Interactions of waste glass in the pore liquid of hardened cement paste
Hulladék üveg kölcsönhatásai cementkő pórusfolyadékában

Zsolt Apagyi, László Csetényi
2003 Építőanyag: Journal of Silicate Based and Composite Materials  
Jelen munka a skóciai Dundee Egyetemen készült, az Egyesült Királyságban összegyûjtött fölös öblösüvegtörmelék újrahasznosítását célzó kutatás keretein belül. Nyugat-Európában az üvegvisszaváltás rendszerét gyakorlatilag felváltotta a konténeres begyûjtés és újraolvasztás, részint egyszerûsége, részint az üvegmosással járó nagyobb környezeti terhelés miatt. Fontos szempont, hogy a lakosság együttmûködési készsége is megfelelõ. A fogyasztási szokások kiegyenlítettsége, valamint az eltérõ
more » ... t az eltérõ éghajlati adottságok miatt az északi országokban jelentõs mennyiségû -elsõsorban zöld színû -boros-és söröspalack gyûlik fel, melyek visszaszállítása nem kifizetõdõ, továbbá az ottani élelmiszeripar inkább fehér öblösüveget igényel. A színesüveg-felesleget tehát egyéb területeken kell újrahasznosítani, aminek viszont sokszor mûszaki akadályai vannak. Ezt tükrözik a számok is: míg az Európai Unióban az újrahasznosítás meghaladja az 50%-ot (ezen belül Németországban és Hollandiában a 80%-ot), az Egyesült Királyságban ez csak 26%-ot tesz ki. Magyarország jelenleg 14,2%-ot hasznosít, pedig több terület is ígéretes: hõszigetelés, útépítés és egyes betonokban való alkalmazás, pl. habüvegként könnyûbetonban [2, 3] . A hulladék üveget -szemcseméretét tekintve -cementkomponensként, töltõanyagként és homokként alkalmazhatjuk betonban. Jellemzõen 15% körüli alkáliatartalma miatt bizonyos szemcseméret (300 µm) felett számolni kell az alkáli-szilika reakcióval (ASR), melynek során kovasavgél keletkezik opálos kvarcot tartalmazó adalékanyag jelenlétében. Ez a gél víz hatására megduzzad, és komoly károkat okozhat a betonban. Finomra õrölt üveg hozzáadása viszont javítja a beton tulajdonságait friss és megszilárdult állapotban egyaránt. Kovasavgél ekkor is keletkezik, de a finom eloszlás miatt a helyi feszültségek sokkal kisebbek, a cementkõ szilárdsági határán belüliek, illetve portlandittal részben C-S-H géllé alakulhat, mely már nem okoz duzzadást vízfelvétel esetén. Kutatásunk során a kötõanyagrendszer ASR-hajlamát vizsgáltuk az üvegnek a pórusfolyadékkal való reakció-ján keresztül. A pórusfolyadék pH-jától és kezdeti alkáliatartalmától függõen az üveg komponensei különbözõ mértékben oldódnak be [4] . A beoldódott ionok koncentrációértékeit felhasználva, a PHREEQC termodinamikai modellezõ program segítségével jó valószínûséggel jelezhetjük elõre az üveg viselkedését és a kialakuló fázisokat a hidratált cementben. II. Mintakészítés A munkához szükséges hulladék üveget a T. Berry and Sons, West Yorkshire (Anglia) cég szállította. A kísérleteket fehér, barna és zöld üveg esetén is elvégeztük. A kapott üvegcserepet forró vízzel átmostuk, 105 °C-on 24 órán át szárítottuk, majd 20 percen keresztül golyósmalomban õröltük, és 300 µm-es szitán átszitáltuk. Ezt az üvegport 10:1 oldat/szilárd anyag arányban kevertük a szimulált pórusfolyadékkal, melynek összetételét a PHREEQC termodinamikai modellezõ program segítségével számoltunk ki. Ehhez a betonban legnagyobb mennyiségben kialakuló hidratált fázisok (C-S-H gél, portlandit, ettringit, hidrogránát) egyensúlyát tételeztük fel. A kapott pórusfolyadék összetétele a következõ: Ca: 2,20·10 -2 mol/kg; Si: 2,26·10 -5 mol/kg; Al: 9,50·10 -6 mol/ kg; S: 7,90·10 -6 mol/kg. A szimulált pórusfolyadék készítéséhez analitikai tisztaságú Ca(OH) 2 -ot, Al(OH) 3 -ot, SiO 2ot (szilikafüstöt), Na 2 SO 3 -ot, valamint kétszer desztillált ioncserélt vizet használtunk. Az így kapott oldat koncentrációja közel azonos volt a számított értékekhez. Három különbözõ kísérletet végeztünk el aszerint, hogy az elõkészített üvegeket milyen kalciumtartalmú szimulált pórusfolyadékban reagáltattuk: 1. korlátozott kalciumforrás, 2. kalciummal telített pórusfolyadék, 3. kalciummal túltelített pórusfolyadék. A második, illetve harmadik esetben a kalciumionok telített, illetve túltelített értéken tartása érdekében az 1. ábrán látható módon végeztük a kísérletet. A fõzõpoharakba szûrõpapír tölcsért helyeztünk úgy, hogy a közepe a pórusfolyadékba érjen. Ide szilárd Ca(OH) 2 -ot halmoztunk, hogy az oldat folyamatosan telítõdhessen kalciummal.
doi:10.14382/epitoanyag-jsbcm.2003.15 fatcat:hoftsltfpvetpghqdp6gpj4ovy