7911

11

Вода-первое из природных богатств, с которым встречается человек в своей жизни. Она занимает одно из самых почетных мест среди предметов и явлений окружающего нас мира. Привыкнув к повседневным, ставшим будничными услугам воды, мы редко задумываемся о том, как сложно это вещество, как многообразно его значение в жизни человека и планеты.

Проблема водоснабжения и, в особенности питьевого затрагивает очень многие стороны жизни человеческого общества в течение всей истории его существования. В настоящее время питьевая вода – это проблема социальная, политическая, медицинская, экономическая, а также инженерная и экологическая.

Проектирование, строительство и реконструкция объектов городов, населенных пунктов, промышленных предприятий, а также жилищнопромышленных комплексов регионального масштаба должны соответствовать положениям законов Российской Федерации «О санитарноэпидемиологическом благополучии населения» и «Об охране окружающей природной среды», требующих исключения влияния вредных факторов на здоровье и санитарно-бытовые условия жизни населения. Состояние окружающей среды определяет одну из наиболее острых социальных проблем, прямо или косвенно затрагивающих интересы каждого человека. Острота данной проблемы в значительной степени зависит от состояния инженерной инфраструктуры, в первую очередь сетей водоснабжения и водоотведения, играющих важную роль в функциональном жизнеобеспечении населенных мест.

В настоящее время системы централизованного водоснабжения, охватывающие около 97 % городского и 61 % сельского населения страны, далеко не везде подают доброкачественную питьевую воду.

Практически все поверхностные источники водоснабжения в последние годы подверглись существенному воздействию вредных антропогенных факторов. Поэтому около половины населения России вынуждено использовать для питьевых целей воду, не отвечающую по ряду показателей гигиеническим требованиям, в связи с этим в ряде городов и регионов складывается напряженная ситуация с водообеспечением.

Основными причинами сложившегося положения, помимо загрязнения водоисточников, является неудовлетворительное санитарно-гигиеническое состояние и повышенный износ систем централизованного водоснабжения – водоочистных сооружений, водопроводных сетей и оборудования на них.

Особенно тяжелое положение сложилось с техническим состоянием действующих сетей водоснабжения Российской Федерации; их износ превышает 50 % и нарастает с каждым годом – около половины всех водопроводных сетей требуют полной замены. Аварийность на сетях вызывает не только потери воды (15... 25 %) и снижение производства промышленной продукции, но и наносит значительный экономический ущерб. В ряде случаев нарушение санитарного режима населенных пунктов приводит к возникновению вспышек инфекционных заболеваний, в некоторых крупных городах России вода подается только по жесткому графику.

12

Ежегодно на водоотводящих сетях происходит около 100 тыс. технологических нарушений (прорывы, засоры, затопления). Систематическая и аварийная утечка загрязненных и токсичных сточных вод, помимо значительных эксплуатационных затрат, вызывает заражение подземных горизонтов. В районах крупных промышленных предприятий, а также сельскохозяйственных объектов на территории России выявлено около 500 очагов с загрязнением подземных вод сточными водами, в том числе в районах около 70 действующих водозаборов питьевой воды. Наиболее крупные очаги загрязнений выявлены в Московской области, в районах городов Тула, Пермь, Волгоград, Магнитогорск, Кемерово, а также Казанском, Нижегородском и Уфимском промышленных регионах.

В условиях современной России, переживающей сложный период коренных социально-политических и экономических преобразований, от инженера, работающего в сфере коммунального водопользования, помимо четкой гражданской позиции и экологической культуры, требуются профессиональные знания, позволяющие грамотно и оперативно решать неординарные технические задачи. Неординарность задач определяется масштабностью отрасли, а также дефицитом времени и средств для их решения.

