玻璃鋼廢棄物在水泥基材料中的應(yīng)用研究進(jìn)展

封孝信，白龍，賈援，胡晨光

（華北理工大學(xué) 材料科學(xué)與工程學(xué)院，河北省無機(jī)非金屬材料實驗室，河北省工業(yè)固廢綜合利用技術(shù)創(chuàng)新中心，河北 唐山 063210）

0 引言

纖維增強(qiáng)塑料（Fiber Reinforced Plastic，簡稱FRP），俗稱玻璃鋼，包括玻璃纖維增強(qiáng)塑料（GFRP）和碳纖維增強(qiáng)塑料（CFRP）等，由于其具有輕質(zhì)、高強(qiáng)、耐酸、耐堿等一系列優(yōu)異性能而得到廣泛應(yīng)用。2020年全國玻璃纖維增強(qiáng)復(fù)合材料制品總產(chǎn)量達(dá)到約510 萬t，同比增長14.6%，其中玻纖增強(qiáng)熱固性塑料復(fù)合材料制品總產(chǎn)量約為301 萬t，玻纖增強(qiáng)熱塑性塑料復(fù)合材料制品總產(chǎn)量約為209 萬t[1]。但是在玻璃鋼的生產(chǎn)過程中會產(chǎn)生大量的邊角料，服役期滿的玻璃鋼制品更會產(chǎn)生大量的廢棄物。僅廢棄風(fēng)電葉片的產(chǎn)生量，據(jù)預(yù)測到2034年在全球范圍內(nèi)將達(dá)到約22.5 萬t/年[2]，到2050年全球廢棄風(fēng)電葉片的總量將達(dá)到200 多萬t[3]。我國風(fēng)電規(guī)模近20年來發(fā)展迅速，截至2020年底，全國風(fēng)電累計裝機(jī)容量2.81億kW，到2030年和2050年，我國風(fēng)電裝機(jī)容量將分別達(dá)到4 億kW 和10 億kW[4]。屆時將有大量的風(fēng)電葉片需要回收。

正是由于玻璃鋼具有強(qiáng)度高、耐腐蝕性能好的特點，產(chǎn)生了另外一個問題，就是玻璃鋼廢棄物難于降解和回收利用，已經(jīng)造成了嚴(yán)重的環(huán)境問題。在世界范圍內(nèi)，玻璃鋼廢棄物的資源化利用受到了高度的重視，其在水泥基材料中的應(yīng)用便是重要的利用領(lǐng)域之一?；炷痢⑸皾{等水泥基材料是目前世界上使用量最大的建筑材料，我國2020年水泥產(chǎn)量為23.8 億t[5]，全球水泥產(chǎn)量41.5 億t[6]，預(yù)計到2030年，世界水泥產(chǎn)量將達(dá)到50 億t[7]。2020年我國規(guī)模以上混凝土企業(yè)商品混凝土累計產(chǎn)量28.43 億m3[8]。玻璃鋼廢棄物在水泥基材料中應(yīng)用的資源化利用具有重要意義。本文對玻璃鋼廢棄物在水泥基材料中應(yīng)用研究進(jìn)展進(jìn)行總結(jié)，以期為玻璃鋼廢棄物的資源化利用提供參考。

1 玻璃鋼廢棄物作為骨料使用

在玻璃鋼廢棄物的回收應(yīng)用中，將玻璃鋼廢棄物用于硅酸鹽水泥砂漿或混凝土中取代部分骨料，是非常有潛力的應(yīng)用方式之一，國內(nèi)外的許多學(xué)者在該方面也開展了相應(yīng)的研究工作。

1.1 作為細(xì)骨料使用

Rodin III 等[9]將退役的風(fēng)電葉片進(jìn)行撕碎和研磨后，得到GFRP 粉料，并經(jīng)篩分按尺寸大小分為4 組：大尺寸（L），粒徑2.00～2.38 mm；中等尺寸（M），粒徑1.41～2.00 mm；小尺寸（S），粒徑0.420～0.841 mm；粉末（P），粒徑小于0.420 mm，各組的形貌如圖1 所示。將粉料按一定比例取代砂制備砂漿，研究其對砂漿抗壓強(qiáng)度、抗折強(qiáng)度、韌性以及堿骨料反應(yīng)（ASR）的影響。實驗分為2 個階段，第1 階段各組體積摻量都為3%，考察尺寸的影響；第2 階段是在第1 階段確定的尺寸基礎(chǔ)上，按1%、3%、5%（體積摻量）摻加，考察摻量的影響。結(jié)果顯示，在第1 階段大尺寸組表現(xiàn)最好，在保持與對比組抗壓強(qiáng)度基本相同的情況下，抗折強(qiáng)度和韌性最高。在第2 階段，摻量為1%和3%組的28 d 抗壓強(qiáng)度稍有下降，而摻量為5%組的抗壓強(qiáng)度顯著降低；所有摻量組的抗折強(qiáng)度都明顯提高，韌性都高于對照組，ASR 膨脹都在可以接受的范圍內(nèi)。

