ROGBCUtilizarea agregatelor reciclate în beton - contextul actual şi perspective

AnnaMaria Schiau, consultant tehnic

Creşterea economică din ultimele decenii şi, mai ales, impactul acestei dezvoltări asupra mediului înconjurător şi a consumului de energie a impus schimbarea abordării tuturor proceselor/etapelor din domeniul construcţiilor. Ca urmare, luarea în considerare a condiţiilor de mediu şi integrarea unui proiect comun de dezvoltare durabilă în domeniul construcţiilor cu implicarea activă a tuturor factorilor de interes (autorităţi, industrie, comunitate) s-a dovedit a fi imperios necesară.

Reducerea consumului de energie şi a resurselor naturale utilizate şi utilizarea deşeurilor sunt elemente obligatorii ale noii abordări din domeniul construcţiilor.

Dintre materialele de construcţii utilizate pe scară largă, betonul rămâne lider, prezentând avantaje atât sub aspectul resurselor utilizate (clasice sau inovatoare), cât şi al duratei de viaţă şi post-utilizării construcţiilor. Construcţiile din beton au devenit "produse" industriale pe deplin consacrate, fiind larg acceptate şi promovate în cadrul conceptului de construcţii sustenabile datorită beneficiilor privind durabilitatea, capacităţii termice (masa termică), asigurării zonelor confruntate cu dezastre naturale, potenţialului utilizării deşeurilor şi produselor secundare etc.

În prezent, cantităţile foarte mari de beton demolat în zone urbane pun probleme serioase comunităţilor. Transformarea acestora în agregate reciclate nu implică o tehnologie complicată dar această etapă trebuie completată de prelucrarea (separarea) deşeurilor, depozitarea, sortarea, analizarea produsului final.

Utilizarea agregatelor care provin din demolarea construcţiilor prezintă un potenţial semnificativ pentru înlocuirea agregatelor naturale, contribuind la conservarea resurselor naturale şi la reducerea spaţiului pentru depozitarea deşeurilor, dar în acelaşi timp necesită studii extinse pentru stabilirea condiţiilor de utilizare (procent admis, plusuri şi minusuri în proprietăţile betonului/mortarului). Cunoaşterea atât a originii agregatelor cât, mai ales, a caracteristicilor lor este absolut esenţială.

Faptul că cel puţin 75% din volumul betonului este ocupat de agregate constituie un argument suficient pentru a înţelege rolul calităţii acestora asupra caracteristicilor iniţiale (beton proaspat) şi finale ale betonului (beton întărit).

Analizele făcute încă de acum 20 de ani de către Comisia Europeană de Mediu (EEC) previzionau creşterea îngrijorătoare a fondului construit şi a cantităţii de deşeuri din construcţii şi demolări.

Estimările făcute au fost confirmate şi depăşite. În anul 2008 statele EU-27 au produs aproximativ 860 milioane tone de deşeuri în domeniul construcţiilor (reprezentând 33% din totalul producţiei de deşeuri din Europa). Procentul de valorificare a deşeurilor din construcţii şi demolări se situa între 7% şi 80% (cu foarte puţine exemple de ţări care au reuşit să aibă un procent mai mare de 40%: Olanda, Marea Britanie, Republica Cehă).

Principalele cauze ale creşterii volumului de deşeuri din construcţii şi demolări sunt următoarele:

1. Multe clădiri, structuri rutiere, lucrări de artă şi alte structuri şi-au consumat durata de viaţă sau au suferit deteriorări structurale majore;

2. Unele construcţii chiar dacă sunt corespunzătoare din punct de vedere structural nu mai corespund din punct de vedere funcţional; reconfigurarea şi utilarea acestora implică cheltuieli mari;

3. Există încă mari cantităţi de deşeuri provenite din conflicte armate.

În acest context, stabilirea unor cerinţe legale cât mai stricte de mediu şi securitate a fost legitimă şi a avut ca efect şi stimularea îmbunătăţirii tehnologiilor utilizate la demolarea construcţiilor şi prelu­crarea deşeurilor, analizării domeniilor de utilizare ale acestora. În paralel, s-a abordat şi dezvoltat cadrul legislativ şi de reglementare pentru acest domeniu.

