廢棄玻璃碎屑在混凝土中的試驗(yàn)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(xì)骨料以不同比例替代混凝土中的部分砂子對(duì)混凝土抗壓強(qiáng)度的影響。試驗(yàn)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(qiáng)度輕幅下降，可通過加入外加劑彌補(bǔ)這一缺陷，從而具有廣泛的應(yīng)用前景。

關(guān)鍵詞：廢棄玻璃碎屑；混凝土；抗壓強(qiáng)度

將廢棄玻璃碎屑替代砂子運(yùn)用到混凝土當(dāng)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(duì)發(fā)展綠色環(huán)保型材料起到了推動(dòng)作用，可以讓廢棄玻璃碎屑的利用率得到提高，讓企業(yè)實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排，減少企業(yè)經(jīng)濟(jì)損失和降低國家的能源損耗，符合國家提出的“綠色經(jīng)濟(jì)”理念。

基于這樣的構(gòu)想，文章通過試驗(yàn)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(qiáng)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(yàn)

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(yàn)方法

本試驗(yàn)共有5組實(shí)驗(yàn)，每組為3個(gè)試塊，混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度為C30，按照《普通混凝土配合比設(shè)計(jì)規(guī)程》（JGJ55-2011），根據(jù)相關(guān)計(jì)算，確定基準(zhǔn)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(zhì)量取代其中的砂子，替代量分別為砂子質(zhì)量的10%，30%，60%，100%。按照《普通混凝土力學(xué)性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》（GB/TS0081—2002）制作出混凝土標(biāo)準(zhǔn)試件。

1.3 試件的養(yǎng)護(hù)

（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(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)的試件，應(yīng)在溫度為20±5℃的環(huán)境中靜置二晝夜，然后編號(hào)、拆模。（2）試件拆模后將其養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)的條件采用GK-II型恒溫恒濕控制儀控制，使要養(yǎng)護(hù)的試件控制在溫度為20±2℃，并且相對(duì)濕度為不小于95%，試件表面應(yīng)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(hù)試件的拆模試件與實(shí)際構(gòu)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(hù)。（4）養(yǎng)護(hù)28d。

1.4 試驗(yàn)過程

（1）試件從標(biāo)準(zhǔn)護(hù)室取出后，立即擦干水分并量出其尺寸，計(jì)算出試件的受壓面積A。（2）將試件放在壓力機(jī)的下承板，試件的受壓面應(yīng)該垂直于頂面，試件的中心應(yīng)對(duì)準(zhǔn)下板中心。將試驗(yàn)機(jī)開啟，當(dāng)上壓板接觸試件時(shí)，改變球座位置，讓其接觸充分。（3）加壓，當(dāng)試件臨近破壞時(shí)，改變?cè)囼?yàn)機(jī)的油門，當(dāng)試件破壞時(shí)，記錄此破壞荷載的大小。

1.5 試驗(yàn)結(jié)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(qiáng)度，精確至0.1Mpa。（2）用不同替代率的混凝土立方體進(jìn)行抗壓強(qiáng)度試件進(jìn)行了抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)，得出相應(yīng)替代率-抗壓強(qiáng)度關(guān)系曲線。文章通過試驗(yàn)得出，當(dāng)廢棄玻璃碎屑替代率為10%時(shí)，混凝土的抗壓強(qiáng)度相較于基準(zhǔn)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(qiáng)度亦逐漸增大，當(dāng)廢棄玻璃碎屑替代率為60%時(shí)，抗壓強(qiáng)度達(dá)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(jié)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(yīng)，從而使混凝土膨脹開裂，抗壓強(qiáng)度降低。（3）綜上所述，利用廢棄玻璃碎屑作為混凝土的細(xì)骨料，雖強(qiáng)度因堿骨料反應(yīng)有所下降，考慮通過加入外加劑抑制堿骨料反應(yīng)可以彌補(bǔ)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(yīng)用于混凝土中是可行的。

圖1 混凝土立方體試件抗壓強(qiáng)度

2 廢棄玻璃碎屑混凝土的展望前景

隨著我國經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，推動(dòng)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(yīng)用于工作生活各個(gè)方面，相應(yīng)的廢棄玻璃碎屑也會(huì)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(gè)棘手的問題。玻璃的具有很穩(wěn)定的化學(xué)性質(zhì)，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(zhì)。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(huì)，那么將廢棄玻璃碎屑替代砂子運(yùn)用到混凝土當(dāng)中，將是一種值得研究的新途徑，又能節(jié)約資源，從而實(shí)現(xiàn)建材工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，增加社會(huì)效益，推進(jìn)資源節(jié)約型社會(huì)的建設(shè)。此外對(duì)于廢棄玻璃碎屑骨料混凝土的研制應(yīng)用推廣工作，我國目前還在試驗(yàn)階段。任何新型事物都需要實(shí)踐者和領(lǐng)跑者，基于“十三五”規(guī)劃期間，我國將生態(tài)文明建設(shè)作為經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的要義，如何實(shí)現(xiàn)廢棄物的二次利用，是擺在我國科技工作者和專家學(xué)者面前的重要要?jiǎng)?wù)。而混凝土的良好性能是實(shí)現(xiàn)城鎮(zhèn)化新農(nóng)村建設(shè)的前提，因此在城鎮(zhèn)化新農(nóng)村建設(shè)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(jié)語

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

參考文獻(xiàn)

[1] 馬傳青.水泥混凝土抗壓試塊的制作和試驗(yàn)方法[J].經(jīng)濟(jì)技術(shù)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(yīng)用及特點(diǎn)的研究[J].建筑鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)展，2014（04）.

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

基金項(xiàng)目：文章為嘉興學(xué)院重點(diǎn)SRT項(xiàng)目成果，項(xiàng)目編號(hào)：8517 15047。

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