CZ32449U1

CZ32449U1 - Dry concrete mix

Info

Publication number: CZ32449U1
Application number: CZ2018-35656U
Authority: CZ
Inventors: Tereza Pavlů; Petr HÁJEK; Karel Šeps; Iva BROUKALOVÁ; Jan Otýs
Original assignee: ÄŚeskĂ© vysokĂ© uÄŤenĂ technickĂ© v Praze; AZS 98, s.r.o.
Priority date: 2018-11-23
Filing date: 2018-11-23
Publication date: 2018-12-18

Description

Technické řešení se týká suché betonové směsi s recyklovaným kamenivem urěené pro různá použití. Suchá betonová směs se skládá z pojivá, kterým je cement a plniva, kterým je recyklované betonové kamenivo a příměsi, která vzniká jako prach při drcení odpadního betonu a která může ěásteěně plnit funkci pojivá.The technical solution concerns a dry concrete mixture with recycled aggregates intended for various uses. The dry concrete mixture consists of a binder, which is cement, and a filler, which is recycled concrete aggregate, and admixtures, which are formed as dust during the crushing of waste concrete and which can partially fulfill the function of a binder.

Dosavadní stav technikyPrior art

Stavební a demoliční odpad představuje významný zdroj druhotných surovin. Tento materiál může být použit jako zásypový materiál nebo jako podkladní vrstva pod vozovku, jak je uvedeno v užitných vzorech CZ 27604 a CZ 27608. Betonové směsi jsou běžně tvořeny převážně primárními zdroji. Při náhradě přírodních surovin v betonové směsi recyklovaným kamenivem dochází ke zhoršení vlastností betonu. Nejrozšířenější skupina technických řešení se týká přípravy recyklovaného kameniva pro přípravu nejrůznějších maltových směsí pro stavební účely, jako je malta pro omítání dle patentu CN 101830682 nebo CN 103601450, dále malta pro zdění dle CN 101830673, tepelně izolační malta, jak je uvedeno například v dokumentu CN 101570417, opravná malta používaná speciálně pro pórobetonové desky podle CN 103951340, vodotěsná malta uvedená v dokumentu CN 103265250 a další. U maltových směsí je používáno recyklované kamenivo frakce do 4 mm. Současně s tím existují i metody pro přípravu takovýchto malt, jak je popsáno například v patentech CN 102701665, CN 101857397 nebo CN 102701647.Construction and demolition waste is an important source of secondary raw materials. This material can be used as a backfill material or as a base layer under the road, as stated in utility models CZ 27604 and CZ 27608. Concrete mixtures are usually composed mainly of primary sources. When replacing natural raw materials in a concrete mix with recycled aggregate, the properties of concrete deteriorate. The most widespread group of technical solutions concerns the preparation of recycled aggregates for the preparation of various mortar mixtures for construction purposes, such as mortar for plastering according to CN 101830682 or CN 103601450, masonry mortar according to CN 101830673, thermal insulating mortar 101570417, repair mortar used especially for aerated concrete slabs according to CN 103951340, waterproof mortar mentioned in CN 103265250 and others. Recycled aggregates with a fraction of up to 4 mm are used for mortar mixtures. At the same time, there are methods for preparing such mortars, as described, for example, in patents CN 102701665, CN 101857397 or CN 102701647.

Je rovněž známé, že mletý betonový filer může být, stejně jako mletý vápenec nebo filer z lomu, použit jako minerální příměs do betonu, pro zlepšení reologických vlastností čerstvého betonu a fyzikálně mechanických vlastností ztvrdlého betonu, jak uvádí užitný vzor CZ 24815. Využití mikromletého mechanicky aktivovaného recyklovaného betonového kameniva jako jemného aktivního plniva a částečné náhrady pojivá pro použití pro výrobu plných betonových tvarovek je známo z užitného vzoru CZ 29873. Hlavní nevýhodou těchto řešení je, že kromě jemně mletého betonového fileru, který pochází z odpadního betonu, využívají jako plnivo pouze přírodní suroviny, jako jsou kamenivo a písek.It is also known that ground concrete filler, like ground limestone or quarry filler, can be used as a mineral admixture in concrete to improve the rheological properties of fresh concrete and the physical-mechanical properties of hardened concrete, as stated in utility model CZ 24815. Use of micronized mechanically activated recycled concrete aggregate as a fine active filler and a partial substitute binder for use in the production of solid concrete fittings is known from utility model CZ 29873. The main disadvantage of these solutions is that in addition to finely ground concrete filler, which comes from waste concrete, natural raw materials such as aggregates and sand.

