К вопросу о радиационной безопасности в жилищном строительстве с учетом конструктивных особенностей ограждающих конструкций Текст научной статьи по специальности «Строительство и архитектура»

УДК 699.887.3

К ВОПРОСУ О РАДИАЦИОННОЙ БЕЗОПАСНОСТИ В ЖИЛИЩНОМ СТРОИТЕЛЬСТВЕ С УЧЕТОМ КОНСТРУКТИВНЫХ ОСОБЕННОСТЕЙ ОГРАЖДАЮЩИХ

КОНСТРУКЦИЙ

А. С. Беликов, д. т. н., проф., О. С. Гупало, инж., В. А. Шаломов, к. т. н., доц., Г. Г. Капленко, к. т. н., доц., Т. Ф. Яковишина, к. сельх. н., доц.

Актуальность. Переход экономико-социальной системы развития Украины на рыночные отношения обусловил изменение места государственного строительства в жилищном комплексе страны - значительно уменьшился объем государственного жилищного строительства по сравнению с частным. Происходящие социальные процессы в стране определяют конструктивные решения жилых зданий, которые базируются на учете экономических, социальных, технических, ресурсных и эстетических возможностях общества.

Материалы, применяемые в строительстве, должны удовлетворять условиям:

- быть экологически чистыми;

- изготавливаться из дешевого местного сырья;

- иметь высокие эксплуатационные свойства, обеспечивающие долговечность и снижение трудоемкости при их применении;

- обеспечивать условия комфортности в помещениях здания;

- быть безопасными в условиях эксплуатации и переработки;

- повышать радиационную безопасность жилья.

Основной материал. Развитие жилого фонда города в ближайшие десятилетия будет проводиться только в пределах его административных границ за счет более рационального использования городской застройки, завершенности строительства каждого квартала и микрорайона, сохранения исторических центров, уплотнения городской застройки, освоения подземного пространства и др.

Создаваемый жилой фонд должен соответствовать современным нормативным параметрам (общая площадь на одного человека должна быть > 23 м2/чел). Для повышения комфортности проживания необходимо соблюдать принцип соединения, т. е. при строительстве жилых зданий необходимо предусматривать размещение в них структур систем обслуживания населения. Реализация принципа соединения базируется на повышении этажности жилых зданий (с выделением первых этажей для размещения сферы обслуживания) и разработке концепции комплексного развития систем современного жилья, включающей необходимые связи между составляющими элементами зданий и максимальное приближение систем обслуживания к жилой части. При этом жилое здание становится составной частью единой функциональной системы по обеспечению комфортности как для проживания человека, так и по удобству его обслуживания. Рассмотренные возможности современного градостроительства позволяют наиболее полно удовлетворить специфические потребности разных социальных категорий населения.

Так, за последние годы жилищного строительства в Украине до 70 % приходится на индивидуальные малоэтажные здания, 13 % - на каркасные многоэтажные жилые здания повышенной комфортности и 17 % - многоэтажные жилые здания.

Конструктивные решения малоэтажных и многоэтажных жилых зданий приведены на рисунках 1, 2.

Одним из инновационных (продвинутых) направлений строительного производства в Украине является повышение теплотехнических требований к ограждающим конструкциям возводимых зданий.

Ежегодно строительный комплекс Украины потребляет примерно 30 % энергоресурсов от общего количества. Из этого баланса 85 % приходится на долю расходуемого тепла для отопления жилых и общественных зданий. При этом потери тепла в окружающую среду в различных типах зданий составляют от 20 до 60 %, что происходит из-за низких теплозащитных свойств ограждающих конструкций.

Рис. 1. Конструктивные решения малоэтажных жилых зданий

Рис. 2. Конструктивные решения многоэтажных жилых зданий

Общепризнанным нормативным показателем уровня эффективности ограждающих конструкций зданий и сооружений считается минимальное обязательное теплосопротивление отдельных ограждающих элементов КоЩп, м2,! оС/Вт.

Новые энергоэффективные требования к ограждающим конструкциям в Украине введены в соответствии с ДБН В. 2.6 - 31: 2006 «Конструкци будинюв i споруд. Теплова iзоляцiя бущвель», которые соответствуют требованиям других стран (табл. 1).

