Особливості збереження і регенерації історико-архітектурного середовища в умовах надмірної вологості та радонових забруднень - Автореферат

Мета дослідження полягає у розробці методів і засобів захисту архітектурного середовища від шкідливої сумісної дії вологості і радону в умовах регенерації забудови історичних центрів міст. · визначити методи захисту будівель і споруд від сумісної дії вологості і радону і провести аналіз результатів ефективності впровадження таких методів у практику захисту архітектурного середовища; · розробити способи захисту історичного архітектурного середовища, включаючи обєкти нового будівництва, від сумісної дії вологості і радону; виявити оптимальні способи усунення вологості із стін будівель житлового і адміністративного призначення старої історичної забудови міст; Наукова новизна одержаних результатів полягає у розробці теоретичних основ, вдосконаленні методичних засад дослідження поширення вологості і радону в середовищі історичної забудови міст та обґрунтуванні і розробці прийомів, засобів захисту від їх дії. · встановити характер і класифікацію сумісної дії вологості і радону на архітектурне середовище в залежності від обємно-планувальних рішень будівель і споруд;Методика осушування конструкцій мурованих стін будівель і споруд шляхом утворення хімічних гідроізоляційних барєрів основана на використанні трьох основних видів інфузійних речовин: таких, що мають ущільнюючий характер (калієве чи натрієве скло), гідрофобізуючий (розчин органіко-кремнистих сполук в органічних розчинниках - словацький "Сілгел", угорський SILICOPHOB-ANHYDRO, англійський P.COX і німецький AIDA) та просочувальний характер (при методах "Тізол" і "ГЕРМЕТИК" водні розчини рідкого скла - натрієвого для звичайних будівель і калієвого - для памяток архітектури - з домішками силіконових або силанолатових гідрофобізаторів). В результаті одержаних даних було сформовано 5 груп обєктів для перевірки і опрацювання найбільш доцільних методів захисту або санації конструкцій і внутрішнього матеріального середовища будівель від дії вологості (групи 1-4) і радону (група 5 на обєктах 1-ої і 2-ої груп): 1-ша група складалась з 3-х обєктів з влаштуванням додаткової горизонтальної гідроізоляції шляхом прорізання кладки і вкладання скла або рифленої жерсті з нержавіючої сталі, охоронної примурівки і повітряних вентиляційних прошарків; 2-га група - з 3-х обєктів з просушуванням стін каналиками Кнаппена, Тайовського, К. За детальною програмою досліджень спеціальних засобів захисту архітектурного середовища було виконано великий обсяг пошукових обстежень обєктів житлового комплексу Східної Словаччини по вивченню радонових забруднень з врахуванням впливу конкретних факторів оточуючого середовища, обємно-планувальних і конструктивних рішень будівель та впровадженню протирадонових барєрів. В залежності від обємно-планувальних рішень, потужності джерела радону і матеріалів стін та фундаментів було обрано 9 обєктів для дослідження ефективності барєрів подвійної ізолюючої властивості: від шкідливої сумісної дії вологості і радону. Барєри були виготовлені з гуми; поліетилену 1; поліетилену 2; поліпропілену; ПВХ 1; ПВХ 3; ПВХ Р; алюмінієвої фольги; модифікованого асфальту з метою виявити найбільш сприятливі умови їх впровадження в залежності від потужності джерела і характеру проникнення радону в приміщення.Проникаючи через тріщини і щілини у фундаментах, підлозі, стінах радон потрапляє в перші поверхи і підвальні приміщення, затримується в них і накопичується. До зон особливого ризику необхідно віднести будівлі і споруди архітектурного середовища історико-культурної спадщини Словаччини, України, Польщі, де відсутні дослідження по виявленню джерел радону, а також сумісної дії цих небезпечних чинників. На основі проведеного аналізу існуючих досліджень і визначених особливостей дії радону в структурній організації архітектурно-містобудівного середовища в роботі розроблено теоретичні моделі, методики визначення характеристик та цілісної картини сумісної дії вологості і радону. На основі отриманих наукових результатів доведено, що застосування заходів збереження і регенерації історичного архітектурного середовища (архітектурно-будівельні заходи - від містобудівельних до архітектурно-конструктивних) у поєднанні із застосуванням методів і засобів захисту від сумісної дії вологості і радону зменшує ризик забруднення середовища, а застосування сконструйованих автором універсальних барєрів захисту від їх сумісної дії забезпечує зниження еквівалентної обємної активності радону (EOAR) на 80 %. Розроблено рекомендації по використанню засобів, матеріалів і технологій для захисту від сумісної дії вологи і радону різних структурних рівнів - центру міста, вузла, кварталу - та на архітектурному рівні - будівель, дворів - з метою зменшення концентрації радону і його шкідливого впливу на здоровя людей.