13

Глава 1. СТРУКТУРА ВЫСШЕГО ТЕХНИЧЕСКОГО УЧЕБНОГО ЗАВЕДЕНИЯ РФ (НА ПРИМЕРЕ ННГАСУ)

Общее руководство деятельностью вуза осуществляет выборный представительный орган – ученый совет, возглавляемый ректором. В состав совета входят, кроме ректора, проректоры, а также по решению ученого совета – деканы факультетов (в университете – директора институтов). Другие члены ученого совета избираются на конференции путем тайного голосования. Срок полномочий ученого совета – пять лет.

Заседания ученого совета проводятся не реже одного раза в месяц. Решения ученого совета вступают в силу после подписания их ректором – председателем ученого совета. Все решения ученого совета обязательны для исполнения всеми сотрудниками и студентами вуза.

Вуниверситете функционируют также научно-методический совет, совет по гуманитарной подготовке, редакционно-издательский совет и другие советы, состав и деятельность которых регулируется положениями о них.

Непосредственное управление деятельностью вуза осуществляет ректор, который избирается тайным голосованием на конференции вуза на срок пять лет.

Всоставе каждого вуза имеются институты и факультеты, специализирующиеся на подготовке инженеров по той или иной специальности. Возглавляют институты директора, а факультеты - деканы, которые избираются на заседании ученого совета тайным голосованием. Как правило, директора и деканы имеют заместителей, а также технический персонал для выполнения текущей работы. В каждом институте и на каждом факультете есть факультетский (малый) ученый совет, председателем которого является директор или декан. Директорам институтов и деканам факультетов функционально подчинены кафедры. Кафедра служит первичной, научнопреподавательской ячейкой любого вуза. Ее коллектив осуществляет подготовку инженера по узкой специальности (специальностям) или дисциплине; преподаватели и сотрудники кафедр выполняют также научноисследовательскую и учебно-методическую работу. Кроме преподавателей в составе кафедры имеется учебно-вспомогательный персонал.

Учебная и научно-исследовательская работа организуется кафедрой в закрепленных за ней лабораториях, аудиториях и мастерских.

Чтобы представить характер работы преподавателей, степень их педагогического и научного мастерства, рассмотрим существующую до настоящего времени систему подготовки научно-педагогических кадров вуза.

Внастоящее время квалификация преподавателей высших учебных заведений РФ оценивается учеными званиями и учеными степенями.

Рассмотрим их в восходящей последовательности от низшей квалификации к высшей, применительно к техническому вузу. Первую ступень в педагогической деятельности занимает ассистент - штатная должность на ка-

14

федре, замещаемая по конкурсу лицами, имеющими высшее образование и достаточную квалификацию для преподавательской или научной работы. Как правило, ассистент проводит практические и лабораторные занятия, иногда ему поручают руководство практикой, а при достаточном опыте и стаже работы – курсовым проектированием или чтение лекций.

Преподаватель (старший преподаватель) в широком смысле слова - работник высшей, средней специальной, профессионально-технической или общеобразовательной школы. В узком смысле слова - штатная должность в вузах. Старший преподаватель (обычно имеющий ученую степень - см. далее) выполняет работу, поручаемую доценту. В вузы старшие преподаватели и преподаватели принимаются по конкурсу.

Следующее ученое звание – доцент. Доцент (от лат. - обучающий) – ученое звание преподавателя вуза, а также должность на кафедре. В нашей стране звание доцента присваивается по представлению Совета вуза, как правило, кандидатам наук (см. далее), которые успешно проработали в этой должности не менее года. В порядке исключения это звание может быть присвоено высококвалифицированным специалистам без ученой степени, но с большим производственным стажем, избранным по конкурсу на должность доцента при успешной педагогической деятельности в течение семестра.

Еще более высокую ступень занимает профессор (от. лат. – наставник) - это ученое звание и должность преподавателя вуза или сотрудника научного учреждения. Звание «профессор» присваивается Высшей аттестационной комиссией по представлению ученых советов вузов или научноисследовательских учреждений:

а) лицам, имеющим ученую степень доктора наук (см. далее), научные труды или изобретения по конкурсу на должность заведующего кафедрой или профессора, по истечении года успешной работы в данной должности;

б) высококвалифицированным специалистам с большим производственным стажем, не имеющим ученой степени, если они успешно проработали на штатной должности профессора в вузе не менее семестра со дня избрания;

в) преподавателям вузов (как правило, кандидатам наук, доцентам), занимающим должность профессора по конкурсу, если они успешно проработали в этой должности не менее года и имеют большой стаж научнопедагогической работы, а также печатные труды и учебно-методические пособия. Чаще всего профессор заведует кафедрой; он ведет учебную и методическую работу, читает лекционные курсы, занимается подготовкой научных и педагогических кадров.

