绿色施工视角下建筑废弃物再生骨料混凝土的施工性能研究

一、引言

建筑行业作为资源消耗与碳排放大户，其绿色转型已成为全球共识。据统计，我国建筑废弃物年产量超过 20 亿吨，综合利用率不足 10% ，远低于欧盟国家的 70% 。传统混凝土生产依赖天然砂石资源，导致生态破坏与能源消耗。再生骨料混凝土通过将建筑废弃物加工为再生骨料，替代部分天然骨料，可减少资源开采与废弃物排放。然而，再生骨料的高吸水率、低强度及表面缺陷等问题，导致 RAC 的施工性能劣于普通混凝土。因此，从绿色施工视角研究RAC 的施工性能优化，对推动建筑行业可持续发展具有重要意义。

二、再生骨料混凝土的物理力学性能

2.1 再生骨料的特性

再生骨料由废弃混凝土破碎、筛分后获得，其物理性能与天然骨料存在显著差异。研究表明，再生骨料的表观密度比天然骨料低 5%-15% ，吸水率则高2-3倍。这种差异主要源于再生骨料表面残留的硬化水泥砂浆及内部微裂缝。例如，某实验中，再生骨料的吸水率达到 8.3% ，而天然骨料仅为 2.1% 。此外，再生骨料的压碎指标值通常高于天然骨料，导致其力学性能下降。

2.2 再生骨料混凝土的力学性能

再生骨料替代率对混凝土力学性能影响显著。当再生骨料替代率低于 30% 时，混凝土的抗压强度下降幅度较小；超过 50% 后，强度显著降低。例如，某实验中，再生骨料替代率 60% 的混凝土，28 天抗压强度较基准混凝土降低25%. 。抗折性能对替代率更敏感，高替代率下混凝土韧性下降，易产生裂缝。抗冲击性能方面，再生骨料的弹性模量较低，导致混凝土耗能能力减弱。

2.3 再生骨料混凝土的施工性能

再生骨料的高吸水率导致混凝土拌合物流动性差，坍落度损失快。例如，未处理再生骨料配制的混凝土，30 分钟内坍落度损失达 50% ，泌水率比天然骨料混凝土高 40% 。此外，再生骨料的粗糙表面增加了拌合物的内摩擦力，进一步降低工作性。为改善施工性能，需通过骨料预处理、调整砂率及优化外加剂复配等措施。

三、再生骨料混凝土施工性能优化策略

3.1 再生骨料预处理技术

骨料预处理是提升RAC 施工性能的关键。常用的预处理方法包括：

机械强化：通过球磨、冲击等机械作用去除骨料表面附着砂浆，提高骨料密实度。例如，某研究采用两阶段浸泡法处理再生骨料，先用 5% 浓度盐酸溶液浸泡 30 分钟去除表面砂浆，再用硅烷溶液进行防水处理，使骨料吸水率从8.3% 降至 4.1% ，抗压强度提升 19%_⨀ 。

化学改性：采用硅烷浸渍、聚合物乳液涂覆等方法，降低骨料吸水率，改善界面过渡区性能。例如，硅烷浸渍处理后，再生骨料混凝土的抗渗等级从 P6提升至P8，界面粘结强度提高 30%_∘

热处理：通过高温煅烧去除骨料中的有机杂质，提高骨料活性。例如，某实验表明， 600^cC 煅烧后的再生骨料，其配制的混凝土抗压强度较未处理骨料提高 12%_c 。

3.2 配合比优化设计

配合比优化是平衡RAC 工作性、强度与耐久性的核心。主要策略包括：

胶凝材料复配：掺入粉煤灰、矿粉等矿物掺合料，填充孔隙，改善界面结构。例如，复掺 30% 粉煤灰与 1% 高效减水剂后，再生骨料混凝土抗压强度提高 15% ，抗渗性提升 2 个等级。

