Экологические требования к архитектурно-планировочным решениям жилых зданий

Размещено на http://www.allbest.ru/

Экологические требования к архитектурно-планировочным решениям жилых зданий

ОБЪЕМНО-ПЛАНИРОВОЧНЫЕ И КОНСТРУКТИВНЫЕ РЕШЕНИЯ

Конструктивные системы и схемы зданий и сооружений должны отвечать требованиям охраны окружающей среды, т.е. быть экологически целесообразными.

Экологизация проектного решения жилого здания с помощью объемно-планировочных и конструктивных решений достигается различными мерами, среди которых:

оптимизация размеров площади, объема и ориентации помещений, из которых состоит здание;

максимальное использование подземного пространства;

выбор оптимальной формы здания и ориентации по направлению ветра;

проектирование экологически безопасных инженерных сетей (вентиляционных, отопительных, канализационных, мусороудаляющих и др.);

озеленение всех поверхностей здания (стен, кровли) и благоустройство прилегающей территории, выбор экологического покрытия и пр. Специалисты отмечают высокую экологичность покрытий из нештучных материалов, особенно из природного камня -- брусчатки, плит. В отличие от асфальтобетонных покрытий, они не растрескиваются, требуют меньшего ремонта и, главное, сохраняют «дыхание» почвы, благоприятно влияя на почвенную микрофлору.

Что касается высоты зданий, то этажность новых жилых домов на городских территориях колеблется в очень большом диапазоне: от 3 до 25 этажей. Казалось бы, малоэтажная массовая застройка с экологической точки зрения неприемлема, так как неизбежно приводит к бесхозяйственному расходованию земельного фонда. Однако в нормативном документе СТО БДП-3--94 «Здания малоэтажные жилые» подчеркнуто, что приоритетным видом жилища в настоящее время являются малоэтажные жилые здания.

Новые источники финансирования в ряде случаев будут ориентированы на относительно малые объемы, меньшую этажность и более простую технологию их возведения средствами малой механизации. В связи с этим конструктивные решения зданий должны измениться. Уменьшение этажности позволяет применять более дешевые варианты: стены из блоков ячеистого бетона, крыши по деревянным стропилам и т.п., вместо несущих бетонных стен, железобетонных покрытий.

Но в условиях крупных городов она стремится к увеличению. Для формирования будущих оптимальных экологических качеств проектируемого здания большое значение имеет оптимизация размеров площади и объема помещений.

Планировочные решения квартир в жилище I категории комфортности предполагают: выделение дневной и ночной зон отдыха, наличие не менее двух санитарных узлов, устройство дополнительных помещений (постирочной, игровой комнаты, тренажерного зала), рассредоточение приборов с электромагнитными и другими вредными излучениями, складирование предметов бытовой химии в особых местах, сквозную и горизонтально-вертикальную схему проветривания (квартиру в двух уровнях).

Эффективная шумозащита в квартирах I категории обеспечивается специальными архитектурно-планировочными решениями, а также использованием окон с тройным остеклением. При этом вентиляция организуется через системы самовентиляции, клапаны-глушители, кондиционеры и пр.

Повышение комфортности и создание экологически полноценного жилища в условиях массовой застройки потребует совершенствования нормативных требований и преодоления существующих экономических трудностей.

БИОПОЗИТИВНОСТЬ ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ И АРХОФИТОМЕЛИОРАЦИЯ

Одним из экологических направлений, связанных с объемно-планировочными и конструктивными решениями зданий является озеленение всех их поверхностей (стен, кровель) и благоустройство прилегающей территории. Конструктивные решения являются биопозитивными, если они придают поверхности зданий и сооружений «некоторое подобие естественной среды обитания для растений, мелких животных и птиц».

Здания и сооружения, органично связанные с живой природой, имеющие, в частности, озелененную кровлю, стены и пр., помогающие в той или иной мере сохранению и развитию флоры в фауны, А.Н. Тетиор называет биопозитивными.

По отношению к природной среде он выделяет также бионегативные здания и сооружения, наносящие прямой вред природе, и бионейтральные.

К биопозитивным относятся не только озеленяемые здания, но и берегоукрепительные сооружения, позволяющие успешно развивать прибрежные экосистемы, шумозащитные озеленяемые экраны вдоль автомагистралей, подводные конструкции для разведения различных морских животных и пр.

Готовность строительных объектов при застройке, как известно, обуславливается проведением в завершающей стадии работ озеленения. Помимо многочисленных экологических функций, которые выполняет фитоценоз, а именно: формирование благоприятного микроклимата, защита от пыли, загазованности, шума, достижение общего оздоравливающего эффекта и т.д., зеленые насаждения придают декоративность и улучшают эстетический вид застройки. По мнению специалистов экологов, все свободные пространства вокруг зданий и сооружений, включая и отдельные их поверхности (стены, крыши), должны подвергаться фитоценотическому освоению.

В 1994 г. в Г.Манчестере (Англия) на «Глобальном экологическом форуме--94» особое внимание было уделено формированию «биопозитивных» подходов к решению проблем переустройства урбанизированной среды. На конгрессе была дана рекомендация при строительстве и реконструкции зданий и сооружений предусматривать архофитомелиоративные мероприятия.

