劉濤，王楠，許熙博，晏子預(yù)，吳能聰，龐海龍，安曉鵬

（1.湖南科技大學(xué)土木工程學(xué)院，湖南 湘潭 411201；2.中交一公局集團(tuán)建筑工程有限公司，天津 301700；3.中國(guó)建筑材料科學(xué)研究總院有限公司，北京 100024）

纖維增強(qiáng)復(fù)合材料（Fiber Reinforced Polymer，F(xiàn)RP）最早在20 世紀(jì)40 年代因航空航天工業(yè)的需要而問(wèn)世，最初的形式是玻璃纖維增強(qiáng)塑料，俗稱玻璃鋼。此后，陸續(xù)出現(xiàn)了碳纖維、硼纖維、芳綸纖維等產(chǎn)品。至今，F(xiàn)RP 因其優(yōu)異的比強(qiáng)度和剛度、耐疲勞性能、耐腐蝕、低密度等特性，已被大量應(yīng)用于航空航天、風(fēng)電、汽車、體育器材、建筑等行業(yè)，成為現(xiàn)代工程領(lǐng)域中最重要的材料之一。

碳纖維復(fù)合材料應(yīng)用正處于迅速發(fā)展時(shí)期，全球市場(chǎng)需求年增長(zhǎng)率超過(guò)了12%，預(yù)計(jì)從2025 年開(kāi)始將進(jìn)入高速增長(zhǎng)期，到2030 年全球碳纖維需求量將達(dá)到40～50 萬(wàn)t[1]。FRP 被廣泛生產(chǎn)應(yīng)用的同時(shí)，其廢棄物的生成量也在大幅上升。2022 年底FRP 廢棄物的產(chǎn)生量已經(jīng)高達(dá)200 萬(wàn)t，而回收利用率不足10%。因此，F(xiàn)RP 的回收利用已成為全球性的難題。

FRP 廢棄物大致可分為兩類：一類是復(fù)合材料生產(chǎn)制造過(guò)程中，由于生產(chǎn)工藝和設(shè)備等問(wèn)題產(chǎn)生的廢料，包括纖維報(bào)廢品、報(bào)廢材料、零碎材料及切削邊料等；另一類是達(dá)到設(shè)計(jì)使用周期報(bào)廢的FRP 制品。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，全世界FRP 廢棄物的生成量年均千萬(wàn)噸。這些廢棄物中只有很小部分可以直接二次加工再利用，能回收再利用的部分也不到10%，其余大部分需要通過(guò)傳統(tǒng)的堆放、填埋或焚燒方式處理[2，3]。調(diào)查報(bào)告[4]指出，接近98%的復(fù)合材料廢棄物都是采用填埋方式處理，由于復(fù)合材料一般都難以降解，必然會(huì)造成嚴(yán)重的環(huán)境問(wèn)題，且廢棄物中的高價(jià)值纖維沒(méi)有任何再利用的可能。將復(fù)合材料廢棄物作為燃料進(jìn)行焚燒，可以獲取一定的能量，但焚燒后的廢棄物已基本不再具有回收利用的價(jià)值，另外焚燒過(guò)程產(chǎn)生的有害氣體會(huì)污染環(huán)境。因此，傳統(tǒng)的填埋和焚燒處理方式已無(wú)法滿足現(xiàn)代社會(huì)對(duì)自然環(huán)境保護(hù)的要求，高效率的解決復(fù)合材料廢棄物的回收與再利用問(wèn)題，是當(dāng)下全世界范圍內(nèi)迫切需要解決的問(wèn)題，這不僅對(duì)復(fù)合材料工業(yè)發(fā)展有重要作用，還影響著經(jīng)濟(jì)、自然環(huán)境保護(hù)與資源再利用等，具有廣泛而深遠(yuǎn)的意義。

