Введение. Вяжущие вещества – основа современного строительства, которые широко применяются для производства бетонов, штукатурных и кладочных растворов [1–4].Цементобетон и железобетон на сегодняшний день являются самыми востребованными материалами в строительстве. Сейчас широко используется модифицированный бетон, который получают с применением комплексных добавок [5, 6], к таким бетонам относят полимербетон, стеклобетон и другие. Данные материалы обладают такими высокими характеристиками, как прочность, морозостойкость, коррозионная стойкость, трещиностойкость [7–9]. Применение композиционных материалов повышает эксплуатационные свойства конструкций.Использование различных видов отходов как составляющей строительных материалов повлекло за собой увеличение внимания к проблеме утилизации несортированного стеклобоя [10–12]. Изготовление цемента считается энергоёмким производством, так как связано с большими расходами топлива и сырья. Разработка составов и материалов для строительной промышленности с применением стеклоотходов вызвано экологическими и экономическими положениями.Проблемы рационального использования цемента в бетоне и изделиях на его основе являются весьма актуальными, в этой связи необходима разработка композиционных материалов с использованием смешанных вяжущих, а также внедрение такой технологии, которая гарантировала бы высокие эксплуатационные характеристики композитов [13].Материалы и методы. Для проведения экспериментальных исследований были использованы следующие сырьевые материалы: портландцемент марки ЦЕМ I 42,5Н производства ЗАО «Белгородский цемент» (ГОСТ 10178–85); песок Корочанского месторождения (ГОСТ 8736–2014); вода (ГОСТ 23732–2011), стеклобой листового и тарного стекол. Исследование химического состава стекол проводили на спектрометре АРL 9900 «Thermo scientific» рентгенофлуоресцентным методом. Для эксперимента использовался стеклопорошок с Sуд = 500 м2/кг.Для обеспечения в водном растворе высокощелочной среды (рН≥13) были выбраны два вида активирующих агентов: жидкое стекло Na2SiO3 и карбонат натрия Na2CO3. Щелочной активатор использовался в виде водного раствора. Испытания образцов на прочностные характеристики проводили на гидравлическом прессе П-10.Основная часть. SiO2, Na2O и Al2O3 являются основными оксидами исходного сырья, от содержания которых зависит механизм структурообразования в щелочеалюмосиликатных вяжущих, а также от их соотношений в щелочеактивированной системе [14]. Натрий-кальций-силикатное стекло может рассматриваться как аморфный алюмосиликатный материал, содержащий в своем составе щелочные и щелочноземельные компоненты. Растворимость кристаллического кремнезёма, как и аморфного, в нейтральной и кислой среде была минимальна, тогда как в щелочной среде резко возрастала. Это объясняется формированием в системе легкорастворимых щелочных силикатов.Для исследований применялся стеклобой зелёной тары и бой листового стекла, химический состав стёкол представлен в таблице 1. Таблица 1Химический состав стекол  Содержание оксидов, мас. %SiO2Na2OAl2O3MgOCaOК2ОSO3Fe2O3Cr2O3Листовое стекло71,315,01,54,27,50,30,10,1–Тарное стекло68,814,23,33,59,20,6–0,30,1  На основании обзора литературных данных для исследований выбраны два вида активирующего агента: жидкое стекло и сода [4, 15–20]. С целью определения наиболее эффективного активирующего агента заформованы составы вяжущего на основе стекла с разными активаторами. Для эксперимента использовался стеклопорошок с Sуд = 500 м2/кг в количестве 100 % и щелочной активатор в виде водного 5-% раствора. После формования образцы подвергались сушке при температуре 50 °С в течение 9 часов, далее набор прочности происходил при нормальных условиях твердения.В ходе эксперимента исследована зависимость характера образования структуры алюмосиликатной вяжущей системы от химической природы активирующего компонента. При взаимодействии силикатного стекла со щелочами идёт образование анионов SiO32–, SiO44–, Si2O52–, а также силикатов щелочных металлов [21]. Повышение растворимости кремнезёма при взаимодействии со щелочами идёт с образованием легкорастворимых щелочных силикатов, дополнительно переводящих SiO2 в раствор, в результате чего образуется жидкое стекло.Растворы едких щелочей стабилизируют систему, так как щелочи химически связывают коллоидный кремнезем. Растворы щелочных силикатов содержат в своем составе значительное количество кремниевой кислоты, которая склонна к полимеризации.