Журнал «Юный техник» - Юный техник, 2004 № 10

Вот и получается, что битого стекла на свалках все больше и больше. И, по данным Института вторичных ресурсов, на свалках только нашей страны уже скопилось около 3 млн. т стеклянных осколков. Что же с ними делать?

Над этой задачей ломают головы специалисты всего мира. Так, например, в США, на исследования, проводимые специалистами инженерного факультета и прикладных наук Колумбийского университета (штат Нью-Йорк), связанные с проблемой замены каменного заполнителя в бетоне боем стекла, было выделено 444 млн. долларов!

А Билл Прайс из Хьюстонского университета имеет еще более амбициозные планы: он хочет сделать «стеклянный» бетон не только прочным, но и прозрачным. Мысль эта возникла у доктора Прайса, когда он увидел архитектурный макет концертного зала, выполненный из оргстекла. Макет ему понравился. И исследователь задумался: нельзя ли в самом деле построить такой концертный зал, чтоб он напоминал прозрачную модель?

Исследования показали: идея не так бесплодна, как может показаться на первый взгляд. Ведь бетон — это смесь арматуры или иных крупных частиц (например, гравия), наполнителя (например, песка) и вещества, связующего эти компоненты воедино (обычно в этой роли выступает цемент).

Если в качестве арматуры использовать стекловолокно или прозрачный пластик, в качестве наполнителя применить опять-таки отходы стекла, перемолотые в порошок, а вместо цемента взять в качестве связующего какой-либо прозрачный клей, то в итоге получится и прозрачный бетон. Вот только сколь он будет прочен и во сколько обойдется?

Доктор Прайс с начала 2001 года ведет эксперименты в своей лаборатории с различными составами, но пока не раскрывает, какие именно составляющие он для этого использует и что у него получается. Известно лишь, что он подал прошение властям, намереваясь получить разрешение на строительство достопримечательного прозрачного дома в г. Сан-Антонио, штат Техас.

В России нет денег на эксперименты с американским размахом. Тем не менее, например, в Московском государственном строительном университете (бывшем МИСИ), на кафедре технологии отделочных и изоляционных материалов, вот уже более 15 лет идут подобные исследования. И кое-каких успехов наши специалисты добились.

По словам одного из сотрудников института, Михаила Шестеркина, здесь разработаны новые составы бетонных смесей, в которых стеклянные осколки, размолотые в порошок, идут в ход вместо наполнителя. Более того, стекло можно использовать и вместо традиционных вяжущих веществ — таких, как цемент, известь, гипс…

Причем для этого стекло расплавлять не нужно. Наши специалисты разработали энергосберегающую технологию, которая проста, дешева и не требует специального оборудования.

Отходы стекла размалывают и просеивают. Стекляшки диаметром до 5 мм используют в качестве наполнителя, а тонкомолотый порошок — как связующее. Но поскольку стекло, в отличие от цемента, от воды не разбухает, превращаясь в своеобразный клей, то технологи придумали такую хитрость. Чтобы началась реакция гидратации, наряду с водой используют активизатор в виде соединения щелочного металла. В щелочной среде стеклобой образует кремниевые кислоты, которые затем начинают превращаться в гель и наконец застывают. В итоге получается плотный, прочный и долговечный силикатный конгломерат — стеклобетон.

Проверка показала, что стеклобетон практически не поддается микробному разложению, хорошо противостоит кислотным дождям, красив и отлично держит тепло. Его с успехом можно использовать как в промышленном, так и в гражданском строительстве.

А недавно ученым из Российского химико-технологического университета имени Д.И. Менделеева придумали, как из отходов стекла делать одним махом сразу двухслойные плиты. Внешний слой — декоративный, внутренний — из вспененного стекла, похожий на застывшую губку, — служит отличным теплоизолятором и шумопоглотителем. В качества сырья для этих изделий вполне годятся и битые бутылки, и осколки оконных стекол, и кинескопы от вышедших из употребления телевизоров…

Весь этот стекольный бой дополнительно измельчают, получая своеобразный стеклянный песок, а потом засыпают его в форму. В верхней части формы песок оставляют чистым, а вот в нижнюю часть добавляют опять-таки тонко измельченный порошок пенообразователя. В качестве его может быть использован мел, угольная пыль, сажа или иное вещество, которое при нагревании образует крошечные пузырьки газа, вспенивающие расплавленную стеклянную массу. Получившийся двухслойный пирог помещают прямо в форме в специальную печь, где стекломасса сначала расплавляется, а потом застывает, согласно специальному температурному графику. В итоге из печи выходят стеклоблоки, лицевая поверхность которых (толщиной около 7 мм) образует декоративное глянцевое покрытие. А тыльная сторона толщиной в 3–4 см обеспечивает хорошую тепло- и звукоизоляцию. В зависимости от состава исходной смеси цвет стеклянных плиток получается разным — от глубоко черных до зеленовато-салатовых. И выглядят они ничуть не хуже мрамора.

Евгений МИХАЙЛОВ

Художник Ю. САРАФАНОВ

Слышали слово «кукурбитурил»? Если нет, не удивительно. И само слово, и область науки, где оно в ходу — супрамолекулярная химия, — появились сравнительно недавно и успели попасть далеко не во все учебники.

Так выглядит «бочка» кукурбитурила.

Термином «супрамолекулярная химия» в 1979 году лауреат Нобелевской премии, французский исследователь Жан-Мари Лен обозначил область химии, где царствуют огромные и весьма странные молекулы очень сложного строения. Чтобы как-то выделить их среди других образований, гигантов стали называть супрамолекулярными ансамблями. А среди них есть и такой — C 36H 36N 24О 12. Вот ему-то химик В.Фриман и придумал имечко «кукурбитурил».

Говорят, молекула по внешнему виду показалась ему похожей на тыкву из рода Cucurbita . Как видно, химик был заодно и заядлым огородником-любителем. Так или иначе, название прижилось. Тем более что молекула действительно несколько похожа на тыкву или даже, скорее, на бочку (см. рис).

Впервые это соединение было получено еще в 1905 году немецким химиком Р.Берендетом. Но в то время не было электронных микроскопов, так что ученому не довелось увидеть, какое чудо он сотворил. Удивиться же было чему. Эта молекула — действительно настоящий гигант. Ее высота — 6 ангстрем, а диаметр — 5,5 ангстрема. Этого вполне достаточно, чтобы внутрь такой «бочки» можно было при желании поместить несколько молекул обычных размеров.