Противорадоновая защита жилых и общественных зданий (пособие по проектированию, проект). Часть III Текст научной статьи по специальности «Строительство и архитектура»

Экологическое строительство

ц м .1

Научно-технический и производственный журнал

УДК 621.45.038.77

Л.А. ГУЛАБЯНЦ, д-р техн. наук, Научно-исследовательский институт строительной физики РААСН(НИИСФ РААСН) (Москва)

Противорадоновая защита жилых и общественных зданий

(Пособие по проектированию, проект) Часть III [1, 2]

Приведены классификация и определения типов технических решений противорадоновой защиты зданий, показаны эскизы подземных ограждающих конструкций и узлов их сопряжения, обладающих низкой радоно-проницаемостью. Изложены рекомендации по проектированию противорадоновой защиты.

Ключевые слова: противорадоновая защита здания, технические решения, барьер, мембрана, покрытие, вентиляция, депрессия подпольного пространства.

Виды и типы технических решений противорадоновой защиты

Противорадоновая защита здания может бьпъ пассивного или активного вида. Пассивная защита заключается в повышении сопротивления узлов и элементов ограждающих конструкций переносу радона от источника в помещение. Пассивная защита не требует обслуживания и эксплуатационных затрат. Ее элементы, как правило, многофункциональны. Основной недостаток пассивной защиты - ее ремонтонепригод-ность. Активная защита заключается в снижении радоновой нагрузки на подземную часть здания или дезактивации насыщенного радоном воздуха в помещении посредством специального оборудования. Активная защита управляема и наиболее эффективна при высоких уровнях радоновой нагрузки. Однако она требует затрат на обслуживание и потребляемую электроэнергию.

Классификация и отличительные признаки типов технических решений противорадоновой защиты:

Барьер - несущая (или самонесущая) плоская конструкция (или элемент конструкции) из малопроницаемого для радона материала (рис. 1-6). Барьер может быть сплошным в пределах площади здания или фрагментированным. Сплошная монолитная железобетонная фундаментная плита представляет собой наиболее эффективный вариант барьера. Толщина фундаментной плиты определяется исходя из ее требуемой несущей способности и может составлять от 200 мм до двух и более метров.

Фундаментные плиты изготавливают из тяжелого плотного бетона класса не ниже В20, марки не ниже W4. С увели-

чением толщины плиты ее сопротивление переносу радона из грунта в здание возрастает. При этом незначительно возрастает поступление в здание радона, выделяемого в теле плиты. Обычно оно составляет около 2,5 мБк/(м2.с), максимальная величина не превышает 5 мБк/(м2.с). Фундаментная плита толщиной более 400 мм обладает достаточной для большинства случаев радононепроницаемостью, которая возрастает при повышении плотности бетона. При использовании плит меньшей толщины могут потребоваться дополнительные меры понижения радонопрони-цаемости конструкции. При строительстве малоэтажных зданий с относительно небольшой общей площадью барьер устраивают в виде сплошной фундаментной плиты переменного сечения.

Фрагментированный барьер состоит из опирающихся на грунтовую подсыпку или ленточный фундамент (ростверк) монолитных бетонных плит пола подвала или технического подполья. При этом каждая из плит располагается в пространстве, ограниченном внутренними контурами фундаментных стен. Толщина плит обычно составляет 100-200 мм. При использовании фрагментированных барьеров необходима защита от проникновения радона из грунта в здание через щели в узлах стыковки бетонных плит с фундаментом и (или) цокольными стенами (рис. 4).

На рис. 5-6 показаны конструкции ра-дононепроницаемых узлов сопряжения плиты пола с цокольной панелью, опирающейся на незамкнутый по периметру здания ростверк.