圖1 將風(fēng)電葉片撕碎、磨細(xì)、篩分后的粉料形貌

Castro 等[10-12]將在拉擠成型過程中產(chǎn)生的廢棄物經(jīng)機(jī)械粉碎，作為細(xì)骨料和填料摻入聚合物基混凝土材料中，尤其是用于聚酯樹脂聚合物砂漿中。為了達(dá)到良好的成本效益，在配合比設(shè)計中考慮了多個材料參數(shù)，如回收料的摻量、形貌、顆粒級配、添加粘結(jié)增強(qiáng)劑等，以使制品的機(jī)械性能達(dá)到最優(yōu)。優(yōu)化過程還采用了計算機(jī)智能方法——模糊布爾網(wǎng)絡(luò)（Fuzzy Boolean Networks，F(xiàn)BN）。配合比中不飽和聚酯樹脂的含量為20%，GFRP 回收料對砂的取代率為0～15%。實驗分2 個系列，一個系列不加入粘結(jié)增強(qiáng)劑，另一個系列加入粘結(jié)增強(qiáng)劑（1%硅烷偶聯(lián)劑）。研究結(jié)果表明，當(dāng)GFRP 回收料對砂的取代率從0 增加到12%時，聚合物砂漿的抗折和抗壓強(qiáng)度先提高后降低；當(dāng)取代率為8%時，抗折和抗壓強(qiáng)度達(dá)到最高，分別比取代率為0 時提高了約60%、30%；當(dāng)取代率為12%時，其強(qiáng)度仍高于取代率為0 時的強(qiáng)度。加入硅烷偶聯(lián)劑能顯著提高聚合物砂漿的抗折和抗壓強(qiáng)度。

Asokan 等[13]用GFRP 廢棄物顆粒取代砂制備混凝土，當(dāng)取代率為5%和15%時，均可使混凝土的抗壓和抗拉劈裂強(qiáng)度提高，并且使混凝土與耐久性相關(guān)的收縮、表面初始吸附和吸水率得到顯著改善。但是，他們早期的研究使用了同樣的取代過程，其效果卻沒有這么好[14]。

Tittarelli 和Moriconi[15]將GFRP 廢棄物粉末分別用于水泥砂漿中取代砂（體積取代率為10%、15%、20%）和自密實混凝土中取代石灰石粉（體積取代率為25%、50%），結(jié)果顯示，與未取代的相比，砂漿和自密實混凝土的抗壓強(qiáng)度均顯著降低，同時毛細(xì)孔吸水率和干燥收縮也有明顯下降。毛細(xì)孔吸水率和干燥收縮下降有利于改善水泥砂漿和混凝土的耐久性。他們進(jìn)一步降低GFRP 廢棄物粉末的用量進(jìn)行研究。當(dāng)對砂的體積取代率為5%～10%時[16]，GFRP 廢棄物粉末的加入延緩了水泥漿體的凝結(jié)；降低了水泥漿體的黏度和屈服應(yīng)力，從而提高工作性；增加水泥漿體的總開口孔隙率，但降低了平均孔徑；在濕養(yǎng)護(hù)時，明顯降低砂漿的抗壓強(qiáng)度，干養(yǎng)護(hù)時，降幅顯著減??；降低了砂漿的斷裂模量，但是提高了其延展性；增大了砂漿的自收縮；稍微降低約束收縮時的開裂風(fēng)險。當(dāng)體積取代率進(jìn)一步降低時（2.5%、5.0%）[17]，同時加入硅烷偶聯(lián)劑，GFRP 廢棄物粉末的加入能有效提高砂漿的工作性；低摻量時，對抗壓強(qiáng)度沒有明顯影響，尤其是同時摻入硅烷偶聯(lián)劑時，抗折強(qiáng)度有所提高；不降低砂漿的滲透性，但可改善其絕熱性能；GFRP 廢棄物粉末的摻入可明顯降低砂漿的毛細(xì)孔吸水能力；GFRP 廢棄物粉末與具有疏水性能的外加劑同時使用，可提高砂漿的抗風(fēng)化能力。

