薛榮勝，姜景山，張超，周家平，陳召祥，戴文超，黃澄，陳旭

（南京工程學(xué)院建筑工程學(xué)院，江蘇 南京 211167）

0 引言

伴隨玻璃的大量使用，廢棄玻璃的數(shù)量也大量增加，導(dǎo)致城市固體污染加劇，同時天然集料日益短缺。因此，很多學(xué)者開始對廢棄玻璃作為混凝土骨料制作廢棄玻璃再生混凝土進(jìn)行了一系列研究。

1 廢棄玻璃再生混凝土的力學(xué)性能

1.1 標(biāo)準(zhǔn)抗壓強(qiáng)度和軸心抗壓強(qiáng)度研究

標(biāo)準(zhǔn)抗壓強(qiáng)度和軸心抗壓強(qiáng)度是判別混凝土結(jié)構(gòu)承載能力的重要參數(shù)，研究廢棄玻璃再生混凝土的標(biāo)準(zhǔn)和軸心抗壓強(qiáng)度的影響因素以及其相對應(yīng)的關(guān)系，有助于廢棄玻璃再生混凝土的發(fā)展和未來廣泛的實(shí)際應(yīng)用。

夏冰華等[1]通過SPSS軟件回歸分析法對試驗(yàn)數(shù)據(jù)建立了相同玻璃摻量制成的廢棄玻璃再生混凝土不同齡期標(biāo)準(zhǔn)抗壓強(qiáng)度與軸心抗壓強(qiáng)度的預(yù)測公式。研究所得的相同玻璃摻量下不同齡期廢棄玻璃再生混凝土標(biāo)準(zhǔn)抗壓強(qiáng)度與軸心抗壓強(qiáng)度的關(guān)系式如式（1）~（5）所示。

式中：fcp（n）——齡期為n的廢棄玻璃再生混凝土的軸心抗壓強(qiáng)度，MPa；

fcc（n）——齡期為n的廢棄玻璃再生混凝土的標(biāo)準(zhǔn)抗壓強(qiáng)度，MPa；

n——齡期，d。

楊鳳玲等[2]研究了不同粒徑范圍的玻璃骨料制備廢棄玻璃再生混凝土的強(qiáng)度性能變化關(guān)系。結(jié)果表明：用玻璃骨料粒徑為（2.36~1.18）mm制作的廢棄玻璃再生混凝土試件早期抗壓強(qiáng)度較高，但隨著時間的增加抗壓強(qiáng)度呈逐漸下降趨勢；用玻璃骨料粒徑小于1.18 mm制作的廢棄玻璃再生混凝土試件早期強(qiáng)度比較低，但隨著時間的增加強(qiáng)度性能不斷提高，因此粒徑小于1.18 mm的玻璃骨料更適用于廢棄玻璃再生混凝土的制作。

靜行等[3]對 5%、10%、15%、20%四種不同摻量的廢棄玻璃再生混凝土強(qiáng)度性能的變化關(guān)系進(jìn)行研究。結(jié)果表明：摻入玻璃骨料的混凝土試件標(biāo)準(zhǔn)抗壓強(qiáng)度要高于普通混凝土試件，且摻量大于10%時的廢棄玻璃再生混凝土抗壓強(qiáng)度隨著代砂率的不斷增加而呈逐漸下降的趨勢。

1.2 劈裂抗拉強(qiáng)度研究

混凝土的劈裂抗拉強(qiáng)度是判斷混凝土抗拉性能的主要參數(shù)，研究廢棄玻璃再生混凝土的劈裂抗拉強(qiáng)度對擴(kuò)大未來廢棄玻璃再生混凝土的實(shí)際工程應(yīng)用范圍有很大的幫助。

徐麗麗等[4]通過對不同摻量廢棄玻璃再生混凝土試件進(jìn)行劈裂實(shí)驗(yàn)后發(fā)現(xiàn)，玻璃纖維具有較好的延性，當(dāng)混凝土試件受拉時可以連接在試件受拉裂縫的表面，使得廢棄玻璃再生混凝土的劈裂抗拉強(qiáng)度比普通混凝土要高，摻入5%的玻璃纖維所制作的廢棄玻璃再生混凝土試件的劈裂抗拉強(qiáng)度最高。