При устройстве бетонных барьеров особое внимание следует уделять обеспе-

Рис. 1. Сплошной барьер (фундаментная плита): 1 — монолитный железобетон; 2 — подготовка из тощего бетона; 3 — песчаная подсыпка; 4 — уплотненный грунт

1 — монолитный железобетон; 2 — подготовка из тощего бетона; 3 — уплотненный грунт

Научно-технический и производственный журнал

Экологическое строительство

Рис. 3. Сплошной барьер (фундаментная плита переменного сечения)

чению их трещиностойкости. Вероятность образования трещин возрастает с уменьшением толщины барьера. Образования в нем сквозных усадочных и осадочных трещин не допускается. Для предотвращения образования трещин и повышения прочности бетонного барьера рекомендуется:

- производить бетонирование по увлажненной песчаной подушке толщиной 5 см;

- армировать слой бетона толщиной менее 200 мм дорожными сетками из арматуры класса Вр-1 диаметром 5-6 мм с размером ячеек 100x100 или 150x150 мм;

- использовать бетон с минимальным водоцементным отношением и повышающими трещиностойкость добавками, фибробетон или бетон на напрягающих цементах.

При бетонировании по песчаной подушке толщина плиты должна составлять не менее 17 см, по подготовке из тощего бетона -не менее 10 см. Свежеуложенный бетон должен тщательно уплотняться. Бетонирование следует производить с минимальным чис-

Рис. 5. Фрагментированный барьер (плита пола, опирающаяся на ростверк): 1 — монолитный, армированный дорожной сеткой бетон; 2 — слой щебня, пролитый расплавленным битумом до полного насыщения; 3 — уплотненный грунт; 4 — наружная цокольная панель, опирающаяся углами на балки ростверка; 5 — гидроизоляция из обмазочного или рулонного материала; 6 — поперечная балка незамкнутого по периметру ростверка

40 мм

Рис. 4. Фрагментированный барьер (плавающая плита пола): 1 — монолитный, армированный дорожной сеткой бетон; 2 — слой щебня, пролитый расплавленным битумом до полного насыщения; 3 — уплотненный грунт; 4 — заполненная битумом штроба глубиной 50 мм, шириной 50/40мм

лом технологических швов, предпочтительно в одну смену. Высокая надежность и ра-дононепроницаемость конструкции достигается при сочетании барьера с мембраной.

Мембрана - сплошной тонкий слой малопроницаемого для радона рулонного или листового материала (рис. 7-11). Мембрана располагается выше или ниже несущего элемента ограждающей конструкции, повышает ее общее сопротивление радоно-проницанию и служит защитой от проникновения грунтового радона в здание через поры, трещины и стыки в элементах конструкции. Гидроизолирующие слои конструкции обычно одновременно выполняют функцию радонозащитной мембраны. Для устройства мембран используют:

- наплавляемые или приклеиваемые армированные стеклотканью рулонные гидроизоляционные материалы на модифицированной битумно-полимерной основе;

- пленочные и тонколистовые материалы на полимерной основе;

- профилированные геомембраны на полимерной основе.

При устройстве радонозащитной мембраны необходимо:

- обеспечить ее сплошность в пределах площади здания;

- исключить условия ее механического повреждения в процессе строительства;

- предусмотреть возможность ее упру-гопластической деформации без разрушения при подвижках несущей конструкции и смещения элементов конструкции относительно друг друга в процессе эксплуатации здания.

При покрытии несущей конструкции наплавляемым или приклеиваемым рулонным материалом создание воздушных полостей между материалом и конструкцией не допускается. Во избежание разрывов и проколов мембрана должна наноситься на выровненную поверхность и покрываться защитным слоем. Выравнивающий и защитный слои (стяжку) устраивают толщиной не менее 20 мм из цементно-песчаного раствора класса не ниже 100. Кромки полос материала мембраны должны перекрываться внахлест не менее чем на 15 см.

