Jedním z aktuálních problémů, který sužuje stavebnictví, je nedostatek zdrojů přírodního kameniva z kamenolomů a štěrkoven. Jednou z možností, jak v některých konstrukcích z betonu nahradit přírodní kamenivo, kterého je nedostatek, neboť stávající lomy jsou dočerpávány a otevření nových se nedaří povolovat, může být použití kameniva recyklovaného.
Náhrada přírodního kameniva v betonu kamenivem recyklovaným s sebou přináší výhody v environmentální i ekonomické rovině. V rovině environmentální se jedná o zpracování málo využívaných, a přitom recyklovatelných surovin, které jsou z větší části ukládány na skládkách nebo deponiích. Kapacita skládek tak může být navýšena pro skládkování odpadů, které nelze dále využít. Zároveň jde o úsporu přírodních zdrojů kameniva pro aplikace, kde je přírodní kamenivo nenahraditelné (mosty, předpjaté konstrukce, výškové budovy ad.). Dalším přínosem je snížení zátěže z dopravy, protože zdroje stavební suti pocházející z demolic starých objektů se většinou nacházejí betonárnám blíže než pískovny a lomy přírodního kameniva.
Z celkové produkce odpadů v ČR (a obdobně je tomu i v Evropě) tvoří v současné době v průměru cca 45 % inertní stavební suť. V České republice tak vznikají ročně cca 4 miliony tun inertní stavební suti, z čehož je výrazná část, tedy zhruba 85 %, ukládána na deponiích nebo skládkách a pouze 15 % je recyklováno a znovu využito, a to převážně s nízkou přidanou hodnotou jako zásypové, podkladní nebo stabilizační vrstvy. Toto využití mimo jiné výrazně ztěžuje další případnou recyklaci této suti kvůli jejímu znečištění, např.
Náhrada části přírodního kameniva, zejména hrubé frakce, v betonu je více méně standardní postup. Náš vývoj a výzkum se však zaměřil na výrobu betonu pouze z recyklovaného kameniva (dále také recyklát či RA z angl. recycled aggregate) včetně drobných frakcí do 4 mm. Beton vyrobený z recyklovaného kameniva, které v ideálním případě nahradí přírodní kamenivo ze 100 %, tedy včetně drobné frakce do 4 mm, je právě takovým produktem.
Rebetong® - Inovativní Beton se 100% Recyklovaným Kamenivem
Na základě tohoto řešení uvedla společnost Skanska na podzim roku 2019 na trh v České republice unikátní výrobek - beton, jež obsahuje ze 100 % pouze recyklované kamenivo, s názvem Rebetong®. Dlouholetá snaha pracovníků ze společnosti ERC-TECH vedla k vývoji unikátní a patentované technologie výroby betonu s využitím recyklovaného kameniva jako 100% náhrady kameniva přírodního, tedy včetně drobné frakce do 4 mm. Následným společným vývojem se společností Skanska byla tato technologie ověřena i v provozních podmínkách výroby betonu na betonárně, byl optimalizován technologický proces pro průmyslovou výrobu a certifikován systém řízení výroby. Dnes je tento výrobek pod značkou Rebetong ve výrobním programu na šesti betonárnách Skanska Transbeton v Čechách a na Moravě.
Čtěte také: Typy a Využití Sádrokartonu
Řešení spočívá jednak ve správné přípravě recyklovaného kameniva, a hlavně v technologickém postupu míchání tohoto betonu s využitím speciální suroviny - nanofilleru, jehož částice posilují pevnostní strukturu kameniva a směsi tak, že výsledný beton dosahuje podobných mechanicko-fyzikálních vlastností jako beton z přírodního kameniva v pevnostních třídách až C25/30 včetně vodonepropustnosti a mrazuvzdornosti.
S ohledem na charakter recyklovaného kameniva je však potřeba počítat s tím, že objemová hmotnost a modul pružnosti jsou nižší než u konstrukčního betonu pouze s přírodním kamenivem, což je potřeba zohlednit při návrhu konstrukcí. Používané příměsi navíc zajišťují trvanlivost takto vyrobených betonových výrobků, umožňují jejich plnou opakovanou recyklaci, a tím eliminují budoucí ekologické zatížení. Dá se tedy směle tvrdit, že tak naplňují nejnáročnější očekávání ohledně cirkulární ekonomiky ve stavebnictví.
Užitné parametry betonu, jež obsahuje pouze recyklované kamenivo z betonového, cihelného, ale i směsného recyklátu, jsou výsledkem dlouhodobého vývoje. První laboratorní testy ukázaly překvapivě dobré výsledky. Vysoký potenciál betonu z RA pro komerční využití byl současně potvrzen i na vlastních developerských projektech. Proto byly neprodleně zahájeny provozní testy přímo na pilotní betonárně v Olomouci a výsledky byly opět velmi dobré.
