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

Экологическое строительство

------ЖИЛИЩНОЕ ---

строительство

Научно-технический и производственный журнал

УДК 621.45.038.77

Л.А. ГУЛАБЯНЦ, д-р техн. наук, НИИСФ РААСН (Москва)

Противорадоновая защита жилых и общественных зданий

(Пособие по проектированию, проект) Часть IV [1, 2, 3]

Приведен инженерный метод приближенного расчета требуемых параметров противорадоновой защиты здания, при которых прогнозируемое значение ЭРОА радона в воздухе помещений не превышает заданного значения.

Ключевые слова: расчет ЭРОА радона, ограждающие конструкции, диффузионный перенос радона, сопротивление радонопроницанию, поступления радона в здание.

Расчет параметров противорадоновой защиты

Цель и условия расчета

В нормах радиационной безопасности установлено предельное допустимое значение среднегодовой эквивалентной равновесной объемной активности (ЭРОА) дочерних продуктов радона и торона во внутреннем воздухе - 100 Бк/м3. В соответствии с концепцией защиты населения от облучения природными радионуклидами следует стремиться к максимальному, социально и экономически обоснованному снижению этой величины. Доминирующий вклад в формирование дозы облучения вносят дочерние продукты распада радона.

При проектировании защитных мероприятий расчетные значения ЭРОАрасч радона рекомендуется принимать:

- для зданий детских, спортивных и лечебно-оздоровительных учреждений в интервале 10-30 Бк/м3;

- для жилых и общественных зданий в интервале 3050 Бк/м3.

Цель проектного расчета заключается в определении параметров защиты, при которых ожидаемое (прогнозируемое) значение ЭРОА радона в здании (ЭРОАпрог) не превышает расчетного значения (ЭРОАрасч). Расчет производится на стадии подготовки рабочей документации проекта с использованием данных инженерно-геологических и радоновых изысканий, проведенных на участке застройки.

Расчетная схема здания (рисунок) включает в себя его грунтовое основание, граничащую с основанием горизон-

1

111 111

тальную ограждающую конструкцию, верхнее перекрытие, внутренние и наружные стены. В расчете учитываются поступления радона от внутренних поверхностей перечисленных конструкций и интенсивность воздухообмена в помещении.

Принимаемые при расчете условия:

- содержание радона в наружном воздухе пренебрежимо мало;

- поступления радона, проникающего из грунта в помещение через вертикальные заглубленные стены, пренебрежимо малы;

- грунты - коллекторы радона в основании здания отсутствуют;

- площадь застройки расположена вне зоны текущей активной геодинамики;

Таблица 1

п, ч-1 п-105, с-1 Г п, ч-1 п-104, с-1 Г

0 00 0,79 1,6 4,44 0,37

0,1 2,78 0,74 1,7 4,72 0,36

0,2 5,56 0,7 1,8 5 0,35

0,3 8,33 0,66 1,9 5,28 0,34

0,4 11,1 0,62 2 5,56 0,33

0,5 13,9 0,59 2,1 5,83 0,32

0,6 16,7 0,56 2,2 6,11 0,32

0,7 19,4 0,53 2,3 6,39 0,31

0,8 22,2 0,5 2,4 6,67 0,3

0,9 25 0,48 2,5 6,94 0,3

1 27,8 0,46 2,6 7,22 0,29

1,1 30,6 0,44 2,7 7,5 0,28

1,2 33,3 0,42 2,8 7,78 0,28

1,3 36,1 0,4 2,9 8,06 0,27

1,4 39 0,39 3 8,33 0,26

1,5 41,7 0,38 3,1 8,61 0,25

Расчетная схема здания

Научно-технический и производственный журнал ОИТЕе НЬСТВО Экологическое строительство

Таблица 2 Таблица 3

Материал

Воздух

Вода

Бетон класса не ниже В20 на цементном связующем и тяжелом заполнителе, армированный 1), 2>, 3 >

Битум дорожный и строительный модифицированный 3)

Покрытие напыляемое эластомерное на основе поликарбамида «Экстраплан 502» 3>

Кровельный и гидроизоляционный рулонный наплавляемый битумно-полимерный водостойкий -ТЕХНОЭЛАСТ по ТУ 5774003-00287852-99 3>

Гидрогазоизоляционный рулонный наплавляемый битумно-полимерный -ТЕХНОЭЛАСТ-АЛЬФА по ТУ 5774-04117925162-2006. 3)

Гидроизоляционный плоский или объемный на основе полиэтилена низкой плотности (LDPE), гибкого поливинилхлорида (PVC-P), полипропилена (PP), термопластичного полиолефина ^PO), полиуретана (PU), этиленпропиленового каучука с диеновым мономером (EPDM), битума, модифицированного сополимером этилена (ECB) 4)

Полимербетон 4)

