Древесина как современный строительный материал - Курсовая работа

Дерево является одним из первых строительных материалов, которые человек применил для постройки жилищ, мостов и других сооружений. Но с течением времени и появлением различных современных материалов, древесина не потеряла своей актуальности и более того встает вопрос о древесине как о инновационном строительном материале. Материалы I класса (до 370 Бк/кг) могут применяться на строительстве любых объектов, в том числе жилья, материалы II класса (до 740 Бк/кг) - в промышленном строительстве, строительстве дорог в пределах населенных пунктов. Материалы III класса (до 1500 Бк/кг) могут использоваться для строительства дорог за пределами населенных пунктов, а материалы IV класса - применяться только по специальному разрешению Федеральной службы Роспотребнадзора. Эффективная удельная активность (Аэфф) природных радионуклидов в строительных материалах (щебень, гравий, песок, бутовый и пилонный камень, цементное и кирпичное сырье и пр.), добываемых на их месторождениях или являющихся побочным продуктом промышленности, а также отходы промышленного производства, используемые для изготовления строительных материалов (золы, шлаки и пр.

древесина строительный конструирование

Дерево является одним из первых строительных материалов, которые человек применил для постройки жилищ, мостов и других сооружений. В наше время можно встретить постройки из дерева 16 века. Но с течением времени и появлением различных современных материалов, древесина не потеряла своей актуальности и более того встает вопрос о древесине как о инновационном строительном материале.

1. Особенности древесины и характеристики

1.1 Достоинства древесины как материала, учитываемые при конструировании

Малая плотность при относительно высокой прочности. Прочностные характеристики древесины приведены в таблице:

Малая теплопроводность. Коэффициенты теплопроводности (ккал/м * ч * град):

Звукоизлучающие свойства (резонанс). Древесина широко применяется для изготовления инструментов.

Стойкость к действию растворов кислот и щелочей; в связи с этим древесину хвойных пород применяют для изготовления емкостей, труб.

Способность к изгибу, что имеет существенное значение при гнутье древесины. Более высокой способностью к изгибу отличается древесина лиственных пород.

Сравнительно большая износостойкость.

Свойства "предупреждать" (потрескиванием) при критических нагрузках о своем скором разрушении.

Легкая обрабатываемость режущими инструментам

Хорошая склеиваемость

1.2 Недостатки древесины как материала, учитываемые при конструировании

Анизотропность, т.е. изменение механических характеристик в зависимости от породы, места произрастания, зоны в поперечном сечении ствола (заболонь, ядро, сердцевина), направления волокон, наличия пороков и их расположения, влажности и других факторов; это затрудняет отбор материала для ответственных изделий и сооружений.

· Изменение размеров и формы в результате усушки, разбухания, коробления, особенно под воздействием изменения температуры и влажности воздуха. Изза неравномерного удаления влаги возникают напряжения, которые приводят к растрескиванию материала.

· Растрескивание - отрицательное свойство древесины, но в некоторых случаях оно приносит пользу, обеспечивая плотность соединения (в емкостях, деревянных трубах, судах и т.п.). При закреплении разбухающих деталей из древесины возникает давление разбухания в пределах 8 - 32 кгс/см2.

· Низкое сопротивление раскалыванию. Однако это свойство имеет положительные значения при заготовке колотых сортиментов.

· Загнивание, повреждение насекомыми, возгорание в неблагоприятных условиях службы

С недостатками дерева как материала приходиться частично мириться, частично бороться. Для этого на современном рынке присутствует большой выбор антисептирующих материалов.

Обрабатывающие составы для улучшения и сохранения свойств древесины

Для защиты от

O влаги

O огня

O насекомых

O гниения

При этом эти составы позволяют сохранить эстетичность материала, и использовать их в жилых зданиях.

1.3 Методы защиты древесины

К антисептированию относят следующие методы химической обработки: · нанесение антисептических растворов кистью;

· нанесение защитных средств на поверхность древесины при помощи распылителей;

· кратковременное погружение деревянных деталей в растворы с подогревом или без подогрева.

Консервирование древесины - процесс введения защитных составов в глубокие слои древесины. К консервированию относят следующие методы химической защиты: · автоклавная пропитка;

· пропитка в горяче-холодных и паро-холодных ваннах;

· диффузионная пропитка.

Во всем мире, для пропитки древесины активно используют антисептики на водной основе.

Конструкционные мероприятия по борьбе с гниением сводятся к обеспечению воздушно-сухого состояния элементов здания, что достигается путем устройства гидро- и пароизоляционных слоев, препятствующих увлажнению древесины. Очень важным является удаление влаги из помещений - с ней можно справиться при помощи хорошей вентиляции.

