Recyklace je celosvětovým fenoménem poslední doby a logicky se týká i stavebnictví. Principy udržitelného rozvoje, které jsou spojené především s ochranou přírodních neobnovitelných zdrojů, jsou navázány i na efektivní využití stavebních demoličních odpadů (dále jen SDO).
Při demolici „běžných“ staveb vzniká velké množství SDO, který je z velké míry tvořený betonem a zbytky cihelného zdiva.
Většina recyklačních středisek v ČR je schopna separovat a upravit recyklát v podobě tří produktů - betonový recyklát, cihelný recyklát a směsný recyklát.
Z pohledu dalšího využití je možné takto upravené kamenivo z SDO rozdělit na dvě části, a to v závislosti na velikosti částic, konkrétně na hrubou frakci (zpravidla 4/16 mm nebo 4/32 mm) a jemnou frakci s velikostí částic 0/4 mm.
Příspěvek se věnuje aplikaci jemné frakce. V případě hrubého kameniva norma ČSN EN 206+A1 upravuje možnosti jeho použití v závislosti na stupně vlivu prostředí a druhu recyklovaného kameniva.
Čtěte také: Jak vybudovat betonový základ pro bránu
Maximální množství, které je možné použít pro betony do expoziční třídy X0, je 50 % hrubého recyklovaného kameniva. V současné době se aplikačními zkouškami prováděnými na drobném kamenivu zabývá jen omezený okruh výzkumníků.
Aby bylo možné náš výzkum porovnat, byla provedena v odborných článcích rešerše, na základě které byly vybrané články, které řeší podobnou problematiku. Např. Cheng-Chih Fan využíval drcený betonový odpad získaný dvěma metodami. How-Ji Chen aplikoval cihelný SDO a Debieb směsný SDO.
Vědecké studie autorů Evangelista a De Brito řešily vliv betonového recyklátu na vlastnosti betonu, konkrétně byla zkoušena pórovitost, nasákavost a pevnosti v tlaku. Dále např. Jagan Sivamani zkoumala vliv betonového recyklátu na vlastnosti betonu.
Výzkum recyklátů
V rámci výzkumu byly zkoumány tři základní druhy recyklátů jako náhrady za drobné (přírodní) kamenivo frakce 0/4 mm, a to: betonový, cihelný a směsný recyklát.
Jako vstupní materiál byl použit SDO z různých staveb a demolic. Vzorky pro potřeby příspěvku byly zpracovány na recyklačním dvoře společnosti Moravostav Brno a.s. a drceny pomocí čelisťového drtiče RESTA.
Čtěte také: Montáž betonových plotových panelů
V první fázi experimentu byly zkoumány vlastnosti drobného kameniva dle platných norem pro drobné kamenivo frakce 0/4 mm. Pro účely zkoušek byly recykláty vysušeny v sušárně při teplotě 110 ˚C.
V druhé části experimentu bylo recyklované drobné kamenivo aplikováno přímo do betonové směsi. Betonové směsi obsahovaly portlandský cement s označením CEM I 42,5 R, který pocházel ze závodu Mokrá. Dále bylo použito přírodní drobné kamenivo frakce 0/4 mm ze štěrkovny Dobříň a hrubé kamenivo frakce 4/8 mm a 8/16 mm z kamenolomu Zbraslav.
Přírodní drobné kamenivo bylo v rámci experimentu nahrazeno recyklovaným, a to v náhradách 33, 66 a 100 hmotnostních procent. Současně byl vyroben referenční beton složený jen z přírodních neobnovitelných materiálů. Pro každou zkušební sadu bylo vyrobeno devět zkušebních těles.
Množství záměsové vody, potažmo velikost vodního součinitele, bylo vždy nastaveno tak, aby všechny testované směsi měly stejnou konzistenci v čerstvém stavu. V našem případě se jednalo o konzistenci S1 zjištěnou pomocí sednutí Abramsova kužele dle ČSN EN 12350-2.
Průběh experimentů
První část experimentů byla provedena pro popsání jednotlivých vlastností použitých recyklátů v porovnání s běžně využívaným drobným kamenivem.
Čtěte také: Jak správně vybrat a instalovat betonové obrubníky?
Jednalo se o experimenty pro zjištění obsahu jemných částic a sítový rozbor pro stanovení granulometrického složení, výsledkem je křivka zrnitosti. Samotná zkouška je popsána normou ČSN EN 933-1.
Dále bylo nutné provést zkoušku pro zjištění objemové hmotnosti a nasákavosti drobných kameniv, ke které sloužila norma ČSN EN 1097-6.
Druhá část experimentů byla provedena na betonových zkušebních tělesech vyrobených podle Tabulky 1. Po zatuhnutí byla tělesa odbedněna a uskladněna v nádobách s vodou (vzorky byly uložené pod vodní hladinou) a zkoušena po 7, 28 a 90 dnech.
První provedenou zkouškou na zkušebních vzorcích byla zkouška pro určení objemová hmotnost, která byla měřena na plně vodou nasycených tělesech podle normy ČSN EN 12390-7, přičemž bylo nutné změřit rozměry samotných těles pro získání jejich objemu.
