
موارد مصرف و کاربرد شیشههای بازیافتی
استفاده از ضایعات شیشه در بسیاری از موارد زیر محدود بوده و شیشههای بازیافت شده عمدتاً در تولید بطری استفاده دارد. اما به صورت مختصر به اثرات استفاده از شیشههای بازیافتی در تهیه کاشی، بتن آسفالتی و بتن اشاره میشود. از شیشههای بازیافتی درموارد زیر استفاده میشود:
- تهیه نوع خاصی از آسفالت که حاوی درصدی از شیشه خردشده است و در صنایع راه سازی کاربرد دارد
- تولید موادی از قبیل کاشی، آجررسی، پانلهای دیوار وسنگ بنا
- در ترکیب پلاستیکها و پلیمر، شیشه و عایقها
- شبرنگها و علایم موجود درجادهها
- عایق پشم شیشه
- تیر تلفن و حفاظ پست
- تهیه شن مصنوعی جهت بازسازی و اصلاح خاک ساحل
- فایبر گلاس
- سایندهها مثل سنباده
- تولید بطری
- سنگدانه بتن
- شیشههای هنری
- کودهای شیمیایی
- محوطه سازی
- سیمان هیدرولیکی
- و …
در چه صنعتی از ضایعات شیشه استفاده میشود؟
بیشتر شیشههای تولیدی بصورت بطری هستند و مقدار زیادی از شیشههای جمع آوری شده دوباره برای تولید بطری به کار میروند. اثر این پروسه به شیوه جمع آوری و مرتب کردن شیشهها با رنگهای مختلف وابسته است. اگر رنگهای مختلف شیشه قابل جدا کردن باشند میتوان از آنها جهت تولید شیشه با رنگهای مشابه استفاده کرد. ولی وقتی که شیشه با رنگهای متفاوت با هم مخلوط شدند، برای تولید بطری نامناسب میشوند و باید آنها را در مصارف دیگری به کار برد و یا دفن کرد.
آقای ریندل (Rindl) به چند مورد از استفادههای غیر بطری شیشه اشاره میکند که شامل: سنگدانه روسازی راه، پوشش آسفالت، سنگدانه بتن، مصارف ساختمانی (کاشی شیشهای، پانلهای دیوار و …)، فایبر گلاس، شیشههای هنری، کودهای شیمیایی، محوطه سازی، سیمان هیدرولیکی و بسیاری دیگر است. استفاده از بتن در سنگدانههای بتن در این مقاله مورد بررسی قرار میگیرد. نگرانی بزرگی که در استفاده از شیشه در بتن وجود دارد واکنش شیمیایی مابین ذرات سیلیس اشباع شیشه و قلیاییهای مخلوط بتن است که به واکنش سیلیسی – قلیایی (Alkali Silica Reaction ASR) معروف است.
واکنش بالا میتواند برای پایداری بتن بسیار خطرناک باشد. به همین منظور باید پیشگیری مناسبی در جهت کمتر کردن اثر این واکنش انجام شود. پیشگیری مناسب میتواند با استفاده از یک ماده پوزولانی مناسب مانند:خاکستر هوایی، سرباره کوره آهن گدازی و یا میکرو سیلیس (Silica Fume SF) با نسبت مناسب در مخلوط بتن انجام گیرد. حساسیت شیشه به مواد قلیایی این حدس را بوجود میآورد که شیشه درشت و فیبر شیشه میتواند اثر واکنش ASR را کم و یا محو کند. اگرچه این تصور نیز وجود دارد که پودر شیشه میتواند خواص پوزولانی (مانند مواد ذکر شده در بالا) از خود نشان دهد و از اثرات و انجام واکنش ASR توسط دانه های شیشه جلوگیری کند.
