Susret betona i stakla

Za razliku od vode i ulja, staklo i beton se mešaju i mogu dobro da se slažu pod pravim okolnostima. Sa druge strane, zajednica možda neće ostati stabilna ako hemija ne pomogne da se otkloni glavni razlog zbog kog bi ovaj par mogao da propadne: reakcija alkalnih silikata (RAS).

Dobro potkrepljena činjenica jeste da se kombinovanjem staklenog agregata sa portland cementom može izazvati reakcija alkalnih silikata. Ono što se dešava jeste da silikat iz stakla reaguje sa kalcijum-hidroksidom (snažna baza sa pH vrednošću 12) u portland cementu i obrazuje silikonski gel.

Staze u Walter E. Washington Center-u u Vašingtonu gde je izliven beton sa staklenim agregatom

Ovaj gel unutar cementa apsorbuje vodu i bubri. Ako je bubrenje znatno, pritisak može da izazove mikropukotine, njihovo širenje i, na kraju, propadanje okolnog betona. Ponekad, ovo se dešava rano. U drugim slučajevima, mogu proći godine pre nego što problem izbije na površinu.

Obim štete koju reakcija alkalnih silikata uzrokuje na betonu zavisi od količine, veličine delića ili čestice i, čak, i od boje stakla.

Prema izveštaju koji je objavio Clean Washington Center (CWC), povećavanje količine stakla u odnosu na površinu (drugim rečima, korišćenje manjih krhotina) smanjiće efekte reakcije.

Upotreba manjih komadića stakla ubrzava reakciju alkalnih silikata, što daje gelu vremena da nabubri pre nego što se beton stvrdne, ograničavajući potencijalnu štetu. Staklo u prahu proces proguta do tog stepena da ono uopšte ne uzrokuje reakciju alkalnih silikata.

Što se tiče boje, testiranja su pokazala da zeleno staklo doživljava malu ili nikakvu reakciju alkalnih silikata. Adam Silver, predsednik preduzeća American Speciality Glass iz američke savezne države Juta, veruje da je to zahvaljujući inherentnom hemijskom sastavu zelenog stakla. Bezbojno staklo je pokazalo značajniju reakciju u testovima koji su sprovedeni istovremeno i pod istim uslovima, izjavio je Silver.

Rešenje u mešavini

Kada se agregat od recikliranog stakla koristi sa betonom, "reakcija alkalnih silikata može biti razlog za brigu", kaže Silver, "Ali, ako mućnete glavom i odstranite par stvari koje uzrokuju reakciju, ne treba da brinete. Problemi se mogu prevazići pravom mešavinom."

Prema rečima Marka Celebuskog (Mark Celebuski), generalnog direktora u preduzeću Pinnacle Cast Concrete iz Lankestera, Pensilvanija, upotreba cementa sa ekstremno niskim baznim procentom, dodacima zasnovanim na litijumu ili pocolanu (pozzolan) koji reaguje sa kalcijum-hidroksidom, držaće reakciju alkalnih silikata pod kontrolom. Pocolan transformiše kalcijum-hidroksid tako da ne preostaje ništa što bi moglo da reaguje u dodiru sa staklenim agregatom.

Ukoliko se odlučujete za varijantu sa niskoalkalnim cementom, Američko udruženje za testiranje materijala (American Society for Testing Materials) definiše ovu vrstu cementa kao cement koji sadrži manje od 0,6% alkala. Prema CWC izveštaju, količina alkala u mešavini od portland cementa može biti smanjena i zamenjivanjem do 25% cementa sa niskolalkalnim silikonskim pocolanom, kao što je ASTM elektrofilterski pepeo (flying ash) klase F.