Суть этих мероприятий заключается в следующем:

озеленение цокольных зон зданий (биопозитивные конструкции отмосток, цоколей, создание фитоэкранирующих покрытий стен и др.);

вертикальное озеленение стен путем сооружения террасных и верандных помещений, создание ампельных покрытий и навесных устройств для озеленения фасадов;

создание фитомансардных этажей для зимних садов;

устройство зимних садов внутри зданий;

озеленение всех свободных участков территории и искусственных надземных территорий, создаваемых при использовании подземного пространства;

*озеленение крыш-террас. Об экологической целесообразности озеленения крыш зданий с плоской кровлей известно давно. Сады на крышах использовались в проектах многих выдающихся архитекторов. Ле-Корбюзье считал их «программным пунктом новой архитектуры». Озеленяемая кровля, с устройством гидроизоляции, дренажного слоя и почвенного покрова, предохраняет здание от перегрева летом и тепло потерь зимой, улучшает микроклимат, частично задерживает загрязнение, исключает излучение вредных веществ, характерное для обычных крыш при их перегреве. Например, за три года (с 1998 по 2001) прекрасно выполнил свои экологические функции газон площадью 850 м², сотворенный работниками Ботанического сада МГУ на крыше своей оранжереи.

Каждое здание градостроительного комплекса с плоской крышей должно быть запроектировано с эксплуатируемым покрытием в виде открытой площадки, дендрария, атриума или солярия. По его мнению, это позволит получить в каждом доме дополнительную экологически чистую зону. Для того чтобы исключить загрязнение воздуха над кровлей жилого дома выбросами из вентиляционных шахт, предлагается система обратной вытяжной вентиляции, некоторой отработанный воздух будет поступать в подземный коллектор.

Одним из распространенных архофитомелиоративных мероприятий является внешнее вертикальное озеленение стен и фасадов. Для этих целей используются вьющиеся растения, в первую очередь быстрорастущие лианы, способные за 5--10 лет полностью покрыть стены 9-этажного здания. Подходят и другие виды лиан -- вечнозеленый плющ, плетневые розы, некоторые фикусы, ваниль и др.

В литературе имеются данные о положительном использовании озеленения, выполненного в виде сплошного ковра на стене здания. Отмечено улучшение микроклимата внутри помещения, уменьшение шума и загрязнений, снижение затрат на отопление (до 15%).

Для декоративных целей, а также для защиты стен от перегрева и осадков их защищают также с помощью ярусного размещения ящиков с ампельными растениями со свивающимися побегами и вьющимися стеблями (настурция, аспарагус, фуксии и др.).

Эти и другие архофитомелиоративные мероприятия, придающие зданиям и сооружениям биопозитивный вид, оказывают на человека благоприятное визуально-психологическое воздействие, ибо дают ощущение близости к природе. Психологическое влияние на человека созданной им среды (озеленение, бесшумность, эстетически благоприятные архитектурные формы и др.) представляется ключевой проблемой всей экологии.

Не следует забывать, что биопозитивность зданий и сооружений решает и другие не менее важные экологические задачи: создает возможность существования и роста растений на поверхности самих зданий, возмещая ту биопродукцию, которая была уничтожена при строительстве, поддерживает биологическое разнообразие видов растений, смягчает экстремальную разность температур вне и внутри помещений, очищает и увлажняет воздух и т.д. и тем самым улучшает жизненную среду человека и состояние экологических систем.

Основными критериями оценки экологичности строительных материалов и изделий являются фактические уровни их экологической чистоты и экологической безопасности.

Современный период развития жилищного строительства характеризуется сближением отечественных и зарубежных требований к качеству выполняемых работ, ростом запросов потребителей к экологии жилища и к комфортности проживания в нем.

Все это диктует необходимость повышения уровня экологической безопасности строительных материалов, изделий и конструкций, под которой понимают способность их обеспечивать при нормируемых условиях комфортность проживания человека и не оказывать на его здоровье и состояние экосистем негативного воздействия.

Экологическая чистота строительных материалов и изделий определяется содержанием, выделением или концентрацией в них вредных веществ. При оценке степени экологической чистоты строительных материалов в первую очередь учитывают их токсичность, радиоактивность и микробиологические повреждения.

КОНЦЕПЦИЯ ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩЕГО ЭКОДОМА

Экодомом называют автономный малоэтажный дом, в котором в максимально возможной степени используются природные процессы для обеспечения его жизнедеятельности, включая энергообеспечение и переработку всех видов отходов.

В случае если здание вносит определенные помехи в круговорот веществ и энергии, но в целом обеспечивает благоприятную для человека внутреннюю среду, необходимую связь с окружающим ландшафтом, максимально использует тепловую энергию, его называют экологичным. Различают следующие их виды: энергосберегающие, гелиоэнергоактивные, био-энергоактивные, ветроэнергоактивные и др.

Экодом -- своеобразная экологическая антропогенная экосистема, биологически активный объект. Он включает в себя и окружающий участок ландшафта, в пределах которого осуществляется полная утилизация отходов и повышается биологическая активность почвы.

Главное отличие экодома от традиционного дома -- это наличие в нем систем жизнеобеспечения, организованных по принципу экосистем, и независимость от городских сетей аналогичного назначения. При этом экодом не является полностью замкнутой искусственной экосистемой, подобно создаваемым ранее в США системам, стимулированным космическими программами и оказавшимися непригодными для длительного пребывания в них человека из-за ухудшения микробиологического состава внутренней среды. Экодом -- это открытая система, тесно связанная с окружающей природной средой и образующая с ней единую экологическую систему.

Экологически чистый энергоэффективный жилой дом разработан сотрудниками НПО «Инсолар» совместно с американской фирмой «Реасе Ес01о§у» (АВОК. 1994. № 1--2). Теплоснабжение, горячее водоснабжение и кондиционирование осуществляются в нем с помощью нетрадиционных источников энергии. По сравнению с традиционными аналогами существующее инженерное оборудование позволяет снизив затраты энергии на эксплуатацию на 60--70%. В качестве источников низко потенциального тепла для испарителей тепло насосных установок АНТУ-10 в ТУГВ-200 используются грунт поверхностных слоев и вентиляционные выбросы здания. Площадь застройки 260 м², количество этажей -- 3, высота комнат -- 3 м.