А теперь коротко об ученых степенях. Кандидаты наук в настоящее время готовятся, как правило, через аспирантуру (очную, заочную и целевую). Аспирантура является основной формой подготовки высококвалифицированных научно-педагогических и научных кадров. К конкурсным вступительным экзаменам в аспирантуру допускаются лица с законченным высшим образованием, проявившие способности к научной деятельности, из числа специалистов народного хозяйства с опытом практиче-

15

ской работы по избранной специальности не менее 2-х лет и молодые специалисты непосредственно после окончания вуза по рекомендации ученого совета вуза (факультета). Аспирант (от лат. - стремящийся к чему-либо) - лицо, готовящее себя к преподавательской или научной работе в аспирантуре вуза или научно-исследовательского учреждения, к защите диссертации на соискание ученой степени кандидата наук. Более высокая степень - доктор наук. До настоящего времени в нашей стране степень доктора наук присуждается ВАК России по ходатайству вуза или научно-исследовательского учреждения лицам, имеющим, как правило, ученую степень кандидата наук или ученое звание профессора, опубликовавшим крупные научные труды и публично защитившим диссертацию. Как и степень кандидата, степень доктора присуждается по целому ряду наук: физико-математическим, химическим, биологическим, философским, экономическим, техническим, военным и др.

Таким образом, в вузе работают старшие преподаватели, кандидаты наук (к.т.н.); доценты, к.т.н.; профессора, к.т.н.; доктора технических наук

(д.т.н.).

Говоря об ученых степенях и званиях, следует отметить следующее. В РФ, как и в большинстве развитых стран мира для организации и координации научной деятельности, особенно в области фундаментальных наук и подготовки научных кадров, образованы Академии наук. Итак, Академия наук - это высшее научное учреждение: в России Академия наук основана в 1724 году. В состав Академий избираются крупные ученые, внесшие в российскую и мировую науку большой вклад, возглавляющие свои научные школы и научные направления. В Академии работают действительные академики и чле- ны-корреспонденты.

Представление о научно-педагогическом составе ННГАСУ могут дать приведенные ниже цифры:

в 2005 году в составе университета работают 986 преподавателей, в том числе:

- имеющих ученую степень - 596 чел.;

-профессоров и докторов наук - 104 чел.;

-академиков - 10 чел.;

-членов-корреспондентов - 18 чел.;

-членов союза художников и дизайнеров – 7 чел.

Внастоящее время (2004-2005 уч.г.) государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет» (ННГАСУ) имеет право ведения образовательной деятельности по ряду профессиональных образовательных программ:

-начального профессионального образования – по шести специально-

стям;

-среднего профессионального образования – по пяти специальностям;

-высшего профессионального образования с присвоением квалификации специалист – по пятидесяти двум специальностям;

16

-высшего профессионального образования с присвоением квалификации бакалавр – по девяти специальностям;

-высшего профессионального образования с присвоением квалификации магистр – по шести специальностям;

- аспирантура с уровнем квалификации кандидат наук по тридцати специальностям;

- дополнительного образования по повышению квалификации, по подготовке к поступлению в вуз, по переподготовке по основным профессиональным образовательным программам и по профессиональной подготовке водителей транспортных средств категории «В», переводчик в сфере профессиональной коммуникации, а также по программе коммерция.

С начала девяностых годов ННГАСУ перешел на многоуровневую систему подготовки специалистов, суть которой в общем виде выглядит следующим образом.