1 FRP 回收再利用方法

FRP 通常是以樹(shù)脂作為基體材料，根據(jù)樹(shù)脂受熱行為不同分為熱塑性復(fù)合材料和熱固性復(fù)合材料。因熱塑性復(fù)合材料容易回收利用，故主要討論樹(shù)脂基熱固性FRP 廢棄物的回收再利用方法。FRP 回收的關(guān)鍵是需要將基體樹(shù)脂、纖維以及填料進(jìn)行分離，因此如何高效、低成本、高價(jià)值的分離回收并資源化利用已成為行業(yè)重點(diǎn)關(guān)注的問(wèn)題。

1.1 主要回收方法

目前，對(duì)于熱固性復(fù)合材料廢棄物的回收再利用的方法主要有3 類：物理回收法、化學(xué)回收法和能量回收法，表1 對(duì)3 種方法的特點(diǎn)進(jìn)行了比較，可以看出3 種方法各有優(yōu)勢(shì)與不足。

表1 復(fù)合材料廢棄物回收再利用方法對(duì)比

1.1.1 物理回收法

物理回收法是指將復(fù)合材料廢棄物通過(guò)機(jī)械撕碎、粉碎或磨碎等處理方法得到不同粒徑的粉料回收再利用的方法。此方法處理簡(jiǎn)單，生產(chǎn)成本較低，不會(huì)造成二次污染，但是對(duì)粉碎機(jī)器性能要求較為嚴(yán)格，而且對(duì)于受污染的廢棄物要求先進(jìn)行分類清洗才能進(jìn)行回收處理。具體再利用方式通常是以粉料作為填料，根據(jù)粒子的不同尺寸分別應(yīng)用到航空航天、汽車工業(yè)、土木工程等領(lǐng)域，再生產(chǎn)品的使用價(jià)值較低。

1.1.2 化學(xué)回收法

化學(xué)回收法是指采用化學(xué)處理將復(fù)合材料廢棄物中的基體樹(shù)脂分解進(jìn)而回收纖維的方法。該方法常用于碳纖維的回收利用，主要考慮到碳纖維的回收成本低于再造成本。目前，常見(jiàn)的化學(xué)回收法主要分為3 種：熱解法、氧化流化床法和溶解解離法等。

化學(xué)回收法可以處理被污染過(guò)的FRP 廢棄物，但技術(shù)難度較大，對(duì)回收設(shè)備要求高，回收的成本也較高，盡管可實(shí)現(xiàn)高附加值纖維的再生，但回收節(jié)約的資源價(jià)值遠(yuǎn)低于回收成本，因此，化學(xué)回收法還需要在相關(guān)技術(shù)和設(shè)備方面有所突破。

1.1.3 能量回收法

能量回收法即焚燒處理法，是指對(duì)FRP 廢棄物進(jìn)行焚燒等處理，利用燃燒產(chǎn)生大量的熱能或電能進(jìn)行回收利用的方法。該方法處理簡(jiǎn)單，生產(chǎn)成本低，但焚燒過(guò)程會(huì)產(chǎn)生大量有毒氣體，造成環(huán)境污染，同時(shí)焚燒后的粉末需要填埋，會(huì)帶來(lái)二次污染。

1.2 回收方法發(fā)展趨勢(shì)

能量回收法不能高效回收使之再利用以提高產(chǎn)品價(jià)值，但不可否認(rèn)的是，它可對(duì)一些完全無(wú)法回收或無(wú)回收利用價(jià)值的破碎甚至極碎的纖維廢棄物進(jìn)行處理，如果可以將其相關(guān)回收設(shè)備進(jìn)行產(chǎn)品升級(jí)，減少能耗，降低環(huán)境二次污染，此法可與其他回收法配合使用來(lái)提高回收利用率。

