在全球建筑行业向可持续发展转型的背景下，回收混凝土骨料（Recycled Concrete Aggregates，简称RCA）作为一种环保替代材料，正在逐步改变传统混凝土生产方式。通过充分利用建筑废弃混凝土经破碎、筛分等工序而得的骨料，RCA不仅减少了天然资源的消耗，也降低了建筑垃圾填埋带来的环境负担。然而，RCA在混凝土性能方面的特性差异，成为学术界和工程实践中亟待解决的问题。本文旨在全面评述RCA在结构混凝土中的表现，包括其力学特性、耐久性以及环境效益，并展望未来应用趋势和研究重点。 混凝土作为全球最广泛使用的建筑材料，其生产过程中天然骨料的需求量巨大。随着城市化进程加快，天然矿产资源的过度开采导致环境压力日益增大。
与此同时，建筑拆除产生的建筑废料数量急剧增加，若不能有效回收处理，将面临土地资源浪费和环境污染的风险。RCA的出现正是为解决这一矛盾而生，其通过将废弃混凝土转化为可重新使用的骨料，实现资源的循环再利用。 RCA的基本组成包括旧骨料及其粘附的旧砂浆。由于旧砂浆的存在，RCA表现出较高的孔隙率和吸水率，这对混凝土的密实度和整体性能产生显著影响。大量研究表明，随着RCA替代率的增加，混凝土的抗压强度和抗拉强度一般呈现下降趋势，但具体下降幅度受原混凝土质量、骨料物理性质及混凝土配比设计的影响较大。适当的预处理方法，如机械磨擦、酸洗及热处理等，能够有效去除或减少骨料表面的旧砂浆含量，从而增强骨料与水泥浆的结合力，改善力学性能。
在力学性能方面，RCA混凝土的抗压强度表现尤为关键。统计数据显示，100%采用RCA替代天然粗骨料时，抗压强度大致可达到天然骨料混凝土的约79%。这一差距主要源于附着在回收骨料表面的旧砂浆，其机械性能较弱且富含微裂纹，导致混凝土内部形成弱界面结构。通过合理调整水灰比、采用掺合料如粉煤灰或硅灰，可以有效弥补强度损失，提升复合材料的结构完整性和耐久性。此外，充足的养护时间和条件也显著促进RCA混凝土性能的发挥，长期养护尤其有助于混凝土强度的增长。 混凝土的弹性模量反映其在受力时的变形能力和刚度。
由于RCA的高孔隙率及旧砂浆的作用，RCA混凝土的弹性模量一般低于传统混凝土。相关研究表明，弹性模量最高可下降30%以上，尤其在高替代率时更为明显。对此，预处理技术如机械研磨、化学处理及生物钙沉积等方法，可增强骨料的机械性能，提升弹性模量表现。结合高性能掺合料的应用，也能改善整体微结构，适度提升混凝土刚度，确保结构安全及使用性能满足要求。 拉伸性能和钢筋混凝土中的钢筋-混凝土粘结强度是影响结构耐久和安全的关键指标。在RCA混凝土中，由于界面过渡区的弱化，拉伸强度通常有所降低。
部分研究指出，优质的RCA来源及对骨料的预处理可以缓解这种不利影响。混凝土配比调整和掺加硅灰等活性掺合料，有助于改善界面粘结性，提升粘结强度，增强钢筋的锚固力。此外，实验结果显示，RCA混凝土中钢筋粘结性能在高强度混凝土配合下表现更为优良，显示了RCA在高要求结构中应用的潜力。 耐久性方面，RCA混凝土面临多方面挑战。首先，骨料中旧砂浆的多孔性导致孔隙率增大，影响抗冻融性能和抗渗性。具体而言，碳化作用在RCA混凝土中更易加剧，碳化深度比传统混凝土普遍更深，这主要因为二氧化碳更易通过较高的孔隙度进入混凝土。
另外，氯离子侵蚀同样是重要的腐蚀因素，RCA骨料的特性会导致混凝土整体的氯离子扩散系数升高，进而影响钢筋的耐腐蚀寿命。为此，通过碳化处理骨料、化学包覆或表面涂层技术，能够有效降低孔隙率和改善耐腐蚀性能。同时，掺合活性矿物掺料如粉煤灰、矿渣等，能够进一步密实混凝土结构，减少有害离子的渗透速度。 氧气渗透性是混凝土保护钢筋免受腐蚀的重要防线。RCA混凝土因附着旧砂浆存在，整体氧气渗透系数较高，存在加速钢筋腐蚀的风险。研究表明，通过优化骨料粒径分布、预处理及掺合料使用，可以显著减小氧气的渗透路径，提升混凝土致密性。
针对不同的浇筑和养护条件，采用湿养护及碳化骨料预处理方法，有利于最大限度提升RCA混凝土的抗渗性能和耐久性。 对于混凝土中使用RCA的环境影响，生命周期评估（LCA）提供了客观的数据支持。LCA研究普遍显示，RCA的使用能够显著降低混凝土的碳足迹，主要因减少了天然骨料采掘及运输过程中的能耗与排放。特别是在本地化采购和先进加工技术支持下，RCAs展现出较传统混凝土更优的全周期环境表现。此外，RCAs在加速碳化过程中还能吸收一定量的二氧化碳，提升碳捕获效率，进一步促进工业领域的碳减排目标。 现如今，人工智能和数字孪生技术的引入为提升RCA混凝土性能优化和质量控制提供了新的方向。
数字化模拟可以精确预估结构长期环境性能，快速筛选最佳配比和处理方法，降低实验成本，加快产业推广进程。与工厂化自动化处理系统结合，未来RCA的生产和应用将更加标准化和规模化，推动循环经济在建筑领域深入发展。 尽管回收混凝土骨料在环保和资源利用方面具有显著优势，但其广泛应用仍面临一些技术挑战。其中，材料性质的波动性、长期耐久性的可靠性验证以及相关标准的缺乏，是制约其规模化应用的关键因素。未来研究需注重提高骨料质量控制技术，开发新型预处理工艺，强化对循环机制的理解，尤其关注抗疲劳性能及动态载荷条件下的材料响应。此外，政策支持和行业标准的完善亦是推动RCA产业持续健康发展的基础保障。
综上，回收混凝土骨料作为实现建筑业绿色转型的重要媒介，在提升混凝土可持续性和减少环境负荷方面展现出巨大潜力。通过持续深化对其力学性能和耐久特性的认识，结合先进的材料处理和设计优化技术，RCA混凝土有望在未来的结构工程中扮演更为重要的角色，助力构建低碳环保、资源高效的生态建筑体系。