Dalším příkladem využití recyklovaných materiálů, je využití recyklovaného cihelného kameniva a odpadního expandovaného polystyrénu (EPS) pro zdicí prvky dle CZ 31755. Hlavní nevýhodou tohoto řešení je, že při využití recyklovaného cihelného kameniva a EPS dochází ke zhoršení především trvanlivostních charakteristik. Proto je možné tento beton použít pouze pro výrobu zdicích prvků. Pro všechny tyto malty, betony či metody jejich výroby je typické nadrcení zbytků betonu, cihel či jiných odpadních materiálů na menší velikost a jejich následné využití jako recyklovaného kameniva. Poměr využití mezi recyklovanými surovinami a přírodními surovinami je velmi různý a závisí na podstatě technického řešení.Another example of the use of recycled materials is the use of recycled brick aggregate and waste expanded polystyrene (EPS) for masonry elements according to CZ 31755. The main disadvantage of this solution is that when using recycled brick aggregate and EPS, the durability characteristics deteriorate. Therefore, this concrete can only be used for the production of masonry elements. For all these mortars, concretes or methods of their production, it is typical to crush the remains of concrete, bricks or other waste materials to a smaller size and their subsequent use as recycled aggregates. The utilization ratio between recycled raw materials and natural raw materials is very different and depends on the essence of the technical solution.

Podstata technického řešeníThe essence of the technical solution

Výše uvedené nevýhody odstraňuje suchá betonová směs skládající se z cementu, kameniva a příměsi, která vzniká jako prach při drcení betonu, kde poměr jednotlivých složek je dán následným použitím suché betonové směsi. Podstatou technického řešení je, že minimálně 60 % obj. kameniva je tvořeno recyklovaným betonovým kamenivem složeným ze tří frakcí 0 až 4, 4 až 8, 8 až 16 mm v různých poměrech, které jsou dány výsledným použitím suché betonové směsi a zrnitostí jednotlivých frakcí. Současně je na 1 m³ suché směsi přidáno 20 % až 30 % obj. prachu vznikající při drcení odpadního betonu. Tento prach je použit jako plnivo, které můžeThe above-mentioned disadvantages are eliminated by a dry concrete mixture consisting of cement, aggregate and admixture, which arises as dust during the crushing of concrete, where the ratio of the individual components is given by the subsequent use of the dry concrete mixture. The essence of the technical solution is that at least 60% by volume of aggregate consists of recycled concrete aggregate composed of three fractions 0 to 4, 4 to 8, 8 to 16 mm in different proportions, which are given by the resulting use of dry concrete mixture and grain size of individual fractions. At the same time, 20% to 30% by volume of dust generated during the crushing of waste concrete ^{is added per 1 m 3 of dry mixture.} This dust is used as a filler that can

- 1 CZ 32449 UI částečně plnit funkci pojivá a zlepšuje vlastnosti betonu.- 1 CZ 32449 UI partially fulfill the function of a binder and improves the properties of concrete.

Kombinací těchto materiálů je kompenzováno zhoršení vlastností betonů plynoucích z využití recyklovaného kameniva, což je hlavní výhodou tohoto technického řešení. Jemný betonový prach, který se odchytává při drcení odpadního betonu v recyklačním zařízení, vhodně doplňuje granulometrickou křivku kameniva, z důvodu vyššího zastoupení jemných částic v porovnání s přírodním pískem a tím plní funkci plniva neboli fileru. V jemné frakci betonového kameniva se navíc může nacházet určité procento nezhydratovaného cementu z původního betonu, což má pozitivní vliv na vlastnosti nového betonu a čímž částečně plní funkci pojivá. Zlepšení mechanických vlastností, při přidání prachu vznikajícího při drcení odpadního betonu, může být až o 50 % ve srovnání s betonem, který obsahuje pouze recyklované kamenivo bez jemné příměsi tvořené prachem při drcení odpadního betonu.The combination of these materials compensates for the deterioration of the properties of concrete resulting from the use of recycled aggregates, which is the main advantage of this technical solution. Fine concrete dust, which is captured during the crushing of waste concrete in a recycling plant, suitably complements the granulometric curve of the aggregate, due to the higher proportion of fine particles compared to natural sand and thus fulfills the function of a filler or filler. In addition, a certain percentage of non-hydrated cement from the original concrete may be present in the fine fraction of the concrete aggregate, which has a positive effect on the properties of the new concrete and thus partially fulfills the function of a binder. The improvement in mechanical properties, with the addition of dust generated during the crushing of waste concrete, can be up to 50% compared to concrete, which contains only recycled aggregate without a fine admixture formed by dust during the crushing of waste concrete.

