废弃玻璃在混凝土生产中的应用研究

孙念策 威海职业学院

废弃玻璃在混凝土生产中的应用研究

孙念策 威海职业学院

使用废弃玻璃作为生产混凝土的原料，可以减少废弃物处理成本，保护环境，节约大量天然骨料，同时延长废弃填埋场地的使用时间，保护郊区土地资源，而且可以增加公众的废弃物回收利用意识，为循环利用玻璃提供更多的途径。从废弃玻璃基本情况、废弃玻璃的利用途径、废弃玻璃在混凝土中应用的研究现状及性能指标深入探讨废弃玻璃资源化利用过程中存在的问题和发展趋势。

废弃玻璃 混凝土 废弃物

一、引言

当今社会的发展面临着人口膨胀、资源短缺、环境恶化三大问题，人们在创造社会财富的同时，也产生了大量的固体废弃物以及有毒有害的危险废弃物，这些固体废弃物不断地破坏人类赖以生存的环境空间。废弃玻璃就是众多固体废弃物中的一种，近年来越来越引起人们的广泛关注。玻璃的化学性质稳定，很难分解，用一般的填埋方法埋入土地后，纵然千年之后也仍是玻璃。将废弃玻璃应用于建筑材料的生产，研究其在经济上、生态上、技术上的可行性具有重大意义，实现废弃玻璃的资源化综合利用，能够实现废弃玻璃真正的无害化处理，降低环境污染、土地消耗，充分利用废弃资源，变废为宝，实现资源的可再生重复利用，具有重要的理论意义与应用前景。

二、废弃玻璃来源与应用研究

随着建筑业以及其他行业的高速发展，玻璃由于其独特的性能广泛地被建筑、化工、设备、日常生活等国民经济部门所使用，使得废弃玻璃大量增加。这些玻璃使用后，部分被重新加工成新玻璃，但因为加工的成本昂贵，大部分作为垃圾被丢弃，未能充分利用。废玻璃相对于其他材质更具有可回收再生的优势，欧洲、美国等先进国家积极推动玻璃的资源化[1]。使用废弃玻璃作为生产混凝土的原料，可以减少废弃物处理成本，同时延长废弃填埋场地的使用时间，保护郊区土地资源，而且可以增加公众的废弃物回收利用意识，为循环利用玻璃提供更多的途径[2]。下面将从废弃玻璃基本情况、废弃玻璃的利用途径、废弃玻璃在混凝土中应用的研究现状及性能指标深入探讨废弃玻璃资源化利用过程中存在的问题和发展趋势。

1.废弃玻璃来源。废弃玻璃主要来源于工业废弃玻璃（如平板玻璃、玻璃纤维等）和日用废弃玻璃（如器皿玻璃、灯泡玻璃等）两类[3]。在一般的平板玻璃生产加工中，从玻璃原片上裁下来的边角废料要占到生产总量的15%～25%，而定期停产产生的废弃玻璃则占到总量的5%～10%；除外，因熔窑作业温度的突然波动、原料质量或配合比的变化以及工人操作失误等造成的非正常工况下得到的废弃玻璃制品也占有一部分比例。人们日常生活中产生的玻璃瓶罐、玻璃墙以及玻璃窗碎片、报废的电视机及电脑纯平显示器（CRT）等也构成了废弃玻璃的主要来源。

2.废弃玻璃在混凝土中应用研究。随着经济的发展，我国大型基础设施规模空前，混凝土骨料的需求越来越来大，因而天然骨料日益短缺，天然砂石资源已经不容我们无节制地开采下去，寻找天然骨料的替代骨料将是节约天然砂石资源的有效途径；另一方面，城市中的废弃玻璃也日益增加，因此在废旧玻璃排放量又日益增加的形势下，研究将废弃玻璃替代天然骨料来配制混凝土的思想，符合可持续发展的宏观经济战略。

（一）应用技术

（1）应用可行性。废弃玻璃骨料的吸水率极低、耐久性高、流动性以及装饰性好，同时其前期处理成本也相对较低，这些特性不仅使其作为混凝土骨料变得可行，甚至还可改善混凝土的某些技术性能。由于玻璃的硬度相对较高对改善混凝土的耐磨性有帮助。混凝土的黏性随着废弃玻璃掺量的增加而降低，通过研究可知，正是由于玻璃不吸水，所以阻止了水化反应放出大量能量，从而减少了混凝土收缩。

（2）作为混凝土骨料。Ahmad Shayan等对废弃玻璃作为混凝土的骨料等进行了研究。通过研究可知，将废弃玻璃添加到混凝土中是可行的，3种混凝土的强度都能满足要求，当废弃玻璃细骨料或粗骨料的掺量超过50%时，也可满足C30强度等级的混凝土的强度发展要求。通过试验表明，30%的粉末玻璃作为骨料或水泥替代物时，对混凝土不会有长期的不利影响；当废弃玻璃作为细骨料时能阻止ASR膨胀影响，尤其当废弃玻璃作为粉末骨料时，能改善混凝土的耐久性。

（3）作为混凝土掺合料。玻璃是无定形的非晶态，含有大量的二氧化硅，而这恰是火山灰材料的基本要求。近几年的研究表明，当将玻璃磨细到一定程度时，的确能表现出一定的火山灰活性。

（二）性能调控

研究表明将玻璃添加到混凝土中可以改善混凝土的工作性能，并且混凝土的坍落度值随着玻璃骨料掺量的增加而增加；但是当废弃玻璃作为细骨料时，混凝土坊落度值要比作为粗骨料和粗细骨料制作的混凝土低。在混凝土凝结时间上，混凝土的初凝时间和终凝时间随着玻璃粗、细骨料在混凝土中掺量的增加而增长；当玻璃粗细骨料取代率超过50%时，混凝土的凝结时间会延长，将超过25h；同时随着温度的升高，玻璃粗骨料混凝土和玻璃细骨料混凝土及玻璃粗细骨料混凝土的抗压强度都随之降低。

三、发展趋势

现在对于废弃玻璃的众多研究主要还集中在对于混凝土的性能影响方面，对于如何从整体角度解决废弃玻璃的应用仍存在一定不足：没有建立废弃玻璃的评价体系和相应的分类分级标准；没有形成配合后期使用效果的前期生产工艺研究；对于不同性能的废弃玻璃不能提供对应最为合理的应用方式。

在废弃玻璃对混凝土性能影响的研究基础上，今后对于废弃玻璃回收再利用的研究趋势则集中在如何从源头上实现废弃玻璃的生产、应用、制备，需要形成一套生产工艺调控方法、性能评价体系、掺加废弃玻璃混凝土性能的调控和优化方法，进而形成不同类型废弃玻璃资源化利用的整体解决方案。

[1]刘光焰，秦荣，王晓峰.废玻璃粗骨料混凝土的施工性能和强度试验研究[J]. 混凝土. 2011(3): 121-124.

[2]曲超，高志扬，刘数华，等.废弃玻璃粉在活性粉末混凝土中的应用研究[J]. 混凝土.2011(8): 82-84.

[3]卞致璋.从发达国家的做法看我国废玻璃的回收与利用[J].中国建材. 2003(6): 51-55.