Využití recyklovaného betonového kameniva (RBK) ze stavebního a demoličního odpadu (SDO) jako částečné nebo úplné náhrady kameniva do betonu patří k nejefektivnějším možnostem použití. Stavebnictví zažívá turbulentní časy, kdy se na jedné straně zvyšují ceny materiálů a pracovní síly, což je způsobeno především jejich nedostatkem, a na druhé straně stoupají nároky na udržitelnou výstavbu a snížení dopadu lidské činnosti na životní prostředí. Betonárny se potýkají s nedostatkem kameniva do betonu a cementárny musí řešit rychle rostoucí ceny emisních povolenek. Všechny tyto skutečnosti motivují developery a výrobce materiálů hledat cesty k úsporám a udržitelnějším řešením.
Důvody pro recyklaci stavebního a demoličního odpadu
Stavebnictví je největším producentem odpadu v Česku i Evropě. Tuzemský stavební průmysl vyprodukoval v posledních letech průměrně cca 16 mil. t odpadu ročně, což je více než 40 % z celkového objemu odpadu. Teoreticky lze ze stavebního odpadu recyklovat přes 5,5 mil. t, tedy necelých 40 %. Jedná se především o beton, cihly, tašky a keramické výrobky (resp. jejich směsi) a směsné stavební a demoliční odpady, které neobsahují nebezpečné látky. V případě, že by se využila byť jen polovina odpadu jako recyklované kamenivo do betonu, jednalo by se stále o značnou část z celkové roční spotřeby kameniva pro výrobu betonu.
Jednou z hlavních příčin vedoucích ke snaze využít SDO k výrobě betonu jsou rychlým tempem snižující se zásoby těžených přírodních ložisek stavebního kamene a štěrkopísku. Od roku 1991 nebyly v ČR otevřeny žádné nové kamenolomy ani pískovny a výhled do blízké budoucnosti také není příznivý. Více než polovina momentálně aktivních kamenolomů a pískoven pravděpodobně ukončí těžbu v následujících 10 letech. Ačkoliv se produkce přírodního kamene v posledních letech držela na stabilní úrovni, tato situace, spolu se zvyšující se spotřebou vlivem rozsáhlé výstavby, má za následek časté problémy s dodávkami kamene pro výrobu betonu již teď. Nečekané výpadky dodávek kamene si vynucují zásadní změny, které se v konečném důsledku mohou projevit na kvalitě výsledného betonu a jeho ceně.
Dalším motivujícím faktorem pro recyklaci a využití SDO k výrobě betonu může být i výhled růstu poplatků skládkovného. Zákon č. 541/2020 Sb. (zákon o odpadech) stanovuje základ poplatku za uložení využitelného odpadu na skládku v následujících devíti letech, přičemž se má více než zdvojnásobit. V příloze č. 4 vyhlášky MŽP č. 273/2021 Sb. je dále uveden seznam odpadů, které bude od roku 2030 na skládku zakázáno ukládat, neboť je možné je za stávajícího vědeckého a technického pokroku účelně recyklovat.
Normativní a legislativní požadavky na recyklované kamenivo
Před použitím recyklovaného kameniva do betonu získaného zpracováním SDO je nutné splnit podmínky normy ČSN EN 12620+A1 Kamenivo do betonu. To v praxi znamená provést sadu zkoušek. Navíc, jelikož se jedná o odpad, musí být provedeny rozbory dle vyhlášky MŽP č. 273/2021 Sb. Až po provedení výše popsaných zkoušek a rozborů s přijatelnými výsledky je možné vydat prohlášení o vlastnostech a recyklované kamenivo do betonu začít používat, samozřejmě za předpokladu platných průkazních zkoušek betonu s daným recyklovaným kamenivem.
Čtěte také: Jak vybudovat betonový základ pro bránu
Dále jsou zde samotné normy pro výrobu betonu ČSN EN 206+A2 a ČSN P 73 2404, které rozeznávají různé typy recyklovaného kameniva. Z těchto norem je patrné, že uznávají použití pouze tzv. betonového recyklátu, kde je podíl betonové složky větší než 50 %. Současně jím lze nahradit maximálně 50 % z celkového obsahu kameniva, a to pouze v betonech nižších pevnostních tříd a skupin stupňů vlivů prostředí (s. v. p.). Přitom betonový recyklát je kvalitní surovina a lze ho využít na mnoho jiných aplikací, kde směsný nebo cihelný recyklát nestačí. Nedostatečná normativní opora v použití směsného recyklátu do betonu vede výrobce betonu k napsání vlastních podnikových norem, podle kterých tento materiál mohou vyrábět. Podkladem pro výrobu materiálu je pak stavební technické osvědčení vydané autorizovanou osobou.
