Recyklace je celosvětovým fenoménem poslední doby a logicky se týká i stavebnictví. Betonový recyklát je stavební materiál vyrobený z drceného a recyklovaného betonu pocházejícího z demolic, rekonstrukcí a dalších stavebních projektů. Produkty recyklace nacházejí uplatnění zejména při liniových stavbách. Pokud hledáte ekologickou a ekonomicky dostupnou alternativu k novým betonovým směsím, betonový recyklát je ideální volbou.
Proč používat betonový recyklát?
- Ekologie: Recyklace betonu snižuje potřebu těžby nových surovin a s tím spojenou zátěž na životní prostředí. Principy udržitelného rozvoje, které jsou spojené především s ochranou přírodních neobnovitelných zdrojů, jsou navázány i na efektivní využití stavebních demoličních odpadů (dále jen SDO).
- Kvalita: Moderní technologie recyklace zajišťují, že betonový recyklát má srovnatelné vlastnosti jako nový beton a splňuje přísné normy kvality.
- Úspora peněz: Beton s recyklovaným kamenivem bývá často levnější. Důvodem je, že vytěžit přírodní kamenivo v dalekém lomu a jeho dovoz na místo výstavby je zkrátka dražší. Nabízí vynikající poměr ceny a kvality a zároveň šetří životní prostředí.
Využití jemné frakce betonového recyklátu
Příspěvek se věnuje aplikaci jemné frakce recyklátu. Článek se zabývá problematikou využití stavebně demoličních odpadů v betonu, především s ohledem na zkoušení recyklovaného jemného kameniva za využití dnešních platných norem na kamenivo do betonu. V rámci článku jsou testovány tři základní zástupci recyklovaného kameniva, a to kamenivo z betonového, cihelného a směsného recyklátu. Následně je recyklát použit pro výrobu betonu, kde tvoří náhradu za jemné kamenivo ve 33, 66 a 100 hm. %.
Experimentální výzkum
V rámci výzkumu byly zkoumány tři základní druhy recyklátů jako náhrady za drobné (přírodní) kamenivo frakce 0/4 mm: 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.
Metodika zkoušek
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. 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 [10]. Dále bylo nutné provést zkoušku pro zjištění objemové hmotnosti a nasákavosti drobných kameniv, ke které sloužila norma ČSN EN 1097-6 [11].
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.
Čtěte také: Jak vybudovat betonový základ pro bránu
Druhá část experimentů byla provedena na betonových zkušebních tělesech. 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 objemové hmotnosti, která byla měřena na plně vodou nasycených tělesech podle normy ČSN EN 12390-7 [12], 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 [13].
Výsledky a diskuse
Nejnižší procento jemných částic bylo 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.
Betonový recyklát vykazuje rovnoměrné propady jednotlivých frakcí, avšak obsahuje nejmenší zastoupení drobnějšího kameniva oproti zbylým dvěma recyklátům.
V případě betonového recyklátu jsou výsledné hodnoty objemových hmotností průkazné a velice se podobají například studii od Cheng-Chih Fan [3]. U směsného a cihelného recyklátu jsou výsledné hodnoty větší, což poukazuje na nevhodnost této zkoušky pro tyto druhy materiálů, potažmo kameniva. S touto hodnotou také souvisí výsledky nasákavosti recyklátů, kde 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.
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 velikostí náhrady a samotným snížením objemové hmotnosti. Zjištěna byla nejnižší nasákavost u betonu s užitím recyklované náhrady 33 %, konkrétně B_33, která má spojitost s vysokou objemovou hmotností. Pro betonový recyklát platí, že nasákavost betonu stoupá s rostoucím množstvím náhrady, přičemž při 100% nahrazení je nasákavost přibližně o 50 % vyšší než u referenčních betonů.
Čtěte také: Montáž betonových plotových panelů
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 [8].
Použití betonového recyklátu v praxi
Betonový recyklát je vhodný pro širokou škálu aplikací ve stavebnictví:
- Podkladové vrstvy
- Výplně
- Zpevnění
- Zásypy
- Dočasné účelové cesty
- Základové konstrukce
Skladba betonu využívající recyklát nachází uplatnění především u méně zatížených konstrukcí a konstrukcí méně vystavených povětrnostním vlivům či agresivnímu prostředí, jako například základové betony, pasy a patky, výplňové struktury, vnitřní stěnové konstrukce a dočasné stavby.