Вконце второго курса студент выбирает (кстати сказать, выбирает более осмысленно) будущую специальность и специализацию, по которой он желает получить необходимые знания. Следует отметить, что прием студентов для обучения по той или иной специальности и специализации осуществляется специально создаваемой комиссией во главе с директором института по личному заявлению студента и с обязательным учетом рейтинга студента. Рейтинг -это своего рода комплексная оценка знаний студента по всем предметам, которые он изучал в течение первого и второго курсов.

После зачисления на третий курс студент в течение двух лет обучается на втором уровне образования, после успешного окончания которого ему присваивается степень бакалавра по соответствующей специальности или специализации с выдачей диплома государственного образца.

После присвоения степени бакалавра студент может продолжить обучение по двум направлениям (уже на третьем уровне образования):

в течение годичного срока обучения после успешной защиты дипломного проекта (дипломной работы) ему присваивается квалификация специалиста с выдачей диплома государственного образца;

в течение двух лет студент может продолжить образование по магистерской программе. После успешного завершения обучения он защищает диссертацию и ему присваивается ученая степень магистра по соответствующей специальности (специализации).

Важно отметить, что магистр - это специалист с законченным высшим образованием, имеющий склонность к педагогической и научноисследовательской работе. Обучение в магистратуре это, как правило, путь в науку, после окончания магистратуры выполняется работа над кандидатской

изатем докторской диссертациями. В магистратуру производится тщательный отбор из числа наиболее подготовленных бакалавров.

Всоответствии с развитием «Болонской декларации», с целью расширения возможностей по получению образования широкими слоями населения с 2001 г. в ННГАСУ внедрена система дистанционного образования (в настоящее время – институт открытого дистанционного образования – ОДО).

17

По состоянию на 2004-2005 уч.год численность студентов института ОДО составила около 15 тысяч человек. В структуру института вошли представительства более чем 35 населенных пунктов Нижегородской, а также во Владимирской областях и Чувашской республике.

Глава 2. ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОБЛЕМЫ, ВОПРОСЫ ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЯ, ИХ ВЗАИМОСВЯЗЬ

В XXI век человечество вступило обремененное массой экологических проблем. Над планетой нависла угроза экологической катастрофы, охрана окружающей среды (куда, естественно, входят и земельные ресурсы) превратилась в глобальную проблему, которая охватывает весь мир, затрагивает интересы всех стран и народов. Не менее важны и вопросы энергосбережения. Эти две проблемы довольно тесно взаимосвязаны, они представляют на сегодня наиболее важную общечеловеческую задачу. Сохранение и воспроизводство природных ресурсов, более экономное расходование запасов углеводородного топлива, бережное отношение к природе - составная часть развития производительных сил. В свое время знаменитый селекционер и ученый И.С. Мичурин сказал: «Нам нельзя ждать милостей от природы, взять их у нее - наша задача!». С грустью и тревогой сейчас это крылатое выражение можно перефразировать: «Нам нельзя ждать милости от природы после того, что мы с ней сделали». Неумеренное употребление пестицидов и ядохимикатов в сельском хозяйстве, усиливающееся закисление почв приводят к снижению урожайности, болезням растений, снижению их сохранности. Серьезная ситуация складывается в бассейне реки Волги, разносятся вести о расплодившихся речных хищниках, которые ранее здесь не встречались. Так, в Ярославской области в реке появилась пиранья, обитаемая только в реке Амазонке в Бразилии. Пираньи очень опасны, стая таких «милых» рыбок за минуту способна до костей обглодать целую лошадь. Рыбаки из Чувашии, Ульяновска и Самары не раз видели в реке чьи-то свежие обглоданные кости. В Горьковском водохранилище выловили речную камбалу, которая до сих пор обитала только в южных районах России, в Крыму и на Дальнем Востоке. Ученые выловили десяток крабов, которые принадлежат к виду китайских мохнаторуких крабов, родина которых – прибрежные районы Желтого моря. Есть сведения, что китайского краба встречали в Рейне, Эльбе, Темзе. Уже несколько лет их популяция существует в Волгоградском водохранилище. Вода там слабосоленая (сказывается близость Каспия) – как раз такая, какая необходима им для размножения. В Волге стала «своей» экзотическая рыба – игла. Каспийская сельдь – тюлька стала главной рыбной едой многих жителей Поволжья, запасы этой рыбы столь велики, что в Рыбинском водохранилище, например, разрешено ловить сто! тонн сельди. Причиной появления новых видов водных обитателей ученые считают потепление климата, уровень Каспийского моря стал повышаться, возрастает и уровень солености воды в Волге. В результате местная вода стала пригодной для жизни многих рыб и организмов. К тому же ее температура повысилась на два градуса.