Příklad uskutečnění technického řešeníExample of implementing a technical solution

Suchá betonová směs se tedy skládá z cementu, kameniva a příměsi, která vzniká jako prach při drcení betonu. Poměr těchto jednotlivých složek je dán následným použitím suché betonové směsi. Na 1 m³ suché betonové směsi bývá 13 % až 16% cementu. Kamenivo je minimálně z 60 % tvořeno recyklovaným betonovým kamenivem složeným ze tri frakcí 0 až 4, 4 až 8, 8 až 16 mm, a to v různých poměrech. Zastoupení jednotlivých frakcí je závislé na čáře zrnitosti jednotlivých frakcí kameniva, kdy zrnitost kameniva musí být stanovena a využita pro návrh optimální čáry zrnitosti suché betonové směsi.The dry concrete mixture therefore consists of cement, aggregates and admixtures, which are formed as dust during the crushing of concrete. The ratio of these individual components is given by the subsequent use of a dry concrete mix. 13% to 16% of cement is used per 1 m ^{3 of dry concrete mixture.} The aggregate consists of at least 60% recycled concrete aggregate composed of three fractions 0 to 4, 4 to 8, 8 to 16 mm, in various proportions. The representation of individual fractions depends on the grain size line of individual aggregate fractions, where the grain size of the aggregate must be determined and used to design the optimal grain size line of the dry concrete mixture.

Současně je pak na 1 m³ této suché betonové směsi přidáno 20 % až 30 % prachu z drcení odpadního betonu, což zlepšuje vlastnosti betonu, který obsahuje recyklované kamenivo, a přibližuje tak jeho využitelnost k betonům s přírodním kamenivem. Tato příměs, která je tvořena prachem vznikajícím při drcení odpadního betonu je použita jako plnivo, které může částečně plnit funkci pojivá.At the same time, ^{20% to 30% of dust from the crushing of waste concrete is added per 1 m 3 of} this dry concrete mixture, which improves the properties of concrete containing recycled aggregates and thus brings its usability closer to concretes with natural aggregates. This admixture, which is formed by dust generated during the crushing of waste concrete, is used as a filler, which can partially fulfill the function of a binder.

V příkladech jsou uvedeny betonové směsi různých tříd obsahující recyklované kamenivo a příměs vznikající jako prach při drcení odpadního betonu. Objemová a hmotnostní procenta se mohou lišit z důvodu rozdílných objemových hmotnostech recyklovaného a přírodního kameniva.The examples show concrete mixtures of various classes containing recycled aggregates and admixtures generated as dust during the crushing of waste concrete. Volume and weight percentages may differ due to different volume weights of recycled and natural aggregates.

Příklad 1Example 1

V tomto příkladu jde o beton třídy Cl6/20, tato třída betonu je vhodná pro použití do základových konstrukcí, nebo jako beton do ztraceného bednění. Bylo nahrazeno 62 % obj. kameniva recyklovaným betonovým kamenivem a 20 % obj. suché směsi bylo tvořeno prachem z odpadního betonu. Efektivní vodní součinitel, který počítá s vodou na přednasáknutí kameniva byl 0,65.In this example, it is concrete of class Cl6 / 20, this class of concrete is suitable for use in foundation structures, or as concrete in lost formwork. 62% by volume of the aggregate was replaced by recycled concrete aggregate and 20% by volume of the dry mix was made from waste concrete dust. The effective water factor, which takes into account the water for pre-soaking the aggregate, was 0.65.

