УДК 691.322 Заполнители бетона
ГРНТИ 67.09 Строительные материалы и изделия
ОКСО 08.06.01 Техника и технологии строительства
ББК 383 Строительные материалы и изделия
ТБК 6364 Отраслевая и прикладная экология
Приведены основные аспекты применения отходов полимеров в качестве заполнителей бетона. На основании анализа литературных источников установлено, что дробленые полимерные отходы, в том числе трудно утилизируемых сшитых полимеров можно использовать в качестве заполнителя для бетона, что может значительно снизить негативное влияние их на окружающую среду. Введение полимерного заполнителя снижает плотность и теплопроводность получаемого бетона, повышает его износостойкость, стойкость к эрозии и химическую стойкость, может несколько уменьшить усадку и образование микротрещин. В то же время, бетоны с полимерным заполнителем обладают пониженными механическими характеристиками по срав-нению с традиционными бетонами, что современные ученые связывают в большей степени с недостаточной адгезией полимер-ного заполнителя к цементной матрице, их упругой несовместимостью и ограниченной реакцией гидратации вблизи зерен поли-мерного заполнителя. Для повышения адгезии заполнителя к цементной матрице необходимо обеспечить неровную, шероховатую поверхность частиц полимера. Возможно нанесение на частицы заполнителя специальных составов, повышающих адгезионные свойства или введение полимерных добавок в цементную матрицу. Для обеспечения высоких механических характеристик бетонов с полимерными отходами предпочтительнее использовать отходы с наибольшим модулем упругости для уменьшения упругой несовместимости заполнителя и матрицы и обеспечения разгрузки растворной части. Бетоны с заполнителем из полимерных отходов могут найти применение в конструкциях полов, элементов мощения, фасадных элементов, стеновых блоков. Применение полимерных отходов также возможно в составе химически стойких бетонов.
Рециклинг, полимерные отходы, заполнитель, бетон, плотность, характер разрушения, пластичность, химическая стойкость, износостойкость, адгезия, модуль упругости
1. Сперанская O., Понизова O., Цитцер O., Гурский Я. Пластик и пластиковые отходы в России: ситуация, проблемы и рекомендации. Международная Сеть по Ликвидации Загрязнителей. 2021.
2. Browne M. A., Galloway T. S., Thompson R. What is the extent of microplastic contamination in habitats? Integrat-ed Environmental Assessment and Management. − 2007. − Vol. 3, No. 4. − Pp. 559–561. DOI:https://doi.org/10.1002/ieam.5630030412.
3. Gu L., Ozbakkaloglu T. Use of recycled plastics in concrete: A critical review. Waste Management. Elsevier Ltd. − 2016. − No. 51. − Pp. 19–42. DOI:https://doi.org/10.1002/ieam.5630030412.
4. Российская Федерация. Приказ. Об утверждении Стратегии развития химического и нефтехимического комплекса на период до 2030 года: приказ от 8 апреля 2014 года №651/172 [Электронный ресурс]. URL: https://docs.cntd.ru/document/420245722?marker=6560IO§ion=text (Дата обращения: 06.09.2024).
5. Кирин Б.С., Клокова А.Н. Современные технологии разделения отходов пластмасс // Успехи в химии и химической технологии. − 2014. − Т. 28, № 3. − C. 31–33.
6. Mankotia K., Singh Chohan J., Singh R. On technological solutions for recycling of recycling of polymer waste: A review. E3S Web of Conferences. EDP Sciences. − 2024. − Vol. 509. DOI:https://doi.org/10.1051/e3sconf/202450903011.
7. Siddique R., Khatib J., Kaur I. Use of recycled plastic in concrete: A review. Waste Management. − 2008. − Vol. 28, No. 10. Pp. 1835–1852. DOI:https://doi.org/10.1016/j.wasman.2007.09.011.
8. Silva R. V., De Brito J., Saikia N. Influence of curing conditions on the durability-related performance of concrete made with selected plastic waste aggregates. Cement & Concrete Composites. − 2013. − Vol. 35, No. 1. − Pp. 23–31. DOI:https://doi.org/10.1016/j.cemconcomp.2012.08.017.
9. Rahmani E., Dehestani M., Beygi M.H.A., Allahyari H., Nikbin I.M. On the mechanical properties of concrete containing waste PET particles. Construction and Building Materials. − 2013. − Vol.47. − Pp.1302–1308. DOI:https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2013.06.041.
10. Galvão J. C. A., Portella K. F., Joukoski A., Mendes R., & Ferreira, E. S. Use of waste polymers in concrete for repair of dam hydraulic surfaces. Construction and Building Materials. − 2011. − Vol.25, No.2. − Pp.1049–1055. DOI:https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2010.06.0.
