Экологические требования к строительным материалам в строительстве

ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ / СТРОИТЕЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ / ПРОМЫШЛЕННОЕ И ГРАЖДАНСКОЕ СТРОИТЕЛЬСТВО / РАЦИОНАЛЬНОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ПРИРОДНЫХ РЕСУРСОВ / ОХРАНА ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ / ENVIRONMENTAL SAFETY / CONSTRUCTION MATERIALS / INDUSTRIAL AND CIVIL CONSTRUCTION / RATIONAL USE OF NATURAL RESOURCES / PROTECTION OF ENVIRONMENT / ENVIRONMENTALLY FRIENDLY TECHNOLOGIES / ENERGY SAVING

Аннотация научной статьи по строительству и архитектуре, автор научной работы — Величко Евгений Георгиевич, Цховребов Эдуард Станиславович

Экологически безопасная строительная продукция представляет собой материалы и изделия строительного назначения, произведенные из возобновляемых природных ресурсов и компонентов природной среды с минимальными затратами природных и энергетических ресурсов, в процессе обращения которых (добыча сырья для их производства, изготовление, транспортировка, эксплуатация в строительных конструкциях, переработка, утилизация, захоронение в природной среде) не оказывается негативного воздействия на человека и окружающую среду. В статье рассматриваются основные исторические этапы использования экологически безопасных строительных материалов в промышленном и гражданском строительстве , начиная с древности и заканчивая современной эпохой. Представлены обзорные материалы по использованию в строительстве безопасных видов природной продукции: дерева, камня, соломы, торфа, глины и других видов экологически чистых материалов. Анализируются свойства природных материалов, позволяющие обеспечить экологическую безопасность , санитарно-гигиенические требования, уют и комфортность для человека зданий, строений и помещений, выполненных с их применением.

Как Швеция превращает свои отходы в золото

Похожие темы научных работ по строительству и архитектуре , автор научной работы — Величко Евгений Георгиевич, Цховребов Эдуард Станиславович

Теоретические положения формирования методологии создания комплексной системы обращения строительных отходов

Формирование и реализация методических принципов экологического домостроения (на примере бизнес-проекта автономного энергоэффективного комплекса «Экодом»)

Вопросы эколого-экономической оценки инвестиционных проектов по переработке отходов в строительную продукцию

ECOLOGICAL SAFETY OF CONSTRUCTION MATERIALS : BASIC HISTORICAL STAGES

Environmentally safe construction products are materials and products of construction purpose made of renewable natural resources and natural environment components with minimum spend of natural resources and energy, and the process of handling thereof (extraction of raw materials for production of the aforesaid materials and products, manufacture, transportation, use in engineering structures, processing, recycling, burial in natural environment) does not adversely affect neither humans nor environment. The article considers the basic historical stages of use of environmentally friendly construction materials in industrial and civil construction , starting from antiquity and ending with modern age. Review materials on the use of safe natural products such as wood, stone, thatch, peat, clay and other types of environmentally friendly materials in construction are presented. Properties of natural materials that ensure environmental safety of buildings, structures and premises, sanitary and hygienic requirements, coziness and comfort thereof for humans are analyzed. It is concluded that at present time the construction of high quality, comfortable, ecologically safe housing at affordable prices which is based on environmentally friendly technologies , resource and energy saving , construction materials safe for human health, should become one of the main priorities of economic and environmental policy of Russia.

Текст научной работы на тему «Экологическая безопасность строительных материалов: основные исторические этапы»

экологическая безопасность строительных материалов: основные исторические этапы

Е.Г. Величко, Э.С. Цховребов*

Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет (НИУ МГСУ),

129337, г. Москва, Ярославское шоссе, д. 26; *Научно-исследовательский центр по проблемам управления ресурсосбережением и отходами (ФГУ «НИЦПУРО»),

141006, г. Мытищи, Олимпийский пр-т, д. 42

Аннотация. Экологически безопасная строительная продукция представляет собой материалы и изделия строительного назначения, произведенные из возобновляемых природных ресурсов и компонентов природной среды с минимальными затратами природных и энергетических ресурсов, в процессе обращения которых (добыча сырья для их производства, изготовление, транспортировка, эксплуатация в строительных конструкциях, переработка, утилизация, захоронение в природной среде) не оказывается негативного воздействия на человека и окружающую среду. В статье рассматриваются основные исторические этапы использования экологически безопасных строительных материалов в промышленном и гражданском строительстве начиная с древности и заканчивая современной эпохой. Представлены обзорные материалы по использованию в строительстве безопасных видов природной продукции: дерева, камня, соломы, торфа, глины и других видов экологически чистых материалов. Анализируются свойства природных материалов, позволяющие обеспечить экологическую безопасность, санитарно-гигиенические требования, уют и комфортность для человека зданий, строений и помещений, выполненных с их применением.

Ключевые слова: экологическая безопасность, строительные материалы, промышленное и гражданское строительство, рациональное использование природных ресурсов, охрана окружающей среды

ECOLOGICAL SAFETY OF CONSTRUCTION MATERIALS: BASIC HISTORICAL STAGES

E.G. Velichko, E.S. Tskhovrebov*

Moscow State University of Civil Engineering (National Research University) (MGSU), 26, Yaroslavskoe shosse, Moscow, 129337, Russian Federation; *Research Center on Problems of Resource Saving and Waste Management (FGU NITsPURO), 42 Olimpiyskiy pr., Mytishchi, 141006, Russian Federation

Abstract. Environmentally safe construction products are materials and products of construction purpose made of renewable natural resources and natural environment components with minimum spend of natural resources and energy, and the process of handling thereof (extraction of raw materials for production of the aforesaid materials and products, manufacture, transportation, use in engineering structures, processing, recycling, burial in natural environment) does not adversely affect neither humans nor environment.

The article considers the basic historical stages of use of environmentally friendly construction materials in industrial and civil construction, starting from antiquity and ending with modern age. Review materials on the use of safe natural products such as wood, stone, thatch, peat, clay and other types of environmentally friendly materials in construction are presented. Properties of natural materials that ensure environmental safety of buildings, structures and premises, sanitary and hygienic requirements, coziness and comfort thereof for humans are analyzed. It is concluded that at present time the construction of high quality, comfortable, ecologically safe housing at affordable prices which is based on environmentally friendly technologies, resource and energy saving, construction materials safe for human health, should become one of the main priorities of economic and environmental policy of Russia.

Key words: environmental safety, construction materials, industrial and civil construction, rational use of natural resources, protection of environment,environmentally friendly technologies, energy saving

дерево, камень, солома, глина, песок и другие природные материалы и полезные ископаемые, непосредственно используемые для строительства, экологически безопасны, но приводят к изъятию природных ресурсов из природной среды, истощая ее запасы. для строительства также необходим и ценный, охраняемый природный ресурс — вода.

Применяемые в строительстве более технологичные, условно экологически безопасные строительные изделия (кирпич, плитка, металлочерепица, пенобетон, арболит, фибролит, фольга, пеностекло, цементно-стружечные плиты, стекломагниевый лист, олифа, клеи и краски из натуральных природных компонентов, известь, стекло, металлокон-

струкции, целлюлозные утеплители и пр.) производятся промышленным способом из различных природных ресурсов и компонентов природной среды. Они сами по себе как конечный продукт мало опасны для окружающей среды, но при нарушении экологических, технических и санитарно-гигиенических требований к их обращению (производству, транспортировке, хранению, утилизации, переработке) могут оказать негативное механическое и химическое воздействие на земельные, водные ресурсы, растительный мир, способствовать негативным последствиям для здоровья людей.

Полностью экологически безопасная продукция использовалась человеком испокон веков [1-3], стремление жить в зданиях и сооружениях из такой продукции актуально и в настоящее время. Экология в переводе с греческого — это наука о доме.

Поэтому человек разумный постоянно обращал внимание на характеристики природных компонентов, которые способствовали его безопасному комфортному проживанию и безопасности жизнедеятельности в целом. он открывал, добывал все новые и новые компоненты из недр планеты, создавая более удобные и безопасные строительные материалы и конструкции. Расширялся и модифицировался ассортимент строительных материалов.

Виды строительной продукции и технологии ее изготовления совершенствовались в рамках развития производительных сил и производственных отношений в человеческом обществе. Простейшие материалы и примитивные строительные технологии заменялись более совершенными, ручное производство строительных материалов сменялось механизированным. Но при этом экологические правоотношения (отношения между человеком, обществом и природой) не потеряли свою значимость и сейчас, они являются основой для любого вида хозяйственной деятельности, включая строительное производство. Эти отношения предопределены не только нормативно-правовыми актами, но самосознанием разумного человека, стремящегося жить, строить будущее, заботиться о детях в благоприятной и безопасной окружающей среде.