По АЛ.Аврорину (1999), основные преимущества экодома в энергосбережении и сохранении окружающей среды в сравнении с обычными малоэтажными домами следующие:

* отсутствие дорогостоящих централизованных коммуникаций теплоснабжения и канализации. Использование при необходимости автономных электрогенераторов и артезианских вод (при их наличии);

эффективное энергосбережение за счет высокой степени теплоизоляции ограждающих конструкций. Сбережение энергии при вентиляции и кондиционировании;

непременное использование солнечной энергии для обогрева дома и приготовления горячей воды. В лучших конструктивных образцах экодомов за счет этого источника получают до 80% энергии;

освещение экодома, как правило, электрическое с использованием экономичных источников света: галогенных и люминесцентных ламп, которые могут работать и от солнечных батарей;

утилизация с помощью биореакторов всех видов органических отходов, которые перерабатываются в компост и затем используются в теплице и на приусадебном участке в качестве естественного удобрения. Таким образом культивируются биоинтенсивные системы земледелия без использования химикатов и удобрений извне, при этом биологическая активность почвы увеличивается;

уменьшение экологической нагрузки на окружающую среду с помощью экономии материальных ресурсов, использование щадящих природу ресурсосберегающих строительных и возобновляемых материалов;

*использование в архитектуре экодома энергосберегающих и эстетических принципов, соответствующих историческим, национальным и культурным особенностям его обитателей и территории.

Этим перечнем далеко не исчерпываются все экологические преимущества экодомов. Помимо решения проблем энергосбережения и ряда других экологическую привлекательность им могут придавать:

применение только природных (преимущественно местных) строительных материалов с пониженной эмиссией летучих компонентов;

консервация дождевой воды, очистка воды с помощью локальных очистных сооружений;

биопозитивность дома (озеленение крыши, фасада и балконов, декор дома и др.);

автоматизация экологического контроля за взаимодействием экодома и окружающей природной средой.

Создание энергосберегающих экодомов в мире активно практикуется с начала 70-х гг. и, несмотря на все препятствия, их количество неуклонно растет. Гак, например, в Германии число энергопассивных, т.е. с нулевым теплопотреблением, домов превысило 1 тысячу, а количество домов с низким теплопотреблением измеряется многими тысячами.

В Швеции построены сотни экодомов особой конструкции, с замкнутым циклом водо- и энергоснабжения и специальным биореактором по переработке органических отходов. Активно используются альтернативные источники энергии: солнечные батареи, ветрогенераторы, генераторы биогаза.

В состав экодомов будут входить зимние сады, теплицы, ориентированные на юг солнечные коллектора, тепловые аккумуляторы, генераторы биогаза и т.д. Авторы полагают, что по теплозащитным и экологическим показателям подходящим материалом для возведения стен одноэтажных зданий будет глиносоломенная смесь. Интересно, что в Швеции и США до сих пор стоят дома, построенные из соломенных тюков еще в прошлом веке.

Идея создания экодомов с использованием природных циклов жизнеобеспечения весьма обнадеживает, ибо это не только экономия энергоресурсов и внедрение нетрадиционных возобновимых источников энергии, не только реализация энергосберегающего образа жизни, но, главное, впечатляющий, пример «во всех отношениях безопасного и достойного сосуществования людей и окружающей природы». Остается надеяться, что удачные образцы экодомов будут стимулировать развитие массового экологического энергосберегающего домостроения.

Токсичность строительных материалов

экологичность архофитомелиорация биопозитивность экодом

Токсичность -- ядовитость, т.е. способность оказывать вредное воздействие на живой организм. Присутствие токсикантов, т.е. химических веществ, обладающих свойствами токсичности, приводит к дестабилизации экосистем и к возможной гибели всего живого.

Новая отрасль научного знания, изучающая воздействие токсикантов на окружающую среду, на человека и биоту, получила название экотоксикологии. Центральным звеном в ней является изучение эффектов воздействия токсикантов на здоровье человека.

Токсичность строительных материалов оценивают путем сравнения их состава с ПДК выделяющихся токсичных веществ и элементов. Первостепенное значение имеет класс опасности, состав вредных веществ и их количественное содержание. С точки зрения токсичности основным источником экологической опасности в жилых зданиях являются полимерные строительные материалы.

ПОЛИМЕРНЫЕ СТРОИТЕЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

В современном строительстве полимерные строительные материалы (их насчитывается свыше 100 наименований) находят все более широкое применение.

Полимеры -- высокомолекулярные соединения, важнейшая составная часть пластмасс. Исходным сырьем для получения полимеров служит природный газ, а также «попутный» газ, сопровождающий выходы нефти и каменноугольный деготь, получаемый при коксовании угля.

Состоят они в основном из трех групп химических соединений: 1) связующего (различные смолы, полистирол, фенолоформальдегидные соединения и др.), 2) пластификатора и 3) наполнителя. В качестве вспомогательных веществ в их состав входят также пигменты (красители), стабилизаторы и др.

Впервые промышленное производство полимеров началось в 20--30-е гг. XX в., когда в массовом порядке стали производить мочевиноформальдегидные и некоторые другие виды полимеров.

С внедрением методов полимеризации (начиная с 30-х гг.) были получены новые их виды: поливинилхлорид, полистирол, поливинилацетат и др. Еще позднее появились поликонденсационные пластики: полиуретановые, полиамидные и др.