1.4 Защита древесины от возгорания

Условия возгорания древесины

Возгорание возможно при наличии горючей среды (той же, например, древесины, прочих воспламеняющихся материалов) и окислителя, в роли которого обычно выступает кислород, содержащийся в воздухе. Источником зажигания может стать открытый огонь, искра от неисправной электропроводки либо бытового прибора, химическая реакция с выделением тепла и тому подобное.

Если имеются пути распространения огня (дерево, воспламеняющиеся материалы, вещества), то возгорание превращается в пожар. С незапамятных времен человек пытался обезопасить свое жилище от такой беды. Это делали путем уменьшения горючих (деревянных) элементов при строительстве, использовали доступные подручные огнеупорные материалы - например, глину, и тому подобное. Но рассмотрим современные способы защиты деревянного дома от огня.

Способы защиты древесины от огня

Сегодня для защиты древесины от огня в большинстве случаев применяют так называемые антипирены. По своему действию их подразделяют на две категории. Одни, при резком повышении температуры (возгорании), образуют на деревянных поверхностях особого рода защитную пленку. Другие, при аналогичных условиях, начинают выделять негорючие газы, замещающие в воздухе природный окислитель - кислород, и, таким образом, препятствуют распространению огня.

В продаже доступны каждому желающему специальные лакокрасочные материалы, а также пасты и обмазки (заменяющие, по сути, традиционную глину), которые действуют по этому принципу и служат защитой деревянного дома от огня. Используются они так же, как и обычные материалы.

Но защиту древесины от огня лучше всего обеспечивают пропитки. Наиболее качественная пропитка гарантируется в промышленных условиях, когда заготовленные лесоматериалы подвергаются обработке химическими веществами по специальным технологиям. Тогда соединения проникают глубоко в текстуру древесины, что дает требуемый результат.

В домашних условиях такого эффекта достигнуть трудно. Пропитка обычно выполняется поверхностным способом, но и этого нередко достаточно, чтобы защитить древесину от возгорания, либо, в случае его возникновения, воспрепятствовать дальнейшему расширению пожара.

Такие химические соединения могут быть как водорастворимыми, так и органорастворимыми. Потребители, как правило, отдают предпочтение первым, поскольку те содержат меньше вредных активных веществ. Но, с другой стороны, вторая категория нередко оказывается гораздо эффективней при возникновении опасности. Поэтому следует все тщательно взвесить.

Перед нанесением пропитки необходимо удалить старую краску, грязь и пыль с тех участков, которые будут подвергаться обработке - это поможет раствору глубже проникнуть в массив дерева. Антипирен наносится или малярной кистью, или посредством заводской аэрозольной упаковки. Ни в коем случае не нужно забывать о мерах безопасности - следует использовать маску либо противогаз, а по завершении пропитывания надо обязательно проветрить помещение.

Антипирены стоит приобретать того же типа и в тех же (по возможности) торговых точках, что и ранее. Неоднократная обработка древесины даже через длительное время (2-3 года) будет лишь усиливать эффективность защиты.

2. Особенности древесины, экологичность

O небольшой вес (600 - 900 кг/куб.м), позволяющий обходиться устройством более легких и дешевых (по сравнению с кирпичными домами) фундаментов;

O экологичность, низкий естественный радиационный фон; в деревянном доме обмен воздуха происходит более интенсивно, в том числе и через поры самой древесины: дом «дышит», что очень важно для создания комфортной среды жизнедеятельности человека;

O коррозионная стойкость - способность сопротивляться действию агрессивной среды, древесина не подвержена воздействию слабых растворов щелочей, солей, различных органических и минеральных кислот;

O возможность проведения строительных работ в зимнее время, легкость механической обработки и сборки, отсутствие необходимости в сложной отделке внутренних поверхностей стен;

O эстетичность внешнего вида, большие архитектурные возможности благодаря высокой пластичности, большому пределу прочности, ударной вязкости, сопротивлению раскалыванию;

O традиционность древесины в России как строительного материала, большие запасы хвойных пород леса, наиболее пригодных для строительства.

Конечно, самой важной особенностью древесины является экологичность. Об этом качестве стоит поговорить отдельно.

2.1 Радионуклиды в строительных материалах

Радиационная безопасность является одним из важнейших гигиенических критериев экологической безопасности материала и п?едставлена в медицине в разделе радиационной гигиены человека.

Экологичность строительных и отделочных материалов в последние годы стала одним из главных маркетинговых ходов производителей в рекламе своих товаров. Многие строительные и отделочные материалы продавцы и производители называют экологичными, несмотря на то, ?то в их состав входят токсичные для человека составляющие.