Použití betonového recyklátu je dnes zakotveno i v některých normách a je poměrně rozšířené jako např. v podkladních vrstvách vozovek stmelených cementem, ochranných vrstev silničních komunikací a pražcového podloží (jako mechanicky zpevněná zemina) a hlavně jako náhrady přírodního kameniva do konstrukčních betonů nižších tříd za předcházejících předpokladů. Cena betonového kameniva je u nás přibližně o polovinu nižší, než štěrk.
Typy recyklátů a jejich využití
Betonový recyklát
Obsah drceného betonu nepříznivě ovlivňuje konzistenci betonové směsi a pro zachování její potřebné konzistence je nutné zvýšit dávku záměsové vody (projeví se na pevnostech betonu). Pevnosti betonu v tlaku jsou poněkud ovlivňovány oproti použití přírodního kameniva, snižuje se objemová hmotnost zatvrdlého betonu, pevnost v tlaku se snižuje o 10-15 %, modul pružnosti je nižší o 15-20 %, zvyšuje se součinitel dotvarování až o 50 % a zvyšuje se smršťování a to o 20-40 %.
Čtěte také: Jak správně vybrat a instalovat betonové obrubníky?
Využití betonového recyklátu je možné i do živičných směsí pro výstavbu a opravy živičných vozovek za předpokladu dodržení receptur a pracovních postupů předepsaných příslušnými normami, jako např. ČSN 73 6121 - "Hutněné asfaltové vrstvy".
Cihelný recyklát
Cihelný recyklát se u většiny drtících linek získává zrnitosti do cca 80 mm a to nejméně ve třech frakcích 0-16 mm, 16-32 mm a 32-80 mm, přičemž producenti tohoto materiálu jsou schopni vytřídit i jiné požadované frakce. Tento recyklát nabízí podstatně širší možnosti využití než je doposud všeobecně známo:
- Výroba cihlobetonu.
- Výroba stavebních směsí jako plniva malt pro zdění s využitím frakcí drobných, tedy do 4 mm, a vzdušným či hydraulickým vápnem.
- Využití ve stabilizovaných podkladech a nestmelených vrstvách vozovek.
Asfaltový recyklát
Bylo prokázáno, že asfaltové recykláty jsou velmi vhodné zejména pro technologie za studena za použití emulzí, případně v kombinaci s cementem, kdy dochází k obalení ekologicky závadných částic a tím ke snížení možnosti znehodnocení odpadních vod a blízkého okolí. Nejvhodnější využití asfaltového recyklátu za studena je těmito způsoby:
- Bez přidání nového pojiva k recyklátu s použitím pro málo zatížené vozovky, pro spodní podkladní vrstvy a pro zpevnění štěrkopískových podsypných vrstev.
- S přidáním hydraulického pojiva (cementu, popř. vápna či strusky) pro provedení nové stmelené podkladní vrstvy.
- S přidáním emulze k recyklovanému materiálu, vhodné zejména tam, kde staré úpravy obsahují dehtové pojivo.
- Kombinovaný způsob, kdy k recyklovanému materiálu se přidává emulze i cement, což je vlastně zlepšení předchozího způsobu a firma prokázala, že tento způsob dosáhl nejlepších výsledků a že vlastnosti těchto směsí je prokazatelně možné srovnat se směsmi typu OK (obalované kamenivo) zpracovávanými za horka.
Legislativa a normy
Pro výrobu recyklovaného betonu se místo vytěženého kameniva využívá jako plnivo recyklát vznikající ze stavební suti. Některé recyklované betony obsahují více stavebního recyklátu, než povoluje v současnosti platná norma ČSN EN 206+A2. Takovýto materiál je možno přesto vyrábět díky možnosti řídit se podnikovými normami, nahrazujícími normu ČSN EN 206+A2.