В строительном производстве используются различные теплоизолирующие материалы, основные из них:

- легкие бетоны (керамзитобетон, шлакобетон, газо- и пенобетон);

- «теплые» растворы (цементно-перлитовый, гипсо-перлитовый);

- изделия из дерева и других органических материалов (плиты древесно-стружечные, фибролитовые, камышовые и др.);

- минераловатные и стекловолокнистые материалы (минераловатные маты, минераловатные плиты, плиты из стекловолокна и др.);

- полимерные материалы (пенополистерол, пенопласт, пенополиуретан и др.);

- пеностекло, газостекло и др.

Таблица 1

Минимально допустимые значения сопротивления теплопередаче ограждающих конструкций жилых и гражданских зданий Яот,„, м21 оС/Вт

Позиция Вид ограждающих конструкций Украина с 01.04.2007 Россия Беларусь

температурная зона

I II III IV с 01.07.96 с 01.07.96

количество градусо-суток

>3501 30013500 25013000 <250 0 4000 2000 4000 2000

1 Наружные стены 2,8 2,5 2,2 2,0 1,6 1,2 2,8 2,1 2,02,5

2а* Покрытия и перекрытия неотапливаемых чердаков 4,95 4,5 3,9 3,3

2б 3,3 3,0 2,6 2,2 2,5 1,8 4,2 3,2 3,0

6а* Окна, балконные двери, витрины, витражи, светопрозрачные фасады 0,6 0,56 0,5 0,45 0,45 0,3 0,45 0,3 0.6

6б 0,5 0,5 0,5 0,45 0,45 0,3 0,45 0,3 0,6

Примечание: знаку * соответствуют значения, вводимые с января 2008 года

Повышение нормативного уровня теплосопротивления, % зависит от конструктивного решения здания конструкции и температурной зоны (рис. 3).

TR>,%

.i о

40

30

20

10

56

Jk 51

м

40 45

- 27 33 26 2S

20

1S 1S

о 11 © © © © © © 15 ©

Р

ис. 3. Сравнительная оценка повышения уровня теплосопротивления стен и окон, %, для:

§- крупнопанельных, монолитных с полимерным утеплителем;

- крупнопанельных, монолитных с минеральным утеплителем;

- блочных из ячеистых бетонов;

(4) - блочных с пористым заполнителем камня;

- кирпичных, из керамического камня и мелких блоков;

О) - кирпичных, из керамики и мелких блоков многощелевых;

(7) - при реконструкции и капремонте зданий;

(8) - окон и балконных дверей.

Основой строительной индустрии являются наиболее широко применяемые бетон, силикатный и керамический кирпич, газобетон, пенобетон и др. (рис. 4).

р, кг/м3

Расход сырья

N, кВт/м2

Расход энергии

кирпич

стеновые элементы

ши юоо 800 600 400 200 о

650

бетон

260 250

180

кераг- силик АЯБ

- кирпич '

р=1200 р=800 р=1400 р=400

стеновые элементы

Рис. 4. Расход сырья и энергии для производства основных видов строительных материалов

Современные технологии производства автоклавного ячеистого бетона (АЯБ) по сравнению с технологиями производства других строительных материалов (рис. 4) характеризуются малым расходом сырья и электроэнергии из-за его малой плотности.

Неармированные элементы из АЯБ преимущественно применяются для возведения несущих наружных и внутренних стен, стен подвалов, фундаментных стен, перегородок и заполняющих стен, а также для разного типа перекрытий, в качестве заполнителей.

Армированные элементы из АЯБ применяются в качестве панелей перекрытия и покрытия стеновых несущих и не несущих панелей, а также в качестве перемычек. Размеры армированных элементов из АЯБ тах: длина - 6 м, ширина - 0,6 м, толщина - 100-300 мм.

За счет высокой ячеистой пористости материала происходит закономерное снижение средней плотности силикатного бетона и повышение его теплоизоляционных свойств.

В зависимости от заданной прочности и плотности АЯБ имеет широкий диапазон применения:

- как конструкционный, в несущих стенах малоэтажных зданий, в перекрытиях, перемычках;

- как конструкционно-теплоизоляционный, применяемый в самонесущих наружных стенах и перегородках;

- как утеплитель в виде отдельного слоя в составе наружных стен.

Таблица 2

Сравнительная характеристика различных конструкций стен для I, II, III климатических зон

№ п/п

Конструкция стены

Масса 1 м2 стены, кг

Сопротивление теплопередаче м2 оС/Вт

Фактическое

Стоимость материала на 1 м2стены на 01.01.02 (грн.)

