Recyklace betonu
Prof. Ing. Alena Kohoutková, CSc. Prof. Ing. Jaroslav Procházka, CSc. Katedra betonových konstrukcí a mostů 1
OECD Organizace pro hospodářkou spolupráci a rozvoj
2
Odpady • • • • • •
Odpady zatěžují životní prostředí Otázka ukládání odpadů Místa skládek se zmenšují Vzrůstá cena za skladování odpadů Vzrůstá cena za dopravu na skládku Otázka úpravy, recyklace odpadu který lze znovu vrátit do výrobního procesu Otázka nákladů a energetické náročnosti úpravy, recyklace . 3
4 základní skupiny stavebního odpadu: Výkopová zemina (65 % – 75 %) Odpady z demolice objektů (5 % - 15 %) Materiál z demolice vozovek ( 10 % - 15 %) Demoliční stavební minerální suť (5 % - 20 %)
4
Co je recyklace • Recyklace (z anglického slova recycling = recirkulace, vrácení zpět do procesu) znamená znovuvyužití, znovuuvedení do cyklu • vrácení do procesu, ve kterém odpad vzniká – tedy pro původní účel a stejný systém • strategie, která opětným využíváním odpadů šetří přírodní zdroje a současně omezuje zatěžování prostředí škodlivinami • umožňuje zajištění zásob v případě absolutního nedostatku • snížení nákladů při stoupajících cenách surovin 5
Proč recyklace ? • snížení ekologické zátěže prostředí odpady • může přinést úsporu nákladů na dopravu a ukládání odpadů • úsporu nákladů na nákup nových surovin • obecně šetří přírodní zdroje • RIO Declaration 1992 • Agenda 21 - požadavky udržitelné výstavby 6
Jak lze ovlivnit kvalitu recyklátu? • Recyklace celých stavebních prvků a dílců • Třídění přímo v místě vzniku odpadu • Odstranění cizorodých či kontaminovaných materiálů • Roztřídění alespoň na tyto druhy: Cihelné, betonové a živičné suti a výkopová zemina 7
Skladba stavebního demoličního odpadu Jiné 1% Asfaltbe ton 36%
Dřevo 6% Sm íšený 10%
Celkem Japonsko v mil.tun
Stavební kaly 10%
Beton 37%
Stavební odpad 8
Proč recyklace betonu • recyklací betonu z demolic: opětovné použití ve stavebním procesu v jakékoli podobě namísto jeho uložení na skládku odpadů • demolice a odstraňování staveb • stavební odpady - velké objemy • roste i množství betonového odpadu • vyspělé státy velké množství betonového odpadu • trend recyklace se projevuje v různé intenzitě podle ekonomických a společenských aspektů 9
100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0
celkový
sk ěm o ec ko Itá lie Ja po ns ko N iz oz Šp e m an í ěl sk V. Br o i tá ni e N
án
l ie D
st rá
Au
ci e
recyklovaný
an Fr
procento
Podíl recyklovaného betonu na celkovém betonovém odpadu
10
Produkce a recyklace stavebního demoličního odpadu (SDO)
11
Podmínky pro recyklaci • recyklovat beton se vyplatí v určitých zemích • musí platit podmínky: - množství betonového odpadu stále narůstá - v městských aglomeracích je nedostatek plochy pro ukládání odpadů - zmenšují se zdroje surovin pro výrobu nového betonu - dopravní vzdálenosti narůstají jako důsledek předchozího - existuje legislativní podpora pro hospodaření s odpady 12
Technické podmínky • Recyklovat většinu odpadů z demolic betonových a železobetonových konstrukcí budov, vozovek, mostů nebo jiných objektů je technicky možné • předpokladem pro úspěšnou recyklaci je vhodný postup demolice, nutno provádět s ohledem na další zpracování vybouraných hmot • přístup těžkých mechanismů
13
Cyklus recyklace
14
Recyklace čerstvého betonu = recyklace zbytkového (nepoužitého) betonu) Přínosy recyklačních zařízení: • zpracování výplachů z autodomíchávačů a betonáren → standardní výbava betonáren • rozplavování zbytků betonu, oddělení kameniva a vody (s cementem a pískem) – 100% recyklace • ekonomický přínos – úspora vody i kameniva • ekologický provoz – uzavřený systém – nic do kanalizace • automatický provoz bez stálé obsluhy • temperované zařízení i zimní provoz 15
Technologie Recyklační zařízení: • bubnová • šneková • přídavná zařízení pro přejímku zbytků betonu
16
• Šnekový recyklační systém firmy LIEBHERR – – – –
Kompaktní konstrukce Velká životnost, min. nároky na údržbu Zpracování až 22 m3 betonové směsi za hodinu Separace kameniva od velikosti frakce 0,25 mm do 35 mm – Existuje i mobilní provedení
17
Kompaktní šnekový recyklační systém LRS
Mobilní recyklační zařízení LRS
18
• Bubnový recyklační systém firmy LIEBHERR – Větší objem bubnu → nárazově lze zpracovat větší množství zbytkového betonu – Výkon až 20 m3 vymyté betonové směsi za hodinu – Separace kameniva od velikosti frakce 0,25 mm
