Článek se komplexně zabývá problematikou využívání betonu s recyklovaným kamenivem ve stavebních konstrukcích v praxi. V úvodu je stručně shrnuta motivace k využívání recyklovaného kameniva a současný stav na českém trhu. Zároveň je uvedena reálná dostupnost recyklátů a jaká to klade omezení pro jejich širší využívání. V druhé části je shrnut vliv recyklovaného kameniva na základní vlastnosti betonu a technické limity, které to přináší pro praktickou aplikaci ve stavebních konstrukcích. V poslední části je uveden příklad bytové stavby a její konstrukční části, pro které jsou navrženy dva přístupy stanovující maximální podíl recyklátu v betonu s ohledem na požadavky, které jsou na danou konstrukční část kladeny.
Historie a motivace využití recyklátu
Myšlenka využívání stavební suti jako náhrady přírodního kameniva pro výrobu betonu existuje již několik desítek let. První pokusy zpracování sutě do betonu proběhly po druhé světové válce. V městech zničených po bombardování se bylo nutné zbavit velkého množství materiálu a zároveň obnovit poničené budovy a infrastrukturu. To však trvalo krátce a poté se od recyklace a využívání stavební suti opět ustoupilo a přešlo se zpět na přírodní zdroje, které byly v té době stále velmi dostupné.
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“. Do popředí veřejného zájmu se tak začala dostávat témata týkající se ochrany životního prostředí, mezi která patří zejména snížení spotřeby přírodních neobnovitelných zdrojů, snížení produkce odpadů a znečištění, ochrana klimatu ad. V současné době je udržitelný rozvoj definován 17 cíli udržitelného rozvoje, které byly představeny v dokumentu Transforming our World: The 2030 Agenda for Sustainable Development a schváleny na summitu OSN v roce 2015. Jeden ze sedmnácti cílů je i odpovědná výroba a spotřeba, pro jehož naplňování je mj. potřeba dosáhnout i udržitelného hospodaření s přírodními zdroji a snížit produkci odpadu za pomoci recyklace a opětovného používání.
Beton je hned po vodě druhou nejvíce využívanou látkou na světě. Na jeho výrobu je potřeba velké množství materiálu, primárně ve formě přírodních surovin. Zvyšující se důraz na udržitelný rozvoj ekonomiky, ale hlavně 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. Jeho potenciál využití na stavbách je však stále nenaplněn, a to zejména kvůli přetrvávající nedůvěře ke kvalitě tohoto materiálu, ale částečně i kvůli ne zcela jasně definovanému vhodnému využití ve stavebních konstrukcích. Po čtyřech letech zkušeností s jeho výrobou je však role betonu s recyklovaným kamenivem ve stavebnictví zřetelnější.
Dostupnost recyklovaného kameniva
Myšlenka cirkulární ekonomiky je bezesporu správná, nicméně je nutné si uvědomit jednu zásadní věc. Pokud beton zůstane hlavním stavebním materiálem, a zatím nic nenaznačuje, že by se to mělo v blízké době změnit, pak množství SDO produkované každý rok není schopno pokrýt současnou spotřebu kameniva potřebného pro výrobu betonu.
Čtěte také: Ekonomický dopad používání asfaltového recyklátu
Z celkem 25,5 mil. t SDO vyprodukovaného v roce 2021 pouze necelých 5 mil. t (20,4 %) náleželo inertnímu minerálnímu odpadu ve formě betonu, cihel a keramických výrobků, příp. jejich směsím. Největší část z SDO zaujímá vytěžená zemina a kamení, přibližně 15,6 mil. t (57,9 %). Podle Svazu výrobců betonu se v tomtéž roce vyrobilo 8,2 mil. t transportbetonu (číslo nezahrnuje výrobny prefabrikátů). Uvažujeme-li, že na 1 m3 betonu je potřeba přibližně 1,75 t kameniva, pak se v roce 2021 spotřebovalo pouze na výrobu transportbetonu 14,35 mil. t přírodního kameniva. Za předpokladu, že by se všechen inertní minerální odpad recykloval a využíval jako kamenivo do betonu, dalo by se tak nahradit 34 % spotřeby přírodního kameniva. Reálně však tato hodnota bude výrazně nižší, jelikož určitá část nemusí vyhovovat kvalitativním požadavkům, najde jiné využití apod. Na druhou stranu je nutné dodat, že reportované množství vyprodukovaného odpadu je podhodnocené. Velká část minerálního odpadu se využívá na zpětné zásypy v rámci staveniště, příp. na jiných místech, a není tak zaevidována v celkových statistikách. Lze předpokládat, že v budoucnu se množství SDO vhodného pro recyklaci bude zvyšovat a to např. i díky technologiím, které dokáží recyklovat vytěženou zeminu a separovat z ní čisté kamenivo. Nicméně deficit mezi množstvím kameniva potřebného pro výrobu betonu a množstvím recyklovatelného materiálu zde zůstane a s ním i závislost na spotřebě přírodního kameniva.
