利用废弃玻璃等质量取代混凝土粗、细集料，通过对侵蚀后混凝土抗压强度的测定，研究不同取代率、取代形式对混凝土抗侵蚀性能的影响。试验显示，无论是在氯化钠还是硫酸钠侵蚀溶液下，混凝土强度均呈现低浓度增长，高浓度降低现象;玻璃混凝土强度下降率均低于普通混凝土：普通混凝土、玻璃粗集料混凝土及玻璃细集料混凝土的腐蚀系数均随浸泡溶液浓度的增高而降低，在相同侵蚀浓度下，玻璃细集料混凝土的腐蚀系数最大，普通混凝土的侵蚀系数最小。研究表明，利用废弃玻璃取代混凝土的粗细集料均可提高混凝土的抗侵蚀能力。
关键词：混凝土;废弃玻璃;粗集料;细集料;抗压强度;腐蚀系数
玻璃广泛应用于房屋建筑和人民的日常生活中。大量应用不可避免地会产生许多废弃玻璃无法回收利用，造成资源浪费。同时，堆放埋置需占用土地，污染环境。
由于废弃玻璃结构的低吸水性，玻璃集料作为粗细集料是一个理想的材料[1 − 4]。Topcu[5]、BasharTaha 等[6]研究了废弃玻璃砂代替天然砂混凝土的特性，认为用此法制成的玻璃混凝土能够满足混凝土的使用要求。废弃玻璃代替100% 天然细集料，具有与天然集料混凝土一样的抗压强度。S. C. Kou等在利用废弃玻璃作集料制作自密实混凝土时，坍落度、堵塞率、空气含量等随着废弃玻璃含量的增加而增加。J. M. Alhumoud 等认为，这是因为玻璃具有零吸水性。Metwally[7]、杨凤玲[8]认为，细玻璃集料制成的混凝土，其早期的混凝土性能不佳，但是后期混凝土的力学性能得到较大的提高。这是由于废弃玻璃细集料能阻止碱集料反应的影响，使用废弃玻璃取代骨料制成的新混凝土也可以在混凝土中起到外加剂作用[9 − 10]，且废弃玻璃集料越细，在水泥中的碱集料反应现象造成的膨胀越小[11]。
玻璃混凝土在使用过程中，可能会受到化学离子侵蚀而产生材料损伤，进而引起结构破坏。例如，将玻璃混凝土应用于含有酸、碱、盐的化工生产车间和废水池以及海洋工程等。我们研究了玻璃混凝土在氯盐和硫酸盐侵蚀下的强度变化规律。
1 试验
1. 1 材料处理
采用从废品回收站回购的废弃玻璃。将清洗干净的废弃玻璃进行人工破碎，然后用标准方孔砂石筛按级配筛分，得到玻璃粗、细集料，如图1 和图2所示。
试验所采用的砂为河砂，最大粒径5 mm，连续级配，Ⅱ区，中砂，其细度模数为2. 7;碎石粒径5 ~25 mm;水泥为工源牌P. 032. 5 级硅酸盐水泥。
1. 2 试验方法
分别考虑普通混凝土﹙NC﹚、废弃玻璃取代20%﹙质量分数，下同﹚的天然混凝土细集料﹙GCC﹚和玻璃取代20% 天然混凝土粗集料﹙GFC﹚3 种情况，GCC 和GFC 2 种情况下的粒径分布及其所占的质量分数如表1 所示。
采用混凝土的基准质量配合比为m水泥: m石:m砂: m水= 1 : 2. 84 : 1. 59 : 0. 43。侵蚀溶液采用清水﹙0%，质量分数，下同﹚、Na2SO4 溶液﹙5%、10%和15%﹚、NaCl 溶液﹙5%、10%和15%﹚。将100 mm ×100 mm × 100 mm 试块养护28 d 之后，再浸泡28 d，测定试件的抗压强度。
2 结果与分析
2. 1 侵蚀液对玻璃混凝土强度的影响
普通混凝土、玻璃混凝土试件在清洁自来水中的强度，比未浸泡时的强度有所提高。无论是在NaCl 还是Na2SO4 侵蚀溶液中，混凝土强度均呈现低浓度增长，高浓度降低现象。混凝土的强度变化率η按下式计算：