物理回收法和化學(xué)回收法作為當(dāng)下最為普遍的回收方法，具有較高的應(yīng)用價(jià)值與前景。物理回收法，尤其是粉碎法，近幾年被陸續(xù)廣泛作為化學(xué)回收法的前處理方法，但無(wú)論其以何種形式存在于回收過(guò)程的環(huán)節(jié)中，它仍屬于回收方法中值得研究的方向，研發(fā)高效且低耗的粉碎設(shè)備有助于提高整個(gè)回收行業(yè)的大發(fā)展。化學(xué)回收法具有極大的發(fā)展前景，它可以處理任何形式存在的FRP 廢棄物，不僅回收效率高，且再生產(chǎn)品價(jià)值高，是最理想的回收方法。如何獲得一種更低成本、更為環(huán)保并能資源化利用的產(chǎn)品是值得探討研究的方向。

2 FRP 廢棄物在土木工程中的回收再利用

FRP 具有輕質(zhì)高強(qiáng)、耐腐蝕好等優(yōu)異的特性，抗拉強(qiáng)度一般是鋼材的2 倍及以上，甚至高達(dá)10 倍，而重量?jī)H約為鋼材的20%，并且具有較好的耐腐蝕性能。最早在航空航天等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，但由于初期昂貴價(jià)格的限制，直到20 世紀(jì)80 年代，F(xiàn)RP 才開(kāi)始應(yīng)用于土木工程混凝土結(jié)構(gòu)的加固領(lǐng)域。隨著近些年FRP材料價(jià)格的大幅度下降，其高性價(jià)比的優(yōu)勢(shì)凸顯，在土木工程中的應(yīng)用技術(shù)得到了迅速發(fā)展，F(xiàn)RP 已成為非常重要的工程材料，廣泛應(yīng)用于結(jié)構(gòu)的加固、補(bǔ)強(qiáng)，在新型結(jié)構(gòu)中取代鋼筋的應(yīng)用也逐漸增多。隨著FRP 在土木工程領(lǐng)域的大量應(yīng)用，其廢棄物的相關(guān)處理問(wèn)題也顯得愈加嚴(yán)峻。

Merli 等[5]通過(guò)系統(tǒng)分析近200 篇文獻(xiàn)發(fā)現(xiàn)，近些年有關(guān)廢棄FRP 纖維增強(qiáng)混凝土的文獻(xiàn)數(shù)量增長(zhǎng)較快，說(shuō)明學(xué)術(shù)界對(duì)FRP 廢棄物回收利用的關(guān)注度持續(xù)增長(zhǎng)，如圖1 所示。Ye 等[6]提出大應(yīng)變FRP 復(fù)合材料可以通過(guò)塑料廢棄物制成，相比于傳統(tǒng)FRP 復(fù)合材料具有更大的伸長(zhǎng)率和更低的彈性模量，如圖2 所示，可應(yīng)用于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的抗震加固和延性增強(qiáng)，特別是對(duì)于一些大變形能力需求的特殊結(jié)構(gòu)。由于低成本和豐富的原材料可從塑料回收廢物中獲得，大應(yīng)變FRP 復(fù)合材料具有較好的應(yīng)用前景。這些研究也給FRP 廢棄物在土木工程領(lǐng)域的回收再利用途徑提供了參考。

圖1 有關(guān)廢棄纖維混凝土的論文發(fā)表情況[5]

圖2 傳統(tǒng)FRP 與大應(yīng)變FRP 的拉伸應(yīng)力應(yīng)變性能的比較[6]

2.1制備水泥基材料

自2009 年起，回收復(fù)合材料纖維增強(qiáng)水泥基材料的再利用方式逐漸受到業(yè)內(nèi)學(xué)者的關(guān)注。采用物理回收法研磨FRP 廢棄物，可以得到不同粒徑的粉料，顆粒較細(xì)的可以用于取代部分細(xì)集料摻入到水泥砂漿中，研究表明當(dāng)粉料的添加量為5%時(shí)，水泥砂漿的強(qiáng)度幾乎不下降[7]。

