книги / 852

Ресурсосбережение и энергоминимизация

Важными в настоящее время являются вопросы экономии энергии, необходимой для производства различных строительных материалов. Известно, что количество энергии, требующейся для производства бетонов, оказывается минимальным по сравнению с количеством энергии (приведенной к единому эквиваленту), необходимой для изготовления стали, алюминия, стекла, кирпича, пластмасс. Производство бетонных материалов помимо этого требует меньшего, по сравнению с производством стали расхода воды и в меньшей степени влияет на загрязнение окружающей среды. Армирование бетонов приводит к соответствующему повышению энергоемкости материала. Так как применение армированных сталью бетонов осуществляется в широких масштабах, становится существенной проблема максимального сокращения расхода металла и наиболее рационального его использования в бетоне. Альтернативой стальной арматуры могут выступать различные неметаллические волокна.

Номенклатура искусственных волокон, используемых для армирования материалов, весьма обширна: от чрезвычайно дефицитных, например, из карбида или нитрида кремния, бора, углерода, сапфира, вольфрама, до сравнительно доступных для применения в массовом строительстве — стальных, стеклянных, базальтовых, полимерных. В качестве армирующих элементов для бетонов могут использоваться и природные волокна: древесные (целлюлозные), бамбуковые, тростниковые, джутовые и др.

Однако не все волокна отвечают требованиям, которые предъявляются к арматуре бетонов. Известно, что изделия, армированные полипропиленовыми волокнами, характеризуются значительными деформациями даже при небольших нагрузках растяжения. Кроме того, такие изделия с течением времени теряют свои прочностные свойства, имеют высокую истираемость поверхности и горючесть при воздействии на волокно открытого пламени. Углеродные волокна, характеризующиеся отличными прочностными показателями, имеют высокую стоимость, поэтому использование их в качестве арматуры требует специального обоснования. Изучение возможности замены стекло- и базальтоволокном других волокон в бетоне показало, что получаемый прочный и относительно легкий композит с высокой вязкостью разрушения представляется весьма перспективным [1].

Эффективность стеклофибробетона подтверждена зарубежным и отечественным опытом его применения в различных областях строительства. Первые упоминания об армировании бе-

71

Ресурсосбережение и энергоминимизация

Причем эта щелочная среда присутствует в бетоне не только на этапе его производства, но и сохраняется в нем впоследствии. Когда стеклянные волокна применяют в качестве армирующего материала в сочетании с портландцементом, волокно должно противостоять воздействию содержащейся в цементе щелочи

втечение длительного времени. Волокно из обычного алюмоборосиликатного стекла не стойко в щелочной среде бетона, поэтому для армирования используют стекло другого химического состава — на базе циркония.

Производственная практика выявила, что армирование бетона стекловолокном, обладающим высокой химической устойчивостью к щелочной среде, стало возможным благодаря направленной выработке волокон из стекол специальных составов.

Производством стеклянной фибры в настоящее время занимается множество зарубежных компаний. В Японии массово производится щелочестойкое стекловолокно «Эрфайб», а для специального применения создано более стойкое к воздействию щелочей стекловолокно «Эрфайб-супер». Мировым лидером является японский стекольный концерн «Ниппон Электрик Глас» / (Nippon Electric Glass Co. Ltd, NEG). Известны и другие производители,

такие как: Fibre Technologies International Ltd (Бристоль, Англия), L’Industrielle De Prefabrication (Прист, Франция), Cem-Fil (Чикаго, США) и др. В настоящее время началось производство стекловолокна в Китае.

ВРоссии исследования и разработки по созданию стеклофибробетонов и конструкций с их применением основываются

взначительной мере на фундаментальных исследованиях, относящихся к технологии изготовления, теории, расчету и проектированию железобетонных конструкций. До 2003 года щелочестойкое стекловолокно в России производил концерн «Техстекло». В настоящее время, совместно с германской компанией

«P-D Glasseiden GmbH Oschatz», ведется строительство завода стекловолокна и продукции на его основе в г. Елабуга.

Отечественный опыт характеризуется эффективным применением стеклофибробетонных цокольных плит и панелей с различным рельефом. В коттеджном строительстве применялись большеразмерные панели совмещенной кровли с рельефом классической черепицы. Эффективно используется стеклофибробетонная декоративная плитка на белом датском цементе для устройства навесных вентилируемых фасадов многоэтажных зданий. Для малоэтажного строительства перспективно применение

73

Ресурсосбережение и энергоминимизация

1.Разработка эффективных защитных покрытий (аппретов) для базальтового волокна.

2.Обработка базальтоцементных конструкций различными составами и способами.

3.Создание новых видов малощелочных вяжущих, неагрессивных по отношению к базальтовому волокну, или модифицирование известных вяжущих с помощью различных добавок для снижения агрессивного воздействия на волокна.

Применение базальтовых волокон для армирования бетонов позволит изготавливать конструкции сложной конфигурации (коллекторы, подземные водные каналы и т.д.); решит проблемы морозостойкости и долговечности изделий (волокна не поддаются электрохимической коррозии, в отличие от обычной арматуры, которая является электрическим проводником и подвергается катодному эффекту); уменьшит общий вес конструкций. Кроме того, волокно заменит традиционное армирование, связанное с применением конструктивной стальной арматуры, уменьшит ее объемы, тем самым снизит трудозатраты и себестоимость готового изделия.