В настоящее время в мире производится более 100 млн. т полимеров, значительная часть их используется в строительстве. Полимеры все чаще используют как важнейшую составную часть композиционных материалов, например, полимербетонов, полимерцементных бетонов и т.д.

Спектр применения полимеров в строительстве весьма широк. Они повсеместно используются для: покрытия полов (линолеум, релин, поливинилхлоридные плитки и др.), внутренней отделки стен и потолков, гидроизоляции и герметизации зданий, изготовления тепло- и звукоизоляционных материалов (поропласты, пенопласты, сотопласты), кровельных и антикоррозионных материалов и покрытий, оконных блоков и дверей, конструкционно-отделочных и ограждающих элементов зданий.

Токсичность и другие негативные свойства полимерных материалов.

При оценке экологической чистоты полимерных строительных материалов руководствуются следующими основными требованиями к ним:

полимерные материалы не должны создавать в помещении стойкого специфического запаха;

выделять в воздух летучие вещества в опасных для человека концентрациях;

стимулировать развитие патогенной микрофлоры на своей поверхности;

ухудшать микроклимат помещений;

должны быть доступными влажной дезинфекция;

напряженность поля статического электричества на поверхности полимерных материалов не должна быть больше150 В/см (при относительной влажности воздуха в помещении 60--70%).

Многочисленные исследования показали, что практически все полимерные строительные и отделочные материалы, созданные на основе низкомолекулярных соединений, в процессе использования могут выделять (мигрировать) токсичные летучие компоненты, которые при длительном воздействии могут неблагоприятно влиять на живые организмы, в том числе и на здоровье человека.

Международное агентство по изучению рака (МАИР) обращает внимание на канцерогенную опасность полимеров, полученных из нефти и каменного угля, а Агентство по регистрации токсичных веществ и заболеваний констатирует, что при производстве пластмасс используются вещества, входящие в перечень двадцати наиболее опасных токсичных веществ.

Приводим характеристику некоторых полимерных строительных и отделочных материалов, способных выделять токсичные субстанции.

Материалы на основе карбамидных смол. Древесностружечные плиты (ДСП) выделяют формальдегида в 2,3--3 раза и больше допустимого уровня. В свободном состоянии формальдегид представляет собой раздражающий газ, обладающий общей токсичностью. Он подавляет действие ряда жизненно важных ферментов в организме, приводит к заболеваниям дыхательной системы и центральной нервной системы.

Материалы на основе фенолформальдегидных смол (ФФС) -- древесноволокнистые (ДВП), древесностружечные (ДСП) и древеснослоистые (ДСП). Выделяют в воздушную среду помещений фенол и формальдегид. Концентрация формальдегида в жилых помещениях, оборудованных мебелью и строительными конструкциями, содержащими ДСП, может превышать ПДК в 5--10 раз. Особенно высокое превышение допустимого уровня отмечается в сборно-щитовых домах. Токсичность выделяющихся веществ во многом зависит от марки смолы.

Материалы на основе эпоксидных смол. Как и другие виды смол: карбамидные, фенольные, фурановые и полиуретановые, эпоксидные смолы содержат летучие токсичные вещества: формальдегид, дибутилфтолат, эрихлоргидин и др. Например, полимербетон (ПБ) на основе эпоксидной смолы ЭД-6 с введением в его состав пластификатора МГФ-9 снижает выделение ЭХГ и может быть рекомендован только для промышленных и общественных зданий.

Поливинилхлоридные материалы (ПВХ). ПВХ -- линолеумы обладают общей токсичностью, в процессе эксплуатации могут создавать на своей поверхности статическое электрическое поле напряженностью до 2000--3000 В/см. При использовании поливинилхлоридных плиток в воздушной среде помещений обнаруживают фталаты и бромирующие вещества. Весьма отрицательное свойство плиток -- низкие теплозащитные свойства, что приводит к простудным заболеваниям. Рекомендуются только во вспомогательных помещениях и коридорах.

Резиновый линолеум (релин). Независимо от длительности нахождения в помещении выделяет неприятный специфический запах. Стироло-содержащие резиновые линолеумы выделяют стирол. На своей поверхности релин, как и все пластмассы, накапливает значительные заряды статического электричества. В жилых комнатах покрывать поп релином не рекомендуется.

Нитролинолеум. Выделяет дибутилфталат и фенол в количествах, превышающих допустимый уровень.

Поливинимцетатные покрытия (ПВА) при недостаточном проветривании выделяют в воздушную среду помещений формальдегид и метанол в количестве, превышающем ПДК в 2 раза и более.

Лакокрасочные материалы. Наиболее опасны растворители и пигменты (свинцовые, медные и др.). Кроме того, лакокрасочные покрытия загрязняют воздушную среду жилых помещений толуолом, ксилолом, бутилметакрилатом и др. Токсичные битумные мастики, изготовленные на основе синтетических веществ, содержат низкомолекулярные и другие летучие токсичные соединения.

Ученые Института строительной экологии в Швеции к числу наиболее опасных химических соединений, выделяющихся в атмосферу жилища из полимерных строительных материалов, относят изоцианты, кадмий, антипирены.

Изоцианты -- опасные токсичные соединения, проникающие в жилые помещения из полиуретановых материалов (уплотнителей, соединений и др.). Как отмечают шведские специалисты, полиуретановая пена очень удобна в работе, но может оказаться небезопасной для будущего жилища. Вредное воздействие изоциантов, приводящих к астме, аллергии и к другим заболеваниям, усиливается при нагревании полиуретановых материалов солнечными лучами или теплом от отопительных батарей. Возможный выброс изоциантов в атмосферу требует постоянного контроля, однако, как считают шведские специалисты из Института строительной экологии, существующие методы недостаточны, а новые пока еще в стадии разработки.

