Федеральное агентство по образованию
Государственное образовательноеучреждение
высшего профессиональногообразования
«Братский государственный университет»
Кафедра «Строительное материаловедение и технологии»
Экология строительныхматериалов
Реферат
Анализ экологическойбезопасности химически и жаростойкого бетона на основе кварцита и жидкогостекла
Выполнил:
ст. гр. СТ-01-2 С.В.Рожнев
Проверил:
к.т.н., доцент С.А.Белых
Братск 2006
Содержание
Введение
Анализ жизненного цикла
Заключение
Список использованных источников
Введение
В основу всехмероприятий по экологической защите положен принцип нормирования качестваокружающей природной среды. Этот термин означает установление нормативов(показателей) допустимых воздействий человека на природную среду. А под самимкачеством окружающей природной среды понимают степень соответствия ее характеристикпотребностям людей и технологическим требованиям.
Согласноприродоохранному закону Российской Федерации (2002) соблюдение экологическихнормативов обеспечивает:
–
–
–
Основныеэкологические нормативы качества и воздействия на окружающую природную среду подразделяютсяна:
санитарно-гигиенические:
–
–
производственно-хозяйственные:
–
–
–
–
комплексные показатели:
–
–
–
Предельнодопустимая концентрация (ПДК) — представляет собой количество загрязнителя впочве, воздушной или водной среде, которое при постоянном или временномвоздействии на человека не влияет на его здоровье и не вызывает неблагоприятныхпоследствий у его потомства, а также минимизирует экологический ущерб природнымсообществам.
Для атмосферноговоздуха установлены два норматива, ПДК — разовый и среднесуточный. Максимальна разоваяпредельно допустимая концентрация (ПДКм.р.) не должна вызывать, привдыхании воздуха в течение 30 минут рефлекторных реакций в организме человека(ощущение запаха, изменение световой чувствительности глаз и др.).Среднесуточная предельно допустимая концентрация (ПДКс.с.) не должнаоказывать на человека прямого или косвенного вредного воздействие при определеннодолгом (годы) воздействии.
Допустимыйуровень радиационного и иного физического воздействия на окружающую среду — этоуровень, который не представляет опасности для здоровья человека, состояния животных,растений, их генетического фонда. Допустимый уровень радиационного воздействияопределяется на основании «Норм радиационной безопасности» (НРБ-96).Установлены нормы и для других физических воздействий.
Допустимыйвыброс или сброс — это максимальное количество загрязняющих веществ, которое вединицу времени разрешается выбрасывать данным конкретным предприятием в атмосферуили сбрасывать в водоем, не вызывая при этом превышения в них ПДК загрязняющихвеществ и других неблагоприятных экологических последствий.
Допустимыенормы антропогенной нагрузки на окружающую среду — это максимально возможныеантропогенные воздействия на природные ресурсы или комплексы, не приводящие кнарушению устойчивости экологических систем.[1]
В последнеевопросы экологии стали важнейшими проблемами человечества, так как развивающиепромышленное производство, транспорт и энергетика резко увеличили нагрузку наокружающую среду. Требует специальных мероприятий борьба с вредными выбросами;возрастают объемы техногенных отходов, так как только незначительная частьприродных ресурсов превращается в конечную продукцию, а основная становитсяотходом; для экологической безопасности требуется повышенный контроль закачеством материалов и производственным процессом.[1]
В зависимостиот допустимой температуры применения и остаточной прочности при температурномвоздействии в качестве вяжущих используют: ортофосфорную кислоту, жидкоестекло, высокоглиноземистый и глиноземистый, а также обычные портландцементы ишлакопортландцементы. В качестве заполнителей применяют щебень и песок изкорунда, циркония, муллитокорунда, шамота, керамзита, вермулита, боя шамотныхили высокоглиноземистых огнеупоров и кирпича. Кроме того, в состав бетонаобязательно вводят тонкомолотые добавки. В качестве тонкомолотой добавки могутиспользоваться хромитовая руда, бой шамотного или обычного кирпича, андезит,пемза, лессовидный суглинок, гранулированный доменный шлак, топливный шлак изола-унос.
