CZ29873U1

CZ29873U1 -

Info

Publication number: CZ29873U1
Application number: CZ201632670U
Authority: CZ
Priority date: 2016-08-05
Filing date: 2016-08-05
Publication date: 2016-10-11

Description

Oblast techniky

Technické řešení se týká plné betonové tvarovky pro zdění.

Dosavadní stav techniky

Betonové tvarovky se ve stavebnictví běžně používají. S výrobou tvarovek souvisí těžba písku. Rozsáhlá těžba písku má na krajinu negativní dopad. Dnes je proto snaha, aby těžba písku probíhala méně intenzivním šetrným způsobem.

Na druhé straně se ve stavebnictví hromadí nevyužitý odpad. Při rozdělení produkce odpadního materiálu dle jednotlivých ekonomických odvětví je právě stavebnictví, zahrnující demoliční práce, odvětvím s největší produkcí odpadu. V EU bylo za rok 2012 vyprodukováno 2,5 miliardy tun odpadu a z toho 23 milionů tun pocházelo z ČR. Celkem 33 % z celkového množství odpadu z EU za rok 2012 tvořil stavební a demoliční odpad, v ČR to bylo téměř 37 %. Právě vývoj nových metod a postupů pro efektivní a šetrné opětovné využití stavebního a demoličního odpadu pomáhá šetřit životní prostředí a přírodní zdroje.

Vzhledem k tomu, že beton je nejpoužívanějším stavebním materiálem na světě, tvoří zároveň největší část demoličního a stavebního odpadu. Zdrojem starého betonu jsou dosluhující silniční, letištní, železniční a pozemní stavby. Kompletní recyklace starého betonuje proto z ekologického hlediska stěžejní, přičemž identifikace možností vyšší přidané hodnoty takového recyklátu např. jeho částečnou mechanickou či mechanicko-chemickou aktivací umožňuje redukovat využívání neobnovitelných přírodních zdrojů. Právě aplikace betonového recyklátu v nových stavebních materiálech umožňuje takovou úsporu surovin a přírodních materiálů, a protože se jedná o odpadní materiál, lze dosáhnout i úspory finanční. Kompletní recyklace betonu, je stále problematická, konkrétně kvůli zpracování velmi jemné frakce s velikostí < 1 mm. Hrubší frakce lze zpracovat ve formě recyklovaného kameniva do nového betonu, ale v případě velmi jemné frakce doposud neexistuje ideální řešení pro její zpracování, resp. existující řešení plně nevyužívají technického potenciálu takového materiálu. Existují praktické pokusy o použití recyklované betonové moučky jako surovinové směsi pro výrobu cementu nebo vysokoteplotní úpravy moučky za účelem získání pojivových vlastností. Zmíněná řešení se však vyznačují vysokými nároky na spotřebu energie a vysokou produkcí CO2. Proto se z environmentálního hlediska nejedná o ekonomické a šetrné využití takového materiálu.

Jak bylo zmíněno, betonový recyklát lze využít v novém betonu nebo maltě jako kamenivo. Řešení využívající recyklovaný beton jako kamenivo v maltě je známé z patentu CN 102701665, kde je využit směsný stavební odpad. Podobně řešení je uvedeno v patentu CN 101830673 využívající směsný stavební odpad, ale navíc je využíváno několik typů přísad a aktivátor, které zvyšují cenu produktu a komplikují výrobu. Z patentu CN 103214226 je známo využití recyklovaného betonu jako kameniva v kombinaci s cementem a sádrou. Tato kombinace pojiv však není vhodná a může snižovat trvanlivost malty. Z patentu CN 1927758 je známo využití obdobné s využitím směsného stavebního odpadu jako plniva a cementu v kombinaci s popílkem. V tomto řešení je nutné využití plastifikátorů. V patentu CN 101570417 je známa tepelně izolační malta s recyklovaným betonem. Toto použití však využívá množství přísad zajišťující dostatečnou zpracovatelnost a provzdušňovače. Další varianta malty s recyklovaným stavebním směsným odpadem je popsán v patentu CN 101830682 využívajícího mimo cementu pojivo na bázi sádry a aktivační činidlo. V patentu CN 101857397 je využitý recyklovaný stavební odpad jako kamenivo v kombinaci s cementem a alkalickým aktivátorem, v tomto řešení je navíc využito velké množství chemických přísad. Z patentu CN 102701647 je známa malta využívající směsný odpad jako plnivo, cement a vysokopecní strusku. Obdobné řešení je využito v patentu CN 103265250 kde je v kombinaci s celulózou využívána i pryžová moučka, která zajišťuje voděodolnost. Z patentu CN 102701664 je známé využití recyklovaného betonu jako kameniva v betonu. V patentu CN 103601450, CN 102601432 a CN 103951340 je v maltě využito kamenivo z recyklovaného betonu upraveného autoklávem. Toto řešení výrazně zvyšuje náklady na výrobu a zatěžuje životní prostředí. Veškeré zmíněné patenty využívají recyklovaný beton pouze jako kamenivo