Shrnutí podmínek pro složení hrubého recyklovaného kameniva a jeho použití do betonu dle norem
Následující tabulka shrnuje klíčové požadavky norem na betonový recyklát:
| Typ recyklovaného kameniva | Minimální podíl betonové složky | Maximální náhrada celkového obsahu kameniva | Použití v betonech |
|---|---|---|---|
| Betonový recyklát | > 50 % | 50 % | Nižší pevnostní třídy a skupiny stupňů vlivů prostředí |
| Směsný / Cihelný recyklát | Není povoleno pro konstrukční betony dle normy | Není povoleno pro konstrukční betony dle normy | Zásypový materiál, stabilizace podkladů (dle podnikových norem) |
Vlastnosti recyklovaného betonového kameniva a jeho vliv na beton
Vlastnosti betonu s recyklovaným kamenivem jsou závislé na dvou parametrech: kvalitě recyklátu a jeho obsahu v betonu. Kvalita recyklovaného kameniva je dána převážně obsahem jednotlivých materiálů v recyklátu. Čím více betonové složky recyklát obsahuje, tím nižší dopad na konečné vlastnosti betonu má. Z technologického hlediska je tedy nejlepší využívat čistě betonový recyklát. Problém tkví v jeho nedostatku.
Obecně lze tvrdit, že recyklované kamenivo má negativní vliv na většinu vlastností betonu. Se zvyšujícím se podílem recyklovaného kameniva se úměrně zhoršují parametry betonu. Hlavním důvodem je vyšší pórovitost materiálů obsažených v recyklátu jako jsou cihly, malta a cementový tmel, který obaluje zrna přírodního kameniva původního betonu. Obsah drceného betonu nepříznivě ovlivňuje konzistenci betonové směsi a pro zachování její potřebné konzistence je nutné zvýšit dávku záměsové vody, což se projeví na pevnostech betonu.
Mechanické a fyzikální vlastnosti
- Pevnosti betonu v tlaku: Jsou poněkud ovlivňovány oproti použití přírodního kameniva. Pevnost v tlaku se snižuje o 10-15 %. Z dlouhodobého sledování pevnosti betonu v tlaku vyrobeného s 50% podílem recyklovaného kameniva (hrubá složka) je vidět, že se tato variabilita projevuje i na pevnosti betonu vyšším rozptylem výsledků. Z toho důvodu je dobré provádět četnější počet kontrolních zkoušek krátkodobých pevností pro odhalení větších výkyvů v kvalitě recyklátu.
- Modul pružnosti: Je nižší o 15-20 %. Hlavním limitujícím faktorem použití betonu z cihelného recyklátu je výrazně nižší modul pružnosti. Lze vidět snížení modulu pružnosti o přibližně 30 % při 50% podílu cihelného recyklátu (pouze hrubá frakce) a o více než 50 % při 100% podílu cihelného recyklátu (hrubá i drobná frakce). Tato skutečnost omezuje materiál k použití na konstrukce, u kterých dochází k převážně ohybovým namáháním, tedy stropní konstrukce, trámy a průvlaky.
- Objemová hmotnost: Snižuje se objemová hmotnost zatvrdlého betonu. Objemová hmotnost RCA je zpravidla nižší o 10 až 15 % v porovnání s NA. Objemová hmotnost ztvrdlého betonu je taktéž recyklovaným kamenivem ovlivněna. Pokles objemové hmotnosti je o přibližně 2 % při 15% podílu recyklátu v betonu, o 7 % v případě 50% podílu a o 13 % při plné náhradě přírodního kameniva recyklovaným. Nižší objemová hmotnost betonu může mít vliv např. na vzduchovou neprůzvučnost konstrukcí.
- Součinitel dotvarování: Zvyšuje se až o 50 %.
- Smršťování: Zvyšuje se o 20-40 %.