Složka Component Obsah v kg na 1 m³suché směsi [kg]Content in kg per 1 m ^{3 of} dry mixture [kg] Procentuální zastoupení v objemu suché směsi [%] Percentage in dry mixture volume [%] CEM I 42,5 R CEM I 42.5 R 260 260 13 13 Přírodní kamenivo 0 až 4 mm Natural aggregate 0 to 4 mm 370 370 17 17 Přírodní kamenivo 4 ažl6 mm (složeno z frakcí 4 až 8 a 8 až 16 mm) Natural aggregates 4 to 16 mm (composed of fractions 4 to 8 and 8 to 16 mm) 160 160 8 8 Recyklované kamenivo 4 až 16 mm (složeno z frakcí 4 až 8 a 8 až 16 mm) Recycled aggregate 4 to 16 mm (composed of fractions 4 to 8 and 8 to 16 mm) 860 860 42 42 Prach z odpadního betonu Waste concrete dust 370 370 20 20

-2CZ 32449 UI-2CZ 32449 UI

Na vzorcích (krychle o hraně 150 mm a trámce o rozměrech 100x100x400 mm) vyzrálého betonu s obsahem recyklovaných materiálů po 28 dnech byly naměřeny následující parametry:The following parameters were measured on samples (cube with an edge of 150 mm and beams with dimensions of 100x100x400 mm) of cured concrete containing recycled materials after 28 days:

Objemová hmotnost nejméně 2100 kg/m³,Bulk density at least 2100 kg / m ³ ,

Pevnost v tlaku minimálně 25 MPa, podle ČSN EN 12390-3,Compressive strength of at least 25 MPa, according to ČSN EN 12390-3,

Pevnost v tahu za ohybu minimálně 3 MPa, podle ČSN EN 12390-5,Flexural tensile strength of at least 3 MPa, according to ČSN EN 12390-5,

Modul pružnosti v tlaku minimálně 20 GPa, podle ČSN EN 12390-13.Modulus of elasticity in pressure at least 20 GPa, according to ČSN EN 12390-13.

Příklad 2Example 2

V tomto příkladu jde o beton třídy Cl6/20, tato třída betonu je vhodná pro použití do základových konstrukcí, nebo jako beton do ztraceného bednění. Bylo nahrazeno 73 % obj. kameniva recyklovaným betonovým kamenivem a 23 % obj. suché směsi bylo tvořeno prachem z odpadního betonu. Efektivní vodní součinitel, který počítá s vodou na přednasáknutí kameniva byl 0,65.In this example, it is concrete of class Cl6 / 20, this class of concrete is suitable for use in foundation structures, or as concrete in lost formwork. 73% by volume of the aggregate was replaced by recycled concrete aggregate and 23% by volume of the dry mix was made from waste concrete dust. The effective water factor, which takes into account the water for pre-soaking the aggregate, was 0.65.

Složka Component Obsah v kg na 1 m³suché směsi [kg]Content in kg per 1 m ^{3 of} dry mixture [kg] Procentuální zastoupení v objemu suché směsi [%] Percentage in dry mixture volume [%] CEM I 42,5 R CEM I 42.5 R 260 260 13 13 Přírodní kamenivo 0 až 4 mm Natural aggregate 0 to 4 mm 370 370 17 17 Recyklované kamenivo 4 až 16 mm (složeno z frakcí 4 až 8 a 8 až 16 mm) Recycled aggregate 4 to 16 mm (composed of fractions 4 to 8 and 8 to 16 mm) 1015 1015 50 50 Prach z odpadního betonu Waste concrete dust 370 370 20 20

Objemová hmotnost nejméně 2100 kg/m³,Bulk density at least 2100 kg / m ³ ,

Pevnost v tlaku minimálně 20 MPa, podle ČSN EN 12390-3,Compressive strength of at least 20 MPa, according to ČSN EN 12390-3,

Modul pružnosti v tlaku minimálně 18 GPa, podle ČSN EN 12390-13.Modulus of elasticity in pressure at least 18 GPa, according to ČSN EN 12390-13.

Příklad 3Example 3

V tomto příkladu jde o beton třídy Cl6/20, tato třída betonu je vhodná pro použití do základových konstrukcí, nebo jako beton do ztraceného bednění. Bylo nahrazeno 80 % obj. kameniva recyklovaným betonovým kamenivem a 23 % obj. suché směsi bylo tvořeno prachem z odpadního betonu. Efektivní vodní součinitel, který počítá s vodou na přednasáknutí kameniva byl 0,65.In this example, it is concrete of class Cl6 / 20, this class of concrete is suitable for use in foundation structures, or as concrete in lost formwork. 80% by volume of the aggregate was replaced by recycled concrete aggregate and 23% by volume of the dry mix was made from waste concrete dust. The effective water factor, which takes into account the water for pre-soaking the aggregate, was 0.65.