18

Примерно в то же время такому же нашествию подверглись обитатели Великих озер на границе США и Канады.

Перестройка климата планеты в ближайшие несколько десятилетий приведет к вымиранию 45% всех диких животных. Особенно пострадают Россия, страны Скандинавии, Канады и Киргизия, здесь могут исчезнуть 7 из каждых 10 видов флоры и фауны. Земли, пригодные для сельхозработ, окажутся затоплены. К сожалению, изменения в природе способствуют распространению инфекций. Над планетой витает и более серьезная угроза - потепление климата. За последние 40 лет средняя температура на Земле повысилась на 1° С. Ученые с тревогой отмечают таяние ледников на «шапках» Земли - Северном и особенно Южном полюсах, раздаются тревожные голоса о повышении уровня Мирового океана, что может привести к затоплению прибрежных населенных пунктов и даже стран; появились первые признаки опустынивания (по сути омертвления) пахотных земель на таком густонаселенном континенте как Европа.

Одной из причин создания «парникового» эффекта является бесконтрольный выброс продуктов сжигания углеводородного топлива и в первую очередь углекислого газа (СО2 ). Следует отметить, что за счет сгорания углеводородного топлива (газ, нефть, каменный уголь) человечество вырабатывает около 90% электрической и тепловой энергии (по различным оценкам доля электроэнергии, получаемая за счет энергии воды, составляет от 8 до 13%). В Нижнем Новгороде около 67% загрязнений атмосферного воздуха дают автомобили.

Какова же роль строителей, эксплуатационников в вопросах электро- и -теплосбережения ?

Приблизительные оценки свидетельствуют о том, что около четверти тепла, вырабатываемого для отопления зданий, практически уходит на отопление наружного воздуха. И в этом отношении Россия, можно сказать, «впереди планеты всей». В настоящее время требования к энергоэффективности отечественных зданий и сооружений сопоставимы с нормативными показателями Швеции и Канады. Однако в России на отопление квадратного метра площади жилья в год все еще тратится 55 кг. у.т., в то время как в Швеции только 18 кг. у.т.

Россия – холодная страна, климат на большей части ее территории резко континентальный, отличающийся холодными продолжительными зимами и жарким коротким солнечным летом. Среднегодовая температура составляет – 5 оС. Условия для проживания населения имеются только на 40 % территории. Суровость климата оценивается показателем ГСОП (градусо-сутки отопительного периода), который для средней полосы России равен 5000, для Швеции, находящейся на половину за Полярным кругом, всего 4000. Германии – 3200, США – 2700. Поэтому до 40% всех затрат местных бюджетов России падает на зимнее отопление.

Новые теплотехнические требования, принятые в РФ, заставляют пересматривать существующие конструктивные решения ограждающих конст-

19

рукций и применять при строительстве и реконструкции жилья новые энергоэффективные материалы и технологии.

