变废为宝？昆士兰大学开展“玻璃渣混凝土”研究，计划未来应用于地下工程

小编语

使用天然砂作为混凝土的细骨料是全世界建筑业通用的做法，但建筑用砂（直径 0.06mm-2m m ）作为一种不可再生资源， 储量的不断下降也导致了其在过去25年内的价格上涨了近6倍。 同时，部分砂石出口国（如澳大利亚等）对 天然砂无节制的开采 导致了大量水生栖息地被破坏， 使海滩易受侵蚀，让沿海居住区更容易受到洪水和其他自然灾害的影响。

堆放着大量废玻璃的仓库

■ 道路铺设；

■ 瓷砖和砖块制造；

■ 净水过滤；

■ 喷砂作业。

实验在澳大利亚昆士兰大学土木工程学院的岩土工程中心进行。实验人员在0.45的 水胶比下，以 0%（不使用玻璃渣）、10%、15%、20% 、50%和100% 的玻璃渣配比下，生产了五种不同的喷射混凝土材料。

实验所用的玻璃渣粗粒度为（1.7mm- 3.35mm），直接由商人处回收得来， 并在湿度低于 2%的条件下 使用破碎机对其进行研磨。

为了复原真实工况， 所有喷射混凝土实验材料中都以 35kg/m3比例添加了 钢纤维，同时采用粉煤灰作为 补充胶凝材料， 改善喷射混凝土混合物在未硬化与硬化后的性能；此外还添加了 减水剂和水合稳定剂两种化学添加 剂，以获得更好的可加工性和稳定水合性。

实验方对所用的混凝土进行了包括坍落度、坍落度保持率、空气含量、密度，以及抗压强度测试 和 裂劈测试在内的测试， 并采用130kHz以上的超高速摄影技术和光学采集方法，对喷射混凝土样品的断裂模式和裂纹蔓延速度进行了记录。

玻璃含量50%的混凝土的裂缝扩展情况

（使用高速摄像机拍摄）

实验获得的基本数据

密度、空气含量等结果仅随着玻璃渣的添加量的增加而略有变化；而坍落度和倒锥试验结果均显示随着玻璃渣的加入，工作性指标呈上升趋势。这一特性可以在一些情况下，使 玻璃渣混凝土具用比传统混凝土更好的表现。

然而，100% 的玻璃渣并没有遵循这一趋势 ，这可能是由于100% 玻璃渣混凝土在配料过程中添加了一种基于纳米胶体二氧化硅的高性能液体流变控制剂，以提高喷射混凝土的内聚力、附着力和初期强度。这种添加剂在混合过程中具有流动，对100%玻璃渣混凝土的相关性能产生了影响。

UCS抗压强度测试和劈裂测试的结果显示， 玻璃渣混凝土的强度会 随着时间的推移而增加，其中20%占比的 玻璃渣混凝土性能与传统混凝土最为接近。在 抗拉强度方面， 含量20%以上的玻璃渣混凝土表现甚至更有优势（100%含量的除外，依旧是由于添加剂造成的 ）。

然而，实验也反映出了一些 玻璃渣混凝土可能存在的问题，与传统混凝土在劈裂测试出现的单一裂纹不同，高 玻璃渣混 凝土的裂纹更复杂且不规则，其 裂纹扩展方向和速度还需要更多实验验证。

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