З метою ефективного попередження негативних наслідків дії радону необхідне подолання складеного стереотипу, що тільки радіаційні аварії або витоки високорадіоактивних відходів можуть створювати несприятливі умови для проживання і загрозу для здоровя великих контингентів людей. Основним джерелом радону є геопатогенні зони (розломи) земної кори, з яких радон утворюється в результаті природного радіоактивного розпаду. Радон-222 є продуктом розпаду радію-226 - радіоктивної речовини, поширеної повсюдно. Проникаючи через тріщини і щілини у фундаментах, підлозі, стінах радон потрапляє в перші поверхи і підвальні приміщення, затримується в них і накопичується. Існують території з різним вмістом радону в повітрі, що повязано з природним вмістом радію в ґрунті і щільністю забудови. Тому вміст радону, що звільнюється з земної кори, значно відрізняється в різних місцях земної кулі, в окремій країні, регіоні. Беручи до уваги розчинність радону у воді, враховуючи його постійну присутність в ґрунтовому повітрі, коливання рівня ґрунтових вод, необхідно підкреслити подвійну шкідливу дію вологи і радону. До зон особливого ризику необхідно віднести будівлі і споруди архітектурного середовища історико-культурної спадщини Словаччини, України, Польщі, де відсутні дослідження по виявленню джерел радону, а також сумісної дії цих небезпечних чинників. Розробка засобів захисту в умовах збереження і регенерації цінного архітектурного середовища вимагає ґрунтовних досліджень і подальшого розвитку.

На основі проведеного аналізу існуючих досліджень і визначених особливостей дії радону в структурній організації архітектурно-містобудівного середовища в роботі розроблено теоретичні моделі, методики визначення характеристик та цілісної картини сумісної дії вологості і радону. Це дозволило визначити наявність і рівні обємної активності радону (OAR) в конструкціях фундаментів і стін, в приміщеннях будівель, в ґрунті основи тротуарів і доріг.

Проаналізовано методи і прилади вимірювання радону і його похідних - сцинтиляційні і іонізаційні камери, двофільтрові методи, електрети, детектори слідів у твердій фазі. Запропоновано авторський метод з використанням монітору OAR продовженої дії. В результаті власних досліджень вдосконалено метод математичного моделювання проникнення радону в архітектурне середовище.

Спираючись на результати авторських експериментів на 580-ти архітектурних обєктах різних за часовими, стилістичними, архітектурно-просторовими та конструктивно-будівельними ознаками, 187 з яких були відібрані для ілюстрації експериментів (обєкти в 5-ти містах Словаччини), проаналізовано ефективність заходів захисту при реставрації і пристосуванні обєктів культурно-історичної спадщини, при реконструкції і регенерації сформованого архітектурно-містобудівного середовища.

Встановлено, що проникнення радону в приміщення знаходиться у взаємозвязку з обємно-просторовим і архітектурно-планувальним рішенням будівель: приміщення цокольних поверхів над підвалами мають вдвічі менші показники OAR ніж ті, що знаходяться безпосередньо на фундаментах і ґрунті основи, а OAR у підвальних приміщеннях і на перших поверхах вищі, в порівнянні з приміщеннями вищих поверхів.

