Gruz budowlany – wybrane właściwości i możliwości wykorzystania

Gruz budowlany jest odpadem, który po przetworzeniu (kruszenie, przesiewanie) w znacznym stopniu może być powtórnie wykorzystywany jako kruszywo budowlane lub do innych celów^1-5. Większość gruzu trafia na składowiska odpadów komunalnych, niemniej jednak znaczna część pozostaje w obiegu recyrkulacyjnym, wymykającym się statystykom.
Skrótowa charakterystyka tych odpadów podana jest w katalogu odpadów pod kodem nr 17 jako różne odmiany gruzu (ok. 30 pozycji)⁶. Przeciętnie w odpadach tych 60% stanowią typowe materiały budowlane, zaś 40% to ziemia z wykopów. W grupie materiałów budowlanych zasadniczą część stanowią mineralne materiały budowlane.

Wybrane właściwości mineralnych materiałów budowlanych
Największy wpływ na środowisko ma zasadowość i rozpuszczalność (tab. 1).

Tab. 1. Zachowanie się mineralnych materiałów budowlanych w środowisku

Właściwość	Materiały
Podlegające ługowaniu i powodujące wzrost pH>7	Beton, beton komórkowy, cegła wapienno-piaskowa, tynk wapienny, tynk wapienno-cementowy, zaprawa murarska, szkło taflowe (okienne), kształtki szklane, wełna szklana, wełna żużlowa
Rozpuszczające się w ok. 2 g/dm3	Płyty kartonowo-gipsowe, zaprawy gipsowe, kształtki gipsowe, tynki gipsowe, gładzie gipsowe
Obojętne dla środowiska	Ceramika budowlana, klinkier budowlany, płytki ceramiczne, porcelana sanitarna, fajans sanitarny, wełna mineralna

Alkalizacja wód (pH > 7) jest szczególnie korzystna dla środowiska, gdyż w tych warunkach bardzo znacząco obniża się ruchliwość jonów, m.in. metali ciężkich (tab. 2).

Tab. 2. Alkalizacja wody przez rozdrobniony materiał budowlany kontaktowany z wodą przez trzy minuty w 10-procentowej zawiesinie wodnej

Materiał próbki	Uziarnienie mm
	<0,1	0,5-1	5-8
	pH
Beton	12,0	11,5	10,5
Beton komórkowy	9,5	7,0	7,0
Cegła wapienno-piaskowa	9,5	8,5	7,5
Szkło okienne	9,0	7,5	7,0

Odczyn wody uzyskiwano po około trzech minutach od umieszczenia próbki w wodzie. Można oczekiwać, że układ z ziarnami o średnicach 5-8 mm i większymi będzie wykazywał wzrost zasadowości w dłuższym czasie. Zmiany pH wodnych zawiesin wyszczególnionych materiałów wynikają z następujących, uproszczonych reakcji chemicznych:

• spoiwo w betonie: 2Ca₂[SiO₃(OH)](OH) ↔ Ca₃[Si₂O₆(OH)](OH) + Ca(OH)₂
• spoiwo betonu w wodzie: Ca₂[SiO₃(OH)](OH) + 2H₂O ↔ 2Ca(OH)₂ + H₂SiO₃
• szkło sodowo-wapniowe (np. okienne): Na₂OCaO₆ SiO₂ + 8H₂O ↔ Ca(OH)₂ + 2NaOH + 6H₂SiO₃

Produkty reakcji (zaznaczone pogrubioną czcionką) powodują podwyższanie pH wodnych zawiesin materiałów. Wartości pH, dla których rozpuszczalność wodorotlenków metali jest najmniejsza, zestawiono w tab. 3⁷.

