Recyklace stavebních materiálů představuje efektivní způsob, jak snížit náklady na stavbu a zároveň přispět k ochraně životního prostředí. Ať už jde o recyklaci betonu, suti nebo cihel, tento trend nabývá na popularitě díky své udržitelnosti a ekonomické výhodnosti. V tomto článku se podíváme, jak recyklace funguje, co vše lze znovu použít a jaké výhody přináší nejen stavitelům, ale i celé planetě. Produkce stavebních hmot je dosud převážně založena na využívání klasických nerostných surovin, které jsou neobnovitelné. Přesto dochází k rychlému nárůstu využití odpadních surovin jako druhotných surovin, které v těchto výrobcích primární suroviny částečně nebo i úplně nahrazují.
Co jsou primární a druhotné suroviny?
Za primární suroviny se považují přírodní látky anorganického nebo organického původu určené k dalšímu použití. Druhotné suroviny jsou suroviny nebo materiály získané z odpadů, které jsou využitelné k dalšímu zpracování.
Proč recyklovat stavební materiály?
Vzrůstající objem odpadních a druhotných surovin všeho druhu je doprovodným jevem ekonomicky rozvinuté společnosti a současně jedním z problémů ochrany životního prostředí. Značný podíl v objemech odpadů představuje stavební odpad. Stavebnictví zatěžuje životní prostředí výrobou stavebních hmot, která je náročná na spotřebu energie a těžbu přírodních surovin, dopravní náročností (dopravované materiály a celé stavby mají značnou hmotnost), lokálně a krátkodobě vlastním staveništěm (hlučností, prašností, stavebními odpady) a dlouhodobě užíváním budov (jejich vytápění je energeticky náročné).
Současně je stavebnictví schopno životnímu prostředí částečně odlehčovat, a to především schopností spotřebovávat průmyslové a stavební odpady jako náhradu přírodních surovin. Podíly jsou odlišné podle urbanizace a industrializace oblasti, proto je nutno uvedená čísla považovat pouze za orientační. Kvantifikace stavebního odpadu vychází z technologie výstavby, průměrného stáří demolovaných objektů a hustoty zástavby. Stavební a demoliční odpady představují v zemích Evropské unie nezanedbatelný podíl na celkové produkci odpadů (jde přibližně o 25 % odpadů). Tyto odpady však zároveň představují alternativní zdroj druhotných surovin a existují plány na jejich využívání. V oblasti stavebních odpadů bylo stanoveno využití těchto druhotných zdrojů do konce roku 2005 na hodnotu 50 % a do konce roku 2012 na hodnotu 75 % hmotnosti vznikajících stavebních a demoličních odpadů. Toto opatření ke zvýšení podílu recyklované a znovu využité části by mělo vést k výraznému snížení zatížení životního prostředí - a to jak ve formě snížení produkce odpadů, tak také snížení objemu vytěžených primárních nerostných surovin. Nezanedbatelný je také vliv stavebních odpadů na náklady stavební výroby.
Pórobeton jako lehký stavební materiál
Pórobeton díky své pórové struktuře řadíme mezi lehké stavební materiály a je tedy vhodný například pro rekonstrukce bytových jednotek, nadstavby rodinných domů, pro vytváření protipožární ochrany. Díky tomu se sníží celková hmotnost konstrukce a je možné širší využití například při aplikacích materiálu za účelem snížení zatížení nenosných stěn nebo u nadstaveb domů.
Čtěte také: Jak kreativně využít staré cihly na zahradě
Využití zbytků pórobetonu a jiných tvárnic
Při stavbě domů, garáží, plotů a zídek používáme různé druhy cihel a tvárnic, většinou jich ale nakoupíme pro jistotu víc, než nakonec upotřebíme. Zbytkové tvarovky můžete využít mnoha kreativními způsoby:
- Květináče: Nejlépe se pracuje s dutými tvarovkami, které stačí naplnit zeminou a je z nich jednoduchý květináč. Tvárnice můžete poskládat různě vedle sebe a na sebe, jako byste hráli tetris, a vytvořit tak celou kaskádu pro sukulenty nebo jiné rostliny, jaké se vám líbí.