На основі отриманих наукових результатів доведено, що застосування заходів збереження і регенерації історичного архітектурного середовища (архітектурно-будівельні заходи - від містобудівельних до архітектурно-конструктивних) у поєднанні із застосуванням методів і засобів захисту від сумісної дії вологості і радону зменшує ризик забруднення середовища, а застосування сконструйованих автором універсальних барєрів захисту від їх сумісної дії забезпечує зниження еквівалентної обємної активності радону (EOAR) на 80 %. Для ще більшого ефекту санації середовища приміщень будівель історичної забудови з середнім і високим радоновим ризиком автором рекомендується влаштування систем примусової вентиляції із всмоктуванням свіжого повітря на відмітках вищих за рівень поверхні ґрунту. вологість радон історична архітектурне

При розробці засобів захисту історичної забудови міст автором запропоновані комплексні методи досліджень, експериментальні розрахунки, методи оптимізації архітектурного середовища, досвід і програми міжнародних організацій (IKOMOS, IFLA), апробовані вченими Словаччини, України, Польщі, Канади.

Розроблено рекомендації по використанню засобів, матеріалів і технологій для захисту від сумісної дії вологи і радону різних структурних рівнів - центру міста, вузла, кварталу - та на архітектурному рівні - будівель, дворів - з метою зменшення концентрації радону і його шкідливого впливу на здоровя людей.

За результатами проведених експериментів рекомендовано впровадження розроблених автором конструкцій протирадонових барєрів, в яких враховані особливості фізико-механічних і хімічних властивостей та довговічність їх матеріалів: з гуми, поліетилену (ПЕ), полівінілхлориду (ПВХ), алюмінієвої фольги, модифікованого асфальту. Розроблено методику таких барєрів в різних умовах і різних типах будівель і споруд.

Автором запропоновано поділ територій історичної забудови міста на три умовні зони за критерієм рівня шкідливої дії і можливих комбінацій захисту архітектурно-планувальними методами: · зона А (будівлі);

· зона Б (площі, двори, майданчики);

· зона В (відкриті території); ця зона, в свою чергу, поділена на: зону В 1 (найбільшого ризику), зону В 2 (поміркованого ризику).

В результаті досліджень розроблені методи і засоби захисту в умовах збереження і регенерації історичного середовища, територій, будівель і споруд від вологості, радону та їх сумісної дії, головними з яких є: · Архітектурно-містобудівні і захисту ландшафту і мереж: - дотримування умов експлуатації інженерно-планувальної структури території: захист від підтоплення, благоустрій берегових зон, запобігання зсувів (зона В 1);

- введення в конструкцію доріг, кварталів, подвірїв, тротуарів, алей, майданчиків спеціальних протирадонових барєрів з поліетиленової плівки, модифікованого асфальту, влаштування спеціального водовідводу для видалення продуктів розпаду радону (зона В 1);

- озеленення, висадженого в ґрунт із спеціальним підбором дерев для відбирання вологи з ґрунту і захисту від пилу; застосування мобільного типу озеленення (кашпо і інші типи розміщення в спеціальних пристроях) в місцях частого відвідування і скупчення значної кількості людей (для відокремлення проїзжої частини доріг від відкритих кафе, магазинів - зона В 2).

· Архітектурно-конструктивні (зони А і Б): - влаштування колодязів-відстойників для радону, обладнаних вертикальними вентиляційними каналами і вентиляторами для відведення радону за межі площин покрівель;

- використання обємно-планувальних засобів при реконструкції: перебудова, вставки, перепланування поверхів із застосуванням усіх видів протирадонових барєрів; використання підвалів для "розбавлення" концентрації радону;

- використання всіх видів протирадонових барєрів: поясів, екранів, перекрить при реставрації і зміни історичної функції на нову - в підвальних, напівпідвальних, цокольних приміщеннях;

- використання в приміщеннях, що мають комунікаційну функцію, систем автоматичного відкривання-закривання дверей і вентиляції;

- влаштування підповерхової вентиляції (в межах підлоги або підвісної стелі) і видалення радону назовні; використання при реконструкції, реставрації і новому будівництві всіх доцільних і економічно виправданих заходів в залежності від категорії радонового ризику.

