废玻璃对全世界范围内市政构成严重问题，因为玻璃不能够生物 降解，而且只有一小部份的废玻璃可被原始市场，即玻璃瓶和容器工 业的再生利用。
过去曾经试图在混凝土中利用粗颗粒废玻璃作骨料。但是主要的 挑战是要避免一种产生于水泥和玻璃骨料之间的有害化学反应，称为 碱-硅反应(以下简称为“ASR”)。这种反应可导致含有玻璃骨料混凝 土的开裂与破坏。例如，发明人为巴克斯特(Baxter)等的美国专利第 5,810,921号(下称“Baxter 921专利”)提供了一种含铬的玻璃配方， 用于玻璃-混凝土组分，使其不产生碱-硅反应。发明人为巴克斯特(Baxter) 的另一个美国专利第5,803,960号(下称“Baxter 960专利”)进一步提 供了一种用于避免玻璃-混凝土组分产生碱-硅反应的含锂的玻璃配方。
此外也尝试过在混凝土中利用细颗粒废玻璃或废玻璃粉。废玻璃 粉已被发现具有一定程度的火山灰性能，可部分替代混凝土中波特兰 水泥。例如，刊登于加拿大矿冶学院公报(CIM Bulletin)1995年第88卷 第80至87页的作者为阿奇博尔德(J.F.Archibald)等的题为“磨细废玻璃 用作采矿回填火山灰固化剂”的文章，表明磨细废玻璃可替代波特兰 水泥达20％而不致最终产品的大量强度损失。然而，废玻璃的火山灰 性能已被证明极其低，它与石灰不能立刻产生反应，自身也不具备任 何粘结能力。因此存在一种提供给玻璃，尤其是废玻璃自粘结性能的 需求。
废玻璃包括消费者使用后的玻璃物品如：饮料瓶、窗玻璃、及其 它玻璃容器。玻璃的化学组分一般为Na2O-CaO-SiO2，通常称为钠钙 玻璃。更确切地说，以重量百分比计算，玻璃由约13.6％至14.4％Na2O、 10.7％至12.2％CaO、71.3％至73.5％SiO2组成。由这种化学组分组成的 玻璃往往不具备任何胶凝性或水硬性。如果要使玻璃成为胶凝性，即 加水后能够像水硬性水泥一样自身粘结，玻璃的化学组分必须经过特 别配制。例如，发明人为毕克福特(Bickford)等的美国专利第3,498,802 号(“Bickford”)提供了一种能在温度100℃至200℃间硬化的玻璃水泥， 以重量百分比计算，由约80％至94％SiO2和6％至20％Na2O及/或K2O组 成。发明人为法劳图(Farrauto)等的美国专利第3,720,527号(“Farrauto527 专利”)提供了一种水硬性玻璃水泥，以重量百分比计算，由约15％至85％ Na2O及/或K2O、10％至80％SiO2、3％至20％P2O5组成。发明人为法劳 图(Farrauto)等的美国专利第3,743,525号(“Farrauto525专利”)提供了一 种水硬性玻璃水泥，以重量百分比计算，由约20％至80％SiO2、5％至40％ Na2O及/或K2O、5％至70％RO组成，其中RO由0％至30％MgO、0％至50％ CaO、0％至70％SrO、0％至35％BaO、5％至15％NaH2PO4及/或KH2PO4组成。发明人为弗兰乃瑞(Flannery)等的美国专利第4,440,576号 (“Flannery”)提供了一种水硬性玻璃水泥，以氧化物摩尔百分比计算， 由约60％至76％SiO2、15％至30％K2O，以及总计2％至15％至少为下列 氧化物中的一种组成：0％至10％Al2O3、0％至5％TiO2、0％至5％MoO3、 0％至5％WO3，玻璃粉进一步可含有磷成分。很遗憾的是，废玻璃具 有与这些属于已知工艺和技术的水硬性玻璃水泥完全不同的化学组 分，所以加水后不会自动硬化。由于玻璃的化学组分已经固定，因此， 如果要获得已知工艺和技术中的化学组分，玻璃必须重新熔化，再加 入其它矿物。然而，玻璃的高温熔化过程既能耗高又昂贵。因此非常 希望玻璃既具有自粘结性能又不需高温熔化过程改变其化学组分。
