Стройка. Строительство и ремонт. Ижевск
Фирмы Товары Бренды Центры Новости Статьи Персоны Карта Объявления Поиск О проекте
Фирмы - Строительные материалы - Сухие смеси, цемент, штукатурки, шпаклевки
Ижевск, 12.11.2007

Группа компаний «УралГипс»

Экологические аспекты применения строительных материалов



     Перспективность того или иного материала определяется его влиянием на систему “человек - материал - окружающая среда”, т.к. единство геохимической среды и жизни неразрывно и  является важнейшим условием существования природы и человека.
    Одним из отрицательных экологических последствий интенсификации развития промышленности, происходившей во второй половине ХХ столетия, явилось увеличение техногенного радиационного фона в результате перемещения в процессе производственной деятельности огромного количества природных радионуклидов (уран, торий и продукты их распада). Уровень концентрации этих радионуклидов на земной поверхности резко возрос в связи с извлечением ряда полезных ископаемых при их добыче из недр и последующей переработке. Немалую долю в увеличение техногенного радиационного фона вносят различные строительные, в том числе и облицовочные материалы и изделия. Так, по данным (ВОЗ), годовая доза облучения в зданиях сопоставима с дозой, получаемой в процессе рентгенодиагностики.
     Для обеспечения радиационной безопасности населения (далее РБ) при воздействии радионуклидов законом “О радиационной безопасности населения”, (принятым 5.12.95 г.), предписывается проведение производственного контроля строительных материалов и приемки зданий и сооружений с учетом гамма-излучения природных радионуклидов. Закон запрещает использование строительных материалов и изделий, не отвечающих требованиям по обеспечению РБ (1).
     Основными радиоактивными нуклидами природного происхождения, содержащимися в строительных материалах, являются: радий (226Ra), торий (232Th), калий (40К).
     Дополнительными факторами радиационного воздействия на человека являются радон  ²²²Rn и торон ²²ºTn - инертные радиоактивные газы естественного происхождения. Они образуются в результате радиоактивного распада естественных радионуклидов (ЕРН) U и Th. Радон встречается во многих материалах, в том числе и строительных, откуда диффундирует в окружающую среду (атмосферный воздух, воду). Скапливаясь в подземных резервуарах и растворяясь в воде, радон через артезианскую воду может попадать в пищу. За счет эманации из почвы и, поступая через вдыхаемый воздух в организм, приводит к внутреннему облучению человека.
     Основная доза от дочерних продуктов изотопов радона реализуется в легочной ткани людей. Наибольшему облучению подвергается пульмональная и трахеобронхиальная части легочной ткани. Эквивалентные дозы в этих тканях составляют 4.0 и 26,8 мЗв/год. Основное последствие облучения легочной ткани – индуцирование рака легких. Накопление дочерних продуктов радона в воздухе жилых помещений обуславливает около 10% случаев рака легких.
     В закрытых плохо проветриваемых  помещениях, особенно на нижних этажах или станциях метро, объемная активность ²²²Rn в воздухе помещений может более чем на порядок превышать его объемную активность в открытой атмосфере.
Процесс выделения радона (эксхаляция) в воздух помещений состоит из двух этапов. Вначале происходит эманирование радона, т.е. выделение его из кристаллической решетки материала в поры строительной конструкции. Эманирование обусловлено энергией отдачи, приобретаемой атомами в результате альфа-распада, а так же процессами диффузии и адсорбции атомов радона. На втором этапе радон распространяется за счет диффузии в порах и микротрещинах материала. За время диффузии часть радона распадается, поэтому в воздух помещения попадает только часть свободного радона, находящегося в порах. Количество радона, выделяющегося в поры материала, характеризуют коэффициентом эманирования материала:
                                             η = А1 / А2  ,
где А1  - активность газообразного радона в состоянии радиоактивного равновесия;
      А2  - равновесная активность радона в материале в отсутствие эманирования (активность радия – 226).
   Произведение коэффициента эманирования радона на удельную активность радия-226 равно удельной активности свободного радона в материале. Эта величина получила название эффективной удельной активности радия-226.
 