рассмотрим кратко историю создания и развития применения таких материалов в строительном производстве.

Самым дешевым строительным материалом является то, что находится в избытке вокруг людей, то, что дает сама природа. Дома из мешков с землей изготавливались еще при первобытнообщинном строе. Сейчас — это частое явление на Таиланде и в других странах Юго-Восточной Азии с континентальным климатом; такие дома могут пережить землетрясения, наводнения, являются экологически безопасными и пожароустойчивыми. Главным преимуществом домов из мешков с зем-

лей является низкая стоимость. В настоящее время для жилищного строительства используются нестабилизированные грунтоблоки или сырцовые кирпичи, изготавливаемые из грунта. Строительство из такого экологически безвредного материала обладает рядом преимуществ: низкая цена, высокая прочность, огнеупорность, малая теплопроводность.

Грунтоблоки могут иметь нестандартную форму, это придает дому эстетичность, стены при этом не нуждаются в декоративной облицовке. В последнее время широким спросом пользуется уникальный материал — геокар, в основе которого переработанный в пасту торф с добавлением стружки, рубленой соломы, древесных опилок. После тщательной сушки из такого сырья получают торфоблоки.

Преимуществами торфа являются долговечность, теплоемкость, бактерицидное действие, непроницаемость для радиоактивных лучей. Подобное изделие способно поглощать шумы и неприятные запахи, устойчиво к гниению и атакам грызунов. Зимой в таком доме тепло, летом — прохладно, что в комплексе создает комфортные условиями для проживания в нем людей [3, 4].

Экологически чистый природный ресурс — глина с древнейших времен служит строительным материалом. Еще в Вавилоне и Древней Руси из необожженной глины возводились хозяйственные постройки, жилые дома. Первоначально влажную глину набивали в специальные деревянные формы, а затем высушивали на солнце для устройства ограждающих конструкций. Испокон веков глина применяется в строительстве в комплексе с деревом, соломой и другими экологически чистыми материалами. но все же одним из основных направлений строительного использования глины стал ее обжиг с получением наиболее массового экологически безвредного строительного изделия — кирпича, изготавливаемого из глины без использования ток-

сичных добавок и красителей. Стены из такого мате- Т риала прочны, долговечны, устойчивы к негативным воздействиям окружающей среды. В странах Древ- к него мира, которых ощущался дефицит природного камня, употреблялся высушенный (необожженный) С кирпич из глины или речного ила. Для облицовки ■ стен, сложенных из необожженного кирпича-сыр- О ца, позднее стали применять обожженные изделия из глины (кирпич и облицовочные плиты). Уже 2 в У11-У1 вв. до н.э. в качестве кровельного материа- ■ ла получила распространение глиняная обожженная ы черепица, в дальнейшем — терракота (облицовоч- з ные плиты) и кирпич для стеновых конструкций. ° В У-У1 вв. и позже народы Средней Азии при стро- 1 ительстве монументальных сооружений широко ( применяли декоративную облицовку из цветного ° кирпича, многоцветных глазурованных плиток. Уже 5 тогда в качестве красителей использовались при-

родные: просеянные известняк, мел, цветные минералы и пр.

Исторические памятники Киевской Руси, например Софийский собор, заложенный князем Ярославом Мудрым, стали одними из первых каменных сооружений на Руси, возведенных из кирпича и камня на растворе. Технология изготовления кирпича известна на Руси еще до X в. Обожженный кирпич встречается в кладке Преображенского собора в Чернигове, Десятинной церкви, Софийского собора и Золотых ворот в Киеве.

В 1367 г. по указанию князя Дмитрия Донского возведены каменные стены вокруг столицы. Во второй половине ХУ в. выстроены из кирпича в москве Успенский собор, дворец в Угличе и другие архитектурные памятники, кирпичные стены и башни Кремля, сохранившиеся до настоящего времени. В ХУ1 в. из такого материала на Руси возведено большое количество крепостей, различных военных укреплений.

В строительстве сооружений этого типа кирпич являлся основным строительным материалом. В 1508 г. вокруг Кремля был устроен глубокий ров, откосы которого облицованы кирпичом и камнем. В конце хУ и начале ХУ1 вв. в архитектурном ансамбле Кремля были возведены новые соборы, Грановитая палата и другие здания.

В середине ХУ1 в. русскими зодчими для сооружения храма Василия Блаженного в Москве широко применялись обыкновенный и цветной кирпичи, природный камень, черепица, кровельное железо, использовалась техника склеивания древесины с помощью натуральных природных клеевых компонентов. Крупным достижением русской строительной техники того времени является сооружение каменной колокольни Ивана Великого высотой более 80 м. Кирпичные строения в промышленном и гражданском строительстве являлись доминирующими в течение XIX и первой половины XX в. в крупных городах и поселках стран Европы и Рос® сии. Только во второй половине XX в. кирпичное домостроение стало вытесняться монолитными, па-£ нельными и блочными бетонными, а также железо-О бетонными строительными конструкциями. Однако С кирпич, как экологически безопасный материал, ак-дц тивно продолжает использоваться в промышленном ^ и жилищном строительстве как в России, так и за т- рубежом. Лицевой керамический кирпич — новый ^ экологически чистый стеновой материал, объединя-1_ ющий функции конструктивного и облицовочного ^ изделия для возведения наружных стен. По сравне-^ нию с бетонными конструкциями с опасными для ■Е окружающей среды и здоровья людей добавками и заполнителями такой материал характеризуется X отсутствием токсичности и более низким радиаци-О онным фоном, что позволяет использовать его для НО всех видов промышленного и гражданского строительства. наименее энергоемким и практичным

видом кирпича считается изделие, изготавливаемое из глины с добавлением армирующей ее соломы, эффективно используемое в районах с сухим климатом [5, 6].

Для строительства жилья человеком издревле используются уникальные экологичные и эстетические свойства дерева, которые обеспечивают легкость конструкций, благотворно влияют на состояние здоровья и продолжительность жизни. Однако дерево как строительный материал при его несомненных достоинствах, показало ряд существенных недостатков.

Основными из них являются горючесть, гниение, подверженность разрушающим воздействиям грибков, паразитов, насекомых, необратимое изменение линейных размеров при перепадах влажности, недолговечность, невысокие теплоизоляционные свойства. В качестве строительного материала дерево начали использовать примерно на десять тысяч лет раньше, чем камень.

Первые дома представляли собой шалаши и землянки из земли, соломы, листьев, шкур, крон и веток деревьев и кустарников. Следующим этапом в деревянном домострое являлось возведение домов на деревьях и на сваях.

В прибрежных подтапливаемых зонах водоемов в грунт забивались сваи, на них устанавливалась деревянная платформа из бревен, на которой, в свою очередь, строился жилой дом, складское или иное хозяйственное строение. Учитывая, что основная масса поселений находилась в водоохранных зонах и прибрежных полосах водных объектов, расположение зданий на сваях (или на деревьях) обеспечивало безопасность в случае наводнения, подтопления территорий, защиту от нападения диких животных.

Одним из первых городов, здания в котором построены из дерева считается Иерихон. В Средиземноморье деревянное строительство стало распространенным в У111 тысячелетии до н.э. Из дерева строились жилые дома, храмы, общественные и хозяйственные постройки. В середине У11 в. в Москве, Пскове, Ярославле, Угличе, Новгороде и других городах Древней Руси созданы выдающиеся инженерные сооружения из древесины, являющиеся памятниками архитектуры. Так, В 1115 г. построен большой деревянный наплавной мост через р. Днепр в Киеве, а в 1156 г. в Москве возведены крепостные укрепления полностью из древесины [7-9].

В конечном итоге, такое массовое употребление дерева постепенно приводило к его дефициту. Деревянное домостроение плавно перемещалось в северные регионы планеты, богатые лесными ресурсами: Канаду, Северную Европу, северные и восточные регионы России. В странах Европы, России деревянные дома являлись объектами жилищного и общественного строительства еще десятки веков. Однако во II тысячелетии даже на таких богатых лесом территориях как центральная и северо-западная

часть России начал ощущаться дефицит древесного сырья, что заставляло переходить на более распространенные материалы (камень, солома и пр.), а то и вовсе наложить запрет на строительство из дерева в целях сохранения лесных ресурсов. Так статьей 220 Соборного уложения Х1-Х1У вв. на Руси предусматривались штрафы за вырубку леса, а статьей 223 — за поджог лесов.

В ХУ-ХУН вв. охранялись так называемые засечные леса по южной границе государства, куда, кроме ратников, не допускался никто. В эпоху царствования Петра I сохранению лесов уделялось важнейшее внимание, так как благодаря именно ему крепло военное могущество России на море.