Библиографический список

1.Рабинович Ф.Н. Композиты на основе дисперсно-армированных бетонов. Вопросы теории и проектирования, технология, конструкции: моногр. — М.: Изд-во АСВ, 2004. — 560 с.

2.Габидуллин М.Г., Багманов Р.Т., Шанкараев А.Я. Исследование влияния характеристик стеклофибры на физико-механические свойства

стеклофибробетона // Известия КГАСУ. — 2010. — № 1. – С. 268–273.

3. Официальный сайт компании «Профасад-стратегия». — URL: http:// www.profasad.ru/news/ (дата обращения: 26.02.2011).

Получено 26.04.11

Градостроительная и отраслевая экология

В связи с чем необходима разработка и внедрение мероприятий по ликвидации объектов химической опасности с последующей их интеграцией в городскую среду.

Разработка технических и технологических решений по ликвидации опасных химических производств должна основываться на качественной и количественной оценке уровней загрязнения строительных материалов и конструкций, оценке ареалов и уровней загрязнения почвенного покрова, грунтов, близлежащих водных объектов, системы питьевого водоснабжения.

Нами были проведены исследования на территории промышленной площадки выведенного из эксплуатации анилинового производства.

Целью исследования являлась разработка технологических подходов по обращению со строительными отходами и восстановлению загрязненной территории при ликвидации анилинового производства с учетом выявленных концентраций анилина в пробах отделочных материалов и пробах почвы и грунта прилегающей к производственным корпусам территории.

Согласно ФЗ № 116 «О промышленной безопасности», к категории опасных производственных объектов относятся объекты, на которых получаются, используются, перерабатываются, образуются, хранятся, транспортируются, уничтожаются токсичные вещества (вещества, способные при воздействии на живые организмы приводить к их гибели). Анилин относится к токсичным веществам, его средняя смертельная доза при приеме внутрь составляет 1 г (т.е. в среднем 15—16 мг на 1 кг) [2], поэтому исследуемый промышленный объект требует специфичных технологических походов к ликвидации.

Исследуемое производство было введено в эксплуатацию в 1958 году, в 2008 году объект был выведен из эксплуатации и законсервирован.

На территории промплощадки расположено около 100 административных и производственных корпусов, в состав анилинового производства входят 4 производственных здания. Схема расположения объектов на промышленной площадке представлена на рис. 1.

На основании анализа реализуемого ранее производственного процесса и в ходе изучения фондовых материалов были установлены области потенциального загрязнения анилином внутри производственных корпусов и на прилегающей территории.

77

Градостроительная и отраслевая экология

Исследования проб для оценки остаточного содержания анилина проводились фотометрическим методом с использованием реагента Р-соль по методике МВИ В—6—2 [3]. Методика была адаптирована для исследования твердых сред — проб почвогрунтов и строительных материалов. Исследование водных экстрактов обосновано необходимостью оценки естественной миграции анилина при его вымывании атмосферными осадками из строительных отходов и почвы.

В ходе исследований строительных материалов было установлено содержание анилина от 1,314 до 157,478 мг/кг.

Полученные данные свидетельствуют об изменении опасности проанализированных материалов в качестве отходов и подтверждают необходимость предварительного их обезвреживания перед захоронением или переработкой для покомпонентного вторичного использования.

Таким образом, с целью безопасности производства демонтажных работ, обеспечения возможности использования ресурсного потенциала строительных материалов после сноса зданий необходима разработка мероприятий по обезвреживанию накопленных загрязнений.

По результатам исследования почвогрунтов диапазон концентраций анилина составил от 0,920±0,410 до 21,049± ±6,966 мг/кг. Нормативные требования к содержанию анилина в почвах в РФ отсутствуют, в связи с чем для оценки опасности исследуемых образцов были использованы нормативы стран ЕС — требования к участкам промышленных площадок в Германии. Содержание нитробензола (по своим физико-химическим и токсикологическим свойствам он соответствует анилину) не должно превышать 15 мг/кг [4]. Исходя из данного норматива, некоторые зоны исследуемой промышленной площадки не соответствуют европейским требованиям.

Также установлена градация загрязнений в зависимости от глубины (рис. 2):

•до 100 мм — от 1,7±0,5 до 21,1±7,0 мг/кг;

•более 100 мм — от 0,9±0,4 до 7,8±1,1 мг/кг.

Изменение интенсивности загрязнения объясняется вымыванием анилина атмосферными осадками и миграцией загрязненных почвенных вод по вертикали, этому процессу способствуют характеристики зональных почв (таблица).

79

Вестник ПГТУ. Урбанистика. 2011. № 2

Рис. 2. Интенсивность загрязнения почвогрунтов на территории ликвидируемого анилинового производства в зависимости от глубины отбора проб: а – до 100 мм; б – более 100 мм.(1 – отделение дистилляции; 2 – контактное отделение; 3 – газодувное отделение; 4 – склад анилина)

Характеристики зональных почвогрунтов исследуемого промышленного района [5]

80