Выбор видабетона определяется в каждом случае в зависимости от условий и температурыслужбы конструкций (тепловых агрегатов в черной и цветной металлургии, вхимической, нефтеперерабатывающей и машиностроительной промышленности, мощныхкотельных агрегатов и дымовых труб), а также с учетом экономических
показателей — стоимости исходных материалов, возможности использования местногосырья.[2]
Анализ жизненного цикла и жаростойкого бетонаОсновытехнологии производства жаростойкого бетона. Технологическая схема.
В этомреферате производится анализ экологической безопасности химически ижаростойкого бетона на основе кварцита и жидкого стекла (далее жаростойкогобетона).
Жаростойкиебетоны — это бетоны, способные длительно выдерживать нагревание до температурысвыше 1000 ºC. Впроцессе нагревания обычного бетона при температуре более 100 ºC происходит постепенноеснижение прочности сначала (150…400 ºC) из-за дегидратации алюминатов кальция, а затем (400…600 ºC) в результате дегидратациигидроокиси кальция. Образцы, подогретые до 600…900 ºC, разрушаются при последующемвыдерживании их в воздушно-сухих условиях вследствие вторичной гидратации окисикальция. В связи с этим обычный тяжелый цементный бетон применяют для изготовлениястроительных конструкций, подвергающих длительному воздействию температур лишьдо 200 ºC. Приболее высоких рабочих температурах (200…1800 ºC) используют жаростойкие бетоны.[3]
Согласно ГОСТ20910-90 жаростойкие бетоны подразделяю:
по назначению- на конструкционные, теплоизоляционные;
по структуре — на плотные тяжелые и легкие, ячеистые;
по видувяжущего — на портландцементе и его разновидностях (быстротвердеющемпортландцементе, шлакопортландцементе), на алюминатных цементах (глиноземистоми высокоглиноземистом), на силикатных вяжущих (жидком стекле с отвердителем,силикат-глыбе с отвердителем);
по видутонкомолотой добавки — с шамотной, кордиеритовой, золошлаковой, керамзитовой,аглопоритовой, магнезиальной, периклазовой, алюмохромитовой;
по виду заполнителя- с шамотным, муллитокорундовым, корундовым, магнезиальным, карборундовым,кордиеритовым, кордиеритомуллитовым, муллитокордиеритовым, шлаковым,золошлаковым, базальтовым, диабазовым, андезитовым, диоритовым, керамзитовым,аглопоритовым, перлитовым, вермикулитовым, из боя бетона.[4
Рассматриваемыйжаростойкий бетон используется в качестве неформованного материала,предназначенного для применения в алюминиевых электролизерах, а так же длягерметизации катодного стержня при сборке подовых секций. Имеет следующийсостав:
Вяжущее
В качествевяжущего применяется жидкое стекло из содовой, содово-сульфатной или натриевойсиликат — глыбы (ГОСТ Р 50418-92 «Силикат натрия растворимый. Техническиеусловия»).
Жидкое стеклодолжно иметь модуль от 2,4 до 3 и плотность от 1,36 до 1,38 г/см3.
Свойстважидкого стекла должны соответствовать ГОСТ 13078-81*.
Отвердитель
В качествеотвердителя применяется кремнефтористый натрий (Na2SiF6)
по ТУ 113-08-587-86. Он представляет собой мелкий кристаллический порошок
белого или желтого цвета с содержанием чистого Na2SiF6 не менее 93 % ивлажностью не более 1%.
Алюмосиликатамизаполнитель
Применяетсяшамотная крупка марки ЗШБ-1,3 кл. 4 (5) по ГОСТ 23037-99 «Огнеупорынеформованные. Технические условия» и алюмосиликатный мертель МШ-36 (39) поГОСТ 6137-97.
Химически стойкаядобавка
Кварцитыприменяются в качестве кислотоупорных материалов. В соответствии со стандартом(ГОСТ 9854-81.) по химическому составу и содержанию примесей кварциты должныотвечать требованиям: SiO2 не менее – 96%; Fe2O3не более –1,1%; Al2O3 не более – 0,6%.