Впервые учреждались постоянные лесозаготовки, а леса подразделялись на две категории: охраняемые и эксплуатируемые. К охраняемым относились леса, способствовавшие предотвращению эрозии вдоль водных путей, а также дубовые леса, необходимые для кораблестроения. В 1703 г. объявляются заповедными дубовые леса в Симбирской губернии. В соответствии с законами того времени, к охраняемым породам деревьев были отнесены дуб, клен, вяз и лиственница. Возрождением петровских традиций защиты лесов стал Лесной кодекс, принятый в 1888 г. В дальнейшем благодаря дефициту леса ужесточению государственных российских и советских требований к добыче древесины и, как следствие, росту себестоимости, промышленное и гражданское деревянное домостроение все в большей степени переставало быть экономически целесообразным и массовым, превратившись в индивидуальное жилищное строительство [10].

Учитывая нехватку деловой древесины, используемой при строительстве сооружений, широкое применение получила солома, остававшаяся в избытке на полях. Первые соломенные дома начали возводить еще в начале нашей эры.

Позднее прессованные блоки из соломы стали дополняться прочным каркасом из бревен, а затем в южных регионах с теплым климатом развернулось возведение строений из соломы разнообразного назначения: жилых домов, усадьб, школ, магазинов, сельскохозяйственных построек. Однако уже в середине ХХ в. соломенное домостроение стало постепенно вытесняться в результате появления более современных строительных технологий. Несмотря на это, идея возведения недорогих и при этом надежных, экологически безопасных жилых зданий не стала утопией. Эти прогрессивные идеи переросли в целое движение по строительству экономичных и экологически чистых домов из долговечного, теплостойкого, прочного, проверенного веками материала — самана (смеси песка, прессованной соломы, глины и воды). В Англии возведены десятки тысяч комфортных саманных домов, многие из которых населены уже более пяти веков. Йеменские многоэтажные

здания, построенные частично из самана (Таос Пуэбло), используются в течение 900 лет. Смешивание глины с соломой армирует конструкцию, делает ее более легкой, прочной, усиливает теплоизоляционные свойства стен и потолков, накапливает днем тепло и не дает жаре проникнуть в жилище, а ночью, наоборот, отдает тепло. Дома из самана считаются лечебными, так как в глине содержится радий, который оказывает благотворное воздействие на здоровье людей [3, 4, 11].

В течение всей своей истории, человек старался устранить технологические недостатки древесных материалов. При этом основным направлением изысканий, являлся поиск природных добавок, с которыми можно было смешать древесное сырье.

Первый успех был достигнут в 1900 г., когда австрийский плотник Шмидт изготовил первый прототип древесно-цементных плит из смеси цемента, древесной шерсти и гипса. В 1910 г. плиты под названием «гераклит» начали изготавливаться в Австрии. С 1928 г. цементный фибролит в промышленном масштабе стали выпускать сначала в Германии, а затем и в других странах мира.

Такой безопасный материал низкой плотности, созданный на основе длинноволокнистых частиц дерева и цемента, получил разные названия: в Италии — «селенит», Австрии — «гераклит», Швеции — «траулит», в Германии, России и ряде других стран — «фибролит». Представляют интерес фахверковые дома -своеобразный вид надежной конструкции, каркас которой состоит из прямых и наклонных деревянных балок. Пространство между балками заполняют соломой, спрессованной деревянной стружкой или глинобитным материалом.

керамическая плитка в качестве отделочного материала употреблялась в древних городах Азии, откуда распространилась по странам Ближнего Востока и в Европу. В эпоху Древнего мира и Средне- ^ вековья возводились храмы, дворцы, для отделки Т которых использовались эти дорогие материалы. X Древние полы Софийского собора выполнены из к шестигранных цветных керамических плиток. изображения на стенах расписаны фресками (окраска С по свежей штукатурке земляными красками), набраны стеклянными смальтами. На территории О Десятинной церкви найдены мастерские VI в., где 2 обнаружены стеклянная глазурь, смальта, тигли для 2 плавления. Керамические изделия применялись в ■ России для внешней и внутренней облицовки двор- ы цов, церквей, правительственных и общественных з зданий [2, 12]. о

При постройке крупных сооружений в рабовла- 1 дельческом обществе (крепостей, дворцов, храмов, ( дорог и мостов) широко использовались горные по- ° роды, их обрабатывали в виде камней и плит пра- 5 вильной формы (Урарту, Хорезм, Рим, Афины).

Каменный дом привлекал не только прочностью, долговечностью, безопасностью, но и эстетикой, благодаря неповторимой красоте фактуры природного камня: гранита, мрамора, кварцита, порфира. однако в средние века удорожание рабочей силы заставляло отказываться от использования природного камня, на обработку которого затрачивалось много труда, и применять более дешевые и прогрессивные материалы, например черепицу и кирпич. Самые прочные и долговечные камни, запасы которых залегают в средней полосе России, использующиеся при строительстве каменных домов — это камни вулканического происхождения, например, бутовый камень. Широко применяется в строительстве и ракушечник — для кладки стен, простенков. легкость материала в обработке обусловливает возможность его применения в качестве замены общестроительного кирпича.

Для скрепления камня, кирпичей при возведении строений необходимы вяжущие вещества. Первыми вяжущими, появившимися в истории, стали глина, гипс, известь. Позднее для строительства фундаментов, водопроводов, гидротехнических сооружений потребовались вяжущие вещества, способные твердеть в воде.

Ими в древние века стали смесь извести с молотым слабообожженным кирпичом, а в древнеримском строительстве — смесь извести с вулканическим пеплом (пуццоланой). Вяжущие вещества, такие как глина, известь, гипс, применялись в строительстве не только для каменной кладки, но и для получения простейшего бетона.

Несмотря на не невысокие показатели прочности, влагостойкости и морозоустойчивости, именно из гипса и известняка были созданы великие исторические архитектурные памятники, например, римские акведуки. Со временем, с развитием неорганической химии, в растворы, содержащие гипс и известняк, начали С? добавлять разного рода наполнители. Но только в ® XVII в. была изобретена смесь, имевшая приблизительную схожесть с современным сухим цементом. £ Британский ученый Джон Паркер благодаря обжигу £ осадочных горных пород (мела, извести и глины) Е смог получить вещество с относительно большой прочностью. Данное связывающее вещество, имев-^ шее способность твердеть в воде, было названо «романским цементом».

Изобретению бетона предшествовало создаН ние ряда новых вяжущих веществ (гидравлическая известь, портландцемент), твердеющих в воде и 1_ обладающих более высокой прочностью, чем при-2 менявшиеся первоначальные виды цемента. В начале XIX в. в России был изобретен и изготовлен X цемент высокого качества, позволявший скреплять О кирпич и камни в единую конструкцию, остававшу-Ю юся целостной при сильных перепадах температуры и влажности. С этого времени цемент получали

уже при сильном обжиге осадочных горных пород. Начиная с 60-х гг. XIX в., после усовершенствования технологии и повышения прочности цемент становится основным вяжущим для производства бетона, железобетона [12].

Большую роль в формировании технологий производства строительных материалов играла наука. В эпоху капитализма важной основой развития науки о строительных материалах явилась неорганическая химия, а также физико-химическая механика, разработанная академиком П.А.

Ребиндером, решавшая задачи получения тел с высокими физико-механическими и прочностными свойствами, определения наилучших условий механической обработки материалов, поиска и применения физико-химических и механических методов для наилучшей обрабатываемости твердых тел с учетом воздействия окружающей среды. Солидный вклад в развитие науки о материалах и охране природных ресурсов путем утилизации отходов строительства был внесен русскими учеными.

М.В. Ломоносов дал научное объяснение химическим явлениям, протекающим при воздействиях огня на различные материалы, разработал составы цветных стекол и способ изготовления мозаичных панно из них. Д.И. Менделееву принадлежат публикации по основам стекольного производства.

Ученый придавал большое значение переработке остатков (отходов) производства. он обращал внимание на то, что в результате утилизации отходов происходит превращение бесполезного материала в ценные по свойствам изделия. Д.И. Менделеевым предложены различные методы промышленной переработки отходов: переделка тряпья после очистки и сортировки в искусственную шерсть или бумагу, костей — в клей и фосфорные удобрения, стеклянного боя — в стекло в процессе варки и плавления, использование дегтя и смолы для пропитки картона (кровельный толь) [10].

В трудах ученых того времени были созданы все предпосылки для повышения технологичности строительной продукции, экологически безопасной переработки строительных отходов во вторичное сырье.