García 等[18]對4 種不同來源的玻璃鋼邊角料，分別是火車流線型整流罩、配電盤、游船船體和拉擠型材，經(jīng)撕碎和錘式磨研磨，并進(jìn)行篩分，得到類似絨毛狀的GFRP 廢棄物，如圖2 所示。按質(zhì)量分?jǐn)?shù)5%和10%取代砂，研究其對混凝土抗壓強(qiáng)度、抗折強(qiáng)度、干燥收縮和堿骨料反應(yīng)的影響。結(jié)果顯示，混凝土的抗壓和抗折強(qiáng)度提高，對干燥收縮和堿骨料反應(yīng)沒有負(fù)面影響。

圖2 經(jīng)撕碎和研磨后絨毛狀的GFRP 廢棄物

Suganya 等[19]用球磨機(jī)將FRP 廢棄物磨細(xì)，并經(jīng)篩分得到與砂級配匹配的FRP 廢棄物，分別以5%、10%、15%取代砂配制混凝土，研究其對混凝土抗壓強(qiáng)度、抗折強(qiáng)度、抗沖擊性能和耐磨性能的影響。結(jié)果表明，隨著FRP 廢棄物取代率的增大，混凝土的工作性顯著降低；在取代率為10%時，抗壓和抗折強(qiáng)度最高，耐磨性最好；隨取代率逐漸增大到15%，抗沖擊性能逐漸提高。他們還用10%取代率進(jìn)行了水泥砂漿實驗，但是沒有得到與混凝土實驗相同的結(jié)果，與不摻的試樣相比，摻入10%FRP 廢棄物后抗壓強(qiáng)度降低。由此可見，F(xiàn)RP 廢棄物對混凝土性能和砂漿性能的影響是有差別的。

1.2 作為粗骨料使用

Alam 等[20]將制備水滑道剩余的GFRP 切割成尺寸為5～30 mm 的小方塊，如圖3 所示，作為混凝土的骨料，研究其對新拌混凝土和硬化混凝土性能的影響。這種GFRP 的表面涂有薄層膠體，以便使其更光滑。用這種GFRP 方塊分別等體積取代25%、50%粗骨料制備混凝土，水灰比為0.4。GFRP 方塊的最大尺寸與粗骨料的最大尺寸相同，但是GFRP 方塊的尺寸規(guī)格比較少，而粗骨料有很好的級配。結(jié)果顯示，GFRP 塊狀顆粒取代50%粗骨料時，導(dǎo)致混凝土的抗壓和抗折強(qiáng)度分別下降了約50%和40%。研究認(rèn)為，GFRP 光滑的表面使其與砂漿之間的粘結(jié)力較差是強(qiáng)度下降的主要原因；另外，GFRP的平板形狀和較差的顆粒級配也是導(dǎo)致混凝土力學(xué)性能下降的重要原因之一。

圖3 切割的GFRP 方塊

Ogi 等[21]研究了3 種CFRP 廢棄物片對混凝土性能的影響，將CFRP 切割成片狀，其尺寸（長×寬）包括小尺寸（3.4 mm×0.4 mm）、中尺寸（9.9 mm×2.2 mm）、大尺寸（21.0 mm×7.7 mm），厚度為0.05～0.20 mm。保持水灰比為0.45 不變，CFRP廢棄物片與水泥的質(zhì)量比分別為0、0.05、0.075、0.10。新拌混凝土狀態(tài)表明，不論是哪一種尺寸，隨其摻量的增加，混凝土的工作性降低。這說明摻入CFRP 廢棄物片時，如果要達(dá)到相同的工作性，則需要增加用水量，增大水灰比。硬化混凝土的性能表明，隨著CFRP 摻量的增加，混凝土的抗折強(qiáng)度提高，抗壓強(qiáng)度稍有提高。隨著切片尺寸的增大，抗折和抗壓強(qiáng)度均有下降的趨勢。但需要注意的是，所得到的實驗數(shù)據(jù)較分散，最大可能是由于顆粒細(xì)長的形狀引起的，這使得混凝土性能產(chǎn)生各向異性。這可能是將FRP 廢棄物用作混凝土粗骨料最難解決的問題。