Покрытие из напыляемой эмульсии на основе битумно-латексной смеси 4)

Рулонный на основе полиэтилена высокой плотности 3)

D, м2/с

1х10-5

1Х10-9

1,1: 7,5

5.3 3,7 2,9

2.4 2х

х10-7 (100) х10-8 (150) х10-8 (200) х10-8 (250) х10-8 (300) х10-8 (350) 10-8 (400)

1,8х10-8 (450) 1,7х10-8 (500 ) 1,6х10-8 (550) 1,5х10-8 (>600)

1Х10-1

6,1х10-1

1,3х10-1

0,9х10-1

<2,5х10-1

<1 х10-12

<3х10-1

0,8х10-11

L, мм

2182

22

229 189 159 133 117 107

98

99 90 87 84

<11

<1

<12

Примечания:

1) Для воздушно-сухого бетона с учетом влияния усадочных микротрещин.

2) В скобках показана толщина слоя в мм.

3> Результаты испытаний.

4) Справочные значения.

- щели в граничащей с грунтом конструкции, а также подземные узлы прохода в здание инженерных коммуникаций надежно уплотнены.

Ожидаемое значение ЭРОА радона в помещении вычисляется по формуле:

10/5/+0п-5п ЭРОАПрОГ.= Р, 0)

где 1, 2, ... 6 - порядковые номера внутренних поверхностей ограждающих конструкций; О,- - значения удельных плотностей потоков радона, поступающих в помещение от внутренних поверхностей ограждающих конструкций вследствие выделения радона в материалах конструкций, Бк/(м2с); Оп - удельная плотность потока радона, проникающего в помещение из грунта через горизонтальную ограждающую конструкцию (конструкцию пола), Бк/(м2с); 5,- - площади внутренних поверхностей ограждающих конструкций, м2; 5П - площадь пола, м2; V - объем помеще-

ния, м3; X = 2,110-6

постоянная распада радона, с-1

п - кратность воздухообмена (по притоку наружного воздуха), с-1; Р - коэффициент сдвига радиоактивного равно-

Материал Толщина слоя, мм R, с/м

Монолитный армированный плотный 100 9,38х105

товарный бетон класса не ниже В20 150 2,22х106

на цементном связующем и тяжелом 200 4,85х106

заполнителе 1) 250 1,15х107

300 2,59х107

350 5,87х107

400 1,3х108

450 3,07х108

500 6,86х108

550 1,49х109

600 и более 3,41х109

Рулонный гидроизоляционный арми- 3 3,1 х107

рованный на битумно-полимерной 6 6,79х107

основе 2) 9 1,18х108

Таблица 4

Материалы кэм Источник

Бетон тяжелый 0,11 [3]

Кирпич красный 0,015 [1]

Кирпич силикатный 0,1 [3]

Гипс строительный 0,044 [1,3]

Туф 0,014 [1,3]

весия между радоном и его дочерними продуктами. Коэффициенты сдвига радиоактивного равновесия ДПР во внутреннем воздухе при различных кратностях воздухообмена [А] приведены в табл. 1.

Удельные значения потоков радона, поступающих в помещение от внутренних поверхностей ограждающих конструкций, зависят от их параметров и величины радоновой нагрузки.

Параметры ограждающих конструкций

Параметром, характеризующим радонозащитную способность ограждающей конструкции, является величина ее сопротивления радонопроницанию. Сопротивление радонопроницанию (Я, с/м) представляет разность объемных активностей радона на границах конструкции (Бк/м3), при которых через них проникает поток радона плотностью 1 Бк/(м2с). Сопротивление радонопроницанию однослойной конструкции вычисляется по формуле:

Lsh

(2) и

где й - объемный коэффициент диффузии радона в материале слоя, м2/с; Л - толщина слоя, м; I. - длина диффузии радона в материале слоя, м.

Справочные значения коэффициентов и длин диффузии радона в строительных материалах приведены в табл. 2.

Суммарное сопротивление радонопроницанию многослойной конструкции с разнородными слоями приближенно (с незначительным занижением определяемой величины) вычисляется по формуле:

R = R + R + 1 + ...R

(3)

где Я- сопротивление радонопроницанию /'-го слоя, определяемое по формуле (2); / = 1, 2, ... п - порядковый номер слоя.