В се?едине 90-х годов, когда участились случаи повышенного содержания радона в сдаваемых в эксплуатацию домах, специалисты пришли к выводу, ?то это связано с повышенным содержанием радионуклидов в строительных материалах. В ?езультате был значительно изменен порядок радиационного кон???ля с???йматериалов.

Радиоактивность материала может быть связана с его месторождением или получена дополнительно с использованием сырья из каменоломен, карьеров и т.п., расположенных вблизи зон техногенного радиационного загрязнения литосферы. Таким образом, радиационное загрязнение строительных материалов может быть обусловлено не только его происхождением, но и привнесением в него из окружающей с?еды радиоактивных веществ-загрязнителей. В каждом случае это отрицательное свойство можно диагностировать по химическому составу материала.

Любое минеральное сырье, используемое в стр?ительстве, содержит радиоактивные вещества в различной концентрации. Это так называемая природная радиоактивность. Она присутствует как в сырье (щебень, песок, цемент и пр.), так и в готовой продукции (кирпич, керамическая плитка, железобетонные конструкции, товарный бетон и растворы, искусственные камни, облицовочные плиты).

Большинство строительных материалов конкретно являются природными компонентами экосистемы и имеют свои специфические радиационные свойства. Например, все строительные материалы минерального состава содержат в различном количестве химические элементы, изотопы которых радиоактивны. Наиболее опасными в э?ом отношении могут быть строительные материалы из природного камня и материалы на основе минеральных вяжущих. Кроме того, необходимо знать, ?то для одного и того же вида материала показатели по радиоактивности могут отличаться исходя из местоположения месторождения, возможен некоторый разброс данных от с?едних фоновых значений. Радиационную активность строительных материалов можно прогнозировать по их химическому составу и содержанию в них называемых элементов тяжелых металлов, изотопы которых максимально радиационно активны.

Естественная радиоактивность строительных материалов обусловлена содержанием в них природных радионуклидов, а именно: радия-226, тория-232, калия-40.

В трех радиоактивных семействах: урана (238U), тория (232Th) и актиния (235АС) в процессах радиоактивного распада постоянно образуется 40 радиоактивных изотопов. С?едняя эффективная эквивалентная доза внешнего облучения, которую человек получает за год от земных источников, составляет около 0.35 МЗВ, т.е. ?уть больше с?едней индивидуальной дозы, обусловленной облучением изза космического фона на уровне моря. Однако уровень земной радиации неодинаков в различных районах. Так, например, в 200 километрах к северу от Сан-Пауло (Бразилия) есть небольшая возвышенность, где уровень радиации в 800 раз п?евосходит с?едний и достигает 260 МЗВ в год. На юго-западе Индии 70 000 человек живут на узкой приб?ежной полосе, вдоль которой тянутся пески, богатые торием. Эта группа лиц получает в с?еднем 3.8 МЗВ в год на человека. Как показали исследования, во Франции, ФРГ, Италии, Японии и США около 95% населения живут в местах с дозой облучения от 0.3 до 0.6 МЗВ в год.

Около 3% получает в с?еднем 1 МЗВ в год и около 1.5% более 1.4 МЗВ в год.

Если человек находится в помещении, доза внешнего облучения изменяется за счет двух противоположно действующих факторов: 1) Экранирование внешнего излучения зданием.

2) Облучение за счет естественных радионуклидов, находящихся в материалах, из которого постр?ено здание.

Исходя из концентрации изотопов 40К, 226Ra и 232Th в различных строительных материалах мощность дозы в домах изменяется от 4 10-8 до 12 10-8 Гр/?. В с?еднем в кирпичных, каменных и бетонных зданиях мощность дозы в 2-3 раза выше, чем в де?евянных.

В организме человека постоянно присутствуют радионуклиды земного происхождения, поступающие че?ез органы дыхания и пищеварения.

Наибольший вклад в формирование дозы вну?р?ннего облучения вносят 40К, 87Rb, и нуклиды рядов распада 238U и 232Th

2.2 Требования НРБ-99 и ГОСТ к содержанию радионуклидов в строительных материалах

Контроль радиационной безопасности строительных материалов на территории России проводится в соответствии с Федеральными законами «О радиационной безопасности населения» и «О санитарно-эпидемиологическом благополучии населения».

