Većina građevinskih objekata oko nas je barem nekoliko decenija stara, a mnogi datiraju iz perioda neposredno nakon Drugog svetskog rata ili ranije. S obzirom da građevinske objekte projektujemo za tzv. upotrebni vek od 50 godina u slučaju zgrada ili 100 godina u slučaju značajnih objekata poput mostova velikih raspona, velikom broju objekata se u stvari bliži kraj i rušenje, nakon čega se postavlja logično pitanje: „Šta će biti sa otpadom koji tada bude nastao?“.
S obzirom na to da je velika većina tih objekata od betona, postoji dobra vest – betonske konstrukcije je nakon rušenja moguće reciklirati u tzv. agregat dobijen recikliranjem betona (zvaćemo ga reciklirani agregat) koji se onda može koristiti pri spravljanju novog betona umesto sitnog i krupnog „agregata“ koji je najčešće rečni pesak i šljunak ili drobljeni kamen. Time se dobija tzv. beton sa recikliranim agregatom (engl. recycled aggregate concrete, zvaćemo ga reciklirani beton) koji se na kineskom prikladno zove „zàishēng hùnníngtǔ“ (再生混凝土) odn. „ponovo rođeni beton“.
Zašto reciklirati beton?
Beton kao otpad je „inertan“ i u opštem slučaju nije štetan. Zašto ga onda prosto ne odložiti na deponiju i ostaviti?
Jedan problem je njegova količina. Betonski otpad čini oko polovinu tzv. otpada od građenja i rušenja kog u Evropskoj Uniji godišnje nastane oko 850 miliona tona. Dakle samo odlaganje na deponije je sve teže, naročito u zemljama sa malom teritorijiom ili onima koje su gusto naseljene poput Holandije, Danske ili Japana.
Drugi razlog je ušteda prirodnih resursa. Naime, beton je najkorišćeniji materijal koji proizvode ljudi – gotovo 25 milijardi tona betona se proizvede godišnje. To znači da su nam potrebne podjednako velike količine cementa, sitnog i krupnog agregata. Ne ulazeći u izazove koje predstavlja proizvodnja cementa koja je odgovorna za čak 7% emisija ugljen-dioksida usled ljudskih aktivnosti, fokusiraćemo se na proizvodnju odn. ekstrakciju sitnog i krupnog agregata. Ona se vrši iskopavanjem peska i šljunka iz reka ili drobljenjem kamena iz kamenoloma i može takođe uzrokovati ozbiljna zagađenja i poremećaje lokalnih sredina.
U skladu sa društveno i ekološki odgovornim pristupom cirkularne ekonomije, na građevinskoj industriji je da iskoristi mogućnosti koje reciklaža betona pruža za uštedu resursa, smanjenje otpada, ali i istovremeno stimulisanje privrede i ekonomske aktivnosti.
Kako graditi od recikliranog betona?
Beton se, u opštem slučaju, spravlja od veziva (pre svega cement i, sve češće, materijali poput letećeg pepela, zgure iz proizvodnje čelika, itd.), vode, sitnog i krupnog agregata . Voda se dodaje iz dva razloga: (1) radi hidratacije odn. očvršćavanja cementa i (2) osiguravanja tzv. obradljivosti i ugradljivosti betona dok je u svežem stanju. Međutim voda u ove dve uloge deluje u suprotnim smerovima – za veće čvrstoće treba nam što manje vode, a za što bolju ugradljivost treba nam što više.
Reciklirani agregat uvodi novu promenljivu u spravljanje betona. Naime, prilikom drobljenja betona u svakom zrnu recikliranog agregata ostaje deo „cementnog kamena” iz izvornog betona. Zbog toga je reciklirani agregat lakši i mekši od prirodnog, što dodatno utiče na svojstva betona u kome se koristi i obično uzrokuje donekle slabija svojstva, poput niže čvrstoće.
Srećom, istraživači širom sveta već par decenija (a izuzetno intenzivno u poslednjih 15 godina) istražuju svojstva recikliranog agregata i recikliranog betona. Ova istraživanja pokrivaju sve nivoe primene.
Na nivou samog recikliranog agregata ova istraživanja se fokusiraju na njegov kvalitet i svojstva. S obzirom da je u pitanju reciklirani proizvod, njegova svojstva mogu značajno varirati u zavisnosti od kvaliteta izvornog betona koji se reciklira (kome često ne znamo svojstva ili se u postrojenju za reciklažu spajaju betoni sa više izvora). Istraživači ispitiju i koja su to glavna svojstva ovog materijala po kome ga treba klasifikovati (imajući u vidu kasniju primenu).