任延檬等[5]使用耐堿玻璃作為輕骨料制作廢棄玻璃再生混凝土試件,對其加熱至400℃后分別用自然冷卻和澆水冷卻兩種方式使其降溫。結(jié)果表明，由于運(yùn)用噴水等方式進(jìn)行澆水冷卻時，會在混凝土試件內(nèi)部產(chǎn)生瞬時溫差，此現(xiàn)象所產(chǎn)生的溫度應(yīng)力使得試件受拉產(chǎn)生的裂縫更容易展開，試件更容易破壞。因此通過澆水冷卻降溫的廢棄玻璃再生混凝土試件的劈裂抗拉強(qiáng)度要低于自然冷卻得到的廢棄玻璃再生混凝土試件。

1.3 耐高溫性能研究

受高溫導(dǎo)致的混凝土結(jié)構(gòu)的破壞是混凝土產(chǎn)生裂縫的一種重要破壞方式，在混凝土中摻入玻璃纖維并對其進(jìn)行耐高溫性能的研究，不僅可以對廢棄玻璃再生混凝土的發(fā)展起到推動作用，更有助于減少因火災(zāi)等高溫現(xiàn)象導(dǎo)致混凝土破壞所引發(fā)的災(zāi)害。

孟云芳等[6]結(jié)合輔助膠凝材料，采用正交試驗(yàn)的方法研究了不同玻璃摻量的廢棄玻璃再生混凝土強(qiáng)度性能，選出混凝土試件的最優(yōu)配合比后再用此配合比分別制作摻入玻璃纖維的混凝土試件和普通混凝土試件，并進(jìn)行耐高溫性能的對比分析。研究表明，通過對玻璃纖維混凝土試件和普通混凝土試件的高溫?zé)Я繖z測，當(dāng)加熱至1 000℃高溫時，普通混凝土試件表面出現(xiàn)較寬裂縫，發(fā)生嚴(yán)重破壞現(xiàn)象，而摻入玻璃纖維的混凝土試件表面只出現(xiàn)輕微裂縫且無破壞現(xiàn)象發(fā)生。對兩種混凝土試件的質(zhì)量損失率檢測研究發(fā)現(xiàn)，1 000℃高溫的環(huán)境下，摻入玻璃纖維的混凝土試件的質(zhì)量損失率小于普通混凝土試件，摻入玻璃纖維的混凝土試件的耐高溫性能較普通混凝土試件提高了38.87%。由此可見，摻入玻璃纖維對混凝土的耐高溫性能有很大的提升作用。

宋力等[7]通過對不同體積替代率的廢棄玻璃再生混凝土進(jìn)行耐火試驗(yàn)來研究其耐高溫性能。試驗(yàn)表明，在300℃時廢棄玻璃再生混凝土所受到的高溫影響很小，有3 h以上的耐火時間。當(dāng)溫度為700℃時，廢棄玻璃再生混凝土的強(qiáng)度損失率達(dá)到70%，但仍比普通混凝土的強(qiáng)度損失率低。通過對不同玻璃摻量混凝土在700℃時的強(qiáng)度損失率比較發(fā)現(xiàn)，40%玻璃摻量時的混凝土強(qiáng)度損失率最小，耐高溫性能最好。

2 廢棄玻璃再生混凝土堿骨料反應(yīng)研究

2.1 ASR反應(yīng)研究

堿-硅酸反應(yīng)(Alkali-Silica Reaction)或堿-硅酸鹽反應(yīng)(Alkali-Silicate Reaction)都是堿骨料反應(yīng)的一種，簡稱ASR。ASR反應(yīng)是指混凝土中的堿成分與骨料中的活性SiO2之間發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)，其反應(yīng)結(jié)果會腐蝕混凝土骨料，破壞混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，導(dǎo)致混凝土膨脹開裂，是影響廢棄玻璃再生混凝土發(fā)展的一大重要因素。研究ASR反應(yīng)機(jī)理和抑制ASR反應(yīng)的方法是解決ASR反應(yīng)對混凝土造成破壞的關(guān)鍵，更有助于廢棄玻璃再生混凝土的發(fā)展。

