Z 100 ton odpadów zbudowano 100-metrową drogę w pobliżu miasta Tata.

Z betonowych niedopałków papierosów i liści drzew

Pierwsze testy formuły dodatku WLC przeprowadził Károly Bus w 2003 roku. Cztery lata później uzyskał patent na beton polistyrenowy, a do 2015 roku przygotował około 150 różnych próbek mieszanek odpadów i złożył wniosek o patent na beton odpadowy. Równolegle rozpoczęto praktyczne wykorzystanie tych materiałów. W 2023 roku produkcja, badania i rozwój oraz wykorzystanie zostały zorganizowane pod jedną marką, w ten sposób powstała firma WLC – Waste Light Concrete.

Obecnie liczba próbek betonu zbliża się do 400. Skład możliwych mieszanek jest niezwykle zróżnicowany: wśród składników znajdują się lekkie i ciężkie tworzywa sztuczne, odpady pochodzące z przemysłu elektronicznego, materiały opakowaniowe i izolacyjne, a także drewno, liście, niedopałki papierosów, szkło i opony samochodowe. Kluczem do technologii WLC jest dodatek opracowany po długich eksperymentach i testach – powiedział naszemu portalowi Krisztián Méhes.

Zadaniem dodatku jest zapewnienie stabilnej, równomiernej mieszanki z wodą i cementem, nawet w przypadku frakcjonowanych odpadów z tworzyw sztucznych.

Dyrektor zarządzający Makrópa Kft. dodał, że emulsja i receptura mieszanki stanowią unikalne rozwiązanie w zakresie wykorzystania odpadów w postaci ścian, elementów budowlanych, podkładów betonowych lub podbudowy dróg.

Praca zespołowa

Jednym z ważnych etapów upowszechniania technologii WLC jest droga krajowa nr 8119 w pobliżu miasta Tata. Dzięki wsparciu merytorycznemu i finansowemu Magyar Közút Nonprofit Zrt. powstał tu 100-metrowy odcinek eksperymentalny między 55+820 a 55+970 km, do którego dołącza dodatkowy 50-metrowy odcinek kontrolny/referencyjny. Projekt został zrealizowany przez Colas Út jako podwykonawcę, a proces badań i rozwoju wsparła firma Colas. Wspólna praca rozpoczęła się już na etapie przygotowywania wniosku i obejmowała badania laboratoryjne, próby mieszania, a także próby odlewania w zakładzie mieszania Betonsped Kft. w Komárom. Do zadań Colas należało również przeprowadzenie montażu i badań na miejscu, aby zapewnić, że nowa technologia będzie w praktyce porównywalna z tradycyjnymi rozwiązaniami Ckt stosowanymi w budownictwie drogowym.

Tradycyjne mieszadło i park maszynowy pomogły w realizacji projektu.

Przygotowanie odpadów nie wymaga znacznego dodatkowego nakładu pracy. Ważne jest, aby do kruszywa wykorzystywanego do budowy podbudowy nie dostały się odpady zawierające pył aluminiowy lub substancje oleiste. Od wykonawcy dowiedzieliśmy się, że tworzywa sztuczne o uziarnieniu 0-10 mm były dostarczane do mieszalnika w workach typu big-bag o pojemności 1 m³ i umieszczane w miejscu przeznaczonym dla określonej frakcji. Wykonawca poinformował nasz portal, że do mieszania ani do montażu nie były potrzebne żadne specjalne maszyny.

Porównuje się fazę eksperymentalną i kontrolną.

Po 100-metrowym odcinku testowym bezpośrednio nastąpiła realizacja 50-metrowego odcinka kontrolnego, dzięki czemu można porównać zachowanie obu materiałów w identycznych warunkach. Specjaliści z firmy Colas Út zbudowali dwupasmowe odcinki głównej trasy o szerokości 8 metrów, stosując następujące parametry:

Faza eksperymentalna:

•         40 mm AC 11 ścier (mF) warstwa ścierna asfaltu
•         100 mm AC 22 spoiwo (F) warstwa spoiwa asfaltowego
•         Podkład zawierający 200 mm spoiwa hydraulicznego i rozdrobnionego tworzywa sztucznego

Sekcja kontrolna/referencyjna:

•         40 mm AC 11 ścier (mF) warstwa ścierna asfaltu
•         100 mm AC 22 spoiwo (F) warstwa spoiwa asfaltowego
•         200 mm warstwa podstawowa CKT