- Pórovitost a nasákavost: Oba typy recyklátů mají vyšší pórovitost a nasákavost než kamenivo přírodní. Nasákavost hrubého betonového recyklovaného kameniva je v porovnání s přírodním kamenivem 3,5 až 5krát vyšší. To může mít za následek vyšší ztrátu konzistence v čase, avšak tento jev se dá zmírnit správným technologickým postupem výroby betonu a jeho složením. Vyšší pórovitost dále ovlivňuje i další mechanické vlastnosti betonu, především objemovou hmotnost, pevnost a modul pružnosti. Drobné recyklované kamenivo frakce 0-4 mm má vyšší nasákavost, což vede k nutnosti návrhu vody potřebné pro kompenzaci této vyšší nasákavosti, aby byla dodržena požadovaná zpracovatelnost čerstvé směsi. Objemová hmotnost a nasákavost kameniva ovlivňuje návrh betonové směsi.
Akustické vlastnosti
Častým dotazem projektantů je rovněž vliv nižší objemové hmotnosti na akustické vlastnosti betonu vzhledem k jeho aplikacím na příčky obytných budov. Běžně se pro posudek vzduchové neprůzvučnosti počítá s objemovou hmotností betonu 2 300 až 2 400 kg/m3. Při uvažování nižší hodnoty a běžné tloušťce železobetonové stěny 200 mm nemusí být posudek vyhovující. Z toho důvodu byla vzduchová neprůzvučnost ověřena zkouškou, která byla provedena na stěnové konstrukci o tloušťce 200 mm zhotovené z cementového kompozitu Ecocrete® s 50% podílem hrubého recyklovaného kameniva. Jednalo se o mezibytovou stěnu s požadavkem na zvukovou izolaci R’w ≥ 53 dB dle ČSN 73 0532. Konstrukce byla měřena bez omítek a dalších vrstev. Objemová hmotnost ztvrdlého betonu použitého v konstrukci byla cca 2 150 kg/m3.
Čtěte také: Montáž betonových plotových panelů
Zrnitost betonového recyklátu
V rámci laboratorních testů byly ověřeny vlastnosti RBK, které pocházelo z druhé fáze dvoufázové recyklace. Byly ověřeny základní vlastnosti RBK frakcí 4-8 a 8-16 mm. Zrnitost byla zkoušena dle ČSN EN 933-1 a je vyjádřena křivkou zrnitosti a jedná se o průměr z více měření. Křivka zrnitosti ukazuje téměř shodný průběh obou typů RBK frakce 4-8 mm. Kamenivo RBK 1 frakce 8-16 mm obsahuje vyšší podíl frakce 4-8 mm než RBK 2. Je patrné, že v RBK není obsažena jemná frakce, která se odděluje pomocí zařízení na zachytávání jemných částic. Výsledky ukazují, že RBK obsahovalo více než 90 % betonu a nestmeleného kameniva.
Frakce kameniva s maximálním zrnem 4 mm obvykle obsahuje 20 % jemných částic (částic menších než 0,25 mm), což může být přínosné při výrobě samozhutnitelného betonu, kde je obsah jemných částic záměrně zvyšován pro zaručení vyšší viskozity bez známek segregace. Obsah cementu však způsobuje vyšší nasákavost kameniva, což vede k nutnosti návrhu vody potřebné pro kompenzaci této vyšší nasákavosti, aby byla dodržena požadovaná zpracovatelnost čerstvé směsi.
Praktické otázky výroby a zpracování recyklátu
Dalším důležitým faktorem pro ekonomickou úspěšnost využití SDO do betonu je logistika spojená se zpracováním a zásobováním. Drcení a třídění SDO by mělo probíhat přímo na místě demolice stavby, odkud se i expeduje přímo na jednotlivé betonárny. V případě zpracování SDO mimo stavbu významně narůstá cena za dopravu, a to až do takové výše, kdy může být recyklát dražší než kamenivo přírodní. Tato podmínka vyžaduje, aby byl na stavbě prostor pro recyklační linku a dočasnou skládku recyklátu, což v některých případech může být nereálné. Je zároveň nutná úzká spolupráce všech zúčastněných stran k domlouvání jednotlivých dodávek.
