Стройку спасёт стеклобой! Или не спасёт?

По мнению специалистов Донского государственного технического университета (ДГТУ) и их иностранных коллег, новая добавка позволит не только решить проблему накопления стеклянных отходов, но и локализовать производство стройматериалов, при этом снизив их стоимость. Результаты представлены в научном журнале «Scientific Reports».

В своих выводах учёные исходили из состава цемента. В него входят не только глины и известняки, которые регулируют пластичность строительной смеси, но и добавки, которые увеличивают прочность, сокращают время затвердевания или влияют на другие характеристики. В среднем в цементе содержится около 20% оксида кремния (SiO2).

Учёные российского вуза совместно с коллегами из Азербайджана, Саудовской Аравии, Сомали и Турции получили доказательства, что добавление в строительную смесь стеклянных отходов вместо части цемента в рациональном количестве не ухудшает механических свойств бетонов и конструкций на его основе. Заведующий кафедрой «Строительство уникальных зданий и сооружений» ДГТУ Сергей Стельмах делится результатами исследований:

Образцы из смесей, в которых до 10-ти процентов цемента заменены стеклянными отходами, обладали не худшими прочностными характеристиками, по сравнению с аналогами, выполненными на цементе. Однако чрезмерно большое количество такого заменителя вызывает риск ухудшения технологических свойств смесей и потенциальное нарушение контактных зон в затвердевшем материале.

Добавление в строительную смесь стеклянного порошка вместо специальных добавок может значительно удешевить строительство и упростить логистику. Также это может решить проблему скапливающихся отходов стекла.

По словам исследователей, преимущество полученных результатов – в комплексном научно-практическом подходе к оценке стеклянного порошка как замены части цемента в бетонах и железобетонных изделиях. Группа провела экспериментальные и теоретические расчёты и предложила математическую модель, которая позволяет предсказать поведение бетона при том или ином количестве стеклянного порошка в его составе.

В ближайшем будущем специалисты ДГТУ совместно с зарубежными коллегами планируют исследовать влияние размера частиц стекла и процента замены цемента на консистенцию бетонных смесей и характеристики конструкций из них.

Проблема отходов стекольного производства с каждым годом становится всё актуальнее. Мировое производство стекла, по оценкам специалистов, составляет около 10.000.000 тонн ежегодно, причём лишь 20% изделий перерабатываются. Естественного разложения стекла (как бумаги или ткани) не происходит – оно тысячи лет перетирается в мельчайшие частицы под воздействием физических сил. Брать на вооружение советский опыт, организовав стандартизацию стеклотары и её повторное использование власти и корпорации по какой-то причине не хотят. Поэтому отслуживший свой век банки, бутылки и прочие ёмкости отправляются на свалку, где могут разлагаться столетиями.

Поэтому идея буквально растворить излишки стеклобоя в растущем цементном производстве выглядит привлекательно. Из-за стремительного роста населения планеты и увеличивающейся потребности в строительстве объектов различного назначения, с 1990-х годов производство цемента растёт ежегодно: согласно данным за 2023 год, лидерами производства цемента являются Китай (2,1 миллиарда тонн), Индия (410 миллионов тонн) и Вьетнам (110 миллионов тонн).

Препятствием может стать известная консервативность строительной отрасли. Зарекомендовавшие себя подходы и нормативно-техническая документация в строительстве меняется очень медленно и неохотно, строительные компании крайне осторожно относятся даже к таким привычным материалам, как дерево или металл. Так что потребуется очень много времени и усилий со стороны энтузиастов, чтобы на предложение обратили внимание.

К тому же, не сразу возникают сложности с добычей исходного ресурса. Мусорная реформа в стране откровенно буксует, а красивые планы раздельного сбора мусора и строительства перерабатывающих заводов так и остались на бумаге…