Таблица 1.  Коэффициент эманирования η и эффективная удельная
                    активность АRa  х η в отечественных строительных
                    материалах и почве (средние значения и диапазон
                    вариаций)
Материалы
 АRa, Бк/кг
  η
       АRa х η, Бк/кг
Глина
48 (10-255)
0.21
   7.0 (1-25)
Почва
 21 (15-28)
0.21
   4.1 (1.6-6.7)
 
Строительный раствор
 15 (11-20)
0.24
    3.3 (2.3-4.4)
 
 
 
Тяжелый бетон
 27 (11-48)
0.11
    3.1 (1.0-4.1)
Песок
9.6 (3.7-20)
0.2
    1.9 (0.41-5.2)
Легкий бетон
23 (13-44)
0.095
     1.5 (0.56-3.5)
Силикатный кирпич
14 (6.3-30)
0.10
     1.3 (0.81-2.1)
Штукатурка
9.6 (6.7-14)
0.12
    1.0 (0.59-1.4)
Известь, мел
26 (8.1-70)
0.035
    0.92 (0.04-2.4)
Кирпич красный
36 (13-56)
0.015
    0.55 (0.18-1.7)
Зола
107 (52-155)
0.008
    0.55 (0.07-1.6)
Керамзитовый бетон
 28 (23-74)
0.01
    0.41 (0.15-0.59)
Строительный гипс
8.9 (7.0-10)
0.044
   0.37 (0.15-0.59)
Известняк
3.7 (3.7-4.1)
0.046
  0.18 (0.04-0.52)
Гравий
16
0.11
  1.7
Щебень
35
0.091
  3.5
Цемент
41
0.013
  0.48
  
Скорость эксхаляции радона из строительных конструкций (стен и перекрытий) зависит от эффективной удельной активности Ra-226, а так же от длины диффузии Rn-222 в строительных конструкциях. Из всех природных источников ионизирующего излучения наибольший вклад в дозу облучения вносит радон и продукты его распада.
Строительный гипс имеет почти в 10 раз меньшую эффективную удельную активность Ra-226 по сравнению с бетоном (табл.1). Это означает, что гипсолитовые межкомнатные переборки должны вносить небольшой вклад в суммарное поступление радона в воздух помещений (2).
     Уровень облучения определяется конструкцией здания, строительными материалами и условиями вентиляции, т.е. зависит от людей.
     Любое ограничение облучения населения может распространяться только на те источники радиации, для которых возможно влияние человека  на  создаваемую ими дозу облучения (принцип контролируемости облучения).
     Под контролируемостью подразумевается не просто принципиальная возможность оказания влияния на создаваемую дозу, (такая возможность имеется для любого источника), но оказание влияния с учетом разумной стоимости защитных мероприятий. Необходимость учета стоимости защитных мероприятий при обосновании их целесообразности – основополагающий принцип радиационной защиты. Она прямо вытекает из признания без порогового характера действия ионизирующего излучения. Полная защита от ионизирующего излучения может быть достигнута только в том случае, если доза от всех источников будет равна нулю, а это невозможно при  любых разумных и даже неразумных затратах. Во многих видах человеческой деятельности расходы на защитные  мероприятия ограничиваются разумными пределами.
     Доза гамма  -  излучения в помещении определяется в основном удельной эффективной активностью естественных радионуклидов в строительных материалах (Аэфф). Форма и размеры помещений, толщина стен и перекрытий мало влияют на мощность дозы в помещении. Значение средней дозы облучения населения (или коллективной дозы) зависит от средневзвешенной Аэфф. Поэтому изменить ее можно только влиянием на номенклатуру используемых строительных материалов, например, путем отказа от применения в жилищном строительстве материалов с наиболее высоким содержанием ЕРН. Этого можно достичь нормированием Аэфф в материалах, добываемых на отдельных месторождениях (2).   
Данные о величине  удельной активности естественных радионуклидов  некоторых строительных материалов  представлены  табл.2. 
 
Таблица 2.  Величина  удельной  активности  естественных
                      радионуклидов некоторых строительных материалов
Строительный материал
Удельная активность, Бк/кг          
Мощность поглощен-ной дозы в воздухе, нГр/ч
40
     К
226
      Rа
232
      Th
                                            Природного происхождения          
Гранит
1200               
100
80  
300
Вулканический туф
1500
130
120
400
Глинистые сланцы (заполнители в бетоне)
  850
1500
70
1450
                                       Промышленного происхождения                                    
Фосфогипс из фосфоритов
110
600
<5
540
Кирпич
330
280
230
580
Шлак доменный
240
70
20
110
 
*мощность поглощенной дозы рассчитана для 4π-геометрии и бесконечной толщины материала, полученные значения позволяют только провести сравнения между строительными материалами, и не могут служить оценкой доз в жилых  зданиях, построенных из них.
 
             
 
  Удельные активности ЕРН существенно отличаются для различных стройматериалов, более того, они существенно зависят от места происхождения одного и того же стройматериала. Данные табл.2 приведены для ограниченного числа измерений, выполненных различными группами исследователей, и могут служить только ориентиром  для выбора того или иного материала (3).
       Аэфф  в строительных материалах имеет широкий диапазон значений (от 7 до 4700 БК/кг). Наиболее высокие удельные активности ЕРН характерны для пород вулканического происхождения (гранит, туф, пемза), а наиболее низкие – для пород осадочного происхождения карбонатных (мрамор, известняк), сульфатных (гипс, ангидрит). 
Результаты исследований радиоактивности строительных материалов в зарубежных странах приведены в таблице 3. В нее включены только данные гамма - спектрометрических измерений, дающих полную характеристику радиоактивности строительных материалов. В колонке 7 табл.3  приведены рассчитанные эффективные удельные активности естественных радионуклидов, характеризующие величину γ-фона, создаваемого данным материалом в помещениях (4).