Технологическаясхема получения жаростойкого бетона выглядит следующим образом:
SHAPE * MERGEFORMAT
Получение сырьевых компонентов
Вяжущие
Жидкое стекло
Отвердитель
КФН
Алюмосиликатный заполнитель
Шамотная крупка
Химически стойкая добавка
Кварцит
Дозирование
Перемешивание
Укладка в конструкцию и уплотнение
A
B
Жизненный циклрассматриваемого жаростойкого бетона:
SHAPE * MERGEFORMAT
Добыча и переработка сырьевых компонентов
Производства жаростойкого бетона
Эксплуатация жаростойкого бетона
Старение и разрушение конструкции
Утилизация жаростойкого бетона
A
B
C
D
E Взаимодействиежаростойкого бетона с человеком на всех стадиях жизненного цикла
Сырьевые компоненты
Горные породыиспользуют в качестве сырья для изготовления искусственных строительныхматериалов.
Естественныестроительные материалы в большинстве случаев добывают из открытых горныхвыработок — карьеров, число которых на территории России в настоящее времяпревышает 5 тыс.
Согласно СНиП11-02—96 различают:
1.
2.
Разработкакарьеров естественных строительных материалов оказывает существенное негативноевоздействие на все компоненты биосферы. Экологическое состояние недр определяется,прежде всего, масштабом и характером воздействия на них горнодобывающей,строительной и иной деятельности.
Важнейшие изнегативных экологических последствий добычи естественных строительных материаловявляется загрязнение атмосферного воздуха газопылевыми выбросами от работыкарьерного оборудования и машин (бульдозеров, транспортеров, экскаваторов,автосамосвалов и др.).
Особеннобольшие выбросы органической и неорганической пыли происходят при проведенииоткрытых горных работ и добычи минерального сырья взрывным способом. Облакопыли может распространяться на многие километры; осаждаясь на почву, пыльзагрязняет ее и снижает плодородие.
Вследствиевсего выше названого происходит отчуждение ценнейших земельных ресурсов,литосферные нарушения, уничтожение биоценозов и т.д.
Не меньшеезагрязнение атмосферы создается при транспортировке добытого сыпучегоминерального сырья, перевозимого в открытых вагонах и в кузовах автомашин. Вэтих случаях выдуваются десятки тысяч тонн естественных строительныхматериалов.
Еще однимэкологическим аспектом, связанным с добычей естественных строительныхматериалов, будут, карьеры и отвалы, которые являются открытыми источникамиионизирующих излучений, потенциально опасными для здоровья человека, вследствиевозможных выделений из них радона и торона. Поэтому необходимо строгоесоблюдение радиационно-экологических требований, отраженных в ГОСТах.
Приорганизации добычи естественных строительных материалов все заинтересованныелица обязаны строго соблюдать действующее законодательство о недрах. СогласноЗакону РФ «О недрах» (1992) для предотвращения экологического вреда необходимоохранять земную поверхность, поверхностные и подземные воды, рекультивироватьвыработанные участки, не нарушать качество окружающей природной среды в целом.
Недра следуетрассматривать не только в качестве источника полезных ископаемых, но и какчасть среды обитания человека[1].
Производство
Производствожаростойкого бетона сопряжено с рядом вредных факторов.
При проведенииработ по приготовлению и укладке жаростойких плотных химически стойких бетоновна основе жидкого стекла необходимо соблюдать все действующие правилабезопасности в соответствии с требованиями СНиП Ш-4-80*, правилам безопасности,регламентированным ГОСТ, а также технологическим инструкциям на каждый видбетонов.
Производственныепомещения должны иметь приточно-вытяжную вентиляцию.
Полы и стеныпомещений должны быть выполнены из материалов, обеспечивающих возможностьвлажной уборки.
Запыленностьна рабочих местах не должна превышать ПДК по диоксиду кремния 1 мг/м3воздуха и других пылей 2 мг/м3 воздуха.
