 Стекло является на сегодняшний день важной составной частью нашей жизни и вместе с тем – универсальным материалом. Оно используется в быту, в научных исследованиях, в современной архитектуре, а также в отраслях науки и промышленности, работающих на завтрашний день.Такое широкое использование стекла порождает огромное количество его отходов. В 2000 году было собрано 289 000 тонн использованного стекла, которое подлежало переработке. Поскольку стекло в принципе инертно и оптически очень привлекательно, оно может успешно использоваться для ландшафтной архитектуры. Мы продемонстрируем Вам важные качества стекла как матер иала вторичного использования в области ландшафтной архитектуры.
Материал стекло. Стекло – это смесь различных силикатов, аморфно (некристаллически) застывших после плавления, и, в отличие от пластмассы – натуральный материал. Самым важным исходным материалом является оксид кремния (Si O2) в виде чистого кварцевого песка мелкой зернистости. Как флюсующие добавки используются доломит (CaCO3, MgCO3), известняковая мука, в основном - мраморная (CaCO3), далее - сода (NaCO3) или глауберова соль (Na2SО4) для натриевого стекла, поташ (K2CO3) – для более прочного и твердого светопреломляющего калиевого стекла. Сырье должно быть мелкозернистым и с наименьшим количеством окиси железа, поскольку самые малые количества окиси (трех- иди двухвалентного) железа придают стеклу зеленоватый или коричневатый оттенок. Разные виды стекла могут быть произведены из 20 различных веществ в их комплексном употреблении в зависимости от различных оптических потребностей.
Производство. Исходные материалы нагреваются в стекловаренной печи до 1 400°C, песок вступает в реакцию с содой и известняком, из чего выходит гомогенный сплав. При этом песок образует каркас, сода является флюсующей добавкой, а кальцинированный известняк способствует тому, что стекло получается достаточно прочным и химически стойким. Химический состав стекла для тары.
| Сырье |
Доля в стекле в виде… |
Функция |
| кварцевый песок |
70% SiO2 |
образует стекло |
| сода (Na2CO3) |
13% Na2O |
флюосирующая добавка, снижает температуру плавления |
| известняк (CACO3) |
10% CaO |
стабилизаторы для повышения прочности и химической устойчивости |
| доломит (CaCO3 MgCO3) |
1% MgO |
| полевой шпат (NaAlSi3O8) |
4% Al2O3 |
| поташ (K2CO3) |
1% K2O |
повышает прозрачность |
| ионы металла (CR2+, Ni2+, Fe3+ и т.д.) |
1% |
красящее вещество | Используя различные окиси металлов, можно получить разные оттенки цвета и таким образом - разные уровни прозрачности и светопроницаемости. В отличие от керамических стройматериалов образование определенных форм происходит только после нагрева в еще пластическом состоянии благодаря разливу, вальцовке и прессованию. Поскольку при вторичной переработке стекла экономится энергия и сырье, то на сегодняшний день много нового стекла производиться путем переработки использованного.
Физические свойства.
Плотность 2,5 кг/дм3
Температура плавления стекло размягчается постепенно, не имея четкой температуры плавления (ему можно придавать форму после 1000 °C). Стекло можно рассматривать как высоковязкую (очень густую) "жидкость", которая становится жидче при нагревании. Светопроницаемость 90-92 % при прямом попадании лучей, 60% при косом попадании (оконное стекло). Матовое и затемненное стекло обладает не прямой, а рассеивающей светопроницаемостью – 80 и 40%соответственно.
Тепловое расширение для листового стекла прирост длины составляет 0,008 мм на градус С (линейный коэффициент растяжимости). При большем повышении температуры возникает опасность сильного напряжения и соответственно – разломов и трещин.
Механическая прочность очень высокий предел прочности при сжатии – 6 000-12 000 кПа / см 2 но невысокая прочность при растяжении, сильно зависящая от мелких трещин и углублений – 300-900 кПа / см 2 .
Твердость (по шкале Мооса) 6-7. Теплоизоляция показатель теплопроводности – ок. 5,5 ккал / м 2 (зависимо от огибающей поверхности и температуры). Меньше зависит от толщины стекла, чем от конструкции.В одинарных окнах теплопередача в 4 раза выше, чем в кирпичной стене толщиной 365мм, в двойных окнах – только в два раза благодаря воздушной прослойке. Растворимость стекло не растворяется в воде, щелочах и кислотах, за исключением плавиковой кислоты
Утилизация стекла и его переработка. Сбор стеклотары (полое стекло) имеет ряд преимуществ с точки зрения экологии. С одной стороны, разгружаются установки для сжигания мусора, поскольку туда не попадают негорючие вещества, а на мусоросвалках не залеживаются большие объемы инертных отходов. А с другой стороны использование собранной стеклотары для производства нового стекла экономит ресурсы и энергию. На каждую долю использованного стекла в 10% экономится 2,5% требуемой энергии (для зеленого стекла с 80% старого стекла – это 20 % экономии).