Yazdanbakhsh 等[22]將GFRP 風(fēng)電葉片通過機(jī)械加工，制成細(xì)長條，稱之為“針狀物（Needles）”，如圖4 所示。截面尺寸為6 mm×6 mm，長度為100 mm。用這種細(xì)長條等體積取代5%、10%粗骨料制備混凝土，研究其對新拌混凝土和硬化混凝土性能的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，這種針狀物并不會對新拌混凝土的穩(wěn)定性和工作性產(chǎn)生負(fù)面影響。盡管針狀物對混凝土的抗壓、抗拉和抗折強(qiáng)度沒有明顯影響，但是卻使混凝土吸收能量的能力（韌性）有顯著的提高，當(dāng)取代率為10%時，吸能能力從對比樣的1.2 J 提高到33.3 J。聚合物的熔化實驗顯示，由于葉片切割時有方向性，在大部分針狀物中玻璃纖維垂直于針狀物的軸向，因此也垂直于針狀物拉應(yīng)力的方向。盡管纖維橫向排列的針狀物提高了混凝土的機(jī)械性能，但是如果葉片的切割方向能夠優(yōu)化，使得纖維在大部分針狀物中能夠沿著其長度方向排列，那么對性能的提高作用可望更好。

圖4 由葉片加工而成的細(xì)長條針狀物

Yazdanbakhsh 等[23-24]還將風(fēng)電葉片加工成粗短狀圓柱體（長徑比為1）和細(xì)長圓棒（直徑6 mm、長度100 mm），如圖5所示。粗短狀的圓柱體因其較光滑的表面，與混凝土基體的粘結(jié)力較弱，混凝土的各項性能均下降。細(xì)長圓棒盡管使混凝土的抗拉強(qiáng)度和吸能能力提高，但卻使抗壓強(qiáng)度下降。所以，對于混凝土性能來說，這2 種形狀都不如圖4 所示的形狀好。

圖5 由風(fēng)電葉片加工而成的短柱體和細(xì)長圓棒

我國有多位學(xué)者申請了利用FRP 廢棄物制備普通混凝土[25]、透水混凝土[26]等方面的專利。黃靚等[25]將廢棄的CFRP粉碎成長度小于10 mm 的條帶，用于制備混凝土?；炷僚浜媳龋ㄙ|(zhì)量份）為：水347 份、骨料457 份、粉煤灰457 份、普通硅酸鹽水泥457 份、減水劑2.47 份、條帶狀CFRP 廢棄物15.5份，制得的混凝土抗壓強(qiáng)度為60 MPa、抗彎強(qiáng)度為8 MPa。程新等[26]以廢棄環(huán)氧玻璃鋼顆粒為骨料制備透水混凝土，當(dāng)混凝土配合比（質(zhì)量份）為：廢棄玻璃鋼60 份、水泥25 份、粉煤灰6 份、沸石15 份、NaOH 0.5 份、減水劑0.1 份、水8 份，廢棄玻璃鋼顆粒粒徑為5～7 mm 時，制得的透水混凝土透水系數(shù)為0.38 cm/s，28 d 抗壓強(qiáng)度為36 MPa，符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求。

2 玻璃鋼廢棄物作為增強(qiáng)材料或摻合料使用

Correia 等[27]將GFRP 磨細(xì)，細(xì)度為96%（小于63 μm），比表面積為530.7 m2/kg（是用來代替砂）。GFRP 細(xì)廢料的化學(xué)組成為：SiO223.67%、Al2O318.73%、CaO 11.78%、燒失量（LOI）42.96%。該研究中所使用的水泥的比表面積為554 m2/kg，可見GFRP 細(xì)粉的比表面積接近水泥。細(xì)廢料等體積取代混凝土中0、5%、10%、15%和20%的砂，評估了對新拌混凝土和硬化混凝土性能的影響。新拌混凝土性能包括坍落度和密度，硬化混凝土的性能包括力學(xué)性能（抗壓強(qiáng)度、拉伸劈裂強(qiáng)度和彈性模量）和耐久性（吸水性和耐磨性）。結(jié)果顯示，隨著取代率的增加，新拌混凝土的密度逐漸減?。辉谶_(dá)到相同坍落度的條件下，當(dāng)取代率小于10%時，水灰比略有減小，5%時最小，當(dāng)取代率大于10%時，水灰比隨之增大；取代率為5%時，拉伸劈裂強(qiáng)度和彈性模量稍有下降，而抗壓強(qiáng)度顯著下降，取代率超過5%時，各項性能都顯著下降；取代率小于5%時，混凝土的吸水率降低，超過5%后吸水率增大；混凝土的磨損量隨取代率的增加急劇增大，取代率為20%時，增加了57.2%。綜合分析可知，GFRP 細(xì)廢料低摻量時在混凝土中應(yīng)用是可行的，尤其是一些對于抗壓強(qiáng)度要求不高的混凝土構(gòu)件。