  Таблица 3.             Удельная активность естественных  

                                  радионуклидов  различных вяжущих
Страна
Вяжущие
Число образцов
Удельная активность, Бк/кг
226Ra
228Th
40K
Аэф
США
Цемент
   4
  18
   11
  111
  41   
Цемент
   6
  22
   18
  155
  59
 Гипс
  75
  22
     7
  141
  43
Норвегия
Клинкер
   6
  96
   59
  814
 242
Цемент
   4
  30
   18
  241
   74
Гипс
   2
  11
     3
    11
   16
Венгрия
Цемент
  12
  26
   18
  149
   63
ФРГ
Портландцемент
  14
<26
 <18
  241
<70
Известь
    8
<30
    22
  185
<75
Гипс
  23
<18
 <10
    96
<38
Финляндия
Цемент
    7
  44
   26
  241
 137
Гипс
    1
    7
     2
    26
   12
Швеция
Цемент
    -
  55
    47
  241
  137
Гипс
    -
    4
      1
   22
    7
ГДР
Цемент
   10
  55
    23
  326
  113
 
Известь
     2
  44
    85
    81
  162
              
Гипс
     7
  <9
    <7
   <74
  <24
 
     В этом аспекте гипсовые вяжущие вещества и изделия на их основе  находятся в более  предпочтительном положении по   сравнению с цементными и силикатными бетонами, а так же прочими широко применяемыми строительными материалами.
Таблица 5.   Результаты  радиологического контроля различных
                     видов гипсосодержащих строительных материалов
Продукт
Производитель
№  сертификата       или протокола
А эфф.,Бк/кг
Сухие гипсовые смеси
Респ.Молдова      
АО“СМС-KNAUF”-СП
CERTIFICAT  IGIENIC № 3418 от 30.12.99
        21.1
“Фугенфюл-лер” (шпаклевка на гипсовой основе)
Сертификат соответствия № 021924  SNC RM MD CN00 31 СР 18 12 0061
        21.1
 
Камень гипсовый и гипсоангидри-
товый
Карьер «Палазна»,
ОАО«Гипсопо-лимер»
Протокол № 63 от
10.04.2002
          6.7
 
№59.55.02.930.П.000798.03.03 от 24.03.2003
        29.4
 
 
Вяжущие гипсовые
ОАО«Гипсопо-лимер»
№59.55.02.570.П.001281.04.02 от10.04.2002
         9.0
№59.55.02.930.П.000799.03.03 от 24.03.2003
       11.5
Сухие гипсовые смеси:
 
“Гольдгипс”
ОАО«Гипсопо-лимер»
№59.55.02.570.П.002295.06.02 от 21.06.2002
       21.2
№59.55.02.930.П.001798.06.03 от 09.06.2003
       17.0
“Ротгипс”
ОАО«Гипсопо-лимер»
№59.55.02.570.П.002294.06.02 от 21.06.2002
      13.48
№59.55.02.930.П.001799.06.03 от 09.06.2003
      12.0
“Перлгипс”
ОАО«Гипсопо-лимер»
№59.55.02.570.П.002298.06.02 от 21.06.2002
      15.9
№59.55.02.930.П.001797.06.03 от 09.06.2003
      11.0
“Наливной пол”
ОАО«Гипсопо-лимер»
№59.55.02.574.П.001283.04.02 от 10.04.
       3.0
№59.55.02.930.П.000801.03.03 от 24.03.2003
       8.1
“Шпаклевка”
ОАО«Гипсопо-лимер»
№59.55.02.570.П.002299.06.02. от 21.06.2002
     12.76
№59.55.02.930.П.001796.06.03 от 09.06.2003
       6.9
 
Листы гипсокартон-ные (ГКЛ)
ОАО«Гипсопо-лимер»
№59.55.02.570.П.002293.06.02 от 21.06.2002
     11.7
№59.55.02.930.П.001795.06.03 от 09.06.2003
       7.8
Листы гипсокартон-ные влагостойкие (ГКЛВ)
ОАО«Гипсопо-лимер»
№59.55.02.570.П.004166.11.02 от 25.11.2002
       3.0
Плиты гипсовые для перегородок
ОАО«Гипсопо-лимер»
№59.55.02.570.П.001282.04.02. от 10.04.2002
       6.0
№59.55.02.930.П.000800.03.03 от 24.03.2003
      6.4
 
