Vysoce výkonné betonové směsi obsahující skleněný prášek

Abstract

Tato práce se zaměřuje na využití skelného prachu z různých zdrojů. Jedná se především o odpadní sklo, které pochází ze střepů z komunálního odpadu a staré sklo z fotovoltaických panelů z důvodu končící životnosti těchto systémů první generace. Dalším zkoumaným typem skla je vedlejší produkt vznikající při výrobě skla. Vedlejší produkty vznikají v mnoha průmyslových odvětvích; sklářský průmysl je v tomto ohledu významným producentem. Byly analyzovány dva druhy skla z různých sklářských závodů. Prvotní studie byla publikována již v roce 2019 a byla mezi prvními v ČR; proto bylo žádoucí navázat dalším výzkumem. Protože možnosti použití skelného prachu v betonu vyvolává mnoho zásadních otázek, tento výzkum analyzuje odpadní a vedlejší materiály zejména z chemického, fyzikálního a toxického hlediska. V práci byly provedeny experimenty v několika opakováních a následně byly testovány vzorky betonu s vybranými materiály. Hlavním bodem zájmu bylo ověření potenciální alkalicko-křemičité reakce (ASR), která byla předpokládána z důvodu použití skla v betonu, které může reakci katalyzovat. Testování ASR probíhalo ve dvou opakováních, byly zvoleny mezinárodní a národní testovací postupy. Podobně významně bylo nahlíženo i na potenciální ekotoxicitu skleněných materiálů. Sklo z fotovoltaických panelů a vedlejší skelný produkt výroby byly při testech toxicity vyhodnoceny jako mírně toxické. Po použití skla jako substitutu v betonu však byly všechny výsledky na bezpečných úrovních pod limitem stanovených vyhláškou. Vzhledem k následnému vývoji aplikací (obkladů a zdiva) bylo nutné tyto potenciálně nežádoucí vlastnosti důkladně otestovat. U většiny směsí se tak potvrdil předpoklad pozitivního vlivu skelného prachu na betonovou směs z hlediska ASR a toxicity. Zároveň byla na závěr navržena metodika hodnocení stavebních materiálů z hlediska ekotoxicity.

This thesis focuses on the use of glass powder from various sources. These are mainly waste glass that comes from shards from municipal waste and old glass from photovoltaic panels due to the end of the service life of these systems from the first generation. Another type of glass investigated is a secondary product of glass production. By-products are created in many branches of industry; the glass industry is a significant producer in this respect. Two types of glass from different glass plants were analyzed. The initial study was already published in 2019 and was among the first in the Czech Republic; therefore, it was desirable to follow up with further research. Since the use of glass powder in concrete, in addition to the possibility, raises many fundamental questions, this research analyzes the materials as such, especially from the chemical, physical and toxic points of view. Repeated experiments were carried out in the thesis, and concrete samples with these materials were subsequently tested. The main point of interest was verifying the potential alkali-silica reaction (ASR), which was assumed due to the use of glass, which can catalyze the reaction. ASR testing took place in two iterations, international and national testing procedures were chosen. The potential ecotoxic threat of glass was viewed similarly significantly. Glass from photovoltaic panels and glass as a secondary production product was slightly hazardous in toxicity tests. However, after encapsulation in concrete, all results were at safe levels below the limit. Due to the subsequent development of tiles and masonry applications, it was necessary to test these potentially undesirable properties thoroughly. Thus the assumption of a positive effect of glass powder on the concrete mixture in terms of ASR and toxicity was confirmed for most mixtures. At the same time, a methodology was proposed for the evaluation of building materials from the point of view of ecotoxicity.