不同破碎技术下再生混凝土骨料(RCA)的利用潜力指数研究及其对可持续建筑的推动作用

为解决建筑行业天然骨料(NA)资源消耗和建筑废弃物(CDW)处理难题，挪威研究团队通过对比颚式、圆锥式和冲击式破碎机生产的再生混凝土骨料(RCA)性能差异，建立利用潜力指数(UPI)评估体系。研究发现圆锥破碎机生产的8-22.4mm骨料占比提高26.3%，0-4mm骨料UPI最优，为RCA在常规混凝土中的应用提供科学依据，推动建筑废弃物高值化循环利用。

　　

在全球建筑行业贡献了36%建筑废弃物(CDW)和7-9%二氧化碳排放的背景下，混凝土中70-80%的骨料成分使其成为可循环利用的关键材料。然而，再生混凝土骨料(RCA)的质量受母体混凝土(PC)品质、服役环境及破碎技术的多重影响，当前研究普遍忽视破碎工艺对RCA性能的系统性影响。挪威Circulus项目团队通过大规模实验，首次量化比较了颚式、圆锥式和冲击式破碎机对RCA特性的塑造规律，为建筑废弃物的精准回收提供了技术路线图。

研究人员采用多阶段实验框架：首先对挪威Skarberget港口的拆除混凝土进行母体特性分析（抗压强度32.3MPa，氯离子含量0.0012-0.0310wt%）；随后使用6.4m3混凝土原料，在相同预设参数下分别通过三种破碎机生产RCA；最后依据EN标准测试颗粒级配、细粉含量、片状指数、吸水率等指标，结合改进的Akbarnezhad法测定残余砂浆含量，并通过多准则决策分析(MCDA)建立UPI评估体系。

研究结果显示：圆锥破碎机生产的8-22.4mm骨料占比达77.1%，较冲击式和颚式分别提高26.3%和21.4%，但该级配UPI值为2257，更适合常规混凝土而非高强度混凝土。值得注意的是，圆锥破碎机生产的0-4mm骨料展现出最优UPI（1398），其细粉含量（5.04%）显著低于颚式（11.14%）和冲击式（9.52%）。残余砂浆测试揭示颚式破碎机对天然骨料(NA)破坏最小（55%完整NA保留率），而圆锥式破碎机通过多点接触破碎使NA完整率降至32%。

在讨论部分，Václav Venkrbec等指出：圆锥破碎机的长破碎区设计减少了颗粒间二次破碎，有效保留骨料立方体特性（片状指数<15）；而颚式破碎机的剪切作用导致更多细粉产生，但能更彻底剥离旧砂浆（4-8mm骨料残余砂浆含量67.7%）。UPI模型敏感性分析证实，细粉含量和吸水率是影响评估稳定性的关键参数，但整体分类结果具有鲁棒性。

该研究发表于《Sustainable Materials and Technologies》的创新价值在于：首次建立破碎工艺-骨料性能-应用场景的量化关联，证明圆锥破碎机可生产85.5%适宜高强混凝土的RCA，而传统冲击式设备仅55.5%。这不仅为CDW处理设施提供设备选型依据，更通过UPI指数实现了废弃物资源化决策的标准化，推动建筑业向循环经济模式转型。研究团队建议后续应考察多级破碎工艺对不同母体混凝土的适用性，以进一步完善RCA质量控制体系。