- Lavičky: Z tvárnic lze také snadno vyrobit lavičku k posezení; tvárnice budou tvořit bočnice a případně střední podpěru, do dutin se zasunou dřevěné hranoly, opatřené nátěrem proti škůdcům a nepřízni počasí.
- Záhonové lemy a spirály: Tvarovkami je možné lemovat záhon nebo je využít ke stavbě bylinkové spirály, případně vyvýšeného záhonu.
- Zpevnění svahu: Zbylé tvarovky vám rovněž mohou pomoci zpevnit svah.
Recyklace stavebních materiálů: Jak to funguje a co vše lze recyklovat?
Recyklace stavebních materiálů je chytrý způsob, jak přeměnit odpad z demolic nebo staveb na užitečný materiál pro nové projekty. Namísto toho, aby stavební suť končila na skládkách, může být zpracována na nové cihly, podklady pod silnice nebo dlažbu, čímž získává nový smysl a využití. Tento proces šetří přírodní zdroje, snižuje náklady na materiál a minimalizuje dopady na životní prostředí. Díky moderním technologiím se odpad mění v cenný zdroj, což je výhodné nejen pro váš rozpočet, ale i pro naši planetu. Navíc recyklace podporuje udržitelný rozvoj, který je klíčový pro budoucnost stavebnictví.
Jaké materiály lze recyklovat?
Recyklace stavebních materiálů zahrnuje pestrou škálu materiálů, které mohou být znovu využity a přetvořeny pro nové účely:
- Recyklace betonu: Beton je jedním z nejběžnějších materiálů, který lze recyklovat. Po rozbití a rozdrcení se používá jako základ pod silnice, parkovací plochy nebo podkladové vrstvy v nové výstavbě. Tento proces nejen šetří suroviny, ale také snižuje potřebu těžby nových materiálů. Odpadní frakci 0-1 mm je možné efektivně upravit např. vysokorychlostním mletím. V této frakci je cementová matrice s nezhydratovanými a hydratovanými slínky s dalšími produkty z hydratace a původní kamenivo frakce 0-1 mm nebo kamenivo podrcené při zpracování betonového recyklátu.
- Recyklace suti: Stavební suť, která zahrnuje směs betonu, cihel a dalších materiálů, může být zpracována na recyklované kamenivo. To je ideální pro terénní úpravy, výstavbu cest nebo jako zásypový materiál. Tím se minimalizuje množství odpadu na skládkách.
- Recyklace cihel: Staré cihly lze očistit od malty a znovu použít při stavbě menších objektů, zahradních zídek nebo jako stylový dekorativní prvek. Jejich recyklace dodává projektům rustikální kouzlo a šetří finanční prostředky.
- Recyklace dřeva: Dřevo z demolic lze opravit a znovu použít na stavební konstrukce, nebo rozdrtit na štěpku pro výrobu OSB desek, palivové brikety či mulčovací materiál. Tento postup snižuje potřebu těžby nového dřeva a je skvělý pro udržitelnost.
- Recyklace kovů: Kovy jako ocel, hliník nebo měď jsou velmi snadno recyklovatelné. Mohou být roztaveny a znovu využity v nových výrobcích, což snižuje energetickou náročnost a ekologickou stopu. Recyklace kovů je jednou z nejefektivnějších metod, jak šetřit suroviny a snižovat emise.
Proč investovat do recyklace?
Recyklace stavebních materiálů není jen trendem, ale chytrou volbou, která přináší hned několik skvělých benefitů:
- Ekonomické úspory: Recyklace vám pomůže ušetřit. Náklady na nový materiál a odvoz odpadu mohou být díky recyklaci výrazně nižší.
- Ekologická udržitelnost: Recyklace šetří planetu! Místo zbytečné těžby přírodních surovin a vysokých emisí CO₂ dáte materiálům druhou šanci.
- Snížení odpadu na skládkách: Skládky nemají neomezenou kapacitu, a právě stavební odpad je jedním z největších přispěvatelů. Recyklace účinně snižuje množství odpadu a mění ho na užitečné produkty.
- Podpora cirkulární ekonomiky: Místo jednorázového využití se materiály vrací zpět do oběhu. Recyklace pomáhá vytvářet svět, kde nic nepřijde nazmar, a podporuje udržitelný přístup ke stavebnictví.
Jak probíhá proces recyklace?
