引言随着工业和城镇化发展，工业固体废物和建筑垃圾产量巨大。据相关报道，截至2021年5月，我国建筑垃圾产量超过20亿t，但建筑垃圾的利用率不高，造成环境污染[1]。老旧建筑、灾后建筑、不合格混凝土样品拆除产生大量建筑固体废物，对建筑固体废物进行再利用可以减少建筑用砂短缺问题，推进可持续发展战略[2-3]。因此，在建筑工程领域，回收混凝土废料取代天然骨料的相关性能研究已成为热门话题[4-5]。对大量文献进行调研和分析，从再生骨料特性、再生骨料混凝土工作性能、力学性能等方面对再生骨料混凝土性能进行概述和分析，旨在为再生骨料混凝土的工程应用和后续研究提供参考。1再生骨料特性再生骨料是通过粉碎、清洗等程序对废弃的建筑垃圾进行加工的产物。其中，再生粗骨料粒径为5~40 mm；再生细骨料粒径为0.5~5.0 mm。利用再生粗骨料或细骨料配制的混凝土被称作再生混凝土或再生骨料混凝土[6-7]。用于生产再生骨料的废弃混凝土被称为原生混凝土或基体混凝土。刘陵庆[8]、李庚英[9]等运用XRD进行组成成分分析发现，再生骨料的主要成分为CaCO3和Si、Al、Fe、Ca等元素的氧化物。受到独特的来源和加工工艺影响，再生粗骨料具有很多异于纯自然界粗骨料的特点。粉碎造成部分原生态骨料损伤，内在结构产生裂缝，再生粗骨料空隙率大、粉碎指数值高、弹性模量大。观察微观结构发现，依附在再生粗骨料表层的黏附物具有松软多孔状结构，与纯自然粗骨料相比，再生粗骨料表面密度小、吸水性高、表面更粗糙。生产再生粗骨料的原生混凝土来源不同，特性差别较大。原生混凝土的质量越优，生产的再生粗骨料性能越好。2再生粗骨料混凝土基本性能2.1再生粗骨料混凝土工作性能再生骨料混凝土的坍落度受水分状态、骨料形状和取代率影响[10]。随着取代率增加，混凝土逐渐失去黏聚力，影响新拌混凝土浇筑时的均质性。再生粗骨料颗粒的形状直接影响混凝土的工作性能，能够改变力学强度，从而影响混凝土质量。再生粗骨料具有两种形状——圆形和棱角形。其中，圆形骨料制作的混凝土工作性能较好；棱角形骨料制作的混凝土工作性能较差，但骨料与砂浆之间的黏聚力较好。与天然骨料相比，再生粗骨料更扁平和细长，表现出更高的形状指数[11]。骨料形状各异且吸水率较大，使用再生粗骨料部分或全部代替自然骨料进行混凝土施工时，工作性能有所下降，工作性能下降幅度与替换率成正比[12-13]。添加棱角或针片状骨材使混凝土结构产生较大的内在缝隙，在砖混结构产生的再生粗骨料中更明显；再生粗骨料吸水率大于自然骨料，表面残余的杂质加强了吸水性，使再生混凝土工作性能下降。2.2再生粗骨料混凝土静态力学性能骨料外形、吸水性、生产制造再生粗骨料的初始混凝土抗压强度、骨料替代率、混凝土水灰比和养护时长对再生粗骨料混凝土的物理性能具有较大影响。与普通混凝土特性相似，再生骨料混凝土的物理力学性能随静置时间增长而提升。随着骨料替代率提升，相同静置时间的物理力学性能降低，再生混凝土的物理力学性能随着骨料替代率的提升而降低。替代率为20%~30%时，再生混凝土与普通混凝土的物理力学性能相似；再生粗骨料完全替代天然骨料时，力学抗压强度最大可降低约28%[14-19]，弹性模量最大可降低45%，破裂抗拉强度最大可降低46%[20-21]。不同含水量再生粗骨料配制的再生混凝土抗压强度不同。利用半饱合水再生骨料配制混凝土能够增强抗压强度，采用完全饱水或彻底烘干的再生骨料对混凝土抗压强度产生不利影响[22-23]。Wu[24]等提议，现实工程中，尽可能避免应用完全饱水或彻底烘干的再生骨料配制混凝土。原生混凝土对再生混凝土的力学性能具有较大的影响[25]。高韧性、高质量的原生混凝土产生的再生粗骨料配制混凝土的抗压强度更优[26]。可能因为高质高强混凝土制造的再生骨料性能优于低抗压强度混凝土制造的再生骨料；黏附水泥砂浆中带有未水化的混凝土，有利于提升再生混凝土的抗压强度[27-28]。2.3再生粗骨料混凝土动态力学性能再生粗骨料与天然骨料配制混凝土的力学性能具有明显差异。建筑物或某些公共设施对冲击性能的要求较高。不同应变速率下，再生混凝土的单轴压缩应力-应变曲线具有相似性，曲线上升段与经典的应力-应变曲线相同，下降段与经典曲线存在较大差异；随着应变率和骨料取代率增大，下降段曲线逐渐变陡；混凝土抗压强度、弹性模量与应变率成正相关，峰值应变成相反趋势[29-36]。