Nguyen 等[8]研究了再生碳纖維（RCF）、預(yù)浸碳纖維廢料（PW）或碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料（CFRP）廢棄物對(duì)水泥砂漿力學(xué)性能的影響，如圖3 所示。研究發(fā)現(xiàn)，不同含量及長(zhǎng)度的CFRP 廢棄物或PW 廢料提升了水泥砂漿抗壓強(qiáng)度5%～13%，而RCF 的摻入降低了抗壓強(qiáng)度；3 種材料不僅可以提升砂漿的抗彎強(qiáng)度12%～20%，還可大幅增強(qiáng)其斷裂韌性。

圖3 碳纖維回收物[8]

Farinha 等[9]研究了玻璃纖維增強(qiáng)復(fù)合材料（GFRP）廢料作為填料對(duì)水泥基砂漿性能的影響，圖4給出了GFRP 廢料的回收方式。結(jié)果表明，GFRP 廢料可以改善砂漿的和易性，降低體積密度，當(dāng)GFRP 廢料替代50%的天然骨料時(shí)，砂漿的初始吸水率降低了80%以上，365 d 的彎曲強(qiáng)度提高了155%，抗壓強(qiáng)度提高了166%。

圖4 GFRP 廢料回收利用[9]

Li 等[10]研究了回收利用短切碳纖維增強(qiáng)水泥基板材的抗彎性能，結(jié)果表明，當(dāng)短切碳纖維摻入量為水泥質(zhì)量的1.2%時(shí)，水泥基板材獲得了最高的抗彎承載力，甚至高于商用配方的水泥基板材，而且通過(guò)電鏡掃描觀察發(fā)現(xiàn)，纖維分散均勻，交聯(lián)效果較好。

Saccani 等[11]研究了生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的CFRP 廢料在沒(méi)有經(jīng)過(guò)任何高溫或化學(xué)處理情況下的回收利用情況，研究表明，CFRP 廢料的加入提高了試樣的抗彎強(qiáng)度，發(fā)現(xiàn)強(qiáng)度與填料體積量之間接近線性的變化趨勢(shì)，在相同用量下，單層廢料的強(qiáng)度比多層廢料的增加幅度更大。

Ming 等[12]研究了不同種類再生廢纖維對(duì)水泥基復(fù)合材料（CBC）的力學(xué)性能，包括壓縮、彎曲、劈裂抗拉強(qiáng)度及耐久性等，如圖5 所示。結(jié)果表明，在最佳條件下添加廢棄回收鋼纖維（WRSF），水泥基復(fù)合材料可以提供與工業(yè)鋼纖維（ISF）同等的機(jī)械性能，具有足夠的抗裂能力，加工性能也不會(huì)顯著降低。

圖5 水泥基復(fù)合材料中使用的各種回收廢纖維[12]

2.2 用作水泥填料

Mujah 等[13]通過(guò)考慮玻璃纖維的層厚、形狀與纖維方向，研究了再生玻璃纖維及其8FG MAT 形樣胚的力學(xué)性能以及抗拔力，如圖6 所示。結(jié)果表明，樣品的拉伸強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度隨著帶狀層厚度的增加而顯著增加，且強(qiáng)度值的增加趨勢(shì)與在不同土壤介質(zhì)中使用其他類型的土工合成材料相似。

圖6 實(shí)驗(yàn)室生產(chǎn)8FG MAT 的基本程序[13]

Clark 等[14]研究了混合碳纖維和玻璃纖維聚合物基復(fù)合材料（FPMC）廢料作為水泥填料的回收方式來(lái)提升水泥基材料的性能以用于海水海砂混凝土工程，通過(guò)在普通硅酸鹽水泥（OPC）添加質(zhì)量比6%的FPMC 填料，評(píng)估了加速鹽水老化前后的抗壓強(qiáng)度，發(fā)現(xiàn)回收的精細(xì)研磨的FPMC 摻合物可以降低空隙率，減緩鹽水等腐蝕性化合物的擴(kuò)散速度，還提高了11%以上的硬度。

