Influentele tehnologiilor de demolare – reciclare asupra betonului ecologic

ing. Ligia HANUSEAC GHALAYINI

In contextul unei cereri crescande pentru practici de construire sustenabile, tehnologiile de demolare si reciclare a materialelor de constructie joaca un rol crucial in dezvoltarea betonului ecologic. Articolul de fata exploreaza influentele acestor tehnologii asupra betonului, in special asupra betonului ecologic, si analizeaza beneficiile si provocarile asociate cu utilizarea agregatelor reciclate, demonstrand, in final, ca betonul realizat cu materiale reciclate poate atinge performante comparabile cu cele ale betonului traditional, contribuind in acelasi timp la reducerea impactului asupra mediului.

INTRODUCERE

Betonul este unul dintre cele mai utilizate materiale de constructie la nivel global, iar productia sa are un impact semnificativ asupra mediului, contribuind la emisiile de CO₂ si la epuizarea resurselor naturale. Pe fondul cresterii preocuparilor legate de sustenabilitate, cercetatorii si inginerii din domeniul constructiilor au inceput sa exploreze solutii pentru reducerea impactului ecologic al betonului. Una dintre aceste solutii este utilizarea tehnologiilor de demolare si reciclare a materialelor pentru a crea betoane ecologice, care sa incorporeze agregate reciclate si deseuri industriale in compozitia lor.

Deseurile rezultate din demolari si constructii (CDW – Construction and Demolition Waste) reprezinta un segment semnificativ al deseurilor produse in Romania. In conformitate cu datele oficiale si estimarile din sectorul constructiilor, cantitatea de deseuri generate anual din demolari si lucrari de construire variaza considerabil, dar se situeaza in general intre 5 si 7 milioane de tone pe an. Aceste deseuri includ beton, asfalt, caramida, lemn, metal, sticla, precum si alte materiale rezultate din lucrarile de demolare si renovare.

TEHNOLOGII DE DEMOLARE SI RECICLARE

Tehnologii de demolare

Demolarea structurilor existente este un proces complex care trebuie sa tina cont de multiple aspecte: protectia mediului, siguranta lucratorilor, timpul necesar, costurile si posibilitatile de reciclare a materialelor rezultate. Metodele moderne de demolare controlata sunt concepute pentru a minimiza impactul negativ asupra mediului si pentru a facilita reciclarea eficienta a materialelor.

• Demolarea controlata utilizeaza echipamente precum bormasinile hidraulice, care descompun structurile in bucati mai mici, permitand separarea si reciclarea ulterioara a materialelor. Aceasta metoda este esentiala in situatiile in care se doreste minimizarea zgomotului, vibratiilor si prafului, protejand in acelasi timp structurile adiacente.
• Utilizarea explozivilor controlati este o alta tehnica de demolare rapida, aplicata in cazurile in care se doreste indepartarea intr-un timp foarte scurt a structurilor mari. Aceasta metoda necesita o planificare meticuloasa si expertiza in manipularea explozivilor pentru a se preveni daunele colaterale si a se minimiza impactul asupra mediului.
• Robotii specializati in demolare sunt echipamente avansate, controlate de la distanta, care pot fi utilizate in zone periculoase sau dificil accesibile pentru lucratori. Acesti roboti sunt echipati cu instrumente variate, cum ar fi clesti hidraulici sau dispozitive de taiere, pentru a efectua lucrarile de demolare in mod precis si sigur.

Prin combinarea acestor tehnici si echipamente specializate, demolarea controlata poate fi realizata intr-un mod eficient, reducand riscurile asociate cu demolarile traditionale si minimizand impactul asupra mediului inconjurator. Este important ca astfel de operatiuni sa fie efectuate de catre personal calificat si instruit, respectand normele de siguranta si reglementarile specifice din domeniul constructiilor.

Tehnologii de reciclare

Dupa demolare, materialele rezultate sunt procesate prin tehnici avansate de reciclare, care au drept scop transformarea acestora in materii prime reutilizabile pentru noi proiecte de constructii. Reciclarea materialelor de constructie nu doar ca reduce cantitatea de deseuri, dar contribuie si la conservarea resurselor naturale si la reducerea amprentei de carbon a constructiilor.

• Sortarea materialelor este un proces esential care implica separarea betonului, caramizilor, lemnului si metalelor rezultate din demolare. Aceasta poate fi realizata manual sau cu ajutorul echipamentelor specializate, precum benzi rulante sau separatoare magnetice.
• Concasarea betonului este un proces prin care betonul demolat este zdrobit si macinat, transformandu-se in agregate reciclate care pot fi utilizate ulterior in compozitia betonului ecologic. Aceste agregate au caracteristici mecanice similare cu cele ale agregatelor naturale, dar utilizarea lor contribuie semnificativ la reducerea consumului de resurse naturale.
• Refolosirea materialelor este un alt aspect esential al reciclarii, prin care materialele procesate sunt utilizate in noi proiecte de construire. De exemplu, agregatele de beton reciclat pot fi utilizate in fundatii sau in pavaje, reducand astfel necesitatea de materiale noi.