В соответствии с Федеральным законом «О санитарно-эпидемиологическом благополучии населения» № 52-ФЗ от 30.03.99 г., «государственные санитарно-эпидемиологические правила и нормативы - нормативные правовые акты, устанавливающие санитарно-эпидемиологические требования (в том числе критерии безопасности и (или) безвредности факторов среды обитания для человека, гигиенические и иные нормативы), несоблюдение которых создает угрозу жизни или здоровью человека, а также угрозу возникновения и распространения заболеваний».

«Соблюдение санитарных правил является обязательным для граждан, индивидуальных предпринимателей и юридических лиц» (статья 39).

«За нарушение санитарного законодательства устанавливается дисциплинарная,административная и уголовная ответственность» (статья 55).

В соответствии с федеральным законом «О радиационной безопасности населения» № 3-ФЗ от 09.01.96 г. «Радиационная безопасность населения - состояние защищенности настоящего и будущего поколений людей от вредного для их здоровья воздействия ионизирующего излучения» (статья 1).

«Граждане Российской Федерации, иностранные граждане и лица без гражданства, проживающие на территории Российской Федерации, имеют право на радиационную безопасность. Это право обеспечивается за счет проведения комплекса мероприятий по предотвращению радиационного воздействия на организм человека ионизирующего излучения выше установленных норм, правил и нормативов.» (статья 22).

Основными нормативными документами для определения радиационной безопасности строительных материалов являются: СП 2.6.1.758-99 «Нормы радиационной безопасности (НРБ-99)» и ГОСТ 30108-94 «Материалы и изделия строительные. Определение удельной эффективной активности естественных радионуклидов».

ГОСТ 30108-94

ГОСТ 30108-94 введен в действие 1 января 1995 г. Постановлением Госстроя России от 30 июня 1994 г. № 18-48.

В соответствии с данным ГОСТОМ, естественные радионуклиды (ЕРН) - основные радиоактивные нуклиды природного происхождения, содержащиеся в строительных материалах: радий (226Ra), торий (232Th), калий (40К);

В стандарте прописаны способы измерения удельной эффективной активности радионуклидов и в зависимости от значений, выделены классы строительных материалов.

Удельная эффективная активность ЕРН (Аэфф) - суммарная удельная активность ЕРН в материале, определяемая с учетом их биологического воздействия на организм человека

Стандарт устанавливает экспрессный и лабораторный методы определения удельной эффективной активности ЕРН в строительных материалах и изделиях

Экспрессный метод предназначен для проведения: - периодического и входного контроля сыпучих строительных материалов и отходов промышленного производства, а также строительных изделий в соответствии с действующими нормативными документами;

- предварительной оценки разрабатываемых горных пород в карьере.

Условием применения экспрессного метода является отсутствие загрязнения материалов и изделий техногенными радионуклидами.

Лабораторный метод предназначен для: - установления класса строительного материала (изделия);

- уточнения класса строительного материала (изделия) в случае получения граничных значений по экспрессному методу;

- сертификации продукции.

В соответствии с ГОСТОМ, результаты определения удельной эффективной активности ЕРН в материалах заносят в журнал, в котором должны быть указаны: - наименование материала;

- наименование предприятия-изготовителя или предприятия-потребителя;

- местоположение точек отбора пробы;

- даты отбора пробы и проведения измерений;

- удельные активности радия, калия, тория с погрешностями;

- удельная эффективная активность с погрешностью;

- фамилия, должность и подпись лица, проводившего измерения. [2]

После проведения испытаний определяют класс строительных материалов. По удельной эффективной активности природных радионуклидов строительные материалы делятся на 4 класса. Материалы I класса (до 370 Бк/кг) могут применяться на строительстве любых объектов, в том числе жилья, материалы II класса (до 740 Бк/кг) - в промышленном строительстве, строительстве дорог в пределах населенных пунктов. Материалы III класса (до 1500 Бк/кг) могут использоваться для строительства дорог за пределами населенных пунктов, а материалы IV класса - применяться только по специальному разрешению Федеральной службы Роспотребнадзора. (см. таблицу 3).

Таблица 3. Критерии для принятия решения об использовании строительных материалов согласно гигиеническим нормативам.

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 производств. сооружений

От 740 до 2800 III Дорожное строительство вне населенных пунктов

Св. 2800 IV Вопрос об использовании материала решается по согласованию с Госкомсанэпиднадзором

С введением ГОСТ 30108-94 «Материалы и изделия строительные. Определение удельной эффективной активности естественных радионуклидов» обязательно проводятся исследования образцов строительных материалов на удельную эффективную активность естественных радионуклидов Радия-226, Тория-232 и Калия-40.

НРБ-99. Паспорт качества

Нормы радиационной безопасности (НРБ-99) были утверждены Главным государственным санитарным врачом Российской Федерации 2 июля 1999 г.