· Технічні конструктивні (зона А): - влаштування барєрів подвійної дії в підвалах: методом поступового пробивання в стінах, інєктуванням інфузійних речовин і ін.; в безпідвальних будівлях: методом поступового пробивання або інєктування з розкриттям цоколів фасадів;

- влаштування примусової вентиляції підвальних і житлових приміщень з видаленням радону за межі площини покрівлі;

- штучне підняття тиску в приміщеннях з регулюванням режимів роботи вентиляторів, підігрівом повітря і ретельним ущільненням віконних і дверних прорізів.

Ефективність впровадження розроблених рекомендацій із захисту підтверджена експериментально на конкретних обєктах історико-культурної спадщини із врахуванням їх обємно-планувальних і конструктивних рішень. Виконано експерименти на 187 обєктах, які показали зниження радонових забруднень на 70...80 % в результаті застосування рекомендованих методів і засобів.

В Державні Норми і Правила з проектування житлових і громадських будинків запропоновано внесення категорій радонового ризику в ґрунтовому повітрі, а також максимальну вагову активність радію 226Ra на рівні 120 Bq · кг-1 при перевірці будівельних матеріалів на наявність природних радіонуклідів з метою охорони здоровя громадян.

Реалізація заходів і методів захисту історичних будівель і памяток архітектури повинна враховувати наступні принципи: - конструктивні елементи захисту повинні застосовуватися із гармонією по відношенню до споруди і архітектурного оточення;

- відбір матеріалу для протирадонового барєру визначається його фізико-механічними і хімічними властивостями, а також їх відповідністю автентичності матеріалу споруди;

- заходи з захисту при консервації і реставрації виконуються із використанням спеціальних протирадонових барєрів, тиньків, деталей.

1. Ф. Курілла, О.М. Печеник. Деякі методи захисту будинків архітектурної спадщини від дії вологи // Збірник наукових праць вищих навчальних закладів художньо-будівельного профілю України та Росії "Традиції та новації у вищій архітектурно-художній освіті" Харківського художньо-промислового інституту, вип. - 2-3/1, Харків, 2001-2002. - С. 111-113. (Особистий внесок здобувача: сформульовані умови використання методів, використовуваних в Словаччині).

2. Ф. Курілла, О.М. Печеник. Радон як чинник ризику для здоровя людей в матеріальному середовищі будинків // Збірник наукових праць вищих навчальних закладів художньо-будівельного профілю України та Росії "Традиції та новації у вищій архітектурно-художній освіті" Харківського художньо-промислового інституту, вип. - 2-3/1, Харків, 2001-2002. - С. 114-115. (Особистий внесок здобувача: обґрунтовано негативний вплив радону на матеріальне середовище будинків).

3. Frantisek Kurilla. Vyskyt radonu v pobytovych priestoroch. PROJEKT A STAVBA, 3/2003, Bratislava, s. 5-7, 10.

4. Frantisek Kurilla. Protiradonove difuzne bariery. Stavebnicky casopis, Rocnik: 51 cislo:3, Ustav Stavebnictva a architektury SAV, 2003, Bratislava, s. 12-16.

5. Ф. Курілла, М.О. Бродський, О.М. Печеник. Інфузійні методи осушення стін будинків історичної спадщини в Словаччині // Сборник научных трудов Одесской Государственной Академии строительства и архитектуры "Региональные проблемы архитектуры и градостроительства, выпуски 5-6, Одесса, "Астопринт", 2003. - С. 350-352. (Особистий внесок здобувача: обгрунтовано ефективність використання інфузійного методу "ТІЗОЛ").

6. Ф. Курілла, О.М. Печеник. Збереження і регенерація історико-архітектурного середовища від дії вологості і радону // Збірник наукових праць вищих навчальних закладів художньо-будівельного профілю України та Росії "традиції та новації у вищій архітектурно-художній освіті" Харківського художньо-промислового інституту, вип. - 4,5 / 2005, Харків, 2005. - С. 10-20. (Особистий внесок здобувача: розробка методів і засобів захисту та збереження архітектурного середовища містобудівними, архітектурно-конструктивними та реставраційними методами).