Lokální dostupnost a recyklační proces
Vedle celkové kapacity SDO je zde i otázka lokální dostupnosti. Aby využívání SDO jako recyklovaného kameniva do betonu dávalo ekologický i ekonomický smysl, musí se zdroj nacházet v blízkosti jak recyklačního střediska, tak i betonárny, která bude recyklát využívat. S prodlužováním transportních vzdáleností mezi místem demolice a recyklačním střediskem, příp. mezi recyklačním střediskem a betonárnou, se zvyšuje jak dopad na životní prostředí primárně ve formě emisí CO2 vypouštěných do ovzduší z nákladní dopravy, tak i výsledná cena recyklovaného kameniva, která nakonec nemusí být konkurenceschopná vůči ceně přírodního kameniva. Ideální schéma je, když recyklace probíhá pomocí mobilní recyklační linky přímo na stavbě a odtud je recyklované kamenivo distribuováno přímo na betonárny. Toto schéma je však ve většině případů nemožné, jelikož největší množství demolic probíhá v centrech a okolí měst, kde na tak prostorově náročné operace není místo, a ani by to neocenili lidé, kteří bydlí v okolí. S tím souvisí další bod, a to že recyklované kamenivo bude dostupné primárně v okolí větších měst. V poslední řadě je zde otázka dostupnosti recyklovaného kameniva na trhu. Momentálně je velmi málo recyklačních středisek, které jsou schopné produkovat recyklát požadované kvality k použití pro výrobu betonu.
Výsledná kvalita recyklátu je dána hlavně recyklačním postupem, zejména počtem kroků ve fázi třídění před samotným drcením, a také tím, jestli dochází k čištění od plovoucích částic, prachu či hlíny pomocí strojového proplachování. Právě tento krok výrazně zlepšuje kvalitu výsledného recyklátu, která se následně propíše i do vlastností betonu. Větší počáteční investice, kterou je nutné udělat pro zajištění požadované kvality recyklátu, spolu s procesem certifikace výrobku recyklovaného kameniva podle normy ČSN EN 12620+A1, ve většině případů majitele recyklačních středisek odradí od zavedení recyklovaného kameniva do betonu mezi své produkty.
Kvalita recyklovaného kameniva
Vlastnosti betonu s recyklovaným kamenivem jsou závislé na dvou parametrech: kvalitě recyklátu, resp. 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. Samozřejmě vždy také záleží na zdroji betonového recyklátu, ale obecně platí, že betonový recyklát je kvalitnější než směsný nebo cihelný. Z technologického hlediska je tedy nejlepší využívat čistě betonový recyklát. Problém tkví v jeho nedostatku. Betonového recyklátu je k dispozici velmi málo a nachází uplatnění i mimo výrobu betonu. Produkci betonového recyklátu by mohl zvýšit proces selektivní demolice staveb, který zajišťuje, aby se stavební odpad třídil již během demolice podle jednotlivých materiálů. Namísto směsného recyklátu by tak vznikalo více čistého betonového recyklátu. V praxi se však zatím selektivní demolice uplatňuje stále jen velmi zřídka, a to zejména z důvodu velké časové náročnosti celého procesu. Betonový recyklát tak vzniká hlavně z demolic čistě betonových staveb jako jsou např. dopravní stavby. Při demolicích starých průmyslových objektů nebo rezidenčních staveb, kde se nachází mix betonových a cihelných konstrukcí, vzniká převážně recyklát směsný. Většina výrobců betonu se proto z výše uvedených důvodů uchýlila k využívání směsného recyklovaného kameniva, které je kapacitně i cenově dostupnější. Při výrobě recyklovaného kameniva vzniká během procesu drcení hrubá i drobná složka recyklátu, která se následně třídí na jednotlivé frakce. Poměr mezi hrubou a drobnou složkou závisí na typu drtiče a vstupním materiálu, obecně však vzniká drobné složky více. Hrubá frakce 8/16 nebo 11/22 je ekonomicky i technologicky efektivnější než drobná frakce 0/4 nebo 0/8. Nicméně, v případě, kdy by se zpracovávala pouze hrubá frakce recyklátu, velké množství materiálu by zůstalo nevyužito s potenciálem použití pouze pro zpětné zásypy. Pro maximalizaci využití recyklátu je potřeba zpracovávat i drobnou frakci.