Нормы радиационной безопасности НРБ-99 (далее - Нормы) применяются для обеспечения безопасности человека во всех условиях воздействия на него ионизирующего излучения искусственного или природного происхождения.

Требования и нормативы, установленные Нормами, являются обязательными для всех юридических лиц, независимо от их подчиненности и формы собственности, в результате деятельности которых возможно облучение людей, а также для администраций субъектов Российской Федерации, местных органов власти, граждан Российской Федерации, иностранных граждан и лиц без гражданства, проживающих на территории Российской Федерации.

В соответствии с НРБ-99, в стандартных условиях монофакторного поступления радионуклидов, годовое поступление радионуклидов через органы дыхания и среднегодовая объемная активность их во вдыхаемом воздухе не должны превышать числовых значений ПГП и ДОА, приведенных в приложениях к НРБ-99, где пределы доз взяты равными 20 МЗВ в год для персонала и 1 МЗВ в год для населения. [8]

В условиях нестандартного поступления радионуклидов величины ПГП и ДОА устанавливаются методическими указаниями федерального органа госсанэпиднадзора.

Для женщин в возрасте до 45 лет, работающих с источниками излучения, вводятся дополнительные ограничения: эквивалентная доза на поверхности нижней части области живота не должна превышать 1 МЗВ в месяц, а поступление радионуклидов в организм за год не должно быть более 1/20 предела годового поступления для персонала. В этих условиях эквивалентная доза облучения плода за 2 месяца невыявленной беременности не превысит 1 МЗВ.

Эффективная удельная активность (Аэфф) природных радионуклидов в строительных материалах (щебень, гравий, песок, бутовый и пилонный камень, цементное и кирпичное сырье и пр.), добываемых на их месторождениях или являющихся побочным продуктом промышленности, а также отходы промышленного производства, используемые для изготовления строительных материалов (золы, шлаки и пр.), не должна превышать: - для материалов, используемых в строящихся и реконструируемых жилых и общественных зданиях (I класс): Аэфф = ARA 1,3ATH 0,09AK Ј 370 Бк/кг, где ARA и ATH - удельные активности 226Ra и 232Th, находящихся в равновесии с остальными членами уранового и ториевого рядов, АК - удельная активность К-40 (Бк/кг);

- для материалов, используемых в дорожном строительстве в пределах территории населенных пунктов и зон перспективной застройки, а также при возведении производственных сооружений (II класс): Аэфф Ј 740 Бк/кг;

- для материалов, используемых в дорожном строительстве вне населенных пунктов (III класс): Аэфф Ј 1,5 КБК/кг.

При 1,5 КБК/кг 4,0 КБК/кг материалы не должны использоваться в строительстве. [8]

В соответствии с НРБ-99, паспорт санитарный - документ, разрешающий организации в течение установленного времени проводить регламентированные работы с источниками ионизирующего излучения в конкретных помещениях, вне помещений или на транспортных средствах.

При продаже строительных материалов и изделий обеспечить потребителя сопроводительной документацией (инструкции по использованию, паспорт качества, сертификат соответствия и др.), необходимой для оценки возможных рисков причинения вреда и принятия им соответствующих мер безопасности;

Для опасных строительных материалов и изделий необходимые меры безопасности должны быть указаны изготовителем в паспорте качества, включаемом в состав сопроводительной документации при реализации продукции.

2.3 Челябинские строительные материалы

Средние значения средневзвешенных значений эффективной удельной активности естественных радионуклидов в стройматериалах Челябинска приведены в таблице 4 [3].

Таблица 4

Область, Число жителей, тыс. чел. Масса используемых стройматриалов, т/ (чел. · г.) Сэф, Бк/кг Средняя мощность дозы в помещении D, НГР/ч Средняя эффективная эквивалентная доза H, МКЗВ/г.

Челябинская 3476 5,2 97 77 459

В последние годы на рынке стеновых строительных материалов Челябинска идет бум легких бетонов. Легкие бетоны привлекают застройщиков тем, что одновременно могут выполнять и несущую, и теплосберегающую функцию.

К легким бетонам относится также керамзитобетон. Керамзит - это шарики из обожженной глины. Продавцы керамзита широко рекламируют тот факт, что производится он из натурального сырья безо всякой химии. На самом деле, натуральность глины может сыграть и злую роль. Все зависит от месторождения, где добывают глину для производства керамзита. Известно, что залежи глины могут содержать в себе природные радионуклиды с большим периодом полураспада. А анализы концентрации содержания радионуклидов делаются лишь в редких случаях. Приобретая керамзит, керамзитобетонные блоки, есть риск купить продукцию, в которой превышено предельно допустимое содержание природных радионуклидов. Повышенное содержание радионуклидов в материале ведет к постоянному истечению из него радиоактивного газа - радона. Радон тяжелее воздуха, поэтому особенно опасно, когда подвал дома сделан из материала с превышением ПДК по радионуклидам.

