再生骨料混凝土性能提升与全生命周期环境效益评估研究

一、引言

随着城市化进程加速，建筑废弃物产生量逐年攀升，传统填埋、堆放处理方式不仅占用土地资源，还引发环境污染问题。再生骨料混凝土通过将废弃混凝土、砖石等破碎加工为骨料替代天然砂石，实现建筑废弃物资源化利用，是解决资源短缺与环境压力的有效途径。然而，再生骨料因表面附着硬化水泥浆体、内部微裂缝较多等特性，导致配制的混凝土存在强度低、抗渗性差、收缩大等缺陷，难以满足工程应用要求。同时，现有研究多聚焦于再生骨料混凝土的性能改善，对其全生命周期环境效益的系统性评估不足。因此，探索性能提升技术并科学评估其环境影响，对推动再生骨料混凝土的广泛应用与行业绿色发展具有重要意义。

二、再生骨料混凝土性能提升技术路径

（一）再生骨料的预处理与优化

再生骨料的品质直接影响混凝土性能。通过物理处理（如机械研磨、高压水冲洗）去除表面软弱浆体，可降低骨料吸水率、提高与水泥浆体的界面粘结强度；采用强化处理（如聚合物浸渍、硅烷偶联剂改性），能够填充骨料内部孔隙、修复微裂缝，改善其力学性能。此外，优化骨料级配，通过粗细骨料合理搭配形成紧密堆积结构，可减少孔隙率，提升混凝土密实度与强度。

（二）配合比设计与掺合料优化

配合比设计是提升再生骨料混凝土性能的关键。通过降低水胶比、增加水泥用量，可增强浆体强度与骨料粘结力，但需平衡经济性与工作性。掺合料（如粉煤灰、矿渣粉、硅灰）的合理应用能够显著改善混凝土性能：粉煤灰可降低水化热、改善工作性；硅灰通过火山灰反应填充孔隙，提升强度与耐久性；矿渣粉则可优化界面过渡区结构，增强抗渗性与抗侵蚀能力。多种掺合料复掺可产生协同效应，进一步提升综合性能。

（三）新型外加剂与复合技术应用

外加剂的使用可有效改善再生骨料混凝土的施工与力学性能。减水剂通过分散水泥颗粒、降低用水量，提高混凝土流动性与强度；膨胀剂可补偿再生骨料因吸水性导致的收缩变形，减少裂缝产生；纤维（如聚丙烯纤维、钢纤维）的掺入能够抑制微裂缝扩展，增强韧性与抗冲击性能。此外，将多种技术复合应用（如预处理骨料+掺合料 ⋅+ 外加剂协同），可形成多维度性能提升方案，突破单一技术的局限性。

三、再生骨料混凝土全生命周期环境效益评估

（一）评估体系的构建原则

全生命周期环境效益评估需覆盖原材料获取、混凝土生产、施工应用、废弃处理全流程，综合考量资源消耗、能源利用、污染物排放等指标。评估方法采用生命周期评价（LCA）理论，从全球变暖潜能值、能耗强度、固体废弃物产生量等维度量化环境影响，同时结合经济性分析，对比再生骨料混凝土与普通混凝土的成本差异，为政策制定与工程决策提供依据。

（二）各阶段环境效益分析

在原材料阶段，再生骨料替代天然砂石可减少矿山开采与河道采砂，降低资源消耗与生态破坏；生产阶段，利用工业副产物（如粉煤灰、矿渣）作为掺合料，可减少水泥用量，降低二氧化碳排放与能源消耗；施工阶段，高性能再生骨料混凝土的应用可延长结构使用寿命，减少维修与重建需求；废弃处理阶段，再生骨料混凝土的二次回收利用，可形成“ 建筑废弃物-再生骨料-混凝土” 的循环产业链，进一步降低环境负荷。

（三）环境效益的影响因素

再生骨料混凝土的环境效益受多种因素影响：再生骨料替代率越高，资源节约与减排效果越显著；掺合料的种类与掺量直接影响水泥用量与碳

排放；施工工艺的优化（如预制装配化）可减少现场损耗与污染；区域资源条件（如工业副产物可获得性）也会影响技术的环境效益。因此，需结合实际情况制定针对性方案，最大化发挥其环境优势。

（四）环境效益与性能提升的协同关联

再生骨料混凝土的性能提升与环境效益并非孤立存在，二者呈现显著的协同促进关系。从材料科学与环境工程交叉视角来看，性能优化技术的应用不仅提升了混凝土的工程适用性，还间接增强了其环境友好属性；反之，环境效益评估结果也为性能提升方向提供了数据支撑与决策依据。

在技术实践层面，骨料预处理与强化技术的应用便是协同效应的典型体现。通过机械研磨去除再生骨料表面软弱浆体，在提升骨料与水泥浆体粘结强度、改善混凝土力学性能的同时，减少了因浆体附着导致的多余水泥用量，间接降低了生产阶段的碳排放。又如，复合掺合料体系的优化不仅通过火山灰反应提升混凝土耐久性，还实现了工业固废的规模化消纳，显著降低了原材料开采与废弃物处理环节的环境负荷。这种技术手段的“ 一箭双雕” 特性，使得性能提升与环境改善形成正向循环。

环境效益评估结果对性能提升方向具有反向指导意义。生命周期评价中暴露的高能耗、高排放环节，可为技术研发指明重点突破方向。例如，若评估显示生产阶段的水泥用量是碳排放的主要来源，那么研发重点可转向寻找更高掺量的高效掺合料或开发新型胶凝材料体系，在降低环境影响的同时进一步提升混凝土性能。此外，环境效益数据还可用于优化性能提升技术的优先级，优先选择既能显著改善性能又具备突出环境优势的技术组合，实现资源利用效率与工程效益的最大化。

四、技术应用挑战与发展方向

（一）当前面临的主要挑战

再生骨料混凝土的推广应用面临技术、经济与市场多重障碍。技术上，高性能再生骨料混凝土的制备工艺复杂，需精准控制原材料品质与配合比；经济上，再生骨料生产、混凝土配制成本较高，缺乏价格竞争力；市场方面，公众对再生材料认知不足，工程应用案例较少，标准规范尚不完善，制约了其大规模应用。

（二）未来发展趋势

1.高性能化与智能化发展：通过纳米技术、机器学习优化配合比设计，开发超高强、自修复再生骨料混凝土；利用智能化生产设备精准控制工艺参数，提升产品质量稳定性。

2.政策支持与标准完善：推动政府出台激励政策（如税收优惠、补贴），建立再生骨料混凝土设计与施工标准，增强工程应用的规范性与安全性。

3.产业链协同与市场培育：加强上下游企业合作，构建“ 废弃物回收-再生骨料生产-混凝土制备-工程应用” 一体化产业链；通过示范工程推广与科普宣传，提升公众认可度，扩大市场需求。

五、结语

再生骨料混凝土的性能提升与全生命周期环境效益评估是推动建筑行业绿色转型的重要课题。通过技术创新优化混凝土性能，结合全生命周期评价科学量化环境效益，可有效解决其应用瓶颈。未来需进一步深化基础研究、完善政策体系、加强产业链协同，促进再生骨料混凝土从技术研发向大规模工程应用转化，助力实现“ 双碳” 目标与建筑行业可持续发展。

参考文献

[1]吴中伟.高性能混凝土[M].北京:中国铁道出版社,2019.

[2]覃维祖.混凝土材料学[M].北京: 清华大学出版社,2020.

[3]姚燕.建筑材料生命周期评价理论与实践[M].北京:中国建筑工业出版社, 2018.