PRIMJENA RECIKLIRANOG AGREGATA IZ GRAĐEVNOG OTPADA 1 UVOD Recikliranje građevinskog otpada u pojedinim europskim zemljama, kao što su Nizozemska, Belgija i Danska čini više od 80% ukupno proizvedenog građevinskog otpada/otpada od rušenja. Na taj način se istovremeno smanjuje potreba za novom eksploatacijom u nenarušenoj prirodi te se rješava problem građevinskog otpada koji inače često završava na divljim deponijima. Građevinski otpad / otpad od rušenja se može upotrijebiti kao agregat za izradu betona, morta, asfalta ili za ostale radove u cestogradnji ovisno o tome da li se radi o betonskom ili asfaltnom lomu, a najčešće je to mješavina (šuta) te velike količine iskopa. Recikliranje betona nastalog procesom rušenja sastoji se od sljedećih koraka: odabir otpadnog materijala; drobljenje betonskih blokova; uklanjanje onečišćenja; miješanje s prirodnim agregatom. Svi ugrađeni dijelovi kao što je primjerice armatura, moraju se ukloniti te je potrebno spriječiti onečišćenje s drugim materijalima kao što su asfalt, zemlja, glina, staklo, gips, papir ili drvo. Postrojenja za recikliranje agregata se ne razlikuju značajno od postrojenja koja proizvode drobljeni agregat iz prirodnih nalazišta. Postrojenje za recikliranje može biti mobilno i smješteno u blizini konstrukcije koja se ruši, odnosno u blizini nove konstrukcije za koju će se upotrijebiti reciklirani agregat ili se može formirati centralno postrojenje koje ne mora biti blizu konstrukcije koja se ruši, ali koje će zbog automatiziranog procesa imati puno veću produktivnost te će se na taj način kompenzirati veća udaljenost do mjesta primjene recikliranog agregata. Reciklirani agregat treba zadovoljiti sva ispitivanja kao i obični agregat iz prirodnih nalazišta. Isto tako, beton od recikliranog agregata može se miješati, transportirati, ugrađivati i zbijati na isti način kao i obični beton. Svojstva recikliranog agregata koja se razlikuju od svojstava agregata iz prirodnih nalazišta su gustoća, apsorpcija vode i onečišćenost, što će biti i obrađeno u ovom radu. Građevinarstvo predstavlja jedan od glavnih pokazatelja razvitka i prosperiteta u zapadnim zemljama, a građevinski otpad i otpad od rušenja su prepoznati kao prioritetan tok otpada u Europskoj Uniji. To znači da će se posebna pažnja posvetiti mjerama promicanja reciklaže te vrste otpada. Zahvaljujući činjenici da građevinski otpad i otpad od rušenja zauzimaju veliki volumen, moći će se iskoristiti dragocjeni prostor koja su zauzimala odlagališta. Nadalje, ako se takav otpad ne razvrsta na samom izvoru, može sadržavati male količine opasnog otpada. Međutim, isto tako, građevinski otpad ima visoku novčanu vrijednost, a tehnologija za separaciju i obnovu građevinskog otpada i otpada od rušenja je dobro utemeljena, lako dostupna i u pravilu jeftina. I najvažnije, postoji tržište za agregate od građevinskog otpada i otpada od rušenja, i upotrebljava se u cestogradnji, drenažnim radovima i ostalim građevinskim projektima. Vrlo interesantna i još uvijek nedovoljno istražena je mogućnost korištenja recikliranog agregata u proizvodnji betona, što je predmet ovog rada.