-1 CZ 29873 U1 popř. jemné kamenivo. Navíc je v těchto patentech povětšinou využíván směsný recyklát obsahující beton, cihly, sádrové zbytky apod. Takovýto vstupní materiál má negativní vliv na výsledné vlastnosti a strukturu a vlastnosti malt a betonů jsou značně nehomogenní. Navíc tyto malty a betony kvůli obsahu sádry mohou mít sníženou trvanlivost v důsledku síranové koroze.

Ve většině patentů je navíc využito množství chemických přísad, které zvyšují cenu materiálu.

V případě patentu JPH 0656491 a užitný vzor CZ 24815 využívají v maltových a betonových směsích recyklovaný beton upravený mletím, který plní funkci mikroplniva. V těchto dokumentech je uváděno použití recyklovaný beton s měrným povrchem pouze 250 m²/kg a v případě užitného vzoru pouze 150m²/kg. Při takovém řešení není řádně využito pojivových vlastností, ίο jako je pucolanita, recyklovaného betonu. Ve zmíněných dokumentech je navíc využíváno množství chemických přísad, jako jsou plastifikátory, které zvyšují cenu produktu. V případě užitného vzoru navíc docházelo k výraznějšímu poklesu mechanických vlastností.

Podstata technického řešení

Podle předloženého technického řešení se navrhuje plná betonová tvarovka pro zdění v suché 15 směsi spočívající v tom, že obsahuje 0,40 až 0,8 % hmotn. MgO; 11 až 17 % hmotn. 3CaO.SiO2;

1,0 až 2,2% hmotn. 2CaO-SiO₂; 1,3 až 2,5% hmotn. 3CaO-Al₂O3; 1,3 až 2,5% hmotn. 4CaO· Al₂O3'Fe₂O3; dále 20 až 40 % hmotn. říčního těženého písku frakce do 4 mm; 30 až 50 % hmotn. přírodního drceného kameniva frakce 4 až 8 mm; a 15 až 35 % hmotn. mikromletého mechanicky aktivovaného recyklovaného betonu.

Mikromletý mechanicky aktivovaný recyklovaný beton má výhodně měrný povrch 400±l 5 m²/kg a zrnitost 0 až 0,128 mm.

Mikromletý mechanicky aktivovaný recyklovaný beton vykazuje výhodně následující zastoupení frakcí: 0,1 až 0,3 % hmotn. frakce do 0,5 pm; 0,1 až 0,6 % hmotn. frakce 0,5 až 1 pm; 0,1 až 6 % hmotn. frakce 1 až 2 pm; 3 až 13 % hmotn. frakce 2 až 4 pm; 15 až 25 % hmotn. frakce 4 až 25 8 pm; 20 až 40 % hmotn. frakce 8 až 16 pm; 15 až 25 % hmotn. frakce 16 až 32 pm; 5 až 15 % hmotn. frakce 32 až 64 pm; a 0 až 10 % hmotn. frakce 64 až 128 pm.

Mikromletý mechanicky aktivovaný recyklovaný beton se získává z jemné frakce recyklovaného betonu s velikostí částic do 1 mm, který je upraven vysokorychlostním mletím, například v zařízení podle CZ PUV 2014-29552. Jemnost takto upravené betonové moučky odpovídá jemnosti 30 mletí cementu, díky které je dosaženo dobré zpracovatelnosti bez nutnosti přidání chemických plastifikátorů a provzdušňujících přísad. Vysokorychlostním mletím dochází k odhalení nezhydratovaných cementových zrn, které při kontaktu s vodou následně hydratují.

Mikromletý mechanicky aktivovaný recyklovaný beton má funkci jemného aktivního plniva a částečné náhrady pojivá a odpadá nutnost použití chemických přísad při zachování požadova35 ných funkčních vlastností. Jelikož se jedná o odpadní produkt, je dosaženo snížení výrobních nákladů.

