Экология строительных материалов

 

органолептические (например, запах и привкус материала или контактирующих с ним сред);

 

физиолого-гигиенические (например, температура поверхности  кожи при контакте с материалом);

 

физико-гигиенические (коэффициент теплопроводности, который  в гигиенической практике принято  называть коэффициентом теплоусвоения, водо- и паропроницаемость материала, его электризуемость);

 

 

 

 

микробиологические (влияние материала на развитие микроорганизмов).

 

Важное значение при оценке по этим показателям приобретают эксплуатационно-технические свойства материалов — такие как пористость, водопоглощение, плотность, воздухопроницаемость и др.

 

При органолептических исследованиях  строительных материалов наибольшее внимание уделяется оценке их запаха, т.к. посторонний  запах в помещении отрицательно влияет на состояние организма, вызывая  ощущение дискомфорта, нередко —  сильные головные боли, тошноту, приступы бронхиальной астмы и др. нарушения  дыхания, а у нервных и больных  людей — утяжеление основного  заболевания. Запах материалов оценивают  в лабораторных и эксплуатационных условиях; в первом случае используют специальные камеры-генераторы. Одорометрические исследования образца строительного материала проводятся с целью определение наличия, интенсивности и характера запаха, создаваемого химическими веществами, выделяющимися из исследуемого материала. Для оценки служит 6-балльная шкала:

 

0 — (отсутствие запаха) — запах  не отмечается ни одним из  наблюдающих;

 

1 — (очень слабый запах) —  запах обнаруживается только  наиболее чувствительными наблюдателями;

 

2 — (слабый запах) — запах  не привлекает внимания наблюдающих, но отмечается, если экспериментатор укажет на его наличие;

 

3 — (заметный запах) — легко  ощутимый запах, дающий основание  утверждать, что он обусловлен  примененными полимерными материалами;

 

4 — (отчетливый запах) — запах,  обращающий на себя внимание;

 

5 — (сильный запах) — запах,  исключающий возможность длительного  пребывания человека в помещении.

 

Интенсивность запаха материала, предназначенного для применения в жилых помещениях, детских и лечебных учреждениях, не должна превышать 2-х баллов по приведенной  выше шкале.

 

СГХ строительных материалов и, в первую очередь, с применением полимерных материалов, обязательно включает оценку их физико- и физиолого-гигиенических показателей. Например, для покрытий полов главным интегральным показателем свойств материала является коэффициент теплоусвоения. Этот показатель определяет тепловой комфорт помещений. Полимерные покрытия полов отличаются от деревянных худшими теплозащитными свойствами, что иногда приводит к учащению простудных заболеваний. Поэтому для зданий различного назначения установлены оптимальные коэффициенты теплоусвоения полимерных покрытий полов: для жилых и общественных помещений (зданий) он не должен превышать 10 ккал/(м*0,5 ч°*С), для промышленных предприятий и общественных зданий, в которых человек пребывает кратковременно, 12 ккал/м*0,5 ч°*С.

 

При оценке теплозащитных свойств  используют, кроме того, такие физиолого-гигиенические  характеристики как субъективные показатели тепло ощущения испытуемых (по 5-балльной шкале — жарко, тепло, нормально, прохладно, холодно) и температура их кожи после физиологического эксперимента.

 

При оценке пригодности строительных материалов, в частности покрытий для пола, нормируют также показатель, характеризующий накапливание на их поверхности статического электричества. Критерием для гигиенической  оценки статического электричества  является: наличие жалоб населения  на разряды статического электричества  при нормальной относительной влажности  воздуха в помещении (напряженность  поля статического электричества недопустима  более 20 кВ/м у поверхности эксплуатируемого пола, что соответствует пороговой величине восприятия человеком разрядов статического электричества). Уже при напряженности поля более 15 кВ/м отмечены сдвиги в активности ферментов, а также некоторые изменения белков плазмы крови.

 

На состояние организма влияет также знак заряда: положительный  действует неблагоприятно, отрицательный.— благоприятно (кожа человека приобретает заряд, противоположный знаку заряда материала).

 

Электризуемость образцов материалов для покрытий полов оценивают в специальной камере при комнатной температуре и относительной влажности воздуха 30—35%. Время стекания заряда до остаточного потенциала 0,2 кВ, соответствующего пороговой величине восприятия зарядов статического электричества человеческим организмом, должно быть не более 60 сек.