Na nivou recikliranog betona postoje takođe brojni aktivni pravci istraživanja. U pitanju su prvenstveno fizička i mehanička svojtva recikliranog betona – kako čvrstoća pri pritisku i zatezanju, modul elastičnosti (krutost), skupljanje i tečenje (svojstvo usled kog beton nastavlja da se deformiše i pri nepromenjenom opterećenju) zavise od kvaliteta, krupnoće i količine recikliranog agregata. Zatim su tu sve značajnija svojstva trajnosti betona – kako učiniti reciklirani beton što otpornijim na hemijske promene mikrostrukture poput tzv. karbonatizacije (prodora ugljen dioksida u beton kojim se smanjuje pH vrednost cementnon kamena, dolazi do depasivizacije armature i njene korozije), prodora hlorida (usled morske soli ili soli za posipanje puteva, takođe izazivajući koroziju armature) ili dejstva mraza.
Možda i najznačajnija istraživanja su ona o konstrukcijskoj primeni recikliranog betona – kako se ploče, grede, stubovi i drugi tipovi elemenata konstrukcija od recikliranog betona ponašaju pod opterećenjem u poređenju sa istim elementima od „običnog“ betona.
KLIMA101 NEDELJNI NEWSLETTER
Put do primene u praksi
Kao i u drugim oblastima, i u oblasti recikliranog betona važi izreka Jogi Bere „U teoriji nema razlike između teorije i prakse. U praksi je ima.“. Sva istraživanja samog recikliranog agregata i recikliranog betona, ma koliko pokazivala dobre rezultate nisu nikad dovoljna sama po sebi da uzrokuju primenu ovog materijala, naročito ne u „konzervativnoj“ industriji poput građevinske u kojoj kao i u drugim oblastima postoji percepcija da nešto „reciklirano“ znači „inferiorno“.
Za promenu ovog stanja su potrebne ekonomske, ekološke i društvene analize, stimulativni zakoni i propisi kao i harmonizovani standardi.
U tu svrhu, istraživači su sproveli brojne studije uticaja recikliranog betona na životnu sredinu, pre svega putem tzv. Life Cycle Assessment (LCA) metodologije odn. ocene životnog ciklusa. Analizirajući sve faze života betona, jasno je da korišćenje lokalno dostupnog betonskog otpada predstavlja uštedu resursa i dovodi do smanjenja emisija ugljen-dioksida. Ukoliko pri odlučivanju uzmemo u obzir više parametara, poput ekonomskih, ekoloških i društvenih zahteva, jasno vidimo različite prednosti koje upotreba ovog materijala donosi.
Brojne studije su takođe identifikovale i zakone i propise koji mogu stimulisati proizvodnju i potrošnju reciklliranog betona: povećanje taksi na ekstrakciju prirodnog agregata, povećanje taksi za odlaganje otpada od građenja i rušenja kao i subvencionisanje na kratki rok reciklažnih postrojenja.
Ono što je takođe bitno jeste da se stimuliše primena recikliranog agregata upravo u betonu jer se do danas skoro isključivo koristi za podloge puteva. Međutim korišćenje materijala dobijenog recikliranjem betona za podloge puteva je tzv. „recikliranje na dole“ (downcycling) jer nam za novi beton onda i dalje treba novi prirodni agregat. Kako bi se ovo srpečilo i reciklirani agregat primenio u betonu, građevinskim inženjerima su potrebni propisi za projektovanje konstrukcija koji uzimaju u obzir ovaj materijal.
Ovaj san konačno postaje stvarnost jer je upravo u toku donošenje novog evropskog propisa za projektovanje betonskih konstrukcija tzv. Evrokod 2 – harmonizovani propis koji će uključivati odredbe za reciklirani beton. Treba istaći da su istraživači iz Srbije i njihovi rezultati bili dali aktivan doprinos u pripremi ovog dokumenta [8] – pre svega istraživački tim prof. dr Snežane Marinković sa Građevinskog fakulteta Univerziteta u Beogradu.
Naredni koraci
Uprkos tome što reciklirani beton polako napušta domen istraživanja i prelazi u praksu, posao istraživača ne prestaje. U sklopu Međunarodne federacije za konstrukciji beton (International Federation for Structura Concrete) radna grupa 4.7 priprema obiman bilten koji će rezimirati i sabrati na jednom mestu sva trenutna znanja o ovom materijalu kako bi olakšala inženjerima njegovu primenu.
Takođe se nastavljaju i nova istraživanja. Na primer u okviru evropskog projekta GREEN-FRC na Politehničkom univerzitetu Katalonije istražuju se konstrukcije od recikliranog betona sa novim tipovima armature – polimerna vlakna (macro-synthetic fibre reinforced concrete), armaturne šipke od tzv. polimerima ojačanih vlaknima (fibre reinforced polymer), tekstili (textile reinforced concrete) kao i 3D štampani betoni (3D printed concrete).
Na kraju
Na kraju ipak nema kraja. Usavršavanje materijala i konstrukcija je neprestan proces na kome moramo raditi uporno. U Španiji postoji izreka „sin prisa pero sin pausa“ odn. bez žurbe ali bez stajanja. Tako i u oblasti recikliranog betona – ne trebaju nam nagle odluke ali moramo konstantno raditi zarad bolje, bezbednije i čistije budućnosti.
