|
Metoder til genanvendelse af farvede glasskår til produktion af tegl og beton og til vejbygning 5 Knust glas til vejbygningTil undersøgelse af knust blandet returglas' anvendelighed til vejbygningsformål har Vejteknisk Institut udført en række af de standardforsøg der normalt udføres for naturmaterialer. Der er primært fokuseret på ubundne anvendelser, idet brug i asfaltbelægninger i første omgang ikke vurderes at være rentabel. Som sammenligningsgrundlag for resultaterne bruges i vid udstrækning amerikanske forsøgsresultater, primært fra en stor undersøgelse udgivet af Clean Washington Center i 1998 [1]. Det må antages, at glas indsamlet i USA ikke adskiller sig væsentligt fra dansk returglas, og dermed kan de amerikanske resultater supplere de udførte forsøg. 5.1 BeskrivelseVejteknisk Institut modtog i to plastictønder 200 kg knust glas fra Uniscrap. Glasset var fra Uniscrap nedknust i knuser indstillet til max. 16 mm. Glaspartiklerne var overvejende indenfor 0-16 mm fraktionen, dog sås enkelte skår op til 30 mm. Der var ganske mange rester af etiketter løst i glasset samt fastsiddende på en del af skårene. Herudover var der enkelte andre fremmedlegemer, men ingen spor af metal (låg o. lign.). Farven var overvejende grøn, men varierede fra helt klart glas til helt mørkt. Glasset fremtrådte i øvrigt fugtigt og fedtet med en karakteristisk lugt, som givetvis skyldes at rester af indhold (vin, fødevarer) sad på glasskårene. Glasset var altså tilsyneladende ikke vasket eller på anden måde rengjort.
Figur 5.1: Fotos af knust glas modtaget hos Vejteknisk Institut. 5.2 ForsøgsprogramVed modtagelsen blev det knuste glas først tørret ved 105 ºC og derefter blev der ved sigtning fremstillet to fraktioner: 0-4 mm og 0-16 mm. For hver af de to fraktioner blev følgende vejtekniske standardforsøg udført:
5.3 ResultaterResultaterne fra forsøg på det danske glas vil som nævnt i vid udstrækning blive sammenlignet med resultater fra USA. De amerikanske undersøgelser er blevet udført på to fraktioner, nemlig mindre end ¾" og mindre end ¼", dvs. henholdsvis < 19 mm og < 6,4 mm. Disse fraktioner kan med god tilnærmelse sammenlignes med 0-16 mm og 0-4 mm fraktionerne. 5.3.1 SigteanalyserKornstørrelsesfordelingen for det knuste glas må anses for at være den vigtigste parameter, idet denne fordeling influerer på hovedparten af de andre tekniske egenskaber.
Figur 5.2: Sigterester for knust glas fra 16 - 31,5 mm (venstre) til 0 - 0,075 mm (højre). På Figur 5.3 vises kornkurver for det modtagne glas samt for de to fraktioner der blev fremstillet til forsøgene.
Figur 5.3: Kornstørrelsesfordeling for glasset som det blev modtaget (råglas) samt for de to fraktioner der blev brugt til forsøg. Det fremgår, at der er meget lille forskel på kurven for råglas og kurven for 0 – 16 mm materiale. Under nedknusningen er der opstået enkelte store flade skår, som går igennem knuseren, men tilbageholdes på en 16 mm sigte. Denne >16 mm fraktion udgjorde 2,1 vægt-% af det samlede materiale. Det skal bemærkes, at 0 – 4 mm fraktionen er fremstillet ved frasigtning fra en 0 – 16 mm glasfraktion. Det kan ikke udelukkes at kornkurven for en "ægte" 0 – 4 mm fraktion, dvs. fremstillet ved knusning til max. 4 mm, ville blive lidt anderledes end den her viste. Det danske glas sammenlignes med eksempler på kornkurver taget fra de amerikanske referencer i Figur 5.4.