Tab. 3. Warunki wytrącania się wodorotlenków wybranych metali ciężkich

Metal	Początek wytrącania się wodorotlenków [pH]	Zakres pH i najmniejsza rozpuszczalność wodorotlenków w wodzie
		pH	Rozpuszczalność mg/dm³
Chrom	5,5	6,3-9,0	Cr3+ < 2
Cynk	3,5	8,5-11,0	Zn2+ < 3
Kadm	8,8	8,8-14	Cd2+ < 3
Mangan	7,5	7,5-12,0	Mn2+ < 3
Miedź	5,8	7,0-13,0	Cu2+ < 1
Nikiel	7,5	9,5-13,0	Ni2+ < 2
Ołów	6,5	6,5-12,0	Pb2+ < 2
Rtęć	6,0	6,0-11,0	Hg2+ < 1

W każdym innym zakresie pH niż podano w kolumnie trzeciej tej tabeli, rozpuszczalność wyszczególnionych metali jest większa niż wartości zestawione w kolumnie czwartej. Zwiększona rozpuszczalność metali ciężkich jest szkodliwa dla środowiska. Tak więc składniki gruzu budowlanego, których wyciągi wodne wykazują pH > 7 korzystnie wpływają na środowisko wodne i glebowe, zmniejszając ruchliwość jonów metali ciężkich. Przykładową rozpuszczalność w wodzie (o pH = 7) wybranych mineralnych materiałów budowlanych przedstawiono w tab. 4.

Tab. 4. Rozpuszczalność komponentów wybranych materiałów budowlanych

Materiał budowlany	Rozpuszczone sole [g/dm³]
	g/dm³	SO4-2
Płyta kartonowo-gipsowa	2,7	1,7
Tynk gipsowy (Cekol C-45)	2,8	1,8

Z danych zawartych w tej tabeli wynika, że odcieki z wyszczególnionych materiałów będą posiadały podwyższoną zawartość siarczanów.

Możliwe kierunki wykorzystania gruzu budowlanego
Aby jak najbardziej racjonalnie wykorzystać gruz budowlany dostarczany na składowiska odpadów komunalnych, powinien on być segregowany na poszczególne grupy materiałowe. Ten problem jest najtrudniejszy do wyegzekwowania od firm remontowych lub budowlanych. Odbiorcy gruzu budowlanego starają się wymusić na dostawcach segregowanie, stosując preferencje cenowe dla określonego przedziału wielkości ziaren. Przykładowo koszty te mogą kształtować się następująco: w przypadku zmieszanych odpadów betonu, gruzu ceglanego, odpadowych elementów wyposażenia (np. papa, tapety, wykładzina podłogowa itp.) koszt jednej tony wynosi 20 zł, natomiast wyłącznie zmieszanych odpadów betonu bez domieszek innych materiałów budowlanych (jednorodny typ materiału) – 0,1 zł za tonę.
Stosowanie gruzu eliminuje konieczności dodatkowego przetwarzania (np. rozdrabniania). Zróżnicowanie ceny przyjęcia do składowania również pod tym względem może zachęcić firmy do segregacji, ponieważ w przypadku gruzu betonowego z okruchami o wielkości powyżej 30 cm koszt jednej tony wynosi 20 zł, natomiast gruzu betonowego bez takich okruchów – 0,1 zł za tonę.
Nie zawsze jednak znaczne zróżnicowanie kosztów odbioru odpadów jest dostatecznym czynnikiem skłaniającym firmy remontowe i budowlane do segregacji. Niesegregowany gruz budowlany najczęściej jest deponowany w kwaterze z ogólnymi odpadami komunalnymi. Natomiast gruz budowlany segregowany w bardzo wielu składowiskach gromadzony jest oddzielnie celem ewentualnego zbycia i wykorzystywany na warstwy przesypowe oraz na drogi dojazdowe do poszczególnych kwater. Zazwyczaj jest zbyt mało tego materiału, by wystarczyło na podane cele.
Gruz betonu, różnych odmian cegieł i dachówek ceramicznych po ich rozdrobnieniu i segregacji na poszczególne frakcje ziarnowe⁸ może stanowić produkt handlowy i być wykorzystywany w budownictwie jako kruszywo. Wartości użytkowe takiego kruszywa zależą w dużym stopniu od wytrzymałości, porowatości i rodzaju materiału (tab. 5).