Позднее, уже в XX в. стало ясно, что ряд строительных материалов, такие как битум, смолы, краски из солей тяжелых металлов, асбест, цемент представляют опасность для человека и природной среды. Учеными было установлено, что, например, цементная пыль оказывает вредное воздействие при длительном вдыхании, вызывая поражение слизистых дыхательных путей. Гораздо опаснее становилось воздействие на окружающую среду и людей бетонной или цементной пыли при использовании всевозможных заполнителей и добавок (полимерные смолы, соли тяжелых металлов, фосфогипс) или отходов производства (гальваношламы, метал-

лургические шлаки, осадки очистных сооружений) из-за угрозы радиоактивного воздействия или попадания в природную среду таких чрезвычайно и высокоопасных веществ как хром, свинец, никель, кадмий, кобальт, магний, медь, алюминий, марганец, ртуть, стронций, цинк, мышьяк, фосфор и их токсичных соединений [13, 14].

Поэтому исторически сложилось, что человек стал разрабатывать новые прогрессивные и безопасные для себя и окружающей среды виды вяжущих материалов. Одним из экологически малоопасных видов бетона в XX в. становится арболит — легкий бетон, получаемый в результате формования и твердения смеси, состоящей из минеральных вяжущих, древесных заполнителей, минерализатора и воды.

В XXI в. ученые подошли к созданию экологически безопасного биологического бетона (биобетона), основным отличием которого от обычного бетона является то, что в его состав входят малоопасные компоненты, позволяющие материалу сохранять все свои свойства в условиях прорастания в нем растений. В составе биобетона вместо портландцемента применяется фосфат магния, который не только на высоком уровне выполняет скрепляющие функции, но и обусловливает наличие кислотной среды, обеспечивающей благоприятные условия для прорастания и развития различных растений, лишайников, мхов без какого-либо вреда для строительных конструкций, преображая при этом внешний вид зданий и сооружений. Проросшие поверхности активизируют процессы естественного очищения воздушной среды в мегаполисах от оксидов серы, углерода, азота. Жилые дома или общественные здания, при строительстве которых использован данный инновационный вид бетона, превращаются в зеленые стены и вертикальные сады, решая проблемы озеленения городов.

В XX в. в период индустриализации экономики и связанной с ней растущей урбанизации был осуществлен переход на промышленные технологии в строительном комплексе, оказывающие негативное воздействие на окружающую среду и здоровье людей. Однако на сегодняшний день приходится констатировать тот факт, что экологическая безопасность не является главным критерием качества строительной продукции при формировании системы государственного регулирования строительного комплекса. Вместе с тем в связи с ухудшением состояния окружающей среды на планете остро назрела необходимость экологизации промышленного и гражданского строительства в целях максимального удовлетворения потребностей человека в экологически безопасном проживании с учетом ограниченности природно-ресурсного потенциала региона и города.

В Стратегии развития промышленности строительных материалов на период до 2020 г., утвержденной приказом Минрегионразвития РФ от 30.05.2011 г. № 262, задача повышения уровня и качества научных исследований в сфере актуальных проблем инновационного развития отрасли определена как одна из важнейших и ключевых на современном этапе развития отрасли. В данном документе поставлена задача активизации научных исследований в сфере ресурсосбережения, переработки отходов и выпуска экологически безопасной строительной продукции. Отмечается, что для обеспечения строительного комплекса конкурентоспособными строительными материалами отраслевая наука должна адаптироваться более динамично к меняющимся условиям, а отрасль — стать более восприимчивой к техническому прогрессу. Основными инновационными направлениями развития производства основных видов строительных материалов в документе определены повышение качества, энергоэффективности и экологичности продукции, а также снижение ее энергоемкости.

Основополагающим для безопасного и комфортного проживания становится вопрос об использовании безвредных для здоровья человека строительных материалов и конструкций. Далеко не всякий материал или конструктивное решение, будучи пригодным для решения теплотехнических и других задач, оказывается оптимальным в отношении создания экологически и гигиенически приемлемых условий жизнедеятельности для человека. В итоге использование при строительстве и отделке дома экологически безвредных строительных материалов, не оказывающих прямого или косвенного воздействия на здоровье человека и на природную среду, является важнейшим фактором обеспечения экологической безопасности жилища. Предпочтительным является применение местного сырья, из- е готовление материалов на этой же строительной Т площадке в соответствии с экологическими и санитарными требованиями. Для строительства эколо- к гически безопасных зданий должны использоваться все не запрещенные санитарно-гигиеническими С нормами строительные материалы, преимущественно малотоксичные либо нетоксичные. К ним мож- т!

но отнести непосредственно рассмотренные выше виды природных ресурсов, экологически чистую 2 продукцию из натурального сырья: олифу, краски из природных пигментов (минералов) на натураль- ы ных маслах, известковые краски, краски-фильтры, з глиняный кирпич, цементно-песчаные и цементно- ° известковые растворы без токсичных добавок, жид- 1 кое стекло, кварцевые силикатные мастики, керами- ( ческую и металлочерепицу, профилированный лист, ° фольгу и другие конструкционные и изоляционные 5 материалы из природных компонентов (целлюлозы,

войлока, стружки, хлопка, пробки, базальта) — це-ментно-стружечные, фибролитовые и базальтовые плиты, панели, стекломагниевый лист и т.п. [15-20].

Одним из наиболее перспективных направлений решения задач ресурсосбережения, повышения экологической безопасности промышленного и гражданского строительства, комфортности и гигиены жилого фонда считается развитие нанотехнологий в сфере производства современных строительных материалов. В странах ЕС, США, Японии, Китае нанотехнологии уже в течение достаточного периода успешно способствуют эффективному развитию строительной отрасли, сохранению природных ресурсов, улучшению окружающей среды, повышению безопасности и качества жизни населения. Начиная с 1990-х гг. при производстве строительных изделий в России активно внедряются различные инновационные технологии, основным вектором развития которых также становятся ресурсосбережение, санитарно-гигиеническая, экологическая безопасность, надежность, эффективность и оптимальность применения в строительной индустрии.

Наиболее успешно российские исследователи продвинулись в разработке инновационных технологий создания нанобетонов. В России первые успешные результаты в разработке нового строительного наноматериала — нанобетона были получены в 1993 г. российским ученым А.Н. Пономаревым из Санкт-Петербурга и группой специалистов из других городов. Был создан водорастворимый продукт «Астрален-С», предназначенный для цементных материалов, представлявший собой порошок наночастиц со средним размером кластеров 300 нм и насыпной плотностью 600.. .900 кг/м3. Введение наноматериала в цементные смеси в количестве 0,15 % от массы цемента позволило повысить их подвижность, заметно увеличив прочность.

Позднее еще одной инновационной разработкой ® А.Н. Пономарева стала модифицированная астрале-^ нами базальтовая микрофибра (МФ), предназначен-£ ная для более эффективного дисперсного армиро-£ вания бетонов по сравнению с прутковой стальной Е арматурой или стальной фиброй. Перспективными направлениями использования такого материала ^ становится производство наноструктурированных пено- и газобетонов повышенной морозо- и трещи-ностойкости, прочности на сжатие, легкости при небольшой средней плотности.

Заметных успехов в наномодифицирова-1_ нии бетонов добилась группа исследователей из 2 Санкт-Петербурга под руководством профессора Ю.В. Пухаренко в части разработки эффективно-X го наномодификатора, позволяющего при расходе О 1,4 кг на 1 м3 бетонной смеси увеличить ее подвижно ность на 20.25 %, морозостойкость и водонепроницаемость.

При изготовлении нанобетона на основе портландцемента введение в исходные цементные смеси сравнительно небольшого количества наночастиц различных веществ и химических соединений способствует заметному улучшению результирующих показателей технико-эксплуатационных свойств изделий. Нанобетон, разработанный российскими учеными, при нанесении на железобетонную конструкцию обладает свойством заполнять ее микропоры, полимеризуется и восстанавливает прочность конструкции. Кроме того, продукт может вступать в реакцию с коррозийным слоем проржавевшей арматуры и восстанавливать ее сцепление бетоном. Наноструктурирующий заполнитель активно воздействует на цементную матрицу, увеличивая долю наночастиц в продуктах гидратации цемента, способствуя повышению прочности и долговечности бетона и не ухудшая его гигиенические и экологические характеристики.