Можно порекомендовать покупать крупные партии стеновых строительных материалов с дозиметром радиации. Такой прибор можно приобрести в Челябинске за 2-3 тыс. руб.

2.4 Российские строительные материалы

Средние значения удельной активности естественных радионуклидов в образцах стройматериалов, используемых в бывших союзных республиках СССР представлены в таблице 5.

Таблица 5 [4]

Республика Число жителей, млн чел Количество исследованных образцов Число обследованных месторождений Удельная активность, Бк/кг всего на 1 млн жителей 226Ra 232Th 40K Сэф

РСФСР 144,027 2944 2579 17,9 25,2 24,4 370 89

Украинская 50,973 517 433 8,5 28 33 407 106

Узбекская 18,479 55 54 2,9 28 31 477 110

Казахская 16,036 184 170 10,6 42 27 511 120

Белорусская 10,002 62 58 5,8 24 29 585 112

Азербайджанская 6,718 88 69 10,3 24 19 237 69

Грузинская 5,239 33 22 4,2 28 27 444 101

Таджикская 4,643 38 35 7,6 32 30 470 111

Молдавская 4,142 7 7 1,7 26 17 270 73

Киргизская 4,055 58 52 12,8 35 33 492 120

Литовская 3,603 101 69 19,2 27 29 659 120

Армянская 3,369 8 8 2,4 37 42 792 159

Туркменская 3,271 42 40 12,2 27 17 311 75

Латвийская 2,621 36 35 13,4 25 26 466 99

Эстонская 1,541 9 9 5,8 21 13 348 68

Из таблицы видно, что средние значения удельных активностей по отдельным радионуклидам для строительных материалов различных республик близки, находятся в пределах средних значений активной эффективности почвы и почти на 30 % меньше средней величины активной эффективности (Сэф) земной коры.

Основные проблемы в части радиационной безопасности стройматериалов в Северо-Западном федеральном округе связаны с гранитным щебнем. К сожалению, поставки минерального сырья осуществляются по паспортам качества, которые не являются документами строгой отчетности, а при наличии большого количества посредников возможны различные злоупотребления.

В последние годы наметилась положительная тенденции к указанию радиационной активности в технической документации на строительные материалы камнедобывающей и обрабатывающей отраслей. Так, например, для строительных материалов из гранита - слебов, окантованных облицовочных плит, изделий малых архитектурных форм из карельского гранита в техническую информацию на материал, наряду с эксплуатационно-техническими показателями - плотностью, водопоглощением, истираемостью, морозостойкостью, пределом прочности при сжатии, - включен показатель радиоактивности. Для торговых марок месторождений гранита «кашина гора», «винга», «сюскюянсаари», «габбро», «мансуровское», «амфиболит», «сибирское», «граносиенит», «немецкая гора» величина радиоактивности не превышает 200 единиц, «возрождение» - до 180, «колгувара» - до 165, «сопка бунтина» - до 300.

Следует соблюдать осторожность при выборе новой строительной продукции, так как специальных требований к этим материалам еще нет. Например, сегодня не предъявлены требования к многочисленным вариантам сухих смесей для штукатурных и других подготовительных работ под окончательную отделку фасадных поверхностей и поверхностей внутри помещений, несмотря на то, что для их изготовления практически всегда применяют песок (в документации на продукт нет характеристик радиоактивности материала).

Сейчас на всех крупных предприятиях, производящих стройматериалы, организован производственный радиационный контроль. Проблемы могут возникнуть лишь с материалами мелких предприятий стройиндустрии. За нарушение требований в области радиационной безопасности виновные могут быть привлечены не только к административной, но и к уголовной ответственности. Что касается повышенного радиационного фона в жилых помещениях, то такой проблемы в России не существует.

2.5 Зарубежные строительные материалы

Привозные каменные материалы из других стран также маркируются, например, для мрамора «Индиан Грин» - А эфф. = 11,5Бк/кг (индийское месторождение); гранита «Жиоро Венец» - А эфф.= 146,6 Бк/кг (бразильское месторождение).

В таблице 6 представлена удельная активность радионуклидов в строительных материалах зарубежных стран.