В 2000 году в Швейцарии было собрано 289 тысяч тонн стеклотары (40,1кг на человека), что соответствует квоте повторного цикла 91,2%. Это выводит Швейцарию на первое место в мире. Из 289 тысяч тонн собранной стеклотары было использовано:- 98 тысяч тонн как материал для изготовления нового стекла (34%);- 114 тысяч тонн для экспорта, который был переработан за границей в новое стекло;- 77 тысяч тонн с целью производства строительных материалов или стеклянного щебня. Старое стекло собирают в контейнеры и перевозят на хранение. При наличии достаточного количества этого стекла оно свозится поездом на заводы для переработки стекла. Там его сначала очищают от сильных загрязнений вручную и сортируют по цвету. При сборе стекла очень важно, чтобы оно изначально разделялось по цветам и не имело примесей чужеродных материалов (керамика, фарфор, зеркала, оконное стекло, пластмасса, металлы). Белое стекло не может смешиваться ни с какими другими цветами, коричневое стекло допускает до 8% стекла других цветов, а зеленое стекло – до 15%. Большие осколки и еще целые бутылки подлежат измельчению. Осколки, подающиеся на конвейер, автоматически проверяются на цвет и наличие чужеродных материалов. Последние отсортировываются при помощи воздуха, магнитов, электромагнитов и рентгена. До 97% собранного стекла снова может использоваться для переработки. Переработка стекла в продукт низшего качества. Широко используемое понятие recycling подразумевает, что отработанные материалы (например, стеклотара) повторно перерабатываются в новый материал (например, в новое стекло). Таким образом, речь идет о завершенном цикле. Если же стеклотара перерабатывается в строительный материал, или декоративный щебень и получает, таким образом, новую функцию, то используют термин downcycling – переработка в продукт низшего качества. Стекло как заполнитель.Из стекла получают заполнители для строительства при помощи дробления его обычными методами. Различают три вида использования старого стекла в качестве заполнителя:- заполнители в слоях износа, несущих слоях и фундаментах- заполнители для бетона- гидравлические связывающие материалы для нижних слоев дорожного покрытия.
Разнообразныеисследования в Америке показали, что дробленое стекло может выступать вместо обычных заполнителей в строительстве, причем процесс, методика и выполнение работ аналогичны. Главная разработка, применяемый в США и Канаде с 1969 года, – это так называемый "гласфальт", смесь из битума, традиционных заполнителей и стекла зернистостью от 0 до 10 мм. Наибольшие трудности состоят в том, чтобы добиться именно такой зернистости и распределения частиц (особенно, если дробление неравномерно), а также, чтобы избежать расслоения, что можно предотвратить с помощью добавления одного процента известняка. Наблюдения показали, что "гласфальт" не выносит противоскользящих шипов и цепей, но обладает своеобразным блеском и теплозадерживающей способностью, что позволяет осуществлять строительство при более низких температурах. Что касается употребления стекла в цементном бетоне, то опыты, проведенные в США, показали, что между стеклом и цементом происходит химическая реакция, которая отрицательно влияет на долговечность бетона и снижает его прочность при сжатии и сгибании; это снижение прочности тем выше, чем выше щелочность цемента. В соответствии с сегодняшними познаниями следует отказаться от примесей к бетону. Чтобы достичь оптических эффектов, бетон можно подкрасить или посыпать стеклощебнем, а также нанести дополнительный, не несущий слой раствора со стеклом в качестве заполнителя. Некоторые исследования, проведенные в США и во Франции, показали, что мелкодробленое стекло с примесью известняка и соды обладает гидравлическими свойствами, содействующими процессу схватывания. Во Франции были проведены опыты, в результате которых через семь дней была достигнута большая прочность (130 бар) при содержании известняка 6-10%. Как альтернативу стекло можно использовать в качестве заполнителя при производстве кирпича и гончарных изделий, а также для маркировки на дорогах (стекловата и бисер).
Стекло в качестве декоративного щебня в дизайне ландшафта.Осколки стекла или песок для варки стекла дробятся специальной стекломолкой, чтобы готовый продукт можно было взять рукой, не поранившись. Стекломолка являет собой вертикально стоящий металлический цилиндр, диаметром около одного метра. В продольной оси цилиндра находится металлическая штанга, к которой приварены регулируемые металлические зубья. Эти зубья крепятся к стенке цилиндра в соответствии с желаемой зернистостью. Перерабатываемое стекло дробится и трется со скоростью 200 км/час – таким образом острые края сглаживаются. В результате этого может быть произведен стеклянный декоративный песок зернистостью от 0 до 7 мм.
Этот стеклянный щебень применяют для таких целей:- материал для фильтров и дренажа в дренажных системах, а также для засыпки пазух и грунта позади каменных стен; - изоляция и утепление трубопроводов;- песочная или щебневая подушка для мостовых и в местах выкладки плит (несущий слой);- щебень для посыпки пешеходных дорожек;- материал для декорации цветочных грядок (напр., альпинарии).
Пример одного проекта.
Анди Као работает ландшафтным архитектором в Лос-Анджелесе в США. Он специализируется на разработке садов со стеклянным щебнем. Его лучшим проектом стал проект "Стеклянный сад в Эхо-парке" в центре города. Сад расположен у холма, в него можно зайти через боковые ворота, которые легко узнать по растущей там пинии. В сад ведет дорожка, выложенная исключительно из коричневого бутылочного стекла. Маленькие холмики, посыпанные зеленым и желтым стеклянным щебнем, создают впечатление трансцендентного ландшафта. Зелень растений контрастирует с голубым стеклянным щебнем на террасах. Даже забор покрыт зелено-голубым слоем раствора со стеклянным щебнем. В бассейне насыпаны горки из белого стекла, которые выглядят как соляные горы. Вид стекла изменяется в зависимости от погоды и времени суток, особенно привлекательным выглядит оно после дождя.
|