Rajabipour 等[28]研究了玻璃纖維顆粒在水泥基材料中的堿骨料反應(yīng)（ASR）活性問題。按照砂漿棒法（ASTM C1260[29]）進(jìn)行了堿骨料反應(yīng)活性檢測，并用SEM-EDS 進(jìn)行了觀察和分析。實驗表明，對于小于0.6 mm 的顆粒，ASR 是極小的和微不足道的?；谒麄兊难芯浚褟U玻璃纖維或玻璃氈磨細(xì)后用于水泥基材料中，將不會引起ASR。Tittarelli 等[15]也研究了磨細(xì)GFRP 的堿骨料反應(yīng)活性，研究表明，沒有發(fā)現(xiàn)廢棄物中的玻纖有任何潛在破壞反應(yīng)活性。

Farinha 等[30]將在GFRP 工業(yè)切割過程中產(chǎn)生的細(xì)粉廢棄物作為填充料用于水泥砂漿中，摻量為砂體積的10%、15%、20%、50%。所制備的砂漿水泥用量低（膠砂體積比為1∶4），GFRP 廢棄物摻量最高可達(dá)50%。評估了對砂漿工作性、表觀密度、吸水率、抗壓強(qiáng)度、抗折強(qiáng)度、彈性模量等性能的影響。結(jié)果表明，廢GFRP 細(xì)粉可以改善砂漿的工作性；降低砂漿的密度和吸水率；在同樣流動度時，彈性模量稍微提高，在同樣水膠比時，隨摻量增大，彈性模量降低；抗折和抗壓強(qiáng)度提高。然而，該研究得到的結(jié)果與Correia[27]和Asokan 等[14]的結(jié)果并不一致，他們的結(jié)果是隨著GFRP 廢棄物的摻入，抗壓和抗折強(qiáng)度降低。Tittarelli 等[15]也發(fā)現(xiàn)，即使在低GFRP 摻量下，砂漿的抗壓和抗折強(qiáng)度都下降。

Rangelov 等[31]采用錘式研磨機(jī)將從波音公司回收來的碳纖維復(fù)合材料廢料進(jìn)行研磨，并按粒徑篩分為4 個等級：大的（L），粒徑2～3.35 mm；中等的（M），粒粒徑0.841～2 mm；小的（S），粒徑<0.841 mm；混合的（C），粒徑<3.35 mm。作為增強(qiáng)材料，分別按體積分?jǐn)?shù)為0、0.5%、1.0%、1.5%加入到混凝土中制備透水混凝土，研究了對抗壓強(qiáng)度、劈裂抗拉強(qiáng)度、彈性模量、肯塔堡質(zhì)量損失和表面磨損的影響。實驗表明，碳纖維復(fù)合材料廢棄物的加入總體上提高了透水混凝土的強(qiáng)度和耐磨性能。該團(tuán)隊又針對0.841～2 mm 的磨細(xì)料，摻量增加到3%、4%、5%，進(jìn)一步實驗也證明了碳纖維復(fù)合材料廢料在透水混凝土中應(yīng)用的可行性[32]。

Akbar 和Liew[33]用回收的碳纖維制備水泥復(fù)合材料，研究其對劈裂抗拉強(qiáng)度、彈性模量、斷裂韌性、斷裂能、彎曲韌性的影響。所用碳纖維由航空工業(yè)和風(fēng)電工業(yè)的廢棄物經(jīng)惰性熱解工藝得到，研磨后的纖維如圖6 所示。碳纖維直徑為7 μm，平均長度95.4 μm。水泥復(fù)合材料由水泥、硅灰和回收碳纖維組成，碳纖維體積摻量分別為0、0.25%、0.50%、0.75%、1.00%、1.25%、1.50%。實驗結(jié)果表明，加入回收碳纖維對于水泥復(fù)合材料的劈裂抗拉強(qiáng)度、彈性模量、斷裂韌性、斷裂能、彎曲韌性的提高均有利，且摻量為1.00%時達(dá)到最大值，摻量繼續(xù)增加，這些性能都有所下降。