 

Гигиенические испытания строительных полимерных материалов должны предусматривать  микробиологические исследования —  оценку воздействия материалов на микрофлору помещений. Определяется сапрофитная  микрофлора, наличие которой важно  с санитарной точки зрения. При  исследовании материалов, используемых в строительстве лечебных учреждений, кроме того, определяется выживаемость патогенной микрофлоры (главным образом  гноеродных кокков). В некоторых  полимерных материалах микроорганизмы находят питательные субстраты, стимулирующие их размножение и  развитие. Микробиологические исследования проводят путем бактериологического анализа воздуха помещений и смывов или отпечатков с поверхности изделий. Следует обращать внимание, что некоторые материалы обладают выраженными противомикробными свойствами, например, материалы на основе поливинилхлорида, а также полимербетон на основе мономера ФА (фенола-альдегида), что расценивается как отрицательное явление, так как эти вещества относятся к опасным загрязнителям воздуха.

 

7.2 Экологические пути улучшения санитарно-гигиенических свойств отделочных строительных материалов

 

Одним из эффективных способов улучшения  санитарно-гигиенических свойств  полимерных материалов для архитекторов и реставраторов является отказ  от использования того из них, который  содержит вредные, токсичные вещества и оказывает другие неблагоприятные  воздействия на человека. В этом случае производитель будет искать пути повышения безопасности продукции  и, прежде всего, при этом следует  ожидать повышение его экологического качества, В случае, если анализ безопасности материалов проводится для строительных проектов, необходимо предусматривать использование защитных средств для исключения прямого контакта человека с опасными материалами. Этот же прием может быть использован и в новом строительстве, если выбранный материал по санитарно-гигиеническим параметрам содержит вредные вещества, но для выбора по эксплуатационно-техническим параметрам нет альтернативных вариантов.

 

Направленное изменение санитарно-гигиенических  свойств полимерных материалов имеет  очень важное значение, т.к. при неудовлетворительной СГХ их применение может быть запрещено  даже в случаях, если они обладают всем комплексом необходимых эксплуатационных свойств.

 

Для улучшения СГХ могут быть использованы нижеследующие приемы.

 

• На стадии производства:

 

1) подбор соответствующих условий  синтеза, при которых полимер  образуется с минимальным содержанием  остаточного мономера;

 

2)  применение полимеров, при  синтезе которых были использованы  физические методы инициирования,  например, повышенные температуры,  УФ- или гамма-облучение (такие полимеры не содержат примесей токсичных инициаторов и катализаторов);

 

3)  использование для создания  композиции полимеров и ингредиентов, тщательно очищенных от токсичных  примесей;

 

4)  подбор параметров технологической  переработки полимерного материала,  при которых может быть получено  изделие с минимальным содержанием  токсичных и летучих соединений;

 

5)  введение в полимеризационную систему (или в композицию при ее переработке) веществ, реакция которых с токсичными соединениями приводит к образованию нетоксичных продуктов;

 

6)  вакуумирование и (или) прогрев материала (или изделия) перед эксплуатацией с целью уменьшения содержания в материале летучих веществ. При такой обработке не должны изменяться основные эксплуатационные свойства полимерного материала, поэтому для предупреждения деструкции полимера термообработку часто проводят в среде инертного газа;

 

• на стадии строительства и эксплуатации:

 

1) длительное хранение готового  материала или изделия перед  его использованием. Этот самый  простой, но не всегда достаточно  эффективный прием снижения количества  мигрирующих соединений, широко  применяют, в частности, для  улучшения гигиенических свойств  полимерных строительных материалов;

 

2)  нанесение на поверхность  материала (или изделия) защитного  слоя, например кремнийорганического  покрытия или др. материалов.

 

Перечисленные мероприятия способствуют появлению на строительном рынке  новой продукции, в которой использованы безопасные для человека вещества и  материалы.

 

 

 

 

 

 

 

 

8. Экологические проблемы, связанные с производством строительных материалов и пути их решения.

