Življenjsko dobo betonov lahko podaljšamo na tristo let

Priložnosti za zmanjšanje ogljičnega odtisa gradbeništva so tudi v gradbenih materialih. Dr. Violeta Bokan-Bosiljkov, dekanja Fakultete za gradbeništvo in geodezijo Univerze v Ljubljani (UL FGG), ekspertinja in raziskovalka na področju gradbenih materialov, še posebej betonov, jih vidi predvsem v podaljševanju življenjske dobe materialov, ki jih uporabljamo že desetletja, saj je tudi dolgoročno preverjena njihova varnost.

Več pomislekov ima glede uporabe odpadkov iz drugih industrij pri proizvodnji gradbenih materialov. Evropska zakonodaja, ki je deloma že v uporabi, deloma pa še v postopkih sprejemanja, bo po njenem mnenju v gradbeniško prakso vnesla nova tveganja.

Kaj bo zaznamovalo gradbeništvo v letu 2026?

Menim, da še vedno pomanjkanje inženirskega kadra in kadra nasploh, še posebej kvalificiranih delavcev, ki jih je na večjih gradbiščih zelo malo. To pomanjkanje znanja in usposobljenosti negativno vpliva tako na kakovost kot tudi na hitrost gradenj. Dobro bi bilo, če bi se to lahko izboljšalo.

V Kanadi je zidar približno trikrat bolje plačan od našega, hkrati pa v istem času tudi trikrat več naredi, ker je zelo dobro usposobljen. Pri nas pa delavci, ki jih lahko dobimo za delo na gradbišču, praviloma niso kvalificirani, zato tudi delo ne napreduje tako hitro. Sprašujem se, ali bi lahko z bolj usposobljenim in dobro plačanim kadrom dosegli boljše rezultate, pri tem pa finančno ostali na približno isti ravni, ker ne bi potrebovali toliko zaposlenih.

Prizadevamo si za racionalno rabo naravnih virov, vendar nikoli na račun zmanjšane dolgoročne trajnosti in povečane nevarnosti za zdravje ljudi, živali in okolja, poudarja Violeta Bokan Bosiljkov. FOTO: Voranc Vogel/Delo

Poleg kadrovskega bo v ospredju tudi vprašanje ogljičnega odtisa panoge, ki ga bo treba bistveno zmanjšati. Pri iskanju rešitev bo treba gledati celostno, saj bomo le tako dosegli rezultate, ki dolgoročno ne bodo negativno vplivali na varnost grajenega okolja. Pričakujem pa tudi nadaljnji razvoj panoge na področju digitalizacije in avtomatizacije.

Letos so se začela postopoma uveljavljati pravila iz posodobljene uredbe za gradbene proizvode. Kako gledate na to uredbo, kakšen bo njen vpliv?

Poleg tehničnih in varnostnih zahtev, ki so v gradbeništvu že dolgo uveljavljene, nova uredba zelo jasno postavlja v ospredje trajnostne zahteve. Uvaja tudi obvezno obravnavo okoljskih vidikov in analizo življenjskega cikla gradbenih materialov oziroma proizvodov, kar je v osnovi pozitiven in nujen korak.

Se pa pri tem odpirajo pomembna vprašanja. Ali imamo na voljo dovolj kakovostne, primerljive in preverjene baze podatkov, ki so nujna podlaga za takšne analize? In ali bodo te analize res izvajane celostno, tudi takrat, ko jih ne bodo pripravljali gradbeni strokovnjaki? Poseben izziv je tudi deklariranje življenjske dobe proizvodov.

Deklarirati, da ima neki proizvod življenjsko dobo 50 ali 100 let, je razmeroma enostavno, bistveno težje pa je to objektivno in preverljivo dokazati. Pri klasičnih betonskih konstrukcijah so takšne življenjske dobe potrjene z obstoječimi objekti ali s pospešenimi testi, ki trajajo več let, česar si večina podjetij v praksi ne more privoščiti. Zato obstaja tveganje, da bodo podatki deloma temeljili predvsem na deklaracijah, ne pa na dejanskih dokazih.

Menim, da bo izpolnjevanje vseh zahtev uredbe v začetni fazi težavno, saj še nimamo vzpostavljenega celotnega podpornega sistema, tako z vidika zakonodaje kot strokovne in finančne podpore, zlasti za manjša podjetja. Kljub temu pa gre vsebinsko uredba v pravo smer.

Z betoni, izdelanimi s portlandskimi ali žlindrinimi cementi in naravnimi agregati, je mogoče doseči življenjsko dobo objektov javne infrastrukture od 100 do celo 300 let. FOTO: Leon Vidic/Delo

Skupaj z novimi uredbami na področju ravnanja z gradbenimi odpadki in predelave odpadkov mineralnega izvora, ki so v sprejemanju, odpira pot k bolj krožnemu, trajnostnemu in transparentnemu gradbeništvu. Digitalni potni listi materialov bodo investitorjem pred odločanjem omogočili dostop do bolj celostnih informacij. Bo pa nujno treba spremeniti dosedanjo prakso, po kateri je najnižja cena pogosto edino ali glavno merilo pri investicijah v javno infrastrukturo.

