Zrównoważony rozwój wymaga holistycznego podejścia, które łączy aspekty środowiskowe, ekonomiczne i społeczne, promując jednocześnie gospodarkę o obiegu zamkniętym. W sektorze budowlanym popularność zdobywają materiały z recyklingu. W obecnych czasach jest to wręcz konieczność, ponieważ w wielu krajach przyjmowana jest strategia ograniczania zużycia zasobów, racjonalnego gospodarowania odpadami i minimalizowania emisji dwutlenku węgla. W zrównoważonym podejściu do projektowania nie można pomijać kwestii trwałości, w tym w warunkach cyklicznego zamarzania i rozmarzania.
Niemal koniecznością staje się wykorzystywanie materiałów z recyklingu, np. gruzu betonowego, do mieszanek betonowych. Warto się więc pochylić nad wpływem materiałów z recyklingu na właściwości betonu [1], zwłaszcza w kontekście jego trwałości. Nie można dłużej polegać wyłącznie na doświadczeniach z produkcji mieszanek konwencjonalnych. Nabiera to szczególnego znaczenia w przypadku projektowania mieszanek do zastosowania w warunkach obniżonej temperatury [2]. Popularnym sposobem na zapewnienie mrozoodporności betonu są domieszki napowietrzające.
Pojawia się więc pytanie, czy dozowanie domieszki napowietrzającej w mieszankach proekologicznych może wyglądać podobnie jak w przypadku betonów konwencjonalnych. W artykule przeanalizowano wpływ kruszywa z recyklingu na zawartość powietrza w mieszance betonowej oraz na skuteczność zabiegów zapewniających mrozoodporność betonu.
>>> Beton w ujęciu gospodarki o obiegu zamkniętym
>>> Ochrona i pielęgnacja betonu w warunkach obniżonej temperatury
Idea zrównoważonego rozwoju a produkcja mieszanki betonowej
Globalna tendencja do redukcji śladu węglowego produktu oraz idea zrównoważonego rozwoju (rys. 1) [3–7] wymuszają zmiany w recepturach mieszanki betonowej, a przede wszystkim ograniczenie w niej zawartości cementu [8–12]. Przykładowo, porównując cenę 1 m3 mieszanki odpowiadającej klasie betonu C30/37 z 2014 i 2023 r., można zauważyć wzrost o 40% przy jednoczesnej redukcji ilości cementu z 350 do 280 kg/m3. Ostatnia wartość jest graniczną zawartością cementu zgodnie z wymaganą klasą według normy [14]. Wyraźny jest również trend wykorzystywania materiałów z recyklingu [12].
Rys. 1. Schematyczne przedstawienie idei zrównoważonego rozwoju [3]
W śladzie węglowym generowanym podczas produkcji betonu największy udział ma produkcja cementu, zwłaszcza klinkieru. Stąd potrzeba zastępowania go składnikami o mniejszym wpływie na środowisko. Na popularności zyskują cementy inne niż portlandzkie: cement portlandzki wieloskładnikowy, cement hutniczy, cement pucolanowy oraz cement wieloskładnikowy. W mieszankach betonowych rośnie również udział dodatków typu I i II oraz domieszek pozwalających na redukcję ilości zaczynu. Odzwierciedla to współczesne dążenia do jak największej modyfikacji składu mieszanki w celu osiągnięcia efektywnego ekonomicznie i ekologicznie produktu (rys. 2).
>>> Redukcja emisji gazów cieplarnianych w procesie produkcji betonu
>>> Recykling gruzu betonowego metodą bezodpadową
Rys. 2. Uogólniona krzywa rozwoju betonu [3]
Cele związane z ochroną środowiska mają wpływ na każdy etap produkcji mieszanki betonowej. Poza ograniczaniem ilości i zmianą rodzaju cementu, a także doborem dodatków i domieszek jest to widoczne również w:
- dążeniu do zakupu surowców w jak najmniejszej odległości od zakładów produkujących mieszanki betonowe,
- zakupie mieszanki betonowej w wytwórniach zlokalizowanych blisko miejsca prowadzenia budowy,
- stosowaniu kruszyw z recyklingu (także organicznych).
W dalszej części artykułu:
Wpływ składu mieszanki betonowej na cechy betonu i jego mrozoodporność
Domieszki napowietrzające – charakterystyka i mechanizm działania
Działanie domieszek napowietrzających w mieszankach z użyciem kruszyw z recyklingu
Podsumowanie i kierunki rozwoju na przyszłość
Cały artykuł dostępny jest w numerze 6/2025 miesięcznika „Inżynier Budownictwa”.
dr inż. Kamila Owczarska
dr inż. Maja Kępniak
dr inż. Rafał Panek
Literatura
1. M. Kępniak, J. Pskowska, A. Garus, M. Drabczyk, S. Kasper, Wpływ drobnego kruszywa z recyklingu na wybrane właściwości betonu, „Structure and Environment” nr 16 (3)/2024, s. 129–133.
2. K. Owczarska, Ochrona i pielęgnacja betonu w warunkach obniżonej temperatury, „Przewodnik Projektanta” nr 4/2023, s. 17–21.
3. L. Czarnecki, Moje poszukiwania prawdy w inżynierii materiałów budowlanych, Wydawnictwo Politechniki Świętokrzyskiej, Kielce 2020.
4. A. Dechezleprêtre, C. Gennaioli, R. Martin, M. Muûls, T. Stoerk, Searching for carbon leaks in multinational companies, „Journal of Environmental Economics and Management” nr 112/2022.
5. J. Ding, W. Chen, S. Fu, Optimal Policy for Remanufacturing Firms with Carbon Options under Service Requirements, „Journal of Systems Science and Systems Engineering” nr 31/2022, s. 34–63.
6. R. Martin, M. Muûls, L. B.de Preux, U.J. Wagner, On the empirical content of carbon leakage criteria in the EU Emissions Trading Scheme, „Ecological Economics” nr 105/2014, s. 78–88.
7. E. Zalevskii, N. Borisov, M. Abshoff, T. Simankina, Digital Model for Monitoring Temperature Distribution During Winter Concreting, „Proceedings of EECE 2020. EECE 2020. Lecture Notes in Civil Engineering” nr 150/2020.
8. T. Korouzhdeh, H. Eskandari-Naddaf, R. Kazemi, Hybrid artificial neural network with biogeography-based optimization to assess the role of cement fineness on ecological footprint and mechanical properties of cement mortar expose to freezing/thawing, „Construction and Building Materials” nr 304/2021, 124589.
9. M. Schneider, M. Romer, M. Tschudin, H. Bolio, Sustainable cement production – present and future, „Cement and Concrete Research” nr 41, z. 7/2011, s. 642–650.
10. K.L. Scrivener, A. Nonat, Hydration of cementitious materials, present and future, „Cement and Concrete Research” nr 41, z. 7/2011, s. 651–665.
11. M. Tucker, Trading carbon tradable offsets under Kyoto’s clean development mechanism: the economic advantages to buyers and sellers of using call options, „Ecological Economics” nr 37, z. 2/2021, s. 173–182.
12. Y. Zhao, J. Qiu, J. Xing, X. Sun, Recycling of quarry dust for supplementary cementitious materials in low carbon cement, „Construction and Building Materials” nr 237/2020, 117608.
13. P. Łukowski, Domieszki chemiczne do zapraw i betonów, Stowarzyszenie Producentów Cementu, Polski Cement, 2008.
14. PN-EN 206+A2:2021-08 Beton – Wymagania, właściwości użytkowe, produkcja i zgodność.
