Impactul Cladirilor de Beton Asupra Mediului [PDF]

Zitiervorschau

IMPACTUL CONSTRUC IILOR DIN BETON ARMAT ASUPRA MEDIULUI Dan Georgescu1, Adelina Apostu2 1,2

Universitatea Tehnic de Construc ii Bucure ti, Bulevardul Lacul Tei nr.124 E-mail: [email protected], [email protected]

REZUMAT Conceptul de proiectare ecologic este din ce în ce mai actual, fiind dezvoltat chiar la nivelul unor reglement ri interna ionale, iar aplicarea lui este în aten ia multor speciali ti din diferite domenii. Articolul prezint o metodologie de evaluare a impactului construc iilor din beton armat (în diferite etape, de la producerea materialelor componente pân la reutilizarea materialelor provenite din demol ri) asupra mediului. Lucrarea analizeaz posibilit ile concrete de implementare a conceptului de proiectare ecologic i m surile ce se pot întreprinde la nivel na ional pentru reducerea impactului construc iilor din beton armat asupra mediului. Cuvinte cheie: proiectare ecologic , impact

1. INTRODUCERE Sectorul construc ii ( i poate, în special, cel al construc iilor din beton) are un impact deosebit asupra mediului prin activit ile specifice legate de: proiectare (proiectarea , producerea mate ie, transport i punere în oper , exploatare si mentenan , demolare i reciclare etc. Acest articol reprezint , în principal, o sintez a unor publica ii fib ([1], [2], [3]) privind rela ia dintre construc iile din beton i mediu. Impactul construc iilor din beton asupra mediului se manifest în principal, prin consum mare de energie i emisii importante de CO2 - care provoac înc lzire global i poluarea aerului - din cauza arderii combustibililor fosili, poluarea apei - din cauza utiliz rii apei pentru sp larea echipamentelor, producerea de de euri solide rezultate din betonul demolat, zgomot i praf - cauzate de amestecul materialelor constituente, etc. In timp ce abordarea traditional (factori de calitate, cost, timp) se bazeaz pe principiul maximiz rii eficien ei economice, f r luarea în considerare a impactului de mediu, noua abordare “construc ie durabila” (figura 1) accentueaz importan a reducerii impactului construc iilor asupra mediului.

Dan Georgescu, Adelina Apostu

Resurse

Resurse

Aspe cte me diu

Calitate

Cost

Conditii e conomice

Timp

Emisii

Biodiversitate

Procesul traditional de construire

Aspe cte socioculturale

Emisii

Biodiversitate Constructie dura bila

Figura 1 - Transformarea dintr-un proces de construc ie tradi ional într-o abordare nou de construc ie durabil

2. CONCEPTE MODERNE PRIVIND REDUCEREA IMPACTULUI CONSTRUC IILOR DE BETON ASUPRA MEDIULUI Putem identifica urm toarele etape esen iale în realizarea unor construc ii cu impact redus asupra mediului: 1. elaborarea unei “metode de proiectare specifice (proiectare ecologic )”, 2. stabilirea “celor mai bune tehnologii disponibile”’ (realizarea activit ilor i metodelor lor de operare în toate etapele specifice de via a structurilor din beton armat în scopul prevenirii i/sau reducerii impactului asupra mediului), 3. stabilirea metodologiilor pentru evaluarea impactului asupra mediului i optimizarea, din acest punct de vedere, al proiect rii, execu iei, între inerii structurilor din beton. 2.1.Proiectare ecologic Proiectarea ecologic este o metod care include aspectele de mediu în activitatea de proiectare i se refer la siguran , stare de func ionare, durabilitate. Figura 2 prezint un exemplu de proiectare ecologic pentru structurile din beton.