RCA (agregate din beton reciclat) dupa primul proces de concasare

Prin implementarea practicilor de reciclare a materialelor de constructie si utilizarea echipamentelor specializate, industria constructiilor poate deveni mai sustenabila si mai ecologica. Este important ca proiectele de construire sa includa planuri si strategii pentru gestionarea eficienta a deseurilor si pentru promovarea reciclarii materialelor, contribuind astfel la protejarea mediului si la conservarea resurselor intr-un mod responsabil.

Pentru a evalua si gestiona impactul asupra mediului al proceselor de demolare si reciclare, se pot utiliza tehnologii pentru a monitoriza activitatile de demolare sau sisteme de management al deseurilor pentru a asigura o gestionare eficienta a materialelor rezultate. Monitorizarea impactului asupra mediului in procesele de demolare si reciclare a materialelor de constructie este esentiala pentru a asigura conformitatea cu normele de mediu si pentru a identifica posibile riscuri sau efecte negative asupra ecosistemului. Exista mai multe tehnologii si solutii disponibile pentru a efectua aceasta monitorizare in mod eficient si precis:

1. Senzori de monitorizare a calitatii aerului: Acesti senzori sunt utilizati pentru a evalua concentratiile de poluanti din aer, precum particulele fine, oxizii de azot sau compusi organici volatili, care pot fi eliberate in timpul proceselor de demolare sau reciclare. Datele colectate de senzori pot oferi informatii importante despre calitatea aerului si pot ajuta la luarea masurilor corective pentru a reduce impactul asupra mediului inconjurator.
2. Camere de supraveghere: Instalarea camerelor de supraveghere in zonele de lucru permite monitorizarea activitatilor de demolare in timp real. Aceste camere pot inregistra si transmite imagini sau video-uri care pot fi utilizate pentru a monitoriza fluxul de lucrari, pentru a identifica eventuale probleme sau riscuri si pentru a asigura respectarea masurilor de siguranta si de mediu.
3. Sisteme de management al deseurilor: Pentru o gestionare eficienta a materialelor rezultate din demolare si reciclare, se pot utiliza sisteme specializate de management al deseurilor. Aceste sisteme permit monitorizarea si urmarirea deseurilor generate, gestionarea corecta a acestora (reciclare, eliminare sau refolosire) si raportarea datelor relevante pentru a evalua impactul asupra mediului si pentru a imbunatati practicile de gestionare a deseurilor.

Prin implementarea unor tehnologii avansate de monitorizare a impactului asupra mediului, industria constructiilor poate gestiona mai eficient activitatile de demolare si reciclare, reducand astfel impactul asupra mediului inconjurator si contribuind la promovarea unei dezvoltari durabile si responsabile.

Tehnologiile de demolare si reciclare a materialelor de constructie sunt esentiale pentru promovarea unei industrii a constructiilor sustenabile si responsabile din punct de vedere ecologic. Prin utilizarea unor practici avansate si a echipamentelor specializate, se poate reduce impactul asupra mediului si se pot valorifica eficient resursele disponibile.

In prezent, tehnologia de reciclare poate fi impartita in 3 categorii:

1. Categoria 1 sau separarea pe santier: demolarea structurilor piesa cu piesa permite separarea si curatarea materialului demolat, dar presupune o munca foarte intensa. Durata este de asemenea mult mai mare decat in cazul demolarii automate sau in masa, in conditiile in care cele mai multe proiecte nu dispun de timp suficient pentru a dezmembra cladirea manual. Poate include un concasor mobil cu unele site de clasificare. Aceasta tehnologie este destul de simpla si se utilizeaza pe amplasamentul unde are loc demolarea, materialele fiind astfel reciclate si utilizate pentru reconstructie in acelasi santier. Separarea pe santier si procesarea ocazionala: dintr-o anumita demolare poate rezulta o cantitate considerabila dintr-un anumit material, care sa justifice separarea si procesarea acestuia pe santier.
2. Categoria 2 include echipamente din categoria 1 cu adaugarea unui sistem de separare si clasificare a metalelor. Aceasta tehnologie poate fi instalata la un punct fix sau mobil avand o capacitate mai mare fata de cele din categoria precedenta.
3. Tehnologia completa, inclusiv echipamente de categoria 2 si adaugarea unei site pentru a elimina bucatile mari de lemn, spuma, plastic etc. Aceasta separare poate fi facuta manual sau mecanizat. Impuritatile mici pot fi indepartate prin screeningul uscat sau umed, spalarea cu apa sub presiune, presarea namolurilor etc. Aceasta tehnologie este folosita pentru instalatii de reciclare cu capacitate mare.