Feng 等[15]研究了廢玻璃鋼（GFRP）的回收方法、分類及綜合利用工藝，如圖7 所示。研究表明，利用廢GFRP 作為石膏制品中的增強(qiáng)原料，提高了石膏制品的拉伸強(qiáng)度、抗裂性和加工性能；利用廢GFRP 粉末混合添加劑生產(chǎn)玻璃鋼井蓋，提高了玻璃鋼井蓋機(jī)械強(qiáng)度。

圖7 GFRP 廢棄物在實(shí)踐中的應(yīng)用[15]

Kiss 等[16]研究了一系列熱塑性復(fù)合材料層壓板（TPCL）內(nèi)部回收和再利用路線（粉碎、壓縮模塑和層壓板反向成形），成功回收了熱塑性復(fù)合材料層壓板。結(jié)果表明，通過(guò)將粉碎的TPCL 材料作為兩個(gè)連續(xù)纖維外皮之間的夾層芯，在彎曲和沖擊載荷下獲得原始整體材料性能；通過(guò)共熔的夾層板層壓提供一種激勵(lì)，減少厚層壓板的原始材料使用并節(jié)省原材料成本；通過(guò)對(duì)熱成型零件施加熱量（優(yōu)選通過(guò)紅外輻射）和張力，可以進(jìn)行坯料重建。

Smoleń 等[17]研究了碳纖維增強(qiáng)聚合物（CFRP）層壓板研磨廢料作為填料的聚酯基復(fù)合材料的工藝、機(jī)械和摩擦性能。結(jié)果表明，與純樹(shù)脂相比，添加CFRP顆粒可以增加組合物的粘度，填充直徑小于0.2 mm 的顆粒和混合直徑顆?？梢蕴岣卟糠謴?fù)合材料彎曲強(qiáng)度，顯著降低動(dòng)態(tài)摩擦系數(shù)，減少磨損。

2.3 混凝土增強(qiáng)材料

Mastali 等[18]通過(guò)多種技術(shù)手段研究了不同纖維長(zhǎng)度和用量下再生CFRP 纖維對(duì)自密實(shí)混凝土和易性和硬化性能的影響，圖8 展示了30 mm 長(zhǎng)的再生CFRP纖維。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，增加再生CFRP 纖維的體積分?jǐn)?shù)和長(zhǎng)度可以提高增強(qiáng)混合料的力學(xué)性能和抗沖擊性能，同時(shí)降低工作性。體積分?jǐn)?shù)為1%的纖維和長(zhǎng)度為10 mm的纖維增強(qiáng)試樣彎曲指數(shù)最高，體積分?jǐn)?shù)為2%的纖維和長(zhǎng)度為30 mm 的纖維增強(qiáng)試樣彎曲韌性增加最大；長(zhǎng)度為20 mm 的纖維，增強(qiáng)試樣的彎曲強(qiáng)度增長(zhǎng)率最大，而長(zhǎng)度為30 mm 的纖維，增強(qiáng)試樣的抗壓強(qiáng)度和抗沖擊性的增長(zhǎng)率最大。

圖8 長(zhǎng)度為30 mm 的再生CFRP 纖維[18]

Abreu 等[19]在混凝土中添加了2%水泥質(zhì)量的碳纖維廢棄物，如圖9 所示，研究了混凝土的各項(xiàng)性能。結(jié)果表明，添加2%的碳纖維廢料會(huì)降低混凝土的和易性，可以減少水泥的消耗，提高混凝土的力學(xué)性能，如抗壓強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度及彈性模量，還可以提升混凝土的耐久性。

圖9 長(zhǎng)度在40～50 mm 不連續(xù)碳纖維[19]

