Recyklace ve stavební výrobě: Studie a možnosti využití

Tento článek se zabývá možnostmi využití recyklovaných materiálů ve stavebnictví, zejména betonu s recyklovaným kamenivem. Zahajujeme tak seriál, kde představujeme experimentální objekty a dáváme je k diskusi stavařům. Záměrem studie bylo prozkoumat možnosti využití recyklátů z těchto materiálů v náročnějších stavebních konstrukcích a provést srovnání s běžnými stavebními materiály.

Stavební odpady a jejich recyklace v ČR

Největšími skupinami produkovaných stavebních odpadů v ČR jsou beton, cihly, tašky a keramické výrobky, které dohromady tvoří téměř polovinu veškerých stavebních a demoličních odpadů. Tyto odpady jsou dosud využívány především downcyclingovými metodami, a to převážně do zásypů inženýrských sítí nebo podsypů dopravních staveb. Tento stav snižuje odbyt recyklátu a ve výsledku omezuje rozvoj celého odvětví recyklace stavebních hmot.

Návrh modelového objektu

Součástí záměru byl návrh modelového objektu v měřítku, které odpovídá rodinným domům a jiným drobnějším stavbám. Byl navržen drobný výstavní objekt o vnitřních rozměrech 4,5 × 4,5 × 4,5 m. Objekt je dispozičně členěn do dvou podlaží s hlavním výstavním prostorem a toaletou v přízemí a galerií v 2. NP. Prosvětlení je řešeno prosklenou stěnou s posuvným dveřním křídlem v přízemí a střešním světlíkem nad schodištěm. Základ je řešen jako plošný - plovoucí základová deska tl. 250 mm uložená na podsyp z pěnového skla. Obvodové stěny jsou monolitické tl. 200 mm, vnitřní dělicí stěna je ze ztraceného bednění tl. 150 mm. Stropy nad 1. NP i 2. NP jsou monolitické tl. 180 mm, schodiště montované, střecha je plochá, krytá PVC povlakovou krytinou. Pohledové plochy byly v maximální míře navrženy z pohledového monolitického betonu. Podlaha v 1. NP (m.č. 1.02.

Technologie výroby betonů z recyklátů

Firma ERC Tech a.s. vyvinula technologii výroby betonů z recyklátů z cihel, betonu, střešních tašek nebo sanitární keramiky. V době zpracování této studie se jednalo o jediný výrobek tohoto druhu z betonových a cihelných recyklátů uvedený v Katalogu materiálů a výrobků s obsahem druhotných surovin pro použití ve stavebnictví. Podle Stavebně technického osvědčení vydaného TZÚS Praha, dosahují vyvinuté směsi pevnostních tříd betonu C12/15 až C30/37. Výsledků srovnatelných s běžnými betony dosahují i v dalších sledovaných parametrech, jako je mrazuvzdornost nebo nasákavost, výrazně lepšího výsledku v parametru tepelné vodivosti (0,9 W/mK).

Ověření použitelnosti materiálu

Pro ověření použitelnosti materiálu ve vodorovných nosných konstrukcích byly pro potřeby této studie vypracovány detailní návrhy modelových vodorovných prvků, překladů různých délek z materiálů různých pevnostních tříd. Byly posouzeny dimenze prvků a množství výztuže a provedeno ekonomické srovnání s běžnými betony. Následně byl zhotoven prototyp překladu a provedeny pevnostní zkoušky v TZÚS Brno.

Čtěte také: Jak recyklovat starý šicí stroj

Barevná variabilita recyklovaného betonu

Zajímavým specifikem vybraného materiálu je jeho barevná variabilita, ovlivněná použitým recyklátem. Při použití betonového recyklátu je barevnost jednolitá šedá, po přebroušení povrchu vynikne struktura tvořená recyklovaným kamenivem. Cihelný recyklát dodává povrchu okrový odstín s výraznou barevnou strukturou připomínající terrazzo. S porcelánovým recyklátem je možné dosáhnout vzhledu bílého betonu.

Statické posouzení objektu

Bylo provedeno statické posouzení navrženého objektu ve variantách z běžného betonu a betonu s recyklátem pevnostní třídy C25/30. Pevnost v tlaku materiálu shodně 25,0 MPa, modul pružnosti Ecm běžného betonu 31 000 MPa, betonu s recyklátem 10 000 MPa, objemová tíha běžného betonu 25,0 kN/m3, betonu s recyklátem 23,0 kN/m3.