Následovala zkouška pro zjištění pevnosti betonu v tlaku, při které se vycházelo z normy ČSN EN 12390-3. Jednotlivá tělesa byla povrchově osušena a vkládána do zkušebního lisu. Zatěžování probíhalo konstantním zvyšováním síly až do výsledného porušení.
Výsledky zkoušek
Výsledky prvních zkoušek recyklátů jsou patrné na Obrázku 2. Podle očekávání bylo nejnižší procento jemných částic u betonového recyklátu, který v porovnání s přírodním kamenivem dosahoval až pětinásobných hodnot.
V případě směsného a cihelného recyklátu již procento znečištění dosahuje významných hodnot, které poukazují na to, že tyto recykláty mají velké množství jemných částic a jejich použití je o to komplikovanější.
Na Obrázku 3 lze vidět křivky zrnitosti zkoušených recyklátů v porovnání s přírodním kamenivem. Betonový recyklát vykazuje rovnoměrné propady jednotlivých frakcí, avšak obsahuje nejmenší zastoupení drobnějšího kameniva oproti zbylým dvěma recyklátům.
Na Obrázku 4 lze vidět porovnání průměrných hodnot objemových hmotností testovaných recyklátů. V případě betonového recyklátu jsou výsledné hodnoty průkazné a velice se podobají například studii od Cheng-Chih Fan.
U směsného a cihelného recyklátu jsou výsledné hodnoty větší, což poukazuje na nevhodnost této zkoušky pro tyto druhy materiálů, potažmo kameniva. Nevhodnost samotné zkoušky je ve způsobu dosažení stavu povrchově osušeného drobného kameniva frakce 0/4 mm, který je hlavní veličinou pro výpočet objemových hmotností.
S touto hodnotou také souvisí výsledky nasákavosti recyklátů, které jsou na Obrázku 5. V souvislosti se dříve zmíněným problémem jsou výsledky směsného a cihelného recyklátu zcela neprůkazné, neboť jejich nasákavost je velice nízká v porovnání se skutečností, která byla zjištěna na hrubší frakci kameniva.
Tuto problematiku řeší i zahraniční literatura, kde je využívána centrifuga pro dosažení povrchově usušeného kameniva nebo další jiné metody, např. na bázi elektrické vodivosti.
Výsledky druhé části experimentu provedené na betonových vzorcích jsou uvedená na Obrázcích 6, 7 a 8. Výsledky objemových hmotnosti ztvrdlého betonu v nasyceném stavu jsou zobrazeny na Obrázku 6.
Je možné pozorovat výrazné snižování objemových hmotností betonů sad „B“, „S“ i „C“ se zvyšující se velikostí náhrady v porovnání s REF, přičemž se zde nachází lineární závislost mezi velikosti náhrady a samotným snížením objemové hmotnosti. Ke stejnému závěru se dopracoval také Cheng-Chih Fan.
U navržených betonů bylo nutné stanovit jejich nasákavost, neboť množství vody, které je do svých otevřených pórů beton schopný nasáknout, přímo ovlivňuje jeho odolnost vůči prostředí, tedy stupeň vlivu prostředí a životnost. Na Obrázku 7 jsou patrné výsledky, zjištěna byla nejnižší nasákavost u betonu s užitím recyklované náhrady 33 %, konkrétně B_33, která má spojitost s vysokou objemovou hmotností (Obrázek 6).
Pro betonový recyklát platí, že nasákavost betonu stoupá s rostoucím množství náhrady, přičemž při 100% nahrazení je nasákavost přibližně o 50 % vyšší než u referenčních betonů, což potvrzuje článek od L. Evangelista.
Nejhorší výsledky vykazovaly vzorky se směsným recyklátem, které v porovnání s ostatními vykazují maximální procentuální hodnoty nasákavosti, což může být způsobeno vlastnostmi použitého recyklátu (vysoký obsah jemných částic), přičemž extrémní nárůst nasákavosti je pozorován u 100% náhrady.
Na Obrázku 8 jsou porovnané výsledky tlakové zkoušky po 7, 28 a 90 dnech. V rámci výsledků pevnosti v tlaku lze vidět trend, který poukazuje na snižování pevnosti betonu v tlaku v závislosti na velikosti náhrady přírodního kameniva, což potvrzuje také Jagan Sivamani.
Závěr
Předložený příspěvek se zabýval stanovením základních vlastností recyklovaných drobných kameniv na bázi upraveného SDO podle dostupných norem, které platí pro přírodní drobné kamenivo.
V případě drobného kameniva lze říci, že betonový recyklát lze zkoušet podle současných norem pro kamenivo do betonu. Je prokázáno, že vyšší zastoupení recyklovaných drobných kameniv má vliv na snížení objemové hmotnosti betonu, která souvisí také s výslednou větší nasákavostí a nižší pevností betonu v tlaku.
Nejblíže se vlastnostem referenčního betonu přibližuje beton s použitím 33% náhrady cihelným recyklovaným drobným kamenivem. Všeobecně lze říct, že nižší náhrady nemají zásadní vliv na mechanické vlastnosti.
tags: #betonový #recyklát #do #základu #použití