Figur 5.4: Kornkurver for de to danske glasfraktioner sammenlignet med kornkurver for amerikansk returglas. Det danske 0 – 4 mm glas stemmer godt overens med den amerikanske 0 – 6,35 mm fraktion (de grønne kurver), i hvert fald når der tages hensyn til forskellen i maksimalstørrelse. For de grove fraktioner er der også god overensstemmelse mellem det danske 0 – 16 mm materiale og de to referencer. Kun omkring 8 mm sigten er der en vis afvigelse, men det danske materiale placerer sig imellem de to amerikanske sigtekurver. Generelt kan det konkluderes at der er fin overensstemmelse mellem de danske og amerikanske kornkurver. Som følge af dette vil andre tekniske egenskaber, som er fundet i forbindelse med de amerikanske forsøg, umiddelbart kunne overføres til danske glasmaterialer. For alle glasfraktioner gælder, at der er tale om ret enskornede materialer (stejle kornkurver), hvor eksempelvis hovedparten af kornene i 0 – 16 mm materialet ligger i intervallet 2 - 8 mm. Indholdet af filler (< 0,075 mm) er i alle tilfælde mindre end 2 %. Uensformighedstallet for alle de undersøgte glasfraktioner ligger mellem 5 og 6. På Figur 5.4 er ligeledes indtegnet grænsekurver for tilslag til ubundne anvendelser, anbefalet af Clean Washington Center. Det fremgår, at knust glas med maksimalkornstørrelse 8 – 16 mm vil opfylde disse krav, mens det danske 0 – 4 mm glas i toppen af kurven falder uden for området. 5.3.2 GlødetabEn mindre materialeprøve opvarmes til 1000 ºC, hvorved alle organiske materialer brænder af. Ved vejning før og efter bestemmes således indholdet af forskellige forureninger som f.eks. etiketter, kork og rester af mad og vin. I modsætning til de naturmaterialer, som normalt testes, vil glasset ved opvarmningen gradvist blive blødere og de enkelte skår begynder at flyde sammen. Ved bestemmelsen af glødetab i de traditionelle digler gav dette anledning til små "sprængninger", som ødelagde en af diglerne. Tilsyneladende opstod der overtryk inde i materialet, som ikke kunne undvige på fredelig vis. Det var dog muligt at bestemme glødetabet, som fremgår af følgende tabel:
Glødetabet bestemmes normalt på 0-1 mm materiale, men i dette tilfælde fandtes også værdien for hele fraktionen, henholdsvis 0-4 og 0-16 mm. Indholdet af organiske stoffer er altså forholdsvis størst i de små fraktioner, formentlig som følge af større totaloverflade på de små partikler med højere indhold af overfladeforureninger (rester af føde- og drikkevarer) til følge. De amerikanske resultater for glødetab ligger fra 0,1 – 0,6 %. 5.3.3 DensitetKorndensiteten for glasset blev bestemt til henholdsvis 2,51 og 2,50 t/m3 for de to fraktioner, altså praktisk taget samme værdi. Amerikanske resultater for rent returglas varierer fra 2.41 til 2.52 t/m3, dvs. værdier, der er i god overensstemmelse med de danske resultater. Der er dog heller ikke grund til at tro andet, idet grundmaterialet er det samme. Naturligt tilslag har normalt korndensitet 2,60 – 2,70 t/m3. Glastilslag er altså af størrelsesordenen 5 – 10 % lettere end naturligt tilslag. 5.3.4 SlidstyrkeVed Los Angeles test vurderes tilslags slidstyrke ved at rotere tilslagspartikler i en tromle med stålkugler. Ud fra 0 – 16 mm fraktionen testes en prøve i fraktionen 4,75 – 9,5 mm, mens en prøve i fraktionen 2,35 – 4,75 testes for 0 – 4 mm materialet. I begge tilfælde findes Los Angeles værdien som gennemfaldet på en 1,7 mm sigte efter 500 omdrejninger i tromlen. En høj værdi er således udtryk for ringe slidstyrke.