Перспективными видами таких материалов с использованием нанотехнологий в нашей стране являются:

• нанобетон, изготавливаемый из портландцемента, традиционных безвредных для здоровья человека заполнителей и экологически безопасного наномодификатора, добавляемого в количестве до 0,07 % к массе цемента, а также воды, структурированной ультразвуковой обработкой с достижением окончательной прочности — приблизительно 100 МПа вместо 50.60 МПа для бетона того же состава, но приготовленного без наномодификатора и на обычной воде;

• нанобетоны ЯРС с использованием нетоксичных углеродных нанокластеров в виде волокон наноразмеров, способствующих не только повышению прочности бетона, но и его долговечности;

• нанобетон высокой, сверхвысокой прочности с наночастицами микрокремнезема, используемый при возведении высотных зданий, монолитных железобетонных массивов, изготовлении несущих и ограждающих конструкций, подземных, гидротехнических сооружений.

Согласно данным предварительных экспертно-аналитических оценок в социальных сетях следует, что при массовом производстве в России нанобето-нов, конечная стоимость новой продукции по сравнению с обычными бетонами будет выше всего на 10.20 %, но по своим потребительским свойствам новые материалы будут превосходить традиционный бетон в 4-6 раз, обеспечивая при этом надежность, долговечность конструкций и экологическую безопасность.

В последние годы работы над созданием новых строительных материалов на основе нанотехноло-гий ведутся в двух направлениях: в целях рекон-

струкции, капитального ремонта старых сооружений с восстановлением прочности конструкции и для нового промышленно-гражданского, а также транспортного строительства.

Так, успешно реализованными российскими, либо совместно с зарубежными, инновационными проектами в области создания и внедрения тепло-, гидроизоляционных наноматериалов стали:

• сравнительно недорогие нанокомпозитные трубы для систем отопления, газо- и водоснабжения, существенно превосходящие аналоги по технико-эксплуатационным характеристикам;

• строительная стеклопластиковая нанокомпо-зитная арматура, обладающая малым (по отношению к стали) весом, высокой прочностью, коррозионной и химической стойкостью, высокими диэлектрическими свойствами, низкой теплопроводностью;

• бентонитовая глина, которая благодаря высокой дисперсности частиц наноразмеров, высокой капиллярной и водоудерживающей способности способствует разбуханию материала и заполнению полостей при нанесении в трещины стыков фундаментов, плит оснований, служит эффективным средством для гидроизоляции мембран;

• жидкая теплоизоляция толщиной одного слоя покрытия всего 0,4 мм в виде суспензии из наноча-стиц кремнезема со связующим акриловым раствором, широко используемая благодаря низкой теплопроводности — не более 0,02 Вт/(м • К), широкому температурному диапазону эксплуатации: от -60 до 220 °С, отражательной способности при тепловом излучении, антикоррозийным, негорючим свойствам — в качестве теплоизоляции трубопроводов пара, горячей и холодной воды, конструкций жилых и промышленных зданий;

• аналогичные теплоизоляционные покрытия в виде нанокрасок, при нанесении которых структурированные силиконовые и вакуумированные керамические микросферы создают силовой каркас покрытия, обладающий высоким термическим сопротивлением — продольно-слоистую структуру в виде пленок, разделенных воздушными тончай-

шими зазорами, способствующую формированию эластичного, не пропускающего капельную влагу многослойного, теплоотражающего покрытия, блокирующего все потоки теплопередачи [21, 22].

Всевозрастающие жесткие экологические и гигиенические требования к лакокрасочным изделиям подтолкнули ряд производителей к необходимости производства лакокрасочной продукции на основе нанокомпонентов и натуральных компонентов, т.е. природных материалов, которые были образованы в результате биологических, термических или геолого-минералогических процессов. В результате созданы такие виды натуральных красок для стен и потолков, которые не только безвредны для окружающей среды и здоровья людей, но и способны очищать воздух в помещении от вредных примесей. Под влиянием света природные и нанокомпоненты краски действуют аналогично катализаторам, превращая частицы грязи, запахи, органические соединения в нейтральные субстанции. В состав такой краски-фильтра, как правило, входят минеральные наполнители, белая гидравлическая известь, каталитически активные пигменты, эфир целлюлозы, канифольный глицериновый эфир и вода.

Развитие инновационных технологий в сфере производства строительных наноматериалов открывает большие перспективы устойчивого развития строительного комплекса в нашей стране.

С учетом исторических этапов развития человечества и его жилища, основополагающими факторами которого являются комфорт, безопасность, здоровая для жизнедеятельности окружающая среда, следует вывод о том, что в настоящее время строительство высококачественного, комфортного и экологически безопасного жилья по доступным ценам, основой которого являются экологически чистые технологии, ресурсо- и энергосбережение, безопасные для здоровья людей строительные материалы, должны стать одним из главных приоритетов экономической и природоохранной политики России.

1. Горбатовский В.В., Мамин Р.Г., Рыбальский Н.Г. Экология жилища. М. : РЭФИА, 1995. 80 с. (Библиотечка для населения. Серия «Экологическая безопасность в быту»)

2. Князева В.П. Экология: основы реставрации. М. : Архитектура-С, 2005. 398 с. (Реставрация)

3. Развитие энергоэффективного, экологического индивидуального домостроения в Сибири: отчет по проекту Центра ООН по населенным пунктам ^аб^ат). № FS-RUS-97-S03. Новосибирск, 1999. 680 с.

4. Аврорин А.В. Экологическое домостроение. Строительные материалы : аналит. обзор. Новосибирск : ГПНТБ СО РАН, 1999. Вып.

53. 72 с. (Экология)

5. Ильницкий А.П. Канцерогенные факторы жилища. М. : Международная академия информатизации, 1995. 63 с.

6. Черняк Я.Н. Очерки по истории кирпичного производства в России. X-начало XX вв. / под общ. ред. проф. П.М. Лукьянова.

М. : Промстройиздат, 1957. 168 с.

7. Мехова Г.И. Русское деревянное зодчество. М. : Советский художник, 1965. 132 с.

8. Раппопорт П.А. Строительное производство Древней Руси (Х-ХШ вв.). СПб. : Наука, 1994. 158 с.

9. Раппопорт П.А. Древнерусская архитектура. СПб. : Стройиздат, 1993. 285 с.

10. Исаков В.М., Цховребов Э.С. Правовые основы охраны окружающей среды. М. : МОФ МосУ МВД России, 2004. 100 с.

11. Широков Е.И. Дерево, тростник, солома — строительные материалы для устойчивого развития // Архитектура и строительство России. 2007. № 2. С. 2-10.

12. Рыбьев И.А. История строительного материаловедения и развития технологий строительных материалов и изделий. М. : МИКХиС, 2006. 173 с.

13. Цховребов Э.С. , Яйли Е.А., ЦереноваМ.П., Юрьев К.В. Обеспечение экологической безопасности при проектировании объектов недвижимости и проведении строительных работ. СПб. : РГГМУ, 2013. 359 с.

14. Шевцов К.К. Охрана окружающей природной среды в строительстве. М. : Высшая школа, 1994. 239 с.

15. Архангельский Г.Г. Физические, химические и энергоинформационные факторы экологии жилища // Механизация строительства. 2009. № 7. С. 18-20.

Поступила в редакцию в декабре 2016 г.

16. Архангельский Г.Г. Физические, химические и энергоинформационные факторы экологии жилища // Механизация строительства. 2009. № 8. С. 26-29.

17. Цховребов Э.С. Эколого-экономические аспекты обращения строительных материалов // Вестник Костромского государственного университета им. Н.А. Некрасова. 2013.

Т. 19. № 3. С. 10-14.

18. Цховребов Э.С., Величко Е.Г. Вопросы охраны окружающей среды и здоровья человека в процессе обращения строительных материалов // Строительные материалы. 2014. № 5. С. 99-103.

19. Цховребов Э.С., Четвертаков Г.В., Шканов С.И. Экологическая безопасность в строительной индустрии. М. : Альфа-М, 2014. 302 с. (Современные технологии)

20. Цховребов Э.С., Лебин А.Н., Белоусов В.Г. Новейшая история развития природоохранной деятельности в России // Вестник Костромского государственного университета им. Н.А. Некрасова. 2012.

Т. 18. № 2. С. 192-196.

21. Войтович В.А. Строительные наноматериалы // Руководитель строительной организации. 2011. № 2. С. 4-19.

22. Кудрявцев П.Г., Фиговский О.Л. Наноструктури-рованные материалы, получение и применение в строительстве // Нанотехнологии в строительстве: научный интернет-журнал. 2014. Т. 6. № 6. С. 27-45.

Для цитирования: Величко Е.Г., Цховребов Э.С. Экологическая безопасность строительных материалов: основные исторические этапы // Вестник МГСУ. 2017. Т. 12. Вып. 1 (100).

