УДК 691.002.5
Сүлейменова М. Е., магистрант специальности 6М060800 - «Экология»
, к. с/х. н., доцент
, к. х.н., академический профессор
Жетысуский государственный университет им. И. Жансугурова, г. Талдыкорган
ОЦЕНКА ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ ХАРАКТЕРИСТИКИ СТРОИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ ПРИМЕНЯЕМЫХ В ГОРОДЕ ТАЛДЫКОРГАН (НА ПРИМЕРЕ БЕТОНА РАЗНЫХ МАРОК ТОО «ТЕМИРБЕТОН»)
Важнейшей задачей строительной экологии является исследование негативного воздействия строительных технологий на человека и природные экосистемы и разработка принципов устойчивого экологически безопасного строительства. Предметом строительной экологии служит всестороннее изучение процессов взаимодействия в системе «строительство – окружающая природная среда». Методической основой строительной экологии является анализ и прогноз риска антропогенных опасностей, связанных со строительной деятельностью, и информационное обеспечение управляющих решений для предупреждения или минимизации негативных воздействий. С экологической точки зрения стройматериалы можно разделить на гармоничные и негармоничные. Негармоничными называют те материалы, присутствие которых оказывает негативное влияние на человека, а иногда наносит прямой вред здоровью. Гармоничными материалами можно считать те, которые широко распространены в природе. Прослеживается стойкая закономерность между распространенностью материала и его вредностью и токсичностью Индустриальный подход к строительству привел к широкому распространению дорогих и искусственных строительных материалов. Теперь редко кто обращается к традиционным материалам, если есть возможность использовать современные. Однако все-таки стоит учитывать не только эстетическую и практическую сторону, надо обратить внимание на экологическую безопасность материала. Портландцемент на первый взгляд кажется идеальным стройматериалом. Застывший бетон получается чрезвычайно крепким, прочным, плотным, тяжелым материалом, который лучше не применять для стен и перекрытий индивидуального дома. Схватившийся цементный раствор не дышит, не пропускает электроволны атмосферы, отклоняет или усиливает электромагнитные волны.
Нами, рамках магисторкой диссертации на тему «Экологическая оценка строительных материалов применяемых в г. Талдыкоргане» было проведено исследование по экологической оценке бетонных материалов производимой ТОО «Темирбетон» города Талдыкорган. Исследование по экологической оценке бетонных материалов производимой ТОО «Темирбетон» проводилось по таким показателям: удельной эффективной активности, водонепроницаемости бетона по его воздухопроницаемости.
В настоящее время ТОО «Темирбетон» г. Талдыкорган выпускает более 500 наименований продукций для строительной, энергетической, транспортной отраслей народного хозяйства Республики Казахстан и ближнего зарубежья.
Производственные площадки расположены на правобережной надпойменной террасс р. Каратал в черте г. Талдыкорган. В рельефном отношении предприятие расположено в пределах Талдыкорганской межгорной впадины. Климат района резко континентальный с холодной зимой, жарким летом, большими суточными и годовыми колебаниями температуры воздуха.
Актуальность темы исследования: в последнее время в строительстве наблюдается заметная тенденция к использованию экологичных технологий, которые не наносят вреда окружающей среде. К предприятиям, занимающимся производством строительных материалов, предъявляются повышенные требования по соблюдению экологических нормативов.
Целью исследования является изучение удельной эффективной активности естественных радионуклидов в бетонах разных марок для оценки экологических характеристик бетонных изделий.
На предприятии ведётся активное внедрение системы управленческого и производственного учёта. Произведена вертикальная автоматизация основных производственных процессов, таких как пропарка изделий, производство и доставка бетонной смеси, весовая и т. д. Благодаря внедрению данной системы увеличивается эффективность работы и улучшается качество выпускаемой продукции. Усилиями компании ведётся постоянное исследование и внедрение новых материалов и способов производства. Одним из основных продукций ТОО «Темирбетон» является конструкции бетонные и железобетонные для колодцев канализационных и газопроводных сетей.