圖6 研磨后的碳纖維

Nguyen 等[34]將從航空工業(yè)的碳纖維增強(qiáng)塑料中回收的碳纖維（RCF）、CFRP 廢棄物和預(yù)浸碳纖維（PW）廢棄物用于制備砂漿，研究了對砂漿抗壓強(qiáng)度、抗折強(qiáng)度、斷裂韌性和收縮開裂的影響。RCF 長度為0.05～15 mm，平均長度為2.38 mm，分別按占水泥質(zhì)量的0.5%、1.0%、1.5%摻入。CFRP 廢棄物分為3 類，長度為3 mm 的（稱為“短的”）、長度為6 mm 的（稱為“長的”）以及兩者的混合物（各占50%），并按水泥質(zhì)量的2%和3%摻入。同時摻加0.3%高效減水劑和15%硅灰。RCF 和CFRP 廢棄物的形貌如圖7 所示。結(jié)果表明，摻CFRP 廢棄物和PW 廢棄物的砂漿抗壓強(qiáng)度提高，而摻RCF 的砂漿抗壓強(qiáng)度反而降低；在一定的范圍內(nèi)砂漿抗折強(qiáng)度提高；所有摻加RCF 和廢棄物的砂漿斷裂韌性都增大，提高了砂漿抗干縮開裂的能力。

圖7 回收碳纖維及CFRP 廢棄物的形貌

蘇仕賓[35]將回收的玻璃纖維用于砂漿中，并研制了與之配套的纖維分散劑，可以提高砂漿的工作性能，且與市售纖維砂漿相比強(qiáng)度提高10%左右。

田正波和伍偉[36]報道了某銅冶煉廠將玻璃鋼粉碎料應(yīng)用于樹脂混凝土泵基礎(chǔ)、地坑、設(shè)備等的制作。將破碎后的玻璃鋼粉料作為填料按比例添加在樹脂混凝土中，然后澆搗成泵基礎(chǔ)、地坑和樹脂混凝土槽等設(shè)備。因為粉碎料中有短纖維、已固化的樹脂顆粒，能顯著提高樹脂混凝土的抗收縮性、韌性和抗裂性。

馮艷超等[37]用廢棄玻璃鋼纖維和廢棄玻璃鋼粉制備了多功能粘結(jié)砂漿，廢玻璃鋼纖維摻量為6%、廢玻璃鋼粉體摻量為9%時，制備的砂漿粘結(jié)強(qiáng)度為1.38 MPa，符合JC/T 547—2005《陶瓷墻地磚膠粘劑》的要求。同時，與普通砂漿相比，廢玻璃鋼增強(qiáng)粘結(jié)砂漿具有更好的保溫性能和抗?jié)B性能。

3 界面增強(qiáng)研究

從微觀結(jié)構(gòu)來說，混凝土和砂漿的最薄弱環(huán)節(jié)是水泥漿體與骨料之間的結(jié)合部位，該部位稱為界面過渡區(qū)（Interface Transition Zone，簡稱ITZ）。FRP 的強(qiáng)度，不論是抗壓強(qiáng)度還是抗折強(qiáng)度都遠(yuǎn)高于混凝土或砂漿，因此將FRP 廢棄物用于混凝土或砂漿，其對混凝土或砂漿影響的關(guān)鍵仍然是FRP 廢棄物與水泥漿體之間的ITZ。改善ITZ 的結(jié)構(gòu)，增強(qiáng)FRP 廢棄物與水泥漿體之間的粘結(jié)力，將有助于提高混凝土或砂漿的性能。如前所述，Ribeiro 等[12]將擠拉成型產(chǎn)生的GFRP 廢棄物經(jīng)機(jī)械方法處理，摻入到聚酯樹脂聚合物砂漿中，GRFP 回收料的摻量為0、4%、8%、12%?；厥樟戏譃? 種：粗的纖維混合物取代砂，細(xì)的粉末混合物作為填料。摻入硅烷偶聯(lián)劑進(jìn)行對比研究。結(jié)果顯示，硅烷偶聯(lián)劑的摻入明顯改善了聚酯樹脂聚合物砂漿的機(jī)械性能，尤其是抗折強(qiáng)度。并且硅烷偶聯(lián)劑對粗纖維混合物配比砂漿的提高作用更明顯，無論是抗折強(qiáng)度還是抗壓強(qiáng)度。Tittarelli 和Shah[17]將GFRP 廢棄物粉末用于水泥砂漿取代部分砂（取代率為2.5%、5.0%），同時加入硅烷偶聯(lián)劑。結(jié)果表明，摻入硅烷偶聯(lián)劑時，抗折強(qiáng)度有所提高。由此可見，加入適量的偶聯(lián)劑對于改善FRP 廢棄物與水泥漿體之間的粘結(jié)是有益的，但這方面的研究較少，還需進(jìn)一步開展工作。