Amestecarea deseurilor, separare si procesarea lor se efectueaza in afara santierului, deoarece demolarea in masa dureaza mai putin. Aceasta este metoda preferata pentru indepartarea unei cladiri. In acest caz, materialul rezultat este amestecat. In consecinta, trebuie amenajate zone permanente in care se primesc deseuri amestecate rezultate din demolari, se realizeaza separarea acestora ‒ manuala sau cu echipamente specializate (incarcatoare, excavatoare hidraulice, benzi rulante) ‒ si apoi acestea se prelucreaza pentru utilizarea lor ca alte produse. Dupa o sortare initiala, de baza, a materialului, acesta este separat dupa marime si tip. Materialele feroase sunt indepartate magnetic. Materialele lemnoase sunt taiate si utilizate fie pentru producerea de energie, fie sunt reciclate. Solul este utilizat ca umplutura. Betonul este maruntit cu ajutorul concasoarelor, fiind folosit ca structura de umplere sau ca agregat. In unele tari sunt aplicate metode superioare de reciclare a betonului provenit din demolari, care urmaresc separarea agregatelor de piatra de ciment, sortarea si reutilizarea lor in betoane noi. Aceste metode constau din tratarea deseurilor de betoane maruntite intr-un cuptor cu cuva timp de 40-60 minute, la o temperatura de pana la 300^o C. Intre piatra de ciment si agregate se produc fisuri fine. Apoi, materialul este sfaramat, iar piatra de ciment este supusa abraziunii prin moara tubulara sau prin dezintegrator. Compozitia betonului incalzit reciclat este aproape aceeasi cu a agregatului original, in timp ce compozitia betonului concasat, netratat termic, produce 44% pulbere fina. Pentru reutilizarea pulberii fine rezultate in urma concasarii betoanelor provenite din demolari sunt in derulare pe plan international mai multe programe de cercetare.

IMPACTUL ASUPRA PROPRIETATILOR BETONULUI ECOLOGIC

Rezistenta la compresiune

Proprietatile mecanice ale betonului realizat cu agregate reciclate pot varia in functie de tipul si proportia materialelor reciclate utilizate. Studiile arata ca, desi utilizarea agregatelor reciclate poate reduce usor rezistenta la compresiune a betonului comparativ cu betonul traditional, prin ajustarea proportiilor si a tipurilor de agregate se pot obtine betoane cu performante mecanice comparabile.

De exemplu, un studiu experimental a aratat ca utilizarea unui amestec de cenusa de termocentrala si fibre din poliester a dus la o reducere a rezistentei la compresiune comparativ cu betonul traditional, dar a imbunatatit semnificativ rezistenta la intindere. In plus, betonul cu agregate reciclate de tip PET (din sticle de plastic) a demonstrat performante mecanice adecvate pentru utilizarea in structuri neportante, cum ar fi zidariile efectuate din blocuri de beton ecologic cu goluri [1].

Tabelul 1.a): Rezistente la compresiune si intindere a betonului cu PET

Tabelul 1.b): Densitatea betonului cu PET in stare uscata

Betonul cu RCA poate avea o rezistenta la compresiune mai scazuta decat betonul realizat cu agregate naturale, in special daca RCA contine resturi de mortar sau alte impuritati. Cu toate acestea, prin optimizarea amestecului si tratarea corespunzatoare a RCA, aceste diferente pot fi reduse. Studiile arata ca rezistenta la compresiune a betonului cu RCA poate varia intre 70-95% din cea a betonului conventional, in functie de calitatea agregatelor reciclate si de proportia utilizata. Insa, in functie de clasa betonului vechi concasat, rezistenta la compresiune in anumite situatii poate fi mai mare decat cea a betonului traditional.

In cercetarea sa [2], Jeffery S. VOLZ a studiat betoanele cu RCA, obtinand valorile prezentate in Tabelul 2.

Tabelul 2: Rezultate incercari beton cu RCA

AVANTAJE ECOLOGICE SI ECONOMICE

Reducerea impactului asupra mediului

Utilizarea agregatelor reciclate si a deseurilor industriale in compozitia betonului contribuie semnificativ la reducerea amprentei de carbon a constructiilor. De exemplu, utilizarea cenusii de termocentrala ca inlocuitor partial al cimentului poate reduce emisiile de CO₂ cu pana la 30%, contribuind astfel la eforturile globale de combatere a schimbarilor climatice. In plus, reciclarea materialelor de constructie reduce semnificativ cantitatea de deseuri depozitate, prevenind astfel poluarea solului si a apei.