Весьма опасен кадмий -- тяжелый металл, содержащийся в лакокрасочных материалах, пластиковых трубах, напольных покрытиях и т. д. Попадая в организм, человека, он вызывает необратимые изменения скелета, приводит к заболеваниям почек и малокровию.

Еще одна экологическая угроза, исходящая из полимерных строительных материалов -- противопожарные вещества -- антипирены, содержащиеся в негорючих пластиках. Установлена связь вредных веществ, выделяющихся из них, и с заболеванием населения аллергией, бронхиальной астмой и др.

Проведенные в последние годы детальные исследования показали, что полимерные строительные материалы могут оказаться источником выделения и таких вредных веществ, как бензол, толуол, ксилол, амины, акрилаты и др.

Миграция этих и других токсичных веществ из полимерных материалов происходит вследствие их химической деструкции, т.е. старения как под действием химических и физических факторов (окисления, перепадов температуры, инсоляции и др.), так и в связи с недостаточной экологической чистотой исходного сырья, нарушением технологии их производства или использованием не по назначению. Уровень выделения газообразных токсичных веществ заметно увеличивается при повышении температуры на поверхности полимерных материалов и относительной влажности воздуха в помещении.

Один из возможных источников ухудшения экологического состояния жилых помещений -- расселение по поверхности полимерных материалов микрофлоры (грибков, мха, бактерий и др.). Некоторые из пластмасс действуют на микроорганизмы губительно, другие же, наоборот, оказывают на них стимулирующее воздействие, способствуя интенсивному размножению. Насколько опасно это их свойство, можно судить по времени сохранности на поверхности полов из полимерных материалов возбудителей: дифтерии -- 150 дней, брюшного тифа и дизентерии -- более 120 дней.

В связи с этим в лечебных учреждениях и общественных зданиях используются только такие полимерные материалы, которые обладают бактерицидными свойствами, например, полы на основе поливинилацетатной эмульсии.

Не менее опасна и способность полимерных строительных материалов накапливать на своей поверхности заряды статического электричества. Данная проблема является чрезвычайно актуальной, учитывая вероятность сочетанного воздействия на организм электризуемых полимеров и других негативных факторов.

В частности, установлено, что электризуемость полимеров оказывает стимулирующее воздействие на развитие патогенной микрофлоры, а также способствует более легкому проникновению летучих токсичных веществ, получивших электрический заряд, в организм.

Особенно высокой степенью электризации (более 65 В/см²) отличаются поверхности линолеумов на полихлорвиниловой основе и другие полы на пластмассовой основе.

Антистатический агент, т.е. химическое соединение, нейтрализующее заряды статического электричества, образует на поверхности полимерного материала резиноподобную пленку. Для этих целей используют различные нитросоединения (амины, амиды и др.), полигликоли и их производные, сульфокислоты, фосфоросодержащие кислоты и др. Выбор антистатического агента определяется назначением и видом полимерного материала. В последнее время при подготовке и укладке полимерных облицовочных материалов снятие электростатических зарядов с их поверхности осуществляют и с помощью нейтрализаторов статического электричества.

Выделение газообразных токсичных веществ в результате горения полимерных строительных материалов еще одна весьма серьезная опасность, связанная с их использованием. Достаточно указать, что термическое разложение при горении 1 кг полимера дает столько газообразных токсичных веществ, что их достаточно для отравления воздуха в помещении объемом 2000 м³. У человека, находящегося в таком помещении, через 10--15 минут возникает тяжелое отравление или даже гибель.

Продуктами горения полимерных материалов являются такие токсичные вещества, как формальдегид, хлористый водород, оксид углерода и др. При горении пенопластов выделяется весьма опасный газ -- фосген (в первую мировую войну он применялся как отравляющее вещество удушающего действия), при термическом разложении пенополистирола -- цианистый водород, газообразный стирол и другие не менее опасные продукты.

Из изложенного выше следует, что в обычных условиях ликвидация отходов полимерных материалов путем их простого сжигания совершенно неприемлема. При сгорании полимерных материалов, помимо упомянутых выше фосгена, хлористого и цианистого водорода, формальдегида, оксида углерода и газообразного стирола, образуются и такие высокотоксичные вещества, как цианистоводородная (синильная) кислота (губительная для всего живого уже при концентрации более 0,3 мг/л), галогеноводороды хлора, оксиды азота и др.

Альтернативным вариантом простого сжигания считается термическая переработка полимерных материалов в специальных камерах для получения из них вторичных материалов.

В заключение следует подчеркнуть, что в строительстве по соображениям экологической безопасности могут применяться только те полимерные материалы и изделия (облицовочные покрытия, погонажные изделия, клеи, мастика и т.п.), которые отвечают требованиям действующих ГОСТов, ТУ и обладают удовлетворительными санитарно-гигиеническими показателями.

Например, для покрытия полов были рекомендованы следующие виды поливинилхлоридных покрытий: на теплоизолирующей подоснове (ГОСТ 18108--80), на тканевой подоснове (ГОСТ 7251--77), бес под основные (ГОСТ 14632--79) и плитки ПВХ для пола (ГОСТ 16475--81), а также вспененный линолеум (ТУ 21-29-102-84), деколин (ТУ 21-29-103--84), ковроплея (ТУ 400-1-184-79).