19
20
Pohled do útrob bubnového recyklačního systému LRS 21
• Dávkovací zásobník – Více autodomíchávačů – Zpracování různých druhů betonových směsí zároveň – Rovnoměrné dodávání směsi do recyklačního systému
Dávkovací zásobník pro odbavení 4 autodomíchávačů současně 22
• Zpracování odpadní (kalové) vody – Čištění v usazovacích nádržích – Použití při výrobě nové betonové směsi a na recyklaci
23
24
Výhody Ekologické a ekonomické: • odpadá potřeba skládkovat nevyužitou a zbytkovou betonovou směs • zpětné využití kameniva a kalové vody při výrobě betonu • menší spotřeba a potřeba přepravy stavebních hmot • finanční úspory • menší zatěžování životního prostředí 25
Demolice a odstraňování staveb
26
27
Princip recyklačních linek
Doprava betonového odpadu do recyklačního dvora – permanentního zařízení
Mobilní linka pro zpracování odpadu na staveništi s uzavřeným cyklem
28
Technologie drcení a třídění
29
Vstupní a výstupní materiál
30
Přírodní kamenivo
Recyklované kamenivo
31
Rozdělení recyklačních třídících linek
• Dle mobility: - Mobilní (v ČR nejpoužívanější – 90% všech materiálů) - Stacionární • Rozdělení mobilních třídících linek dle mobility na staveništi: - Stroje v kontejnerových rámech pro přesun nákladními automobily (dovoz recyklovatelného materiálu z celého staveniště až několik stovek m, nízká efektivita) - Stroje na pásových podvozcích (recyklovatelný materiál podáván přímo z nakladače či rypadla) 32
Druhy mobilních zařízení - Samostatný třídič – Osvědčen např. při třídění výkopové zeminy – Problematická kvalita recyklátu, použití pouze pro zásypy - Kompletní recyklační linka – Kompaktnost, nižší provozní a pořizovací náklady – Větší rozměry a hmotnost, problémy s přepravou – Nemožnost využití jednotlivé části stroje (třídič, drtič)
33
Zařízení linky • základním zařízením linky je drtící a třídicí uzel. • součástí drticího uzlu je násypka s podavačem pro regulaci podávání i předtřídění a separaci drobných, zahliněných podílů z podavače do drtiče • odtahový pas produktu za drtičem bývá osazen magnetickým separátorem pro oddělování kovových částí – což je nutné zejména při drcení železobetonu • drtiče odrazové, čelisťové, kuželové • třídicí uzel bývá tvořen vícesítným třídičem, někdy s vratnou větví nadsítného do drtiče 34
Drtiče recyklovatelného materiálů • Čelisťové drtiče (kloubové desky způsobují čtyřnásobný drtící pohyb, předrcení v horní drtící komoře a dodrcení v dolní drtící komoře)
• Odrazové drtiče (Hydraulicky nastavitelné odrazové desky. Díky optimální geometrii při největší možné vstupní velikosti je zaručen stálý výsledný produkt za optimálního opotřebení dílů)
• Vertikální odrazové drtiče (Nasazení v posledních stupních drcení, vysoký podíl malé frakce 0 – 4 mm. Díky odstředivé síle se drtí kámen o kámen, nižší opotřebení kovových částí drtiče)
• Kuželové drtiče (Používá se k sekundárnímu a terciárnímu drcení, snadné nastavení výstupní štěrbiny) 35
Srovnání čelisťových a odrazových drtičů • Nižší poměr zdrobnění , méně jemných částí a horší tvarové součinitele materiálu než odrazové drtiče
Čelisťový drtič
Odrazový drtič
• Čelisťový drtič je méně vhodný k recyklaci železobetonu (nedostatečné odstranění betonu z výztuže, dochází k ucpání drtiče výztuží)
• Čelisťový drtič má menší provozní náklady než odrazové drtiče (větší životnost čelistí)
• Čelisťový drtič má menší prašnost a zatížení hlukem než odrazové drtiče 36
Kombinovaná recyklační linka se zpětným vedením nadsítné složky
1 – vibrační podavač 2 – odrazový drtič 3 – spalovací motor 4 – magnetický separátor 5 – vibrační třídič 6 – zpětný pás 37
Příklad cen drcení a třídění MOBILNÍ RECYKLAČNÍ LINKY Recyklace (bez třídění včetně nakladače) – betonů bez příměsí a armatur 97,- Kč/t – betonů včetně armatur 150,- Kč/t – cihelný stavební odpad bez příměsí 90,- Kč/t – živičných ker 76,- Kč/t Třídění – třídění v recyklační lince 28,- Kč/t – samotné třídění včetně nakladače 39,- Kč/t Výroba kameniva (bez třídění včetně nakladače) – primární drcení kamene (frakce 0-150) 65,- Kč/t – sekundární drcení kameniva 55,- Kč/t • Samostatná práce nakladače795,- Kč/hod • • • • • • • • • •
38