Методики и приборы по измерению удельной эффективной активности естественных радионуклидов в бетонных изделиях.
Для оценки качества сырья и выпускаемой продукций ТОО «Темирбетон» имеет аккредитованный испытательный центр, который имеет возможность производить все необходимые испытания, как сырья так и готовой продукций для гарантированного производства высококачественной продукций. Для провения исследований по удельной эффективной активности разных марок бетона проводились испытания в Испытательном центре Талдыкоргансого филиала «Национальный центр экспертизы и сертификации» согласно требованиям межгосударственного стандарта ГОСТ 30108-94 Материалы и изделия строительные. Определение удельной эффективной активности естественных радионуклидов. Лабораторный метод.
Лабораторный метод, который предназначен для установления класса строительного материала. В лаборатории Испытательного центра была использована радиометрическая установка на основе стационарного гамма-спектрометра – Спектрометр СКС 99 «Спутник» со следующими техническими характеристиками:
- диапазон энергии регистрируемого гамма-излучения от 0,1 до 3 МэВ;
- нижний предел определения удельной активности каждого ЕРН не более 50 Бк/кг;
Отбор и подготовка проб. Представительную пробу получали путем перемешивания и квартования не менее 10 точечных проб, отобранных из контрольных точек. Отбор проб производили в соответствии с требованиями действующих нормативных документов [1].
Для определения удельных активностей ЕРН полученные представительные пробы высушивались до постоянной массы, затем заполнялись пять контейнеров и контейнеры взвешивались. Насыпную плотность определяли путем деления массы навески в каждом контейнере на объем контейнера [2].
Нормативные показатели удельной эффективной активности в зависимости от класса материала и области их применения представлены в таблице 1.
Таблица 1. Нормативные показатели удельной эффективной активности в зависимости от класса материала и области их применения.
Удельная эффективная активность (Аэфф), Бк/кг | Класс материала | Область применения |
До 370 | I | Все виды строительства |
Св. 370 до 740 | II | Дорожное строительство в пределах населенных пунктов и зон перспективной застройки, строительство производственных сооружений |
От 740 до 1500 | III | Дорожное строительство вне населенных пунктов |
Св. 1500 до 4000 | IV | Вопрос об использовании материала решается по согласованию с Госкомсанэпиднадзором |
Нормативные показатели удельной эффективной активности всех видов марок бетона, используемых в разных направлениях строительства является одним из важных экологических параметров строительных материалов. Для материалов, применяемых в жилищном строительстве, норма радиоактивности составляет менее 370 Бк/кг. В этом отношении бетонные материалы относятся к наименее опасным материалам, поскольку его удельная эффективность естественных радионуклидов ниже 54 Бк/кг. Такой показатель соответствует условному первому классу экологической безопасности.
Некоторые строительные конструкции могут включать в себя природные материалы с содержанием радионуклидов, намного превышающим действующие нормы радиационной безопасности. Довольно часто при ремонте домов используется смесь бетона и гранитного щебня, которая обладает высоким радиационным фоном. ТОО «Темирбетон» г. Талдыкорган для всех видов строительства применяет десятки наименовании марок бетонов. Нами были изучены четыре вида бетонных марок, которые широко используются строительными организацими г. Талдыкоргана. Полученные экспериментальные данные удельной эффективной активности представлены в таблице 2.
Таблица 2. Экспериментальные значения удельной эффективной активности исседованных бетонов разной марки.
Наименование марок бетона | Обозначения НД на методы испытаний | Нормы по НД (Аэфф), Бк/кг | Фактические показатели | Область применения |
Бетон марки М 300 | ГОСТ 30108-94 | Не более 370 | 22,67 | Все виды строительства |
Бетон марки М 400 | ГОСТ 30108-94 | Не более 370 | 20,72 | Все виды строительства |
Бетон марки М 500 | ГОСТ 30108-94 | Не более 370 | 18,25 | Все виды строительства |
Бетон марки М 550 | ГОСТ 30108-94 | Не более 370 | 21,34 | Все виды строительства |
11,59
12,72
15,74
14,06
Анализ экспериментальных данных удельной эффективной активности для бетонов разных марок, представленных в таблице 2 показывает, что эти бетоны разных марок по результатам анализа не превышает нормы нормативных документов и могут быть использованы во всех видах строительства.