砂率调整：适当提高砂率，补偿再生骨料吸水导致的流动性损失。例如，某实验中，将砂率从 35% 提高至 40% ，使混凝土坍落度从 120mm 提升至160mm。

外加剂协同作用：采用减水剂、引气剂等外加剂，减少用水量，提高拌合物流动性。例如，掺入 0.8% 聚丙烯纤维后，再生骨料混凝土的干燥收缩值控制在 400μ ε 以内。

3.3 施工工艺改进

施工工艺对RAC 的最终性能具有重要影响。主要改进措施包括：

分层浇筑与振捣：控制分层浇筑厚度不超过 400mm ，振捣时间延长 20% ，确保混凝土密实性。例如，某高层项目采用改进工艺后，墙体回弹强度合格率从 82% 提升至 94% 。

温度控制：冬季施工时，掺加早强型减水剂并延长带模养护时间至 7 天，防止低温导致的强度发展缓慢。例如，某实验表明，环境温度低于 5℃时，未采取温控措施的混凝土 28 天强度仅为设计强度的 70% ，而采取温控措施后达到 95% 。

养护方式优化：采用覆盖保湿、喷涂养护剂等方法，减少水分蒸发，提高混凝土耐久性。例如，某实验中，采用覆盖保湿养护的混凝土，28 天碳化深度较自然养护降低 40% 。

四、绿色施工视角下的环境效益分析

4.1 资源节约与碳排放降低

再生骨料混凝土的应用显著减少天然砂石资源消耗与建筑废弃物排放。例如，每立方米RAC 可节约天然骨料 0.8 吨，减少建筑废弃物填埋 0.6 吨。此外，RAC 的生产能耗较普通混凝土降低 20%-30% ，碳排放强度降低 15%-25%, 。例如，某研究显示，采用 40% 再生骨料的混凝土，全生命周期碳排放较普通混凝土降低 18% 。

4.2 经济效益与社会效益

尽管 RAC 的初期成本较普通混凝土高 15%-20% ，但考虑建筑垃圾处理费减免与绿色建筑补贴后，项目综合成本可降低 8% 以上。例如，某商业综合体项目测算表明，使用 40% 再生骨料的墙体结构，全生命周期成本节约达 120 万元。此外，RAC 的应用有助于提升企业绿色形象，增强市场竞争力。

五、结论与展望

本文从绿色施工视角系统分析了再生骨料混凝土的施工性能，提出通过骨料预处理、配合比优化及施工工艺改进等措施，可显著提升RAC 的施工性能与环境效益。当前研究与实践表明，再生骨料混凝土在资源节约、碳排放降低及经济效益提升方面具有显著优势，但其大规模应用仍面临技术标准不完善、市场接受度低等挑战。未来研究应聚焦以下方向：

1. 智能化配比技术：

传统配比设计依赖经验公式与试配试验，效率低且难以适应复杂工程需求。未来可结合人工智能算法（如机器学习、深度学习）与大数据分析，建立再生骨料性能数据库，通过输入骨料类型、替代率、环境条件等参数，实现RAC 配合比的实时优化。例如，利用神经网络模型预测不同配比下混凝土的强度与工作性，减少试配次数，降低材料浪费。此外，开发基于物联网的智能拌合系统，实时监测拌合物性能并动态调整配比，可进一步提升施工效率与质量稳定性。

2. 长期耐久性研究：

现有研究多集中于 RAC 的短期力学性能，对其长期耐久性（如抗碳化、抗氯离子渗透、抗冻融循环）的关注不足。未来需开展加速老化试验与长期暴露试验，建立RAC 性能退化模型，明确其使用寿命与维护周期。例如，通过模拟不同气候条件（如高温高湿、冻融循环）下的性能变化，评估RAC 在复杂环境中的适用性。此外，研究再生骨料界面过渡区的微观结构演变规律，揭示其耐久性劣化机制，为材料优化提供理论依据。

参考文献

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