Recyklace stavebních materiálů je fascinující cestou, která mění nepotřebné zbytky na cenné zdroje. Jak přesně tento proces vypadá?
Čtěte také: Akumulační kamna a jejich cihly
- Sběr a třídění odpadu: Vše začíná sběrem a pečlivým tříděním materiálů. Beton, cihly, kovy, dřevo - každý typ odpadu je oddělen, aby mohl být efektivně zpracován. Díky tomuto kroku se minimalizuje plýtvání a maximalizuje využitelnost. Z hlediska recyklace je velmi výhodné zvolit takový postup demoličních prací, který by také umožňoval využití celých stavebních prvků a dílců. Při běžných demoličních pracích se ukázalo zcela nezbytné (z hlediska dalšího využití stavební sutě) provádět důsledné třídění. Je jednoznačně prokázáno, že třídění již na stavbě je mnohem účinnější a také levnější než u výrobce recyklátu.
- Zpracování materiálu: Následuje fáze, kdy se suť mění v použitelný recyklát. Beton je drcen na menší kusy, cihly očištěny od staré malty, dřevo se štěpkuje a kovové prvky se taví. Tento proces zajišťuje, že každý materiál je připraven na svou další životní etapu.
- Využití recyklátu: Hotový recyklovaný materiál nachází své nové místo na stavbách. Betonový recyklát se používá jako pevný podklad, drcené cihly jako výplň a dřevěná štěpka při výrobě OSB desek. Recyklát tak znovu slouží a přispívá k udržitelnému stavebnictví.
Jak recyklace chrání přírodu?
Recyklace stavebních materiálů je jako balzám pro naši planetu - šetří její zdroje, chrání krásy krajiny a snižuje ekologickou zátěž. Když recyklujete beton, cihly nebo dřevo, významně omezujete potřebu těžby nových surovin. Díky tomu zůstávají přírodní oblasti nedotčené, což prospívá nejen krajině, ale také živočichům, kteří ji nazývají domovem. Proces recyklace znamená také menší energetickou náročnost ve srovnání s výrobou nových materiálů. To přímo přispívá ke snížení emisí skleníkových plynů, které ohrožují naše klima. Konečný výsledek? Méně uhlíkové stopy, zdravější ovzduší a příroda, která má šanci dýchat. Recyklace je zkrátka skvělý způsob, jak stavět a zároveň myslet na budoucnost naší planety.
Využití vedlejších produktů spalování v pórobetonu
Konkurenční prostředí velkých firem vytváří tlak na co nejnižší výrobní náklady při nezměněné kvalitě produktů. To vede v poslední době k tendencím částečně nahrazovat primární suroviny surovinami druhotnými, technologie a výrobní procesy přitom zůstávají zachovány. Ke snížení nákladů spojených s výrobou je také vhodné zkrácení doby autoklávování, které je po ekonomické stránce velmi nákladné. Při použití vhodných druhotných surovin je možné snížit objemovou hmotnost pórobetonu při zachování fyzikálně-mechanických vlastností, např. pevnosti. Zkoumáno bylo především využití 10 %, 30 % a 50 % příměsi fluidních úletových i ložových popelovin a škváry, vzniklé při vysokoteplotním spalování v pórobetonu. Pórobeton s příměsí druhotných surovin byl ošetřován v hydrotermálních podmínkách autoklávu při 7hodinové izotermní výdrži na 190 °C. Výsledky ukázaly, že množství příměsi fluidního úletového a ložového popele i škváry má vliv na reologické vlastnosti. Výzkum ukázal, že 10% využití příměsi druhotných surovin výrazně neovlivní fyzikální vlastnosti vzorků.