De amerikanske resultater for nogenlunde tilsvarende fraktioner er vist i følgende tabel:
Der er god overensstemmelse med de danske data, dog får amerikanerne et lidt større slid. I begge tilfælde er sliddet på den grove fraktion størst. Dette skyldes, at de større partikler generelt er fladere og dermed knækker lettere i Los Angeles møllen. Traditionelle danske grus- og sandmaterialer har Los Angeles værdier omkring 25 %. Glasfraktionen 0 – 4 mm har en slidstyrke på samme niveau, idet kornene her er relativt kubiske. Slidstyrken for den grove fraktion er derimod dårligere end for traditionelle materialer. En anden slidstyrketest er Micro Deval, som minder om Los Angeles prøvning, dog er metoden blidere, idet tilslagspartiklerne roterer i vand og med mindre stålkugler. Denne metode må antages at simulere de reelle forhold i en vejbelægning bedre end Los Angeles testen. Micro Deval værdien for grovfraktionen blev fundet til 7,4 %. Dette er en værdi der ligger i den bedre ende i forhold til det, man finder for traditionelle naturmaterialer. Det resulterende materiale efter de to slidstyrketest er vist i Figur 5.5. Her ses en fundamental forskel på de to prøvemetoder, idet Los Angeles testen nedknuser glaspartiklerne, mens Micro Deval testen kun slider de skarpe kanter runde.
Figur 5.5 : Glas efter Los Angeles test (venstre) og Micro Deval test (højre). 5.3.5 Maksimal tørdensitet og optimalt vandindholdDensitet ved indbygning undersøges ved hjælp af ProCtorindstampning, hvor en materialeprøve indstampes med et faldlod i en ø15 cm cylinderform. Maksimal tørdensitet og optimalt vandindhold bestemt ved Standard ProCtor fremgår af følgende tabel:
Til sammenligning vises her tilsvarende amerikanske resultater:
Det fremgår, at de maksimale tørdensiteter er af samme størrelsesorden for de danske og amerikanske forsøg, hvorimod de optimale vandindhold er lidt højere i de danske forsøg. Det skal dog bemærkes, at usikkerheden på det optimale vandindhold er relativt stor ved såvel de danske som amerikanske forsøg, idet glasset i forhold til naturligt tilslag er relativt ufølsomt overfor ændringer i vandindholdet. Dette betyder, at et klart optimum kan være svært at bestemme, men er dog en fordel i anlægssituationer, hvor en meget præcis styring af vandindholdet bliver mindre vigtig. Ved Proctorindstampningen må det umiddelbart forventes, at en del af glaspartiklerne knuses under faldloddets påvirkning. Dette er undersøgt ved at lave en sigteanalyse før og efter indstampning. Resultatet er vist i Figur 5.6.
Figur 5.6 : Nedknusning ved indstampning illustreret i form af ændring af kornkurve. Som forventet fremgår det, at kornkurverne ligger højere efter indstampning, dvs. en del af partiklerne er blevet knust. Effekten er mest markant for den grove fraktion. En anden metode til bestemmelse af referencedensitet er vibrationsforsøg. Metoden bruges efterhånden ofte i stedet for Proctorindstampning, specielt for materialer, der ikke har et veldefineret optimalt vandindhold. Endvidere efterligner denne metode bedre nutidens kraftige vibrationstromler, og der opnås en højere maksimal tørdensitet. Vibrationsforsøget udføres i en form med volumen 14 liter, dvs. en større materialeprøve undersøges i forhold til Proctorindstampning. Prøvningen blev foretaget på det modtagne råmateriale. Resultatet blev en maksimal tørdensitet på 1,84 t/m3 og et optimalt vandindhold på 8,9 %. For vibrationsforsøget blev det også undersøgt, om der sker en ændring af kornstørrelsesfordelingen. Af Figur 5.7 fremgår det, at der imod forventning er en højere andel af store partikler efter forsøget, hvilket ikke umiddelbart er realistisk. Resultatet må bero på almindelig statistisk usikkerhed på målingen, men tyder i hvert fald ikke på, at der sker nogen nedknusning i forbindelse med vibrationen.
