废旧玻璃纤维复合材料的“第二次生命”

■张巍巍

“我国复合材料制造业边角废料（这里主要指玻璃纤维复合材料和碳纤维复合材料）及报废产品固废年产30万～40万吨；2020年服役到期复合材料报废产品约600万吨，逐年增加，预测到2030年，将会超过3000万吨；风电叶片、机舱罩，2024年后将逐步出现下线潮，到2040年，复合材料下线量超过400万吨。”根据中国物资再生协会纤维复合材料再生分会统计的数据表明，废旧复合材料合理回收再利用势在必行。

据西安科技大学教授彭龙贵介绍，对于废旧玻璃纤维复合材料，每处理1吨可减排210千克的二氧化碳；而1吨废弃风电叶片制成托盘箱，可节省约0.6立方米的木材，减排1.098吨的二氧化碳。由中国工程院院士丁文江牵头、西安科技大学教授彭龙贵负责的《再生玻璃纤维增强水泥基复合材料技术研究与工程应用示范》项目，获得2020年度国家重点研发计划“固废资源化”重点专项资助，可以100%解决玻璃纤维复合材料固废大规模回收处理处置再利用问题，变废为宝。

再生玻璃纤维+高分子分散剂

彭龙贵团队将废旧树脂基玻璃纤维复合材料经过热解处理，形成再生玻璃纤维，通过自主设计的再生玻璃纤维可控剪切技术与设备进行切割，严格控制被剪切纤维的长度和长度分布，获得不同长径比的呈一定函数分布的再生玻璃纤维。再通过分子设计合成一端亲水、另一端含有多个紧密堆积的高密度阳离子基团的高分子分散剂。

高分子分散剂在水介质和水泥基碱性的双重作用下，通过静电力使再生玻璃纤维均匀分散于新拌水泥基复合材料浆体中，增强了水泥基复合材料的工作性能、力学性能及耐久性能。

掺入再生玻璃纤维的水泥基复合材料浆体可被广泛应用于基建、水利、民建等工程建设中。

解决施工中的四大难题

佛山城市轨道交通施工图 彭龙贵/供图

再生玻璃纤维增强水泥基复合材料研究成果已经成功应用于佛山城市轨道交通2号线一期工程TJ5标林岳车辆段及TOD综合开发项目中。据了解，该成果解决了施工中的四大难点：

一是在下穿通道用敞开式U形槽框架结构时，存在基坑开挖深度较大、地质条件差、风险高的问题，对混凝土抗渗性能要求高。

二是该项目中混凝土的一次浇筑方量高达3000～5000立方米，混凝土方量巨大，对混凝土抗裂性能要求高。

三是项目中使用的结构梁板约48万平方米，每次浇筑时间16小时左右，需要跨越中午的高温时段，因此对混凝土的抗裂性能要求高。

四是使用的型钢梁尺寸为2米×1米，型钢柱最大高度达21米，钢筋布置密集，型钢与混凝土的结合是一个控制难点。

据彭龙贵介绍，该技术将混凝土的减裂率提高到71.9%，干缩率由0.038%降低到0.021%；从工程成本控制的角度考虑，采用再生玻璃纤维+高分子分散剂的成本只有使用聚丙烯（PP）纤维成本的1/3，同时，混凝土强度有所提升；如果进一步优化混凝土的配合比，使用成本基本可与普通混凝土持平。

本文原载于《中国建材报》10月31日7版《废旧玻璃纤维复合材料的“第二次生命”》

责编：丁涛

校对：和新龙

监审：贺丹