recicalarea deseurilor din demolari

Maria Gheorghe Managementul recuperării şi reciclării resurselor materiale

1

Cursul 3 Reciclarea deseurilor din lucrari de constructii si demolari

1. Context istoric.

Civilizaţia romană oferă un exemplu remarcabil de valorificare a deşeurilor din demolări

prin încorporarea bucăţilor de cărămidă, ţiglă, în materiale numite “Caementum” şi “Betunum” liate cu var hidraulic (cimentul roman) sau cu var şi tuf vulcanic măcinat. Arheologia oferă constructorilor de astăzi această mare lecţie a meşterilor romani anonimi, lecţie care se cere continuu amintită şi recreată, la nivelul performanţelor tehnice actuale şi în favoarea păstrării echilibrului ecologic.

Tot în acest context istoric, dar atât de necesar implicate în actualitate, sunt şi activităţile de reciclare a deşeurilor din demolări începute în Europa de Vest, imediat după cel de-al doilea război mondial [1,2].

În Germania, în baza normei DIN 4163-1951, se descrie procedura de reciclare a agregatelor din betoane şi ceramică de zidărie provenite din dărâmături. Agregatele concasate, la d>30 mm, se foloseau pentru betoane uşoare de structură şi de izolaţie compacte sau de tip beton macroporos. Conform DIN 4163-1951, betonul compact, astfel oţinut este utilizabil pentru lucrări de fundaţii şi structuri armate, cu excepţia lucrărilor hidrotehnice, iar betonul macroporos pentru pereţi neportanţi [2].

În Marea Britanie, imediat după război, s-a apreciat necesitatea reciclării în beton a agregatelor recuperate provenind din dărâmăturile şi demolările construcţiilor de apărare militară. Aplicaţiile au constat în realizarea unor elemente de construcţii din beton cu agregate reciclate: blocuri de zidărie pentru pereţi interiori, planşee, coşuri de fum, tencuieli de protecţie antifoc a structurilor metalice. S-a constatat că betonului realizat cu agregate reciclate din demolări de zidărie ceramică are proprietăţile de izolaţie termică şi rezistenţă la foc, mai bune decât betonul cu agregate naturale [3].

În Belgia există preocupări de folosire a agregatelor reciclate pe bază de deşeuri din demolări, dărâmături (ceramice, beton), încă din deceniile cinci şi şase, incluse în Caietul de sarcini tip 104 “Antreprize de lucrări de construcţii”, a cărui ediţie, 1967, prezintă betoane uşoare pe bază de agregate ceramice recuperate prin concasarea spărturilor la dmax = 50 mm. Aceste deşeuri ceramice sunt spălate, înainte de utilizare pentru îndepărtarea calcarului, a ipsosului şi a altor aderenţe provenind din mortare. Nu se folosesc agregate ceramice provenite din demolarea coşurilor de fum, ca urmare a conţinutului în sulfaţi formaţi prin chemosorbţia SOx rezultat din arderea cărbunilor [4,6-8].

Reciclarea sistematică a deşeurilor din demolări, a început la nivelul anilor ’80, iar cu zece ani mai târziu procesul s-a dezvoltat, prioritar, în ţările europene cu deficit de agregate (cum sunt Olanda, Belgia, Danemarca, Anglia) proces favorizat de legislaţia severă din domeniul construcţiilor şi a mediului înconjurător. Începând cu anul 1984, preocupările instituţiilor germane de cercetare şi gestionare a deşeurilor industriale (între care şi cele din demolări) se concretizează în programele de cercetare care cuprind investigaţii asupra eficienţei tratamentului de recuperare, asupra proprietăţilor tehnice a agregatelor reciclabile şi a compatibilităţii cu mediul a tehnologiilor de recuperare şi de reciclare în construcţii [2]. Această direcţie de gestionare este consecinţa faptului că, în Germania, la nivelul anilor ‘80 s-a estimat o cantitate acumulată de peste 141,2 milioane tone de deşeuri provenite din demolările de clădiri şi rutiere, din care s-au reciclat 53% pentru lucrări de umplutură şi 2% pentru betoane.


2

Olanda, la nivelul anului 1990, deţinea peste 12,2 milioane tone de deşeuri din demolări, din care s-au reciclat 67%, iar în Belgia, se produc anual 1000 kg deşeuri din demolări la un locuitor (41% beton armat, 40% elemente de zidărie, 12% îmbrăcăminţi rutiere, 7% ceramice ş.a). Aceste ţări dispun de programe guvernamentale de reciclare, bazate pe reglementări standard, preluate la nivel CEN [6,7,11,13].

Anglia, care produce anual o cantitate de 11 milioane tone de deşeuri din demolări, dispune, de asemenea, de un program tehnic privind aplicaţiile în lucrări de construcţii ale agregatelor reciclate [3].