Рис. 6. Фрагментированный барьер (плита пола, опирающаяся на ростверк): 1 — монолитный, армированный дорожной сеткой бетон; 2 — полоса рулонного гидроизоляционного материала; 3 — слой щебня, пролитый расплавленным битумом до полного насыщения; 4 — уплотненный грунт; 5 — наружная цокольная панель, опирающаяся углами на балки ростверка; 6 — дополнительная продольная балка ростверка; 7 — поперечная балка ростверка

Рис. 7. Сочетание сплошного барьера с мембраной: 1 — монолитный железобетон; 2 — защитный слой; 3—рулонный гидроизоляционный материал; 4 — выравнивающая стяжка; 5 — подготовка из тощего бетона; 6 — уплотненный грунт

Экологическое строительство

ц м .1

Научно-технический и производственный журнал

Рис. 8. Сочетание фрагментированного барьера с мембраной: 1 — монолитный, армированный дорожной сеткой бетон; 2 — защитный слой; 3 — рулонный гидроизоляционный материал; 4 — выравнивающая стяжка; 5 — подготовка из тощего бетона; 6 — щебень; 7 — уплотненный грунт; 8 — сухой песок, пенопласт; 9 — штроба 50x50 мм (гидроизоляционный материал в штроб не фиксируется)

Рис. 9. Сочетание фрагментированного барьера с мембраной: 1 — монолитный, армированный дорожной сеткой бетон; 2 — защитный слой; 3 — рулонный гидроизоляционный материал; 4 — выравнивающая стяжка; 5 — подготовка из тощего бетона; 6 — песчаная подсыпка; 7 — уплотненный грунт

Рис. 10. Мембрана на поверхности сборного перекрытия: 1 — чистый пол; 2 — теплоизоляция; 3 — защитный слой; 4—рулонный гидроизоляционный материал; 5 — выравнивающая стяжка; 6 — плита перекрытия; 7 — подполье; 8 — вентиляционный продух в цоколе

Устройство мембраны можно производить в один или два-три этапа. На рис. 12 показан вариант поэтапного устройства мембраны - частично до возведения стен и частично после. На первом этапе (при завершении нулевого цикла работ) производят выравнивание поверхности фундамента и бетонной подготовки и затем укрепляют полосы изоляционного материала по осям стен и перегородок. Ширина полос должна быть не менее чем на 35-40 см больше толщины наружных и не менее чем на 70 см больше толщины внутренних стен и перегородок. При возведении стен выступающие из-под них части полос необходимо защитить от загрязнения. На втором этапе (после возведения стен) мембрану устанавливают на оставшейся незащищенной площади между стенами непосредственно перед бетонированием плиты пола.

Покрытие - тонкий, малопроницаемый для радона слой состава, наносится в жидком состоянии на твердую основу. Для устройства радонозащитных бесшовных покрытий используют жидкие, отверждаю-щиеся на воздухе, гидроизоляционные и антикоррозионные материалы на основе полимерных и битумно-полимерных композиций, которые наносят на поверхность несущей конструкции посредством напыления или наливки. Такие покрытия выполняют те же функции, что и мембраны, и отличаются от них составом изолирующего материала и способом его нанесения на несущую конструкцию. Покрытия рекомендуется использовать в случаях реконструкции или реставрации старых зданий, когда поверхность защищаемой конструкции имеет сложную форму с многочисленными швами и стыками в сохраняемых конструкциях (рис. 13).

Покрытия из современных материалов долговечны, имеют короткое время реакции отверждения, высокую прочность и относительное удлинение, износостойки и способны противостоять воздействию агрессивных веществ, могут наноситься на внешнюю или внутреннюю поверхность ограждающей конструкции, а также между ее элементами.

Пропитка - жидкий состав, внедряемый в поры и пустоты материала несущего слоя. Пропитку проникающим составом обычно используют для уменьшения ра-донопроницаемости материала основной конструкции, например бетона, оштукатуренной кладки из кирпича и т. п.

Материал пропитки представляет собой суспензию или эмульсию на цементной, битумной, латексной или полимерной основе, способную глубоко внедряться в поры и микротрещины обрабатываемого материала. Некоторые пропитки образуют на поверхности материала сплошную пленку. Нанесение пропиточного состава обычно производят посредством механического распыления. Пропитки рекомендуется использовать также для снижения радонопро-ницаемости утрамбованного пласта мелкодисперсного материала (глины, песка), устраиваемого в неэксплуатируемых подпольях зданий с небольшим заглублением подземной части. Радонозащитный эффект пропитки может быть повышен за счет послойного формирования пласта с последовательной обработкой каждого слоя.