Tab. 5. Właściwości użytkowe kruszyw otrzymanych z gruzu mineralnych materiałów budowlanych

Pochodzenie kruszywa	Właściwości użytkowe
Beton konstrukcyjny, cegła klinkierowa, mrozoodporne płytki ceramiczne	Kruszywo o korzystnych właściwościach do wiązania cementem (duża wytrzymałość, mała porowatość)
Dachówki, cegła ceramiczna, cegła wapienno-piaskowa, betony jamiste i lekkie, beton komórkowy, ścienne płytki ceramiczne	Kruszywo o miernych właściwościach do wiązania cementem (mała wytrzymałość, znaczna porowatość i chłonność wody)
Gipsowe materiały budowlane	Nieprzydatne do wiązania cementem (korozja siarczanowa)
Mieszane mineralne składniki gruzu, z wykluczeniem materiałów gipsowych	Kruszywo w stanie luźnym dla budownictwa drogowego i do niwelacji placu budowy
Mieszane mineralne składniki gruzu o odpowiedniej granulacji z wykluczeniem materiałów gipsowych	W budownictwie ogólnym do warstw drenażowych, które dodatkowo poza drenażem będą wiązały metale ciężkie

Rozdrobnione składniki mineralne gruzu budowlanego, poza materiałami gipsowymi, są idealne do niwelacji terenu bez szkody dla środowiska. Do tego celu, ze względu na wiązanie metali ciężkich, lepiej nadają się kruszywa naturalne. Rozdrobnione do ziaren wielkości ok. 2 mm składniki gruzu budowlanego, poza materiałami gipsowymi, mogą być wykorzystywane do usuwania śliskości w okresie zimowym w zastępstwie naturalnych piasków.
Przedstawione kierunki wykorzystania gruzu budowlanego w budownictwie i gospodarce komunalnej wymagają rozdrabniania i przesiewania gruzu budowlanego. Zestaw krusząco-przesiewający na składowisku, nawet obsługującym 500 tys. mieszkańców, nie będzie w pełni wykorzystany. Z tych względów wskazana jest współpraca sąsiadujących, dużych składowisk w eksploatacji mobilnej instalacji do rozdrabniania bądź dzierżawa rozdrabniarki od zakładów eksploatujących kruszywa mineralne (kopalnie żwiru) albo od prywatnych przedsiębiorstw.
Gruz budowlany po segregacji materiałowej i odpowiednim dostosowaniu wymiaru ziaren stosu okruchowego można najefektywniej wykorzystać jako kruszywo. W stanie luźnym (niwelacja terenu, podsypki, warstwy drenażowe) należy wykorzystywać przede wszystkim kruszywo gwarantujące odczyn alkaliczny, gdyż jest to najkorzystniejsze dla środowiska glebowego i wodnego.

Jerzy Rzechuła
Jan Hupka
Katedra Technologii Chemicznej
Wydział Chemiczny, Politechnika Gdańska

Dariusz Sylwestrzak
Zakład Utylizacyjny, Gdańsk

Źródła:

1. Chimiczewski A., Olszewski E., Tenerowicz M., Okoń U.: Zagospodarowanie materiałów odpadowych powstających przy rozbiórce obiektów budowlanych, „Przegląd Komunalny” 2/1997.
2. Rzeczyński B.: Recykling odpadów budowlanych, racje ochrony zasobów i przetwarzania odpadów na kruszywa wtórne, „Ekoproblemy” 2/2003.
3. Wiszniewski A.: Nowoczesny recykling gruzu budowlanego, „Recykling” 5/2003.
4. Hupka J., Rzechuła J.: Gruz budowlany na składowiskach odpadów komunalnych, „Recykling” 3/2004.
5. Hupka J., Rzechuła J.: Sylwestrzak D.: VI Konferencja „Technologie bezodpadowe i zagospodarowanie odpadów”, Politechnika Szczecińska, Międzyzdroje 2004.
6. Katalog odpadów DzU z 2001 r. nr 112, poz. 1206.
7. Dojlido J.: Chemia wody, Warszawa, 1987.
8. Pniewczuk K., Pisarska-Jamroży M.: Ciężki orzech do zgruzienia, „Recykling” 3/2004.