Из таблицы видно, что гипсовый камень, вяжущие, сухие смеси и другие гипсосодержащие материалы  имеют низкую удельную эффективную активность ЕРН, что является существенным дополнением к целому ряду других, экологически положительных и защитных качеств:
-         уникальное химическое превращение двугидрата сульфата кальция позволяет получать из него изделия с той же химической формулой, которая была заложена в природном минерале, таким образом гипсовое вяжущее является максимально экологически чистым веществом, позволяющим получать  изделия на его основе, не внося помех в естественный круговорот веществ (5 );
-         отсутствие токсичности (гипс не выделяет при его переработке в окружающую природную среду СО2, в отличие от цемента и извести);
-         вяжущие, получаемые из гипса, не являются аллергенами и не вызывают  заболевание силикозом (6);
-         имеют малую тепло- и звукопроводность, что находит применение в  производстве теплоизоляционных и акустических материалов ;
-         строительные материалы, производимые на основе гипса, имеют высокую огне- и пожаростойкость. Эти свойства определяются способностью двугидрата отщеплять при нагревании полторы молекулы воды, затрудняя тем самым, возгорание материалов. (Предел огнестойкости 45 минут, что связано с начальным поглощением тепла на дегидратацию двуводного сульфата кальция);
-         материал может “дышать”, т.е. изделия из гипса способны  впитывать избыточную влагу и отдавать ее, когда в помещении «сухо», поддерживая тем самым равновесную влажность воздуха, что положительно влияет на микроклимат всего помещения и создает  комфортные условия для человека;
 
Поскольку экология окружающей среды, в том числе и радиоэкология строительных объектов промышленного и гражданского назначения существенно влияет на физическое и морально-психологическое состояние людей, предлагаемый подход заставляет по  иному смотреть на наиболее широко применяемые строительные материалы и, в частности, вяжущие вещества.
     Исходя из вышеизложенного, можно сделать заключение об актуальности и востребованности дальнейшего развития гипсовой промышленности; получения гипсовых вяжущих,  на их базе - изделий и конструкций, а так же, создания материалов нового поколения, которые максимально будут соответствовать требованиям экологии и возложенным на них функциональным задачам.
 

Список литературы

1.      Крампит И.А., Мильчаков В.И. Законодательно-правовое, нормативное и организационное обеспечение радиационного контроля стройматериалов.-// Строительные материалы , № 8, 2002,  с. 12-13.
2.       Ахременко С.А. Управление радиационным качеством строительной продукции М.: изд-во АСВ, 2000 с.236
3.      Смирнов В.П.,  Игнатов С.М., Уруцкоев Л.И., Чесноков А.В. Радиационный фон естественных радионуклидов строительных материалов. - // Строительные материалы, № 4, 1999,  с.17-19.
4.      Крисюк Э.М. Радиационный фон помещений М.: Энергоатомиздат, 1989, с.120
5.      Сучков В.П., Веселов А.В. Экологические аспекты получения и применения высокопрочных гипсовых вяжущих. - // Сб. Мат-в семинара, посвященного 10-летию создания РААСН.– М., 2002, c.214-218.
6.      Ферронская А.В. Перспективы производства и применения гипсовых материалов в ХХ1 веке. - // Сб. Мат-в семинара, посвященного 10-летию создания РААСН. - М., 2002, с.22 – 29

         Бессонов И.В.

       Ялунина О.В. НИИСФ,

         г. Москва

 
Материал предоставлен Группа компаний «УралГипс», г. Ижевск.
Фирмы - Строительные материалы - Сухие смеси, цемент, штукатурки, шпаклевки
УралГипс, группа компаний
Новости
04.08.2017

Новинка - ВОЛМА-Слой Ультра
В продуктовой линейке "ВОЛМА" появилась новая модификация легендарной гипсовой штукатурки "ВОЛМА-Слой" - "ВОЛМА-Слой Ультра"! Основные преимущества по сравнению с классическим ...

все новости компании
Адрес:
г. Ижевск, ул. Удмуртская, 268 (рядом с ТЦ Аврора-парк, вход со стороны магазина Эльдорадо)
Телефон:
+7 (3412) 56-45-45 - единый многоканальный номер компании. +7 (3412) 68-50-50, +7 (3412) 68-80-23, +7 (3412) 68-77-45, +7 (3412) 57-22-18.
Подробнее
Служебная информация
участие в проекте
реклама на проекте
карта сайта
Посетителей сегодня: 36
Просмотров сегодня: 674
cтатистика подробнее..



Яндекс цитирования Rambler's Top100


© 2003-2017 «Ижмедиа»
тел. (3412) 56-77-06
e-mail:
Автор и руководитель проекта
Алексей Беляев