Уплотнение - герметизация щелей и стыков в конструкции с использованием упругих или пластичных нетвердеющих материалов (герметиков). Защитный эффект практически непроницаемых для радона подземных ограждающих конструк-

ций может быть сведен к нулю при наличии неуплотненных (незагерметизиро-ванных) щелей в стыках конструкций или в узлах прохода инженерных коммуникаций через конструкции. Уплотнение необходимо выполнять с учетом возможности раскрытия щели в стыке в процессе эксплуатации здания вследствие вибрации, осадки здания и т. п. Уплотняющий материал должен компенсировать эти изменения без потери защитных свойств.

Подземные каналы для прокладки наружных сетей тепловодоснабжения могут оказаться своего рода коллекторами радона, поэтому проемы для прохода труб из каналов в здание должны быть надежно уплотнены. Целесообразно стремиться к тому, чтобы количество таких проемов в подземных ограждающих конструкциях было минимальным. При уплотнении узлов пересечения конструкций трубами следует учитывать неизбежность их подвижки вследствие температурных деформаций. Узлы пересечения должны быть доступны для контроля и ремонта в процессе эксплуатации.

Вентиляция проводится для замещения в заданном пространстве воздуха с высоким содержанием радона наружным воздухом. Приточно-вытяжная вентиляция помещений позволяет существенно снизить активность радона во внутреннем воздухе. Однако эффективность приточно-вытяжной вентиляции ограничена допустимой санитарными нормами и экономически оправданной величиной кратности воздухообмена.

С точки зрения противорадоновой защиты важно, чтобы система вентиляции не создавала в помещении более низкого давления, чем в подполье. Избыточное

Научно-технический и производственный журнал

-------ЖИЛИЩНОЕ ---

СТРОИТЕЛЬСТВО

Экологическое строительство

Рис. 11. Сочетание фрагментирован-ного и сплошного барьеров с мембраной: 1 — монолитный, армированный дорожной сеткой бетон; 2 — полимерная пленка; 3 — песчаная подсыпка; 4 — монолитный железобетон; 5 — защитный слой;

6 — рулонный гидроизоляционный материал;

7 — выравнивающая стяжка; 8 — подготовка из тощего бетона; 9 — уплотненный грунт; 10 — фундаментный блок

давление в помещении могло бы полностью предотвратить проникновение в него радона из подпольного пространства. Однако при этом существенно ухудшается влажностный режим ограждающих конструкций. Оптимальной является хорошо сбалансированная вентиляция, обеспечивающая выполнение требований санитарных норм при минимальном понижении давления в помещении.

В бесподвальных зданиях с неэксплу-атируемым вентилируемым подпольем активность радона в помещениях практически не превышает его активности в наружном воздухе. Требуемый для этого воздухообмен в подполье обеспечивается его сквозным проветриванием, расположением нижней отметки перекрытия подполья на высоте не менее 1 м от уровня земли, суммарной площадью вентиляционных проемов в цоколе, устраиваемых со всех сторон здания, составляющей 1-2% площади здания.

Депрессия подпольного пространства - создание зоны пониженного давления на пути движения радона из грунта в здание. Граничащая с грунтовым основанием здания горизонтальная ограждающая конструкция препятствует свободному выходу грунтового радона в атмосферу. При этом разность объемных активностей радона в грунте и внутри здания может достигать нескольких сотен тысяч Бк/м3. Радоновая нагрузка на конструкцию существенно снижается в случае создания под ней зоны депрессии и отвода радона из этой зоны

Рис. 12. Сочетание фрагментированного барьера с поэтапно устраиваемой мембраной: 1 — монолитный, армированный дорожной сеткой бетон; 2 — защитный слой; 3 — рулонный гидроизоляционный материал; 4 — выравнивающая стяжка; 5 — подготовка из тощего бетона; 6 — уплотненный грунт

в атмосферу (рис. 15). Метод депрессии обычно используют при строительстве малоэтажных зданий с фрагментированным радонозащитным барьером и при высоком радоновом потенциале грунта.