Kako visoko na prioritetni listi imate pri raziskovalni dejavnosti fakultete trajnost in tudi krožno gospodarstvo?

Trajnost in krožno gospodarstvo sta pri našem raziskovalnem delu zelo visoko na prioritetni listi, predvsem skozi prizadevanja za podaljšanje življenjske dobe novih in obstoječih stavb in infrastrukturnih objektov. Razvijamo materiale za prenovo in utrjevanje stavbne dediščine ter pristope za napovedovanje življenjske dobe betonov različnih sestav, ki temeljijo na kombinaciji laboratorijskih raziskav in termodinamskega modeliranja.

Z betoni, izdelanimi s portlandskimi ali žlindrinimi cementi in naravnimi agregati, je mogoče doseči življenjsko dobo objektov javne infrastrukture od 100 do celo 300 let. To na daljši rok pomeni manjšo porabo naravnih virov in manj posegov v okolje. V gradbeništvu so najbolj trajnostne prav dolgoročne, premišljene rešitve.

Pomembno je poudariti, da gradbena panoga že uporablja sekundarne surovine, ki so danes standardizirane in dolgoročno preverjene. Imenujemo jih mineralni dodatki. Mednje sodijo filtrski pepeli, plavžna žlindra in mikrosilika, ki izpolnjujejo zahteve standardov za uporabo v cementih ali betonih. Plavžne žlindre uporabljamo v betonih že več kot 100 let in zelo dobro poznamo njihovo obnašanje.

Veliko betonskih objektov še vedno predimenzioniranih. FOTO: Leon Vidic/Delo

Cementarne v prizadevanju za zmanjšanje ogljičnega odtisa zmanjšujejo delež klinkerja in večajo delež teh mineralnih dodatkov v portlandskih cementih. Zmanjševanje deleža klinkerja pomeni počasnejši razvoj trdnosti, še posebej pri gradnji pozimi. Zato si prizadevamo za spremembe pri projektiranju betonskih konstrukcij za obdobje obratovanja, v smeri upoštevanja lastnosti betona pri višji starosti, na primer po 90 dneh ali pol leta, in ne po 28 dneh. Takšen pristop bi lahko pomembno prispeval k manjšemu ogljičnemu odtisu panoge in tudi k nižji ceni, saj je veliko betonskih objektov še vedno predimenzioniranih.

Torej pri raziskovanju dajete poudarek izboljšavam že poznanih materialov, manj pa razvoju novih, z uporabo sekundarnih surovin, kot so odpadki iz preostalih industrij?

Na UL FGG se izvaja več raziskovalnih programov, moje raziskovalno delo sodi v okvir potresnega inženirstva, kjer je varnost na prvem mestu. Seveda si prizadevamo za racionalno rabo naravnih virov, vendar nikoli na račun zmanjšane dolgoročne trajnosti in povečane nevarnosti za zdravje ljudi, živali in okolja.

Pri uporabi sekundarnih surovin v betonih zagovarjam precejšnjo previdnost. V Sloveniji imamo slabe izkušnje z uporabo filtrskih pepelov z radioaktivnim sevanjem nad dovoljeno mejo, v zidakih za gradnjo stanovanjskih blokov. Tudi določene jeklarske žlindre so bile problematične, saj so v betonih oblikovale ekspanzivne produkte in povzročile njihovo pokanje.

Za gradbena podjetja bo ključna dostopnost analiz o varnosti materialov

Zato menim, da morajo biti sekundarne surovine zelo natančno preverjene. Betoni, v katerih so vgrajene, pa zahtevajo večji obseg in daljše obdobje testiranja, kot je to pri betonih iz standardnih materialov. To pomeni tudi višjo ceno končnega proizvoda.

Kateri pa so še ključni izzivi, če govorimo o krožnem gospodarstvu?

Eden ključnih izzivov krožnega gospodarstva v gradbeništvu je dejstvo, da so gradbeni materiali pogosto razumljeni kot priročna rešitev za vzporedne produkte ali celo odpadke drugih industrij. Po svoje je to razumljivo, saj gre za panogo z zelo velikimi potrebami po surovinah, hkrati pa je takšen pristop lahko zelo tvegan, če ni dovolj premišljen in strokovno podprt.

Kot sem že povedala, v cementih in betonih že dolgo uporabljamo določene sekundarne surovine, za katere so zahteve podane v standardih. O njih vemo, da zagotavljajo ustrezno trajnost betonskih konstrukcij. Z določenimi novimi sekundarnimi surovinami pa se v praksi že pojavljajo težave.

Srečali smo se z gradbenim peskom v prosti prodaji, ki vsebuje svinec in cink in verjetno izvira iz rudniške jalovine. Beton, izdelan s tem peskom, dva dni ni zvezal. Čeprav smo kasneje raziskali vzroke za ta pojav, so določena vprašanja še brez odgovora. Predvsem se sprašujemo, kakšne so lahko dolgoročne posledice uporabe takega peska, zaradi nastanka ekspanzivnih produktov, za katere termodinamski model napoveduje, da se oblikujejo. Posledično je večja možnost izluževanja težkih kovin v okolje.

