CC BY
26УДК 691; 691: 621.1
Ю.А. ГОНЧАРОВ1, инженер, председатель Совета директоров,
Г.Г. ДУБРОВИНА1, инженер, технический советник (dubrovina_gg@mail.ru);
А.Г. ГУБСКАЯ2, канд. техн. наук, зав. лабораторией (gubskaya@niism.by)
1 ОАО «БЕЛГИПС» (220037, Республика Беларусь, г. Минск, ул. Козлова, 24)
2 ГП «Институт НИИСМ» (220014, Республика Беларусь, г. Минск, ул. Минина, 23)
Гипсокартон для защиты помещений от проникновения радона
Одним из основных признаков нарушения экологического равновесия между природными факторами и жизнедеятельностью человека является увеличение радиационного фона, создаваемого как природными, так и искусственными (техногенными) источниками излучения. Описан механизм воздействия радона и короткоживущих дочерних продуктов радона на человека, пути проникновения их в здания. Путем измерения плотности потока радона с поверхности кирпича без покрытия и с покрытием показано, что использование защитных покрытий позволяет снизить плотность потока радона с поверхности строительных конструкций. Защитные материалы для радонозащиты (с низкой радонопроницаемостью) должны иметь высокую плотность и низкую удельную эффективную активность естественных радионуклидов. Разработаны составы композиции для изготовления гипсокартонных листов для защиты помещений от проникновения радона. Выявлено, что степень плотности потока радона при отделке бетона и кирпича радонозащитной гипсовой плитой снижается в 2,3-3 раза в зависимости от количества добавляемой химически модифицированной углеродной добавки.
Ключевые слова: радон, плита гипсовая радонозащитная, плотность потока радона.
Для цитирования: Гончаров Ю.А., Дубровина Г.Г., Губская А.Г. Гипсокартон для защиты помещений от проникновения радона // Строительные материалы. 2017. № 10. С. 41-44.
Y.A. GONCHAROV1, Engineer, Chairman of the Board of Directors, G.G. DUBROVINA1, Research Engineer Technical Advisor(dubrovina_gg@mail.ru); A.G. GUBSKAYA2, Candidate of Sciences (Engineering), Head of Laboratory(gubskaya@niism.by)
1 JSC "BELGIPS" (24, Kozlova Street, Republic of Belarus, 220037, Minsk)
2 SE "Institute NIISM" (23, Minina Street, Republic of Belarus, 220014, Minsk)
Gypsum Boards for Protection of Premises against Penetration of Radon
One of the main signs of violation of the ecological balance between natural factors and human activity is the increasing of the radiation background, created by both natural and artificial (anthropogenic) sources of radiation. The mechanism of effect of radon and short-lived daughter products of radon on human beings, the ways of their penetration into buildings are described. By measuring the flux density of radon from the surface of a brick without covering and with covering, it is shown that the use of protective coverings makes it possible to reduce the flux density of radon from the surface of building structures. Protective materials for protection against radon (with a low radon penetration) must have a high density and a low specific efficient activity of natural radionuclides. Formulations for the production of gypsum boards for the protection of premises against penetration of radon have been developed. It is revealed that the grade of flux density of radon when finishing the concrete and brick with a radon protection gypsum slab is reduced by 2.3-3 times depending on the quantity of an added chemically modified carbon additive. Keywords: radon, radon-protecting gypsum slab, flux density of radon.
For citation: Goncharov Y.A., Dubrovina G.G., Gubskaya A.G. Gypsum boards for protection of premises against penetration of radon. Stroitel'nye Materialy [Construction Materials]. 2017. No. 10, pp. 41-44. (In Russian).
Известно, что до 50% радиационного фона помещений обусловлено радоном и ДПР. Одним из основных направлений противорадоновых мероприятий является разработка новых видов строительных материалов, обеспечивающих снижение содержания радона в воздухе помещений зданий различного функционального назначения.
Радон — естественный радиоактивный инертный газ без вкуса и запаха, который образуется при распаде ра-дия-226, входящего в семейство урана. Благодаря относительно большому периоду полураспада (3,82 дня) и газообразному состоянию радон распространяется по порам и трещинам земных пород, выходит в воздух помещений и в атмосферу.
Присутствие радона в воздухе помещения может быть обусловлено его поступлениями из следующих источников:
— залегающих под зданием грунтов;
— ограждающих конструкций, изготовленных с применением строительных материалов из горных пород;
— наружного воздуха;
— воды из системы водоснабжения здания;
— сжигаемого в здании топлива.