Измельченный стеклобой при взаимодействии с водой не проявляет вяжущих свойств независимо от наличия в его составе большого количества щелочи [22]. Для изучения кинетики изменения во времени прочностных характеристик вяжущих систем на основе тарного и листового стёкол с различным типом щелочных активаторов были определены показатели прочности для затвердевших систем в разном возрасте твердения (рис. 1).Рис. 1. Кинетика набора прочности образцов с активаторами на основе:а, б – стеклопорошка тарного стекла; в, г – стеклопорошка листового стеклаВ ходе проведённых исследований было установлено, что экспериментальные составы, активированные Na2CO3 и Na2SiO3 показали низкую прочность на всех этапах твердения. Кроме этого, составы, активированные Na2CO3 имели на поверхности серьезные высолы (рис. 2, а), что говорит о том, что часть вводимого в состав активатора не прореагировала со стеклопорошком. Отсюда следует, что данный компонент обладает низкой активирующей способностью. Рис. 2. Внешний вид образцов на основе тарных стёкол, активированных 5-% раствором: Таким образом, можно сделать вывод о том, что для листовых и тарных стекол щелочные агенты Na2CO3 и Na2SiO3 не работают как активаторы, поэтому стеклянный наполнитель нужно использовать в комбинации с цементом для получения композиционного вяжущего.На первом этапе эксперимента было установлено, что прочностные характеристики у тарного стекла больше. Для проведения дальнейших исследований заформованы образцы на основе тарного стекла, цемента без активирующего агента и образцы на основе тарного стекла, цемента с активирующими агентами. Активирующий агент применялся в виде 3 %-го и 5 %-го растворов (табл. 2). Экспериментальные образцы подвергались сушке при температуре 70 °С в течение 10 часов, далее набор прочности происходил при нормальных условиях твердения.Таблица 2Экспериментальные составы композиционных вяжущих на основе тарного стекла № составаЦемент, %Стеклопорошок, %Сода (Na2CO3), %Жидкое стекло (Na2SiO3), %1100–––29010––38020––47030––590103–690105–780203–880205–970303–1070305–119010–3129010–5138020–3148020–5157030–3167030–5  Для изучения прочностных характеристик экспериментальных образцов композиционного вяжущего на основе тарного стекла с различным типом щелочных активаторов были определены показатели прочности для затвердевших систем в возрасте твердения 28 суток.Варьирование концентрации щелочного активатора осуществляется с целью определения целесообразности применения его в композиционном вяжущем, а также оптимального его содержания, при котором можно достичь максимальной прочности на изгиб и на сжатие, а также не приводящего к высолообразованию в процессе эксплуатации.Определение прочностных характеристик показало, что наибольшую прочность имели составы с жидким стеклом, чем составы со щелочным активатором соды. Наименьшая прочность была у образцов без активаторов (табл. 3, составы 1–4), что говорит о целесообразности применения активаторов в составе композиционного вяжущего. На основании экспериментальных данных видно, что оптимальными являются составы, где содержание активирующего агента составило 5 % от массы композиционного вяжущего (табл. 3, состав 6, 12). Таблица 3Показатели прочности образцов композиционных вяжущих на основе тарного стекла № составаПрочность при сжатии, МПаПрочность при изгибе, МПа138,00,091230,00,078322,00,051418,70,036533,00,816*38,0*0,89*729,00,36830,00,45930,00,121035,00,171136,01,312*41,9*1,7*1332,00,91433,01,31516,80,51620,00,8* – оптимальный состав Как видно из таблицы 3, образцы с активатором Na2SiO3 имели набольшую прочность как на сжатие, так и на изгиб, нежели образцы с активатором Na2CO3.Выводы. В ходе проведённых исследований можно сделать вывод о том, что для листовых и тарных стёкол щелочные агенты Na2CO3 и Na2SiO3 не работают как активаторы, поэтому стеклянный наполнитель необходимо использовать в комбинации с цементом для получения композиционного вяжущего. Определение прочностных характеристик композиционного вяжущего показало, что наибольшую прочность имели составы с жидким стеклом, чем составы с содой. Наименьшую прочность показали образцы без активаторов, что говорит о целесообразности применения данных активаторов в составе композиционного вяжущего. Установлено, что образцы с активатором Na2SiO3 имели набольшую прочность как на сжатие, так и на изгиб, нежели образцы с активатором Na2CO3. Следовательно, Na2SiO3 обладает наибольшей активирующей способностью.