С. 26-35. Б01: 10.22227/19970935.2017.1.26-35

1. Gorbatovskiy V.V., Mamin R.G., Rybal’skiy N.G. ¡^ Ekologiya zhilishcha [Ecology of Habitation]. Moscow, REFIA O Publ., 1995, 80 p. (Bibliotechka dlya naseleniya. Seriya «Eko-

logicheskaya bezopasnost’ v bytu» [Small Library for the Pub-2 lic. «Ecological Safety in Everyday Life» Series]) (In Russian)

2. Knyazeva V.P. Ekologiya : osnovy restavratsii [Ecol-^ ogy: the Basics of Restoration]. Moscow, Arkhitectura-S Publ., t 2005, 398 p. (Restavratsiya [Restoration]) (In Russian)

3. Razvitie energoeffektivnogo, ekologicheskogo O individual’nogo domostroeniya v Sibiri: otchet po proektu I» Tsentra OON po naselennym punktam (Khabitat). № FS-

RUS-97-S03 [Development of Energy Efficient, Environment-l_ Friendly Individual House Building in Siberia : Report on the 2 UN Centre for Human Settlements (Habitat) No. FS-RUS-* 97-S03]. Novosibirsk, 1999, 680 p. (In Russian)

4. Avrorin A.V. Ekologicheskoe domostroenie. Stroitel’nye jE materialy: Analiticheskiy obzor [Environment-Friendly House O Building. Construction Materials : Analytical Review]. Novosi-BQ birsk, GPNTB SO RAN Publ., 1999, issue 53, 72 p. (Ekologiya

[Ecology]) (In Russian)

5. Il’nitskiy A.P. Kantserogennye faktory zhilishcha [Carcinogen Factors of Habitation]. Moscow, Mezhdunarodnaya akademiya informatizatsii Publ., 1995, 63 p. (In Russian)

6. Chernyak Ya.N. Ocherki po istorii kirpichnogo proiz-vodstva v Rossii. X-nachalo XX vv. [Essays on the History of Brick Making in Russia. X-early XX centuries]. Moscow, Promstroyizdat Publ., 1957, 168 p. (In Russian)

7. Mekhova G.I. Russkoe derevyannoe zodchestvo [Russian Wooden Architecture]. Moscow, Sovetskiy khudozhnik Publ., 1965, 132 p. (In Russian)

8. Rappoport P.A. Stroitel’noe proizvodstvo Drevney Rusi (X-XIII vv.) [Construction Operations of Ancient Rus (X-XIII centuries)]. Saint-Petersburg, Nauka Publ., 1994, 158 p. (In Russian)

9. Rappoport P.A. Drevnerusskaya arkhitektura [Old Russian Architecture]. Saint-Petersburg, Stroyizdat Publ., 1993, 285 p. (In Russian)

10. Isakov V.M., Tskhovrebov E.S. Pravovye osnovy okhrany okruzhayushchey sredy [Legal Fundamentals of Environmental Protection]. Moscow, MOF MosU MVD Rossii Publ., 2004, 100 p. (In Russian)

11. Shirokov E.I. Derevo, trostnik, soloma — stroitel’nye materialy dlya ustoychivogo razvitiya [Wood, Reed, Thatch — Construction Materials for Sustainable Development]. Arkhi-tektura i stroitel’stvo Rossii [Architecture and Construction of Russia]. 2007, no. 2, pp. 2-10. (In Russian)

12. Ryb’ev I.A. Istoriya stroitel’nogo materialovedeniya i razvitiya tekhnologiy stroitel’nykh materialov i izdeliy [History of Construction Materials Science and Development of Construction Materials/Products Technologies]. Moscow, MIKKhiS Publ., 2006, 173 p. (In Russian)

13. Tskhovrebov E.S., Yayli E.A., Tserenova M.P., Yur’-ev K.V. Obespechenie ekologicheskoy bezopasnosti pri proek-tirovanii ob’ektov nedvizhimosti i provedenii stroitel’nykh rabot [Ensuring of Ecological Safety in Design of Real Estate Items and During Construction Works]. Saint-Petersburg, RGGMU Publ., 2013, 359 p. (In Russian)

14. Shevtsov K.K. Okhrana okruzhayushchey prirod-noy sredy v stroitel’stve [Environmental Protection in Civil Engineering]. Moscow, Vysshaya shkola Publ., 1994, 239 p. (In Russian)

15. Arkhangel’skiy G.G. Fizicheskie, khimicheskie i en-ergoinformatsionnye faktory ekologii zhilishcha [Physical, Chemical and Energy-Informational Factors of Ecology of Habitation]. Mekhanizatsiya stroitel’stva [Construction Work Mechanization]. 2009, no. 7, pp. 18-20. (In Russian)

16. Arkhangel’skiy G.G. Fizicheskie, khimicheskie i en-ergoinformatsionnye faktory ekologii zhilishcha [Physical, Chemical and Energy-Informational Factors of Ecology of Habitation]. Mekhanizatsiya stroitel’stva [Construction Work Mechanization]. 2009, no. 8, pp. 26-29. (In Russian)

17. Tskhovrebov E.S. Ekologo-ekonomicheskie aspekty obrashcheniya stroitel’nykh materialov [Ecological and Eco-

nomical Aspects of Construction Materials Handling]. Vestnik Kostromskogo gosudarstvennogo universiteta im. N.A. Nekra-sova [Bulletin of Kostroma State University Named After N.A. Nekrasov].

2013, vol. 19, no. 3, pp. 10-14. (In Russian)

18. Tskhovrebov E.S., Velichko E.G. Voprosy okhrany okruzhayushchey sredy i zdorov’ya cheloveka v processe obrashcheniya stroitel’nykh materialov [Issues of Environmental Protection and Human Health in Construction Materials Handling Process]. Stroitel’nye materialy [Construction Materials]. 2014, no. 5, pp. 99-103. (In Russian)

19. Tskhovrebov E.S., Chetvertakov G.V., Shkanov S.I. Ekologicheskaya bezopasnost’ v stroitel’noy industrii [Ecological Safety in Construction Industry]. Moscow, Al’fa-M Publ., 2014, 302 p. (Sovremennye tekhnologii [Modern Technologies]) (In Russian)

20. Tskhovrebov E.S., Lebin A.N., Belousov V.G. Novey-shaya istoriya razvitiya prirodookhrannoy deyatel’nosti v Rossii [Contemporary History of Development of Environment-Related Activity in Russia]. Vestnik Kostromskogo gosudarstvennogo universiteta im. N.A. Nekrasova [Bulletin of Kostroma State University Named After N.A.

Nekrasov]. 2012, vol. 18, no. 2, pp. 192-196. (In Russian)

21. Voytovich V.A. Stroitel’nye nanomaterialy [Construction Nanomaterials]. Rukovoditel’ stroitel’noy organizatsii [Head of Construction Organization]. 2011, no. 2, pp. 4-19. (In Russian)

22. Kudryavtsev P.G., Figovskiy O.L. Nanostruk-turirovannye materialy, poluchenie i primenenie v stroitel’stve [Nanostructured Materials, Derivatization and Application in Construction]. Nanotekhnologii v stroitel’stve: nauchnyy in-ternet-zhurnal [Nanotechnologies in Construction : Science Internet-Journal]. 2014, vol. 6, no.

6, pp. 27-45. (In Russian)

For citation: Velichko E.G., Tskhovrebov E.S. Ekologicheskaya bezopasnost’ stroitel’nykh materialov: osnovnye istoricheskie etapy [Ecological Safety of Construction Materials : Basic Historical Stages]. Vestnik MGSU [Proceedings of Moscow State University of Civil Engineering]. 2017, vol. 12, issue 1 (100), pp. 26-35. (In Russian) DOI: 10.22227/1997-0935.2017.1.26-35

Источник: cyberleninka.ru

Экологические требования к строительным материалам, изделиям, конструкциям и оборудованию

Строительные материалы, изделия, конструкции и оборудование должны отвечать требованиям соответствующих стандартов, технических условий и рабочих чертежей.

При подготовке к ведению строительных работ на стадии заказа строительных и отделочных отечественных и импортных материалов, при комплектации инженерного оборудования представителями Заказчика и Подрядчика должен осуществляться входной контроль строительной продукции, предназначенной для строительства. Контроль осуществляется на наличие Российских гигиенических сертификатов, в т.ч. и на импортные материалы. При отсутствии подтверждения экологической безопасности такие материалы и оборудование не должны применяться.

В ходе производства строительно-монтажных и специальных работ осуществляется контроль наличия гигиенических сертификатов на продукцию поступающую на строительную площадку.

По завершении внутренней отделки здания осуществляется инструментальный контроль вредных веществ (фенол, формальдегид, стирол и др.) в воздухе помещений и радионуклеидов в деревянных конструкциях.