При распаде радона образуются короткоживущие дочерние продукты (ДПР): RaА (218), RaВ (214) и
КаС (214) с периодом полураспада 3,1; 26,84; 19,7 мин соответственно. Эпидемиологическими исследованиями обнаружена прямая связь между облучением радоном и онкологическими заболеваниями (рис. 1).
ЫКАНИЕ WVU АДА РАЛПНА
■
PAflHAIJHOHHOF Г>ОБ"ЕЖДЕМН! ДЧК
Рис. 1. Механизм облучения человека радоном
J Í . ®
научно-технический и производственный журнал
октябрь 2017
41
а =
Рис. 2. Схема измерений плотности потока радона с поверхности керамического кирпича: а - без покрытия; б - с покрытием
Средняя эффективная эквивалентная доза, обусловленная природными источниками, составляет около 2/3 дозы от всех источников ионизирующего излучения, воздействующих в настоящее время на человека. Подсчет вклада радона в формирование средней дозы облучения человека в процессе его жизни дает неожиданные результаты. Общий вклад естественного облучения в дозовую нагрузку составляет около 72%.
В 2015 г. Международная комиссия по радиационной защите (МКРЗ) издала новые рекомендации — Публикацию 126 [1] как дополнение к более ранней Публикации 115 [2]. Анализируя данные исследований, МКРЗ пришла к выводу, что риск от радона для бронхо-легочной системы человека недооценен в 1,5 раза, и увеличила соответствующие оценки радиационных рисков.
В различных странах накоплена обширная информация о содержании радона в жилых и служебных помещениях. Эти данные постоянно пополняются и уточняются, поэтому представления о средних концентрациях радона в зданиях и его ПДК претерпевают изменения.
В настоящее время ужесточились требования Международного агентства по атомной энергии (МАГАТЭ) [3] по уменьшению уровней радона в жилых зданиях и на рабочих местах. Важность проблемы защиты от радона привела к внесению изменений в Директивы Евратома [4] с требованием от всех государств — членов Евросоюза наличия национальных «Планов действий» по радону.
В России с 1994 г. действует программа «Радон». В Беларуси такая программа не разработана, хотя проблема радона является актуальной как для России, так и для Беларуси и требует решения.
Основные принципы противорадонной защиты отражены в ст. 13 Закона Республики Беларусь «О радиационной безопасности населения», определяющей выбор земельных участков под проектирование, строительство и эксплуатацию жилых и общественных зданий с учетом уровня поступления радона и гамма-излучения. Эти меры осуществляются в целях ограничения облучения населения от природных источников излучения.
Разработка способов и эффективных материалов, препятствующих поступлению радона в воздух жилых помещений, представляется актуальной задачей.
60 С 50 4 40
30 щ 20 с? 10 0
Учитывая важность проблемы снижения эквивалентной равновесной объемной активности дочерних продуктов изотопов радона (ЭРОА) в воздухе помещений, исследователи ОАО «БЕЛГИПС» совместно с государственным предприятием «Институт НИИСМ» провели исследования по определению плотности потока радона с поверхности различных видов строительных материалов.
Плотность потока радона определялась в соответствии с разработанной ГП «Институт НИИСМ» методикой МВИ МН 1885-2003. Граница погрешности измерений плотности потока радона не более 34% в диапазоне измерений 15-10000 Бк/м3 при доверительной вероятности 0,95. При проведении измерений применяли гамма-спектрометр «Прогресс».
Принцип измерения активности радона основан на его адсорбции активированным углем в адсорберах с последующим измерением активности по интенсивности гамма-излучения дочерних продуктов распада радона РЬ-214 и Вь214, находящихся в состоянии радиоактивного равновесия. Обработка результатов измерений проводилась с помощью программы обработки спектров гамма-спектрометрического комплекса «Прогресс». До проведения измерений плотности потока радона с поверхности строительных материалов проводят измерение фоновой активности активированного угля.
Значение плотности потока радона с поверхности строительной конструкции рассчитывают по формуле:
Кп (1-ехр(-^ехр)
10"
48
. 37 оо 34
о >--1 2 9 2 5 27
—■—1 -
10
1
где А — суммарная активность радона в угле накопительной камеры, Бк; ? — интервал времени между окончанием экспонирования и началом измерения, ч; гехр — время экспонирования, ч; — постоянная распада радона =0,00755 ч-1; п — число одновременно экспонируемых накопительных камер; К — градуировочный коэффициент (К=1,38—0,25?ехр +0,141ехр(—0,774?ехр)).