Příklady uskutečnění technického řešení

Příklad 1

Suchá směs o složení:

	MgO	3CaO SiO₂	2CaO -SiOa	3CaO •AlzO	4CaOAl2O3· Fe₂O₃	písek	kamenivo	mikromletý mechanicky aktivovaný recyklovaný beton
3 SS	0,4	11	1,0	1,3	1,3	40	30	15

kde mikromletý mechanicky aktivovaný recyklovaný beton o měmém povrchu 400±15 m²/kg a zrnitosti do 0,128 mm měl následujícím zastoupením frakcí:

-2CZ 29873 U1

Velikost zrna [pm]	<0,5	0,5 až 1	1 až2	2 až 4	4 až 8	8 až 16	16 až 32	32 až 64	64 až 128
Množství [% hmotn.]	0,3	0,6	6	13	25	35,1	15	5	Ó

byla řádně zhomogenizována. Poté byla za průběžného míchání postupně přidávána voda v množství 6 až 6,75 % hmotn. suché směsi. Homogenizace i míchání probíhaly v míchačce. Po dobu alespoň 5 minut. Směs byla uložena do forem ve dvou krocích a po každém kroku hutněna vibrováním po dobu 2 min. Vzorky následně tvrdly po dobu 28 dní v laboratorních podmínkách při teplotě 20 ± 2 °C a relativní vlhkosti 50 ± 5 %. Formy by vzhledem k hmotnosti tvarovky neměli mít objem větší než 0,006 m³.

Na základě výsledku provedených zkoušek hotového vyzrálého betonu po 28 dnech měly plné betonové bloky s obsahem mikromletého mechanicky aktivovaného recyklovaného betonu následující parametry:

objemová hmotnost 1920 až 2050 kg/m³ pevnost v tlaku minimálně 12,0 MPa, podle ČSN EN 1015-11, pevnost v tahu za ohybu minimálně 3,0 MPa, podle ČSN EN 1015-11, dynamický modul pružnosti minimálně 12,5 GPa, podle ČSN 73 1372, dynamický smykový modul minimálně 6,0 GPa, podle ČSN 73 1372.

Příklad 2

Suchá směs o složení:

	MgO	3CaOSiOs	2CaO· SÍO2	3CaO •AI2O	4CaOAl2O3· FezOs	písek	kamenivo	mikromletý mechanicky aktivovaný recyklovaný beton
[% Hmotn.]	0,4	Í1	1,0	1,3	1,3	20	50	15

kde mikromletý mechanicky aktivovaný recyklovaný beton o měrném povrchu 400±15 m²/kg a zrnitosti do 0,128 mm měl následujícím zastoupením frakcí:

Velikost zrna [pm]	<0,5	0,5 až 1	1až2	2 až 4	4 až 8	8 až 16	16 až 32	32 až 64	64 až 128
Množství [% hmotn.]	0,3	0,6	6	13	25	35,1	15	5	0

byla řádně zhomogenizována. Poté byla za průběžného míchání postupně přidávána voda v množství 6 až 6,75 % hmotn. suché směsi. Homogenizace i míchání probíhaly v míchačce. Po dobu alespoň 5 minut.

Směs byla uložena do forem ve dvou krocích a po každém kroku hutněna vibrováním po dobu 2 min. Vzorky následně tvrdly po dobu 28 dní v laboratorních podmínkách při teplotě 20 ± 2 °C a relativní vlhkosti 50 ± 5 %. Formy by vzhledem k hmotnosti tvarovky neměli mít objem větší než 0,006 m³.

objemová hmotnost 2020 až 2150 kg/m³ pevnost v tlaku minimálně 13,0 MPa, podle ČSN EN 1015-11, pevnost v tahu za ohybu minimálně 3,5 MPa, podle ČSN EN 1015-11, dynamický modul pružnosti minimálně 13,0 GPa, podle ČSN 73 1372,

-3CZ 29873 U1 dynamický smykový modul minimálně 7,0 GPa, podle ČSN 73 1372.

