Szczególnie ważna wydaje się możliwość wykorzystania materiałów odpadowych w budownictwie przez ponowne zastosowanie przydatnych konstrukcyjnie elementów (reusing) lub zastosowanie surowcowe jako składników do produkcji nowych elementów budowlanych (recykling).
Opracowywaniem technologii ponownego wykorzystania odpadów zajmuje się wiele ośrodków badawczych na świecie. W artykule zostanie przedstawiony przegląd literatury, w której można znaleźć opisy wykorzystania różnorodnych materiałów będących odpadami, do otrzymywania tradycyjnych materiałów budowlanych, przy założeniu, że zachowane zostaną, a niejednokrotnie poprawione ich właściwości mechaniczne i użytkowe. Kolejno omówione będą sposoby zastosowania odpadów do modyfikacji i otrzymywania takich materiałów budowlanych, jak: ceramika, kruszywa, spoiwa (cement, gips), zaprawy, tynki, beton, materiały izolacyjne i materiały bitumiczne. Przedstawionych zostanie także kilka nowych materiałów o specyficznych właściwościach, które udało się otrzymać w ramach własnych badań rożnych autorów.
Ceramika
W literaturze można znaleźć wiele przykładów potwierdzających możliwość wykorzystania odpadów w produkcji ceramiki budowlanej. J. Latosińska i M. Żygadło powołują się w swojej pracy [1] na autorów opisujących proces otrzymywania cegieł z wykorzystaniem m.in. osądów ściekowych pochodzących ze ścieków galwanizerskich, komunalnego osadu ściekowego zmieszanego z odpadami z koksowni, a także odpadowych polimerów. Otrzymanie pełnowartościowej cegły możliwe jest nawet po dodaniu do gliny 25% objętościowych osadu ściekowego i 4% objętościowych trocin. Autorki powołują się na bibliografię, w której znajduje się opis kilku zakładów japońskich zajmujących się produkcją cegły na bazie popiołu powstającego ze spalania osądów ściekowych.
Powstawanie produktu o odpowiedniej jakości uwarunkowane jest jednak cechami stosowanego popiołu, a niezachowanie odpowiednich wartości tych cech skutkuje powstaniem cegły charakteryzującej się spękaniami. R.C.C. Monteiro i współpracownicy [2] dodawali do ceramicznych produktów otrzymywanych na bazie czerwonej gliny rożne ilości popiołu lotnego, który jest odpadem powstałym w elektrowniach. Uzyskane wyniki wykazały, że do ilości 10% wagowych popiół lotny może zostać włączony do materiałów ceramicznych produkowanych z dodatkiem czerwonej gliny, bez znaczącego wpływu na gęstość pozorną i absorpcję wody próbek spiekanych w temperaturze z zakresu 850–1130°C.
Wyższa zawartość tych popiołów (do 50% wagowych) może powodować niższą końcową gęstość i wyższą nasiąkliwość wodą. Badania wykazały też, że właściwości mechaniczne badanego materiału zależą nie tylko od ilości dodanych odpadów, lecz także od warunków ich wytwarzania, wpływających na strukturę i mikrostrukturę. Próbki zawierające 25 i 50% wagowych popiołu lotnego, spiekane w temperaturze 1130°C przez 2 godz., uzyskują podobne właściwości mechaniczne do tradycyjnych materiałów ceramicznych produkowanych na bazie gliny, mogą być więc użyte do podobnych zastosowań w budownictwie.
W badaniach prowadzonych przez V.N. Antsiferova i współpracowników [3] do przygotowania ceramiki glinokrzemianowej zastosowano proszek aluminium-krzem- -chrom (ASC) pochodzący z gazów odlotowych otrzymanych w produkcji kauczuku syntetycznego. Autorzy zbadali wpływ proszku ASC na kinetykę spiekania produktów oraz ich wytrzymałość na ściskanie i skład fazy mulit- korund. Okazało się, że wytrzymałość przygotowanych materiałów zależy od wielkości i struktury fazy mulitu, a wpływ korundu staje się widoczny dopiero po dysocjacji mulitu. V.A. Leshina i A.L. Pivnev [4] otrzymywali ścienne materiały ceramiczne modyfikowane domowymi odpadami szklanymi.