Методики и приборы, использованные для определения показателей продукций.
ГОСТ 12730.5-84. Бетоны. Методы определения водонепроницаемости. Метод учитывает общие требования ГОСТ 12730.0 и положения определения водонепроницаемости бетона по его воздухопроницаемости.
Отбор образцов.
Высоту контрольных образцов бетона в зависимости от наибольшей крупности зерен заполнителя допускается назначить в соответствии с таблицей 3.
Таблица 3. Крупность зерен заполнителя и наименьшая высота образца
Наибольшая крупность зерен заполнителя | Наименьшая высота образца |
5 | 30 |
10 | 50 |
20 | 100 |
Допускается испытывать образцы-кубы с ребром длиной 150 мм. Число образцов в серии - 6.
Изготовление контрольных образцов - по ГОСТ 10180. При хранении образцов должна быть исключена возможность попадания воды на их поверхность.
Оборудование и материалы. Для проведения испытаний использывались:
- устройство типа «Агама-2Р» для определения воздухопроницаемости бетона;
- герметизирующую мастику, удовлетворяющую требованиям ГОСТ 14791.
Подготовка испытаний. Водонепроницаемость бетона определялись по таблице 3 Перед проведением испытаний устройство проверяют на герметичность в соответствии с инструкцией по эксплуатации. При испытании герметизирующую мастику жгутом диаметром не менее 6 мм укладывали на фланец камеры по его средней линии и соединяли концы. Камеру фланцем устанавливали на нижнюю (по условиям формования) поверхность образца и в полости камеры создавались разрежение не менее 0,064 МПа.
В соответствии с инструкцией по эксплуатации устройства определяли значение параметра воздухопроницаемости бетона аi, см3/с, для каждого образца или обратное ему значение сопротивления бетона прониканию воздуха тi, с/см3.
Обработка результатов.
Полученные значения аi (mi) бетона образцов записывают в порядке их возрастания и определяют среднее арифметическое значение аc (mc) двух средних образцов (третьего и четвертого) в качестве параметра, характеризующего воздухопроницаемость бетона в серии. Проверка возможности использования табл. 1 и установление градуировочной зависимости
Проверку осуществляют в последовательности:
испытания одну серию образцов из бетона одного из контролируемых составов;
определяют значение аc (mc) для этой серии образцов и соответствующую марку бетона по водонепроницаемости;
эту же серию образцов испытывают в соответствии настоящего стандарта и определяют марку бетона по водонепроницаемости «по мокрому пятну».
Табл. 3 можно использовать, если значение марки бетона по водонепроницаемости W отличается от полученного по таблице не более чем на одну марку.
Определяют марки бетона по водонепроницаемости используют градуировочную зависимость «аc - W» или «mc - W»:
W = b0 + b1lgac, (1)
W = b0 + b1lg mc, (2)
где b0 и b1 - коэффициенты.
Коэффициенты b0 и b1 определяют по результатам испытаний серии образцов и двух дополнительных серий образцов, также изготовленных и испытанных.
При изготовлении образцов одной из указанных серий следует использовать бетонную смесь с водоцементным отношением 0,40 - 0,42, другой - 0,52 - 0,54. Соотношения между заполнителями и между цементом и добавками в этих бетонных смесях должны быть такими же, как и в контролируемом составе.
Полученные экспериментальные результаты и их анализ.
Для оценки водопроницаемости в ТОО «Темирбетон» были обследованы конструкции бетонные и железобетонные для колодцев канализационных, водопроводных и газопроводных сетей марки КС.15.9 (стеновое кольцо), 1ПП (плита перекрытия), ПН15 (плита днища).
