Využití teplárenské strusky pro výrobu betonového zboží – výstupy končícího projektu Ing. Ivana Chromková, Ing. René Čechmánek, Lubomír Zavřel, Ing. Jindřich Sedlák, Ing. Michal Ševčík TVIP 2019 - Odpadové fórum, Hustopeče, 21. 3. 2019

Využití teplárenské strusky při výrobě betonového zboží Projekt programu TRIO FV 10304 Využití teplárenské strusky při výrobě betonového zboží Řešitel : Prefa Brno, a.s. Výzkumný ústav stavebních hmot, a.s.

Cíl projektu najít optimální uplatnění odpadní teplárenské strusky, která byla v minulém století ukládána na haldu v lokalitě Oslavany stanovit optimální množství teplárenské strusky a navrhnout úpravu receptur několika typů vyráběných betonových produktů tak, aby přítomností strusky nedošlo k nežádoucím změnám vlastností čerstvého betonu ani výsledného betonového výrobku Použití teplárenské strusky – ekologické hledisko: částečná náhrada přírodního kameniva, které by se tak nemuselo odtěžit a nadále by zůstalo uchováno jako přírodní zdroj postupná likvidace staré ekologické zátěže.

Halda v Oslavanech Pozn.: Odhad zásoby materiálu (r. 1997) – cca 900 000 tun, tj. zásoba na 100 - 150 let

Halda v Oslavanech

Ověřování využití strusky Oslavany Vstupní parametry: Technologické vlastnosti Chemické složení Ekologická vhodnost Ad 1 – zrnitost – velmi jemná použití frakce nad 2 mm Ad 2 – SiO2, Al2O3, Fe2O3 – absence volného CaO – nízký obsah síranů (pod 2 %) – nízký obsah MgO (pod 2 %) – spalitelný podíl (pod 5 %) Ad 3 – ekologická nezávadnost Teplárenská struska

Ověřování náhrady přírodního kameniva teplárenskou struskou v recepturách vybraných výrobků ŽB překlady ŽB plotové desky a plotové systémy jádrový beton pro dlažební desky (bloky) Ověřování využitelnosti teplárenské strusky jako náhrady drobného kameniva Receptury betonových směsí pro laboratorní i poloprovozní ověřování byly navrženy s ohledem na technické požadavky kladené na výsledný výrobek. Při provozních zkouškách byly ověřeny vybrané receptury na základě výsledků laboratorní i poloprovozní etapy

Zavlhlý beton – ŽB překlady Použití: nosné prvky nad okenní a dveřní otvory ve stěnách zděných konstrukcí Požadavky/ sledované parametry: Únosnost ve smyku Únosnost v ohybu Mrazuvzdornost Nasákavost Tepelně-izolační vlastnosti Normy: ČSN EN 845-2 Specifikace pro pomocné výrobky pro zděné konstrukce – část 2: Překlady ČSN 73 1322 – Stanovení mrazuvzdornosti betonu Pevnost Ověřování vhodného dávkování tep. strusky 5, 10, 20 a 35 % teplárenské strusky

Zavlhlý beton – ŽB překlady Výsledky laboratorního ověřování Vývoj objemové hmotnosti a nasákavosti v závislosti na obsahu strusky Vývoj pevností betonu v závislosti na obsahu strusky Mrazuvzdornost – ani 35% náhrada písku nezpůsobila pokles Indexu mrazuvzdornosti

Výroba překladů – typ RZP 119/14/14 V Zavlhlý beton – ŽB překlady Zkušební výroba (rok 2018) ověřována náhrada 5 % a 10 % přírodního kameniva Výroba překladů – typ RZP 119/14/14 V

Zavlhlý beton – ŽB překlady Výsledky zkušební výroby Zkoušky celý výrobek – únosnost výřezy z překladů – rozměry 140×140×140 mm – – pevnost v tlaku, objemová hmotnost a nasákavost Obsah přírodních radionuklidů a index hmotnostní aktivity Beton s náhradou 5 i 10 % přírodního kameniva (teplárenskou struskou) I = 0,39

Zavlhlý beton – ŽB překlady Výsledky provozních zkoušek Průběh deformace v tahu za ohybu překladů - 5% a 10% náhrada písku Ověřeno: zvyšující se náhrada písku = - nárůst pevnosti v tlaku - pokles p. v tahu za ohybu

Litý beton – výplně pro plotové systémy Použití: Desky pro vytváření plných plotových stěn Požadavky/ sledované parametry: Pevnost betonu v tlaku Průsak tlakovou vodou Mrazuvzdornost Nasákavost ČSN EN 12 839 ed.2 - Betonové prefabrikáty – Prvky pro ploty ČSN EN 12390-8 – Zkoušení ztvrdlého betonu – Část 8: Hloubka průsaku tlakovou vodou Normy: Ověřování vhodného dávkování tep. strusky 0, 6, 12 a 21 % teplárenské strusky