Yazdanhakhsh 等[20]研究了用切割的FRP 筋廢料（FRP-RA）代替混凝土中的天然粗骨料（NA）對(duì)高強(qiáng)和普通強(qiáng)度混凝土抗壓和抗拉強(qiáng)度的影響，如圖10 所示。結(jié)果表明，F(xiàn)RP-RA 對(duì)混凝土力學(xué)性能的影響取決于混凝土強(qiáng)度等級(jí)、替換率和所替換的天然粗骨料的級(jí)配尺寸；用FRP-RA 完全替代NA，混凝土抗壓強(qiáng)度降低了21%，抗拉強(qiáng)度降低了35%，但摻入RFP-RA可滿足一般結(jié)構(gòu)用混凝土的性能要求。

圖10 用作粗骨料的GFRP 筋廢料[20]

Correia 等[21]將GFRP 復(fù)合材料生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的細(xì)廢物摻入混凝土中，如圖11 所示，考慮了0%～20%的摻量變化，研究了新拌混凝土的工作性和硬化后的力學(xué)性能。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，GFRP 細(xì)廢物摻量約5%時(shí)，混凝土的抗拉強(qiáng)度和彈性模量下降較少，分別為2.7%和3%，但抗壓強(qiáng)度下降19.4%；摻入高比例（＞5%）GFRP廢料會(huì)增加混凝土拌合物的需水量，混凝土的力學(xué)性能和耐久性顯著下降。對(duì)混凝土抗壓強(qiáng)度沒(méi)有較高要求的結(jié)構(gòu)中，用GFRP 細(xì)廢料來(lái)取代部分細(xì)骨料是可行的。

圖11 GFRP 生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的細(xì)廢物[21]

Ribeiro 等[22]評(píng)估了機(jī)械回收的不同含量（0%，4%，8%，12%）及不同尺寸等級(jí)（粗纖維和細(xì)粉末）的GFRP 廢料作為細(xì)骨料和填料替代物對(duì)聚酯聚合物砂漿（PM）的彎曲和壓縮性能的影響。結(jié)果表明，與未改性聚酯聚合物砂漿相比，用GFRP 細(xì)粉末廢料部分替代細(xì)骨料增加了PM 的彎曲強(qiáng)度和抗壓強(qiáng)度；而摻入GFRP 粗廢料比摻入細(xì)粉末廢料可以更大地提升彎曲強(qiáng)度和抗壓強(qiáng)度。

Kimm 等[23]通過(guò)表面改性的方式將破碎的玻璃纖維與熱回收的普通碳纖維用作混凝土的增強(qiáng)材料，如圖12 所示。研究表明，玻璃纖維的磨砂表面改性可以提高平均最大剪切強(qiáng)度約16%；摻入體積分?jǐn)?shù)為1%的再生熱解碳纖維時(shí)，纖維混凝土的彎曲強(qiáng)度最大，與素混凝土相比，彎曲強(qiáng)度增加了111%。

圖12 回收纖維[23]

圖13 回收的GFRP“針”形筋材[24]

Yazdanbakhsh 等[24]研究了將GFRP 廢料切割成大尺寸（厘米級(jí)）的碎片用于混凝土混合物，主要包括兩類，粗骨料與筋材（類似“針”形鋼筋）。結(jié)果表明，使用再生GFRP 粗骨料對(duì)混凝土的力學(xué)性能有不利影響，顯著降低混凝土的抗壓強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度；然而摻入回收的GFRP“針”形筋材，可提高混凝土的能量耗散能力，特別是GFRP“針”縱向排列整齊時(shí)可以提高混凝土的抗拉強(qiáng)度和彎曲強(qiáng)度。切割GFRP“針”形筋材的回收利用方式相比粉碎方式，具有更好的性價(jià)比。