В настоящее время выпуск «Перечня полимерных материалов и изделий, допущенных к применению в строительстве» прекращен. На каждый вид новых полимерных строительных материалов и изделий теперь требуется ГОСТ и отдельный гигиенический сертификат. Не регламентируется и не ограничивается использование полимерных материалов, находящихся в толще конструкций и сообщающихся с воздухом помещений лишь через стыки и трещины, а также клеевых и других малотоксичных материалов, используемых в небольших количествах. Это положение не распространяется на сильно токсичные вещества, например, на такие, как изоцианты, выделяющиеся из полиуретановых уплотнителей, которые даже в весьма малых дозах способны приводить к заболеваниям дыхательных путей и аллергии.

Наряду с гигиенической регламентацией и сертификацией важнейшее значение для повышения уровня экологической безопасности используемых материалов имеет разработка новых видов нетоксичных полимерных строительных материалов и изделий. Немаловажна и экологизация технологического процесса их изготовления, строгий контроль за качеством исходных компонентов сырья.

С экологической точки зрения общая тенденция при использовании полимерных материалов в строительстве должна быть следующей: необходимо как можно шире применять нетоксичные, ограничивать использование малотоксичных и избегать токсичных материалов.

АСБЕСТОСОДЕРЖАЩИЕ СТРОИТЕЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

При строительстве широко используется асбоцемент-- строительный материал, состоящий из 10-- 15% хризотил-асбеста и 85--90% цемента.

Хризотил-асбест -- тонковолокнистый минерал из группы серпентинитов, с прочными волокнами длиной от 2 до 150 мм и более. Обладает термостойкостью (до 650°С), высокой прочностью волокна на разрыв, щелочестойкостькю, упругостью, эластичностью и другими уникальными техническими свойствами. В Петровские времена его называли «горным льном».

Главные изделия из асбеста, используемые в строительстве: кровельный материал -- шифер, асбоцементные трубы, а также стеновые панели зданий, вентиляционные короба, плиты и др. Асбоцементные трубы успешно заменяют стальные, поскольку они значительно дешевле, не боятся коррозии ни изнутри, ни снаружи, долговечны и т.д.

Есть асбестообусловленные заболевания (АО): асбестоз, хронический бронхит, бронхогенный рак и др. При этом наибольшая опасность исходит не от хризотил-асбеста, а от других разновидностей асбеста -- крокидолита, антофиллита и др. Как отмечают специалисты, волокна хризотилового асбеста при проникновении в легкие способны растворяться в кислотной легочной среде, тогда как волокна амфаболовых асбестов могут находиться в них десятки лет, поддерживая симптомы АО.

Определенную опасность для здоровья хризотил-асбест может представлять лишь при несоблюдении технологических требований в основном на этапе его добычи и на стадии первичной обработки. Если правила безопасности строго соблюдаются, риск заболевания сводится к минимуму.

Новейшими исследованиями (установлено, что готовое асбоцементное изделие (шифер, асбоцементные трубы и др.) ни при каких природно-антропогенных воздействиях не выделяют асбестовых волокон, находясь в «замоноличенном» окружающими цементными частицами состоянии.

В Западной Европе отношение к асбестовой проблеме существенно иное. Многие фирмы имеют доходы, измеряемые миллиардами долларов, включившись в анти асбестовую компанию. Их специализация -- изготовление альтернативных асбесту материалов, а также удаление асбестосодержащих материалов из зданий. В послевоенные годы за рубежом жилые и общественные здания для повышения огнестойкости подвергали торкретированию, т.е. распылению взвесью асбеста в воде. Ныне большое число зданий, в том числе и известные исторические (рейхстаг в Берлине, здание Совета НАТО в Брюсселе и др.), реставрируются с целью удаления из них асбестосодержащих материалов.

Однако многие видные зарубежные ученые и авторитетные организации считают эту проблему выдуманной, а риск заболевания АО для работающих и проживающих в таких зданиях маловероятным.

Позиция США в отношении асбестосодержащих материалов заметно отличается от позиции стран Западной Европы. После решения апелляционного суда США (Пятый округ) в 1991 г. об аннулировании запрета производства и использования асбеста, Агентство защиты окружающей среды США разрешило в своей стране использование асбестоцементных кровельных листов, асбестоцементных труб, изоляции для трубопроводов и др.

На сегодня в мире не существует альтернативных заменителей, равных асбесту по всему комплексу технических свойств и лишенных биологической агрессивности. Большинство искусственных минеральных заменителей асбеста способны выделять токсичные вещества. Имеются данные о том, что в Германии число профессиональных заболеваний у работающих с заменителями асбеста (стекловатой, поливинилхлоридом, минеральной ватой и др.) увеличилось в 5 раз.

Термическая стойкость хризотил-асбеста -- 650°С, тогда как полиэтилена -- 280, кевлара -- 350, целлюлозы -- 230°С и т.д. Не исследована проблема коррозионной устойчивости заменителей к агрессивным кислотным дождям.

Основные причины анти асбестовой компании в Западной Европе следующие:

- высокий уровень заболеваемости и смертности при использовании асбеста в неконтролируемых условиях в прошлые годы;

- использование в странах Западной Европы в больших количествах амфиболового асбеста;

- заблуждения некоторых ученых по поводу отсутствия для асбеста порога безопасности;

- ошибки или умышленная дезинформация о безопасности искусственных минеральных заменителей;

- конкуренция со стороны производителей альтернативных материалов. Анти асбестовая компания возникла и активно проводится в странах, не имеющих собственных месторождений асбеста, но имеющих мощную химическую и металлургическую промышленность, производящую заменители.

Радиоактивность строительных материалов

Раздел строительной экологии, который изучает закономерности формирования радиационного фона в жилых зданиях под воздействием радионуклидов, присутствующих в строительных материалах, получил название строительной радиоэкологии.