Для создания зоны депрессии под барьером размещают слой инертного газопроницаемого материала. Например, слой толщиной не менее 15 см промытого гравия или щебня с размером зерен не менее 15 мм. Доля сообщающихся пустот в слое должна составлять не менее 40%. Во избежание заиливания гравийного слоя в процессе эксплуатации под ним размещают слой фильтрующего материала, например десятисантиметровый слой крупнозернистого песка или геомембрану.

Отвод радона из гравийного слоя в окружающее пространство осуществляется по подземным и надземным пластмассовым трубам диаметром не менее 10 см. Подземные трубы устанавливаются в гравийном слое и предназначены для сбора почвенного газа. Надземные (стояки и горизонтальные прогоны) служат для отвода газа из подземных труб в атмосферу. Свободные концы труб в подземной части должны быть заглушены, а трубы перфорированы. Чтобы внутренние фундаменты не препятствовали перемещению радона в гравийном слое, в них должны быть предусмотрены проемы. В зависимости от площади здания подземные трубы располагают по осям защищаемых площадей или на расстоянии 0,5-0,7 м параллельно лентам фундамента.

ностях ограждающих конструкций: 1 — чистый пол; 2 — покрытие; 3 — монолитный бетон; 4 — песчаная подсыпка; 5 — кирпичная кладка; 6 — выравнивающий слой штукатурки; 7 — покрытие; 8 — фундамент (бутовая кладка)

Отвод газа и понижение давления в гравийном слое обеспечиваются за счет естественной тяги или принудительной вытяжной вентиляции. Стояки могут быть расположены вне или внутри дома. Внутреннее расположение стояков предпочтительнее, так как при этом обеспечивается более высокая естественная тяга.

При естественной вытяжке одной подземной трубы достаточно для обслуживания 40-50 м2 защищаемой площади. При использовании принудительной вытяжки эффективная работа системы обеспечивается при установке одной подземной трубы из расчета на 100-120 м2 защищаемой площади.

Все стыки и соединения надземных труб должны быть надежно уплотнены и доступны для осмотра и обслуживания. При внутренней разводке труб целесообразно размещать их в подсобных помещениях или в углублениях внутренних стен.

Почвенный газ содержит водяной пар, который в холодный период года может конденсироваться в трубах. Для уменьшения количества образующегося конденсата и предотвращения образования наледи наружные трубы и трубы, проходящие через неотапливаемые помещения, необходимо теплоизолировать.

Разводку надземных труб следует производить так, чтобы по ним обеспечивался беспрепятственный сток конденсата в грунт и не создавались водяные пробки в понижениях и изгибах. Для снижения потерь статического давления в вытяжных

Экологическое строительство

ц м .1

Научно-технический и производственный журнал

Рис. 14. Уплотнение узла прохода труб тепловодоснабжения в здание: 1 — проем, заполненный бетоном; 2 — стальная гильза; 3 — шайба; 4 — сварной шов; 5 — центровка трубы в гильзе набивкой из просмоленной пакли; 6 — заполнение нетвердеющим герме-тиком на глубину 50мм; 7 — гидроизоляция

Рис. 15. Система создания депрессии в подпольном пространстве: 1 — бетонная плита; 2 — щебень; 3 — перфорированная труба; 4 — фильтрующий слой; 5 — уплотненный грунт; 6 — вытяжной вентилятор; 7 — теплоизоляция

трубах рекомендуется использовать в них как можно меньше изгибов и горизонтальных прогонов. Для фиксации труб используют крепежные элементы, устанавливаемые на ограждающих конструкциях дома не реже чем через 1,8 м для горизонтальных прогонов и 2,4 м для стояков.