冲击荷载下，再生混凝土内部应力先增大后减小，应变分布的差异性较大，HJC模型能够较好地反映再生混凝土的动态性能[37-38]。综上所述，再生粗骨料与天然骨料存在差异，因此再生混凝土的静动态力学性能均差于普通混凝土。再生骨料的孔隙率和吸水率较大，再生混凝土动态力学对应变率敏感性具有较大响应。3改性再生粗骨料混凝土力学性能通过简单压碎和筛选过程制备的再生骨料，表面粗糙且含有硬化的水泥砂浆。再生骨料在压碎过程中被破坏，混凝土块会积累大量的微裂缝，导致各项性能指标劣化。因此，与普通骨料混凝土相比，再生粗骨料混凝土的物理力学性能和耐久能均有所下降。建筑物垃圾的混凝土品质具有较大差别，骨料特点的差别极大，对促进和应用可回收骨料的影响并不理想。为了有效改进再生骨料混凝土的各种特点，有必要对低品质再生骨料进行改性增强处理，除去表层杂物改进其特点，以此制造性能优良的再生骨料混凝土，有助于促进再生混凝土的推广和应用。再生骨料混凝土性能增强技术主要包括再生骨料改性和添加其他掺合料改性混凝土。再生骨料改性技术包括物理、化学、生物增强技术。物理增强通过机械和热力学手段对再生骨料施加应力，剥离附着砂浆并重塑再生骨料，以强化再生骨料的性质。物理强化技术可分为三类，分别为机械研磨与整形、热处理和电脉冲处理。化学增强技术可以被分为三类：第一类利用化学试剂与再生骨料表面的旧附着砂浆反应，使附着砂浆从再生骨料表面分离，简化界面过渡区，提高再生骨料的力学性能；第二类利用化学反应产物填充再生骨料表面的孔隙和微裂纹，提高表观密度，降低孔隙率，提高再生骨料的力学性能和耐久性；第三类在表面包裹一层高性能薄膜，降低再生骨料的吸水率，提高骨料与附着砂浆的黏结性能，从而获得高性能再生骨料。生物增强技术通过细菌呼吸作用或酶促作用产生CO32-，与混凝土中的Ca2+反应生成CaCO3晶体，填充混凝土表面的裂缝和孔隙，达到加固目的[39-42]。谢登敏[43]通过微生物固碳技术制备再生混凝土发现，混凝土性能随着骨料取代率的增加呈现先升高后降低的趋势，取代率为50%时，经过28 d标准养护，再生混凝土与普通混凝土的各项力学强度相当，与普通混凝土相比，再生混凝土具有优良的耐久性和自修复性能。添加混凝土掺合料增强技术主要利用纳米SiO2、纳米CaCO3、纤维以及橡胶粉增强混凝土性能。纳米材料掺量为0.75%~3.00%时，与未掺纳米材料相比，各水泥基材料的抗压强度增强，抗压强度最大可以提高23%[44-48]。同时掺入高炉矿渣和粉煤灰能够明显提高再生混凝土的各项力学性能，抗压强度值可以增加约8.9%[49]；将钢渣骨材加入砂浆可以改进再生骨料钢筋混凝土的结构特点并增加其弹性模量[50]。再生骨料混凝土中加入纤维增强材料，其抗压及劈拉强度变化趋势与普通混凝土相似，随着添加量增大，抗压及劈拉强度先提高后下降[51-58]。有研究者考虑在再生混凝土中加入废旧轮胎橡胶粉，发现混凝土的延性能随着橡胶颗粒的掺入得到提高，但橡胶颗粒掺量过大时，混凝土的抗压、抗拉强度均下降[59-68]。骨料改性和掺入掺合料能够明显提高混凝土力学性能，可以解决天然骨料资源匮乏等问题。4结语建筑和拆除废物的再循环利用、创造再生骨料是解决日益严重的建筑物废物处置危机和自然骨料来源枯竭的可持续办法之一。与天然骨料相比，再生骨料具有更多的孔隙和更复杂的微观结构。较高的孔隙率是水传输的通道和氯离子等侵蚀性物质的通道，影响材料的耐久性。再生粗骨料吸水率较高，通常需要吸收比常规混凝土更多的水才能够获得相同的工作性能；影响新浇混凝土在浇筑时的均匀性，降低混凝土的力学强度。再生骨料的用量越大，抗压强度的降低幅度越大。现有研究大多通过改性提高再生混凝土力学性能。对各种强化方法的研究大多基于来源单一、质量好、成分均匀的再生骨料。增强技术基本原理为去除弱附着砂浆或增强强附着砂浆性能。实际工程中，回收再生骨料相关工作较复杂，没有一种集料分离技术可以识别附着砂浆的性能。如何利用多种技术提高来源复杂、质量多变的混合再生骨料的性能是目前提高再生骨料质量的发展方向。再生混凝土性能一般不如普通混凝土，目前大量研究关注其静态力学性能，对动态力学性能和结构工程应用领域研究较少，未来可以在现有改性基础上进行大量动态力学研究，利用高强耐久性优良的再生混凝土进行结构构件研究，为实际工程提供参考。