劉光焰等[8]研究摻入玻璃粉對混凝土ASR膨脹的抑制作用，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，玻璃粉中存在的活性SiO2等成分先與混凝土中的堿組分反應(yīng)，導(dǎo)致后期混凝土ASR反應(yīng)所需的活性成分不足，從而抑制了混凝土ASR膨脹，因此摻入適量的玻璃粉對混凝土ASR膨脹有較好的抑制作用。

Mitchell L D等[9]研究發(fā)現(xiàn)，在混凝土中摻入適量LiNo3可以有效抑制ASR膨脹反應(yīng)的發(fā)生。王志磊等[10]采用X線衍射儀觀察摻入LiNO3對ASR反應(yīng)的影響，并進(jìn)行SEM分析。研究表明，摻入LiNO3對ASR反應(yīng)有減緩的作用，但隨著齡期的增加，LiNO3對ASR的減緩作用逐漸降低。

大量研究表明，在廢棄玻璃混凝土中摻入適量玻璃粉、礦物摻合料或化學(xué)外加劑等均可有效抑制ASR反應(yīng)，對混凝土性能有較好的提升作用。但是部分外加劑對ASR反應(yīng)抑制機(jī)理尚未明確，且添加這種外加劑對廢棄玻璃再生混凝土可能帶來的新型危害尚未研究透徹，因此還需進(jìn)一步試驗(yàn)探明。

2.2 廢棄玻璃再生混凝土性能的影響因素

趙毅等[11]通過對摻入不同粒徑玻璃粉的水泥砂膠力學(xué)性能研究發(fā)現(xiàn)，摻入玻璃粒徑小于150 μm時，水泥砂膠的強(qiáng)度性能有小幅提升，但隨著摻入量的增加而逐漸減??；摻入玻璃粉的粒徑為25 μm時所制作的水泥砂膠的抗壓性能和抗折性能均有提升，且強(qiáng)度性能隨著摻入量的增加而持續(xù)上升；當(dāng)摻入玻璃粒徑為6.5 μm時，水泥砂膠的強(qiáng)度性能體現(xiàn)出先增加后減小的趨勢。

靜行等通過研究廢棄玻璃摻合料對混凝土性能的影響，發(fā)現(xiàn)廢棄玻璃再生混凝土的抗壓強(qiáng)度和彈性模量均隨著廢棄玻璃摻量的增加而增大，而摻入較小玻璃粒徑比摻入較大玻璃粒徑所得到的混凝土的強(qiáng)度性能更好，彈性模量更大。

3 結(jié)論

（1）現(xiàn)階段對于廢棄玻璃再生混凝土的實(shí)驗(yàn)研究大多以混凝土立方體試件為主，未來可用混凝土柱或尺寸更大的試件進(jìn)行試驗(yàn)，使研究結(jié)果更貼近工程實(shí)際。

（2）不可只在理想狀態(tài)的實(shí)驗(yàn)室內(nèi)對廢棄玻璃混凝土進(jìn)行耐高溫性能的研究，而應(yīng)考慮到實(shí)際環(huán)境的影響和實(shí)際工程應(yīng)用產(chǎn)生的影響。

（3）摻入適量化學(xué)外加劑能有效抑制混凝土ASR反應(yīng)，但是否會產(chǎn)生其它不利因素影響混凝土的其它性能仍需進(jìn)一步探明，且部分外加劑抑制ASR反應(yīng)的機(jī)理仍未明確，仍需進(jìn)一步研究。

（4）現(xiàn)階段不少對廢棄玻璃再生混凝土性能的影響因素研究大都從摻合料本身入手，而實(shí)際環(huán)境條件影響廢棄玻璃再生混凝土性能的因素仍需進(jìn)一步研究。