1 引言
大量的玻璃由于其高破坏潜力、混色而难以被回收利用，或者回收利用的成本很高。绝大多数玻璃在垃圾场做填埋处理，但这不合理，因为玻璃本身不能被生物降解，对环境不友好。随着对环境保护的日渐重视，人们逐渐将注意力集中到如何将固体废弃物转换为混凝土的组分上来。对一些固体废弃物再利用，不仅能节约资源和能源，还能改善混凝土的性能。玻璃颗粒磨细成最大粒径小于75um的玻璃粉，可以发挥其火山灰活性，从而改善浆体的微观结构及混凝土的长期强度和耐久性。研究表明，玻璃粉的火山灰活性取决于其细度。相对于水泥水化而言，玻璃粉的火山灰反应在早期进行得很慢，但是后期的火山灰反应会加速。另外，在磨细玻璃粉中并没有观察到碱-集料反应[。
由于废弃玻璃的吸水率较低，与自然砂石的密度相近，废弃玻璃在混凝土中常被作为粗细集料使用。由于玻璃砂可以通过细化粒度来提高其结构特性，在混凝土中用玻璃砂替代天然砂可以获得更好的机械性能。Park等用30%的玻璃砂替代普通砂制得了抗压强度、劈裂抗拉和抗折强度与传统混凝土相近的混凝土。他们也观察到，即使在更高的替代比例下，玻璃砂也不会显著地影响强度。作者指出，些许的强度降低是由于水泥与玻璃砂的粘合力小于水泥与天然砂的粘合力所致，这是因为玻璃砂的吸水率相对较低。在Turgut和Yahlizade关于生产铺面板材的研究中发现，用玻璃砂替代20%的天然砂可以显著提高抗压强度、劈裂抗拉强度和抗折强度。作者将这一结果归因于玻璃砂的火山灰活性。
由于玻璃具有很低的吸水率，含有玻璃砂的混凝土的吸水率显著降低，可以显著提高混凝土的耐久性。用玻璃砂制备的铺面板材也具有较低的吸水率[20]。
虽然上述试验研究证明废弃玻璃可以作为集料应用于混凝土中，但是其应用依然受水泥浆体中高碱孔溶液和废弃玻璃的活性二氧化硅之间的碱集料反应（ASR）导致的破坏性膨胀所限制。波特兰水泥中碱与集料中二氧化硅的反应生成的硅凝胶不仅因为膨胀导致开裂，也会降低混凝土的强度，缩短其使用寿命。Jin等发现，粒径在1.18mm到2.36mm的玻璃砂产生的膨胀最大，而粒径更大或更小时，则具有更小的膨胀量。Idir等发现，采用粒径大于1mm的玻璃砂时会生成ASR凝胶，但是采用颗粒更细的玻璃砂时会因发生火山灰反应而生成C-S-H凝胶。的确，当玻璃砂的粒径小于1mm时，颗粒周围会形成一层不膨胀的ASR凝胶，使得颗粒与水泥相连接更紧密。减少碱集料反应的常规方法有采用低碱水泥、掺加掺合料、阻止水进入混凝土以及对集料进行改性。当粉煤灰掺量为20%时，可以显著降低混凝土中玻璃砂导致的ASR膨胀。Lam等发现，混凝土中掺入10%的粉煤灰就可以阻止含玻璃砂的铺面板材的ASR破坏。Shayan和Xu也发现在砂浆中用10%的硅灰和超过20%的玻璃粉替代水泥可以保证没有不良的ASR膨胀。
近年来，随着混凝土技术的发展，出现了像超高性能混凝土（UHPC）这样的新一代混凝土。超高性能混凝土是一种具有高力学性能、高延展性和高耐久性的混凝土[27]。典型的超高性能混凝土由水泥、硅灰、石英粉、石英砂和钢纤维等组成。纤维的掺入可以显著提高超高性能混凝土的抗折强度和延展性。超高性能混凝土的抗压强度一般大于150MPa，抗折强度可以达到15MPa，弹性模量可达45GPa，可以实现最小的长期徐变。超高性能混凝土可以抵抗冻融循环破坏和除冰盐侵蚀而不会出现可见的损伤，而且氯离子几乎不能渗透。这些优异的性能主要是通过提高剔除粗骨料、增加堆积密度、提高匀质性、优化微观结构和掺入纤维实现。目前，超高性能混凝土在建筑中的应用主要是预应力或预制混凝土构件，例如轻质桥梁、海洋平台、预制墙体、混凝土修复、城市家具及其他建筑应用。
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