之后，随着NaCl 质量分数的增加，普通混凝土、玻璃混凝土试件的抗压强度开始下降。当NaCl 溶液的质量分数达到15%时，GCC 抗压强度与28 d 对比试件相差不大，为36. 26 MPa;而此时NC、GFC 试件的抗压强度相比28 d 对比试件下降较多，其抗压强度分别下降了5. 78%和4. 58%，说明氯盐对水泥水化反应有促进作用。因此，低浓度下可以提高混凝土的强度。
随着浓度的提高，因NaCl 在孔隙中结晶而产生的结晶压力，造成混凝土内部开始出现微裂纹，进而使混凝土开裂或剥蚀。而在玻璃混凝土中，NaCl 电离出的Na + 与废弃玻璃集料中的活性SiO2 发生反应，生成硅酸盐凝胶﹙Na2SiO3 ·nH2O﹚，使得玻璃集料混凝土的抗压强度得到提高。但NaCl 溶液浓度过高时，生成物体积增大，最终因内压力而导致强度降低。
同样的，普通混凝土、玻璃混凝土在受到Na2SO4 溶液侵蚀时，浓度影响亦如此﹙见图5 和图6﹚，GCC 的抗压强度增幅同样最大，GFC 次之，NC增加幅度最小。
当Na2SO4 溶液中Na2SO4 的质量分数达到15% 时，NC 的抗压强度与28 d 试件相比，下降2. 28% ，而此时GCC 试件的抗压强度仅下降0. 75% 。
说明使用废弃玻璃取代天然混凝土粗集料，制成的玻璃混凝土内部的空隙率降低，混凝土密实，其抗侵蚀能力增强。
对于普通的混凝土，硫酸盐与混凝土中的Ca﹙OH﹚2 发生反应生成CaSO4·2H2O，在低浓度时能够提高混凝土的强度，但在高浓度时因生成物较多导致膨胀开裂;而在玻璃混凝土中，废弃玻璃集料中的活性SiO2 受到较低浓度SO2 −4 的激发，活性增加，反应生成了水化硅酸钙，其稳定性较好，碱性低，从而改善了玻璃混凝土的密实度。但是随着SO2 −4浓度的增大，反应生成的盐类结晶，逐渐积聚致使混凝土内部产生有害应力，进而影响了玻璃混凝土的强度。
2. 2 玻璃混凝土的腐蚀系数
腐蚀系数能够比较直观地反映材料对腐蚀介质的抵抗力，根据腐蚀系数的大小可以判断腐蚀程度。腐蚀系数越大，材料的抗侵蚀能力越强。腐蚀系数按式﹙2﹚计算：
k = f/f0
式中，f0 为相同侵蚀时间下清水﹙即侵蚀溶液质量分数为0%﹚中的抗压强度。由于浸泡在清水中继续养护，因此一般情况下f0 > f28。
表2 为在不同质量分数的NaCl 溶液和Na2SO4溶液下，NC、GCC 和GFC 3 种混凝土的腐蚀系数。由表2 可见，无论是在NaCl 还是Na2SO4 溶液下，NC、GFC 及GCC 的腐蚀系数随着浸泡溶液质量分数的增加而降低。在相同侵蚀质量分数下，GCC 的腐蚀系数最大，NC 的侵蚀系数最小。
3 结论
1﹚普通混凝土、玻璃混凝土试件在清洁自来水中的强度，比未浸泡时的强度有所提高。无论是在NaCl 侵蚀液还是在Na2SO4 侵蚀溶液中，混凝土强度均呈现低浓度增长，高浓度降低的现象。
2﹚无论用NaCl 还是Na2SO4 侵蚀溶液，玻璃混凝土强度的下降率均低于普通混凝土，说明玻璃混凝土的孔隙率较低，且密实较好，其抗侵蚀能力高于普通混凝土。
3﹚无论是在NaCl 还是Na2SO4 溶液下，NC、GFC 及GCC 的腐蚀系数均随着浸泡溶液浓度的提高而降低。在相同侵蚀浓度下，NCC 的腐蚀系数最大，NC 的侵蚀系数最小。
4﹚研究表明利用废弃玻璃取代混凝土的粗、细集料制成的玻璃混凝土，其内部孔隙率降低、混凝土结构密实，玻璃混凝土的抗侵蚀能力增强。 |