Producţia de agregate recuperate din demolări constituie o activitate de reciclare dezvoltată recent în Franţa [5], cauzele fiind micşorarea resurselor aluvionare tradiţionale şi creşterea cheltuielilor de transport a agregatelor naturale. În regiunea pariziană se produc 140 Kt/an materiale de demolare din beton armat şi din construcţii demolabile la care se adaugă 950 Kt/an de ruine (dărâmături) exploatabile şi 110 Kt/an nisip de turnătorie. Cantitatea totală de materiale de demolare, este evaluată la 2 Mt/an, cu o rată globală de 0,5 ÷ 2 kg/loc/zi. Această cantitate de materiale din demolări (de 2 Mt/an), revalorificată, concură la acoperirea deficitului regional de agregat (de ordinul a 6 Mt/an) protejând astfel, cariera de agregat natural. În zona pariziană există cinci centrale de prelucrare a deşeurilor din demolări, totalizând o capacitate de 600 Kt/an. Una din ele, mai puţin selectivă tratează toate materialele de demolări: deşeuri rutiere, beton armat, cărămizi, pavele şi borduri, produse bituminoase, lemn şi diverse reziduuri de demolare.

Se consideră, că demolarea unor construcţii este necesară atunci când se impune [1,2]: - scoaterea din exploatare a construcţiilor cu avarii profunde de structură, care necesită

pentru consolidare cheltuieli mai mari decât pentru demolare şi/sau a celor care au un nivel al funcţionalităţilor, neadecvat cerinţelor;

- sistematizarea unei zone teritoriale în care se găsesc construcţii care nu pot îndeplini caracteristici funcţionale speciale, pentru domenii socio-economice prioritare sau cu beneficii asupra unui segment important al populaţiei.

Molozul format (resturi de piatră, cărămizi, ţigle, beton, pământ, oţel, metale neferoase, ipsos, sticlă, lemn, materiale din polimeri, asfalt) se poate recicla parţial pe şantier, conform cerinţelor pieţei locale de materiale de construcţii. Cea mai mare parte din moloz se gestionează astfel, încât să aibă influenţe minime asupra poluării mediului înconjurător.

Principalele direcţii de gestionare sunt: - reciclarea, ca agregat recuperat pentru lucrări de construcţii şi betoane; - reciclarea unor componente, (fierul vechi, metalele neferoase, sticla ş.a.) ca resurse de

materii prime, în alte activităţi industriale; - eliminarea (depozitarea, incinerarea) componentelor nereciclabile. Pentru reciclarea deşeurilor din beton şi ceramică de construcţii din demolări, se aplică

tehnologii de recuperare, care includ operaţii de prelucrare, cu obţinerea de agregate cu propretăţi tehnice standard şi cu impact minim asupra mediului.

Agregatele reciclate sunt utilizate, mai ales, în amestec cu agregate naturale, în lucrări geotehnice, pentru umpluturi în construcţii rutiere la obţinerea betonului de fundaţii uşoare.

Performanţele acestor aplicaţii, depind de un complex de factori din care, sunt importante,

caracteristicile fizico-chimice şi mecanice, iniţiale ale betonului demolat,


3

tehnologia de prelucrare (selectarea, tratarea, mărunţirea) deşeurilor.

2. Agregatele recuperate din demolări

2.1 Necesitatea valorificarii deseurilor din constructii si demolari Deşeurile din demolări constituie o parte însemnată din deşeurile industriale şi constituie

una din problemele majore ale gestionării deşeurilor [3]. Demolările au un rol perturbator asupra mediului, prin zgomot, praf, enorme cantităţi de

materiale eterogene, de mari dimensiuni care trebuie îndepărtate pentru desfăşurarea lucrării de construcţii.