Vliv recyklovaného kameniva na vlastnosti betonu
Dopad recyklovaného kameniva na vlastnosti betonu byl zkoumán v mnoha tuzemských i zahraničních studiích. Obecně lze tvrdit, že recyklované kamenivo má negativní vliv na většinu vlastností betonu. Vedle kvality (druhu) recyklovaného kameniva hraje ještě významnější roli jeho obsah v 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. Vyšší pórovitost následně ovlivňuje všechny vlastnosti betonu.
Čtěte také: Cesta z pražců: Návod krok za krokem
Vlastnosti čerstvého betonu
V čerstvém stavu je kvůli vyšší nasákavosti recyklátu ovlivněna hlavně zpracovatelnost betonu, která v čase klesá rychleji než u běžného betonu. Většina výrobců chemických přísad již ale nabízí přísady, kterými lze ztrátu konzistence účinně řešit. Nicméně, i přes to je stále nutné počítat s vyšší dávkou záměsové vody, která je potřeba pro kompenzaci nasákavosti a aktivaci chemických přísad.
Mechanické vlastnosti ztvrdlého betonu
Mechanické vlastnosti betonu jako je pevnost v tlaku, pevnost v tahu a modul pružnosti se zhoršují se zvyšujícím se podílem recyklovaného kameniva v betonu. Při 15% podílu recyklovaného kameniva poklesne pevnost v průměru o 6 až 8 %, v případě 50% podílu o 11 až 14 % a při plné náhradě až o 22 %. Drobné recyklované kamenivo má mírně vyšší dopad na pevnost v tlaku než hrubá frakce. U tahové pevnosti betonu je trend obdobný, pouze relativní pokles tahové pevnosti oproti běžnému betonu s přírodním kamenivem je nižší než u pevnosti v tlaku. Objemová hmotnost ztvrdlého betonu je taktéž recyklovaným kamenivem ovlivněna. Pokles objemové hmotnosti je přibližně 2 % při 15% podílu recyklátu v betonu, 7 % v případě 50% podílu a 13 % při plné náhradě přírodního kameniva recyklovaným. Nižší objemová hmotnost betonu může mít vliv např. na vzduchovou neprůzvučnost konstrukcí.
V případě 15% podílu recyklovaného kameniva je pokles modulu pružnosti téměř zanedbatelný a pohybuje se okolo 2 až 4 %, při 50% náhradě se hodnota modulu pohybuje o 39 až 45 % níže oproti běžnému betonu, a při plné náhradě může modul poklesnout až o 55 %, což již výrazně omezuje použití betonu do konstrukčních prvků vystavených vyššímu deformačnímu namáhání. Stejně jako u pevnosti v tlaku platí, že hrubá frakce vykazuje lepší hodnoty modulu pružnosti při stejném podílu recyklátu než drobná frakce. Ztrátu modulu pružnosti nelze efektivně kompenzovat jinou úpravou složení betonové směsi, jelikož jeho hodnota závisí primárně na použitém typu kameniva.
Trvanlivost betonu
Výsledky hloubky průsaku tlakovou vodou nepotvrzují trend z pevnostních charakteristik, a to pravděpodobně kvůli nepříznivé opakovatelnosti a reprodukovatelnosti této zkoušky. Pouze beton se 100% obsahem recyklátu reportuje v průměru vyšší hloubku průsaku než ostatní směsi, které jsou mezi sebou srovnatelné. Z pohledu trvanlivosti je nejzajímavější sledovat mrazuvzdornost betonu, která by mohla rozšířit aplikaci betonu s recyklovaným kamenivem i na konstrukce vystavené mrazovým cyklům. Zde jsou ale výsledky nekonzistentní, odolnost betonu totiž závisí zejména na kvalitě recyklátu. Základní předpoklad pro mrazuvzdornost betonu je i mrazuvzdornost použitého kameniva. V případě recyklovaného kameniva lze mrazuvzdornost zaručit pouze za předpokladu, že známe zdroj SDO, ze kterého byl recyklát vyroben, a mrazuvzdornost betonu s ním byla ověřena. Recyklované kamenivo musí obsahovat převážně betonovou složku z původně mrazuvzdorných konstrukcí nebo kvalitní cihelné či keramické materiály. Zajištění takové kvality recyklátu klade vysoké nároky na recyklační proces, který, jak již bylo zmíněno dříve, není zatím rozšířeným standardem. U dlouhodobě sledovaných parametrů jako je např. dotvarování nebo smrštění betonu vlivem vysychání bylo taktéž vypozorováno, že s rostoucím podílem recyklovaného kameniva v betonu se dotvarování a smrštění zvětšuje. Důvodem je opět vyšší pórovitost recyklovaného kameniva a s tím i spojená vyšší nasákavost a potřeba záměsové vody. Smrštění od vysychání se může při 100% náhradě recyklovaným kamenivem zvýšit v průměru až o 30 % v porovnání s běžným betonem, nicméně, tento jev lze částečně ovlivnit složením betonu a smrštění od vysychání tak snížit.