По статистике человек проводит большую часть времени в помещении (на работе, либо дома) примерно 75% всего времени. Поэтому имеет огромное значение, из чего построено это помещение. Строя дом из экологических материалов или используя их во внутренней отделке помещения, мы создаем неповторимую и одновременно здоровую атмосферу.

Поэтому основная задача архитектора, строителя и др. состоит в рациональном выборе материалов уже на стадии проектирования. При этом для всех материалов, независимо от области их применения, должно быть общее требование — они не должны выделять в окружающую среду вредных веществ. Всегда следует избегать применения материалов, содержащих в своем составе вредные для человека вещества.

В настоящее время качество сырья для строительных материалов и самих строительных материалов и конструкций определяют действующие ГОСТы и ТУ. Вместе с тем в научно-технической документации, регламентирующей строительство и качество строительных материалов, отражена лишь небольшая доля отдельных гигиенических требований, в основном касающихся охраны труда и транспортировки стройматериалов, что не позволяет оценить степень их опасности для здоровья населения.

Имеется лишь один стандарт по определению и нормированию радионуклидов в строительных материалах — ГОСТ 30108-94 «Материалы и изделия строительные. Определение удельной эффективной активности естественных радионуклидов», введенный в действие Постановлением Госстроя РФ от 30.06.1994 № 18-48 (в ред. от 04.12.2000). В определенной мере это обуславливается слабой взаимосвязью гигиенических и строительных нормативных регламентаций, а также отсутствием единой методической системы проведения контроля экологической безопасности строительных материалов, которая должна включать критерии и методики оценки не только готовой продукции, но также и исходного сырья, используемого для производства строительных материалов.

Основными нормативными документами, которыми следует руководствоваться при проведении эколого-гигиенической экспертизы строительных и отделочных материалов, являются:

• — МУ 2.1.2.1829-04 «Санитарно-гигиеническая оценка полимерных и полимерсодержащих строительных материалов и конструкций, предназначенных для применения в строительстве жилых, общественных и промышленных зданий», утвержденные Главным государственным санитарным врачом РФ 06.01.2004;
• — Единые санитарно-эпидемиологические и гигиенические требования к товарам, подлежащим санитарно-эпидемиологическому надзору (контролю), утвержденные Решением Комиссии Таможенного союза ЕврАзЭС от 28.05.2010 № 299.

В данном дипломном проекте разработан проект реконструкции реконструкция жилого дома 19 века ул. Благовещенская 20 в г. Вологда. В проекте предусмотрена замена кровельного покрытия с утеплением по расчету приложения 1.1, частичная замена стропильной системы.

Проведена разборка здания с последующим устранением поврежденных бревен гнилью и плесенью, а так же для меньших тепло-потерь предусмотрено утепление фасада по расчету приложения 1.3. Для увеличения полезной площади был разобран старый фундамент и сделан подземный этаж, представляющий монолитную конструкцию так же с последующим утеплением. В проекте проведен расчет стропильной конструкции и после увеличения нагрузки. Требуемая высота и ширина стропил не превышает сечения существующей конструкции, следовательно замена конструкций не требуется. Так же произведен расчет цокольной плиты перекрытия и фундаментной плиты армирование и сечение делаем согласно расчетам.

Также в организационном разделе дипломного проекта проведена оптимизация движения рабочей силы при реконструкции объекта, что позволит сэкономить трудозатраты.

Стоимость реконструкции составила 23 517,435 тыс. руб. в ценах 2016 года

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ

• 1. СНиП 23-01-99*. Строительные нормы и правила. Строительная климатология: утв. постановлением Госстрой России от 1999-06-11. Взамен СНиП 2.01.01-82; введ. 01.01.2000.- М.: ГУП ЦПП № 2000 ГУП ЦПП № 2003. — 65с.
• 2. СП 50.13330.2012. Свод правил. Тепловая защита зданий: утв. приказом Министерства регионального развития Российской Федерации (Минрегион России)) № 265 от 30.06.2012 — Взамен СНиП 23-02-2003; введ. 01.07.2012. — М: Национальные стандарты, 20011. — 50 с.
• 3. СП 20.13330.2011. Свод правил. Нагрузки и воздействия. Актуализированная редакция СНиП 2.01.07-85* — ЦНИИСК им. В.А.Кучеренко.-М.: введен 20.05.2011 — 76 с.
• 4. СП 52-101-2003. Свод правил. Бетонные и железобетонные конструкции без предварительного напряжения арматуры: одобрен для применения постановлением Госстроя России от 25 декабря 2003 г. № 215 (ГУП «НИИЖБ» Госстроя России) — 71 с.
• 5. Руководство по проектированию плитных фундаментов каркасных зданий и сооружений башенного типа. РЕКОМЕНДОВАНО к изданию решением Ученого совета НИИОСП им. Н.М.Герсеванова Госстроя СССР. Разработано к СНиП II-15-74.
• 6. СНиП 12-04-2002. Безопасность труда в строительстве. Часть 2. Строительное производство. — М.: ФГУ ЦОТС, 2003.- 34 с.
• 7. Методические указания к выполнению курсового проекта по дисциплине: «Организация, планирование и управление строительством».-Вологда: ВПИ, 1995г.
• 8. ГОСТ ЕСКД 21.204-93. Условные графические обозначения и изображения элементов генпланов и сооружений транспорта
• 9. ГОСТ ЕСКД 21.205-93. Условные обозначения элементов санитарно-технических систем
• 10. ГОСТ ЕСКД 21.206-93. Условные обозначения трубопроводов
• 11. . Единые нормы и расценки: ЕНиР. Сборник Е1 Внутрипостроечные транспортные работы/Госстрой СССР.-М.:Прейскурантиздат,1987.-40 с.
• 12. Единые нормы и расценки: ЕНиР. Сборник Е4 Монтаж сборных и устройство монолитных железобетонных конструкций/Госстрой СССР.-М.:Прейскурантиздат,1987.-68 с.
• 13. СНиП 12-03-2003 Строительные нормы и правила. Безопасность труда в строительстве. Часть 1. / М.:Стройиздат, 2003 — 255 с.
• 14. СНиП 12-03-2004. Строительные нормы и правила Безопасность труда в строительстве. Часть 2. -М.: Стройиздат, 2004. 32 с.
• 15. СНиП 12-01-2004. Строительные нормы и правила Организация строительства. -М.:Стройиздат, 2004 — 23 с.
• 16. 123-Ф3. Федеральный закон от 22 июля 2008 года. Технический регламент о требованиях пожарной безопасности: утв. Государственной Думой 4 июля 2008 года введ. 04.07.08. — М: РГ — Федеральный выпуск №5079, 2008. — 129 с.
• 17. СП 3.13130.2009. Свод правил, Системы противопожарной защиты. Система оповещения и управления эвакуацией людей при пожаре. Требования пожарной безопасности.
• 18. ССН-2001 «Сборники сметных норм и единичных расценок на реконструкционно-восстановительные работы по памятникам истории и культуры».
• 19. ТЕР-2001 в редакции 2009 года Вологодской области.
• 20. ТЕРм-2001 в редакции 2009 года Вологодской области.

Теплотехнический расчет стены подвала

Теплотехнический расчёт стены подвала выполнен по СНиП 23-02-2003 «Тепловая защита зданий», СП 23-101-2004 «Проектирование тепловой защиты зданий»,

Определить требуемую толщину слоя в конструкции наружной стены подвала, расположенной ниже уровня земли в Общественном, административном или бытовом здании с нижней разводкой систем отопления и горячего водоснабжения, расположенном в городе Вологда (зона влажности — Нормальная).

Расчетная температурой наружного воздуха в холодный период года, text = -32 °С;

Расчетная средняя температура внутреннего воздуха здания, tint = 20 °С;

Средняя температура наружного воздуха отопительного периода, tht = -4.1 °С;

Продолжительность отопительного периода, zht = 231 сут.;

Нормальный влажностный режим помещения и условия эксплуатации ограждающих конструкций — Б.

Источник: vuzlit.com

Экологические требования к строительным материалам

Одно из важных требований к строительству сегодня — экологическая чистота и безопасность. Причем как для людей, так и для окружающей среды.

Поэтому выбирать материалы нужно как можно аккуратнее, все: металлочерепица, материалы для фундамента и несущих стен, — должны быть абсолютно безопасны.

Поэтому проводится обязательная экологическая проверка строительных объектов.

Главное требование — отсутствие в строительных материалах вредных для здоровья человека веществ. К ним относятся следующие металлы: ртуть, свинец, кадмий, хром. Их соли могут содержаться в лаках и красках, в цементе или полимерных материалах.

Опасность тяжелых металлов в том, что они постепенно накапливаются в воздухе помещения и потом воздействуют и на кожу человека и слизистые оболочки. Эти вещества поступают внутрь через дыхательную систему. Поэтому важно, чтобы данные металлы отсутствовали в строительных материалах вовсе, или их процентное соотношение было минимальным, стремящимся к нулю.