Realizarea betonului şi a lucrărilor de stabilizare a pământurilor, cu agregate reciclate din demolări este determinată de potenţialul economic, corelat cu o legislaţie riguroasă privind impactul asupra mediului. Ca premise mai importante se menţionează situaţia zonală a rezervelor de agregate naturale, criza spaţiilor de depozitare şi costurile din ce în ce mai mari ale depozitării deşeurilor din demolări. Deseurile din construcții ți demolări (DC&D) evaluate la aproximativ 180 de milioane de tone anual în Europa (2006), cantitate ce se va dubla dupa 2010 . Cea mai mare parte o constiuie deseurile din beton , cărămizi ți țigle care pot fi reciclate pentru a substitui agregatele naturale . Cu un consum total de agregat natural cu o medie de 10 tone pe cap de locuitor , agregatul reciclat ar trebui să aibă un potențial de a substitui 5-10 % din agregatul natural, cantitate controlată în mare măsură de condițiile locale, referitoare , de exemplu, densitatea populației , tipul de deşeuri de demolare si construcţii disponibile, tehnologia de producere aplicată, disponibilitatea resurselor naturale de agregate, gradul de sortare ți a tehnologiei aplicate de producție , disponibilitatea resurselor naturale , reglementările publice, specificatiile standard, aspecte de logistica privind transportul şi competitivitatea economică. In cadrul ţărilpr UE Europei agregatele de demolare si din constructii variază de la < 20 % la > 95% o . La nivel global , se observa ca tendinţa de recuperare creste cu densitatea polulaţiei. De asemenea, recuperarea deşeurilor din demolari şi construcţii depinde semnificativ de disponibilitatea materiilor prime ți condițiile de eliminare . Ceea ce complică aplicarea celei mai bune tehnologii disponibile (Best available technology - BAT) la nivel european în acest domeniu este variaţia puternică a componenţilor între țările europene , de exemplu, beton ( 2 ț 39 % ) , asfalt ( 6 ț 21 % ) , zidărie ( 42 ț 92 % ) ți moloz amestec ( 2 ț 11 % ) – (conform Müller 2005). De asemenea, specificațiile tehnice cu privire la limitele pentru diferite aplicații ]n constructii variază foarte mult în întreaga Europă . Unele țări au documentele naționale de aplicare foarte detaliate ți BAT bine definite , în timp ce alții lucrează numai pe baza standardelor europene destul generale. A fost realizat un volum mare de cercetari referitor la utilizarea in constructii a agregatelor din construc’ii si demolari(ARC&D) . Procesarea si utilizarea fracțiunii grosiere de agregate reciclate în construcții. sunt în principal la stadiul de tehnologie deja consacrata in domeniu. Este necesara totusi cercetare si dezvoltare referitoare la utilizarea în construcţii a fracţiilor granulare fine şi foarte fine a agregatului de demolare, încă neutilizabile. Prețul agregatelornaturale variază foarte mult de la țară la țară, în funcție de disponibilitatea resurselor de roci primare de concasare , roci de sedimentare - ți nisip ți pietriț de roci calcaroase, precum ți de calit ate . În fig este prezentată situaţia comeţului cu agregate (export/import) în 31 ţări europene. Romînia este exportatoare.


4

Fig 1- Natural aggregates in 31 European countries in 2005

Source: Umweltbundesamt, 2008. Natural Environmental Research Council 2007. Germania, Norvegia şi UK sunt cei mai mari exportatori, iar Olanda, Belgia-Luxemburg, sunt importatori majori Totalul importuri şi exporturi /an (2005) a fost de (215 million tonnes).

Sunt cunoscute aplicaţii interesante din beton reciclat. Acesta poate fi utilizat sub formă de îmbrăcăminţi rutiere, piste pentru biciclete şi taxiuri în aeroporturi (în special în SUA, Danemarca şi Ţările de Jos [2]).

Ecluza Berendrecht din portul Anvers [7] reprezintă cel mai important exemplu de reciclare a betonului în Belgia. Betonul ciclopian (diguri) s-a realizat cu agregate grosiere provenind din dinamitarea digurilor avariate. S-a obţinut un beton cu agregat reciclat, având rezistenţa la compresiune de maximum 40 N/mm2. Trebuie precizat că agregatele reciclate au provenit, în totalitate, de la o singură sursă (şantier de demolare a clădirilor) iar calitatea lor a fost constantă şi controlabilă.

În Ţările de Jos s-a realizat, încă din 1985, un set de proiecte privind substituirea parţială a agregatelor naturale cu agregate reciclate din beton în special în lucrări de drumuri, de exemplu, pasajele sub căile ferate. Din cantitatea totală de agregat reciclat, numai 1% se foloseşte în beton, restul se utilizează în lucrări de terasament (aproape, 20%) şi straturi neliate în construcţii rutiere (79%). [1]. Municipalitatea din Rotterdam impune, ca în lucrările de construcţii pe care le finanţează, să se substituie parţial agregatele naturale (în lucrări adecvate) cu cele obţinute prin concasarea betonului din demolări. În mod incontestabil, construcţiile rutiere oferă agregatelor reciclate (peste 2 milioane tone/an în Belgia) cel mai important debuşeu.


5

Agregatul reciclat (recuperat prin tehnologii adecvate) se utilizează ca material de fundare neliat. Lucrările de terasamente absorb cantităţi importante de agregate mixte (amestecuri de beton şi elemente de zidărie reciclate) atât sub formă de nisip de concasare, cât şi de agregat grosier.

În consecinţă, factorii de mediu şi economici încurajează dezvoltarea reciclării deşeurilor din demolări. Se tinde să se mărească ponderea agregatelor recuperate din demolări, mai ales în lucrări rutiere şi în domeniul geotehnicii, la parametri tehnico-economici stabiliţi pe baza potenţialului poluant şi a limitelor tehnice impuse de reglementări (instrucţiuni de utilizare, standarde) [4].

2.2 Recuperarea deşeurilor din demolări

2.2.1. Evoluţia structurii compoziţionale a deşeurilor din demolări

Actual demolarea construcţiilor se efectuează prin procedee care nu permit o selectare

riguroasă a materialelor, decât în măsura valorificării imediate a oportunităţilor comerciale pentru produse întregi, pentru a face operaţia rentabilă economic. Alte materiale recuperate în vrac sunt pregătite (selectate, curăţate) doar în măsura în care sunt utile pentru diferite lucrări pe şantier.

