摘要：由于水泥的生产是一个高耗能的过程，因此寻求可持续发展的再生水泥是全球各国家都极其关注的问题。而废玻璃的主要成分与水泥成分相同，这使得废玻璃在水泥混凝土行业可以投入使用。近年来已有许多学者研究了将废玻璃粉在水泥中的应用。本文主要综述废玻璃粉对水泥石抗压强度、微观结构和水泥水化的影响，为今后进一步研究废玻璃粉在水泥中的应用提供依据。
关键词：废玻璃粉；水泥；抗压强度；微观结构；水化
0引言
经调查发现，我国每生产一吨水泥约产生0.9吨CO2，而同时，我国每年城市的废弃玻璃占城市生活垃圾总量的3%—5%。如何将废弃玻璃回收起来并加以利用，已成为一个亟待解决的问题。经研究发现，废玻璃的主要成分与水泥成分相同，并且当废玻璃粉磨制到一定粒度后会呈现一定的火山灰活性，甚至可以用来替代一定的水泥作为辅助凝胶材料[ ]。本文将介绍目前废玻璃粉在水泥行业中的研究现状，为今后进行相关方面的研究提供依据。
1.废玻璃粉对水泥石抗压强度的影响
2018年，刘光焰等[ ]把废玻璃粉作为胶凝材料分别替代不同质量分数 ( 0%、10%、20%、30%、50%)的水泥，研究废玻璃粉对混凝土力学性能的影响。结果表明，掺入废玻璃粉的混凝土抗压强度有所下降。但随着龄期的增加，抗压强度下降趋势有所减缓。这是因为玻璃粉中也含有大量的SiO2，具有潜在火山灰效应，发生二次水化，与CH反应生成了水化硅酸钙凝胶（C-S-H），从而抵消部分强度下降趋势。
2019年，Hossam A. Elaqra等[ ]用新的掺合方法将废玻璃粉加入到混凝土中，研究其对力学性能的影响。结果表明，先将玻璃粉在水中均匀分散开后再掺入到混凝土中，能够形成更多的C-S-H，从而使水泥石抗压强度有所提高。
2.废玻璃粉对水泥石微观结构的影响
2017年，刘光焰等[ ]在玻璃粉中掺加氧化钙对玻璃粉进行改性处理。通过观察在一定条件下养护3d的玻璃粉水泥浆的扫描电子显微镜照片，他们发现未掺氧化钙的试样内部空隙较多，结构较为疏松，从而导致掺入玻璃粉后水泥石的早期强度较低。而相同条件下，加入氧化钙对废玻璃粉进行改性后，玻璃粉颗粒表面被水化产物覆盖，水化产物紧密堆积，使结构更加致密。
2018年，赵东海等[ ]利用扫描电子显微镜（SEM）观测了掺白色废玻璃粉和未掺废玻璃粉水泥石的微观形貌。研究发现，掺入玻璃粉后水泥水化产物所形成的结构更加致密。这是由于废玻璃粉发生二次水化反应，生成了大量的C-S-H，填充在空隙中，从而使结构更加致密。另外，他还研究了废玻璃粉对水泥浆体孔结构的影响。研究发现，废玻璃的掺入一定程度上降低了水泥浆体的总孔隙率和比表面积，有害孔（100-200 nm）和多害孔（>200 nm）有所减少。
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3.废玻璃粉对水泥水化历程的影响
2018年，赵海东等[ ]利用热重差热分析仪（TG-DSC）对掺入废玻璃粉和纯水泥浆体的水化产物含量进行了对比分析。结果表明，掺入废玻璃粉的水泥浆体中Ca（OH）2 含量小于同龄期纯水泥浆体的Ca（OH）2 含量，并且废玻璃粉使水泥浆体中Ca（OH）2 含量随着龄期的延长而呈现出减小的趋势。
2019年，Dhirendra Patel等[ ]利用SEM观察了GP75（直径为75μm的玻璃粉颗粒）和GP63（直径为63μm的玻璃粉颗粒）取代20%水泥后的试样的微观形貌。他发现在水化初期，玻璃粉主要起填充作用。同时利用能量色散X射线光谱仪（EDX）对GP75和GP63进行了分析，发现在形成C-S-H凝胶过程中Ca/Si有所下降。
4.结语
目前用废玻璃粉代替一定量的水泥作为辅助胶凝材料虽然能够回收利用废玻璃，同时减少水泥生产过程中的能耗及CO2的排放量，但也存在一系列问题。如随着玻璃粉掺量的增加，水泥水化产生的的 Ca( OH) 2含量会有所下降。同时玻璃粉具有潜在水硬活性，这导致玻璃粉混凝土的早期抗压强度低、水化程度弱等问题。因此在今后的研究中有必要探索如何激发废玻璃粉早期活性，提高其水化反应程度，如掺入其他物质对玻璃粉进行改性；通过机械化学力破坏玻璃体网络结构，从而提高掺入废玻璃粉水泥石的性能。
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论文作者:蒋毓蔓,文丽,黎先哲
论文发表刊物:《防护工程》2019年第6期
论文发表时间:2019/9/20
标签：玻璃粉论文; 水化论文; 水泥论文; 水泥浆论文; 抗压强度论文; 混凝土论文; 结构论文; 《防护工程》2019年第6期论文;