Eficienta economica

Reciclarea materialelor de constructie ofera avantaje economice importante. Desi costurile initiale ale proceselor de reciclare pot fi ridicate, economiile realizate prin reducerea necesitatii de materiale noi si prin gestionarea eficienta a deseurilor fac ca aceste practici sa fie atractive din punct de vedere economic. De asemenea, implementarea unor politici guvernamentale de stimulare a utilizarii materialelor reciclate poate contribui la rentabilizarea acestor practici.

CONCLUZII

In concluzie, utilizarea tehnologiilor avansate de demolare si reciclare a materialelor de constructie joaca un rol esential in tranzitia catre o industrie a constructiilor mai sustenabila si ecologica. Betonul realizat cu agregate reciclate din beton (RCA) demonstreaza ca este posibil sa se atinga performante mecanice comparabile cu cele ale betonului traditional, oferind in acelasi timp avantaje semnificative din punct de vedere ecologic si economic. Reducerea consumului de resurse naturale, diminuarea emisiilor de CO₂ si gestionarea eficienta a deseurilor sunt doar cateva dintre beneficiile majore asociate cu utilizarea RCA in betonul ecologic.

Cu toate acestea, adoptarea pe scara larga a acestor practici intampina provocari, cum ar fi variabilitatea calitatii agregatelor reciclate si costurile initiale ale proceselor de reciclare. Aceste provocari pot fi depasite prin investitii in cercetare si dezvoltare, educarea pietei si implementarea unor politici guvernamentale care sa incurajeze utilizarea materialelor reciclate.

Pe masura ce tehnologiile de demolare si reciclare continua sa evolueze, este imperativ ca industria constructiilor sa imbratiseze aceste inovatii pentru a asigura o dezvoltare durabila. Continuarea cercetarilor in acest domeniu este cruciala pentru optimizarea tehnicilor si pentru consolidarea unui viitor in care betonul ecologic sa devina standardul in constructii, contribuind astfel la protejarea mediului si la conservarea resurselor pentru generatiile viitoare.

BIBLIOGRAFIE

[1] A. TIMU, M. BARBUTA (2018), Green concrete with fly ash and plastic waste. Buletinul Institutului Politehnic, Iasi, nr. 3;

[2] VOLZ, J. S., & TOWNSEND, T. G. (2013), Recycled Concrete Aggregate in Portland Cement Concrete Pavements: Report on Phase I.* In Florida Department of Transportation, FDOT Report No. BDV31-977-15;

[3] Ligia HANUSEAC, Marinela BARBUTA, Liliana BEJAN, Raluca ROSU, Alexandru TIMU, Experimental Study on Hollow Blocks with Wastes. Proceedings of the 14^th International Conference on Interdisciplinarity in Engineering, Targu Mures, 2020;

[4] Ligia HANUSEAC, Laura DUMITRESCU, Marinela BARBUTA, Irina BARAN, Gabriel BEJAN, Eco-Mechanical Index of Lightweight Concrete Mixtures with Recycled Materials. Procedia Manufacturing, 2020;

[5] A. CONSTANTIN, I. DOHMILA, Tehnologii de demolare si reciclare a materialelor de constructie. Revista de Constructii, 2014;

[6] AWADA, E., MABSOUD, M., HMAD, B., FARRAN, H., Studies on fiber reinforced concrete using industrial hemp. Constr. Build. Mater., 2012;

[7] CARROLL, J.C., HELMINGER, N., Fresh and hardened properties of fiber-reinforced rubber concrete. J. Mater Civ. Eng., 2016;

[8] URKHANOVA, L., LKHASARANOV, S., BUIANTUEV, S., Fiber-reinforced concrete with mineral fibers and nanosilica. Proced. Eng., 2017;

[9] SR EN 1992–1–1: Design of concrete structures. General rules and rules for buildings;

[10] SR EN 12390 – 1: Testing hardened concrete. Shape, dimensions and other requirements for specimens and moulds;

[11] SR EN 12390 – 2: Testing hardened concrete. Making and curing specimens for strength tests;

[12] SR EN 12390 – 3: Testing hardened concrete. Compressive strength of test specimens;

[13] SR EN 12390 – 5: Testing hardened concrete. Flexural strength of test specimens;

[14] SR EN 12390 – 6: Testing hardened concrete. Tensile splitting of test specimens.

Autor:

drd. ing. Ligia Georgiana HANUSEAC (GHALAYINI) ‒ Universitatea Tehnica „Gheorghe Asachi” Iasi, Facultatea de Constructii si Instalatii

…citeste articolul integral in Revista Constructiilor nr. 217 – septembrie 2024, pag. 54-57