Desigur, este mult mai uşor de valorificat un deşeu omogen, ceea ce ar face convenabilă selectarea la sursă. Aceasta presupune prevenirea amestecării diverselor componente ale materialului de demolare, aspect care este caracteristic unei activităţi de şantier performante, prin tehnologie şi organizare (expediere, transport, depozitare pe categorii de materiale). Nu toate materialele pot fi reciclate cu aceeaşi eficienţă şi cu riscuri cât mai reduse de poluare; de aceea sunt necesare cercetări şi studii de fezabilitate pentru aprecierea compatibilităţii cu mediul şi a rentabilităţii.

Ponderea materialelor din demolări (peste 80%) o deţin betonul de structură şi elementele de zidărie. Ca surse importante de deşeuri de beton (estimări cantitative) pentru ţările UE se menţionează: şantiere de construcţii noi – 8%; renovări – 12%; demolări – 46%, (din care 1/10 locuinţe) şi lucrări rutiere – 46%.

Un prim obiectiv al tehnologiilor de demolare şi recuperare îl constituie evaluarea macrostructurii deşeurilor şi a potenţialului poluant, determinat de solubilizarea şi migrarea în ape şi sol substanţelor poluante (metale grele, compuşi organici). Atunci când sunt aplicate tehnologii ineficiente de demolare rezultă un material eterogen, greu de controlat ulterior, în vederea reciclării. Acesta este alcătuit atât din materiale de construcţii silicatice, de tipul betonului, mortarului şi ceramicii , cât şi din materiale metalice, din polimeri sau din lemn. O separare prin procedee corespunzătoare, aplicată în mod constant, capătă din ce în ce mai multă importanţă.

Pe de altă parte, compoziţia acestor materiale din demolări reflectă gradul de industrializare al comunităţii într-un anumit interval de timp. Actual, sunt preponderent valorificate deşeuri din demolări ale clădirilor construite în urmă cu peste 50 ani, în zonele industrializate.

Industria construcţiilor s-a transformat structural enorm, începând cu cu deceniul şase, prin diversificarea materialelor de construcţii. A crescut ponderea betonului armat şi precomprimat (cu aditivi de sinteză, cu adaosuri minerale, inclusiv puzzolane industriale) în detrimentul ceramicii de zidărie tradiţionale. S-a dezvoltat o adevărată industrie de materiale compozite uşoare, de structură şi de izolaţie, materiale de finisaj, precum şi o clasă de substanţe


6

chimice referitoare la aditivi cu funcţionalităţi din ce în ce mai specializate, la materiale peliculogene şi adezive, cu o utilizare excesivă în construcţii. Aceste substanţe sunt, într-adevăr, în cantitate nesemnificativă, dar apare important criteriul calitativ, datorat potenţialului poluant de solubilizare a metalelor grele şi a compuşilor organici toxici, cu risc crescut asupra mediului.

Procesul de “chimizare“ a construcţiilor afectează compatibilitatea cu mediul, acum şi, mai mult, în viitor. De aceea, este necesară o strategie de valorificare care să pornească de la tehnici selective de demolare, pentru evitarea poluării mediului. Procesul de contaminare a solului şi apei, prin solubilizarea poluanţilor, este susceptibil, mai ales, dacă deşeurile netratate din demolări sunt utilizate în lucrări de fundaţii, pentru drumuri şi de stabilizare a pământurilor fără stabilizare în matrice hidraulică.

2.2.2. Tehnologii de recuperare a deşeurilor din demolări

Recuperarea agregatelor reciclate din deşeurile de demolare se realizează prin procedeul

umed şi procedeul uscat. Instalaţiile tehnologice sunt staţionare, mobile şi semimobile. Sistemele mobile se caracterizează printr-un flux tehnologic cu operaţiile principale:

concasare primară, clasare preliminară pentru eliminarea părţii fine; concasare secundară, separare magnetică şi clasare finală.

Sistemele staţionare efectuează tratarea pe cale uscată sau umedă a deşeurilor de demolare (pe principiul proceselor de preparare a nisipului şi pietrişului în balastiere).

Tratamentul umed se efectuează cu operaţiile tehnologice care sunt prezentate în schema din fig. 2. Apa de spălare primară este recirculată şi se foloseşte pentru aproape 50%, din materialul supus tratamentului. Rezultă 65-70% agregat utilizabil, 25-35% nisip (0-8 mm) şi 3% reziduu sub formă de suspensie apoasă [2].

Agregatul obţinut printr-unul din cele două procedee este, în principal, constituit (provenit) din beton, ceramică şi asfalt.

În general, prelucrarea deşeurilor de beton, din demolări se efectuează în centre sau unităţi care lucrează după procedeul umed sau uscat.