Трудозатраты на 1 м2 стены, чел/час

1014

0,86

71,15

2,16

154 180 206

1,82 2,09 1,96

65,33 76,66 87,61

1,0 1,18 1,34

383 408

1,88 1,84

73,24 83,81

1,46 1,57

1

2

3

Автоклавный ячеистый бетон (АЯБ), обладая уникальными физико-техническими свойствами, такими как пористость, плотность, теплопроводность, паро- и воздухопроницаемость,

обеспечивает высокую эксплуатационную комфортность помещений. В таблицах 2, 3, приведены сравнительные характеристики АЯБ, керамического и силикатного кирпича.

Таблица 3

Сравнительная характеристика ячеистого бетона и керамического кирпича ^о =2,5 м21°/Вт)

Характеристика Ячеистый бетон (р=500 кг/м3) Кирпич керамический пустотный

Толщина стены 375 1100

Расход материала на 1 м2, шт. 6,6 385

Расход кладочного материала на 1 м2, м3 0,008 0,25

Масса стены 1 м2, кг 205 2000

Толщина фундамента, мм 400 1200

Обрабатываемость: пилить, шлифовать, фрезеровать (установка скрытой проводки) Можно Нельзя

Сравнительный анализ характеристик показал, что новые нормативные показатели по теплозащите зданий обусловили экономическую невыгодность строительства из традиционных стеновых материалов (кирпич и керамзитобетонные панели), т. к. требуется толщина стен до 1,52,0 м. В то время как стены из ячеистого бетона в 2-3 раза теплее кирпичных при сохранении толщины стеновых конструкции в пределах 400-600 мм. Все это обусловило различные варианты конструктивных решений наружных стен зданий для современного строительства (рис. 5).

Рис. 5. Варианты конструктивных решений наружных стен зданий для соблюдения требований по теплозащите

В таблице 4 приведены показатели однослойных стен зданий из различных строительных материалов.

Повышение нормативных требований к сопротивлению теплопередачи наружных стен (табл. 5) приводит к необходимости перехода от стен сплошной кладки к слоистым с эффективным утеплителем, несущая способность которых ограничена пятью этажами.

Сохранить сплошную кладку целесообразно для пустотелых керамических блоков и блоков из автоклавного ячеистого бетона, состав и размеры мелкоблочных размеров которых приведены в таблицах 6-8.

Таблица 4

Сравнительные показатели однослойных стен зданий из мелкоштучных материалов

Вид стенового материала Средняя плотность материала, кг/м3 Толщина однослойной стены, м Масса 1 м2 стены, кг

Кирпич керамический 1800 1,85 2900

Кирпич силикатный 1850 2,00 3600

Пустотные блоки из легкого бетона 1200 1,30 1600

Панели керамзитобетонные 1200 1,35 1620

Блоки стеновые из перлитобетона 600 0,50 300

Блоки стеновые из автоклавного газобетона 600 0,50 300

Таблица 5

Сравнительные показатели однослойных наружных стен зданий из мелкоштучных материалов

Материал стенового ограждения Средняя плотность, кг/м3 Толщина стены, м

600 0,38

Блок из ячеистого бетона 500 450 0,32 0,30

400 0,26

Кирпич силикатный 1850 2,02

Кирпич керамический 1800 1,62

Таблица 6

Состав пензолобетона

Материал Расход материалов на 1 м3 бетона

Состав 1 Состав 2

Цемент 280 300

Золы ТЭС 560 530

Пенообразователи 0,5 0,7

Вода 430 440

Таблица 7

Состав газозолошлакобетона

Наименование материала Расход мате эиалов в кг на 1 м3 бетона (варианты)

1 2 3 4

Цемент 120 80 180 320

Известно-шлаковые вяжущие 308 370 280 290

Золы ТЭС 150 130 120 230

Граншлак 30 400 400 520

Алюминиевая пудра 0,4 0,4 0,35 0,5

Таблица 8

Размеры мелкоштучных блоков

Параметры Блоки

Пенобетон Термоблок Термоблок

керамический бетонный

Размеры, мм 61 х 10,6 х 40 39 х 19 х 18,5 39 х 19 х 18,5

Плотность, кг/м3 600 700 900 1200

кг/м

с

"грэ

чел-ч/м,

© © © 0 © ©

Рис. 6. Сравнительная оценка массы строительных материалов тси, кг/м2, и трудозатрат етр, чел-ч/м2, для следующих конструктивных вариантов зданий:

- крупнопанельных, монолитных с полимерным утеплителем;

- крупнопанельных, монолитных с минеральным утеплителем;

- блочных из ячеистых бетонов; (4) - блочных с пористым заполнителем камня;

- кирпичных, из керамического камня и мелких блоков;

- кирпичных, из керамики и мелких блоков многощелевых;

Стены выполняют в двух конструктивных вариантах:

- двух- или трехслойная стена с фасадным слоем из облицовочного кирпича;

- многослойная стена с фасадной системой и воздушным зазором.