Większość cegieł wyprodukowano na istniejących liniach produkcyjnych, bez wprowadzania istotnych zmian technologicznych. Tłuczka szklana została poddana szokowi termicznemu, a następnie zmielona w młynie kulowym. Autorzy otrzymali 4 rodzaje próbek (dla frakcji 0,14, 0,14–0,315, 0,315–0,63 i 0,63–1,4 mm). Dodatek proszku szklanego w próbkach badawczych wynosił od 5 do 30%. Wzrost zawartości stłuczki w próbkach do 20% powodował duży wzrost gęstości, przy czym najwyższą wartość tego parametru otrzymano dla próbek zawierających najmniejsze frakcje stłuczki szklanej. Z kolei wzrost wytrzymałości na ściskanie obserwowano w próbkach zawierających stłuczkę szklaną rozdrobnioną do wymiarów cząstek 0,14–0,315 mm.
Absorpcja wody takich próbek maleje z wartości 10,9–12,3% do 7,5–8,2%, w zależności od frakcji dodanego szkła. Na podstawie badań ustalono, że optymalna zawartość stłuczki szklanej w ceramicznych materiałach ściennych to 15–20%. Taki dodatek pozwala na produkcję materiałów ściennych spełniających wymagania w zakresie absorpcji wody, cechujących się jednocześnie bardzo dobrymi właściwościami mechanicznymi.
Dodatek szkła zwiększa ilość fazy płynnej w materiale, co zmniejsza jego porowatość i ogranicza wchłanianie wody, a zwiększa jednocześnie wytrzymałość. Jedną z możliwości wykorzystania zużytego szkła jest przetworzenie stłuczki szklanej na mączkę szklaną, która może być stosowana w produkcji mas ceramicznych i ceramiki budowlanej. Rozdrobniona masa szklana pełni tutaj rolę topnika przyspieszającego proces topienia, a ponadto może służyć jako środek spulchniający lub wypełniacz masy w takich materiałach ceramicznych, jak: dachówki, płytki ceramiczne, klinkier czy rury ściekowe.
Dodatek mączki szklanej wpływa także na zmniejszenie nasiąkliwości otrzymanych produktów ceramicznych [5]. Jako dodatek do porowatych wyrobów ceramicznych można stosować także styropian. Powstała w ten sposób porowata cegła ma dużą wytrzymałość mechaniczną, a jednocześnie charakteryzuje się bardzo dobrym współczynnikiem izolacyjności termicznej [6].
Kruszywa
Z powodu zbyt małych wartości współczynnika pęcznienia glin, wymaganego do właściwego przebiegu procesu termicznego ekspandowania keramzytu (zaliczanego do kruszyw lekkich), do jego produkcji stosuje się różne dodatki technologiczne. W. Pichór i J. Latosińska opisują w swojej pracy [7] wykorzystanie komunalnego osadu ściekowego do wytwarzania keramzytu. Osady ściekowe otrzymane jako produkt uboczny oczyszczania ścieków zawierają od 30 do 85% substancji organicznej w suchej masie i dzięki temu działają jako środek porotwórczy. Skutkuje to poprawą izolacyjności kruszywa, wpływa też korzystnie na obniżenie gęstości pozornej i zwiększenie porowatości całkowitej keramzytu.
Otrzymany w ten sposób keramzyt można z powodzeniem stosować do produkcji betonów lekkich. W pracy „Gospodarka odpadami a produkcja materiałów budowlanych” [1] autorki opisują także technologię otrzymywania kruszywa z odpadów budowlanych. Przetworzony gruz betonowy, żelbetowy, asfaltowy czy ceglany, nazywany kruszywem recyklingowym, oceniony został jako pełnowartościowy materiał budowlany, który stanowić może substytut takich surowców naturalnych, jak: piasek, żwir czy wapień.
.jpg)