Etapele tehnologice generale sunt: a) Prelucrarea primară, prin concasare şi sortare a agregatului grosier, utilizabil în lucrări

de fundaţii, rambleiere, terasamente; b) Prelucrarea secundară, prin concasare şi sortare secundară, cu obţinerea de agregat

reciclat pentru stratul de bază, în lucrări de drumuri; c) Purificarea (mai mult sau mai puţin elaborată, în funcţie de performanţele impuse

agregatului) constă în operaţii de separare manuală a impurităţilor grosiere, deferizare, separare hidraulică (spălare) a fracţiunii fine, separare prin flotaţie a fracţiunii uşoare şi foarte fine.

Un centru industrial de tratare uscată se caracterizează prin trei unităţi (instalaţii principale) care efectuează: clasarea (sortarea) preliminară; concasarea într-o singură treaptă; clasarea în curent de aer [2]. În acest centru materialul este sortat pe cinci fracţiuni, înainte de separarea fracţiunilor granulometrice, în curent de aer, datorită interferenţei între mineralele grele şi cele uşoare. Fracţia fină (0-0,2 mm) se elimină şi urmează clasarea, în curent de aer a fracţiunii (0,2-45 mm). Materialul rezidual nefolosibil conţine şi praful colectat la separatorul pneumatic. Agregatul utilizabil obţinut reprezintă aproape 65% din cantitatea totală de deşeu tratat [2].


7

Centrele de reciclare a betonului din demolări îşi găsesc justificarea economică într-un

sistem de piaţă deschis, care exclude, pe cât posibil, intervenţiile publice, subvenţiile sau constrângerile în activităţile de vânzare/cumpărare a deşeurilor. Deşi costurile de prelucrare ale deşeurilor din demolări în construcţii, sunt cu aproximativ 30% mai mari decât cele pentru prelucrarea agregatelor naturale, costul ridicat de transport al acestora, la distanţe peste 100 km, oferă avantaje agregatului reciclat pentru valorificare în plan local (cu puţine resurse naturale).

În vederea utilizării în betoane se impune verificarea, în conformitate cu normele tehnice existente, a calităţii agregatelor reciclate.

În general, agregatele obţinute prin recuperarea deşeurilor de beton şi ceramică din demolări, se pot utiliza în construcţii de drumuri (cu trafic redus şi mediu), umpluturi, betoane simple pentru elemente de zidărie, pavimente etc [3,6,8,10-14,20].

Deşeuri de demolare

Stocare selectivă

Presortare

Concasare primară

Deferizare

Separare (lemn, plastic) hârtie)

Sortare primară. Agregat (0-56mm)

Concasare secundară

Deferizare

Sortare secundară

Spălare Şlam Nisip, 0-4mm

Agregat, 4-28mm

Fig.2 Operaţii tehnologice de recuperare a agregatelor din demolări, prin procedeul umed


8

Substituirea agregatelor naturale cu agregate reciclate, bazată pe criterii economice şi ecologice, presupune găsirea soluţiilor tehnice pentru acele domenii (prezentate în fig 3.3) care realizează proprietăţile tehnice standard ale lucrărilor de construcţii.

În acest context, deşi nu se pune problema utilizării agregatelor reciclate pentru betoane

precomprimate, betoane rutiere, betoane decorative, există o experienţă pozitivă obţinută în realizarea betoanelor pentru fundaţii, pereţi, elemente de zidărie. Aceste domenii de utilizare a agregatelor reciclate sunt totuşi destul de limitate, în fapt, pentru că intervin factori privind:

- insuficienta cunoaştere a aplicaţiilor betonului reciclat de către partenerii realizării construcţiei - proiectanţi, arhitecţi, antreprenori;

- neîncrederea celor care, deşi au cunoştinţă de posibilităţile de aplicare ale betonului reciclat, îl consideră incert din punct de vedere calitativ;

- aspectele economico financiare esenţiale, restrictive, prin costurile ridicate ale recuperării agregatelor de demolare, la parametrii de calitate standard.

În ceea ce priveşte evitarea primelor două aspecte limitative, se propune [11]: - realizarea de prescripţii pentru betoane obţinute cu agregate reciclate, acceptate de toţi

factorii interesaţi; - deschiderea unor şantiere, cu rol demonstrativ, de lucrări cu beton reciclat, care să

permită lansarea unei campanii de informare şi sensibilizare, suficient de convingătoare.

2.3. Caracteristici tehnice ale agregatelor reciclate

În ţările U.E., mai ales în cele cu rezerve de agregate naturale practic epuizate, dar şi cu o

legislaţie severă a protecţiei mediului înconjurător, utilizarea deşeurilor din construcţii şi din demolări sub formă de agregate în betoane pentru construcţii şi lucrări de artă, este normalizată pe baza unor documente de referinţă din anii de după război (DIN 4163/1951) cât şi a unor recomandări actuale ale grupelor de lucru specializate în reciclarea materialelor în construcţii din Olanda (1986), Danemarca (1989), Belgia (1980). Recent [4], Comitetul Tehnic RILEM 121-DRC a editat “ Specificaţii pentru agregatele reciclate pentru betoane “ (Demolation and Reuse Guidance) .