Z porovnání obou variant vyplývá, že ve stavbě tohoto měřítka je průběh vnitřních sil, zejména ohybový moment, v konstrukcích z materiálu s recyklátem téměř totožný jako v konstrukcích ze standardního betonu. Rozdíl není natolik významný, aby měl dopad na návrh výztuže. Konstrukce z betonu s recyklátem mají větší průhyb, který ovšem odpovídá normovým požadavkům. Ze srovnání vyplývá vhodnost použití recyklovaného materiálu především do vodorovných konstrukcí s menšími rozpony a do prvků namáhaných svislými silami, jako jsou sloupy a stěny.

Vícevrstvé konstrukce z recyklovaných materiálů

Vícevrstvé konstrukce byly navrženy převážně z recyklovaných materiálů. Účelem bylo prověřit, jaké možnosti volby recyklovaných materiálů má architekt k dispozici. Na webu www.recyklujemestavby.cz jsou uvedeny sádrokartonové desky Rigips s obsahem až 100 % recyklovaného papíru a až 10 % recyklované sádry. Navržené obvodové konstrukce splňují požadavky normy ČSN 73 0540-2 na doporučené hodnoty součinitele prostupu tepla.

• Tepelná izolace základové desky byla řešena štěrkem frakce 0-63 mm z recyklovaného pěnového skla (např. firmy Refaglas) v tloušťce 235 mm.
• Izolace střechy deskami z pěnového skla v celkové tloušťce 400 mm a soklu stejnými deskami v tl. 120 mm.
• Fasáda je provětrávaná s tepelnou izolací z dřevovláknitých desek Steico Flex tl. 140 mm.

Tento přírodní materiál není vyráběn z recyklátu, ale je vhodný k odstranění v rámci přírodního cyklu, případně k tepelnému využití. Obvodové stěny jsou obloženy zavěšeným obkladem z tvárnic z recyklovaného betonu ERC Tech Concrete v tl. 100 m. Kotevní materiál (zakládací lišta, kotevní konzoly) je z oceli. Střecha je opatřena krytinou z bitumenových pásů a ochrannou vrstvou z recyklované betonové drti. Bitumenové pásy ve střešní skladbě a na základové desce jsou problematickou součástí skladeb vzhledem k nemožnosti recyklace a způsobu kotvení, který nedovoluje čisté oddělení vrstev.

Čtěte také: Zodpovědný přístup k recyklaci kávových kapslí

Následně byly vytvořeny alternativní skladby z běžných materiálů a provedeno srovnání. Při dimenzování tepelných izolací se uplatnil nižší součinitel tepelné vodivosti recyklovaného betonu, který do určité míry vyrovnal horší tepelnětechnické vlastnosti izolantů z recyklovaných nebo přírodních materiálů. To se týká zejména obvodových stěn.

Ekonomické srovnání

Recyklovaný beton firmy ERC Tech nebyl v době zpracování studie uveden na trh a bylo proto obtížné provést ekonomické srovnání s běžným betonem. Firma ERC Tech uvádí, že je možné dosáhnout až 40% úspory nákladů. Vzhledem k tomu, že dosud není zveřejněno přesné složení vyvinutých směsí a přesný technologický postup, nelze provést ověření uvedené informace. Podle dostupných podkladů ale dochází při výrobě k úspoře 50 až 120 kg cementu na m3 hmoty. Další úsporu přinese nahrazení přírodního kameniva recyklátem. Cena přírodního kameniva je v současné době zhruba trojnásobná ve srovnání s betonovým recyklátem stejné frakce. Na druhé straně dochází k navýšení nákladů nutností provedení hygienizace odpadu.

Z provedeného srovnání vyplývá, že cena obvodové stěny v navržené skladbě je v obou variantách srovnatelná. Nižší cena recyklovaného betonu byla vyrovnána vyšší cenou přírodního izolantu. Rozdíl činí 2,1 % ve prospěch běžných materiálů. V případě podlahy na terénu došlo volbou recyklovaného materiálu k poklesu ceny o 28,8 %, a to i díky nižší ceně zvoleného izolantu z drceného recyklovaného pěnového skla. Naopak střešní konstrukce vykazuje pro variantu z recyklovaných materiálů nárůst ceny o 56,4 %.