11. Ismail Z. Z., & AL-Hashmi E. A. Use of waste plastic in concrete mixture as aggregate replacement. Waste Management. – 2008. − Vol.28. No.11. − Pp.2041–2047. DOI:https://doi.org/10.1016/j.wasman.2007.08.023.
12. Rai B., Rushad S. T., Kr B., & Duggal S. K. Study of Waste Plastic Mix Concrete with Plasticizer. ISRN Civil Engineering. − 2012. DOIhttps://doi.org/10.5402/2012/469272.
13. Fraj A. Ben, Kismi M., Mounanga P. Valorization of coarse rigid polyurethan foam waste in lightweight aggregate concrete Construction and Building Materials. − 2010. – No. 6. DOI:https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2009.11.010.
14. Pelisser F., Montedo O. R. K., Gleize P. J. P., & Roman H. R. Mechanical properties of recycled PET fibers in concrete. Materials Research. − 2012. − Vol.15, No.4. − Pp.679–686. DOIhttps://doi.org/10.1590/s1516-14392012005000088.
15. Frigione M. Recycling of PET bottles as fine aggregate in concrete. Waste Management. − 2010. − Vol. 30, No. 6. − Pp. 1101–1106. DOI:https://doi.org/10.1016/j.wasman.2010.01.030.
16. Thorneycroft J., Orr J., Savoikar P., Ball R.J. Performance of structural concrete with recycled plastic waste as a partial replacement for sand. Construction and building materials. − 2018. − No.161. − Pp.63-69. DOI:https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2017.11.127.
17. Ghernouti Y., Rabehi B. Strength and durability of mortar made with plasticsbag waste (MPBW). International Journal of Concrete Structures and Materials. − 2012. − Vol.6, No.3. − Pp.145-153. DOI:https://doi.org/10.1007/s40069-012-0013-0.
18. Salim K., Houssam A., Belaid A., Brahim H. Rein-forcement of building plaster by waste plastic and glass. ICSI 2019 The 3rd International Conference on Structural Integrity. − 2019. − Vol.17. − Pp. 170-176. DOI:https://doi.org/10.1016/j.prostr.2019.08.023.
19. Kou S.C., LeeG., PoonC.S., Lai W.L. Properties of light-weight aggregate concrete prepared with PVC granules de-rived from scraped PVC pipes. Waste management. − 2009. − Vol.29, No.2. − Pp. 621–629. DOI:https://doi.org/10.1016/j.wasman.2008.06.014.
20. Choi Y.W., Moon D.J., Chung J.S., Cho S.K. Effects of waste PET bottles aggregate on the properties of concrete. Cement and concrete research. − 2005. − Vol. 35, No.4. − Pp. 776–781. DOI:https://doi.org/10.1016/j.cemconres.2004.05.014.
21. Alqahtani F.K., Iqbal Khan M., Ghataora G., Dirar S. Production of recycled plastic aggregates and its utilization in concrete. Journal of Materials in Civil Engineering. − 2017. − Vol.29, No.4. DOI:https://doi.org/10.1061/(asce)mt.1943-5533.0001765.
22. Tang W. C., Lo Y., & Nadeem A. Mechanical and drying shrinkage properties of structural-graded polystyrene aggregate concrete. Cement and Concrete Composites. − 2008. − Vol.30. No.5. − Pp.403–409. DOI:https://doi.org/10.1016/j.cemconcomp.2008.01.002.
23. Akçaözoǧlu S., Atiş C.D., Akçaözoǧlu K. An investigation on the use of shredded waste PET bottles as aggregate in lightweight concrete. Waste Management. − 2010. − Vol. 30, No.2. − Pp. 285–290. DOI:https://doi.org/10.1016/j.wasman.2009.09.033.
24. Samchenko S.V., Larsen O.A. Modifying the sand concrete with recycled tyre polymer fiber to increase the crack resistance of building structures // Buildings. 2023. Т. 13. № 4. С. 897. https://doi.org/10.3390/buildings13040897
25. Karahan O., & Atiş C. D. The durability properties of polypropylene fiber reinforced fly ash concrete. Materials & Design. − 2011. − Vol.3, No.2. − Pp.1044–1049. DOI:https://doi.org/10.1016/j.matdes.2010.07.011.
26. Wongtanakitcharoen T., & Naaman A. E. Unrestrained early age shrinkage of concrete with polypropylene, PVA, and carbon fibers. Materials and Structures. − 2006. − Vol.40, No.3. − Pp.289–300. DOI:https://doi.org/10.1617/s11527-006-9106-z.
