廢棄玻璃碎屑在混凝土中的試驗研究

張佳文　崔偉康　朱曉雯　葉欣　吳淑偉　蔣元海

摘 要：文章主要研究了將廢棄玻璃碎屑作為細骨料以不同比例替代混凝土中的部分砂子對混凝土抗壓強度的影響。試驗研究表明，用廢棄玻璃碎屑替代混凝土中的部分砂子，混凝土的抗壓強度輕幅下降，可通過加入外加劑彌補這一缺陷，從而具有廣泛的應用前景。

關鍵詞：廢棄玻璃碎屑；混凝土；抗壓強度

將廢棄玻璃碎屑替代砂子運用到混凝土當中，這是一種值得研究的新途徑.它不僅為減少城市固體垃圾找到了一種行之有效的方法，而且還對發(fā)展綠色環(huán)保型材料起到了推動作用，可以讓廢棄玻璃碎屑的利用率得到提高，讓企業(yè)實現(xiàn)節(jié)能減排，減少企業(yè)經(jīng)濟損失和降低國家的能源損耗，符合國家提出的“綠色經(jīng)濟”理念。

基于這樣的構想，文章通過試驗用不同比例的廢棄玻璃碎屑替代砂子，檢測出其混凝土抗壓強度，選擇出了最佳替換比，并分析了利用廢棄玻璃碎屑制備混凝土的可行性。

1 試驗

1.1 原材料

水泥（“雙獅”牌水泥，普通硅酸鹽水泥）、自來水、碎石、廢棄玻璃碎屑、礦渣粉。

1.2 試驗方法

本試驗共有5組實驗，每組為3個試塊，混凝土設計強度為C30，按照《普通混凝土配合比設計規(guī)程》（JGJ55-2011），根據(jù)相關計算，確定基準混凝土配合比為：水泥：礦渣粉：石子：砂：水=783：334：3955：2231：658。用不同量的廢棄玻璃碎屑等質量取代其中的砂子，替代量分別為砂子質量的10%，30%，60%，100%。按照《普通混凝土力學性能試驗方法標準》（GB/TS0081—2002）制作出混凝土標準試件。

1.3 試件的養(yǎng)護

（1）試件成型后立即用不透水的薄膜或者土工布覆蓋表面。防止水分蒸發(fā)。采用標準養(yǎng)護的試件，應在溫度為20±5℃的環(huán)境中靜置二晝夜，然后編號、拆模。（2）試件拆模后將其養(yǎng)護，養(yǎng)護的條件采用GK-II型恒溫恒濕控制儀控制，使要養(yǎng)護的試件控制在溫度為20±2℃，并且相對濕度為不小于95%，試件表面應有一定濕度，不能直接沖水，試件放置相隔10～20mm。（3）同條件養(yǎng)護試件的拆模試件與實際構件的拆模試件相同，用氣泵拆模后，試件仍需保持同條件養(yǎng)護。（4）養(yǎng)護28d。

1.4 試驗過程

（1）試件從標準護室取出后，立即擦干水分并量出其尺寸，計算出試件的受壓面積A。（2）將試件放在壓力機的下承板，試件的受壓面應該垂直于頂面，試件的中心應對準下板中心。將試驗機開啟，當上壓板接觸試件時，改變球座位置，讓其接觸充分。（3）加壓，當試件臨近破壞時，改變試驗機的油門，當試件破壞時，記錄此破壞荷載的大小。