传统的火山灰或火山灰质材料包括天然火山灰，如火山凝灰岩及 煅烧粘土，和其它工业副产品，如粉煤灰及磨细高炉矿渣。这些材料 具有不同程度的火山灰活性。其中有些材料，如磨细高炉矿渣及C级粉 煤灰的火山灰活性较高，具有一定的胶凝性，它们被广泛应用于替代 部分水泥。过去曾试图提高火山灰质材料的胶凝性。常用的方法是激 发法。化学激发是指在火山灰质材料中添加碱激发剂，而热激发则是 指将火山灰质材料与激发剂混合物加热养护。例如，发明人为格莱维 特(Gravitt)等的美国专利第4,997,484号(“Gravitt”)涉及了一种水泥， 由C级粉煤灰、0.4％至4.2％碱金属激发剂，最好是氢氧化钾、0.6％至5％ 柠檬酸组成。发明人为罗艾(Roy)等的美国专利第5,565,028号(“Roy”) 提供了一种水泥，由C级粉煤灰、pH值高于14.69的氢氧化锂/钠/钾溶液 组成。发明人为西尔弗斯君(Silverstrim)等的美国专利第5,601,643号 (“Silverstrim”)涉及了一种由F级粉煤灰、一种碱金属或碱土金属硅酸 盐组成的胶凝性粘结剂组份，加热养护后它能快速地获得较高强度。 然而很遗憾的是，上述文献中既没有讲述或者暗示激发方法是否适用 于玻璃，也没有讲述如何激发玻璃。玻璃与粉煤灰及磨细高炉矿渣一 类的火山灰质材料不仅化学组分不同，而且具有不同的矿物组分及物 理结构，因此，还有待于寻求一种有效的方法使玻璃具有自粘结性能， 从而形成利用废玻璃制备的具有快速凝结及高强度的粘结剂。
与玻璃产品制备方法有关的其它实例进一步描述如下：
发明人为麦肯齐(Mackenzie)的美国专利第3,963,503号 (“Mackenzie”)涉及了一种制备玻璃产品的改良方法，其包括将废旧 容器玻璃颗粒与一种处理剂混合形成一种独特的玻璃混合物。废旧容 器玻璃含有一定的异物含量，反射系数约为5％至95％。混合物加热至 高于玻璃软化及烧结点温度与压力，但低于熔化点，在足以激发处理 剂的一定范围内形成泡沫玻璃或密实玻璃。对于后一种情形，混合物 被加压形成压制产品如瓷砖。对于前一种情形，则形成了一种外表完 全不同的泡沫玻璃。废旧容器玻璃颗粒包括不同颜色与粒径。压制产 品表面可含有氧化物颜料。处理剂可为白云石或其它合适的处理剂。
发明人为斯丹平(Stempin)等的美国专利第4,116,703号(“Stempin”) 公开了一种复合泡沫水泥。Stempin专利涉及一种加热后能当场形成泡 沫的无机水泥配方，它基本上由重量比为8-12％结晶态水硬性水泥、 22-35％玻璃粉态水硬性水泥、45-70％硅酸四铵溶液组成。该配方能像 水泥一样凝固，加热后能形成泡沫玻璃以连接两个物体并作为隔离体 及支撑物使它们之间保持空间距离。
发明人为林格尔特(Lingart)等的美国专利第5,720,835号 (“Lingart835专利”)涉及了一种装饰性建筑材料及其生产方法。用回 收玻璃颗粒生产的装饰性建筑材料如玻璃砖的表面光滑，基本上没有 缺陷。按照Lingart835专利，可以生产单层或双层砖体。生产过程中使 用了一种粘结剂同时控制层体中最高温度及温度梯度，这样保证了表 面基本没有缺陷。
发明人为巴克斯特(Baxter)的美国专利第5,803,960号(“Baxter960 专利”)涉及一种能避免碱-硅反应的玻璃配方。Baxter960专利一般涉 及一种能用于玻璃/混凝土组份的玻璃配方。该玻璃含有锂，从而在玻 璃/混凝土组份中避免了碱-硅反应。
发明人为巴克斯特(Baxter)等的美国专利第5,810,921号(“Baxter921 专利”)在混凝土中利用了废玻璃。该专利一般涉及一种能用于玻璃/混 凝土组份的玻璃配方。该玻璃含有铬，从而在玻璃/混凝土组份中抑制 了一种产生于水泥和含铬玻璃或活性玻璃骨料之间的有害化学反应。
