Vyuit teplrensk strusky pro vrobu betonovho zbo Ing

Využití teplárenské strusky pro výrobu betonového zboží Ing. Ivana Chromková, Ing. René Čechmánek, Lubomír Zavřel, Ing. Jindřich Sedlák, Ing. Michal Ševčík

Projekt programu TRIO FV 10304 Využití teplárenské strusky při výrobě betonového zboží Řešitel : Prefa Brno, a. s. Výzkumný ústavebních hmot, a. s.

Cíl projektu Ø najít optimální uplatnění odpadní teplárenské strusky, která byla v minulém století ukládána na haldu v lokalitě Oslavany Ø stanovit optimální množství teplárenské strusky a navrhnout úpravu receptur několika typů vyráběných betonových produktů tak, aby přítomností strusky nedošlo k nežádoucím změnám vlastností čerstvého betonu ani výsledného betonového výrobku Použití teplárenské strusky – ekologické hledisko: ü částečná náhrada přírodního kameniva, které by se tak nemuselo odtěžit a nadále by zůstalo uchováno jako přírodní zdroj ü postupná likvidace staré ekologické zátěže.

Výsledky výzkumů a poznatky z praxe Zpracovatelnost betonu se snižuje v závislosti se zvyšujícím se podílem teplárenské strusky Objemová hmotnost betonu se snižuje se zvyšujícím se obsahem teplárenské strusky. Počáteční pevnost v tlaku, pevnost v příčném tahu a ohybová pevnost je v případě betonu s teplárenskou struskou nižší než u referenčního betonu, po 28 dnech se rozdíly stírají (a dále s časem narůstají) Směs obsahující 30 % a 40 % teplárenské strusky dosáhne za 90 dnů pevnost tlaku, která odpovídá 108% a 105% pevnosti v tlaku Pevnost betonu obsahující nejméně 50 % teplárenské strusky je vyhovující pro většinu konstrukčních použití, neboť pevnost v tlaku je po 28 dnech více než 20 MPa. I když je vývoj pevností pozvolnější, lze teplárenskou strusku s úspěchem využít jako náhradu jemného kameniva.

Halda v Oslavanech Zdroj: https: //mapy. cz

Halda v Oslavanech

Odběr vzorků teplárenské strusky Provedeno 9 odběrů: ü 2 povrchové ü 3 hloubkové Hloubka vrtů: 5 – 10 – 15 – 20 metrů

Ověřování využití strusky Oslavany Vstupní parametry: 1. Technologické vlastnosti Teplárenská struska – hloubkový odběr 2. Chemické složení 3. Ekologická vhodnost

Teplárenská struska – separace síty

1. Technologické vlastnosti Sítový rozbor – – zrna od 0 – 10 mm pouze cca 3 - 5 % zrn větších než 8 mm vysoký podíl zrn pod 2 mm cca 15 – 20 % jemných zrn pod 0, 16 mm (vrty) Povrchový odběr Hloubkové odběry Volně sypaná 831 1161 až 1332 Setřesená 1011 1247 až 1385 Nasákavost [%] 14, 3 10, 75 až 11, 70 Zkouška rozpadavosti v autoklávu [%] 0, 77 - 2, 8 až 4, 4 - Sypná hmotnost [kg/m 3] Zkouška mrazuvzdornosti kameniva [%]