La nivel naţional, fiecare ţară pregăteşte preluarea unei cantităţi cât mai mari de agregate reciclate în lucrările de construcţii şi amenajare a teritoriului. În acest sens sunt abordate:

- preluarea/elaborarea şi diseminarea prevederilor legale privind utilizarea deşeurilor din construcţii, inclusiv a penalităţilor pentru depozitarea incorectă a acestora;

- sprijinirea programelor de cercetare, la nivel naţional, pe betoane realizate cu agregate reciclate;

- elaborarea ghidurilor, specificaţiilor şi celorlalte prevederi cu caracter de reglementare tehnică pentru acest domeniu;

- întocmirea şi punerea la dispoziţie a unor liste de specialişti/firme specializate care pot oferi consultanţă tehnică.

Programele naţionale de cercetare experimentală dezvoltate în funcţie de specificul fiecărei ţări includ:

1. Analize asupra agregatelor reciclate provenite din demolări: distribuţie granulometrică, densitate (absolută şi în vrac), absorbţie, rezistenţă la fragmentare, conţinut de cloruri, sulf, substanţe organice etc - conform prevederilor din standardul de produs;

2. Încercări pe beton: rezistenţe la compresiune, întindere din încovoiere şi din despicare, absorbţie şi porozitate, modul de elasticitate, contracţie, carbonatare, rezistenţe la îngheţ - dezgheţ s.a. - conform cerinţelor aplicaţiei (elementului/structurii).

Şi în România au fost derulate o serie de cercetări pe agregate reciclate utilizate în betoane uzuale şi betoane uşoare la Universitatea Tehnică din Bucureşti (UTCB), URBAN INCERC Cluj şi în alte centre de cercetare. Rezultatele obţinute până în prezent şi preocupările viitoare vor fundamenta baza tehnică normativă pentru domeniul agregatelor reciclate.

Pe baza rezultatelor obţinute au fost evidenţiate şi dezavantajele utilizării acestor tipuri de agregate în beton: probleme de interfaţă cu matricea (pasta de ciment), porozitatea mare şi prezenţa fisurilor transversale, nivel ridicat de cloruri şi sulfaţi, prezenţa impurităţilor, distribuţia granulometrică neuniformă, variaţia mare a calităţii agregatelor reciclate din beton.

Toate aceste aspecte au, de regulă, repercusiuni asupra proprietăţilor betonului, după cum urmează (comparaţie cu un beton etalon având o reţetă similară):

- rapoarte apă/ciment mai mari decât la betoanele obişnuite, ca atare rezistenţe mai mici la compresiune, îngheţ - dezgheţ;

- lucrabilitatea de regulă mai mică (obs: în unele cazuri poate fi obţinută aceeaşi lucrabilitate, pentru procente mici de agregate reciclate şi o gradare atentă a sorturilor);

- densităţi mai mici;

- rezistenţa la încovoiere poate fi aceeaşi dar modulul de elasticitate este mai mic;

- contracţia şi curgerea lentă a betonului sunt mai mari.

Din punct de vedere al durabilităţii, betoanele realizate cu agregate reciclate prezintă o penetrare a clorurilor mai rapidă, carbonatare similară, sensibilitate mai mare la reacţia alcalii - agregate, rezistenţe mai reduse la îngheţ -dezgheţ.

O mai mare atenţie acordată impurităţilor prezente în agregatul reciclat, respectiv reducerea acestora la un minim posibil, contribuie în mod clar la îmbunătăţirea proprietăţilor betonului.

Există şi câteva lucrări de referinţă ce au evidenţiat o bună comportare a betoanelor realizate cu agregate reciclate, pentru betoane structurale de clasa C30/37, cu o atentă elaborare a reţetelor de beton, precum şi soluţii de îmbunătăţire a reţetelor prin mărirea cantităţii de ciment, utilizarea unui procent de agregate concasate s.a.

În ceea ce priveşte standardele de produs pentru agregate acestea conţin prevederi atât pentru agregate convenţionale, cât şi pentru agregate reciclate.