На рис. 2 приведена схема измерений плотности потока радона с поверхности кирпича без и с его покрытием.
На рис. 3, 4 представлена плотность потока радона с поверхностей керамического и силикатного кирпича с разными видами отделки и без нее.
В Республике Беларусь экспозиционная доза радиационного фона до аварии на ЧАЭС не превышала 10—12 мкР/ч. По данным геологов, ее величина в районе Мозыря равнялась 2 мкР/ч, в северных регионах Беларуси, где расположены глинистые осадочные породы, обогащенные ураном, — 12 мкР/ч [5]. В настоящее время, как показывают проводимые исследования в городах республики, значения экспозиционной дозы колеблются в широких пределах: 10—20 мкР/ч. Следо-
40
29
У
о*
-К
¿г
О
¿у
Рис. 3. Изменение плотности потока радона на поверхности керамического кирпича с различными видами отделки
Рис. 4. Изменение плотности потока радона на поверхности силикатного кирпича с различными видами отделки
научно-технический и производственный журнал С* Гг?
~42 октябрь 2017 Ы- I ■. *
Рис. 5. Структура сердечника плиты гипсовой радонозащитной (ПГР)
Строительный материал Активная концентрация радия, Бк/кг Эксхаляция радона, Бк/(м2.ч)
Бетон 26-60 0,45-63
Кирпич керамический 87 1,1
Шлакоблочный кирпич - 0,29
Гипсокартон 10 0,4
вательно, безопасность жизнедеятельности населения в помещениях ухудшилась. К радиационной защите помещения от радона нужно относиться так же, как и к защите от других радиоактивных элементов.
Результаты исследований, приведенные на рис. 3, 4, показывают, что использование защитных покрытий позволяет снизить плотность потока радона с поверхности строительных конструкций. Защитные материалы для радонозащиты (с низкой радонопроницаемо-стью) должны иметь высокую плотность и низкую удельную эффективную активность естественных радионуклидов. Обычно в качестве радонозащитного материала предлагают использовать рулонные битум-но-полимерные и полимерные материалы. Однако с экологической точки зрения использование их оправданно только в подвалах, где не предполагается постоянного пребывания людей. Для радонозашиты в местах постоянного пребывания людей в зданиях различного функционального назначения необходимо использовать такие радонозащитные материалы, которые наряду со своей основной функцией не выделяли бы в воздух помещений вредных веществ. С этой точки зрения наиболее приемлемым является использование гипсовых материалов.
Типичная скорость эксхаляции радона для различных строительных материалов [6] представлена в таблице.
Данные таблицы показывают, что радон легко экс-халирует с поверхности бетонных строительных материалов — усредненные данные для стен толщиной 15 см соответствуют примерно скорости эксхаляции 0,39 Бк/(м2-ч) на 1 Бк/кг для радия-226. Уровни эксха-ляции радона с поверхности гипсокартона и прочих шламо-содержащих материалов довольно низкие и составляют порядка 0,06 и 0,15 Бк/(м2-ч) на 1 Бк/кг ра-дия-226 [10].
Выявлено, что степень плотности потока радона при отделке бетона, кирпича радонозащитной гипсовой плитой снижается в 2,3—3 раза в зависимости от количества добавляемой химически модифицированной углеродной добавки. На рис. 5 показана структура гипсовой радонозащитной плиты, выпускаемой ОАО «БЕЛГИПС».
В литературе сведения о влиянии добавок на радоно-защитные свойства гипсокартонных листов отсутствуют. При проведении экспериментальных исследований в качестве добавок были выбраны железистые добавки (оксиды железа), а также различные виды углеродистых материалов. Выбор углеродистых материалов был опре-
Рис. 6. Места проникновения радона в подвальное помещение [11]: 1 - между плитами пола и стеной; 2 - негерметичные участки трубопровода и канализации; 3 - негерметичные участки скважин; 4 - негерметичные участки канализации; 5 - негерметичные участки проложенной телефонной проводки; 6 - трещины при осадке здания; 7 - из строительных воздухопроницаемых материалов, таких как керамзит, полые блоки, швы и т. д.
делен исходя из их положительного влияния на структуру гипсовых материалов [7].