2 RECIKLIRANI AGREGAT ZA BETON Agregat je granulirani mineralni materijal podoban za upotrebu u betonu. Agregat može biti prirodni (slika 2a), umjetni ili recikliran od materijala prethodno upotrijebljenih u građenju (slika 2b). a) b) Slika 2 : Prirodni (a) i reciklirani agregat (b) Materijal prethodno upotrijebljen u građenju, a koji se može reciklirati i koristiti kao agregat za beton je slijedeći: betonski lom; miješani lom od rušenja u visokogradnji s lomom opeke (šuta miješana s opekom); čisti lom opeke. Mogućnosti korištenja ovise stanju materijala tj. o ispunjavanju osnovnih svojstava kao agregata bilo prirodnog ili recikliranog ali i o zahtjevima za konačni betonski proizvod ili građevinu gdje će biti upotrijebljen. 2.1 Mogućnosti upotrebe Građevni otpad i to oko 80%, ovisno o podrijetlu i sastavu, uz određene tehnologije recikliranja se može ponovno iskoristiti kao ekonomski vrijedna sirovina za uporabu. U tablici 1 prikazana je upotreba recikliranog agregata u EU. Zemlja %-tak recikliranja građevnog otpada Tablica 1: Upotreba recikliranog agregata Proizvodnja recikliranog agregata (mil. tona) Proizvodnja agregata mineralne sirovine (mil. tona) Belgija 75 3,1 55 Češka - 5 62 Danska 85-44 Francuska - 18 390 Nizozemska 85 0,5 22 Njemačka 70 90 463 Španjolska - 8,2 420 Švicarska - 62,5 50 Hrvatska - - 28 *Izvor: Podaci iz Studije društveno-gospodarskog značaja, potreba i opravdanosti eksploatacije mineralnih sirovina na prostoru Zagrebačke županije (Institut za primjenjenu ekologiju 2005).
Kada je riječ o korištenju recikliranog agregata u beton onda je to najčešće za: - dodatak raznim vrstama betona i mortova; - materijal za izradu betonskih elemenata i sklopova. Međutim pri korištenju recikliranih agregata treba sagledati i okolišne uvjete kao i uvjete za primjenu u gospodarskom poslovanju, stoga se mora definirati: tehničko rješenje, koje naravno ovisi o vrstama i količinama otpadnih građevnih materijala; okolišni okvir; logistika vezana za planiranje i organizaciju; prihvaćenost okoline; ekonomska opravdanost. Mogućnosti upotrebe recikliranog agregata za betonu u Hrvatskoj su deklarativno omogućene kroz zakonsku regulativu, kako je prikazano u tablici 2. Tablica 2: Upotreba recikliranog agregata prema regulativi u RH Vrsta materijala Podrijetlo Primjena Regulativa Čisti lom opeke Miješani lom od rušenja u visokogradnji s lomom opeke (šuta miješana s opekom) Proizvodnja opeke Stambena gradnja, visokogradnja Dodatni materijal za proizvodnju zidnih elemenata, betona, laganog betona, stabiliziranje, drenažni slojevi, ispuna, nasipavanje Dodatni materijal za proizvodnju zidnih elemenata, betona, laganog betona, stabiliziranje, drenažni slojevi, ispuna, nasipavanje, završni slojevi podova Tehnički propis za betonsk ekonstrukcije Tehnički propis za zidane konstrukcije HRN EN 12620; HRN EN 13055-1; HRN EN 13242 Tehnički propis za betonsk ekonstrukcije Tehnički propis za zidane konstrukcije HRN EN 12620; HRN EN 13055-1; HRN EN 13242; HRN EN 13139 Betonski lom Cestogradnja, izgradnja mostova, industrija Nevezani gornji nosivi slojevi, nevezani donji nosivi slojevi, vezani nosivi slojevi, izgradnja poljoprivrednih putova, dodatni materijali za proizvodnju betona, drenažni slojevi EN 13055-1; HRN EN 13242; HRN EN 13043; HRN EN 12620