Na základě těchto dobrých zkušeností společnost Skanska Transbeton přistoupila k certifikaci výroby betonu, jež obsahuje pouze RA, a od září 2019 vyrábí certifikovaný transportní beton s obchodní značkou Rebetong v pevnostních třídách do C25/30, stupně vlivu prostředí do XC2 a prefabrikované stěnové dílce pod obchodní značkou Reblok. V současné době se zaměřuje na výrobu betonu s RA z cihelné stavební suti (vč. drobné frakce do 4 mm), které je na trhu přebytek a jejíž využití má větší ekonomický i ekologický efekt.
Laboratorní a Provozní Zkoušky Betonu z Recyklovaného Kameniva
V rámci výzkumu a vývoje byly v roce 2019 provedeny laboratorní zkoušky na čerstvém i ztvrdlém betonu. Byly navrženy tři receptury s využitím různých druhů recyklovaného kameniva. V prvním kroku návrhu bylo stanoveno maximální zrno kameniva a křivky zrnitosti jednotlivých receptur, dále bylo navrženo množství cementu, příměsi, vodní součinitel a množství přísady. Cílem experimentu bylo zhodnotit vliv druhu recyklovaného kameniva (z betonového, cihelného a směsného recyklátu) na vlastnosti čerstvého i ztvrdlého betonu stejné receptury při použití technologie výroby společnosti ERC-TECH.
Čtěte také: Vše o betonu C16/20
Výsledky testování ukázaly vliv druhu recyklovaného kameniva pouze na některé vlastnosti výsledného betonu. Ze zjištěných poznatků lze konstatovat, že druh recyklátu má vliv na obsah vzduchu v čerstvém betonu, a to tak, že při použití cihelného recyklátu je obsah vzduchu vyšší než u betonového recyklátu, u směsného recyklátu se obsah vzduchu pohybuje mezi hodnotou cihelného a betonového recyklátu. Další vlastností, na kterou má druh recyklovaného kameniva vliv, je objemová hmotnost čerstvého i ztvrdlého betonu. Cihelný recyklát má nižší objemovou hmotnost než recyklát betonový, proto jsou hodnoty objemové hmotnosti betonu vyrobeného z cihelného recyklátu nižší než betonu vyrobeného z recyklátu betonového. Byl také pozorován mírný vliv RA na hloubku průsaku tlakovou vodou a objemové změny, avšak tyto hodnoty nejsou výrazně odlišné od betonů s přírodním kamenivem. Dalším rozdílným parametrem je modul pružnosti, který je dán převážně použitým hrubým kamenivem. U betonu z cihelného recyklátu je modul pružnosti nejnižší, beton ze směsného recyklátu dosahuje opět středních hodnot a modul pružnosti u betonu z betonového recyklátu dosahuje hodnot nejvyšších.
Po úspěšných laboratorních zkouškách bylo přistoupeno k provozním testům na míchacím zařízení BHS DKXS o objemu 1,67 m3 pro ověření realizovatelnosti celého technologického postupu přímo v provozu betonárny. V rámci prvních provozních testů byly ověřeny receptury pro pevnostní třídy C20/25 a C25/30 na bázi 100% cihelného recyklátu. Během provozních zkoušek byla ověřena zpracovatelnost betonu z recyklovaného kameniva, jeho chování, transportovatelnost a chování při ukládání.
Výsledky zkoušek byly porovnány s výsledky jiného výzkumu [9], ve kterém bylo v betonu použito také pouze recyklované kamenivo. V [9] jsou porovnávány vlivy cihelného recyklovaného kameniva na vlastnosti betonu, byla zde použita jedna relevantní směs RMAC D se 100% obsahem recyklovaného kameniva. Ve směsi RMAC D je použito o 110 kg více CEM I 42,5 R než ve směsi v tab. 1. Nejvýznamnější rozdíl je v použitém RA, v [9] byly použity tři frakce RA: 0 - 4, 4 - 8, 8 - 16 mm, v našem případě byla použita pouze mono frakce 0 - 22 mm, což šetří ekonomické a ekologické náklady při recyklaci stavební a demoliční suti.
Jedním z faktorů úspěchu recyklovaného kameniva získaného ze stavební suti je jeho kvalitní výroba. Trvalo nějaký čas, než byl nastaven optimální výrobní proces, vybrána nejvhodnější zařízení a nastaven každý stroj ve výrobním řetězci. Vývoj betonu obsahujícího ze 100 % pouze RA byl zahájen použitím dvou frakcí RA: 0 - 8 a 8 - 16 mm. Po několika krocích optimalizace produkce RA byla vyrobena monofrakce 0 - 22 mm s podobnou granulometrií. Důležitý je také zdroj stavební a demoliční suti. Nejlepším možným způsobem je řídit celý proces počínaje selektivní demolicí a konče vytvořením velkého úložiště recyklovaného kameniva s podobnými vlastnostmi. Vyrobené recyklované kamenivo je testováno podle ČSN EN 12620+A1 [5] a dále je potřeba dodržet stabilní křivku zrnitosti.