2. Chemické složení strusky Označení složky [% hmotnostní] Teplárenská struska Oslavany Povrchové odběry Hloubkové odběry Si. O 2 49, 09 - 51, 45 48, 48 – 52, 30 Ti. O 2 0, 74 - 0, 85 0, 79 – 0, 87 Al 2 O 3 21, 84 - 22, 09 21, 03 – 22, 61 Fe 2 O 3 10, 74 - 11, 17 10, 22 – 10, 86 P 2 O 5 0, 32 - 0, 34 0, 30 – 0, 34 Mn. O 0, 105 - 0, 106 0, 103 – 0, 13 Mg. O 1, 62 - 1, 76 1, 54 – 1, 99 Ca. O 3, 80 - 4, 28 3, 75 – 4, 05 Na 2 O 1, 85 - 1, 92 1, 67 – 2, 00 K 2 O 3, 28 - 3, 45 3, 17 – 3, 64 SO 3 celk. 0, 97 - 1, 77 0, 59 – 1, 76 SO 3 síran. 0, 49 - 1, 13 0, 23 – 1, 21 <0, 004 - 0, 007 < 0, 007 Ztráta sušením 0, 34 - 0, 53 - Ztráta žíháním (1100 °C) 2, 38 - 4, 39 1, 59 – 7, 19 Cl-

2. Chemické složení strusky Označení složky Teplárenská struska Oslavany Vysokopecní struska Ocelárenská struska Si. O 2 50 21 - 40 12 - 20 Al 2 O 3 22 5 – 14, 5 Fe 2 O 3 11 <1 2 Mn. O 0, 1 0, 2 – 10, 5 9, 5 Mg. O 2 1 - 15 13 Ca. O 4 29 - 48 35 [% hmotnostní]

Posouzení výsledků analýz 1. a 2. Norma ČSN 72 2050 Škváry pro škvárový beton - platnost do roku 2002 Požadavky na škváry: Stavební prvky Skupina Nosné I. II. vyztužené nevyztužené Obsah podsítného podílu na sítu 0, 16 mm Spalitelný podíl (Ztráta žíháním)* Max. obsah síry (jako SO 3 celk. ) Obsah volného Ca. O Výplňové III. nesplňuje Maximálně 8 % hm. 5 % (10 %) 2% 10 % (20 %) 10 % (30 %) 3% Struska Oslavany 4% Nesmí být přítomen Poznámka: První číslo udává hodnotu pro škváry smíšené a hnědouhelné Číslo v závorce platí pro čistě kamenouhelné či antracitové škváry I. I. splňuje

3. Stanovení vstupních parametrů - ekologická vhodnost: • Analýza obsahu nebezpečných látek ve výluhu a sušině • Ekotoxicita • Obsah přírodních radionuklidů Sledovaný parametr Povrchové odběry Stanovení škodlivých látek* ve výluhu v sušině Splňuje Překročení limitních hodnot Limit I (mírné překročení limitu Ni – 1 vzorek) Splňuje Hloubkové odběry Limit I (mírné překročení limitu Ni – 1 vzorek) Ekotoxicita* Radioaktivita Vyhovuje As Překročení limitních hodnot As Ni – 3 vzorky Vyhovuje (u 3 vzorků byly překročeny limity pro růst kořene hořčice) Vyhovuje

Posouzení ekologické vhodnosti stanovení obsahu přírodních radionuklidů – Index hmotnostní aktivity 1, 05 až 1, 19. Hodnocení dle zákona 18/1997 Sb. a vyhlášky SÚBJ č. 307/2002 Sb. ve znění pozdějších předpisů, § 96, příloha č. 10, tabulka č. 2 Struska z haldy Oslavany = materiál, který nepřevyšuje směrnou hodnotu pro stavební materiály: • určené k použití jinému než ve stavbách s obytnými nebo pobytovými místnostmi, • určené výhradně k použití jako surovina pro výrobu stavebních materiálů. Poznámka: Hmotnostní aktivita 226 Ra přitom nepřevyšuje mezní hodnotu pro stavební materiál používaný pro stavby s obytnými nebo pobytovými místnostmi. Ověřování teplárenské strusky ve výrobě betonového zboží: ü ŽB překladů ü ŽB plotových desek a plotových systémů ü jádrového betonu pro dlažební desky

Vstupní testování strusky ve vybraných výrobcích Betonové tvarovky – vibrolisovaný beton Tvarovky - ztracené bednění ü Teplárenská struska je již využívána (max. 30 % hmotnosti suché směsi) ü Všechny sledované parametry splňují deklarované hodnoty výrobku Tvarovky plotových systémů ü Přísnější hodnotící parametry (pevnost v tlaku, NV, mrazuvzdornost) ü Testovány byly receptury s vysokou dávkou strusky (40 a 50 % z hmotnosti suché směsi) při současném použití minimální dávky CEM ü Výroba – při procesu vibrolisování nebyl zaznamenán žádný nežádoucí projev ü Zkouška: pevnost v tlaku tvarovek mrazuvzdornost tvarovek (50 cyklů)

Vstupní testování strusky ve vybraných výrobcích Tvarovky plotových systémů ü Vysoká dávka strusky, minimální množství cementu 3. 5 2 1. 8 3 1. 6 2. 5 1. 4 2 1. 5 1 0. 86 0. 8 1 0. 6 0. 4 Index mrazuvzdornosti Pevnost v tlaku tvarovky [MPa] - 0. 4 0. 5 0. 2 0 0 40% Pevnost v tlaku Obsah strusky v receptuře Pevnost - Mráz 50% Index Limit pro I Obsah strusky vs. mrazuvzdornost: - Mrazuvzdorná jen rec s 40 % - Není splněn požadavek na výrobek

Vstupní testování strusky ve vybraných výrobcích Lité betony Zvyšující se obsah strusky: - Mírný nárůst pevností v tlaku - Snížení OH - Zvýšení hloubky průsaku tl vodou 50 40 30 10 0 0% 5% Obsah strusky v receptuře 1 den 7 dnů 28 dnů 10% 2365 16 2360 14 12 2355 10 2350 8 2345 6 2340 4 2335 2330 2 0% 5% Obsah strusky v receptuře OH Průsak 10% 0 Průsak tlakovou vodou [mm] 20 Objemová hmotnost [kg. m¯³] Pevnost v tlaku [MPa] 60

Vstupní testování strusky ve vybraných výrobcích 60 7. 65 50 7. 55 40 7. 45 30 7. 35 20 7. 25 10 0 0% Obsah strusky v receptuře 1 den 28 dnů 10% smyk 28 d 7. 15 Zvyšující se obsah strusky: - Mírný nárůst pevností v tlaku - Nárůst pevnosti ve smyku - Snížení OH - Zvýšení nasákavosti 2410 27. 1 2400 26. 6 2390 2380 26. 1 2370 25. 6 2360 2350 25. 1 2340 2330 0% 10% Obsah strusky v receptuře OH NV 24. 6 Nasákavost [g. m-2. s -0, 5] 7. 75 Objemová hmotnost [kg. m¯³] 70 Pevnost ve smyku [MPa] Pevnost v tlaku [MPa] Betony pro výrobu překladů

Závěr VSTUPNÍ OVĚŘOVÁNÍ POUŽITÍ STRUSKY: • Teplárenská struska je použitelná jako plnivo do betonu • Nutná je úprava na sítech (odseparování jemných frakcí, které jsou nositeli škodlivin) POSOUZENÍ TECHNICKÝCH PARAMETRŮ BETONŮ: • Betony s obsahem teplárenské strusky (do 10 %) vykazují pomalejší nárůst počátečních pevností • Pevnosti v tlaku betonu jsou po 28 dnech srovnatelné nebo vyšší v porovnání se standardní recepturou • Obsahem strusky v receptuře došlo k navýšení pevnosti ve smyku betonu • Betony s obsahem teplárenské strusky mají nižší objemovou hmotnost ve srovnání s betony standardní receptury • Nasákavost, resp. hloubka průsaku tlakovou vodou, je u betonů s obsahem teplárenské strusky vyšší ve srovnání s betony standardní receptury

Děkuji za pozornost Výzkumný ústavebních hmot, a. s. Hněvkovského 30/65, 617 00 Brno tel. : +420 730 519 708 e-mail: chromkova@vustah. cz www. vustah. cz