Závěr případové studie

Případová studie ukazuje reálnou možnost využití recyklátu z největší skupiny stavebních odpadů, která zahrnuje beton a cihly, formou upcyclingu. Betonové směsi vyvinuté firmou ERC Tech se technickými vlastnostmi mohou srovnávat s běžně používanými betony, přesto ale vykazují některé odlišnosti oproti běžným betonům shodných pevnostních tříd. Ty se v případě vodorovných konstrukcí větších rozponů projeví v množství použité výztuže, v případě některých konstrukcí i v tvaru konstrukce. V době vzniku této studie probíhal výzkum a vývoj nových směsí s cílem rozšířit aplikační možnosti vyvinutých materiálů. Sledovaný materiál nabízí zajímavé výtvarné možnosti díky rozmanité barevnosti použitých recyklátů. Barva a textura materiálu se liší v závislosti na použitém recyklátu.

Nebezpečné látky v recyklátech a změna limitů

V rámci experimentálního programu zaměřeného na možné využití stavebních recyklátů byla na Stavební fakultě ČVUT provedena analýza hodnocení ekologických rizik. Pozornost byla zaměřena především na obsah nebezpečných látek v sušině a ve výluhu, aktivitu radionuklidů a ekotoxicitu. Laboratorní zkoušky byly provedeny společností ALS Czech republic, s. r. o.

Čtěte také: Výzvy v recyklaci tvrzených plastů

Na základě naměřených výsledných hodnot se prokázalo, že nejrizikovějšími látkami u stavebních recyklátů jsou arsen, ropné uhlovodíky C10-C40 a suma extrahovatelných aromatických uhlovodíků - suma 12 PAU. Jestliže chceme, aby se intertní stavební odpady (jako jsou zeminy, betony a cihelné sutě) vracely zpět do stavební výroby ve formě recyklátů, je třeba najít vhodný poměr mezi nastavenými limity pro opětovné využití těchto odpadů a rizikhrozících při jejich použití na lidské zdraví či životní prostředí v místěpoužití.

Výsledky analýz vzorků recyklátů z recyklačních center stavebních odpadů ukazují, že v praxi je využitelných do zhruba 20 % všech recyklátů, které splnípodmínky nastavených limitů škodlivin v sušině.

Využití recyklátu v Pardubickém kraji

Pardubický kraj se již více než rok snaží o zvýšení podílu asfaltového recyklátu při opravách silnic II. a III. tříd. V současnosti je podíl recyklátu ve finální směsi 15 procent a cílem je toto číslo výrazně zvýšit.

První náměstek hejtmana pro dopravu Michal Kortyš vysvětluje: „Laicky řečeno, část staré silnice rozemeleme a použijeme jako podklad pro novou. Změní se jenom to, kolik recyklátu budeme používat. R-materiál se osvědčil, šetří přírodu i krajskou kasu, takže jsme zadali analýzu, na jejímž základě vzniknou pro stavebníky pokyny, aby do ložné vrstvy dávali od 20 do 40 procent recyklátu. Do podkladové vrstvy pak mezi 20 a 50 procenty. Do obrusných vrstev zatím R-materiál dávat nebudeme. Nechceme nic uspěchat, pokračujeme postupně, ale s jasným cílem. Tím je využívat materiál, který by jinak zbytečně končil na skládkách.“

Podle Správy a údržby silnic Pardubického kraje (SÚS Pk) využívání recyklátu nesnižuje výslednou kvalitu komunikace, takže je možné bez obav objem R-materiálu zvyšovat.

Ekonomický pohled a budoucí vývoj

Při využívání ZAS je rovněž důležitý nejen technologický, ale i ekonomický pohled. V případě určení vhodné technologie lze např. zvažovat, jak velké množství ZAS bude možné přimíchat do nové směsi, aby výsledná hodnota PAU nepřekročila 25 mg/kg v sušině výrobku. Je možné očekávat hodnotu zhruba okolo 10 % příměsi. Otázkou zůstává, zda je toto pro zpracovatele zajímavá technologie. V ČR existuje asi 20 zařízení provozovaných podle § 14 odst. 1 zákona o odpadech, které umožňují zpracovávat ZAS za tepla společně s novým materiálem.

Z ekonomického pohledu nová vyhláška samozřejmě bude znamenat v mnoha případech i změnu nákladů při využití ZAS. Již nyní o tom napovídají některé požadavky na změnu investic ve městech a obcích. Navýšení nákladů, jak jsem již výše naznačil, bude souviset s provedením analýzy asfaltů, s případným převedením ZAS do režimu odpadů atp.

tags: #vytlacilova #vladimira #recyklace #ve #stavebni #vyrobe

Oblíbené příspěvky:

• Objevte radost z malování
• Inspirace pro ekologické aktivity
• Tvorba Radka Štěpánka
• Vysvětlení § 16 odst. 7 zákona o ochraně ovzduší
• Obnova české krajiny