Еще один важный аспект экологический проверки — радиационно-гигиеническое воздействие на человека.

Поэтому проводится специальный радиационный анализ и материалов, и сырья для их изготовления. Причем подобная проверка проводится не только для искусственных материалов, но и для тех, что имеют природное происхождение.

Во время анализа определяется суммарная удельная активность естественных радионуклидов. Показатель указывается в Беккерелях на килограмм — Бк/кг.

У стройматериалов, используемых в жилищном строительстве, этот показатель не должен превышать цифру 370.

Материалы с удельной активностью до 740 включительно можно применять в промышленном строительстве, то есть для зданий, в которых люди не находятся постоянно. Также можно встретить такой показатель в материалах для дорожного строительства.

Самый высокий показатель активности радионуклидов — 1350. Такие стройматериалы пригодны только для возведения промышленных и хозяйственных построек, в которых люди практически не бывают.

Но самую большую опасность для здоровья людей представляет радон, природный радиоактивный газ. Он выделяется при радиоактивном распаде.

К объектам, которые подвергаются обязательному и строгому радиационному контролю, относятся: карьеры, где добывается сырье для строительных материалов, и сами материалы, промышленные и дорожные объекты, жилые и нежилые здания при вводе в эксплуатацию.

Минеральная вата. Миф о фенол-формальдегиде

Источник: ekologiya.net

Тема 11. Экология жилища человека

И.А. Литвенкова
Экология городской среды: урбоэкология
Курс лекций. – Витебск: Издательство УО «ВГУ им. П.М.Машерова», 2005 – 163 с.

Тема 11. Экология жилища человека

3. Экологическая характеристика строительных материалов: токсичность, радиоактивность и биоповреждения

Все строительные материалы делятся на естественные и искусственные. Естественные материалы: дерево, гранит, базальт, диабаз и др. К искусственным относят различные виды кирпича, термоблоки, искусственные вяжущие вещества (гипс, известь, магнезит). Особую группу составляют синтетические полимерные материалы (пластмассы).

Одно из средств оптимизации и создания оптимальной экологической обстановки внутренней среды здания – правильный выбор материалов. Основные требования к которым: 1.низкая теплопроводность; 2. хорошая воздухопроницаемость; 3. отсутствие гигроскопичности; 4. низкая звукопроводность; 5. стройматериалы не должны выделять в окружающую среду летучие вещества; 6. не должны стимулировать развитие микрофлоры, роста грибов.

В настоящее время насчитывается свыше 100 наименований полимерных материалов. 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.

Крупномасштабное производство полимерных материалов и широкое их использование в строительстве началось в 60-е гг. В настоящее время в мире производится более 100 млн. т полимеров, значительная часть их используется в строительстве. Спектр применения полимеров в строительстве весьма широк. Они повсеместно используются для: покрытия полов (линолеум, 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, лаков, красок, эмалей, клеев, мастик и для многих других целей.

При оценке экологической чистоты полимерных строительных материалов руководствуются следующими основными требованиями к ним (В.О.Шефтель и др., 1988):

— 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 дезинфекции;

— напряженность поля статического электричества на поверхности полимерных материалов не должна быть больше 150 В/см (при относительной влажности воздуха в помещении 60—70%).

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

Материалы на основе карбамидных смол. Древесностружечные плиты (ДСП) выделяют формальдегида в 2,5—3 раза 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 сборнощитовых 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 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. Стиролосодержащие резиновые линолеумы выделяют стирол. На своей поверхности релин, как и все пластмассы, накапливает значительные заряды статического электричества. В жилых комнатах покрывать пол релином не рекомендуется.

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

Поливинилацетатцые 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.

Полимерные материалы характеризуются рядом экологически неблагоприятных свойств, к которым относятся:

1) Выделение в атмосферу жилища химических веществ, наиболее опасные из которых: изоцианты, кадмий и антипирены. Изоцианты — опасные токсичные соединения, проникающие в жилые помещения из полиуретановых материалов (уплотнителей, соединений и др.). Вредное воздействие изоциантов, приводящих к астме, аллергии и к другим заболеваниям, усиливается при нагревании полиуретановых материалов солнечными лучами или теплом от отопительных батарей. 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.

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

3) 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.

4) Еще один из возможных источников ухудшения экологического состояния жилых помещений — расселение по поверхности полимерных материалов микрофлоры. 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.

5) Не менее опасна и способность полимерных строительных материалов накапливать на своей поверхности заряды статического электричества. 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.

6) Выделение газообразных токсичных веществ в результате горения полимерных строительных материалов еще одна весьма серьезная опасность, связанная с их использованием. 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.

Радиоактивность строительных материалов. Одним из параметров экологической безопасности строительных материалов является показатель радиационного качества. Критерием для принятия решения о возможности применения строительных материалов и изделий служит показатель «удельной эффективной активности естественных радионуклидов», определяемый по формуле:

где ARa, ATh и Ак — удельная эффективная активность соответственно радия, тория и калия.

Уровень фона гамма-излучения внутри здания зависит в основном от радиоактивности строительных материалов, используемых в качестве ограждающих конструкций. В природных условиях повышенной концентрацией радионуклидов U, Th и К 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. 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.

Биоповреждения строительных материалов. Строительные материалы могут ухудшать экологическую ситуацию в зданиях и сооружениях не только при выделении токсичных и радиоактивных веществ, но и способствуя росту микроорганизмов и других представителей биоты. Повреждения (нарушения) строительных материалов, протекающие под действием организмов, в основном микроорганизмов, называются биоповреждениями (биодеструкцией). Биоповреждения снижают уровень экологической безопасности строительных материалов, ухудшают их качество, приносят значительный экологический и экономический ущерб.

Наибольший объем биоповреждений строительных материалов связан с деятельностью микроорганизмов (бактерий, грибов, актиномицет, или лучистых грибков). Практически все виды микроорганизмов, особенно в условиях, благоприятных для их роста, т.е. при повышенной влажности и затрудненном водообмене, вызывают биоповреждения строительных материалов. Внешне эти воздействия проявляются в виде грибковых налетов на отштукатуренных и окрашенных стенах, иногда непосредственно на бетонной поверхности, пигментных пятнах, обесцвечивании и т.д. И если на наружных стенах зданий в основном преобладают микроводоросли, лишайники и другие фотосинтезирующие организмы, а также некоторые виды бактерий, то внутри помещений под синтетическими обоями и на клеевой шпаклевке стен в основном развиваются плесневые грибы.

В отличие от микроскопических грибов и других микроорганизмов воздействие бактерий внешне может не проявляться, однако влияние их на физические свойства и химический состав не менее значителен, что может приводить к развитию биокоррозии. Биокоррозионному разрушению подвержены металлы, бетон, древесина, полимерные материалы с низкой биостойкостью пластификаторов и накопителей и т.д. На поверхности корродируемого материала (металлические и неметаллические конструкции) под воздействием продуктов метаболизма микробов, а именно различных органических и неорганических кислот, СО2, Н S и NH3, происходят электрохимические реакции и строительный материал деградирует, вплоть до полного разрушения.

Выделяют два вида биокоррозии: анаэробную, которая протекает без доступа кислорода, т.е. в восстановительных условиях, и аэробную (в присутствии кислорода). Тионовые бактерии в аэробных условиях могут вызывать коррозию подземных сооружений. Железобактерии нередко выводят из строя систему стальных дренажных труб, закупоривая отверстия микробными клетками и образующимися оксидами железа. Сульфатовосстанавливающие бактерии коррозируют металлические конструкции в сырых помещениях.

По В.Д. Ильичеву (1984), анализ и обобщение накопленного опыта позволили выдвинуть эколого-технологическую концепцию биоповреждений, согласно которой биоповреждения рассматриваются как реакция окружающей среды, биосферы на то новое, что вносит в нее деятельность человека. Строительные материалы и изделия, подвергаемые «нападению» микроорганизмов, рассматриваются как составная часть естественных биоценозов, вовлекаемых в общий круговорот веществ. Наиболее приемлемыми считаются химические средства защиты – биоциды. В качестве указанных средств применяют:

фунгициды для защиты от различных видов грибков, повреждающих строительные материалы;

бактерициды для защиты от различных видов бактерий;

альгициды и моллюскоциды для защиты от обрастания в водной среде соответственно водорослями и моллюсками трубопроводов, гидротехнических сооружений, систем водоснабжения и др.;

инсектициды для защиты древесины, полимерных и других материалов от древоточцев, термитов и других насекомых;

Источник: ekolog.org