Figur 5.7 : Kornkurve for råglas før og efter vibrationsforsøg. 5.3.6 CBR-værdiCBR-værdien er et udtryk for bæreevnen (stabiliteten) af et ubundet materiale. For begge de undersøgte fraktioner blev der fundet en CBR-værdi omkring 5 %, hvilket er udtryk for en dårlig bæreevne. Instabiliteten skyldes givetvis den enskornede natur af glastilslaget. Det har ikke været muligt at finde CBR-værdier for 100 % glastilslag i litteraturen, men for blandinger af 50 % glas og 50 % naturligt tilslag rapporteres værdier på 42 – 125, altså væsentligt højere end for det danske tilslag. På denne baggrund må det vurderes, at de fundne resultater er overraskende lave. 5.4 KonklustionDe udførte forsøg sigter som tidligere nævnt primært på at karakterisere det knuste glas' anvendelighed til ubundne formål. I Figur 5.4 blev kornkurverne sammenholdt med CWC's grænsekurver for anvendelighed til forskellige ubundne formål, og det fremgik, at dansk returglas knust ned til en maksimal kornstørrelse på 8-16 mm fuldt ud falder indenfor det anbefalede område. De mulige ubundne anvendelser i Danmark kunne være som fyldmateriale, som bundsikringssand eller filtergrus. Anvendelse som ikke-bærende fyldmateriale vurderes ikke at skabe tekniske problemer. Tilstrækkeligt nedknust vil glasset kunne indbygges og komprimeres tilfredsstillende, også som 100 % glastilslag. For fyldanvendelser, hvor der kræves en vis bæreevne, kan glassets lave CBR-værdi evt. udgøre et problem. Opblanding med naturligt tilslag kan givetvis forbedre situationen. Ud fra de udførte laboratorieforsøg ser det ud til, at knust glas kan opfylde de danske krav til bundsikringsmaterialer. Bl.a. skal gennemfaldet på 0,075 mm sigten være mindre end 9 %, hvilket kan opfyldes med god margin. I øvrigt skal sandækvivalenten være større end eller lig med 30 %. Denne prøvning er ikke udført for det knuste glas, idet den ikke vurderes at være relevant pga. det lave indhold af finstof. Den dårlige stabilitet af det knuste glas kan være den største hindring for brug i ren form. En anvendelse som nedre lag i en tolags bundsikringsopbygning eller opblanding med naturligt tilslag kan være mulige løsninger på problemet. I udlandet er der ikke fundet referencer til brug af 100 % glastilslag til anvendelser, der minder om den danske bundsikring. Normalt vil man kun bruge op til 20-30 % glastilslag. Det kan dog absolut ikke udelukkes, at en 100 % anvendelse er teknisk mulig, men blot ikke afprøvet, idet man ikke har ønsket at fjerne sig for meget fra det kendte. En mulig anvendelse for knust glas kunne være som filtergrus, der bruges omkring drænrør o. lign. Glasset burde pga. sin enskornede struktur uden ret meget finstof være yderst velegnet som drænmateriale. I litteraturen anføres da også ofte, at knust glas har god drænevne. I Figur 5.8 sammenlignes kornkurverne for de to glasfraktioner med Vejreglernes grænsekurver for Filtergrus I. Det fremgår, at glasset ikke holder sig inden for grænserne, men generelt er for grov- og enskornet. Forklaringen på dette tilsyneladende paradoks er, at et godt filtermateriale ikke kun skal være drænende, men også skal kunne bevare dræningsevnen, og dermed ikke må kunne fyldes op af finstof fra omgivelserne.
Figur 5.8 : Sammenligning mellem kornkurver for knust glas og Vejreglernes grænsekurver for filtergrus. Overordnet set skal det til slut anføres, at den her foretagne vurdering ikke tager stilling til de miljømæssige forhold for brug af knust returglas, som må analyseres særskilt. Såfremt materialet vurderes at være potentielt forurenet, kan det muligvis ikke bruges til de vejtekniske anvendelser, hvor materialet udsættes for vandgennemstrømning, dvs. som filtermateriale, bundsikring og ikke-afdækket fyld.
|