Materiál je testován stejnými postupy jako beton v akreditovaných laboratořích a je mu vydáváno stavebně-technické osvědčení, které je na vyžádání k dispozici projektantům, stavebním firmám i investorům. Na základě pokusných betonáží a znalostí výrobce určuje, pro jaké konstrukce je směs vhodná.
V podmínkách ČR dosud neexistují na rozdíl od některých zemí EU (SRN, Rakouska, Švýcarska, zemí Beneluxu), obecně platné normy pro jakost recyklátů. Výjimku tvoří pouze některé normy pro stavbu komunikací a OTP pro stavbu železničního svršku a spodku. Konkrétně se jedná o:
- ČSN 73 6121 Hutněné asfaltové vrstvy
- ČSN 73 6122 Lité asfalty
- ČSN 73 6123 Cementobetonové kryty vozovek
- ČSN 73 6124 Kamenivo stmelené hydraulickým pojivem
- ČSN 73 6125 Stabilizované podklady
- ČSN 73 6126 Nestmelené vrstvy
- OTP ČD Kamenivo pro kolejové lože (platnost od 1. 1.)
Betonový recyklát je možné použít například pro úpravu terénu či zasypávání, pak se řídí požadavky Vyhlášky č. 273/2021 Sb. Vyhláška o podrobnostech nakládání s odpady. V tomto případě je třeba v místě stavby vybudovat mobilní recyklační linku, pro úpravu suťového recyklátu. Popřípadě je možné v místě stavby vybudovat mobilní betonárnu a využít recyklované betonové kamenivo pro betonáž například základových konstrukcí.
V případě zpracování betonového recyklátu na recyklované betonové kamenivo některým z recyklačních center je třeba, aby bylo kamenivo certifikováno podle ČSN EN 12620 + A1 Kamenivo do betonu či ČSN EN 13242+A1 Kamenivo pro nestmelené směsi a směsi stmelené hydraulickými pojivy pro inženýrské stavby a pozemní komunikace. Pak je možné dle požadavků ČSN EN 206 + A2 použít například jako kamenivo do betonu.
Mýty a fakta o recyklovaném betonu
Mýtus: Recyklované betony nejsou bezpečné.
Fakt: Recyklovaný beton už se používá ve výstavbě. Materiál je testován stejnými postupy jako beton v akreditovaných laboratořích a je mu vydáváno stavebně-technické osvědčení.
Mýtus: Kameniva máme dost, není potřeba používat recyklát.
Fakt: Přírodního kameniva z lomů bude za pár let nedostatek. V České republice se již neotvírají nové lomy na kamenivo. „Na trhu bude kvalitní kamenivo ubývat.“ Podle Miroslava Škopána však recykláty nemohou nahradit přírodní kamenivo stoprocentně: „Nelze očekávat, že podíl recyklovaných materiálů bude narůstat trvale a takřka neomezeně. Jeho slova potvrzuje Jiří Nouza, prezident Svazu podnikatelů ve stavebnictví: „Využití recyklátu je za dodržení jistých pravidel široké, ze sta procent však nemožné. Při jeho použití je vždy potřeba zachovat určitý poměr primární suroviny, která se posléze „nastavuje“ recyklovaným materiálem, který navíc nelze použít při všech stavbách. Osobně vnímám využití recyklátů jako příspěvek k tomu, aby se stavebnictví v dohledné době stalo udržitelnějším, ale osobně si nedokážu představit dům postavený jen z recyklátů. To je podle mě nemožné.“
Budoucnost recyklace ve stavebnictví
Dnešní úroveň recyklace se pohybuje někde na úrovni do 20 procent. V ČR v posledním desetiletí dochází k intenzivnímu rozvoji recyklace stavebních a demoličních odpadů. Rozvíjí se recyklace betonu, cihel a jejich směsí, které mohou sloužit jako kvalitní plnivo do betonů. Podíl využití recyklátů v posledních letech rychle roste. Zatímco v letech 2007 až 2011 byl podíl recyklátů na trhu s inertními minerálními materiály ve stavebnictví kolem 4 %, od roku 2012 do roku 2020 došlo k jeho výraznému nárůstu až na zhruba 15,5 % - což znamená takřka čtyřnásobný nárůst.
