Вторую жизнь стеклянным отходам дали в бетоне

Международная группа исследователей установила, что частичная замена цемента порошком из переработанного стекла в бетонных конструкциях имеет строгое ограничение. Научная работа, опубликованная в журнале Scientific Reports, демонстрирует, что превышение 10-процентной дозы добавки значительно снижает несущую способность балок.

Эксперимент и методология

Учёные изготовили 12 железобетонных балок, в которых цемент был частично заменён на порошок из отходов стекла (WGP) в пропорциях 0%, 10%, 20% и 30%. Для оценки прочности использовались три метода: экспериментальные испытания на изгиб, аналитические расчёты по стандартам Еврокода и метод цифровой корреляции изображений (DIC) для отслеживания трещин.

«Когда соотношение WGP превышает 10%, это может значительно снизить изгибную способность железобетонных балок», — констатируют авторы исследования, основываясь на результатах испытаний.

Метод DIC позволил выявить микротрещины, невидимые невооружённым глазом, на ранних стадиях нагрузки. Сравнение данных с экспериментальными результатами показало высокую точность этого оптического метода.

Критический порог в 10%

Результаты показали, что замена до 10% цемента не оказывает существенного негативного влияния на прочность. Однако дальнейшее увеличение доли стеклянного порошка приводит к прогрессирующему снижению несущей способности. Балки с 30%-м содержанием WGP продемонстрировали снижение максимальной нагрузки до 17.6% по сравнению с обычным бетоном.

Исследователи объясняют это ухудшением сцепления между частицами стеклянного порошка и цементным тестом. Чрезмерно плоская форма частиц стекла и увеличение количества микропор в структуре бетона приводят к образованию трещин и хрупкому разрушению.

Перспективы применения

Несмотря на ограничения, использование стеклянного порошка в количестве до 10% признано целесообразным. Как отмечают авторы, WGP может быть использован в качестве локального эко-материала, удобного, легкодоступного в больших количествах, недорогого и экологически безопасного для бетонного строительства.

Это исследование предоставляет инженерам и строителям чёткие практические рекомендации по применению переработанного стекла в производстве бетона, способствуя развитию устойчивого строительства.