Lité betony Výsledky laboratorního ověřování Vývoj objemové hmotnosti a nasákavosti v závislosti na obsahu teplárenské strusky Vývoj pevnosti litých betonů s obsahem teplárenské strusky v čase

Lité betony Zkušební výroba Ověřována náhrada 0, 6 a 12 % přírodního kameniva Betonáž zkušebních vzorků litých receptur plotových desek PLT 196/5/30

Lité betony Výsledky zkušební výroby Zkoušky plotových desek celý výrobek - únosnost (pevnost v tahu za ohybu) výřezy z desek - mrazuvzdornost a odolnost proti CHRL normová tělesa - pevnost v tlaku, - objemová hmotnost, - nasákavost Ověřeno: zvyšující se náhrada písku = - nárůst pevnosti v tlaku - pokles p. v tahu za ohybu - růst nasákavosti

Lité betony

Lité betony Náhrada přírodního drobného kameniva - optimální množství je 6 % Zvyšující se přídavek strusky v betonu se projevuje „vyplouváním“ zrn strusky na povrch čerstvého betonu Čerstvá hmota – litý beton Betonová deska (12% náhrada)

Jádrové betony pro výrobu dlažby Použití: Dvouvrstvé dlažební prvky pro venkovní pochůzné plochy (tl. 4,5 a 6 cm) a pojížděné dopravní plochy (tl. 8 cm) Požadavky / sledované parametry: Pevnost betonu v příčném tahu (velkoformátové prvky pevnost v ohybu) Nasákavost Odolnost proti střídavému působení mrazu při nasycení vodou s rozmrazovacími prostředky - CHRL Materiál: Dlažba je vyráběna z betonu třídy C40/50 se stupněm odolnosti vlivu prostředí XF4. Normy: Výroba a kontrola betonové dlažby je prováděna dle ČSN EN 1338 – Betonové dlažební bloky – Požadavky a zkušební metody Ověřování vhodného dávkování tep. strusky 0, 6, 12 a 21 % teplárenské strusky

Jádrové betony pro výrobu dlažby Výsledky laboratorního ověřování

Jádrové betony pro výrobu dlažby Zkušební výroba I. Etapa – dlažební prvky náhrada 0, 6, 12 a 21 % přírodního kameniva II. Etapa – 6 a 12% náhrada Výroba vzorků na vibrolisu Techmatik

Jádrové betony pro výrobu dlažby Výsledky zkušební výroby Zkoušky dlažebních prvků Celý výrobek - Pevnost betonu v příčném tahu - Odolnost proti střídavému působení mrazu při nasycení vodou s rozmrazovacími prostředky - Mrazuvzdornost Poznámka: Dle ČSN EN 1338: Třída D – výrobek splňuje podmínku odolnosti proti zmrazovacím cyklům při použití rozmrazovacích solí, tj. ztráta hmotnosti po zkoušce (po 28 cyklech zmrazování) nepřevyšuje hodnotu 1 kg/m2

Jádrové betony pro výrobu dlažby Zkoušky trvanlivosti dlažby Mrazuvzdornost stav po 50 cyklech zmrazování a rozmrazování Odolnosti proti zmrazovacím cyklům při použití rozmrazovacích solí stav po 150 cyklech

Závěr Vstupní ověřování použití strusky: Teplárenská struska je použitelná jako plnivo do betonu Nutná je úprava na sítech (odseparování jemných frakcí) Laboratorní ověřování použití strusky do betonu: Použití teplárenské strusky z haldy Oslavany do vybraného sortimentu betonového zboží je vhodné. Některé ověřované typy betonu s obsahem teplárenské strusky vykazovaly (při určitých procentuálních zastoupeních strusky) lepší fyzikálně-mechanické vlastnosti než beton standardní PROVOZNÍ ZKOUŠKY: Ověřeno použití strusky při reálné výrobě (potvrzení výsledků laboratorního ověřování) Betony pro výrobu překladů náhrada písku až 10 % Lité betony náhrada písku 6 % SMĚR SE NEOSVĚDČIL Jádrové betony zámková dlažba náhrada 6 % (vlastnosti vyhovující ČSN EN 1338 až do výše 12%)

Výzkumný ústav stavebních hmot, a.s. Děkuji za pozornost Výzkumný ústav stavebních hmot, a.s. Hněvkovského 30/65, 617 00 Brno tel.: +420 730 519 708 e-mail: chromkova@vustah.cz www.vustah.cz