На рисунке 6 дана сравнительная оценка массы строительных материалов тси, кг/м2, и трудозатрат стр, чел-ч/м2, для различных конструктивных решений зданий.

Автоклавный ячеистый бетон - один из немногих материалов, применяемых для устройства однослойных наружных стен, сопротивление теплопередачи которых удовлетворяет требованиям строительных норм.

В современных зданиях с различными конструктивными решениями толщина наружных стен, как правило, составляет не менее 400 мм. Для их устройства используют преимущественно блоки, изготовленные из автоклавного ячеистого бетона. При строительстве зданий малой и средней этажности (до 5 этажей включительно) АЯБ находит применение не только в несущих конструкциях, но и в межэтажных перекрытиях, которые совместили конструктивную и теплозащитную функцию.

§

При высотном строительстве к строительным материалам, изделиям и конструкциям предъявляются особые требования ограничения по весу, обеспечения прочности, долговечности, огнестойкости и экономичности. К материалам наружных стен предъявляются требования теплоэффективности, а к зданию - повышенные архитектурно-эстетические требования. Газобетон, в первую очередь в виде мелкоразмерных блоков, получил применение для устройства поэтажно самонесущих наружных стен.

Рассмотренные конструктивные решения проектирования и строительства многоэтажных и малоэтажных жилых зданий с соблюдением инновационного направления производства (новые энергоэффективные требования к ограждающим конструкщям) позволили получить сравнительную оценку параметров для основных видов строительных материалов, отвечающих нормативным требованиям ДБН В.2.6-31:2006, что необходимо для получения количественных показателей радиационного качества зданий.

Вывод. Применение новых конструктивных решений при проектировании и строительстве новых зданий, применение новых прогрессивных методов (выполнения работ) требует оценки возможностей защитных свойств с точки зрения радиационной безопасности.

ИСПОЛЬЗОВАННАЯ ЛИТЕРАТУРА:

1. Нормы радиационной безопасности Украины / НРБУ-97.- Киев: МОЗ. - 1997. - 121 с.

2. Система норм и правил снижения ионизирующих излучений естественных радионуклидов в строительстве / Государственные строительные нормы ДБН В 1.4 - 97 - К.: Госкомградстроительства. - 1997. - 100 с.

3. Соколов И. А., Запрудин В. Ф., Беликов В. С., Савицкий Н. В., Пилипенко А. В. / Радиационное качество жилых зданий и пути его обеспечения. Учебник для студентов высших учебных заведений образования Украины / Под ред. д. т. н. И. А. Соколова - Днепропетровск, 2007. - 279 с.

4. Соколов I. А., Запрудш В. Ф., Б&шков В. С., Пилипенко О. В., Савицький М. В., Гупало О. С. / Щц ред. д. т. н., професора I. А. Соколова. - Дшпропетровськ, 2008. - 312 с.

5. Гупало О. С. Пути обеспечения радиационных качеств в процессе реконструкции пятиэтажных жилых зданий / О. С. Гупало, А. С. Беликов, А. В. Пилипенко // Вюник ПДАБА. - Дн-ск, 2008. - № 9. - С. 12-17.

УДК 699.887.3

К вопросу о радиационной безопасности в жилищном строительстве с учетом конструктивных особенностей ограждающих конструкций /А. С. Беликов, О. С. Гупало, В. А. Шаломов, Г. Г. Капленко, Т. Ф. Яковишина //Вкник ПридншровськоТ державноТ академн будiвництва та арх^ектури. - Дшпропетровськ: ПДАБА, 2008. - №12. - С. 13-20. - рис. 6. -табл. 8. - Бiблiогр.: (5 назв.).

Рассмотрены конструктивные решения проектирования и строительства жилых зданий с соблюдением новых энергоэффективных требований к ограждающим конструкциям, что позволило получить сравнительную оценку параметров для основных видов строительных материалов, отвечающих нормативным требованиям ДБН В.2.6-31:2006. Это необходимо для получения количественных показателей радиационного качества зданий.