Gradbena panoga že uporablja sekundarne surovine, ki so danes standardizirane in dolgoročno preverjene. Imenujemo jih mineralni dodatki, med kater sodijo filtrski pepeli, plavžna žlindra in mikrosilika. FOTO: Jože Suhadolnik/Delo

Zato me ideja, da bi gradbeni materiali postali univerzalna rešitev za odpadke iz drugih industrij, ne da bi imeli na voljo ustrezna orodja za preventivno preverjanje dolgoročne varnosti tovrstnih rešitev, res skrbi.

Poleg izzivov pa vidim tudi zelo konkretne priložnosti. Ena takih je montažna gradnja. Zelo pomembna trajnostna rešitev v gradbeništvu se mi zdi prefabrikacija, saj omogoča modularnost, demontažo in ponovno uporabo gradbenih elementov. Objekt, ki ga ne potrebujemo več, lahko razstavimo, posamezne elemente pa ponovno uporabimo v novih konstrukcijah. Poleg tega prefabricirane elemente proizvajamo v kontroliranem industrijskem okolju, kjer lažje zagotovimo konstantno kakovost, manj napak in praviloma tudi daljšo življenjsko dobo v primerjavi z elementi, izdelanimi na gradbišču.

Prefabrikacija omogoča tudi učinkovito hibridno gradnjo, torej premišljeno kombinacijo nosilnih elementov iz različnih materialov – betona, jekla, lesa, zidakov –, tako da za posamezen namen uporabimo rešitev, ki je najbolj optimalna z vidika varnosti, trajnosti in okoljskega vpliva.

Kako pa potekajo raziskave materialov s sekundarnimi surovinami?

V okviru naše raziskovalne skupine se trudimo za celostni pristop. Ta vključuje različne protokole pospešenega staranja betonskih preizkušancev, ki simulirajo agresivna okolja, v katerih so lahko betonski infrastrukturni objekti v Sloveniji. Določeni protokoli pospešijo kemijske reakcije v betonih tudi do 40-krat, kar pomeni, da lahko ocenimo obnašanje betona do starosti več kot 100 let.

Deklarirati, da ima neki proizvod življenjsko dobo 50 ali 100 let, je razmeroma enostavno, bistveno težje pa je to objektivno in preverljivo dokazati, opozarja Violeta Bokan Bosiljkov. FOTO: Voranc Vogel/Delo

Na teh preizkušancih pri različnih starostih, od nekaj dni do nekaj let, izvajamo kemijske, fizikalne in mehanske teste ter detajlne analize s pomočjo različnih naprednih mikroskopov. Vzporedno izvajamo termodinamsko modeliranje reakcijskih produktov in tako preverjamo zanesljivost modela.

Tak pristop je možen predvsem zaradi tesnega sodelovanja s kolegi s Fakultete za kemijo in kemijsko tehnologijo Univerze v Ljubljani, občasno pa še s kolegi s Fakultete za matematiko in fiziko. V vsakem primeru je nujno, da izberemo tudi preiskave, s katerimi tako poškodujemo mikrostrukturo betona, da cementno vezivo izgubi sposobnost vezanja potencialno škodljivih sestavin.

Nato s pomočjo izlužkov preverimo, kakšen vpliv na okolje lahko pričakujemo, ko beton s sekundarnimi surovinami propade. To se je na primer zgodilo pri strešnih kritinah s cementnim vezivom in azbestnimi vlakni. Poudariti je treba, da gre za raziskovalni pristop, ki v praksi ni ekonomsko vzdržen. Cilj teh preiskav je predvsem preverjanje pravilnosti rezultatov termodinamskega modela, s katerim bi v prihodnje zanesljivo lahko napovedali dolgoročne spremembe v betonih zelo različnih sestav.

Kakšno pa je stanje na področju uporabe gradbenih odpadkov v gradbenih proizvodih?

Gradbena panoga zna in bo znala poskrbeti za lastne odpadke, torej za ruševine, saj gre v veliki meri za inertne materiale, ki jih je mogoče učinkovito reciklirati in uporabiti za delno zamenjavo naravnega agregata ali hidravličnega veziva. Najprej je treba vzpostaviti možnosti za obvezno selektivno rušenje objektov, ki omogoča pridobivanje čim bolj čistih tokov gradbenih odpadkov.

Reciklirani agregati iz betonskih ruševin lahko učinkovito zamenjajo vsaj del naravnega agregata v betonih. Bo pa treba najti ekonomično rešitev za njihovo certificiranje.

V prihodnje bodo rešitve, ki jih danes vpeljujemo, določene težave odpravile. Z uvedbo digitalnih potnih listov za materiale in proizvode ter njihovim povezovanjem z modeli BIM v fazi projektiranja, gradnje in vzdrževanja objektov bomo ob koncu njihove življenjske dobe že poznali ključne lastnosti potencialnih ruševin in učinkovito načrtovali njihovo prihodnjo uporabo. To je po mojem mnenju eden ključnih pogojev, da bo krožno gospodarstvo v gradbeništvu tudi dolgoročno smiselno.