Kvalitativní variabilita recyklátu v průběhu demolice stavby může být jednou z nevýhod. Různé konstrukce mají různé pevnostní charakteristiky a to se následně projevuje i na kvalitě recyklátu. Tato variabilita se projevuje i na pevnosti betonu vyšším rozptylem výsledků.
Využití recyklovaného kameniva v praxi: Příklady a zkušenosti
Myšlenka využívání stavební suti jako náhrady přírodního kameniva pro výrobu betonu existuje již několik desítek let. V 80. letech začíná vznikat koncept udržitelného rozvoje, který si klade za cíl „najít takovou rovnováhu mezi ekonomickým růstem, sociálním rozvojem a ochranou životního prostředí, aby naplňování potřeb současné generace neohrožovala schopnost budoucích generací naplňovat potřeby své“.
Čtěte také: Jak správně vybrat a instalovat betonové obrubníky?
Zvyšující se důraz na udržitelný rozvoj ekonomiky a počátek problémů s nedostatkem stavebního kamene a štěrkopísků v ČR přivedly myšlenku recyklace stavebního a demoličního odpadu (SDO) a jeho následného využití pro výrobu betonu do praxe. V roce 2020 se na trhu objevil Rebetong jako první produkt společnosti Skanska Transbeton využívající stavební suť v betonu. Následoval produkt R‑CRETE® (původně Ecocrete) od společnosti TBG Metrostav. Dnes má ve svém sortimentu beton využívající recyklované kamenivo většina výrobců betonu a lze říci, že se jedná již o zavedený produkt.
Společnost TBG Metrostav uvedla na trh produkt s názvem Ecocrete®. Jedná se o cementový kompozit, kde je přírodní kamenivo částečně nebo zcela nahrazeno kamenivem recyklovaným. Označení „cementový kompozit“ je použito z důvodu výroby materiálu podle podnikové normy výrobce, nikoliv podle normy na beton. Dodavatelem recyklovaného kameniva je společnost Metrostav Divize 3, která v rámci revitalizace areálu pekáren Odkolek v pražských Vysočanech demoluje staré budovy a vzniklý odpad recykluje na kamenivo do betonu. Od uvedení na trh bylo vyrobeno již přes 4 000 m3 tohoto materiálu.
V první fázi vývoje byly porovnány dva typy recyklovaného kameniva - betonový a cihelný. Ve směsích bylo nahrazeno veškeré hrubé kamenivo, které tvořilo 50 % celkového objemu kameniva v betonu. Cílová pevnostní třída betonu byla C25/30. Z laboratorních testů bylo zjištěno, že recyklované betonové kamenivo ze stavebního demoličního odpadu může být dobrým zdrojem pro částečnou náhradu přírodního kameniva potřebného pro výrobu betonu, neboť řeší hned několik problematických skutečností, které nyní dopadají na stavební průmysl.
Budoucnost recyklovaného kameniva v ČR
Pro širší uplatnění recyklovaného kameniva ve výstavbě je však potřeba upravit platné normy pro použití recyklátu v betonu. Benevolentnější přístup k použití recyklátu v betonu by mohl být kompenzován vyššími nároky na kontrolu kvality materiálů - recyklátu i výsledného betonu. Umožnění výroby betonu s recyklovaným kamenivem dle norem pro výrobu betonu by mohlo vést k větší důvěře developerů a projektantů v nabízený materiál a následně i k větší poptávce.
Současně by měl začít dialog mezi stavebními firmami, které se dostanou k demolici stavby, a výrobci betonu, kteří mají zájem a kapacitu na zapojení recyklovaného kameniva do své výroby, o možné spolupráci spojené s dodáváním recyklovaného kameniva. Při použití betonu s recyklovaným kamenivem na konkrétní konstrukce je nutné postupovat obezřetně a mít na vědomí jeho slabé stránky - jmenovitě nižší modul pružnosti a objemovou hmotnost. Flexibilita v množství a podílu použitého recyklovaného kameniva v betonu může pomoci k rozšíření konkrétních aplikací. Současně je zde stále prostor pro podrobnější výzkum vlastností betonu s recyklovaným kamenivem a není vyloučeno, že by se tento beton mohl v budoucnu uplatnit i u exponovaných konstrukcí.
tags: #betonovy #recyklat #zrnitost #informace