Dan Georgescu, Adelina Apostu

Conceptul de proiectare Cerin e de performan de mediu

CO2, energie, siguran , mediu

Cerin e de performan e structurale

Siguran , func ionalitate, durabilitate

Stabilire tip, form , dimensiuni structur

Ciment obi nuit, eco-ciment Agregate naturale, agregate reciclate

Selectare materiale i / sau elemente Elemente prefabricate Determinarea planului de între inere Alte materiale Selectarea metodelor de execu ie Modele structurale i de durabilitate Simularea performan ei structurale i de execu ie

Model de evaluare a execu iei Modificarea modelelor bazate pe date de la structurile existente

NU Siguran , func ionalitate, durabilitate

Sistematizarea modelelor

DA De euri din construc ii

Simularea impactului de mediu

NU

Evaluarea ciclului de via CO2, energie, siguran , mediu

Eco-valoarea Evaluare performan impact mediu

DA

Altele

i

Tehnologia de inspectare i monitorizare

Execu ie

NU

Inspectare

DA

Reconstruc ie

NU

DA

Modificare plan de intre inere

Utilizare

Monitorizare i intre inere date Re-evaluare performan e DA

Siguran , durabilitate

,

NU Evaluare reparare i/sau consolidare DA Demolare NU Reparare i/sau consolidare

DA

Reutilizare NU Depozitare

Tehnologia de reparare, consolidare i demolare

Figura 2 - Exemplu de proiectare ecologic pentru structurile din beton

Dan Georgescu, Adelina Apostu

2.2. Cea mai bun tehnologie disponibil Pentru a stabili principalele direc ii ale proiect rii ecologice în cazul structurilor din beton este necesar în elegerea mecanismelor care provoac impactul cu mediul i utilizarea celei mai bune tehnologii disponibile pentru a reduce acest impact. Impactul betonului asupra mediului este legat de toate etapele specifice duratei de via a construc iilor din beton: Ø produc ie de ciment, agregate, aditivi; Ø producere beton, arm turi, arm turi pretensionate, cofraje; Ø executarea, folosirea i între inerea structurilor din beton; Ø demontarea elementelor din beton; Ø demolarea structurilor din beton; Ø reutilizarea i reciclarea betonului; Ø reciclarea arm turii i arm turii pretensionate, etc. 2.3. Principii de evaluare a impactului de mediu Metodele i modelele de evaluare i optimizare privind impactul asupra mediului se bazeaz pe urm toarele caracteristici i calit i : - complexitate – acoper cele mai importante criterii de mediu, o abordare multicriterial care s încorporeze metoda ponderilor i analize corespunz toare de senzitivitate ; - dependen a de timp – consider întreaga perioad de via a construc iilor din beton ; - probabilitate – respect probabilitatea dependen ei de timp. Ciclul de via a elementelor/ iilor din beton acoper urm toarele etape: achizi ionarea materiilor prime, producerea betonului i a componentelor structurale, proiectarea i construc ia, renovarea, demolarea, reciclarea i aruncarea de eurilor (figura 3).

materii prime: Cagregate Cmaterii prime pentru fabricarea cimentului; C producere de energie C

Realizare: Cproiectare Cproducere beton C

Utilizare: C C Creparare Crenovare

Cdemolare Creutilizare Creciclare Caruncare Cumpluturi

din beton Figura 3 - Fazele tipice ale ciclului de via

a elementelor / structurilor din beton

Performan a unei structuri, de-a lungul întregii perioade de func ionare, este determinat în mod esen ial, în etapa ini iala de proiectare conceptual i influen eaz valoarea total a impactului asupra mediului. Acest aspect este prezentat în figura 4.

Dan Georgescu, Adelina Apostu

proiectare conceptual

execu ie

între inere, repara ii

demolare reciclare

concept tehnologic

proiectare detaliat

ansa de a influen a gradul de impact asupra mediului / eficien a de mediu

demolare/ reciclare proiectare

Figura 4 -

execu ie

utilizare

ialul de influen a gradului de impact asupra mediului Ei în cursul întregului ciclu de via a structurii de beton

Procesul de evaluare a imp date de intrare de mediu asociate cu materialele structurale i tehnologiile utilizate în domeniul construc iilor. Fluxul de consum de materiale i de energie referitor la construire, utilizare, între inere, reparare, demolare i reciclare a structurilor din beton este indicat în figura 5.