În contextul acţiunii de recuperare şi reciclare a deşeurilor din construcţii Grupul de lucru din cadrul Departamentului Environnement & Infrastructure din Belgia [11] a elaborat norme şi

Ramblee20%

Fundaţii neliate la drumuri

79%

Beton1%

Fig. 3.Domenii de utilizare a agregatelor reciclate în Ţările de Jos


9

reglementări, care definesc bazele tehnice necesare ale acestei activităţi. În acest cadru se înscriu şi normele care au ca bază documentele de referinţă prezentate anterior.

Caracteristicile de rezistenţă ale agregatelor reciclate sunt hotărâtor influenţate de factorii care definesc betonul originar şi anume, rezistenţa mecanică, raportul agregat fin/grosier, raportul între dimensiunea maximă a agregatului reciclat şi cea a agregatului natural din betonul originar (dmaxR/dmaxO) şi absorbţia apei. Aceste proprietăţi influenţează direct raportul A/C, diametrul maxim al agregatului, tehnologia de compactare şi, indirect, rezistenţa betonului cu agregat reciclat.

Prin urmare, cercetările în domeniu încearcă să coreleze calitatea betonului reciclat cu proprietăţile betonului (şi a matricei de ciment) iniţial, cu condiţiile de exploatare şi deteriorare ale betonului demolat, cu tehnologia de procesare a agregatelor reciclate. Este important de menţionat că matricea betonului demolat are un rol important în determinarea performanţelor betonului reciclat.

Datele experimentale [9-13] privind agregatele reciclate pun în evidenţă, ca o caracteristică definitorie a agregatelor reciclate, structura poroasă, intens fisurată, faţă de cea a agregatelor naturale grele, care influenţează direct alte proprietăţi cum sunt: densitatea aparentă, absorbţia apei, rezistenţa la strivire, durabilitatea.

Condiţiile de puritate sunt următoarele: conţinut în cărbune maxim, 0,5% pentru sortul 0-4 mm şi max. 0,1% pentru sortul 4-8 mm; conţinut în sulfaţi şi sulfuri, maxim 1%; conţinut în cloruri, maxim, 0,02%.

Densitatea aparentă a agregatelor reciclate variază în funcţie de sursă. Agregatele din beton reciclat au densitatea aparentă de minim 2100 kg/m3, iar agregatele din elemente de zidărie (inclusiv ceramice) au densitatea aparentă de minim 1600 kg/m3. Conform proiectului de normă europeană ENV 206, agregatele reciclate din deşeuri şi demolări de zidărie ceramică sunt asimilabile cu agregatele uşoare.

Forma granulelor se încadrează în limitele normelor prevăzute pentru agregatele naturale grele. Suprafaţa rugoasă şi aspectul colţuros al granulelor au efecte negative asupra lucrabilităţii betonului.

Absorbţia apei variază, în limitele, 3-10%, după 24 ore imersie în apă şi în limitele, 5-12%, după 0,5 ore imersie în apă, în funcţie de sortul granulometric. Se menţionează că agregatele naturale grele au absorbţia apei variabilă, în limite strânse, de 1-3%. Corelaţia între absorbţia apei şi densitatea aparentă a agregatelor reciclate este prezentată în fig. 3.4.

Porozitatea agregatelor reciclate variază, în general, cu porozitatea betonului sau a materialelor de zidărie din care s-au obţinut, fiind accentuată de procesul de recuperare (prin fisurarea datorată concasării). Porozitatea variază cu granulometria agregatului reciclat şi, în acest sens, prezintă valori maxime pentru partea fină. Aceasta se explică prin aceea că la concasare fisurile se concentrează în fracţiunea cea mai puţin rezistentă (pasta întărită de ciment şi nisip fin, aderentă la agregatele mari din beton). Prin urmare, nisipul reciclat de concasare, provine din sfărâmarea matricei liante de mortar fin, cu slabă aderenţă, din betonul iniţial, cât şi din mortarele de zidărie şi tencuială. Fiecare sort granulometric poate avea valori mult diferite ale densităţii aparente şi ale absorbţiei apei, ca urmare a corelaţiei mai strânse, între porozitate şi granulometrie, specifică agregatelor reciclate. În acest context se recomandă [1] exprimarea granulozităţii în procente volumice conform metodei lui Faurey.


10

Granulometria agregatului reciclat depinde, în mare măsură, de duritatea deşeurilor din betonul sau materialele de zidărie demolate şi de tipul concasorului.

Agregatul reciclat din beton obţinut de INCERC-Filiala Cluj-Napoca [12], conţine sorturile granulometrice prezentate în tabelul 1.

