迄今為止，為了降低使用混凝土對環境的影響，許多研究都集中在以工業副產品如粉煤灰，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，大部分用在非結構性的工程里，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量要明顯高于這些工程的要求。
不可否認的是，如果建筑質量要求高，在結構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性上要好很多。而現在我國（美國---編者注）基礎設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濟和環境效益，但目前美國只有少量的再生骨料被用于結構性建筑。
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量；對再生骨料應用的力學研究很有限；對使用再生骨料后的建筑結構的長期表現的研究也很缺乏；而且在使用大量不同質量級別的再生骨料建造鋼筋混凝土結構建筑時，缺乏工藝和指導標準。
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）土木環境工程與地球科學系進行了研究，利用實驗與數據分析說明了再生混凝土骨料替代天然骨料，并應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，研究人員主要研究了再生骨料性質的整體變化特性，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，以制造用于結構建筑的新混凝土。
“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構中時，在使用壽命之內長時間承受負載的剛度表現。”設計師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，
研究人員向18根鋼筋混凝土梁施加持續至少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。測試結果表明，現階段用于普通鋼筋混凝土的設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下的機械和結構特性。該研究的主要負責人，圣母大學土木工程專業教授Yahya Kurama表示：“這些結果可以讓工程師根據不同的再生骨料用量，設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承壓中的表現研究》（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構雜志（ACI Structural Journal）收錄并即將發表。
翻譯、編輯：趙虹旭