CZ 32449 UICZ 32449 UI

Složka Component Obsah v kg na 1 m³suché směsi [kg]Content in kg per 1 m ^{3 of} dry mixture [kg] Procentuální zastoupení v objemu suché směsi [%] Percentage in dry mixture volume [%] CEM I 42,5 R CEM I 42.5 R 260 260 15 15 Přírodní kamenivo 0/4 mm Natural aggregate 0/4 mm 220 220 12 12 Recyklované kamenivo 4 až 16 mm (složeno z frakcí 4 až 8 a 8 až 16 mm) Recycled aggregate 4 to 16 mm (composed of fractions 4 to 8 and 8 to 16 mm) 910 910 50 50 Prach z odpadního betonu Waste concrete dust 420 420 23 23

Objemová hmotnost nejméně 2100 kg/m³,Bulk density at least 2100 kg / m ³ ,

Příklad 4Example 4

V tomto příkladu jde o beton třídy C25/30, tato třída betonu je vhodná pro použití pro monolitické a prefabrikované konstrukce Bylo nahrazeno více než 80 % kameniva recyklovaným betonovým kamenivem a více než 20 % směsi bylo tvořeno prachem z odpadního betonu. Efektivní vodní součinitel, který počítá s vodou na přednasáknutí kameniva byl 0,55.In this example, it is concrete class C25 / 30, this concrete class is suitable for use in monolithic and prefabricated structures. More than 80% of the aggregate has been replaced by recycled concrete aggregate and more than 20% of the mixture was made from waste concrete dust. The effective water coefficient, which takes into account the water for pre-soaking the aggregate, was 0.55.

Složka Component Obsah v kg na 1 m³suché směsi [kg]Content in kg per 1 m ^{3 of} dry mixture [kg] Procentuální zastoupení v objemu suché směsi [%] Percentage in dry mixture volume [%] CEM I 42,5 R CEM I 42.5 R 300 300 16 16 Přírodní kamenivo 0/4 mm Natural aggregate 0/4 mm 170 170 10 10 Recyklované kamenivo 4 až 16 mm (složeno z frakcí 4 až 8 a 8 až 16 mm) Recycled aggregate 4 to 16 mm (composed of fractions 4 to 8 and 8 to 16 mm) 940 940 50 50 Prach z odpadního betonu Waste concrete dust 430 430 24 24

Objemová hmotnost nejméně 2100 kg/m³,Bulk density at least 2100 kg / m ³ ,

Pevnost v tlaku minimálně 30 MPa, podle ČSN EN 12390-3,Compressive strength at least 30 MPa, according to ČSN EN 12390-3,

Pevnost v tahu za ohybu minimálně 4,5 MPa, podle ČSN EN 12390-5,Flexural tensile strength of at least 4.5 MPa, according to ČSN EN 12390-5,

Modul pružnosti v tlaku minimálně 22 GPa, podle ČSN EN 12390-13.Modulus of elasticity in pressure at least 22 GPa, according to ČSN EN 12390-13.

Průmyslová využitelnostIndustrial applicability

Uvedenou suchou betonovou směs s recyklovaným betonovým kamenivem z odpadního betonu, doplněnou příměsí, kterou je prach vznikající při jeho drcení, je možné používat pro stejné aplikace jako betony s přírodním kamenivem, za splnění normových požadavků. PříklademSaid dry concrete mixture with recycled concrete aggregate from waste concrete, supplemented by an admixture, which is the dust generated during its crushing, can be used for the same applications as concretes with natural aggregates, provided that the standard requirements are met. An example

-4CZ 32449 UI mohou být betonové směsi do ztraceného bednění, pro základové konstrukce, pro konstrukce podlah v interiéru nebo pro betonové zdicí prvky a další betonové prefabrikáty.-4EN 32449 UI can be concrete mixtures for lost formwork, for foundation structures, for interior floor constructions or for concrete masonry elements and other precast concrete.

Claims

1. A dry concrete mixture consisting of cement, aggregate and admixture, wherein the ratio of the individual components is given by the subsequent use of a dry concrete mixture, characterized in that at least 60% by volume of the aggregate consists of recycled concrete aggregate composed of three fractions 0 to 4. , 4 to 8, 8 to 16 mm in various proportions, the proportion of which is determined by the resulting use of dry concrete mix and grain size of individual fractions, and per 1 m ^{1 * 3 of} dry mix is added 20% by volume to 30% by volume of crushing dust waste concrete.