发明人为林格尔特(Lingart)等的美国专利第5,900,202号 (“Lingart202专利”)涉及了一种制备玻璃硅酸盐砖的方法。按照 Lingart202专利，该方法包括将含有玻璃颗粒的原材料注入耐火模具 中，湿润原材料形成坯料，对坯料进行阶段性逐步升温及降温，每阶 段有一个恒温期，其中第一个升温期主要对坯料底部加热，加温速度 下层高于上层，从而加速气流从上层的释放，使得下层温度达到玻璃 烧结起始温度(Tf)而上层温度不超过玻璃转变温度(Tg)，在此条件下恒 温，以排除产生的气体，然后再对上层加热。
考虑到以上文献，存在着一种长久的需求，希望发明一种组份和 方法，使得玻璃具有自粘结性能，但又不需经过高能耗高温熔化过程， 而且较已知技术和工艺获得高强度所需的时间大大缩短。

本发明的目的至少包括，提供一种具有自粘结性能的废玻璃制粘 结剂。
本发明另一目的是提供了一种不需经过高能耗高温熔化过程且不 需改变其化学结构的玻璃制粘结剂。
本发明再一目的是提供了一种能快速获得高强度的玻璃制粘结 剂。
更进一步目的，本发明提供了一种适合于制作高强度砂浆及混凝 土的玻璃制粘结剂。
另外，本发明也提供了一种适合于制作人工石材的玻璃制粘结剂， 此人工石材完全利用玻璃作粘结剂与骨料。本发明的其它目的与优点 将通过考虑以下描述变得更为明白。
此外，本发明提供了一种玻璃制粘结剂，最好是废玻璃制的粘结 剂组份。该粘结剂组份由玻璃粉及一种碱激发剂组成。玻璃粉至少通 过100号美国标准筛(孔径0.15毫米)，最好是通过200号美国标准筛(孔径 0.075毫米)。碱激发剂至少为碱金属氢氧化物、碱金属硅酸盐、碱金属 铝酸盐、碱金属碳酸盐、碱金属硫酸盐、碱金属磷酸盐、碱金属氟酸 盐、及类似成分中的一种，最好是碱金属氢氧化物、碱金属硅酸盐、 及碱金属铝酸盐中的一种，更好的是碱金属硅酸盐，其中碱金属至少 为钠、钾、锂中的一种。
氧化硅与氧化钠重量比约为1.6∶1至2.0∶1的硅酸钠是一种较为理想 的碱激发剂。以玻璃粉重量计，碱激发剂的用量约为1％至30％，最好 是约为5％至20％，更好是约为5％至10％。为获得某些需要的性能，如 缩短养护时间、减少收缩、改善表面光洁度、增加强度，玻璃制粘结 剂可以选择性地含有约0％至10％(以玻璃粉重量计)的附加材料，如氢 氧化钙及硬化剂，此硬化剂应为氟硅酸钠、磷酸铝、偏磷酸铝中的一 种。与水拌和后，该玻璃制粘结剂可在环境温度下养护一定时间以获 得所需强度，也可在有蒸汽或无蒸汽环境中加热以快速获得高强度， 加热养护温度范围约为40℃至120℃，最好是约70℃至90℃。
本发明目的的进一步获得是通过提供一种适合于制作废玻璃混凝 土及废玻璃人工石材的玻璃制粘结剂，而此人工石材完全利用玻璃作 为粘结剂与骨料。
在本发明公开说明中，“comprises(组成))”、“comprising(组 成)”及类似用语具有美国专利法规定的含义，可表示“includes(包 括)”、“including(包括)”及类似含义。
上述及其它具体化的内容将在以下的发明详细描述中公开、包括， 或变得明白。
本申请书请求享有于一九九九年一月二十七日递交的题为“玻璃 制粘结剂组份及完全利用废玻璃制备的人工石材”的美国专利预备申 请书第60/117,593号的优先权。该预备申请书连同该预备申请书中引用 的任何文献及该文献进一步引用的其他文献均包括在本申请书中。本 申请书同时引用于一九九九年一月二十七日递交的题为“用于掺加废 玻璃而不产生碱-硅反应的组份及所制备的人工装饰石材”的美国专利 预备申请书第60/117,594的优先权，连同该专利申请书中引用的任何文 献及该文献进一步引用的其他文献。本申请书引用的所有文献及该文 献进一步引用的其他文献在本申请书中都列为参考文献。