Recyklační dvory Ceník příjmu stavebních odpadů k recyklaci k recyklaci stavební odpady za poplatky ve výši: • - úlomky betonu znečištěné škodlivinami 100,-180 Kč/t • - materiál z demolic vozovek (živičné kry) 100,-180 Kč/t • - železobetony do max. rozměru 80 cm 150,-220 Kč/t • - železobetony rozměrů nad 80 cm 300,- 350 Kč/t • K uvedeným cenám + 5% DPH. • Přijímané odpady nesmí být kontaminovány ropnými ani jinými chemickými látkami, nesmí obsahovat azbest ani komunální odpad. • Za příměsi, které je nutno ručně vytřídit, k uvedeným cenám přirážku 10 - 50 % podle stupně znečištění. • V případě větších objemů příjmu stavebních odpadů nebo výdeje recyklátu je dohodnuta smluvní cena. 39
Primární užití recyklovaného drceného betonu • • • • • •
Podklady pro vozovky, silnice, železnice Podkladní vrstvy pod základy Zásypový a násypový materiál Kamenivo do živičných směsí a nového betonu Protierozní materiál – terénní úpravy Materiál na ochranu pobřežních linií (přímořské státy) 40
Podíly užití výsledného produktu • 68%
• • • • • •
6% 9% 3% 7% 7%
recyklované kamenivo pro podklady v podkladních vrstvách vozovek stmelených cementem, do ochranných vrstev silničních komunikací a pražcového podloží kamenivo do nového betonu kamenivo pro živičné směsi pro výstavbu a opravy živičných vozovek velké bloky pro tvorbu terénních zábran nízkokvalitní produkt pro zásypy jiný 41
Současný stav recyklace (BAT) • množství v prognóze se ještě zvětší • silniční podklad • rozsáhlý výzkum vlastností betonu s recyklovaným kamenivem • vypracování doporučení pro praktické použití včetně specifikací – optimalizace množství • aplikace v současné výstavbě 42
Vlastnosti betonu z recyklovaného kameniva se liší • velký obsah drceného betonu nepříznivě ovlivňuje většinu materiálových vlastností nového betonu • ovlivňuje konzistenci betonové směsi, zvýšit dávku záměsové vody - projeví se na pevnostech betonu • snižuje objemovou hmotnost zatvrdlého betonu • pevnost v tlaku se snižuje o 10-15 % • modul pružnosti je nižší o 15-20 % - menší deformační vlastnost • zvyšuje se součinitel dotvarování až o 50 % • zvyšují se také projevy smršťování, a to o 20-40 %. • menší trvanlivost 43
Jak vylepšit vlastnosti • hlavní příčina zhoršených vlastností – vrstva cementového tmelu ulpívající na povrchu zrn recyklovaného kameniva • musí být odstraněna, chceme–li zlepšit vlastnosti Způsoby: mechanické nebo chemické • obrušování • obrušování s předchozím ohřevem • chemické odstraňování tmelu 44
Cíl výzkumu • beton teoreticky stejné vlastnosti jako původní • rozdíl je v množství spotřebované energie • nutnost budovat nové náročné zpracovatelské provozy • zatím se nevyplatí ani ve státech s velkým nedostatkem přírodního kameniva a vysokými poplatky za ukládání stavebního odpadu (Japonsko, další výzkum) • vytvořit nové modely hodnotné recyklace betonu • Cíl: plně recyklovatelný beton 45
Voda + cement + původní kamenivo
Betonová konstrukce
Down recycling Demontáž
Směsný odpad
Betonový odpad
Down cycling Recyklát nižších vlastností
Podklady, zásypy
Skládka
Směsný odpad
Zátěž prostředí
46
Klasifikace systémů recyklace odpadního betonu • S otevřeným cyklem (Open-loop cycling) – přidává se nová složka • S uzavřeným cyklem (Closed-loop cycling) – nepřidává se • Systém se sestupným cyklem (recyklace s postupným snižováním vlastností produktu) (Down-cycling system) -materiály se sestupným cyklem - down cycling materials -beton se sestupným cyklem - down cycling concrete • Systém se vzestupným cyklem - Up-cycling system • beton se vzestupným cyklem - up cycling concrete • Úplný systém recyklace (Complete recycling systém) 47
Voda + cement + původní kamenivo
Beton
Demolice Separace
Prachové součásti
Mletí, další úpravy
Recyklovaný cement
Kusový odpad
Drcení,další úpravy
Recyklované kamenivo
48
Prognózy a cíle • cirkulace celkového množství cementu v uzavřeném systému • redukovat adhezi mezi kamenivem a matricí – nové vlastnosti materiálu- bez snížení pevnosti • použití recyklovaného betonu i pro vysokopevnostní betony • recyklovaný cement • Energie versus množství odpadu 49
RECYKLACE V PRAXI • Investor: skládka + doprava • Recyklace ? • Recyklací odpadu šetříme přírodu a peníze za drahé skládky • Recyklace – znovupoužití, cena 50
Ukázky z dočasné deponie
51
Ukázky z dočasné deponie
52
53
54
Vojenské letiště Náměšť nad Oslavou 55
Video • <iframe width="420" height="315" src="http://www.youtube.com/embed/7POreh2NgY w" frameborder="0" allowfullscreen>
56
Děkuji za pozornost
57