Потребность строительной отрасли в радио экологически приемлемых строительных материалах постоянно возрастает.

В новых стандартах на технические условия для строительных материалов одним из параметров их экологической безопасности принят показатель радиационного качества. Критерием для принятия решения о возможности применения строительных материалов и изделий служит показатель «удельной эффективной активности естественных радионуклидов».

Уровень фона гамма-излучения внутри здания зависит в основном от радиоактивности строительных материалов, используемых в качестве ограждающих конструкций. Таким образом, роль ограждений и перекрытий в зданиях двойственна: с одной стороны, они снижают космическое (внешнее) гамма-излучение, с другой -- сами являются источником гамма-излучения и радиоактивных газов. Эквивалентная доза облучения от строительных материалов и конструкций составляет 55--60% .

В строительных материалах могут находиться следующие радионуклиды, присутствие которых обусловливает радиационный фон в помещении: II (уран--238), Тh (торий--232) и К (калий--40). Уран--238 по геохимическим свойствам и периоду полураспада подразделяется на две группы: урановую и радиевую (от радия--226 до свинца--206). В свою очередь продуктом распада радия--226 является радон--222 .

В природных условиях повышенной концентрацией радионуклидов обладают калиевые полевые шпаты, калийные соли, слюды, глауконит, минералы глин: монтмориллонит (бентонит), каолинит, гидрослюда и др., а также акцессорные минералы: циркон, монацит, сфен и др).

Радиоактивность горных пород определяется их составом, генезисом, условиями залегания, фациальными особенностями и другими факторами. Наибольшей радиоактивностью обладают магматические породы кислого и щелочного состава (гранит, кварцевый диорит и др.), наименьшей -- основные и ультраосновные породы (габбро, перидотит и др.).

Среди осадочных пород максимальной радиоактивностью обладают глины (причем глубоководные морские глинистые осадки более радиоактивны, нежели континентальные), глинистые и битуминозные сланцы. Радиоактивность осадочных пород значительно возрастает при обогащении их монацитом, глауконитом и глинистыми минералами.

Как следует из табл. наиболее высокое значение удельной эффективной активности радия -- 226 имеют глины, щебень из гранита, керамзитовый гравий. При изготовлении в заводских условиях керамзитового гравия из бентонитовых глин с высоким содержанием радионуклидов возможно образование технологических зон, опасных для здоровья персонала. Сам керамзит, широко применяемый в жилищном строительстве, по мнению многих специалистов, представляет потенциальную угрозу для здоровья человека. В связи с этим предлагается усовершенствовать существующую технологию керамзитового производства и ограничить его применение как строительного материала.

Серьезную опасность для здоровья человека представляет выделение радона из некоторых строительных материалов. В тех случаях, когда подвалы зданий надежно герметизированы, радон может поступать в жилые помещения не из грунта основания, а из строительных материалов. За счет радиоактивного распада дочерних продуктов он может накапливаться в поровом пространстве ограждающих и иных конструкций. Скорость эксхаляции (выделения) радона из строительных материалов во многом определяет концентрацию радона в воздухе внутри помещения. При значении гамма-фона 400 Бк/м³ помещение должно быть перепрофилировано.

Экспериментально установлено, что величина потока радона с единицы поверхности строительных материалов зависит от удельной эффективной активности радия -- 226, микроструктурных особенностей строительного материала, геометрии и состояния поверхностей строительных конструкций и от других факторов.

На концентрацию радона и природных радионуклидов в помещении большое влияние оказывает исходное сырье, используемое при производстве строительных материалов, а также технология их изготовления.

Поэтому уже на стадии проектирования должны быть определены требования к радиационному качеству строительных материалов и конструкций. При необходимости следует использовать строительные материалы с низкой удельной эффективностью естественных радионуклидов и скоростью эксхаляции радона. Для этих целей в процессе технологического производства производят закладку в строительные материалы различных исходных компонентов. Таким образом, чтобы обеспечить необходимую минимизацию радионуклидов, не допуская превышения нормируемого уровня.

На предприятиях (керамзитовые и кирпичные заводы, ДСК и т.д.), При любой форме собственности, необходима организация контроля за содержанием радионуклидов, как в сырье, полуфабрикатах и материалах, так и в воздухе рабочих помещений, по всей технологической цепочке -- от складов исходного сырья до выхода готовой продукции.

Одним из важнейших направлений строительной радиоэкологии начиная с 1986 г. стадо обоснование критериев оценки качества строительных материалов, имеющих радиоактивное загрязнение, вследствие аварии на Чернобыльской АЭС. При приемке жилых и общественных зданий в эксплуатацию они подлежат радиационному контролю. Здания необходимо перепрофилировать, если мощность эквивалентной дозы внешнего облучения (гамма-излучения) превышает 0,6 мк Зв/ч (над гамма-фоном открытой местности).

Некоторые новые виды экологически безопасных строительных материалов и изделий

Ячеистый бетон -- искусственный каменный материал, состоящий из затвердевшей смеси кремнеземнистых компонентов, вяжущего и равномерно распределенных пор, образованных гаообразователем. Характерную ячеистую структуру бетону придают мельчайшие воздушные ячейки, которые возникают при вспучивании смеси. При изготовлении ячеистого бетона используется цементно-известково-песчаное вяжущее.

Блоки из ячеистого бетона предназначены для кладки наружных и внутренних стен (размер блоков 200x300x600 мм) и перегородок зданий. Ячеистый бетон регулирует влажность в помещениях и способствует созданию благоприятного микроклимата. Он не гниет, не ржавеет, относится к негорючим строительным материалам класса А1. Радиационное качество значительно ниже нормативного (370 Бк/кг). Ячеистый бетон отвечает всем требованиям к тепло- и звукоизоляции.