Tabelul 1

Distribuţia granulometrică (%) a agregatului reciclat

Sort, mm D, mm 0.2 1 3 7 16 31

0-3 16 46 86 98 100 - 3-7 - - 12.1 70 100 -

7-16 - - - 3.4 99 100 16-31 - - - 0.6 15.8 98.6

Fracţiunile obţinute pentru sorturile, 3-7 şi 16-31 mm, nu se încadrează în prevederile

STAS 1667. Norma belgiană NBNB 11-101, conformă cu prescripţiile RILEM, delimitează cele două

tipuri de agregate reciclate, din beton şi din elemente de zidărie. Cele două tipuri de agregat sunt diferenţiate de densitatea aparentă şi absorbţia apei. La utilizarea acestor agregate, se exclude fracţia de nisip, 0-4 mm, descrisa de curbele din fig 4 pentru agregatul natural. Domeniul limită al distribuţiei granulometrice, pentru agregatele reciclate utilizabile în betoane de fundaţie, exclude fracţiile fine de nisip (0-2 mm) şi (2-4 mm) [10].

Granulozitatea agregatelor Dmax = 16 mm, pentru beton,domeniul 1 favorabil; domeniul 2 utilizabil

010

2030

405060

7080

90100

0.063 0.125 0.25 0.5 1 2 4 8 mm 16

Latura sita, mm

trece

ri, %

vol

.

AN SR 13510:2006

AN SR 13510:2006

AN SR 13510:2006

1

2


11

Fig. 4.. a) Agregate naturale pentru beton- granulozitatea agregatului cu Dmax = 16 mm,

conform, SR 13510:2006 b) Exemplificare a modului de trasare a curbeiexperimentale, notata T, inclusă în domeniul favorabil, limitat de curbele T1 şi T2 [Maria Gheorghe, Materiale de constructie,Conspress 2010]

Excluderea fracţiei fine de nisip se datorează caracteristicilor fizico-chimice specifice: suprafaţa rugoasă cu efect nefavorabil asupra unei preumectări omogene, conţinut ridicat de impurităţi (ca de exemplu ghips) a căror reactivitate creşte cu fineţea. Limitarea sorturilor de nisip fin crează premise favorabile privind lucrabilitatea şi rezistenţa mecanică, influenţate de creşterea cantităţii de apă. Caracteristicile agregatului reciclat sunt prezentate în tabelul 2 [12].

Tabelul 2

Caracteristicile agregatelor reciclate din deşeuri de beton

Caracteristica Sorturi, mm Condiţii STAS 0-3 3-7 7-16 16-31

Părţi levigabile, % 0,8 - - - max. 3% Rezistenţa la strivire în stare uscată, % - - 24,2 24 min. 15% Densitatea în grămadă în stare uscată şi afânată, kg/m3 1213 1190 1206 1195 min. 1200

Volum de goluri, % 45,6 46 47 51 max. 55 Densitatea aparentă, kg/m3 - 2350 2290 2260 min. 1800 Capacitatea de absorbţie a apei la ½ h, % - 10,8 7,5 5,5 Forma granulei b/a 0,75 0,76 ≥ 0,66 c/a - - 0,59 0,57 ≥ 0,33

Absorbţia mare a apei de către fracţia fină este unul din factorii care limitează folosirea

agregatelor reciclate în betoane. Conform normelor europene, din care norma belgiană NBNB

0102030405060708090

100

Trec

eri c

umul

ate

(% v

ol.)

Deschiderea ochiurilor sitei (mm)

T

T1

T2

T2

T1


12

11-255 agregatele reciclate se împart în două grupe, în funcţie de densitatea aparentă şi de absorbţia apei (tabelul 3).

Autorii normei NBNB 11-255 [11] menţionează că forma granulelor, rezistenţa la strivire şi rezistenţa la îngheţ-dezgheţ repetat, pot fi determinate doar cu scop orientativ, având în vedere că domeniile de utilizare a agregatului reciclat exclud betonul precomprimat şi, în general, betoanele cu clase superioare de rezistenţă.

Tabelul 3 Condiţii tehnice de calitate ale agregatelor reciclate, după NBNB 11-255

Caracteristici Tip de agregat GBSB-1 GBSB-2

Densitatea aparentă în stare uscată, kg/m3 > 1600 > 2100 Absorbţia apei după 24 ore, % < 18 < 9 Conţinutul în materiale cu densitatea aparentă în stare uscată < 2100 kg/m3, % - 10

Conţinutul în materiale cu densitatea aparentă în stare uscată < 1600 kg/m3, % < 10 < 1

Conţinutul în materiale cu densitatea aparentă în stare uscată < 1000 kg/m3, % volumice < 1 < 0,5

Conţinutul în piatră naturală concasată, beton, cărămidă ceramică (se exceptă deşeurile de asfalt), % > 95 Conţinutul în materiale de tipul: metal, sticlă, plastic, bitum, %

< 1 Conţinutul în materiale cu dimensiuni < 80 µm, % < 5 < 3 Conţinutul în materiale organice, % < 5 Conţinutul în halogenuri, % < 0,06 Conţinutul în sulfaţi, % < 1

Pentru utilizări, de tipul betoanelor pentru fundaţii, pereţi, strat de bază pentru planşee,

pardoseli, elemente de zidărie (care implică volume apreciabile de agregate reciclate) caracteristicile impuse de norma NBNB 11-255, sunt considerate suficient de acoperitoare [11].