Dong 等[25]將玄武巖纖維（BFRP）筋廢料切割成不同直徑的筋材（類似“針”形鋼筋）用于增強(qiáng)海水海砂混凝土（SWSCS），如圖14 所示，考察了BFRP“針”形筋不同直徑和不同體積置換率對(duì)SWSCS 抗壓強(qiáng)度、劈裂抗拉強(qiáng)度和彎曲強(qiáng)度的影響。結(jié)果表明，采用相同體積置換比（10%）時(shí)，不同直徑的BFRP“針”形筋對(duì)SWSCS 的抗壓強(qiáng)度影響較小；當(dāng)10 mm 直徑BFRP“針”形筋的體積置換率小于15%時(shí)，SWSCS 的抗壓強(qiáng)度隨著置換率的增加而降低，最大值為10%；與對(duì)照試樣相比，BFRP“針”形筋體積置換率為5%、10%、15%和20%的試樣的劈裂抗拉強(qiáng)度分別提高了4%、11%、2%和32%，彎曲強(qiáng)度分別降低了6%、14%、10%和6%，破壞模式由脆性轉(zhuǎn)變?yōu)轫g性，彎曲試樣的斷裂韌性顯著提高。

圖14 不同直徑的BFRP“針”形筋材[25]

2.4 路面增強(qiáng)材料

馮立超等[26]研究了廢棄FRP 破碎料作為填料制備瀝青混合料，提出了一種用FRP 廢棄物改性的瀝青及其制備方法。研究發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)RP 破碎料與瀝青按照一定的質(zhì)量百分比（1%～20%與80%～99%）組合起來(lái)，可以提高瀝青路面的抗車轍能力，延長(zhǎng)瀝青的使用壽命。

Yang 等[27]研究了作為路面瀝青加固材料的再生玻璃纖維碎片（GFC）的增強(qiáng)作用，考慮了不同直徑GFC 的影響，如圖15 所示。結(jié)果表明，添加GFC 可以顯著改善瀝青的剛度、抗車轍性、蠕變和恢復(fù)性能、低溫抗裂性以及瀝青混合料的耐水性，得出最佳GFC 含量為5%，直徑為0.50～0.71 mm，長(zhǎng)度在10～12 mm。

圖15 不同直徑的再生GFC[27]

FRP 廢棄物通過(guò)破碎機(jī)產(chǎn)生的粒徑較大的粉料，還可用作地面防腐的填料使用，比如混凝土樓地面、鋼結(jié)構(gòu)樓地面的防腐面層等。

2.5 其他方面

蘇聯(lián)化學(xué)工業(yè)部和企業(yè)共同合作，將GFRP 廢料切成30～80 mm 小段，通過(guò)拉伸形成400 mg 紗束并將其互相連接起來(lái)生產(chǎn)加工出了一種隔熱材料，該隔熱材料較傳統(tǒng)材料更加輕質(zhì)高效，在利用GFRP 廢料的同時(shí)保護(hù)了環(huán)境[28]。

近年來(lái)，我國(guó)在FRP 廢棄回收再利用方面也有了較大的突破。葛曷一等[29]利用FRP 廢棄物制作建筑模型，先將FRP 廢棄物粉碎后根據(jù)需要結(jié)合添加劑均勻混合得到樹(shù)脂糊，將樹(shù)脂糊與植物纖維結(jié)合，充分浸漬、壓實(shí)成為片材，再經(jīng)過(guò)增稠后放入模具，加溫加壓，最后冷卻、脫模、切割，得到建筑模板，減少了工程施工相關(guān)的各項(xiàng)資源，加快了工程進(jìn)度；陳娟等[30-31]利用FRP 廢棄纖維制備PVC 基木塑復(fù)合材料和不飽和樹(shù)脂基人造大理石，使傳統(tǒng)木塑復(fù)合材料強(qiáng)度增大，耐熱性能得到提高，人造大理石在機(jī)械性能和耐腐蝕性上得到突破。

綜合國(guó)內(nèi)外的研究發(fā)現(xiàn)，目前在土木工程領(lǐng)域回收再利用FRP 廢棄物的方式，主要通過(guò)切割、撕碎、研磨等物理方法得到的產(chǎn)物，如FRP 纖維、FRP 顆粒、FRP 粉末、FRP“針”形筋材等，這些回收產(chǎn)品可以摻入水泥砂漿、混凝土、瀝青等材料中改善部分力學(xué)性能，但是很難使材料性能得到綜合提升。在對(duì)混凝土強(qiáng)度要求較低的一般工程中，可以使用FRP 廢棄物取代部分骨料或作為填料，但是目前再利用方式的經(jīng)濟(jì)價(jià)值難以量化。