Popílky a škvára
Popílky jsou nejjemnější zbytky ze spalování uhlí, které jsou zachycovány v odlučovačích. Dosahují zrnitosti 0,001-1 mm. Popílek je heterogenní směs částic, jenž se liší tvarem, velikostí a chemickým složením. Při klasickém vysokoteplotním spalování vzniká vedle popílku také škvára. Fluidní ohniště spalují drcené palivo vnášené vzestupným proudem spalovacího vzduchu a vznikajících spalin tak, že zrna paliva se vyhoříváním postupně zmenšují. Vznikající popílek je vynášen do určité výšky, kdy vlivem rozšiřujícího se průřezu ohniště poklesne rychlost nosného média na hodnotu rychlosti vznosu. Částice neustále víří kolem své rovnovážné polohy. Tuhé zbytky po spálení se nesmí spékat, to znamená, že musí mít maximální teplotu nižší než je teplota měknutí popelovin. Spalování probíhá při teplotách okolo 850 °C. Ve fluidním ohništi vznikají fluidní popílky, které se dělí podle jemnosti na úletový popílek a ložový popel. U fluidního popílku nedochází k protavování popílkových částic, zrna zůstávají porézní, mají vrstevnatou strukturu, velký měrný povrch. Fluidní popílky obsahují větší množství SO₃, který je zejména ve formě anhydritu. Ten má podobné vlastnosti jako sádrovec a z toho důvodu teoreticky není potřeba do pórobetonu s fluidním popílkem sádrovec přidávat. Oxid vápenatý obsažený v popílku je v reaktivní podobě CaO a v nereaktivní podobě CaSO₄ ve vztahu k hydrotermální reakci.
Příprava vzorků pórobetonu s druhotnými surovinami
Mezi primární suroviny patří vápno, cement a písek. Pro přípravu vzorků byl použit cement CEM I 52,5 N, což je portlandský cement s obsahem slínku 95-100 % a obsahem doplňujících složek 0-5 %. Použité vápno je označeno podle ČSN EN 459-1 „Stavební pálené vápno“ CL 90-Q (R5, P1). Křemičitý písek má dle chemického složení vyšší podíl alkálií, ale dostatečné množství oxidu křemičitého (92,91 % hmot.). Fluidní ložový popel a škvára mají zrna velikosti 0-8 mm. Z toho důvodu byly mlety v kulovém mlýně na požadovaný měrný povrch cca 300 m²/kg. Daný měrný povrch byl stanoven na základě jemnosti písku, používaného standardně při výrobě pórobetonu. Referenční receptura kopíruje recepturu, používanou v současné době v reálné technologii výroby autoklávovaného pórobetonu. Tato receptura byla modifikována přídavkem 10 %, 30 % a 50 % příměsi druhotné suroviny.
Příprava vzorků probíhala tak, že do předehřátého pískovo síranového kalu (40 ± 1) °C byla přidána plastifikační přísada a směs byla mísena po dobu 5 sekund. Předem zhomogenizované vápno, cement a druhotná surovina byly dávkovány do míchačky společně s kalem a byly míseny po dobu 45 sekund. Poté byly setřeny stěny míchačky a nadávkována hliníková suspenze. Směs byla dále mísena po dobu 60 sekund. Celé míchání netrvalo déle jak 120 sekund. Čerstvá surovinová směs byla dávkována do forem. Zrání vzorků probíhalo v laboratorní sušárně při 40 °C po dobu 24 hodin. Autoklávování vzorků probíhalo v laboratorním autoklávu při 7hodinové izotermní výdrži 190 °C. Teplota rozpustnosti křemičitého písku při hydrotermálních podmínkách je 180 °C. Pro zaručení vhodných hydrotermálních podmínek i v jádru vzorku je zvolena teplota výdrže 190 °C. Tvorba tobermoritu a vytvrzení směsi je závislá kromě teploty také na době autoklávování. Zvolená 7hodinová doba se opírá o reálnou průmyslovou technologii výroby.
Čtěte také: Jak na starý cement
Vliv příměsí na vlastnosti pórobetonu
Přídavek ložového popele má podobný vliv na konzistenci směsi jako přídavek fluidního úletového popílku. Je to dáno jejich podobnou mírou nasákavosti, která má u těchto surovin hodnotu přes 100 %. Ukázalo se, že přídavek škváry nemá prokazatelný vliv na reologii směsi. S rostoucím množstvím příměsi zůstává spotřeba záměsové vody stejná. Z výsledků lze říci, že výslednou konzistenci směsi neovlivňuje pouze množství záměsové vody, ale je závislá i na měrném povrchu, nasákavosti a chemickém složení použité příměsi. Pevnost v tlaku byla stanovována podle normy ČSN 73 1350 „Zkoušení pórobetonu“. Koeficient konstruktivnosti vyjadřuje poměr mezi pevností v tlaku (fc) a objemovou hmotností (OH) vzorků.