Пеноизол -- новейший эффективный теплоизоляционный материал. Используется при теплоизоляции стен, потолков, полов, кровель жилых зданий и т.д. Способен удовлетворить потребности строительной индустрии за счет высокой технологичности и низкой стоимости. Представляет собой новое поколение карбамидного пенопласта, в котором в сравнении с первыми пенопластами («микропорой») уровень выделяемого токсичного формальдегида снижен в 10--15 раз.

Пеноизол долговечен, стоек к действию микроорганизмов и не имеет биоповреждений. Способен противостоять открытому пламени.

Гипсоволокнистый лист -- новый отделочный материал на основе гипса. Размеры листа: ширина -- 1,2 м, длина от 2,5 до 3,0 м, толщина 10--12 мм, его коммерческое название Кнауф-Суперлист. Применяется для устройства меж комнатных и межквартирных перегородок, облицовки стен, подвесных потолков, сборного пола и др.

Обеспечивает высокие теплоизоляционные свойства, высокую степень звукоизоляции от ударного и воздушного шума. Отличается высокой прочностью и огнестойкостью. Гипсоволокнистый лист, как и традиционный гипсокартонный, является экологически безопасным и химически нейтральным строительным материалом.

Лицевой керамический кирпич -- экологически чистый новый стеновой материал. По сравнению с другими материалами объединяет функции конструктивного и облицовочного материала, что позволяет возводить наружные стены в процессе их кладки. По сравнению с обычным бетоном и природным камнем лицевой керамический кирпич характеризуется более низким радиационным фоном (~ 100 Бк/кг), что позволяет использовать его для всех видов жилищного строительства.

Однако при производстве лицевого кирпича объемного окрашивания, когда используются различные шлаки, содержащие редкие элементы, необходима радиологическая проверка.

Натуральный линолеум. В зависимости от вида используемого связующего (смолы) различают следующие виды линолеумов: поливинилхлоридный (ПВХ), глифталевый (на основе полиэфирной смолы), коллоксилиновый (на основе нитроцеллюлозы) и резиновый, или релин (на основе синтетического каучука).

В последние десятилетия эти синтетические напольные покрытия стали постепенно вытеснять экологически безопасным натуральным линолеумом. Основным компонентом этого экологически чистого продукта является льняное масло, получаемое из семян масличного льна. Кроме льняного масла в состав связующего входит смесь смолы (живицы) и ископаемой смолы -- копалы.

Крупнейший в мире производитель натурального линолеума -- компания Forbo-- Кrommenie ВV из Нидерландов в качестве несущей основы материала использует ткань из джута, а из минеральных компонентов -- известняк.

Натуральный линолеум не аккумулирует пыль, стоек к биологическому воздействию. Очень ценным экологическим качеством натурального линолеума является его полная разлагаемость после длительного срока эксплуатации.

Ориентированно-стружечные плиты (ОСП) -- в сравнении с натуральной древесиной или фанерой лишены таких неблагоприятных свойств, как коробление, расслоение, не содержат выпавших сучков, трещин, внутренних пустот и т.д. Получают плиты из крупнозернистой ориентированной стружки по американской технологии. Используют для различных целей, в том числе в качестве одного из элементов фасада.

Новый материал легок в обработке, влагостоек, высокопрочен. По физико-механическим показателям ориентированно-стружечные плиты превосходят традиционные древесностружечные плиты в 2,5 раза. Но главное заключается в том, что хотя ОСП имеют в своей основе синтетические связующие, тем не менее они являются экологически безопасными,

Пенополистирол -- эффективный строительный материал, представляющий собой жесткий вспененный термопласт. На 98% он состоит из воздуха и лишь на 2% -- из полистирола. Используется в качестве среднего слоя строительных конструкций при отсутствии контакта плит с внутренними помещениями, т.е. покрывается гипсокартонном, штукатурится, цементируется или обшивается металлом. Пенополистирольные плиты могут использоваться для теплоизоляции крыш, полов, в качестве «термошубы» наружных стен жилых зданий, а также для изоляции от ударного шума.

Пенополистирол не впитывает влагу, не дает усадку, стоек к биологическому воздействию. Конечно, пенополистирол не является абсолютно экологически чистым материалом, однако в отличие от другого теплоизоляционного материала -- пенополиуретана, не выделяет таких особо опасных веществ, как изоцианты (канцерогены).

Обладая максимальным набором положительных свойств, необходимых для современных строительных материалов, пенополистирол имеет недостаток: он не огнестоек.

В последние годы пенополистирол находит применение в качестве морозозащитного слоя при строительстве автомобильных и железных дорог, а также в виде распределяющей нагрузки подложки при въездах на дороги и мосты.

Древеснополимерные материалы (ДПМ) получают из древесных опилок, стружки и других отходов растительного происхождения. В качестве связующего применяют термопласты (полиэтилен, полипропилен и др.). Изделия из ДПМ обладают экологической чистотой, биологически стойки (не разрушаются бактериями, грибком, термитами), имеют высокую прочность и низкое водопоглощение. С помощью экструзии, прессования и литья из ДПМ можно создавать изделия любой формы и конфигурации.

Известно, что для уменьшения выделения вредных веществ плиты ДВП и ДСП ламинируют, однако полностью исключить выделение из плит токсичных веществ невозможно из-за повреждений, механической обработки и т.д. В древеснополимерах этап недостаток отсутствует, так как в процессе изготовления при определенных режимах древесина превращается в пластик, лишенный токсичности.

Размещено на Allbest.ru