论文标题：High Glass Waste Incorporation towards Sustainable High-Performance Concrete

论文链接：https://doi.org/10.3390/civileng5010003

期刊名：CivilEng

期刊主页：https://www.mdpi.com/journal/civileng

作为建筑领域的基础材料，混凝土因其易于成型、成本低、耐久性高等优点，成为全球消耗量最大的人造材料。全球每年约使用140亿立方米混凝土，这一数字预计到2050年将增长12%至23%。水泥生产占全球二氧化碳排放量的7%，因此减少水泥使用是降低全球碳排放的重点。随着新建筑需求的增加，对现有不可再生自然资源的压力也增大，可持续利用这些资源至关重要。科学界已投入大量资源寻找替代材料以部分替代混凝土中的水泥，同时研究利用各种材料作为替代或掺合料。意大利米尼奥大学的Othon Moreira博士及其团队研究了在水泥中掺入玻璃粉以减少水泥生产对环境影响的可能性，并分析了新材料的抗压强度及耐久性。

研究过程与结果

本研究旨在通过高玻璃粉掺量 (50%) 部分替代水泥，生产可持续高性能混凝土。研究中使用了细骨料、粗骨料、水泥、玻璃粉、水和减水剂。玻璃粉通过实验室条件下的研磨过程获得，平均粒径为26微米。实验中制备了参考混凝土 (C300，无掺合料) 和三种不同胶凝材料用量 (150、200、250 kg/m³) 的玻璃粉混凝土 (G150、G200、G250)。所有混凝土的配合比设计和养护条件均相同。

玻璃粉的获取流程

实验结果表明，掺入玻璃粉的混凝土在抗压强度和耐久性方面表现出色。在28天时，G150混凝土 (仅含150 kg/m³水泥) 的抗压强度达到32.09 MPa，而G200和G250混凝土的抗压强度分别为43.47 MPa和54.74 MPa。这些结果表明，即使在大幅减少水泥用量的情况下，混凝土仍能保持较高的强度。此外，玻璃粉混凝土的水吸收率显著降低，G150、G200和G250的水吸收率分别降低了21%、39%和42%。在毛细水吸收测试中，玻璃粉混凝土的吸收率显著低于参考混凝土，G150、G200和G250的吸收率分别为0.082、0.059和0.05 mg/mm²。在氯离子扩散系数测试中，玻璃粉混凝土的氯离子扩散系数显著降低，G250混凝土的扩散系数降低了58%。这些结果表明，玻璃粉的掺入显著提高了混凝土的耐久性，减少了孔隙率，提高了抗氯离子渗透能力。

实验流程图

研究总结

本研究通过实验验证了高玻璃粉掺量 (50%) 部分替代水泥生产可持续高性能混凝土的可行性。结果表明，即使在大幅减少水泥用量的情况下，混凝土仍能保持较高的抗压强度和良好的耐久性。玻璃粉的掺入显著降低了混凝土的孔隙率和水吸收率，提高了抗氯离子渗透能力。这些发现为利用玻璃废料生产高性能混凝土提供了科学依据，有助于减少水泥生产对环境的影响，同时为玻璃废料的可持续管理提供了新的途径。未来的研究将进一步探索玻璃粉混凝土在更长时间 (如90天、180天和365天) 的性能变化，以全面评估其在实际应用中的潜力。

CivilEng 期刊介绍

主编：Angelo Luongo, University of L’Aquila, Italy

期刊专注于土木工程领域的最新研究进展，研究主题包括但不限于：结构工程、地震工程、建筑材料、建筑施工管理、建筑信息化、风险管理、交通工程、水资源与海岸工程等。期刊目前已被Scopus、ESCI (Web of Science)、Ei Compendex等数据库收录。