Анализ данных, приведенных на рис. 3, 4, показывает возможность и эффективность использования для радонозащитных мероприятий плиты гипсовые радоно-защитные. Усилить радонозащитные свойства гипсовых плит стало возможно за счет ввода в состав гипсового сердечника углеродистых добавок (рис. 5). Этот принцип и был положен в технологию производства радоно-защитных гипсовых плит, выпуск которых осуществлен на ОАО «БЕЛГИПС» (Минск, Республика Беларусь).
Установлено, что в разных странах мира используются разные подходы к оценке радоноопасности территорий. Кроме того, каждая страна разрабатывает и реализует на практике свою систему мер по снижению уровня радона в зданиях, которая напрямую связана с технологическими особенностями строительства и традиционными конструктивно-планировочными решениями зданий каждой конкретной страны.
Исследования отдельных факторов радонозащиты помещений показывают, что даже радонозащищенные здания засасывают из грунта порядка 1% общего объема внутреннего воздуха, а остальной поступает из атмосферы [8]. Даже при наличии мощных систем воздухообмена в домах с низким внутренним давлением, плохо изолированными полами и несколькими точками входа для грунтового воздуха объем последнего может составлять до 20% от общего воздухообмена. В этом случае, даже если грунт под зданием содержит умеренные активности радона, его активность внутри помещения может стать очень высокой [9].
На основании проведенных исследований авторы патента ПГР предлагают в качестве радонозащитных мероприятий использовать обязательно на первых этажах зданий в качестве отделки помещений радоноза-щитную экологически безопасную гипсовую плиту производства ОАО «БЕЛГИПС», которая не только снижает проникновение радона из строительных материалов, но и уменьшает эксхаляцию (сток) на ее поверхности.
Для эффективности мероприятий необходимо также комплексно решать герметизацию подвальных помещений (рис. 6).
< \ научно-технический и производственный журнал
li^.^.-^r^VlVI® октябрь 2017 43
Список литературы
References
1. ICRP Publication 126: Radiological protection against radon exposure // Annals of the ICRP. 2014. Vol. 43. Iss. 3, p. 73.
2. ICRP Publication 115: Lung cancer risk from radon and progeny and statement on radon // Annals of the ICRP. 2010. Vol. 40. Iss. 1, p. 64.
3. BFS 2011:26, BFS 2015:3 Boverkets byggregler (foreskrifter och allmanna rad) [Electronic resource]. Available at: www.boverket.se.
4. Council Directive 2013/59EURAT0M of December 2013 laying down basic safety standards for protection against the dangers arising from exposure to ionizing radiation, and repealing Directives 89/618/Euratom, 90/641/Euratom, 96/29/Euratom, 9743/Euratom, 2003/122/Euratom // Official Journal of the European Union. 2014. Vol. 17. Iss. 1, p. 73.
5. Люцко А.М., Ролевич И.В., Тернов В.И. Чернобыль: шанс выжить. Минск: Полымя, 1996. 182 с.
6. Крисюк Э.М. Радиационный фон помещений. М.: Энергоатомиздат, 1989. 119 с.
7. Чумак А.Г., Деревянко В.Н., Петрунин С.Ю., Попов М.Ю., Ваганов В.Е. Структура и свойства композиционного материала на основе гипсового вяжущего и углеродных нанотрубок // Нанотехнологии в строительстве. Интернет журнал. 2013. № 2. С. 27—37.
8. Ярмошенко И.В., Жуковский М.В., Екидин А.А. Моделирование поступления радона в жилища // АНРИ. 1999. № 4 (19). С. 17-26.
9. Нагорский П.М., Ипполитов И.И., Смирнов С.В., Яковлева В.С., Каратаев В.Д., Вуколов А.В., Зукау В.В. Особенности мониторинга радиоактивности в системе «литосфера-атмосфера» по р- и Y-излучениям // Известия вузов. Физика. 2010. Т. 53. № 11. С. 55-59.
10. Malmqvist L. Expositionsratens beroende av byggnadsmaterials densitet, tjocklek och aktivitetsinnehall. Stockholm: Statens Stralskyddsinstitut, 1974. 29 p. (на Шведском).
11. Argarder mot radon i bostaden. Boverket myndigheter for samhallsplanering, byggande ock boende. Sverige, 2013 ar. (на Шведском).
1. ICRP Publication 126: Radiological protection against radon exposure. Annals of the ICRP. 2014. Vol. 43. Iss. 3, p. 73.