Таблица 6

Страна Стройматериал Удельная активность, Бк/кг

226Ra 232Th 40K

Строительный камень

Великобритания Гранит 89 81 111

Венгрия Мрамор 18 11 74

ФРГ Гранит 100 80 1299

Базальт 33 37 444

Туф, пемза 111 126 1073

Сланец 44 56 888

Известняк, мрамор < 18 < 18 37

Песчаник, кварцит < 33 < 33 480

Италия Туфолитоид 129 122 1539

Ненфро 241 218 2068

Наполнители бетона

ФРГ Песок, гравий < 15 < 18 241

Пористый сланец 41 67 555

Финляндия Песок, гравий 37 43 1054

Швеция Легкий наполнитель 144 158 10

Великобритания То же 4 7 33

США Гравий 26 18 370

Песок 30 30 444

Норвегия Легкий наполнитель 52 56 810

Венгрия Керамзит 41 63 630

Вяжущие

США Цемент 18 11 111

Великобритания Цемент 22 18 155

Гипс 22 7 141

Норвегия Клинкер 96 59 814

Цемент 30 18 241

Гипс 11 3 11

Венгрия Цемент 26 18 149

ФРГ Портландцемент < 26 < 18 241

Известь < 30 22 185

Гипс < 18 < 10 96

Финляндия Цемент 44 26 241

Гипс 7 2 26

Швеция Цемент 55 47 241

Гипс 4 1 22

Великобритания Легкий бетон 59 26 370

США Бетон 26 18 296

Норвегия Бетон 28 36 651

Венгрия Бетон 11 15 185

Дорожные блоки 52 59 555

Финляндия Легкий бетон 49 36 370

Швеция Легкий бетон 55 18 299

Легкий бетон с квасцовым сланцем: 1947- 1975 гг. 1295 67 770

После 1975 г. 333 28 529

Кирпич

Тайвань Красный кирпич 47 65 577

Черепица 53 60 448

Великобритания Силикатный кирпич 15 4 333

Кирпич 52 44 703

Норвегия Кирпич 63 74 1136

Венгрия Красный кирпич 44 52 592

Желтый кирпич 52 44 629

Кирпич 48 52 629

Саман 33 44 592

Огнеупорный кирпич 44 78 666

Кровельные пластины 74 56 777

ФРГ Кирпич 59 67 673

Таким образом, в настоящее время радиационная безопасность строительных материалов в среднем везде одинаковая. Все зависит от честности поставщиков материалов, от соблюдения норм радиационной безопасности, правильного заполнения паспорта на строительные материалы. Россия слегка уступает Европе в плане достоверности документации на реализуемое сырье, но в целом строительные материалы в России,и в том числе в Челябинске, безопасны.

Но древесина в сравнении с другими материалами является наиболее экологически безопасным. Т.к из строительных материалов наименьшей удельной активностью обладает древесина (ниже 1 Бк/кг). Активность бетона в зависимости от исходных компонентов (песка и цемента), как правило, в 30 50 раз больше, чем у древесины. Что является существенной разницей.

3. Энергозатраты

Энергозатраты для производства 1 тонны материала, Дж х 109/т / Нефтяной эквивалент, т

Сталь (мягкая) / 60 / 1,5

Титан / 800 / 20

Алюминий / 250 / 6

Кирпич / 6 / 0,15

Бетон / 4 / 0,1

Углевоокнистые композиты / 4000 / 100

Дерево (сосна, ель) / 1 / 0,025

Мы видим, что одним из самых не затратным материалом при производстве является дерево.

3.1 Дворец спорта в городе Архангельск

Деревянные конструкции издавна широко применяются в строительстве благодаря сочетанию замечательных свойств древесины: высокой прочности и небольшой плотности, малой теплопроводности и легкости обработки, высокой морозостойкости и сейсмостойкости, достаточной пористости, которая способствует воздухообмену между помещениями и наружной атмосферой.

Отечественным достижением в развитии клееных конструкций явился Дворец спорта в г. Архангельске пролетом 63 м, проект которого был разработан при участии М. Ю. Заполя и В. И. Травуша. Сегментные клеедеревянные арки с размерами поперечного сечения

32 ? 160 см размещались с шагом 6 м и передавали распор на нижерасположенные железобетонные конструкции.

3.2 Взбиваем дерево, как пену: разработан новый тип теплоизоляции

Для большинства инвесторов, архитекторов и строителей сегодня очевидно, что использование теплоизоляции в зданиях позволяет существенно сократить затраты на эксплуатацию помещений.