Firmy obvykle využití různých typů recyklátů ve svých projektech potvrzují, obvykle však hovoří o legislativních překážkách. „Betonový recyklát nemá problém s využitím a na stavbách se již hojně využívá, a to nejen na dočasné účelové cesty či zásypy,“ řekl Ondřej Schäfer ze společnosti Eurovia Kamenolomy, a. s. „Nevyužitý je potenciál směsného recyklátu při výrobě betonu. Má dobré vlastnosti, které lze v praxi využívat. Bohužel legislativa zatím není úplně nakloněná této nutné alternativě z pohledu úspory přírodních zdrojů a využití velkého množství využitelného inertního odpadu,“ dodal. Zmínil také další velké překážky, které brání tomu, aby se recykláty více využívaly. Je to podle něj legislativa nebo projektanti, kteří nejsou dostatečně edukováni o možnostech využití. Upozorňuje i na problém nižší kvality výrobků v důsledku špatné dekonstrukce staveb a nedůsledné práce recyklačních center. „Podmínkou odpovídající kvality recyklátů, a tedy i jejich využití je vysoce efektivní třídění demoličního materiálu přímo na místě jejich vzniku.“
„V rámci naší činnosti využíváme především tři druhy recyklátů a to betonový, cihelný a asfaltový. Každý má svá specifika, v pozemní stavařině má nejširší uplatnění betonový recyklát. Díky nízké nasákavosti a dostatečné mrazuvzdornosti jej lze obecně využít jak při založení objektů, tak pro zpevnění ploch nebo sanace pod komunikace. Cihelný r-materiál je z tohoto hlediska méně vhodný, ale lze jej například aplikovat do podružných násypů,“ řekl Jan Pilař, vedoucí střediska dopravy a mechanizace společnosti SYNER, s tím, že asfaltový recyklát vedle využití v podobě příměsi do nových povrchů dobře poslouží i na provizorní obslužné cesty během výstavby.
Podle odborníků z praxe rozhodně mohou recykláty přispět k udržitelnosti stavebnictví a jsou vcelku bez problémů využívány, nemůžeme však čekat, že zcela nahradí primární suroviny. „ S recykláty se můžeme setkat napříč stavebním sektorem, od pozemního stavitelství až po budování infrastruktury,“ komentuje situaci Jiří Nouza. „Tím myslím, že při demolici nedokážeme využít sto procent surovin, které při ní vzniknou. A stejně tak nelze postavit budovu jen z opakovaně použitých materiálů. Nelze předpokládat, že by se stavebnictví v blízké budoucnosti obešlo bez primárních surovin. Dovedeno do absurdního stavu by to znamenalo, že pokud bychom chtěli něco postavit, bylo by potřeba něco jiného zbourat, což nedává smysl. Všechno recykláty nenahradíme, což je také největší překážka jejich užívání.“
Tabulka: Vlastnosti betonu s recyklovaným kamenivem v porovnání s referenčním betonem
| Vlastnost | Referenční beton | Beton s recyklovaným kamenivem | Komentář |
|---|---|---|---|
| Konzistence betonové směsi | Standardní | Ovlivněná (nutnost zvýšit dávku záměsové vody) | Obsah drceného betonu nepříznivě ovlivňuje konzistenci. |
| Pevnost v tlaku | Standardní | Snížená o 10-15 % | Snížení pevnosti v závislosti na velikosti náhrady přírodního kameniva. |
| Objemová hmotnost zatvrdlého betonu | Standardní | Snížená | Výrazné snižování se zvyšující se velikostí náhrady. |
| Modul pružnosti | Standardní | Nižší o 15-20 % | |
| Součinitel dotvarování | Standardní | Zvýšen až o 50 % | |
| Smršťování | Standardní | Zvýšené o 20-40 % | |
| Nasákavost (100% náhrada betonového recyklátu) | Standardní | Přibližně o 50 % vyšší | Nasákavost betonu stoupá s rostoucím množstvím náhrady. |
| Nasákavost (33% náhrada cihelného recyklátu) | Standardní | Nejnižší z testovaných recyklátů | Nejblíže vlastnostem referenčního betonu. |
tags: #betonovy #recyklat #na #stani #pouziti