1.5 試驗結果分析

（1）利用fcu=F/A，得到圖1所示以不同的替換比得到的混凝土立方體試件的抗壓強度，精確至0.1Mpa。（2）用不同替代率的混凝土立方體進行抗壓強度試件進行了抗壓強度試驗，得出相應替代率-抗壓強度關系曲線。文章通過試驗得出，當廢棄玻璃碎屑替代率為10%時，混凝土的抗壓強度相較于基準混凝土出現(xiàn)明顯下降，之后隨替代率的繼續(xù)上升，其試件的抗壓強度亦逐漸增大，當廢棄玻璃碎屑替代率為60%時，抗壓強度達到最大值，但相較于普通混凝土下降約17%。探其緣由，廢棄玻璃相比于普通的砂子要脆，其表面比砂子光滑，從而使得水泥砂漿與玻璃之間的粘結力減小，且廢棄玻璃碎屑中的活性二氧化硅與水泥中的堿易發(fā)生堿-硅酸反應，從而使混凝土膨脹開裂，抗壓強度降低。（3）綜上所述，利用廢棄玻璃碎屑作為混凝土的細骨料，雖強度因堿骨料反應有所下降，考慮通過加入外加劑抑制堿骨料反應可以彌補這一缺陷，因而利用廢棄玻璃碎屑替代混凝土中的部分砂子，應用于混凝土中是可行的。

圖1 混凝土立方體試件抗壓強度

2 廢棄玻璃碎屑混凝土的展望前景

隨著我國經(jīng)濟的迅速發(fā)展，推動了建筑業(yè)以及其他行業(yè)的高速發(fā)展。由于玻璃具有良好的性能廣泛地應用于工作生活各個方面，相應的廢棄玻璃碎屑也會大量產(chǎn)生。每年城市的廢棄玻璃約450～750萬噸，占城市生活垃圾總量的3%～5%。玻璃消耗量日益增加，廢棄玻璃碎屑的處理也逐漸成為一個棘手的問題。玻璃的具有很穩(wěn)定的化學性質，很難分解，用普通的填埋方法埋入土地后，縱然千百年之后也是原來的性質。考慮到目前我國建材工業(yè)的資源消耗量巨大，再者我國正在創(chuàng)建資源節(jié)約型社會，那么將廢棄玻璃碎屑替代砂子運用到混凝土當中，將是一種值得研究的新途徑，又能節(jié)約資源，從而實現(xiàn)建材工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，增加社會效益，推進資源節(jié)約型社會的建設。此外對于廢棄玻璃碎屑骨料混凝土的研制應用推廣工作，我國目前還在試驗階段。任何新型事物都需要實踐者和領跑者，基于“十三五”規(guī)劃期間，我國將生態(tài)文明建設作為經(jīng)濟社會發(fā)展的要義，如何實現(xiàn)廢棄物的二次利用，是擺在我國科技工作者和專家學者面前的重要要務。而混凝土的良好性能是實現(xiàn)城鎮(zhèn)化新農(nóng)村建設的前提，因此在城鎮(zhèn)化新農(nóng)村建設中，廢棄玻璃碎屑研制的混凝土具有極廣闊的潛能和用途。

3 結語

（1）研究表明用廢棄玻璃碎屑替代砂子對混凝土抗壓強度產(chǎn)生較不利影響，基準混凝土抗壓性能優(yōu)于替換后的混凝土強度，但可以通過加入外加劑來保證替換后的混凝土強度。（2）利用廢棄玻璃碎屑研制混凝土可以降低其對環(huán)境的污染，減輕對環(huán)境所造成的壓力，但同時也應重點研究在生產(chǎn)研制中堿骨料反應對混凝土強度的影響，因而需多考慮加入的外加劑對其強度等性能的影響。

參考文獻

[1] 馬傳青.水泥混凝土抗壓試塊的制作和試驗方法[J].經(jīng)濟技術協(xié)作信息，2010（07）.

[2] 梁偉紅.淺析建筑材料混凝土試件的取樣及檢測制作方法[J].2008 （12）.

[3] 查曉雄，王輝，萬城勇等.廢玻璃在鋼管混凝土柱中應用及特點的研究[J].建筑鋼結構進展，2014（04）.

[4] 曲超，高志揚，劉數(shù)華等.廢棄玻璃粉在活性粉末混凝土中的應用研究[J].混凝土，2011（08）.

基金項目：文章為嘉興學院重點SRT項目成果，項目編號：8517 15047。

作者簡介：張佳文（1994- ）女，浙江嵊州人，嘉興學院南湖學院土木工程專業(yè)本科生；蔣元海，嘉興學院教授，研究方向：建材研究。endprint