7

5

8

7

2

Экологическое строительство

------ЖИЛИЩНОЕ ---

строительство

Научно-технический и производственный журнал

Таблица 5

Литолого-генетический тип породы кэм.гр

Глины покровные четвертичные (рг О 11-111) Глины среднеюрского периода у2 Ы+с1) Глины юрского периода оксфордского яруса у3 ох1) Глины каменноугольного периода (С2-3) 0,45 0,45 0,6 0,5

Пески аллювиальные и флювиогляциальные (аО!!!-!У, АО!!) 0,45

Суглинки моренные (дО!И,т) 0,35

Мергели четвертичные (1т,ЬО!!!) 0,6

Известняки каменноугольного периода (С2-3) 0,2

Песчаники среднеюрского периода у2 Ы+с1) 0,1

Пески пылеватые и глинистые 0,15

Конгломераты 0,15

Таблица 6

Пп Бк/м3 й1р, с/м

О„ = 5 мБк/(м2с) О„ = 10 мБк/(м2с)

10 000 1Х106 2Х106

20 000 2Х106 4Х106

30 000 3Х106 6Х106

40 000 4Х106 8Х106

50 000 5Х106 1Х107

60 000 6Х106 1,2х107

70 000 7Х106 1,4х107

80 000 8Х106 1,6х107

90 000 9Х106 1,8х107

100 000 1Х107 2Х107

110 000 1,1 Х107 2,1 Х107

120 000 1,2Х107 2,4Х107

130 000 1,3Х107 2,6Х107

140 000 1,4Х107 2,8Х107

150 000 1,5х107 3Х107

Таблица 7

Исходные данные Дтр

Фундамент Свайный с ленточным ростверком

Стены и перекрытие Бетонные панели

Пол техподполья Плита из монолитного бетона класса В20 толщ. 100 мм по 100 мм подготовке из тощего бетона

Помещение: длина ширина высота 6 м 6 м 2,7 м

Кратность воздухообмена п 0,3 ч-1 (8,33х10-5 с-1)

Расчетное значение ЭРОА радона в помещении ЭРОАрасч 35 Бк/м3

Грунт в основании здания - глина СЯа Р к 40 Бк/кг 1980 кг/м3 0,45

Расчет

Радоновый потенциал грунта Пяп 35640 Бк/м3 По формуле (6)

Объем помещения V 97,2 м3

Суммарная площадь внутренних поверхностей ограждающих конструкций помещения 1-е 136,8 м2 Без учета площади проемов

Коэффициент сдвига радиоактивного равновесия Г 0,66 По табл. 1

Плотность потока радона, поступающего в помещение от внутренних поверхностей ограждающих конструкций вследствие выделения радона материалами конструкций О, 2,5Х10-3 Бк/(м2с) Принято без расчета

Допустимая величина плотности потока радона, проникающего в помещение из грунта через плиту пола техподполья Оп.доп. 2,7х10-3 Бк/(м2с) По формуле (7)

Сопротивление радонопроницанию плиты пола техподполья 9,38х105 с/м По табл. 3 (или по формуле (2))

Требуемое значение сопротивления радонопроницанию конструкции пола 1,3Х107 с/м По формуле (8)

Вывод: заданные в условиях расчета требования (ЭРОА<35 Бк/м3 при п=0,3 ч-1) выполняются при сопротивлении радонопроницанию конструкции пола техподполья, составляющей не менее 1,3х107 с/м. Состав конструкции пола целесообразно дополнить, например, одним слоем рулонного гидроизоляционного материала на битумно-полимерной основе (Д=3,1х107 с/м).

Суммарное сопротивление радонопроницанию большинства обычно используемых конструкций определяется свойствами одного или двух основных наименее газопроницаемых слоев. Сопротивления таких вспомогательных слоев, как песчаная и гравийная подсыпка, выравнивающая и защитная стяжка и т. п., в силу их небольшой толщины и высокой газопроницаемости, допускается не учитывать.

Сопротивления радонопроницанию слоев бетона и некоторых гидрогазоизоляционных материалов приведены в табл. 3.

Поступления радона в помещение

Приближенное среднее значение плотности потока радона, выделяемого на поверхностях стен, перегородок и верхнего перекрытия, может быть принято равным 2,5 мБк/(м2с). Более точно потоки от каждой из конструкций могут быть рассчитаны по формуле:

0/ = Сяа./ Рг^./ Р/ .ЙПИ^А.| (4)

где / = 1, 2, ... 5 - порядковый номер ограждающей конструкции помещения; СПа,, Р/, кэмф О,-, Ц, Л,- - физические характеристики основного слоя /-й конструкции.

Справочные значения коэффициентов эманирования радона в строительных материалах приведены в табл. 4 [5].

Плотность потока радона, поступающего от внутренней поверхности граничащей с грунтом горизонтальной конструкции (пола подвала или подполья), определяется как:

= (5)

где ПЯп = СЯатр • Ргр • кэм гр - радоновый потенциал грунта, Бк/м3; Сяа.гр, Ргр, кзм,гр - максимальные значения удельной

Научно-технический и производственный журнал

Экологическое строительство

активности радия, плотности, коэффициента эманирования радона для грунтов, залегающих в основании здания на глубину до 3 м.

Расчетные значения величин СНа гр и Ргр принимаются по данным инженерных радиационно-геологических изысканий. Справочные значения коэффициентов эманирования радона в грунтах приведены в табл. 5 [6].