27. Kayali O., Haque M.N., Zhu B. Drying shrinkage of fibre-reinforced lightweight aggregate concrete containing fly ash. Cement and Concrete Research. − 1999. − Vol. 29. – Pp.1835–1840.
28. Kim S. B., Yi N. H., Kim H. Y., Kim J.-H. J., & Song, Y.-C. Material and structural performance evaluation of recycled PET fiber reinforced concrete. Cement and Concrete Composites. − 2010. − Vol.32, No.3. − Pp.232–240. DOI:https://doi.org/10.1016/j.cemconcomp.2009.11.002.
29. Sabaa, B., Ravindrarajah, R.S. Engineering properties of lightweight concrete containing crushed expanded polystyrene waste. Materials Research Society, 1997 Fall Meet-ing. Symposium MM: Advances in Materials for Cementitious Composites. December 1-3, 1997, Boston, USA.
30. Wang, R., & Meyer, C. Performance of cement mortar made with recycled high impact polystyrene. Cement and Concrete Composites. − 2012. − Vol.34, No.9. − Pp.975–981. DOIhttps://doi.org/10.1016/j.cemconcomp.2012.06.014.
31. Kan A., Demirboǧa R. A novel material for lightweight concrete production. Cement and Concrete Composites. − 2009. − Vol. 31, No.7. − Pp. 489–495. DOIhttps://doi.org/10.1016/j.cemconcomp.2009.05.002.
32. Yesilata B., Isiker Y., Turgut P. Thermal insulation enhancement in concretes by adding waste PET and rubber pieces. Construction and Building Materials. − 2009. − Vol. 23, No.5. − Pp.1878–1882. DOI:https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2008.09.014.
33. Albano C., Camacho N., Hernández M., Matheus A., & Gutiérrez A. Influence of content and particle size of waste pet bottles on concrete behavior at different w/c ratios. Waste Management. − 2009. − Vol. 29, No.10. − Pp. 2707–2716. DOIhttps://doi.org/10.1016/j.wasman.2009.05.007.
34. Чалов К.В., Луговой Ю.В., Косивцов Ю.Ю. Исследование кинетики термодеструкции сшитого полиэтилена // Бюллетень науки и практики. − 2019. − T. 5, № 12. − C.37–46.
35. Thomas J., Thomas M.E., Thomas S. Crosslinked Polyethylene: State-of-the-Art and New Challenges. Cross-linkable Polyethylene: Manufacture, Properties, Recycling, and Applications. − 2021. − Pp.1–15. DOI:https://doi.org/10.1007/978-981-16-0514-7_1.
36. Chandran N., Sivadas A., Anuja E., Baby D., Ramdas R. XLPE: Crosslinking Techniques and Recycling Process. Cross-linkable Polyethylene: Manufacture, Properties, Re-cycling, and Applications. − 2021. − Pp. 167–188. DOI:https://doi.org/10.1007/978-981-16-0514-7_7.
37. Zéhil G.-Ph., Assaadb J.J. Feasibility of concrete mixtures containing cross-linked polyethylene waste materials. Construction and Building Materials. − 2019. − Vol. 226. DOI:https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2019.07.285.
38. Shamsaei M., Aghayan I., Kazemi K.A. Experimental investigation of using cross-linked polyethylene waste as aggregate in roller compacted concrete pavement. Journal of Cleaner Production. − 2017. − Vol.165. − Pp. 290–297. DOI:https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2017.07.109.
39. Dweik H.S., Ziara M.M., Hadidoun M.S. Enhancing concrete strength and thermal insulation using thermoset plastic waste. International Journal of Polymeric Materials and Polymeric Biomaterials. − 2008. − Vol. 57, № 7. − Pp.635–656. DOI:https://doi.org/10.1080/00914030701551089.
40. Каримов И.Ш. Прочность сцепления цементного камня с заполнителями в бетоне и факторы влияющие на нее // Технологии бетонов. − 2013. − №4. − С.28-31.
41. Несветаев Г.В., Ву Л.К. Модель для оценки сцепления цементного камня с заполнителем по величине предела прочности бетона при осевом растяжении // Интернеn-журнал НАУКОВЕДЕНИЕ. − 2017. − Т. 9, № 3.
42. Структура и свойства цементных бетонов // А.Е. Шейкин, Ю.В. Чеховский, М.И. Бруссер. - М.: Стройиздат, 1979. - 344 с.
43. Технология заполнителей бетона // С.М. Ицкович, Л.Д. Чумаков, Ю.М. Баженов. – М.: Высш. шк., 1991. – 272 с.