Po úspěšném provozním testování bylo přistoupeno k certifikaci systému řízení výroby (SŘV) betonu z recyklátu podle podnikové normy č. TN TRB 03/2019 na betonárně v Olomouci. Po skončení certifikačního procesu bylo v září 2019 vydáno stavebně technické osvědčení (STO) č. 060 - 049062. V roce 2020 následovala certifikace dalších betonáren společnosti Skanska Transbeton pro výrobu betonu z recyklátu v Praze-Uhříněvsi, Praze-Řeporyjích, ve Veltrusech a v Brně.
Čtěte také: Hodnoty Objemové Hmotnosti Betonu
V rámci provozního testování bylo na betonu z cihelného recyklátu dále provedeno stanovení konzistence v čase, aby byla ověřena zpracovatelnost a transportovatelnost recyklovaného betonu s použitím speciálních přísad.
Kromě základních zkoušek jsou prováděny a připravovány další nadstandardní zkoušky betonu z recyklátu, které mají za cíl rozptýlit obavy investorů a projektantů a odstranit tak bariéry pro jeho širší využití. Příkladem je např. zkouška soudržnosti s betonářskou výztuží dle [7]. Pro beton C25/30 z cihelného recyklátu vychází tato zkouška s průměrným výsledkem 5,2 MPa (pro srovnání: Soudržnost betonu s přírodním kamenivem C25/30 s výztuží dosahuje hodnoty 5,4 MPa.). Další zkoumanou vlastností byly objemové změny. Byly zjišťovány a porovnávány u betonu z recyklovaného kameniva a u betonu s přírodním kamenivem pevnostní třídy C25/30 podle rakouské normy [8], kde měření probíhá ve žlabu o rozměrech 100 × 60 × 1 000 mm již od čerstvého, ještě nezatvrdlého stavu betonu. Měření probíhala do stáří 90 dnů.
Pilotní Projekty a Budoucí Výzvy
Beton vyrobený pouze z recyklovaného kameniva má užitné vlastnosti obdobné jako beton vyrobený z přírodních kameniv, proto je možné jej použít pro běžné stavební betonové a železobetonové konstrukce. Velmi rychle se projevil zájem o prefabrikované stěnové dílce, kterých již bylo vyrobeno téměř dva tisíce kusů. První pilotní projekt ve formě transportního betonu pouze z cihelného recyklátu byl realizován v Olomouci na stavbě Nová Envelopa, kde byla provedena betonáž podkladních betonů pro výškovou kancelářskou budovu v objemu 350 m3. Dalšími pilotními projekty jsou rezidenční projekt Skanska Čertův vršek v Praze-Libni, kde se Rebetong používá nejen pro podkladní betony, ale také pro železobetonové nosné stěny, a rezidenční čtvrť Emila Kolbena v Praze-Vysočanech. Nyní se připravují další pilotní projekty aplikace monolitického Rebetongu, např.
V současné době jsou nejen v rámci ČR, ale i celé EU značné bariéry v technických předpisech, které významně omezují použití recyklovaných kameniv v betonu. Evropská norma pro beton EN 206+A1 doporučuje použití hrubého recyklovaného kameniva do betonu pouze do výše maximálně 50 % pro recyklované kamenivo typu A a B, a to pouze pro stupeň vlivu prostředí X0. Česká národní norma ČSN P 73 2404 [6] toto doporučení převzala jako limit. V ČR tento proces díky výrazné podpoře MŽP, MPO a ČAS započal v září 2019. Jeho cílem je vytvoření předpisu, který by tento přístup umožňoval. U většiny veřejných zakázek je zhotovitel smluvně vázán platnými národními a evropskými normami a je tedy třeba tento proces co nejdříve dotáhnout.
Situace se začíná pomalu, ale přece měnit. Veřejní zadavatelé si totiž čím dál víc uvědomují důležitost šetrného stavění a cirkulární ekonomiky a mnohdy ze své vlastní iniciativy přicházejí ve svých projektech s požadavky na stavební výrobky z druhotných, recyklovaných surovin.
Zjištěné parametry během laboratorních i provozních zkoušek ukazují velký potenciál betonu z výhradně recyklovaného kameniva, jelikož jeho dosud ověřené vlastnosti jsou srovnatelné s konstrukčními betony. Je však třeba mít na paměti, že při návrhu konstrukcí z betonu z RA je nutné zohlednit jeho nižší objemovou hmotnost a modul pružnosti, než má konstrukční beton. Současně je třeba si uvědomit, že pokud bychom pro RA potenciálně využili veškerou stavební suť, představovalo by to náhradu kameniva maximálně u 20 % veškeré výroby betonu.
Patentované řešení je plně v souladu s principy cirkulární ekonomiky, kdy lze inertní stavební suť proměnit zpět na stavební materiál s výbornými vlastnostmi, který je navíc plně recyklovatelný a dále zpracovatelný stejným technologickým postupem.
tags: #objemova #hmotnost #betonoveho #recyklatu