Cebuski kaže da je njegov omiljeni cementni materijal za zamenu kad su u pitanju ploče – Bottle-Pozz, proizvod preduzeća Fishstone koji je on testirao oko tri godine. Taj proizvod se na američkom tržištu nalazi oko godinu dana. Visokokvalitetni pocolan napravljen od korišćenih staklenih boca, Bottle-Pozz je smrvljeno staklo sterilizovano u rotacionim pećima koji sagoreva zagađivače kao što su šećer i papir. Čisti komadi se onda puštaju kroz završni mlin koji proizvodi beličasti stakleni prah sa česticama sličnim po veličini česticama portland cementa. Tako ovo samleveno staklo zamenjuje alkalni materijal, a povrh toga, njegove čestice su dovoljno male da ih preostali alkali u potpunosti transformiše, stvarajući kalcijum-silikat. "Deluje čudno, ali kako staklo postaje finije i finije, ono prestaje da uzrokuje reakciju alkalnih silikata", kaže Celebuski. "Ako je čestica dovoljno mala, kalcijum-hidroksid je troši i ništa ne ostaje što bi izazvalo reakciju alkalnih silikata." Stakleni prah, koji se preporučuje za projekte gde se želi koristiti beli cement, takođe sprečava rascvetavanje i čini beton jačim.

CWC izveštaj takođe beleži da može biti dodat usporivač vezivanja da bi se usporilo vreme očvršćavanja cementa. Usporivač (retarder) omogućava gelu reakcije alkalnih silikata više vremena da se obrazuje i proširi pre nego što beton očvrsne. Upotreba usporivača zajedno sa pojačivačem prodora vazduha omogućiće gelu da se proširi u ravnomerno raspršene mikroskopske vazdušne pore u cementu, smanjujući mogućnost za konstrukcijsku slabost.

Treba li prvo oprati staklo?

Stakleni agregat koji se koristi u dekorativnom betonu dolazi od upotrebljenog stakla namenjegog krajnjim potrošačima, koji se u velikoj meri sastoji od svetlosmeđih ili zelenih boca, i stakla koji je korišćeno u industriji kao npr. prozori i šoferšajbne. "Staklo boca nije neizmenjen proizvod", kaže Silver, napominjući da njegovo preduzeće ne pere boce pre nego što one prođu kroz peć za spaljivanje koja ih čisti. Nakon što su boce sterilisane pomoću toplote, lome se u komade različitih veličina i prodaju. Obično su serije 90% iste boje zahvaljujući nijansama recikliranih boca.

Staklo korišćeno od strane potrošača može imati tragove šećera i papira u mešavini, slaže se Silver. "U većem broju slučajeva, biće u redu, ali postoji mala mogućnost kada je reciklirano da će se javiti problem adhezije zbog šećera", koji može da izazove nepredviđeno produžavanje vremena potrebnog za vezivanje, kao i umanjivanje jačine betona. "Može se upotrebiti akrilni ojačivač da bi se pomoglo adhezija ukoliko je ona problem."

Ili, dodaje Džefri Džerard (Jeffrey Girard), predsednik Instituta za betonske radne ploče (The Concrete Countertop Institute) u Njujorku, staklo možete oprati sami. Kada dobijete seriju recikliranog stakla, stavite jedan deo u kofu da prenoći i pogledajte kako će voda izgledati ujutro. Ako je prljava, on preporučuje da se komadi stave u beton-mikser sa nešto vode, sa umerenom dozom izbeljivača, dobrim sredstvom za čišćenje i sredstvom za odmašćivanje. Kada završite, ispirajte staklo dok voda ne postane čista i ostavite ga da se osuši.

"Staklo mora biti očišćeno kako bi imalo najbolje performanse", kaže. "Ne može se napraviti dobar beton od loših sastojaka." Ako je staklo koje ciči od čistoće prioritet, najbolje je uzeti staklo korišćeno u industriji, mada je ono skupo, kaže Silver. Peć zagreva staklo čak do 1.370°C i topi staklo, koje je onda obojeno i u obliku pogodnom za korišćenje. Zbog komplikovanijeg procesa, "cena je dva ili tri puta veća u odnosu na staklo dobijeno od krajnjih potrošača", kaže.