Příklad 3

Suchá směs o složení:

	MgO	3CaOSIO₂	2CaO· SiO₂	3CaO· AlzO	4CaO· AI₂O₃· Fe^	písek	kamenivo	mikromletý mechanicky aktivovaný recyklovaný beton
[% hmotn.]	0,4	11	1.0	1.3	1.3	20	30	35

Velikost zma [pm]	<0,5	0,5 až 1	1 až 2	2 až 4	4 až 8	8 až 16	16 až 32	32 až 64	64 až 128
Množství \|% hmotn.]	0.3	0,6	6	13	25	35,1	15	5	0

objemová hmotnost 1890 až 2040 kg/m³ pevnost v tlaku minimálně 11,0 MPa, podle ČSN EN 1015-11, pevnost v tahu za ohybu minimálně 3,0 MPa, podle ČSN EN 1015-11, dynamický modul pružnosti minimálně 10,5 GPa, podle ČSN 73 1372, dynamický smykový modul minimálně 5,0 GPa, podle ČSN 73 1372.

Příklad 4

Suchá směs o složení:

	MgO	3CaOSIO2	2CaO· SiOz	3CaO· AI2O	4CaO· AfeOr Ρθ2θ3	písek	kamenivo	mikromletý mechanicky aktivovaný recyklovaný beton
1% hmotn.]	0,4	11	1.0	1,3	1.3	20	30	35

Velikost zma [pm]	<0,5	0,5 až 1	1až2	2 až 4	4 až 8	8 až 16	16 až 32	32 až 64	64 až 128
Množství [% hmotn.]	0.1	0.1	0,1	3	15	31,7	25	15	10

byla řádně zhomogenizována. Poté byla za průběžného míchám postupně přidávána voda v množství 6 až 6,75 % hmotn. suché směsi. Homogenizace i míchání probíhaly v míchačce. Po dobu alespoň 5 minut.

-4CZ 29873 U1

objemová hmotnost 1930 až 2080 kg/m³ pevnost v tlaku minimálně 10,5 MPa, podle ČSN EN 1015-11, pevnost v tahu za ohybu minimálně 3,0 MPa, podle ČSN EN 1015-11, dynamický modul pružnosti minimálně 10,0 GPa, podle ČSN 73 1372, dynamický smykový modul minimálně 4,5 GPa, podle ČSN 73 1372.

Průmyslová využitelnost

Plné betonové tvarovky obsahující recyklovanou, vysokorychlostním mletím upravenou, betonovou moučku jsou dle navrženého technického řešení vhodné k provádění plného zdivá pro konstrukce nosné a nenosné, vzhledem k vyšší objemové hmotnosti budou konstrukce z těchto tvarovek dosahovat dobrých akustických vlastností. Pro spojování tvarovek mohou být použity běžně dostupné komerční maltové směsi. V závislosti na přesnosti forem a technologické kázni mohou být tvarovky vyráběny jako tvarovky pro přesné zdění a k jejich lepení mohou být použity i tenkovrstvé maltové směsi.

Claims

NÁROKY NA OCHRANU

1. Plná betonová tvarovka pro zdění, vyznačující se tím, že její suchá směs obsahuje 0,40 až 0,8% hmotn. MgO; 11 až 17% hmotn. 3CaO-SiO₂; 1,0 až 2,2% hmotn. 2CaO-SiO₂; 1,3 až 2,5% hmotn. 3CaO-Al₂O₃; 1,3 až 2,5% hmotn. 4CaO-Al₂O₃-Fe₂O₃; dále 20 až 40 % hmotn. říčního těženého písku frakce do 4 mm; 30 až 50 % hmotn. přírodního drceného kameniva frakce 4 až 8 mm; a 15 až 35 % hmotn. mikromletého mechanicky aktivovaného recyklovaného betonu.

2. Plná betonová tvarovka pro zdění podle nároku 1, vyznačující se tím, že mikromletý mechanicky aktivovaný recyklovaný beton má měrný povrch 400±15 m²/kg a zrnitost 0 až 0,128 mm.

3. Plná betonová tvarovka pro zdění podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že mikromletý mechanicky aktivovaný recyklovaný beton vykazuje následující zastoupení frakcí: 0,1 až 0,3 % hmotn. frakce do 0,5 pm; 0,1 až 0,6 % hmotn. frakce 0,5 až 1 pm; 0,1 až 6 % hmotn. frakce 1 až 2 pm; 3 až 13 % hmotn. frakce 2 až 4 pm; 15 až 25 % hmotn. frakce 4 až 8 pm; 20 až 40 % hmotn. frakce 8 až 16 pm; 15 až 25 % hmotn. frakce 16 až 32 pm; 5 až 15 % hmotn. frakce 32 až 64 pm; a 0 až 10 % hmotn. frakce 64 až 128 pm.