Astfel, noile standarde europene (preluate şi la nivel naţional) EN 12620:2002 Agregate pentru beton; EN 13139:2002 Agregate pentru mortare; EN 13043:2002 Agregate pentru asfalt, EN 13055 Agregate uşoare pentru betoane, mortare şi pasta de ciment conţin prevederi pentru agregatele reciclate.

În standardul pentru producerea betonului EN 206-1 se menţionează faptul că, în cazul în care nu există experienţă la utilizarea acestor tipuri de agregate, sunt necesare derularea de teste şi elaborarea de instrucţiuni tehnice de aplicare specifice lucrării de construcţie.

În Codul de practică pentru producerea betonului CP012-1:2007 se specifică faptul că utilizarea agregatelor reciclate se poate face conform prevederilor EN 13242 Agregate din materiale nelegate sau legate hidraulic pentru utilizare în ingineria civilă şi în construcţii şi pe baza agrementelor tehnice, pentru domenii de utilizare care nu fac obiectul standadului. Până în prezent nu există nici un agrement tehnic elaborat pentru un astfel de produs însă agregatele reciclate se folosesc cu succes (pe baza prevederilor din reglementările tehnice în vigoare) în lucrări de infrastructură.

Elaborarea unui program experimental suficient de cuprinzător este dificil de realizat în condiţiile în care nu există încă, pentru clasele de expunere din CP012-1, criterii de performanţă bine stabilite.

În versiunea revizuită a standardului EN 206-1 Beton - specificaţie, performanţă, producţie şi conformitate, preconizat a fi publicată la începutul anului 2014, a fost inclusă o anexa (anexa E) care cuprinde recomandări pentru utilizarea agregatelor reciclate. Procentele maxime admise de utilizare a agregatelor reciclate sunt stabilite în funcţie de tipul agregatului reciclat şi clasa de expunere a elementului de construcţie (tabelul 1).

Agregatele provenite din demolarea betonului (RCA - notaţie internaţională; Rc - notaţie din standardul menţionat) notate Rc90 trebuie să conţină cel puţin 90% deşeuri de beton, iar procentul de contaminare cu alte materiale trebuie să fie de maxim 1%.

Tipul A al acestui agregat prezintă o curbă granulometrică uniformă/continuă şi nu conţine mai mult de 0,5% deşeuri de cărămidă. După cum se precizează în tabelul 1 se poate folosi în proporţie de până la procente de 30% în beton în anumite clase de expunere, cu condiţia asigurării clasei minime impuse şi adaptării reţetei de beton pentru îndeplinirea condiţiilor de permeabilitate şi contracţie.

În concluzie, deşi prezintă reale avantaje economice şi în ceea ce priveşte impactul asupra mediului, experienţa acumulată până în prezent şi prevederile legislative/normative nu pot asigura momentan suportul necesar pentru utilizarea agregatelor reciclate provenind din demolări.

Potenţialul acestor tipuri de agregate şi modificările legislative preconizate a avea loc într-un viitor apropiat impun realizarea în continuare a studiilor extinse pe aceste materiale şi diverse tipuri de aplicaţii, cu atât mai mult cu cât subiectul este în atenţia autorităţilor şi specialiştilor de marcă din domeniul construcţiilor.

Bibliografie:

­- Use of recycled aggregates in concrete - A Paradigm Shift: S. K. Singh, and P. C. Sharma - NBMCW October 2007.

­- Use of recycled aggregates in construction - Report of Cement Concrete and Aggregates Australia - May 2008.

­- Producerea de agregate reciclate din deseuri inerte - Bressi Giorgio, Volpe Gianpaolo, Pavesi Elisabeta - ANPAR: Manual SARMa Septembrie 2011.

­- Standarde de produs: EN 12620:2002 Agregate pentru beton; EN 13139:2002 Agregate pentru mortare; EN 13043:2002 Agregate pentru asfalt, EN 13055 Agregate usoare pentru betoane, mortare si pasta de ciment; EN 206-1 Beton - specificatie, performanta, productie si conformitate.

­- CP012-1:2007 Cod de practica pentru producerea betonului.