защитный слой бетонных блоков , армированных стеклопластиком. Большая толщина защитного слоя обуславливается функцией защиты стальной арматуры от высокой влажности, которая пропитывает верхний бетонный слой, тем самым предотвращая все возможные коррозии.

Когда снижается толщина защитного слоя, совместно с небольшим весом самой арматуры уменьшается и вес всей конструкции, без уменьшения показателя прочности. Благодаря этому снижаются стоимость материала, вес всего строения, а также нагрузка на фундамент. Таким образом, стеклоармированный бетон является недорогим, более тёплым и крепким.

С добавлением жидкого стекла

В стеклобетонные блоки добавляют жидкое силикатное натриевое стекло, чтобы увеличить показатели устойчивости к воздействию высокой влажности воздуха и высоких температур. Кроме этого, материал отличается наличием антисептических свойств, поэтому его лучше всего применять для заливки фундаментов на болотистых участках, а также при строительстве гидросооружений:

• декоративные пруды;
• бассейны;
• колодцы и другое.

Чтобы увеличить термостойкость, такие блоки используют во время обустройства котлов, печей и каминов. В данном случае стекло является связующим элементом.

Стеклонаполненный материал с фиброй

Благодаря этому универсальному материалу можно изготавливать монолитные блоки и листовые материалы, которые в настоящее время приобретаются на рынке под торговой маркой «Японские стеновые панели».

Характеристики и качества этого строительного материала могут меняться под воздействием тех или иных дополнительных элементов или в зависимости от изменения количества красителей, акриловых полимеров и других добавок. Стеклонаполненный бетон с фиброй является крепким, легким и гидростойким материалом, который имеет ряд ценных декоративных качеств.

Стеклофибробетон включает в себя мелкозернистый бетон-матрицу, который наполнен песком, а также отрезки волокон из стекла, которые называются фиброй.

Литракон, или стеклооптикобетон

В качестве основного материала при изготовлении выступает бетон-матрица, а также ориентированные длинные стеклянные волокна, включая оптические. Они насквозь пронзают блок, а армирующие волокна располагаются между ними в хаотичном порядке. После шлифования торцы оптических волокон высвобождаются от цементного молочка и почти без потерь могут пропустить сквозь себя свет.

В настоящее время материал является дорогостоящим. За один квадратный метр стеклооптикобетона придется заплатить около 1000 долларов. Но специалисты продолжают вести работы по снижению стоимости. Строительный материал имеет стеклоарматуры. Его можно имитировать самостоятельно в домашних условиях, если найти оптическое волокно и запастись терпением, но в таком случае он будет выступать не строительным, а, скорее всего, декоративным.

Со стеклянным боем

Благодаря этому типу бетона можно значительно сэкономить на наполняющих материалах путем замены песка и щебня стеклянным боем и замкнутыми емкостями из стекла:

• ампулами;
• шариками;
• трубками.

Щебень можно заменить стеклом на 100%, при этом не теряя прочности, а вес готового блока будет намного меньше обычного стеклобетона. Пивные бутылки внутри бетона подойдут для изготовления этого материала в домашних условиях.

Со связующим веществом

Стеклобетон со стеклом в виде связующего вещества применяется для промышленного производства.

В начале процесса стекло сортируют и мелко дробят, после чего оно проходит сквозь грохот и разделяется на фракции. Стеклянные частицы, размер которых составляет больше 5 мм, применяются для изготовления стеклобетона в качестве крупного заполнителя, а более мелкие крупицы выступают в роли связующего порошка. Если дома имеется возможность тонко помолоть стекло, бетон можно изготовить самостоятельно.

Для декоративных целей

Стеклобетон для декоративных отделок используется по-разному. Можно применить типичную процедуру обработки поверхности, пескоструйную обработку или полировку «бриллиантами». Стеклянные частицы монолитно смешиваются с бетоном, но чаще их наносят на поверхность свежего бетона. Этот метод используется для того, чтобы добавить уникальности полу в помещении.

Логическим предположением может быть то, что декоративный стеклобетон будет изготавливаться из переработанных стеклянных бутылок, но это не так. Рециркулированное стекло имеет слишком много загрязнений. Для этого применяются такие предметы, как окна, бокалы и зеркала.

Производители не используют «грязные» стеклянные тары и стекло с наклейками. Рециркулированное стекло сортируется по цвету, но оно может и смешиваться между собой. В любом случае оно расплавляется и дробится, а не гасится водой (что сильно ломает стекло). Затем материал сортируется по размеру, а края притупляются.

Стеклобетон можно купить в 20 различных цветах, самый дорогой - красный. За один мешок придется отдать 150 долларов.

В настоящее время стеклобетон имеет широкое применение, а благодаря своим уникальным характеристикам он является востребованным при изготовлении отделочных панелей, ограждений, решеток, перегородок, декора и других изделий. Если освоить технику изготовления стеклобетона своими руками в домашних условиях, можно неплохо сэкономить и создать уникальный дизайн в своём доме.

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