2. ICRP Publication 115: Lung cancer risk from radon and progeny and statement on radon. Annals of the ICRP. 2010. Vol. 40. Iss. 1, p. 64.
3. BFS 2011:26, BFS 2015:3 Boverkets byggregler (foreskrifter och allmanna rad) [Electronic resource]. Available at: www.boverket.se.
4. Council Directive 2013/59EURAT0M of December 2013 laying down basic safety standards for protection against the dangers arising from exposure to ionizing radiation, and repealing Directives 89/618/Euratom, 90/641/Euratom, 96/29/Euratom, 9743/Euratom, 2003/122/Euratom. Official Journal of the European Union. 2014. Vol. 17. Iss. 1, p. 73.
5. Lyutsko A.M., Rolevich I.V., Ternov V.I. Chernobyl': shans vyzhit' [Chernobyl: a chance to survive]. Minsk: Polymya. 1996. 182 p.
6. Krisyuk E.M. Radiatsionnyi fon pomeshcheniy [Radiation background of premises.]. Moscow: Energo-atomizdat. 1989. 119 p.
7. Chumak A.G., Derevyanko V.N., Petrunin S.Yu., Popov M.Yu., Vaganov V.E. Structure and properties of composite material based on gypsum binder and carbon nanotubes. Nanotekhnologii v Stroitel'stve. Internet Journal. 2013. No. 2, pp. 27-37. (In Russian).
8. Yarmoshenko I.V., Zhukovskiy M.V., Ekidin A.A. Modeling radon intake in dwellings. ANRI. 1999. No. 4 (19), pp. 17-26. (In Russian).
9. Nagorskiy P.M., Ippolitov I.I., Smirnov S.V., Yakovle-va V.S., Karataev V.D., Vukolov A.V., Zukau V.V. Features of monitoring of radioactivity in the "lithosphere-atmosphere" system for p- and y-radiation. Izvestiya vuzov. Fizika. 2010. Vol. 53.No. 11, pp. 55-59. (In Russian).
10. Malmqvist L. Expositionsratens beroende av byggnadsmaterials densitet, tjocklek och aktivitetsinnehall. Stockholm: Statens Stralskyddsinstitut, 1974. 29 p. (In Swedish).
11. Argarder mot radon i bostaden. Boverket myndigheter for samhallsplanering, byggande ock boende. Sverige, 2013 ar. (In Swedish).
_ИНФОРМАЦИЯ
Утвержден стандарт, который будет способствовать снижению уровня опасности бетонных и железобетонных конструкций
В рамках программы стандартизации подведомственным Минстрою России ФАУ «Федеральный центр нормирования, стандартизации и технической оценки соответствия в строительстве» подготовлена и утверждена новая версия национального стандарта ГОСТ31384«Защита бетонных и железобетонных конструкций от коррозии. Общие технические требования». Стандарт будет введен в действие 1 марта 2018 г.
Стандарт устанавливает требования, учитываемые при проектировании защиты от коррозии бетонных и железобетонных конструкций в зданиях и сооружениях, как вновь возводимых, так и реконструируемых, предназначенных для эксплуатации в агрессивных средах с температурой от -50 до 50°С. В документе определены технические требования к защите от коррозии бетонных и железобетонных конструкций для срока эксплуатации 50 лет. Для конструкций со сроком эксплуатации 100 лет оценка степени агрессивности повышается на один уровень.
Проектирование реконструкции зданий и сооружений должно предусматривать анализ коррозионного состояния
конструкций и защитных покрытий с учетом вида и степени агрессивности среды. Требования настоящего стандарта следует учитывать при разработке других нормативных документов, технических условий (ТУ), а также при разработке технологической и проектной документации на данные конструкции.
Предыдущая версия ГОСТ 31384—008 введена в действие в 2010 г. в качестве межгосударственного стандарта и была поддержана большим количеством стран-участниц Евразийского совета по стандартизации, метрологии и сертификации. В стандарте впервые сделана попытка гармонизировать отечественные нормы по защите от коррозии с европейскими нормами. С момента выхода ГОСТ 31384 разработаны и выпускаются новые отечественные и зарубежные материалы, накоплен опыт применения стандарта проектными и строительными организациями, который был обобщен и отражен в новой редакции документа.
По материалам Минстроя России
научно-технический и производственный журнал Г* ГгJijjгИ>\?
~44 октябрь 2017 Ы- > L 9