CO2, SOx,NOx, suspensii solide CO2, SOx,NOx m cinare

argila

extragere

transport

proces de produc ie

energie

energie

energie

gresie andezit calcar etc.

energie

energie

concasare

transport

CO2, SOx,NOx, suspensii solide

zgur , cenu energie

energie

proces de produc ie

transport

CO2, SOx, NOx, substan e poluare ap

ciment

CO2, SOx, NOx

energie

beton

constructie

CO2, SOx, NOx, suspensii solide, substan e poluante, de euri solide, etc.

structura

energie agregate

CO2, SOx,NOx

transport

materii prime

amestec

CO2, SOx,NOx

calcar

adaosuri

folosinta

CO2, SOx, NOx, de euri solide, mediu interior, etc.

energie

intretinere

CO2, SOx, NOx, suspensii solide, substan e poluante, etc.

energie

demolare

CO2, SOx, NOx, suspensii solide, substan e poluante, de euri, etc.

energie

reciclare

CO2, SOx, NOx, suspensii solide, de euri, etc.

energie aditivi

transport

CO2, SOx, NOx

Figura 5 - Fluxul de materiale i energie asociat cu construc iile din beton

Dan Georgescu, Adelina Apostu

Conceptul de durata de via / func ionalitate pentru o construc ie din beton, în rela ie cu consumul de energie i materialele folosite i cu impactul de mediu, este prezentat în figura 6. SURSA DE MATERII PRIME procese / industrie

emisii

reparare, renovare

ALTE IMPACTURI NEGATIVE ASUPRA MEDIULUI

AGREGATE RECICLATE

SURSE DE ENERGIE ENERGIE

produc

demolare

reciclarea betonului

reutilizare ardere, umpluturi

Figura 6 - Ciclul de via

reciclare beton utilizat în alte procese / industrie

a structurii de beton – fluxul de materiale i energie i impactul asupra mediului

3. EVALUAREA IMPACTULUI DE MEDIU PENTRU CONSTRUC IILE DIN BETON Luând în considerare întregul ciclu de via a unui produs/ proces, impactul de mediu poate fi exprimat ca suma unor influen e par iale Ei : Etot = Σ Ei Pentru cazul structurilor din beton, Etot = Eini + Eoper + Em + Σ Erepar + Σ Erenov + Edemol + Σ Erecicl unde: Eini ial de mediu care provine din etapele de producere a materiale ie, proiectare, execu ie, Eoper = impactul de mediu asociat cu folosin a structurii, Em = impactul de mediu asociat cu între inerea, Erepar = impactul de mediu asociat cu repara iile în caz de deteriorare, Erenov = impactul de mediu asociat cu renovarea,

Dan Georgescu, Adelina Apostu

Edemol = impactul de mediu asociat cu demolarea, Erecicl = impactul de mediu asociat cu reciclarea i depozitarea deseurilor. Evaluarea ciclului de via – implementarea principiilor din ISO 14040 Evaluarea ciclului de viata prin implementarea principiilor din ISO 14040 se face iterativ, incluzand cateva etape interdependente: definirea obiectivelor si scopului, prezentarea analizelor, evaluarea impactului, interpretarea rezultatelor (figura 7). De scop (ISO 14041)

(ISO 14041)

- dezvoltare

- planificare

Interpretare (ISO 14043)

- stabilire de politici publice - marketing - altele

Evaluare impact (ISO 14042)

Figura 7 - Fazele evalu rii ciclului de via

(LCA) i standardele ISO corespunz toare

În figura 8 se prezint un exemplu de verificare în proiectarea ecologic în timpul etapei de planificare a construc iei. Metoda standard sau conven ional de construire este comparat cu o metod alternativ care ine cont de impactul asupra mediului.

METODA STANDARD DE REALIZARE A

ÎN CONSIDERARE REDUCEREA IMPACTULUI ASUPRA MEDIULUI

Evaluarea impactului de mediu în etapa de planificare a construirii

NU reducere a impactului asupra me

REALIZAREA CONSTRUC IEI

Cerin a de reducere a impactului asupra mediului (xx%)

Reducerea impactului asupra mediului prin metode alternative (yy% reducere metoda standard)

C C C C C

emisii de dioxid de carbon consum de energie economie resurse, reducere de euri utilizare materiale reciclabile influen a asupra ecologiei

Figura 8 - Exemplu de verificare a metodei de proiectare în rela ie cu impactul asupra mediului (faza de planificare a construc iei)

Dan Georgescu, Adelina Apostu

Procesul de optimizare i propune minimizarea impactului asupra mediului i are un puternic caracter complex i iterativ; trebuie s in cont de toate tipurile de interac iuni semnificative (figura 9).