Tabulka níže shrnuje vliv různých příměsí na pevnost v tlaku a koeficient konstruktivnosti:
| Typ příměsi | Množství příměsi (%) | Pevnost v tlaku (oproti referenčnímu vzorku) | Koeficient konstruktivnosti (oproti referenčnímu vzorku) |
|---|---|---|---|
| Fluidní úletový popílek | 10 | o 10 % nižší | o 13 % nižší |
| Fluidní ložový popel | 10 | pokles o 0,1 MPa | o 2 % nižší |
| Fluidní ložový popel | 30 | o 32 % nižší | - |
| Škvára | 10 | až o 9 % vyšší | - |
| Škvára | 30 | o 37 % nižší | - |
| Škvára | 50 | o 53 % nižší | - |
S rostoucím podílem příměsi druhotné suroviny se pevnost v tlaku a koeficient konstruktivnosti snižuje. Při 7hodinovém autoklávování dosáhly vzorky s 10 % příměsi fluidního ložového popele srovnatelné pevnosti i koeficientu konstruktivnosti jako referenční vzorek. Při vyšším množství příměsí tobermorit hůře krystalizuje, to je pravděpodobně způsobeno vyšší reaktivitou oxidu křemičitého, který nemá dostatek hydroxidu vápenatého pro reakci. Vzorek s příměsí škváry dosáhl vyšších pevností díky vysokému obsahu oxidu křemičitého. Na rozdíl od fluidních popelů vzniká škvára při teplotě nad 1000 °C a vznikají zrna slinutá a méně reaktivní.
Ve vzorcích byla sledována intenzita difraktovaného záření nejintenzivnější linie minerálu tobermoritu. Vyšší intenzita svědčí o lepší krystalické struktuře minerálu. U vzorku s 10% příměsí fluidního úletového popílku dosahuje nejintenzivnější linie tobermoritu vyšší intenzity než u referenčního vzorku. Vzorek s 10% podílem příměsi fluidního ložového popele dosáhl také vyšší intenzity nejintenzivnější linie tobermoritu než referenční vzorek. Z toho vyplývá, že použití fluidních úletových a ložových popelovin je výhodné v množství 10 %. Toto množství fluidního úletového a ložového popele má pozitivní vliv na vznik tobermoritu. Fluidní úletové a ložové popeloviny jsou tvořeny hlinitokřemičitými porézními zrny, která jsou amorfní. Díky tomu tyto popílky velmi dobře reagují s hydroxidem vápenatým při hydrotermálním ošetření za vzniku tobermoritu. Vzorek s příměsí škváry dosáhl nižší intenzity difraktovaného záření na nejintenzivnější linii minerálu tobermoritu než referenční vzorek. Na rozdíl od fluidních popílků ale intenzita nejintenzivnější linie tobermoritu s vyšší příměsí škváry klesá nepatrně.
Výzkum prokázal, že při výrobě pórobetonu je možné využití fluidních popelovin a škváry z vysokoteplotního spalování. Nejvyšší pevnosti dosáhl vzorek s 10% příměsí škváry. Vzorky s příměsí škváry dosáhly vyšších pevností než referenční vzorek při zachování objemových hmotností. Vzorky s 10% příměsí fluidních úletových a ložových popelovin dosáhly srovnatelných pevností s referenčním vzorkem. Další experimentální vývoj bude směřovat ke zkoušení dalších nových druhů druhotných surovin a jejich kombinace pro dosažení maximální náhrady primárních surovin.
Využití mikromletého recyklovaného betonu v lehčených cementových kompozitech
V současné době tvoří v Evropské unii stavební a demoliční odpady (SDO) téměř 33 % z 2,5 mld. t vyprodukovaného odpadu, přičemž cca 25 % SDO tvoří beton. Mezi známé aplikace patří použití recyklovaného betonu frakce 1-32 mm, a to jako recyklovaného kameniva do betonu nebo cementových kompozitních materiálů. Při současné snaze recyklovat co největší množství SDO však může vznikat poměrně velké množství zbytkového odpadu, který je dále využitelný jen částečně. Mezi takovéto materiály patří např. odpadní frakce 0-1 mm. Využití upraveného recyklovaného odpadního betonu frakce 0-1 mm jako náhrady za kamenivo v lehčených cementových kompozitech představuje inovativní přístup. Užitné vlastnosti cementových kompozitních materiálů s recyklátem je možné dále efektivně upravovat při použití druhotných surovin ze stavebního nebo i jiných odvětví průmyslu.
