迄今為止，為了降低使用混凝土對環(huán)境的影響，許多研究都集中在以工業(yè)副產(chǎn)品如粉煤灰，礦渣和硅粉來部分替代水泥上。
相比較而言，雖然骨料在混凝土中占有一半以上的成分，但現(xiàn)在美國卻很大程度上忽視了對天然骨料的保護利用。目前，用回收的舊混凝土制成的骨料，大部分用在非結(jié)構(gòu)性的工程里，如人行道，作為填料，水土控制工程和路基等，即使這些再生骨料質(zhì)量要明顯高于這些工程的要求。
不可否認的是，如果建筑質(zhì)量要求高，在結(jié)構(gòu)性建筑中使用回收的混凝土做骨料是有附加成本的，但天然骨料需要開采、制作、運輸，再生骨料在成本控制和持續(xù)性上要好很多。而現(xiàn)在我國（美國---編者注）基礎(chǔ)設(shè)施的老化速度正在加快，新混凝土的需求以及舊混凝土的供應(yīng)都會有顯著增長。
盡管使用回收的混凝土骨料建造新建筑有顯著的經(jīng)濟和環(huán)境效益，但目前美國只有少量的再生骨料被用于結(jié)構(gòu)性建筑。
阻礙再生骨料用量上漲的主要因素包括：不同來源的再生骨料具有不同性能與質(zhì)量；對再生骨料應(yīng)用的力學研究很有限；對使用再生骨料后的建筑結(jié)構(gòu)的長期表現(xiàn)的研究也很缺乏；而且在使用大量不同質(zhì)量級別的再生骨料建造鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)建筑時，缺乏工藝和指導(dǎo)標準。
旨在解決這些問題，位于印第安納州的諾特丹大學（圣母大學）土木環(huán)境工程與地球科學系進行了研究，利用實驗與數(shù)據(jù)分析說明了再生混凝土骨料替代天然骨料，并應(yīng)用于鋼筋混凝土建筑中是可行的。
為了獲得使用再生骨料的混凝土的基本表現(xiàn)，研究人員主要研究了再生骨料性質(zhì)的整體變化特性，再生骨料替代天然骨料的方法，以及使用再生骨料對硬化混凝土性能的影響。
據(jù)觀察，再生混凝土骨料具有的較強的吸水性，并含有大量遺留下來的有害物質(zhì)如磚塊、木頭、瀝青、玻璃等。對使用了特定再生骨料的混凝土，這些特性可以作為預(yù)測其強度和剛度的指標。一般情況下，因具有較強的吸水性及內(nèi)部有其他有害成分，再生骨料混凝土的強度和剛度會減小，但剛度的減小更為明顯。
如果再生骨料在吸水性和有害物含量上符合指定的標準，那么美國的特定回收站就能提供百分百可替代天然骨料的回收材料，以制造用于結(jié)構(gòu)建筑的新混凝土。
“再生骨料對混凝土剛度有較大影響，但在強度上，再生骨料混凝土能達到與天然骨料混凝土相近的程度。所以，影響再生骨料用量增加的限制因素是其對抗形變的能力---剛度。也就是再生骨料混凝土用在建筑結(jié)構(gòu)中時，在使用壽命之內(nèi)長時間承受負載的剛度表現(xiàn)。”設(shè)計師Adam Knaack與俄亥俄州辛辛那提的項目研究員Schaefer如是說。
為了研究再生骨料混凝土在長時間承壓中的剛度表現(xiàn)，
研究人員向18根鋼筋混凝土梁施加持續(xù)至少4個月的壓力。這18根鋼筋混凝土梁在壓力水平和鋼筋用量上完全一樣，唯一的不同是再生骨料在鋼筋混凝土梁中的用量。
“與我們猜想的一樣，增加再生骨料用量會顯著提高鋼筋混凝土的即時和長期形變量。”Knaack表示，“但我們能夠提出一種模型，它可以對這種短期和長期承壓的形變做出合理估算。”接下來，負載慢慢增加，這18根鋼筋混凝土梁在極限承壓中折斷。測試結(jié)果表明，現(xiàn)階段用于普通鋼筋混凝土的設(shè)計和分析方法同樣適用于再生骨料鋼筋混凝土。
這項研究的結(jié)果能夠幫助量化再生骨料混凝土在正常負載和承壓極限狀態(tài)下的機械和結(jié)構(gòu)特性。該研究的主要負責人，圣母大學土木工程專業(yè)教授Yahya Kurama表示：“這些結(jié)果可以讓工程師根據(jù)不同的再生骨料用量，設(shè)計再生骨料混凝土建筑，這樣能減少使用天然骨料，降低對環(huán)境造成的影響。”此項研究由美國國家科學基金會資助。
這項研究載于《使用再生骨料的混凝土梁在持續(xù)承壓中的表現(xiàn)研究》（Sustained Service-Load Behavior of Concrete Beams with Recycled
Concrete Aggregates）一文。該論文被美國混凝土學會結(jié)構(gòu)雜志（ACI Structural Journal）收錄并即將發(fā)表。
翻譯、編輯：趙虹旭