Optimizarea materialelor PROIECTAREA AMESTECULUI DE BETON - selectarea componentelor principale ale betonului, aditivilor iei lor - utilizarea materialelor secundare, în special în ciment (cenu , zgura etc), a agregatelor reciclate

PROIECTAREA ELEMENTELOR DE BETON SI A STRUCTURII

Optimizarea formei

- selectarea formei elementelor de beton i a întregii structuri de beton

PROIECTAREA CICLULUI DE VIA -conceptul de predic a ciclului de via -proiectarea unei durate de func ionare mai mari -proiectarea între inerii, repara iilor i reconst iei -proiectarea demol rii, recicl rii, reutiliz rii

STRUCTUR DE BETON DURABIL

Figura 9 - Concep

ia mediului, pentru o structur de beton

4. M LUATE IONAL PRIVIND REDUCEREA IMPACTULUI CONSTRUC IILOR DIN BETON ARMAT ASUPRA MEDIULUI Pe plan na ional nu s-au efectuat analize de impact de mediu pentru construc iile din beton armat, dar s-au întreprins cercet ri pentru utilizarea pe s cimenturilor cu adaosuri pentru construc ii din beton situate în medii specifice de expunere. ri, efectuate de autorii acestui articol, au condus la extinderea domeniilor de utilizare a cimenturilor cu adaosuri, fapt concretizat la nivelul unor reglement ri na ionale [4]. Aceast ac iune este benefic atât în ceea ce

Dan Georgescu, Adelina Apostu

prive te reducerea consumurilor de energie, a emisiilor de dioxid de carbon rezultate la fabricarea cimenturilor, cât i prin reutilizarea unor materiale reciclabile (zgur , cenu , etc.) i cre terea durabilit ii construc iilor din beton armat. În tabelul 1 se prezint exemple de utilizare a cimenturilor de tip II/B-M în func ie de mediile de expunere specifice. Tabelul 1 - Exemple de utilizare a cimenturilor de tip II/B-M în func ie de mediile de expunere specifice

Clase de expunere relevante pentru proiectare

A

B Beton simplu (nearmat) Elemente protejate împotriva

Elemente exterioare

Elemente exterioare supuse Structuri marine 1)

Atac chimic Zone cu trafic

X0

S-D S-T S-LL D-T D-LL T-LL

S-D S-T D-T X

A

B

CEM II-M S-P S-V D-P D-V P-V P-T P-LL V-T V-LL S-P D-P P-T X

S-V D-V P-V V-T

B

S-LL D-LL P-LL V-LL T-LL

B

X

X

XC1, XC2, XC3, XC4

X

X

X

X

XC, XF1

X

X

X

0

XC, XF3

X

X

0

0

XC, XD, XF2, XF4

X

0

0

0

X

X

0

0

X 2) X X

X 0 X

X 0 X

0 0 0

XC, XS, XF2, XF4 XA XF4, XM XM

3)

X - Se poate aplica. 0 - Nu se a 1) 2) 3)

5. CONCLUZII În rile dezvoltate, consumul de energie cre te dramatic de la an la an, în acela i timp cresc i emisiile de CO2. În prezent, 20% din popula ia total de pe glob utilizeaz 80% din resurse, industria construc iilor fiind dependent în cea mai mare masur de resurse responsabil pentru aproximativ 40% din consumul de energie i emisiile de gaze. Protocolul de la Kyoto, adoptat la Conferin a Interna ional pentru Prevenirea Înc lzirii Globale (COP3), din 1997, cere Japoniei, SUA i UE s reduc pân în 2010 emisiile de CO2 cu aproximativ 7%, comparativ cu nivelurile din 1990. În acest scop. toate rile semnatare i Romania, trebuie s ia m suri eficiente pentru îndeplinirea acestui deziderat. Una din m de utilizarea materialelor reciclate la prepararea betonului. De asemenea, se impune o schimbare a abord rii globale a proceselor care intervin în construc ii i de considerente ecologice.

Dan Georgescu, Adelina Apostu

6. BIBLIGRAFIE 1. Environmental effects of concrete - fib Bulletin 23, State of art report, martie 2003, 2. Environmental design - fib Bulletin 28, State of art report, februarie 2004, 3. Environmental issues in prefabrication - fib Bulletin 21, State of art report, January 2003, 4. Cod de practic pentru producerea betonului, CP 012/1-2007, iulie 2008.