Lapszámok

Lépten-nyomon halljuk, hogy Földünk erőforrásai végesek. Meggyőződésünk, hogy feladatunk természeti kincseinkkel a lehető legjobban gazdálkodni. Emellett kiemeljük, hogy egy szerkezeti anyag életciklusa a bontással nem ér véget, hanem újraindítható, amennyiben egy új szerkezet alapanyagaként él tovább. Napjainkban már a közgondolkodásban is óhatatlanul megbúvó környezettudatosság és a fenntartható fejlődésen túlmutató körforgásos gazdasági modell motivációja adta, hogy a Pécsi Tudományegyetem Műszaki és Informatikai Kara a Beton Technológia Centrum Kft. közreműködésével kiterjedt kutatást végezzen a beton újrahasznosíthatósága témakörében. A kutatás során felhasznált újrahasznosított beton adalékanyagot egy ismeretlen szilárdsági osztályú vasbeton versenymedence bontási anyagából nyertük, és szerettük volna visszaforgatni a helyére épülő új medence szerkezetébe vízzáró szerkezeti betonként. [1]

Az MSZ 4798:2016 – kiegészítése az MSZ 4798:2016/2M:2018 – szabvány új témakörei között már helyet kapott az újrahasznosítás – mely a mai napig alapjaiban szabályozza az újrahasznosított betonok használhatóságát, így a kutatást is.

Az 1. szakaszban az elbontott és aprított beton előkészítését és adalékanyag-vizsgálatait végeztük el. Vizsgáltuk labor körülmények között a geometriai és kőzetfizikai tulajdonságait (Los-Angeles aprózódás, mikro-Deval kopás). Az adalékanyag-vizsgálatok során kapott eredmények alapján megállapíthatóvá vált, hogy az adalékanyag szabvány szerint nem alkalmas a választott szilárdságú és környezeti osztályú – C30/37-XV2 (H)-16-F4- beton előállítására.

1. táblázat: Kísérletben alkalmazott betonkeverékek jelölése és összetétele

Kihasználva, hogy a szabvány a beton vizsgálatával engedi az adott összetétel megfelelőségét igazolni, több szakaszból álló próbakeverés-sorozatot végeztünk. A kutatás 2. szakaszában a változók minimalizálása mellett igyekeztünk összehasonlítani a 15 és 30%-ban adagolt újrahasznosított adalékanyaggal készített keverékek frissbeton és megszilárdult beton tulajdonságait [1. táblázat]. A próbatestek 28 napos korukra elérték, sőt meg is haladták a szabvány szerinti nyomószilárdsághoz tartozó minősítő értéket. Ebben a fázisban az adalékanyag tömegállandóságig visszaszárítva került a keverékekbe [1. grafikon]. Megjegyzendő, hogy a keverékek eltarthatósága messze elmaradt a referenciakeverékekétől, 20 perc után bedolgozhatatlanná váltak.

1. grafikon: 2. szakasz 1. próbakeverés — keverékek átlagszilárdsági értékei 28 napos korban

Ezen a ponton vezettük be és vizsgáltuk a hatékony víz–cement tényező fogalmát. Kutatási eredményeink alapján a porózus újrahasznosított beton adalékanyagnak magasabb a vízfelvétele, mint az osztályozott kavicsnak, ezáltal a keverővízből vonja el a vizet, ami kedvezőbb hatékony (effektív) v/c értéket és ezáltal magasabb nyomószilárdsági és vízzárósági osztályt eredményezett. A receptúrák kivétel nélkül teljesítették az XV3(H) környezeti osztály szabvány által előirt maximális vízbehatolási értékeit [3. grafikon]. A vizsgálatok igazolták, hogy a szilikapor II.-es típusú kötőanyagként segítette v/c tényező határértéken belül maradását, ezáltal a keverékek jobb nyomószilárdsági és vízzárósági eredményeket hoztak.

3. grafikon: 2. és 3. szakasz vízzárósági vizsgálatok eredményeinek összehasonlítása

Kulcsfontosságúnak tartottuk, hogy olyan keverékeket tervezzünk és készítsünk, melyek hagyományos építőipari körülmények között is használhatók bedolgozhatóság, eltarthatóság szempontjából. Ezért kísérletünk 3. szakaszában a keverékek konzisztencia eltarthatóságát vizsgáltuk. Megállapítottuk, hogy kiszárított állapotban a keverékhez adagolt újrahasznosított adalékanyag a vízzel való érintkezést követően rövid időn belül olyan mértékben vonja el a keverővizet, hogy az nagyban befolyásolta a konzisztenciát. Kihasználva az adalékanyag rövid idejű mértékadó vízfelvételét, az újrahasznosított adalékanyagot keverés előtt 5 percre vízbe áztattuk. Így a tömegállandóságig való vízfelvétel 98%- át ez idő alatt felvette. 8 receptúrán ellenőrző méréseket végeztünk, és az eredmények kiértékelése alapján a módosított keverékek teljesíteni tudták az elvárt eltarthatóságot. A beáztatott adalékanyaggal készült betonok nyomószilárdsága az 1-es próbakeverés vizsgálataihoz képest kismértékű alulmaradást mutattak, ez összefüggésbe hozható a bevitt többletvíz mennyiségével [2. grafikon]. A vízzárósági eredmények a 3. szakaszban megfelelők voltak.

2. grafikon: 3. szakasz 2. próbakeverés — keverékek átlagszilárdsági értékei 28 napos korban

Gondolatébresztőnk a természeti erőforrások fenntartható használata volt. Így az építőanyagok előállításával és beépítésével kapcsolatos beépített karbon (CO2eq) relatív súlya is előtérbe került. A fenntartható tervezést az életciklus-elemzéshez társíthatjuk leginkább. Kutatásunk során egy „adattár” összeállítását végeztük el, melybe az építéssel kapcsolatos lényeges folyamatokat és anyagokat rögzítettük különböző környezeti indikátorok hozzárendelésével [2] [3]. Szemléletes módon egy ilyen vasbeton medence kimutatható környezeti terhelése 66 magyar CO2-kibocsájtásának felel meg. Számításokkal igazoltuk, hogy fajlagosan a vasbeton szerkezet karbonlábnyomának a legnagyobb részét a transzportbeton emészti fel.

Hogyan csökkenthető ez az érték?
Igazoltan a magasabb kiegészítőanyag-tartalmú cementek alkalmazásával lényegesen csökkenthető a keverék karbonlábnyoma [4]. Az anyagfelhasználás tekintetében nagy szerepet kap a szerkezeti optimalizálás.

Célunk volt megmutatni, hogy egy vasbeton szerkezet bontásával kapott építőanyagból olyan szerkezeti beton készíthető, amelyre nem egy gyengébben teljesítő anyagként kell tekintenünk, hanem úgy, mint a jövőképünkre.

Vasbeton versenymedence bontási anyaga – újrahasznosított adalékanyag

Vasbeton medence bontása

Próbatestek újrahasznosított betonból

Újrahasznosított beton keverés közben

Hivatkozások:
[1] CeMBeton (2020): Körforgásos gazdaság
[2] V. Nagy Z. (2022): Karbonlábnyom-számítás épületekben, Mérnök újság XXIX. évf. 1– 2. sz.
[3] LETI Emboided Carbon Primer – Supplementary guidance to the Climate Emergency Design Guide, Jan 2020
[4] Cement Sustainability Initiative (CSI) –The Cement CO2 Protocol, CO2 Accounting and Reporting Standard for the Cement Industry, June 2005 (fotók: a szerzők)