Экспериментальные работы исследований выполнялись в Испытательном центре Тадыкорганского филиала АО «Национальный центр экспертизы и сертификации» и в Испытательном центре ТОО «Темирбетон», аккредитованном в Национальном центре аккредитации Комитета технического регулирования и метрологии Министерства по инвестициям и развитию Республики Казахстан.
Таблица 4. Показатели водонепроницаемости бетонных изделий ТОО «Темирбетон»
Наименование определяемых показателей, единицы измерения | Норма по НД | Фактические результаты | Обозначения НД на методы испытаний |
Геометрические размеры КС 15.9 диаметр внутренний, мм диаметр наружный, мм высота, мм 1ПП 15 диаметр, мм толщина, мм ПН 15 диаметр, мм толщина, мм | 1500, 1680, 890, 1680, 150, 2000, 120, | 1503 1677 892 1683 148 2002 124 | ГОСТ 8020-90 п. 3,7, п.3.8 чертежи серии 3900.1-14 вып. |
Прочность бетона на сжатие, кгс/см2 | 196,5 | 221 | ГОСТ 10180-2012 |
Водонепро-ницаемость, сек | Среднее время падения разряжения - t от 30 до 42 для марки бетона по водонепроницаемости W4 | Среднее время падения разряжения - t до 35, водонепроницаемость W4 | ГОСТ 12730.5-84 |
Морозостойкость | Число циклов соответствующее марке бетона по морозостойкости -30, Среднее максимальное допустимое уменщение массы образцов не должно превышать - 2% Марка бетона по морозостойкости F150 | 30 1,5 F150 | ГОСТ 10060-2012 |
Качество поверхностей конструкций (за исключением стыковых поверхностей) должно удовлетворять требованиям, установленным для категории | А6 | А6 | ГОСТ 8020-90 п.3.8 |
Маркировочные подписи должны содержать Информационные подписи Монтажные знаки | - марка изделия; - товарный знак или краткое наименование предприятия-изготовителя; -штамп технического контроля; -дата изготовления; -значение массы изделия; -место строповки изделия; -место центра тяжести (при необходимости); -верх изделия; -место опирания изделия; -установочные риски на изделии | Соблюдается Соблюдается Наностится Не наностится | ГОСТ 13015-2012 п.7.3-7.4 |
8
10
10
10
5
10
5Показатели водонепроницаемости бетонных изделий используемых для водопроводных сетей является одним из важных факторов влияющих на экологическую характеристику исследуемых изделий. Нормативные показатели по нормативным документам конструкции бетонные и железобетонные для колодцев канализационных, водопроводных и газопроводных сетей марки КС.15.9 (стеновое кольцо), 1ПП (плита перекрытия), ПН15 (плита днища) ТОО «Темирбетон» соответствуют показателям ГОСТ 12730.5-84. Качество канализационных водопроводных сети оказывает существенное влияние на почвенную среду в районе проложения трасс.
Выводы и предложения: 1. бетоны марок М 300, М 400, М 500, М 550, выпускаемая ТОО «Темирбетон» г. Талдыкоргана, могут быть использованы во всех видах строительства.
2. конструкции бетонные и железобетонные для колодцев канализационных, водопроводных и газопроводных сетей марки КС.15.9 (стеновое кольцо), 1ПП (плита перекрытия), ПН15 (плита днища) ТОО «Темирбетон» г. Талдыкоргана, могут быть использованы во всех видах строительства.
Литература
1. , , Шлапаков определения
свойств строительных материалов. М.: ИАСВ, 2009. – 200 с.
2. ГОСТ 25192-82: Бетоны. Классификация и общие технические требования
3.ГОСТ 30108-94 Межгосударственный стандарт. Материалы и изделия строительные. Определение удельной эффективной активности естественных радионуклидов
4. , Сигалов конструкции. – М.: Стройиздат, 2008– 676с.
5. Соловьев с гидрофобизирующими добавками. - Наука, 2007
6. ГОСТ 12730.5-84. Бетоны. Методы определения водонепроницаемости.