2.2 Osvrt na zahtjeve kvalitete Iako je već značajno korištenje recikliranih agregata u Europi, još uvijek je nedovoljno definirano područje. U europskoj regulativi, agregati dobiveni recikliranjem građevnog otpada su jedna podgrupa agregata (materijala) iz sporednih izvora. Hrvatska je preuzela niz EU norma iz područja agregata, bilo za betonske, zidane ili kolničke konstrukcije. Iz norma specifikacija, na koje upućuju pojedini tehnički propisi, definirani su zahtjevi za agregat a time i reciklirani agregat. Opći zahtjevi su: Opći zahtjevi za granulometrijski sastav; Oblik zrna; Gustoća zrna i upijanje vode; Trajnost (otpornost na smrzavanje i odmrzavanje, volumna postojanost; alkalno silikatna reaktivnost); Kemijski zahtjevi. U tablici 3. prikazan je popis važeće tehničke regulative sa specificiranim dodatnim zahtjevima u slučaju korištenja recikliranih agregata. Tablica 3. Zakonska regulativa za agregat (i reciklirani agregat) Popis važećih tehničkih propisa i norma Tehnički propis za betonske konstrukcije- Prilog D, NN br. 101/05 i 85/06 Tehnički propis za zidane konstrukcije- Prilog F (F.1), NN br. 1/07 HRN EN 12620:2003; Agregati za beton HRN EN 13055-1:2003; Lagani agregati- 1.dio: Lagani agregati za beton, mort i mort za zalijevanje Opći - gubitak žarenjem - termička provodljivost - gubitak žarenjem Dodatni zahtjevi Specifični - postojanost i fizikalni sastav pepela iz spalionica (B1) HRN EN 13139:2003; Agregati za mort HRN EN 206-1:2006: Beton-1.dio: Specifikacije, svojstva, proizvodnja i sukladnost *Agregat obnovljen iz vode za ispiranje betona može se rabiti za izradu betona **Nerazdvojeni obnovljeni agregat ne treba dodavati u količinama većim od 5% ukupne mase agregata ***Kada su količine obnovljenog agregata veće od 5% ukupne količine agregata, moraju biti istog tipa kao primarni agregat i moraju biti razdvojene u odvojene krupne i sitne frakcije i zadovoljavati HRN EN 12620
3 EKSPERIMENTALNA ISTRAŽIVANJA 3.1 Cilj i metodologija istraživanja Jedna od faza projekta LIFE [1] je pilot project. Praćeno je rušenje građevine gdje su se snimile i razvrstale sve količine otpada. Izdvojeni građevni otpad od betona, miješane šute i opeke, odvezen je na deponiju Jakuševac. Otpadni građevni materijali su odvojeno deponirani te potom prerađeni, tj. reciklirani na farkcije, što je prikazano na slici 2. a) deponija prihvatnog otpada b) postrojenje za reciklažu c) reciklirani agregat Slika 2: Jakuševac Recikliranjem su dobiveni slijedeći reciklirani agregati: Reciklirani beton, frakcije ; Reciklirana šuta, frakcije ; Reciklirana opeka, frakcije. Ispitivanja su provedena sa ciljem utvrđivanja kvalitete osnovnih svojstava za prirodni agregat. 3.2 Rezultati i diskusija Granulometrijski sastav- Frakcija 0/4 mm Granulometrijski sastav- Frakcija 4/16 mm Granulometrijski sastav- frakcija 16/32 mm 100 100 100 90 Prolaz kroz sito, % (m/m) 80 70 60 50 40 30 20 10 0 B/1810/07 C/1813/07 Š/1816/07 zahtjev TPBK 0 0,063 0,25 0,5 1,0 2,0 4,0 5,6 8 Prolaz kroz sito, % (m/m) 80 60 40 20 B/1811/07 C/1814/07 Š/1817/07 zahtjev TPBK 0 0 0,063 2 4 16 22,4 32,0 Sieve pass,% (m/m) 80 60 40 20 0 0 0,063 8 11 16 31,5 45 63 B/1812/07 C/1815/07 Š/1818/07 TRCS value Otvori sita, d 0,45 mm Sieve mesh size, d 0,45 mm Otvori sita, d 0,45 mm Slika 3: Granulometrijska krivulja recikliranog agregata