100 ton plastiku zostało ponownie wykorzystanych w podbudowie drogi

Podczas realizacji projektu na badanym odcinku zastosowano dwa rodzaje CKT: tradycyjny i ÖkoCKT. (Ten ostatni jest bardziej przyjazną dla środowiska wersją tradycyjnej cementowej podbudowy nośnej, w której część surowców zastępuje się produktami wtórnymi lub ubocznymi przemysłu). Oba materiały były stosowane w sposób ciągły, więc metoda była taka sama. Podczas budowy drogi testowej do podbudowy wykorzystano około 100 ton odpadów z tworzyw sztucznych.

Jak tworzywa sztuczne zmieniły właściwości betonu?

Na przewidywane właściwości mechaniczne betonu wpływają właściwości odpadów wykorzystanych jako surowiec. Im mniejsza gęstość objętościowa surowca (np. izolacja lodówki), tym mniejsza będzie jego wytrzymałość na ściskanie, ale tym lepsza będzie np. jego izolacyjność cieplna. Do wykonania podbudowy idealne są odpady o większej gęstości. Podczas realizacji projektu specjaliści z Colas zauważyli, że gęstość mieszanki zmniejszała się wraz ze wzrostem ilości rozdrobnionego tworzywa sztucznego. Masa gotowej mieszanki wynosiła około 70% masy tradycyjnego materiału. Na podstawie pomiarów Colas stwierdzono, że zastosowanie tworzyw sztucznych nie miało znaczącego wpływu na wytrzymałość. Według obliczeń firmy zapewniającej technologię WLC, w przypadku niektórych mieszanek wykorzystujących odpady można zastąpić żwir i piasek w 70, a nawet 100%. Na 100-metrowym odcinku drogi eksperymentalnej zużyto 160 m³ ÖkoCKT, co może oznaczać zastąpienie 130-150 ton żwiru/żwiru drobnoziarnistego.

Monitorowanie i badania długoterminowe

Ocena technologii nie kończy się wraz z oddaniem do użytku drogi testowej. Firma Makrópa Kft. zobowiązała się do przeprowadzania corocznych pomiarów dynamicznej ugięcia, nierówności nawierzchni asfaltowej oraz wizualnych kontroli powierzchni zarówno na odcinku eksperymentalnym, jak i referencyjnym przez okres 60 miesięcy, czyli pięć lat. Celem jest ustalenie, jak podstawa WLC zachowuje się w długim okresie pod wpływem ruchu i czynników środowiskowych.

Powierzchnie zbudowane pięć lat temu nie uległy uszkodzeniu nawet pod wpływem obciążenia.

Technologia WLC była już wcześniej stosowana przy budowie ścian, powierzchni betonowych i dróg. Károly Bus opisał dotychczasowe doświadczenia: według pomiarów powierzchnie są bardziej wytrzymałe i elastyczne niż tradycyjne, a także mają lepszą wodoodporność i ognioodporność.

„Na naszych nawierzchniach wykonanych 5 lat temu nie ma żadnych przesunięć pomimo znacznego obciążenia ciężarówek, podczas gdy zgodnie z normą przy zastosowaniu przeciętnego podłoża ten sam odcinek zaczyna być bezużyteczny. Elastyczność materiału przewyższa podobne właściwości tradycyjnego CKT, ponieważ dzięki swojej wodoodporności i jednolitej strukturze nie zapada się i nie dochodzi do pękania powierzchni”.

WLC może zmienić gospodarkę odpadami i rynek materiałów budowlanych

Powstaje pytanie: jaki wpływ może mieć sukces tej technologii na gospodarkę odpadami? WLC jest dostępnym i prostym rozwiązaniem, nie wymaga inwestycji, aby nawet miliony ton odpadów rocznie, pochodzących zarówno ze źródeł przemysłowych, jak i stanowiących stałą frakcję odpadów komunalnych, mogły zostać poddane recyklingowi.

Dzięki zastosowaniu technologii WLC można również zmniejszyć emisję CO₂, ponieważ możliwe byłoby ograniczenie obciążenia związanego z wydobyciem, składowaniem odpadów i transportem. Dzięki lepszej jakości podbudowy dróg można wydłużyć ich żywotność i zapewnić możliwość wielokrotnego ponownego wykorzystania, ponieważ można je ponownie rozdrobnić i wylać na miejscu.