Laboratorní a poloprovozní ověření
Jako pojivo byl použit portlandský cement CEM I 42,5 R s vysokým podílem slínkových minerálů (95 hm. %), kde bylo největší zastoupení alitu (74,6 hm. %). Jako mikromleté plnivo byl použit jemný mikromletý recyklovaný odpadní beton (REC), jenž byl vyroben drcením 100 let starého konstrukčního betonu získaného při rekonstrukci stávající haly zrušené továrny Walter Motors. V prvotní fázi recyklace vznikla drcením SDO frakce 0-32 mm, ze které byla odstraněna ocelová výztuž a odseparována frakce 0-1 mm. Pro napěnění struktury lehčeného cementového kompozitu bylo použito pěnidlo na bázi amidů a kyseliny sulfonové. Samotná pěna byla vyrobena pěnogenerátorem tzv. ex situ a následně vmíchána do čerstvé směsi. Množství záměsové vody negativně ovlivňuje celkovou stabilitu napěněné struktury cementového kompozitu. Z tohoto důvodu byla použita mikrovlákna v kombinaci se superplastifikátorem na bázi modifikovaného polykarboxylátu. Použité dávky superplastifikátoru v hmotnostních procentech pojiva byly dle doporučení výrobce, tedy 2,5 hm. %.
Z uvedených materiálů byly vyrobeny vzorky, které se lišily množstvím použité pěnotvorné přísady a mikrovláken, aby bylo možné stanovit optimální vylehčení s ohledem na výsledné užitné vlastnosti. Všechny vyrobené směsi měly stejný vodní součinitel (v/c = 0,5). Byly stanoveny objemová hmotnost, pevnost v tlaku a součinitel tepelné vodivosti.
Výsledky laboratorních experimentů:
- Objemová hmotnost: Vzorky s nižší objemovou hmotností mají vyšší porozitu.
- Pevnost v tlaku: Vzorky s nižší objemovou hmotností mají také nižší pevnosti v tlaku.
- Součinitel tepelné vodivosti: Nejvýhodnější tepelně-vlhkostní vlastnosti při zachování pevnostních charakteristik měla laboratorně vyrobená směs s označením B.
Cílem dalšího výzkumu bylo převést laboratorní postup výroby lehčeného cementového kompozitu do poloprovozu. Příprava směsi byla provedena na planetární míchačce s vířivým bubnem. V poloprovozním měřítku byla pro mírně upravenou směs B dosažena průměrná objemová hmotnost 1065 ± 8 kg/m³, pevnost v tlaku 13,1 ± 0,8 MPa a součinitel tepelné vodivosti 0,31 ± 0,03 W/mK. V důsledku vyššího vodního součinitele došlo ke „spadnutí“ napěněné struktury lehčeného cementového kompozitu a to negativně ovlivnilo součinitel tepelné vodivosti o 47 % a objemovou hmotnost o 33 %. Oproti tomu vlivem nižší porozity došlo k nárůstu pevnosti v tlaku o 84 %. Výsledný produkt vyrobený v poloprovozním měřítku má srovnatelné vlastnosti s běžně používanými materiály.
V druhé ověřovací fázi byla z lehčených bloků vyzděna stěna na experimentální fasádě Univerzitního centra energeticky efektivních budov ČVUT v Buštěhradu. Plocha segmentu stěny byla 10 m². V závislosti na užitných vlastnostech lehčených bloků byla navržena skladba obvodového pláště podle současných tepelně-technických požadavků. Poloprovozní ověření ukázalo, že s udržením stabilní napěněné struktury by mohl být problém při převozu autodomíchávačem na stavbu. V příspěvku je prezentován nový přístup v oblasti efektivního využití SDO, a to k materiálům často vnímaným jako odpad, který vzniká při úpravě starého betonu za účelem získání recyklovaného kameniva do betonových směsí.
tags: #jak #vyuzit #zbytky #porobetonu