3 現(xiàn)存問(wèn)題與挑戰(zhàn)

我國(guó)實(shí)行“雙碳”政策后，對(duì)綠色建筑與可持續(xù)發(fā)展提出了更高的要求，固廢的資源化利用、纖維增強(qiáng)復(fù)合材料廢棄物的回收再利用等已成為目前亟待解決的問(wèn)題。關(guān)于FRP 廢棄制品在土木工程領(lǐng)域的回收再利用方式與效果，目前已有不少研究學(xué)者開(kāi)展了研究，發(fā)現(xiàn)其在土木工程領(lǐng)域具有較好的回收利用前景與可行性。然而，目前還存在以下幾個(gè)方面的問(wèn)題。

3.1 不同企業(yè)和地區(qū)對(duì)FRP 廢棄物的分類標(biāo)準(zhǔn)存在較大差距，需要制定一套統(tǒng)一的分類分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，比如按材料尺寸、直徑大小分類等。

3.2 FRP 廢棄制品的回收再利用旨在節(jié)能減排，提高經(jīng)濟(jì)效益，但現(xiàn)階段大部分的回收工藝在技術(shù)和設(shè)備上所消耗的資源普遍高于回收效益，所以研發(fā)低成本、高收益的回收技術(shù)與設(shè)備是極為重要的問(wèn)題。

3.3 需要制定一套土木工程行業(yè)FRP 廢棄物回收再利用產(chǎn)品質(zhì)量的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，完善相關(guān)市場(chǎng)回收產(chǎn)業(yè)鏈，形成閉環(huán)經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)，促進(jìn)整體行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，推進(jìn)土木行業(yè)及市場(chǎng)的實(shí)際效益。

3.4 現(xiàn)階段土木工程領(lǐng)域很多FRP 廢棄制品再回收利用技術(shù)還處于研究階段，尚未進(jìn)入產(chǎn)業(yè)化階段，國(guó)家應(yīng)提高相關(guān)政策和資金支持，鼓勵(lì)企業(yè)、科研所、高校等機(jī)構(gòu)加大對(duì)FRP 廢棄物在土木工程領(lǐng)域回收再利用技術(shù)的研究及轉(zhuǎn)化。

3.5 FRP 廢棄物回收技術(shù)和再生產(chǎn)品在土木工程領(lǐng)域的產(chǎn)業(yè)化和市場(chǎng)實(shí)際運(yùn)用上還需要更深入地探索，尋找更佳的使用與應(yīng)用方式。

4 結(jié)語(yǔ)

FRP 作為一種重要的復(fù)合材料，具有輕質(zhì)高強(qiáng)、耐腐蝕性好等諸多優(yōu)點(diǎn)，在許多行業(yè)都產(chǎn)生了巨大的應(yīng)用價(jià)值，尤其是近些年，應(yīng)用在土木工程領(lǐng)域的FRP用量一直在穩(wěn)步提升。與此同時(shí)，每年FRP 廢棄物的產(chǎn)生量也在不斷擴(kuò)大，如果處理不當(dāng)將會(huì)產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)浪費(fèi)和環(huán)境污染。為了降低環(huán)境污染的風(fēng)險(xiǎn)，減少FRP 材料的使用成本，如何在土木工程領(lǐng)域采用最環(huán)保的方式回收FRP 廢料，以及如何在實(shí)現(xiàn)FRP 廢料最大程度利用的同時(shí)拓寬其在土木工程行業(yè)中的應(yīng)用形式，將成為土木工程領(lǐng)域處理FRP 廢料未來(lái)主要的研究趨勢(shì)。