ساخت کاشی کف با استفاده از ضایعات شیشههای سیلیکاتی
نمونههایی با نسبتهای گوناگون درصد وزنی افزودنی ضایعات شیشهای تهیه و پس از مخلوط کردن و پرس در فشار نهایی ۲۸۰ بار، در دمای ۱۱۶۰ درجه سانتی گراد به مدت ۴۸ دقیقه پخته و مهمترین خواص آن شامل درصد جذب آب، درصد انقباض و استحکام پخت، اندازه گیری شدند. برای بررسی فازهای تشکیل شده در ریزساختار کاشی کف تولید شده، از آنالیز پراش اشعه ایکس (XRD) استفاده شد. همچنین بررسی رفتار حرارتی نمونهها، به کمک روشهای دیلاتومتری و آنالیزهای گرمایی هم زمان (STA) انجام شد. نتایج نشان داد، که با افزایش درصد ضایعات شیشهای تا ۴٫۶ درصد وزنی به ترکیب اولیه کاشی کف، ویژگیهای کاشی به طور مطلوبی افزایش مییابد، ولی با افزایش این مقدار، خواص مطلوب و استاندارد کاهش خواهد یافت. همچنین اثر دما نیز بر روی این نمونهها مورد بررسی قرار گرفت و مشاهده شد، که با افزودن ضایعات شیشهای دمای مورد نیاز برای پخت کاشی، کاهش مییابد.
تاثیر خرده شیشه روی رفتار بتن آسفالتی
مدول سختی یکی از مهمترین پارامترها برای پیش بینی مقاومت روسازی در برابر بارهای دینامیکی میباشد. شیشه میتواند هزینههای ساخت را کاهش دهد در حالی که رفتار دینامیکی بهتری را فراهم میکند. استفاده از شیشه میزان بازتاب نور را در کف جاده را افزایش داده و بازتاب مناسب از یک رو سازی میتواند شرایط خطرناک را بهبود بخشد. همچنین بهبود مقاومت در برابر ترک و افزایش اصطکاک داخلی از مزایای دیگر استفاده از شیشه است، عملکرد رضایت بخش روسازی با ۱۰ درصد تا ۱۵ درصد خرده شیشه نسبت به وزن مخلوط ایجاد میشود. همچنین با توجه به خواص فنی مجاز و مسائل ایمنی ۴٫۷۵ میلیمتر به عنوان اندازه مجاز ذرات شیشه استفاده میشود.
(پوسته شدن و سوراخ شدن لاستیک) معمولا یک اندازه ماکزیمم نمودارها افزایش مدول سختی و چسبندگی قویتر بین سنگدانه و شیشه با پوشش قیر را نشان دادند. چسبندگی بین ذرات شیشه به سبب شکستگی و همچنین اصطکاک بین ذرات به دلیل زاویه دار بودن ذرات شیشه افزایش یافت. افزایش مقدار ذرات شیشه از حد معینی باعث کاهش مدول سختی میگردد زیرا مقادیر بیشتر آن سبب ترد شدن سازه میگردد و صافی سطح ذرات، از جذب کافی قیر جلوگیری میکند. نتیجه دیگر آن که افزایش دما نیز باعث کاهش چسبندگی قیر و در نتیجه کاهش مدول سختی میگردد.
استفاده از خرده شیشه در بتن
مصرف ضایعات شیشه در بتن میتواند از انبساط ASR در حضور سنگدانه های فعال جلوگیری کند. همچنین بهبود مقاومت پودر شیشه در ملات و بتن چشمگیر است. آزمایشات بافت میکروسکوپی نشان دهنده این است که پودر شیشه میتواند یک مخلوط متراکم تر تولید کند و خصوصیات دوام بتن را بهبود ببخشد. این نتیجه که ۳۰% پودر شیشه میتواند به جای سیمان یا سنگدانه در بتن (بدون نگرانی از اثرات زیانبار طولانی مدت) جایگزین شود حاصل شد. بیشتر از ۵۰% از هر دو (پودر شیشه یا سنگدانه شیشه ای) میتواند در بتن با رده مقاومت Mpa 32 باعث بهبود قابل قبول مقاومت بتن شود.
محصول حاضر اهمیت استراتژیکی ندارد اما از آنجایی که شیشه مادهای است که پس از ذوب امکان استفاده مجدد را دارد، بازیافت شیشه نسبت به فرآیند تهیه آن با استفاده از مواد اولیه انرژی کمتری احتیاج دارد. بازیافت ضایعات شیشه نه تنها باعث صرفه جویی در مصرف انرژی و ماده اولیه میشود، بلکه جمع آوری شیشههای استفاده شده و دور ریخته شده که نقش زباله را دارد قدم بزرگی در راستای حفظ محیط زیست نیز به حساب میآید.