Однако ученые посчитали, что на рынке до сих пор нет теплоизоляции, которая бы соответствовала требованиям экологичности и эффективности. Новый материал соответствующий этим требованиям был разработан учеными из института Фраунгофер. Они долгое время занимались исследованиями свойств древесины, ее взаимодействия с другими компонентами, и в итоге изобрели «вспененную древесину». Новый утеплитель изготавливается из натурального дерева и газа. На первом этапе древесину тщательно измельчают, пока не образуется вязкий и слизистый раствор. Через некоторое время в образованный раствор вводят газ, который вступая в реакцию с древесиной, превращает слизь в своеобразную пену. Исследования затвердевшего материала показали, что он безопасен для здоровья человека. Причем новый материал плохо пропускает тепло, он соответствует всем строительным нормам, которые установлены для теплоизоляции. Промышленность может выпускать данный материал в двух основных комбинациях: либо жесткие плиты повышенной плотности, либо гибкие маты. Среди очевидных преимуществ рассматриваемой теплоизоляции следует выделить хорошую прочность и устойчивость к проникновению влаги. Также у материала хорошая упругость - он способен сохранять свою первичную форму после длительного периода эксплуатации. На данный момент работниками института Фраунгофер ведется работа над изучением новых качеств изобретенного материала, а также над повышением уже существующих положительных характеристик. Однако источники не говорят о пожарной безопасности изобретения, и бактериологической стойкости.

3.3 Материал WOODSKIN

Недавно междисциплинарная дизайн-студия MAMMAFOTOGRAMMA представила гибкий материал с покрытием из древесины. Этот материал, названный WOODSKIN, изготовленный с использованием станка с ЧПУ, может принимать любые абстрактные архитектурные формы.

WOODSKIN представляет собой сэндвич-плитки треугольной формы. В качестве наружных слоев использована финская фанера, а сердцевину составляют композитный нейлон и полимерная сетка. Все три компонента склеиваются между собой и спрессовываются для увеличения прочности. Затем наружные фанерные слои полученной сэндвич-панели подрезаются на станке с ЧПУ на небольшие треугольники, при этом текстильная сетка между ними не дает им распасться.

Самым главным достоинством нового материала является адаптация под требования проекта заказчика. Он может указать размер треугольников, геометрию и плотность в пределах сэндвич-листа, а также выбрать желаемую толщину древесины (от 4 мм до 30 мм). WOODSKIN выпускается как в листах, так и в рулонах. Материал может быть соединен между собой для создания больших по площади и непрерывных поверхностей. При формировании архитектурной структуры стабильность материала достигается посредством изгибов и складок, в некоторых случаях для дополнительной прочности и устойчивости могут быть использованы поддерживающие стойки. В качестве финишной отделки готовой конструкции могут быть использованы различные отделочные и гидроизоляционные материалы.

В настоящее время разрабатывается пользовательское программное обеспечение с помощью которого пользователи смогут самостоятельно проектировать и реализовывать свои идеи по созданию архитектурных конструкций желаемых размеров и формы.

3.4 Деревянная башня

Всемирно известная дизайнерская фирма Skidmore, Owings and Merril, сокращенно SOM, на днях опубликовала результаты своего исследовательского проекта «Timber Tower» («Деревянная Башня»), в котором предлагается построение небоскребов из древесины в целях сокращения выбросов углекислого газа в атмосферу.

По данным американского Агентства по охране окружающей среды на обслуживание зданий приходится 36 процентов от общего потребления энергии, а высокие небоскребы, построенные из металла и железобетона, имеют особенно высокий углеродный след. В отличие от них, конструкция деревянных высоток, разработанная компанией SOM, обеспечит сокращение выбросов углекислого газа на 75 процентов.

В своих исследованиях архитекторы основывались на существующей конструкции деревянного здания, разработанной ими еще в 1965 году. Жилой комплекс Dewitt-Chestnut, построенный в Чикаго по этому проекту, имеет 42 этажа и возвышается над землей на 395 футов (118,5 метра). Исследования показали, что укрепление массива древесины бетоном только в определенных точках с высокой нагрузкой (например, в узлах фермы), значительно улучшает общую устойчивость конструкции, при этом отпадает необходимость использования стальных структур, и требуется гораздо меньше бетона, чем в аналогичных постройках.

Таким образом, архитекторы из SOM считают, что предлагаемая система технически осуществима как с точки зрения общего проектирования зданий и сооружений, так и с точки зрения архитектуры, внутренней планировки и коммуникационных возможностей. Однако, до

Не смотря на то что, древесина, как строительный материал, используется не первое тысячелетие, остается не только актуальным, но и дает предпосылки как материал будущего. Кроме того в современной экологической обстановке, очень важным критерием является экологичность строительных материалов, из которых мы строим жилые дома. И в этом качестве дереву нет равных.

Размещено на .ru