4 結(jié)語

綜合國內(nèi)外的研究，經(jīng)撕碎、研磨、熱裂解等處理方法得到的粉狀、顆粒狀、塊狀、片狀、纖維狀等形狀的FRP 廢棄物，用于水泥砂漿和混凝土中代替骨料或水泥，對砂漿和混凝土的性能均會產(chǎn)生較大的影響，總結(jié)為如下幾個方面：

（1）對砂漿和混凝土性能的影響與FRP 廢棄物的摻量相關(guān)。在摻量較少時，對抗壓強(qiáng)度、抗折強(qiáng)度、彈性模量等力學(xué)性能會有一定的提高作用，尤其是回收的纖維對抗折強(qiáng)度有較大的提高作用；但摻量較多時，往往使力學(xué)性能劣化；摻量適當(dāng)時可以提高耐磨性和抗沖擊性能。

（2）對砂漿和混凝土性能的影響與FRP 廢棄物的形狀、表面狀況及尺寸相關(guān)。作為粗骨料，隨著回收料尺寸的增大，抗折和抗壓強(qiáng)度都有下降的趨勢；光滑的表面與混凝土基體的粘結(jié)力較弱，混凝土的各項性能均下降。

（3）在一定的摻量范圍內(nèi)，回收的纖維對水泥砂漿和混凝土的劈裂抗拉強(qiáng)度、斷裂韌性、彎曲韌性的提高均有利，但摻量較大時，這些參數(shù)都有所下降。

（4）摻入FRP 廢棄物，砂漿或混凝土的表觀密度均降低，砂漿的保溫性能有所提高。

（5）GFRP 廢棄物中的玻璃物質(zhì)對堿骨料反應(yīng)引起的膨脹沒有負(fù)面影響。

（6）加入表面改性劑對于提高摻有FRP 廢棄物的砂漿或混凝土的強(qiáng)度是有利的。

盡管國內(nèi)外學(xué)者已進(jìn)行了大量的研究工作，但仍然有些問題有待進(jìn)一步研究，比如：

（1）由于FRP 廢棄物對水泥基材料性能的影響不僅與其類型、尺寸、顆粒級配、形狀、表面織構(gòu)等自身因素有關(guān)，還與砂漿或混凝土的水灰比、水泥的性能、骨料的性質(zhì)、外加劑的種類與摻量、養(yǎng)護(hù)條件等因素有關(guān)，它們之間的影響關(guān)系復(fù)雜，F(xiàn)RP 廢棄物對水泥基材料性能的影響及其機(jī)理還沒有全面地搞清楚。

（2）不同的研究者得到的結(jié)果還有矛盾之處，還缺乏普遍的規(guī)律性。

（3）不論是作為骨料還是作為增強(qiáng)材料，現(xiàn)有的研究主要集中在FRP 廢棄物對水泥基材料力學(xué)性能的影響上，對干燥收縮、抗沖擊性能、耐磨性能有少量研究，而對耐久性能（如抗凍性能、抗硫酸鹽侵蝕、抗碳化等）及長期性能（如徐變）等研究較少。

（4）現(xiàn)有研究的大部分實驗齡期還比較短，只有極少數(shù)的研究齡期達(dá)到365 d，還不能完全反映水泥基材料的長期性能。

因此，F(xiàn)RP 廢棄物對水泥基材料性能的影響尚需進(jìn)行更廣泛、深入的研究。