Для предотвращения повторного поступления отводимого радона в здание рекомендуется:

- выпуск стояка располагать как можно ближе к коньку крыши;

- конец стояка (точка выброса газа) располагать не менее, чем на 0,5 м выше конька крыши и не менее чем на 3 м выше уровня земли;

- располагать конец стояка на расстоянии более 3 м от печной трубы, ближайшего окна или вентиляционного проема, в том числе соседнего здания. Для эффективной работы системы

естественной вытяжки необходимо, чтобы разность давлений в гравийном слое и верхнем конце стояка составляла не менее 5 Па. При устройстве принудительной вытяжки оптимальный диаметр надземных труб зависит от схемы их прокладки и производительности вентилятора. Хорошие результаты достигаются при использовании пластмассовых труб диаметром 100-50 мм и шумозащищенных осевых канальных вентиляторов производительностью 150-250 м3 /ч, например марки Тй БНег^ Корпус вентилятора следует размещать в чердачном помещении или на техническом этаже, как можно ближе к точке выброса газа. Места соединения корпуса вентилятора с трубами должны быть герметичны. Установка вентиляторов в подвале и на жилых этажах здания не допускается.

Во избежание накопления конденсата в корпусе вентилятора рекомендуется устанавливать его в вертикальном прогоне трубопровода. Для облегчения обслуживания и замены вентилятора целесообразно использовать съемный крепеж и гибкие соединения вентилятора с трубой, что одновременно уменьшает передачу вибрации и шума.

При подключении вентилятора к электросети рекомендуется устанавливать два выключателя: один в удобном для пользователя месте, второй рядом с вентилятором для исключения возможности его включения при производстве ремонтных или профилактических работ. Для управления работой и контроля состояния и эффективности работы вытяжной системы используют приборы ее автоматического включения, датчики давления, устройства сигнализации и т. п.

Все элементы систем должны удовлетворять требованиям норм пожаро- и электробезопасности, а также должны быть помечены понятным для пользователя образом, для того чтобы не путать их с элементами других инженерных систем дома, например системой вентиляции помещений.

Дезактивация внутреннего воздуха - снижение концентрации дочерних продуктов распада радона, содержащихся во внутреннем воздухе. Дочерние продукты распада радона под действием электростатических сил осаждаются на взвешенных в воздухе частицах пыли, дыма, пыльцы растений, спор и т. п. При их удалении из воздуха одновременно удаляются дочерние продукты распада радона. Для дезактивации воздуха пригодны любые способы и устройства его тонкой очистки. Дезактивацию воздуха рекомендует-

ся осуществлять при повышенных требованиях к качеству внутренней среды в помещениях, а также в случаях, когда исчерпаны иные возможности.

Реконструкция грунтового основания - замещение в основании здания интенсивно выделяющего радон грунта малоактивным плотным грунтом. Реконструкция грунтового основания здания требует значительных затрат и поэтому только с целью его противорадоновой защиты, как правило, не производится. Реконструкция целесообразна, когда она может быть вызвана иной причиной, например необходимостью удаления газогенерирующих или опасно загрязненных химическими веществами грунтов. В таких случаях по соображениям радонобезопасности в качестве замещающего рекомендуется использовать грунт с удельной активностью ра-дия-226 не более 15 Бк/кг.

Радонопроницаемость замещающего грунта может быть понижена посредством его пропитки уплотняющим составом на основе цементного, битумного или латекс-ного связующего, а также уплотнения и нанесения на выровненную поверхность битумной эмульсии или цементной суспензии.

Критические замечания просьба направлять по адресу [email protected]

Список литературы

1. Гулабянц Л.А. Противорадоновая защита жилых и общественных зданий. Ч. I // Жилищное строительство. 2012. № 2. С. 28-31.

2. Гулабянц Л.А. Противорадоновая защита жилых и общественных зданий. Ч. II // Жилищное строительство. 2012. № 3. С. 27-31.