Для выполнения условия ЭРОАпрогОРОАрасч требуется, чтобы плотность проникающего в помещение из грунта потока радона Оп не превышала допустимой величины Опдоп, которая вычисляемой по формуле:

/=б

ЭРОА

^П.ДОП "

расч

V(X + n)-^QrSrF

™_. (6)

Требуемое для выполнения условия Оп < Опдоп значение сопротивления радонопроницанию горизонтальной конструкции Ятр определяется по формуле:

Пс

Ятр = Qn.

Rп

(7)

доп

Сопротивление радонопроницанию проектируемой конструкции Я должно быть не менее величины Ятр.

Вычисленные для различных значений радонового потенциала грунта значения Ятр, при которых значения Оп составляют 5 и 10 мБк/(м2-с), приведены в табл. 6.

Пример расчета величины RrF, при заданных расчетных значениях величин ЭРОАрасч радона в помещении и кратности воздухообмена приводится в табл. 7.

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.

3. Гулабянц Л.А. Противорадоновая защита жилых и общественных зданий. Ч. III // Жилищное строительство. 2012. № 5. С. 28-32.

4. Цапалов А.А. Оценка среднегодового уровня ЭРОА радона в помещениях на основе результатов краткосрочных измерений радиометром АльфаАЭРО // АНРИ. 2008. № 3. С. 49-58.

5. Крисюк Э.М. Радиационный фон помещений. М.: Энер-гоатомиздат. 1989. 119 с.

6. Микляев П.С. Исследования коэффициента эманирова-ния грунтов // АНРИ. 2005. № 2. С. 30-38.

ОТКРЫТОЕ АКЦИОНЕРНОЕ ОБЩЕСТВО ■:ЦЕНТР ПРОЕКТНОЙ ПРОДУКЦИИ В СТРОИТЕЛЬСТВЕ*

(ОАО ЦПП)

(?0УЩ1СТ»ДЯ£Т

вфДОий Фидцршъмиги фимди.нОрЯМНОй, иитидичискш-, тнпииий ПрМКтНОй дОнумиишции и других изданий для ¡лро-ительства, арките<турь и эксплуатации зданнй ¡1 сцоружынил

кэдлгтЯ РАСПРОСТРАНЯЕТ

-

и фцдаральние нпрматианье лпкументы ¡СНчП. ГСН ГЭСН.ФЕР ПОСТ, ГОСТР СП, ОН. РДС. МПС, Сш|ПиН| ГН| ■■^иьку.ЧЫИ^ и МеГОД№ВСД« ДГ^МВНГЫ ^ ДруГРЕ Л}ДаНК1Я 14 стрОтйлч5дву (рв<и«ецднцни инструкции, ^«Лмт)

□ IИ1 Кл-<уК> ПрКк I нуО ДГНу^нТЛииГ! (ТПД; дШг.л И- -З^ЧД9СТ9ЁЬНЫУ ЗДани^. ПРЕДПРИЯТИЙ. 5Д:Нг1И

и шируюеннй п^имышганносгн-, сельский ли-учйс-«ш, фйпроянергътики, трмагпртд, си«

ЗИ, 0 УЗ И 1ЙХНИ|(И

ОАОЦПП прущаЕгэляет сертификации проЕЛн^ дмуирчтэции на гтрумгелыье нодтруирм и объеДОр-Мрмцровочныё и канструкт/ання решения едяний и гооружяь г- й. Цалтр аккредитован г канаиве Органа го с^ргисЬиииии б Сиптрме? "ОСТ Р (ОС ^ГУП ЦПО — апиСтыг еккрздишдои № РОСС Ри.Й0С1.11СР4Ё).

ТЕЛЕФОНЫ ДЛЯ СПРАВОК

С1ЧИв&М'ИЬ|форнаЦИ<>н»)Ь№ ночами!* & нор-йЯЧШНЙЙ, Г^;ТВДгТ-н:с;КйЙ И тцпишй прикхтмий ¡КштсктацДО {Ич<Ьор«ационн;л1 ^слпетень ПерЕЧ-1и ЬМП и ЩД и дг>.1

ГТрПи№ЛКНь1Й катллпг (Tßufl-IMHCtKVIÜ ÖTiUBj и, (ЧрСЧПЛ уИИЛИш]

FlpMtnJ кШтаджЁЧ! ЫдОёЁХ *wöe, Бань, riDLTpOEi, ТВ^ИЦ

II

0 J3J ri_M.ilм:Jj'hШ-Ч fdffl ЦЮИЕнТАЦНК: 462-4112

пгакл'Ьй «ЫТ1ЕТ л шчиаммцуи

■тагГ:- i^fKihiHV-ii'tft

Наш адрес:: 1?7?33. Мпскня. Дмигрояспгпе шоссе, корп. ?