Možnosti využití recyklovaného betonu ve stavebnictví
Vezmeme-li v potaz všechny výše zmíněné skutečnosti týkající se dostupnosti recyklovaného kameniva a vlastností betonu z něj vyrobeného, pak se nabízí otázka, na které typy staveb, potažmo konstrukcí, je tento materiál vhodný. Dopravní a inženýrské stavby, jakými jsou např. pozemní komunikace, mosty, tunely, vodní díla ad., se navrhují většinou s životností přes 100 let a zásadním požadavkem na beton je jeho trvanlivost. Často se jedná o konstrukce vystavené mrazovým cyklům a nadměrnému zatížení. Pro tento typ konstrukcí by měla být snaha dosáhnout nejvyšší možné kvality, což využívání recyklovaného kameniva nepodporuje. Kancelářské stavby a stavby občanské vybavenosti již nabízí širší škálu konstrukcí, kde beton s recyklátem využít. Určité omezení by mohlo být u pohledových konstrukcí, u kterých se může projevit mírné zbarvení obsahem cihelné složky recyklátu. Největší potenciál využití betonu s recyklátem nabízí bytové stavby, které jsou z hlediska konstrukčního systému a požadavků kladených na tento materiál velmi vhodné.
Čtěte také: Průvodce stavbou asfaltové příjezdové cesty
Příklady praktického využití
Recyklát je plnohodnotnou náhradou přírodních materiálů. Recyklovat je možné odpad z demolic budov, vozovek nebo jiných objektů. Pro asfaltové a směsné recykláty provádíme základní mechanické zkoušky ve Zkušebně kamene a kameniva, s.r.o. v Hořicích a u všech recyklátů vč. tříděných zemin provádíme chemické zkoušky dle příslušných norem v akreditované analytické laboratoři BIOANALYTIKA CZ, s.r.o.
Nabízíme různé druhy recyklátů, které se liší svými vlastnostmi a použitím:
- Betonový recyklát: Frakce 0/63 s prohlášením o vlastnostech dle ČSN EN 13242, kamenivo pro nestmelené směsi a směsi stmelené hydraulickými pojivy pro inženýrské stavby a pozemní komunikace. Nabízíme také v dalších frakcích, např. 0/16, 16/63 a 63/125. Betonový recyklát je jednosložkový betonový materiál z výroby železobetonových prvků. Je možné ho použít pro zásyp a tělesa násypu, jako náhrada kameniva, pro zpevnění ploch a cest, podloží pro betonové plochy a jako adekvátní náhrada za makadam nebo lomový kámen.
- Asfaltový recyklát: Frakce 0/63 (MN), použitelný pro zásypy, násypová tělesa, na opravu cest, chodníků a zpevněných ploch. Nabízíme také v dalších frakcích, např. 0/16, 16/63, 63/125. Je velmi vhodný zejména pro technologie za studena za použití emulzí. Nahrazuje drahou živočišnou směs v komunikacích nižších tříd, místních komunikacích a chodnících. Využití asfaltového recyklátu zahrnuje zakládání staveb, podkladové vrstvy komunikací, parkovišť, zámkových dlažeb a terénní úpravy.
- Směsný recyklát: Frakce 0/63 (MN), použitelný pro zásypy a násypová tělesa nebo jako náhrada zemin. Nabízíme také v dalších frakcích, např. 0/16, 16/63, 63/125. V současnosti je ve většině případů užíván směsný (příp. cihlový) recyklát jako zásypový materiál, např. na úpravy podloží pozemních komunikací, terénní úpravy a hojně využíván pro dekorace jako okrasný kačírek na zahradách a v zahradních jezírkách.
- Tříděná zemina: Frakce 0/16, použitelná pro zásypy, násypová tělesa, hrubé i konečné terénní úpravy. Nabízíme také v dalších frakcích, např. 0/32, 0/45.