Za izvođače koji rade sa LEED standardom, američka vlada nagrađuje sa više poena upotrebu recikliranog stakla koje su koristili potrošači nego reciklirano staklo korišćeno u industriji zbog procesa korišćenog da se oni pripreme za tržište.

Kako voda pospešuje reakciju alkalnih silikata

Pored reaktivnog agregata kao što je staklo i okruženja bogatog alkalima, voda je neophodna za pokretanje reakcije alkalnih silikata. Džerard upozorava izvođače da budu obazrivi kada koriste stakleni agregat u oblastima koje su sklone vlaženju. "Dosta zavisi od toga gde će beton biti smešten. Ako je to unutra, u suvom okruženju, reakcija alkalnih silikata neće predstavljati problem", kaže.

"Koren problema povezan je sa ciklusima vlaženja i sušenja. Ako se beton nakvasi, alkalno okruženje rastvara deo stakla i stvara gel koji formira čvrst premaz kad se osuši. Kada se taj gel nakvasi on nabubri, a ne skuplja se kada se osuši. On čini da beton naprsne, te dobijate ljuspanje i degradaciju konstrukcije."

Izvođači, takođe, moraju da minimizuju količinu vode u početnoj mešavini, što će pomoći da se smanji proširenje gela. Visokokvalitetni aditivi za smanjivanje vode mogu se dodati ako se mešavina koja se dobija teško sipa (razliva).

Kako su dva proizvođača izbegla RAS

Ni Skot Koen (Scott Cohen), vlasnik preduzeća The Green Scene iz Kalifornije, ni Alen Miler (Allen Miller), izvršni direktor i predsednik preduzeća Concrete Revolution iz Kolorada, nisu nikada imali problem sa reakcijom alkalnih silikata u svojim staklenim i betonskim radnim pločama.

Koen, koji se specijalizovao za stvaranje spoljašnjih soba*, kaže da on proteklih petanaest godina uspešno upotrebljava reciklirano staklo, uključujući polupane vinske boce, u proizvodnji svojih radnih ploča. On svoja prva dostignuća pripisuje početničkoj sreći, ali kaže da sada rutinski čita izveštaje i analize da bi ostao u toku. "Bezbojno staklo je prijemčivije za problem reakcije alkalnih silikata, ali mi ne koristimo velike količine bezbojnog stakla", kaže.

On sugeriše izvođačima da pročitaju podatke koji postoje kako bi formulisali sopstvenu mešavinu otpornu na reakciju alkalnih silikata ili da unajme nekog da to učini za njih. "Formula će se razlikovati od oblasti do oblasti“" kaže, napominjući da postoje regionalne razlike između materijala.

Miler, koji meša staklo i beton već više od deset godina, rutinski zamenjuje deo agregata u nekim svojim delovima recikliranim staklom koje su upotrebljavali potrošači. Da bi još više pomogla smanjenju uticaja na okolinu svojih radnih površina, njegova kompanija zamenjuje 25% cementa u svojim betonskim mešavinama post industrijskim VCAS, finim prah nusproizvodu fiberglasa.

Miler je bio iznenađen otkrićem da je VCAS koji je uključio u svoje radne ploče, učinio da one budu otporne na reakciju alkalnih silikata. "Pretpostavljam da bi to moglo da objasni zašto nemamo problema sa ručnom obradom", kaže smejući se. "Koristim VCAS zato što pokušavamo da smanjimo količinu cementa u sastavu naših mešavina da bi smo smanjili ugljenični otisak naših proizvoda, kao i da ih učinimo pogodnim za LEED poene". Aspekt otpornosti na reakciju alkalnih silikata bio je bonus.

*Prim. prev: Spoljašnje sobe - U američkoj kulturi stanovanja, poslednjih decenija su izuzetno popularni prostori ispred kuće, na otvorenom, koji imaju različite funkcije: dnevni boravak, kuhinja i sl. koje su nekada bile rezervisane za unutrašnjost doma

Linkovi: