30.01.2023 | Zprávy
V České republice je ročně vyrobeno přibližně 72 000 tun cementotřískových desek, přičemž během jejich úpravy na požadovaný formát vznikají odřezky a to v množství cca 5 000. tun. V rámci řešení projektu FV30072 ve spolupráci spol. CIDEM Hranice, a.s. a Vysokého učení technického v Brně, Fakulty stavební byly hledány optimální alternativy využití tohoto vedlejšího produktu.
Foto: Realizace podlahy – aplikace suchého vyrovnávacího podsypu CE16
Důvodem nalezení nových variant uplatnění odřezků je zlepšení environmentální situace, což v důsledku souvisí i se snížením vedlejších nákladů na skládkování jinak neupotřebitelného vedlejšího produktu. Výsledkem projektu FV30072 je mimo jiné podsyp podlah vyvinutý právě na bázi odřezků cementotřískových desek. Tento podsyp plně zapadá do výrobního portfolia spol. CIDEM Hranice, a.s. (příklad souvrství podlahy s cementotřískovými deskami viz Obr. 1). Nicméně vyvinutý podsyp je plně kompatibilní i v jiných nejrůznějších skladbách suchých podlah do interiéru. Na tuzemském trhu jsou dostupné podsypy podlah na nejrůznější materiálové bázi. Zmínit lze především podsypy – FERMACELL (drcený porobeton), LIAPOR (keramzit) a CEMWOOD (mineralizovaná dřevní štěpka). Právě tyto podsypy byly vybrány pro komparaci vlastností vyvinutého podsypu na bázi drcených odřezků z opracování cementotřískových desek. V současnosti spol. CIDEM Hranice, a.s. nabízí systémové řešení pro podlahy, ovšem s využitím podsypů konkurenčních producentů – např. CEMWOOD 2000 a FERMACELL. Z pohledu materiálové báze vyvinutého podsypu na bázi drcených odřezků cementotřískových desek lze charakterizovat jako produkt obdobných vlastností CEMWOOD CW-2000, příp. CW-1000.
Foto: Průběh zkoušky stlačitelnosti a pevnosti v tlaku podsypu CE16
Komparace vlastností podsypů
Než bylo docíleno požadované optimální varianty, výzkum a vývoj vyrovnávacího podsypu pro suché podlahy (z drcených odřezků cementotřískových desek) v rámci projektu FV30072 probíhal v několika na sebe navazujících fázích. S ohledem na environmentální a ekonomické aspekty byla jako finální varianta vybrán podsyp o zrnitosti 2 až 16 mm. Důvodem je spotřeba, co nejširšího spektra drcených odřezků bez nutnosti vícestupňového drcení. Jemnou frakci, tj. 0 až 2 mm pak lze případně uplatnit do směsi pro výrobu cementotřískových desek. Výhodou tohoto podsypu v porovnání s konkurenty nabízenými produkty, že s ohledem na větší zrna může být vyrovnána i vrstva o větší tloušťce.
Níže v tabulce (viz Tab. 1) jsou komparovány základní vlastnosti vybraných podsypů s produktem vyvinutým v rámci projektu FV30072. Sypná a objemová hmotnost vč. mezerovitosti a nasákavosti byly stanoveny dle příslušných technických norem ČSN EN 1097-3[2] a ČSN EN 1097-6 [3]. Je patrné, že podsyp na bázi drcených odřezků dosahuje nejvyšší sypné i objemové hmotnosti, čímž se blíží spíše vlastnostem keramzitu (podsyp LI). Zde hraje roli přítomnost cementové matrice, ve které jsou obaleny smrkové třísky. Z hlediska mezerovitosti naopak CE16 dosahuje poměrně nízké hodnoty v porovnání s ostatními typy analyzovaných podsypů. Zajímavé jsou výsledky nasákavosti, kdy podsyp CE16 dosahuje velmi nízké hodnoty při komparaci s podsypy LI, FE a CW, což lze opět vysvětlit obsahem cementové matrice částečně uzavírající buněčnou strukturu smrkových třísek. Nižší nasákavosti dosahuje pouze podsyp LI, což je ovšem logické, neboť se jedná o spékané kamenivo, které se, i s ohledem na pórovitý systém, vyznačuje poměrně slinutou strukturou skeletu. Naopak podsyp tvořený fragmenty pórobetonu (FE) nejvíce podléhá saturaci vodou v kapalném skupenství. Jedním ze sledovaných parametrů podsypu je také součinitel teplené vodivosti, neboť podsyp může v souvrství podlahy příznivě přispívat ke komfortu z hlediska užívání ve formě zlepšení tepelné izolace. Pro hodnocení součinitele tepelné vodivosti byly využity principy a postupy technických norem ČSN EN 12667 [5] a ISO 8301 [6], které definují metody a přístroje pro hodnocení tepelně technických parametrů izolačních materiálů. V tomto ohledu je podsyp CE16 charakterizován stejnou hodnotou součinitele teplené vodivosti jako podsyp LI.
Foto: Komparace závislosti napětí na deformaci (stlačitelnost podsypů ve válci)
Foto: Komparace závislosti napětí na deformaci – detail oblasti do 2% deformace z předchozího grafu (viz Obr. 8)
Poměrně podstatným parametrem podsypu je také stlačitelnost, příp. pevnost v tlaku, jejíž stanovení vychází z normy ČSN EN 1097-11 [4]. Jedná se o stlačování podsypu v ocelové nádobě tvaru válce definovanou rychlostí (0,060 ± 0,002) kN/s. Technická norma požaduje stlačení o 10 % výšky, přičemž pro získání detailnější informace o chování podsypů bylo pro účely výzkumu a vývoje testováno až do stlačení o 30 % původní výšky. Následující obrázky (viz Obr. 8 a 9) uvádí grafy s průměrnými parametry pro deformační křivky napětí do deformace do DF = 25 %. V grafech je uveden záznam deformace do 25 % stlačení podsypů.
Na základě výsledků stlačitelnosti (viz Obr. 8 a 9, Tab. 2) bylo zjištěno, že testované podsypy se chovají z hlediska tohoto parametru odlišně. V případě podlah jsou deformace, tj. klesání (zejména pak nerovnoměrné sedání) podlahy nežádoucí, proto byla pozornost zaměřena také na podrobné hodnocení v oblasti deformací vrstvy podsypu do 2 %. Lze konstatovat, že v oblasti deformací do 2 % stlačení se podsyp CE16 svými parametry překonává komerčně dostupné produkty FE a CW. Je patrné, že podsyp na bázi drcených odřezků z cementotřískových desek CE16 se vyznačuje v oblasti křivky do 2% deformace výrazně lepšími vlastnostmi jako komerční produkty CW1 a CW2, tj. vyšší únosnosti při dosažení deformace 2 %. Z průběhu napětí během zkoušky stlačitelnosti byly vyhodnoceny samostatně i hodnoty napětí při deformaci DF = 2 %, DF = 10 % (dle normy udávaná pevnost v tlaku) a DF = 25 % (maximální testované napětí; viz Tab. 2). Při 10% deformaci se pevnost v tlaku podsypu CE16 blíží parametrům podsypu CW1. Při zvyšování napětí až do dosažení 25% deformace se dosažené hodnoty napětí podsypu CE16 blíží pevnosti v tlaku podsypu CW2.
S ohledem na dosažené výsledky a učiněná zjištění lze konstatovat, že byl potvrzen poměrně značný potenciál podsypu CE16 na bázi alternativních surovin, tj. vyvinutého z vhodně upravených odřezků (z opracování cementotřískových desek) optimalizovaného složení. Finální varianta materiálového složení vyvinutého podsypu byla ověřena komplexním souborem mechanických, fyzikálních i tepelně-technických parametrů. Vlastnosti vyvinutého podsypu byly komparovány s běžně dostupnými a využívanými podsypy podlah (na bázi pórobetonu, keramzitu a mineralizované dřevní štěpky).
Vzhledem k dosaženým vlastnostem podsypu CE16, s uvážením environmentálních a ekonomických aspektů vč. stávajícího výrobního portfolia spol. CIDEM Hranice, a.s. je evidentní, že vyvinutý podsyp je plně konkurenceschopný na tuzemském i zahraničním trhu. Uplatnění tento podsyp nalezne jak v případě výstavby nových, tak při rekonstrukci stávajících podlah. Je evidentní, že vývoj tohoto podsypu reagoval na možnosti zaplnění mezery trhu, kdy některými svými vlastnostmi předčí stávající běžně komerčně nabízené produkty. Velký přínos lze pak shledat také v doplnění stávajících podlah na bázi cementotřískových desek, kde byly dosud využívány podsypy na jiné materiálové bázi.
Literatura
[1] ČSN 744505 Podlahy - Společná ustanovení, 2012.
[2] ČSN EN 1097-3 Zkoušení mechanických a fyzikálních vlastností kameniva - Část 3: Stanovení sypné hmotnosti a mezerovitosti volně sypaného kameniva vč. změny Z1, 1999, 2001.
[3] ČSN EN 1097-6 Zkoušení mechanických a fyzikálních vlastností kameniva - Část 6: Stanovení objemové hmotnosti zrn a nasákavosti, 2014.
[4] ČSN EN 1097-11 Zkoušení mechanických a fyzikálních vlastností kameniva - Část 11: Stanovení stlačitelnosti a pevnosti v tlaku pórovitého kameniva, 2014.
[5] ČSN EN 12667 Tepelné chování stavebních materiálů a výrobků - Stanovení tepelného odporu metodami chráněné topné desky a měřidla tepelného toku - Výrobky o vysokém a středním tepelném odporu, 2001.
[6] ISO 8301 Thermal insulation – Determination of steady-state thermal resistance and related properties – Heat flow meter apparatus, Amd1: 2010.
[7] https://www.cetris.cz/pagedata/radce/tp_podlahy-04_izocet.pdf
Ing. Tomáš Melichar, Ph.D.
Vysoké učení technické v Brně, Fakulta stavební, Ústav technologie stavebních hmot a dílců, Veveří 331/95, 602 00 Brno, tel.: 541147463, melichar.t@fce.vutbr.cz
Ing. Miroslav Vacula
CIDEM Hranice, a.s. divize CETRIS, Nová 223, 753 01 Hranice, tel: +420 581 676 393, fax: +420 581 601 623, vacula@cetris.cz
doc. Ing. Jiří Bydžovský, CSc.
Vysoké učení technické v Brně, Fakulta stavební, Ústav technologie stavebních hmot a dílců, Veveří 331/95, 602 00 Brno, tel.: 541147505, bydzovsky.j@fce.vutbr.cz
Ing. Šárka Keprdová, Ph.D.
Vysoké učení technické v Brně, Fakulta stavební, Ústav technologie stavebních hmot a dílců, Veveří 331/95, 602 00 Brno, tel.: 541148059, keprdova.s@fce.vutbr.cz
Poděkování
Tento výsledek byl realizován za finanční podpory z prostředků státního rozpočtu prostřednictvím Ministerstva průmyslu a obchodu v rámci projektu FV30072 „Efektivní optimalizace využití odpadu z produkce cementotřískových desek pro výrobu konkurenceschopných stavebnin“.
Ing. Tomáš Melichar, Ph.D., Ing. Miroslav Vacula, doc. Ing. Jiří Bydžovský, CSc., Ing. Šárka Keprdová, Ph.D.
Celý článek najdete v časopise DOMO 1/2023, který si můžete předplatit ZDE nebo si napište o ukázkový výtisk ZDARMA na j.patzakova@atemi.cz.