Одна  из основных экологических проблем  производства строительных материалов связана с громадными объёмами производства, добычей и переработкой свыше 2 млрд. т природных материалов. С этим связано широкомасштабное отчуждение, нарушение и загрязнение сельскохозяйственных угодий, поскольку сырье для строительных материалов для уменьшения транспортных расходов, как правило, добывается как можно ближе к району строительства. А районы интенсивного строительства – это густонаселенные районы, удобные для выращивания сельскохозяйственных культур. Один из путей решения проблемы заключается в рекультивации нарушенных земель, устройстве прудов на месте карьеров и их использование для культурных целей, рыборазведения и т.д.

Генеральным же направлением является использование в качестве сырья для промышленности строительных материалов отходов горнодобывающих и перерабатывающих отраслей. По ориентировочным подсчётам в стране ежегодно образуется свыше 3 млрд. т горных отвалов, включающих все основные компоненты сырья, используемого в производстве стройматериалов. Находят же применение лишь 6-7%, причём большая часть – для планировки территорий, подсыпки дорог и в значительно меньшем объёме – для производства строительной керамики и других стройматериалов.

Только доменные шлаки широко использовались в производстве строительных материалов. Из 37 млн. т  реализованных доменных шлаков (14 млн. т  поступали в отвалы) 26 млн. т гранулировались и основная масса использовалась для производства шлакопортландцемента, 6 млн. т перерабатывалось в шлаковую пемзу, шлакоблоки,  минеральную вату, щебень и другие материалы и около 5 млн. т передавалось строительным и другим организациям для непосредственного (без предварительной обработки) использования в качестве добавки к бетону, для теплоизоляционных засыпок,  для устройства основания дорог, производства местного вяжущего и т.д.

По оценке научно-исследовательских  институтов около 67% вскрышных пород  пригодны для производства строительных материалов. Из этого количества отходов для производства щебня пригодно 30%, цемента – 24%, керамических материалов – 16% и силикатных – 10%.

В целом же промышленность строительных материалов, как никакая другая отрасль, может и должна организовать свою сырьевую базу за счёт отходов горнодобывающих  и перерабатывающих отраслей народного  хозяйства. А пока использование  вскрышных пород КМА не превышает 8% (хотя и в этом случае экономический эффект от их реализации ежегодно увеличивается).

Другой серьёзнейшей экологической  проблемой предприятий строительной индустрии является значительное пылевыделение, особенно на заводах по производству цементов. Около 20% производимого цемента  выбрасывается в трубу, если не работает пылеочистка. Больше всего пыли выделяется с отходящими газами из вращающихся печей. Наряду с этим в больших количествах пыль выделяется при дроблении, сушке и помоле сырья (не только при производстве цемента, но также в производстве керамики, стекла и других строительных материалов), а также при охлаждении клинкера, при упаковке, в процессе погрузочно-разгрузочных работ на складах сырья, угля, клинкера и различных добавок.

Для снижения образования и выделения  пыли, в первую очередь за счёт уменьшения неорганизованных выбросов, необходимо обеспечить полную герметизацию производственных агрегатов и транспортных средств и создать внутри аппаратов разрежение. Для уменьшения пылеобразования, кроме герметизации заводской аппаратуры, целесообразно уменьшать высоту падения пылящих материалов, увлажнять пересыпаемые и транспортируемые материалы. Все газы, отсасываемые дымососами из вращающихся печей и сушильных барабанов, а также воздух, отбираемый вентиляционными установками, направляются в пылеуловительные устройства. Здесь из них выделяется пыль, которая возвращается в производство, а очищенные газы выбрасываются в атмосферу и должны соответствовать санитарным нормам. На заводах предусматривается отсос воздуха из всех пылеобразующих агрегатов, в том числе бункеров, течек, дробилок, транспортёров и т.д. В помещениях организуется естественная и принудительная вентиляция.

В качестве пылеулавливающих аппаратов  на предприятиях по производству строительных материалов применяются все основные «сухие» методы очистки запылённых газов. От их технического состояния  и уровня обслуживания в основном и зависит содержание пыли в воздухе  производственных помещений и в  атмосфере населённых мест.

Определенную сложность представляет очистка отходящих газов различных  сушильных, обжиговых и стекловарочных печей от оксидов серы, азота, соединений фтора и других вредных компонентов.