3.2.2 Ostala svojstva agregata za beton Rezultati ispitivanja ostalih svojstava agregata zahtijevanih prema Tehničkom propisu za betonske konstrukcije (TPBK) i HRN EN 12620 prikazani su u tablici 4. Tablica 4. Rezultati ispitivanja svojstava recikliranog agregata Svojstvo Ispitna metoda HRN EN Jedinica mjere Indeks oblika SI 933-4 (%) Otpornost na drobljenje LA Sadržaj sulfata topivih u kiselini AS Sadržaj ukupnog sumpora Frakcija (mm) Rezultat (Razred prema HRN EN 12620) B C Š 4/16 11 (SI 15 ) 17 (SI 20 ) 8 (SI 15 ) 16/32 13 (SI 15 ) 8 (SI 15 ) 25(SI 40 ) 1097-2 koef. 4/16 27 (LA 30 ) - - 1744-1 cl.12. 1744-1 cl.11. Sadržaj klorida Cl - 1744-1 cl.7. Nasipna gustoćaρ sr 1097-3 (%) Gustoća zrna ρ (Mg/m 3 ) Upijanje cvode U 24 1097-6 Zahtjev TPBK- Prilog D SI 20 SI 40 LA 30 LA 35 (%) mješavina 0,05 (AS 0,2 ) 0,19 (AS 0,2 ) 0,23* (AS 0,2 ) AS 0,2 (%) mješavina 0,03 0,02 0,04 1% (%) mješavina 0,00 0,01 0,00 (%) Otpornost na smrzavanje/odmr zavanje F 1367-1 (%) 4/16 Postojanost magnezijevim sulfatom MS *-ne zadovoljava zahtjev TPBK 0/4 1,24 1,20 1,39 4/16 1,32 0,95 1,11 16/32 1,35 0,98 1,10 0/4 2,67 2,62 2,73 4/16 2,68 2,56 2,63 16/32 2,65 2,40 2,52 0/4 3,2 14,9 6,2 4/16 2,9 18,4 11,9 16/32 3,2 14,9 10,0 9,8* (F Deklarirani ) 1367-2 (%) 4/16 16 (MS 18 ) 1,6 (F 2 ) 3,1* (F 4 ) 64* (MS Deklarirani ) 26* (MS 35 ) 0,15% 0,06% 0,03% - - - F 1 F 2 MS 18 MS 25 Frakcija 0/4 mm reciklirana iz betona zadovoljava zahtjeve TPBK-Prilog D. Frakcija je pogodna za primjenu u betonu. Krupne frakcije reciklirane iz betona ne zadovoljavaju zahtjeve TPBK-Prilog D zbog nepostojanosti na smrzavanje i odmrzavanje pa je primjena moguća samo za betone u suhom okruženju uz korekciju granulometrijskog sastava. Frakcije recikliranog agregata iz opeke nisu pogodne za primjenu u betonu jer ne zadovoljavaju zahtjeve TPBK-Prilog D u pogledu granulometrijskog sastava, sadržaja sitnih čestica, otpornosti na drobljenje te postojanosti na magnezijev sulfat.
Frakcije recikliranog agregata iz šute nisu pogodne za primjenu u betonu jer ne zadovoljavaju zahtjeve TPBK- Prilog D u pogledu granulometrijskog sastava, sadržaja sitnih čestica, otpornosti na drobljenje, postojanosti na magnezijev sulfat, smrzavanje i odmrzavanje te sadržaja sulfata topivog u kiselini. Iako u normi HRN EN 12620 nema zahtjeva za vrijednost upijanja vode, ono je kod reciklirane opeke i šute veće i do deset puta od uobičajenih vrijednosti. To će se svakako odraziti na svojstva trajnosti betona. 4. ZAKLJUČAK Budući da je ovo prvo kontrolirano procesiranje građevinskog otpada i proizvodnja recikliranog agregata u Hrvatskoj, ovo su prvi rezultati ispitivanja osobina recikliranog agregata. Specifični rezultati ukazuju da je potrebno usavršiti i poboljšati proces proizvodnje obzirom na bolje granulometrijsko odvajanje frakcija 4/8 i 8/16. Očekuje se da će se u tom slučaju čvrstoća poboljšati, barem sa proizvodnjom agregata iz ostataka betona koji se reciklira. Primjena recikliranog agregata u betonu predmet je budućeg istraživanja.