Cihlový recyklát můžeme použít k obsypu kanalizačního a vodovodního potrubí. Asfaltový recyklát se může použít při výstavbě málo vytížených cest nebo cyklostezek. Recyklujeme a třídíme stavební odpad o různých frakcí dle požadavku zákazníka. Do areálu firmy můžete sami na svoje náklady dovést stavební odpad a zároveň můžete zde zakoupit štěrky a recykláty různých frakcí, sypký materiál, zeminu aj. písek tř.
Pardubický kraj už víc než rok chce po firmách, které opravují silnice, aby využívaly recyklovaný asfalt. A to minimálně 15 procent z použitého materiálu. Recyklovaný asfalt je vlastně původní povrch, který při opravách stavebníci odstraňují, tedy asfalt a kamenivo. Tohle dřív končilo na skládkách, potvrdil to náměstek hejtmana Michal Kortyš (ODS): „Ten název říká, že to je recyklovatelný materiál. To, co vytěžíme, když opravujeme silnice, se snažíme vrátit zpátky do té nové silnice. V tuto chvíli řešíme, že do těch vrchních vrstev budeme dávat zhruba 25 % recyklátu. Do těch spodních se snažíme připravovat další normy, které by nám to umožnily.“ Pardubický kraj má použití recyklátu jako povinnou podmínku už druhý rok. A jak už naznačil náměstek hejtmana Michal Kortyš, chtějí zvyšovat procento recyklátu jak do ložné i podkladové vrstvy. Kromě asfaltu a kameniva se bude ze starých silnic do budoucna recyklovat i beton. Při sanacích spodních vrstev bude možné ho používat v 50 až 100 procentech. Pardubický kraj by uvítal, kdyby recyklát požívaly i další kraje a Ředitelství silnic a dálnic, protože pak by mohly obalovny bez obav dát peníze do nových technologií a připravovat pro rekonstrukce obalové směsi s vysokým podílem recyklátu.
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. Tyto produkty nabízejí směsi, kde je zahrnuto 50 % recyklovaného kameniva, a dokonce i recyklovaného betonu s 15% podílem recyklátu.
Koeficienty pro výpočet potřebného materiálu
Pro správný výpočet potřebného množství materiálu je důležité znát koeficienty pro různé materiály. Například pro výkop o délce 5m, šířce 3m a hloubce 0,20m, což je 3m3, budete potřebovat přibližně 3m3 x 1,65 (koeficient pro štěrk) = 4,95 tun štěrku. Následující tabulka uvádí koeficienty pro běžné materiály:
| Materiál | Koeficient |
|---|---|
| Štěrk | 1,65 |
| Písek | 1,5 |
| Recyklát | 1,7 |
| Zemina | 1,4 |
Prodej a doprava recyklátů v ČR
Prodej a rozvoz stavebních sypkých materiálů jako písek, štěrk, recyklát, zemina, substrát atd. zajišťujeme po celé České republice. Stačí zadat název vaší obce nebo města, vybrat materiál a online spočítáme finální cenu včetně dopravy. Nejvýhodnější cenu ve vašem místě zjistíte ihned online. Zjistěte přesnou cenu zadáním obce/města nebo PSČ.
Likvidace stavebního odpadu
Ke třídění a následné recyklaci je přijímán pouze následující odpad dle Katalogu odpadů Vyhlášky č. 19 12 09 - nerosty (např. směsi nebo oddělené frakce betonu, cihel, tašek a keram. Vyhláška č. 294/2005 Sb., o podmínkách ukládání odpadů na skládky a jejich využívání na povrchu terénu a změně vyhlášky č. 383/2001 Sb., o podrobnostech nakládání s odpady (příloha č. 1 odst.2 vyhl. č. 294/2005 Sb. a příloha č. 2 vyhl. č. 393/2001 Sb.) předepisuje povinnost dodavatele odpadu (vlastníka odpadu) předat provozovateli zařízení k nakládání s odpady Základní popis odpadu (ZPO) a to v případě jednorázové nebo první z řady opakovaných dodávek odpadu v jednom kalendářním roce. Z tohoto důvodu odpad, jehož vlastnosti nebudou deklarovány ZPO, nebude na recyklační středisko přijat. V případě, že dodavatelem odpadu je nepodnikající fyzická osoba, je vyhl. č. 294/2005 Sb. o podmínkách ukládání odpadů na skládky a jejich využívání na povrchu terénu a změně vyhlášky č.
tags: #cesta #z #betonoveho #recyklatu #popis