В 1995 г. Госстрой РФ издал постановление об увеличении термического сопротивления наружных ограждающих конструкций (наружные стены, чердачные перекрытия) с 1996 г. в 1,75 раза, а с 2001 г. - в 3,5 раза. А это значит следующее. До 1995 г. наружные стены домов из силикатного и керамического кирпича строились толщиной 64 см. (2,5 кирпича). Чтобы удовлетворить новые требования по теплозащите кирпичные стены необходимо возводить толщиной 130 см. и более. Совершенно очевидно, что по пути «утолщения» наружных стен пойти нельзя, необходимо их новое конструктивное решение. В настоящее время возводятся здания с наружными стенами, более совершенными в теплотехническом отношении. Широко применяются многослойные конструкции наружных стен, в середину которых закладываются эффективные утеплители в виде минераловатных или им подобных плит. Одна из центральных задач промышленности строительных материалов

– резкое увеличение производства эффективных теплоизоляционных материалов. Пока же мы выглядим в этом отношении довольно непривлекательно, что показано в табл. 1.

Т а б л и ц а 1

Объем выпуска теплоизоляционных материалов на 1000 чел. населения.

По прогнозным оценкам потребность в теплоизоляционных материалах

вРоссии к 2010 году должна увеличиться примерно в 6 раз.

Внастоящее время все более широко производят стеновые и теплоизоляционные материалы из ячеистых бетонов, к которым относятся пенобетоны и газобетоны.

Большие потери тепла происходят через оконные проемы. До упомянутого выше Постановления Госстроя РФ в строительстве отапливаемых зданий у нас применялось двойное остекление, что служило причиной больших неоправданных потерь тепла. Более того, во многих зданиях неправильно или небрежно осуществляется остекление оконных переплетов, стекла часто ставятся не на замазку. А как показывают расчеты, не промазанные стекла равносильны по теплопотерям открытой форточке. В настоящее время положение поправляется - во всех вновь строящихся и реконструируемых отапли-

20

ваемых зданиях применяется тройное остекление, что позволяет значительно понизить теплопотери через оконные проемы. Широко внедряются пластмассовые и металлические оконные переплеты, в которых используются резиновые уплотнители стекол.

Большие теплопотери происходят в трубопроводах в земле при подаче горячей воды к зданиям.

Вконечном итоге это приводит к перерасходу топлива, а, следовательно, к дополнительным выделениям в атмосферу продуктов его сгорания со всеми вытекающими последствиями.

Кроме создания «парникового» эффекта продукты сгорания углеводородного топлива при соединении с влагой воздуха образуют кислоты, которые, в свою очередь, кроме ущерба сельскому хозяйству (закисление почв), приводят к интенсивной коррозии различных металлических деталей, применяющиеся для соединения сборных железобетонных конструкций, трубопроводов и т.п.

Серьезнейшей проблемой является утепление уже эксплуатирующихся, ранее построенных отапливаемых зданий, площадь которых составляет около 4,5 млрд. м2, из них 2,5 млрд.м2 – жилые здания.

Как видим, проблем достаточно, их количество будет нарастать и в их разрешении важная роль принадлежит строителям всех специальностей.

Насколько серьезна проблема энергосбережения и снижения выбросов

ватмосферу продуктов сжигания углеводородного топлива (а это, в основном, нефть, мазут, природный газ) свидетельствуют такие факты.

В1992 г. ООН была принята Рамочная конвенция об изменении климата, которую приняли 166 стран, включая Россию, в соответствии с которой они обязались не губить природу и всячески бороться с глобальным потеплением и парниковым эффектом.

В1997 г. в японском городе Киото был принят протокол к этой Конвенции, согласно которому каждая из стран-участниц получила право выбрасывать в атмосферу строго определенное количество парникового газа (это в

основном СО2 -углекислый газ), причем год от года сокращать его. Согласно этому в 2008 - 2012 годах развитые страны должны сократить выбросы парникового газа, по крайней мере на 5% по сравнению с уровнем 1990 г.

Исходя из сказанного выше, можно предположить, что инженерно - техническим работникам строительного профиля необходимо быть готовыми к выполнению очень серьезных задач как в области строительства и производства строительных материалов, так и при эксплуатации уже построенных различных зданий и сооружений.

Глава 3. ОСНОВНЫЕ СТРОИТЕЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

3.1. Классификация строительных материалов

Строительными называют материалы, из которых возводят здания и сооружения, а также изготовляют строительные детали и конструкции.