În cursul operaţiilor de mărunţire are loc desprinderea peliculei de mortar întărit de pe agregate, cu efect pozitiv pentru micşorarea absorbţiei şi creşterea rezistenţelor betoanelor. De aceea are importanţă stabilirea unei durate optime de preomogenizare a agregatelor în betonieră, (de 20-30 minute [14]). După preomogenizarea uscată a agregatelor recuperate din demolări, se introduc ceilalţi componenţi ai betonului (apa, aditivii, cimentul). Pentru evaluarea cantităţii de parte fină, provenită din mortarul aderent pe granule, după 30 minute de amestecare în betonieră, se cântăreşte agregatul şi se determină fracţia trecută prin sita (02), din seria standard.

Mai adecvat, pentru evaluarea cantităţii de mortar aderent, este testul de uzură (%) Los Angeles.

Toate aceste încercări privind proprietăţile agregatelor reciclate permit să se aprecieze măsura în care acestea pot substitui agregatele naturale, pentru stabilirea raportului adecvat, agregat grosier natural/agregat reciclat, în betoane.

BIBLIOGRAFIE [1] SIMONS, B., VINCKE, J. Les déchets de construction et démolition, Bruxelles, CSTC Revue,

2, 1993, 15-20.


13

[2] TRÄNKLER, J., WALKER, I., DOHMANN, M. Environmental impact of demolition waste –an overview on 10 years of research and experience. Waste Management, 16, 1-3, 1996, 21-26.

[3] ZAKARIA, M., CABRERA, J.G. Performance and durability of concrete made with demolition waste and artificial fly ash-clay aggregates. Waste Management, 16, 1-3, 1996, 151-158.

[4] HANSEN, T.C. Recycling of Demolished Concrete and Masonry. Report 6. International Union of Testing and Research Laboratories for Materials and Structures, E & F.N. Spon. RILEM Report 6, London, 1992.

[5] MAES, M. La mâtrise des déchets industriels. Johanet & Files, S.A. Paris, 1990, 114-116. [6] De PAUW, C. Béton réciclé. CSTC Magazine 6, 1980, 31-38 [7] De PAUW, C. Récyclage des decombres d’une ville sinistrée. CSTC Magazine, 4, 1982, 49-57. [8] MOTTEAU, H. Le remploi des déchets dans l’industrie de construction, Bruxelles. CSTC

Magazine, 2, 1992, 21-31. [9] SAYES, L. Centre de recherches rutière Journée d’etude sur l’utilisation de sous produits

industriels et materiaux de demolition en construction rutière. dec. 1989 (cit. 4). [10] POPESCU, Em. Materiale de construcţii din deşeuri industriale, Bucureşti, Editura Tehnică,

1961. [11] VYNCKE, J. Remploi des gravats et déchets de construction sous forme de granulats dans le

beton. CSTC Magazine, 1, 1993, 7-11. [12] POPA, P., TOMA, M., ş.a. Utilizarea deşeurilor din beton la prepararea betoanelor. Materiale

de construcţii, XVI, 4, 1986, 225-228. [13] x x x – Le récyclage des déchets de démolition, Le Moniteur des Travaux Publics et du

Batiments, 14, 1986, 121-127. [14] TAVAKOLI, M., SOROUSHIAN, P. Strength of recicled aggregate concrete made using

field-demolished concrete as aggregate. ACI Materials Journal, martie-aprilie, 1996, 182-190. [15] KHALOO, A.R. Properties of concrete using crushed clinker brick as coarse aggregate. ACI

Materials Journal, 91, 2, 1994. [16] SCHULZ, R.R., HENDRICKS, CH.F. Recycling of demolished concrete and masonry, Part 2.

RILEM Technical Committee Report No. 6 E & F.N. SPON, London, 1992, 132-236. [17] ACI COMMITTEE 318. Building Code Requirements for Reinforced Concrete (ACI 318-89),

American Concrete Institute, Detroit, 1989 [18] HOLUB, W.J. Recycling a resource boom or aggregate bust. Rock Products, 4, 1997, 39-41 [19] DELWAR, U. ş.a. Use of reclaimed asphalt pavement as an aggregate in Portland cement

concrete. ACI Materials Journal, 94, 3, 1997, 251-257 [20] SIMONS, B., VYNCKE, J. Les déchets de construction et démolition – possibilités de

réciclage sous forme de granulats dans le beton. CSTC Revue, 2, 1993, 32-41.

TEMA: Argumentati de ce nu se foloseste fractia granulara fina de agregat de demolare, in beton.

recicalarea deseurilor din demolari

Documents