Хранениещелочесодержащего материала (жидкое стекло) должно осуществляться в специальнойзакрытой емкости.
Персонал,работающий с тонкодисперсными материалами, должен быть ознакомлен и обучен справилами обращения с ними и правилами личной гигиены, а также обеспеченспецодеждой и обувью в соответствии с санитарными правилами.
При работе скварцитами вредным производственным фактором является пыль кварцита, содержащаякристаллическую двуокись кремния в количестве более 70 %, относящуюся ктретьему классу опасности.
Двуокиськремния оказывает вредное воздействие на дыхательные пути человека. Величинапредельно допустимой концентрации двуокиси кремния в воздухе рабочей зоны недолжна превышать 1 мг/м3 (ГОСТ 12.1.005)[5].
Общие правилабезопасности при работе с кварцитами — по ГОСТ 12.1.007.
При работе скварцитами должны соблюдаться требования, изложенные в стандартах по охранеокружающей среды, — ГОСТ 17.0.0.01 и ГОСТ 17.2.3.02.
При работе сзаполнителями используют индивидуальные средства защиты от пыли по ГОСТ12.4.028, ГОСТ 12.4.041.
По степенивоздействия на организм человека алюмосиликатный заполнитель относится к 4-муклассу опасности.
Предельнодопустимая концентрация пыли в воздухе рабочей зоны производственных помещенийпо ГОСТ 12.1.005 не должна превышать 2 мг/м3
Заполнителиобладают преимущественно фиброгенным действием. Длительное вдыхание пыли ведетк поражению дыхательных путей[6].
Еще однимвредным фактором при производстве жаростойкого бетона является вибрационноевоздействие. По своей природе вибрация тесно связана с шумом, это одна из формакустического (физического) загрязнения. Как и шум, вибрация может приводить кразличным сердечно-сосудистым заболеваниям, неблагоприятно влияет напсихическую сферу человека, повышает его утомляемость, значительно понижаетпроизводительность труда. Особенно неблагоприятно действие вибрации, есличастота колебаний механизмов близка к частоте колебаний человеческого тела (~ 5Гц). Основные источники вибрации технологическое оборудование
Утилизация
Приэксплуатации промышленных объектов с течением времени неизбежен выход из строяконструкций, в которых используется жаростойкий бетон. Вследствие чеговозникает вопрос вторичного использования материала.
Возможноиспользование лома жаростойкого бетона в качестве мелкого и крупногозаполнителя.
Нормы экологической безопасности жаростойкого бетона
Экологическаячистота строительных материалов и изделий определяется содержанием, выделениемили концентрацией в них вредных веществ. При оценке степени экологическойчистоты строительных материалов в первую очередь учитывают их токсичность,радиоактивность и микробиологические повреждения.
Токсичность
Токсичность —ядовитость (от греч. toxicon — яд), т.е. способность оказывать вредноевоздействие на живой организм. Присутствие токсикантов, т.е. химическихвеществ, обладающих свойствами токсичности, приводит к дестабилизации экосистеми к возможной гибели всего живого.
Токсичностьстроительных материалов оценивают путем сравнения их состава с ПДК выделяющихсятоксичных веществ и элементов. Первостепенное значение имеет класс опасности,состав вредных веществ и их количественное содержание.
Токсичностьжаростойкого бетона не превышает ПДК.
Радиационнаябезопасность
ГОСТ 30108-94«Материалы и изделия строительные. Определение эффективной удельной активности естественныхрадионуклидов», устанавливает методы определения эффективной удельнойактивности естественных радионуклидов, порядок проведения контроля и критерииоценки материалов (см. таблицу 1).
Таблица 1
Класс материала
Эффективная удельная активность Аэфф, Бк/кг
Область применения
I
До 370
Все виды строительства
II
Свыше 370 до 740
Дорожное строительство в пределах населенных пунктов и зон перспективной застройки, строительство производственных сооружений
III
От 740 до 1350
Дорожное строительство вне населенных пунктов
IV
Свыше 1350
Вопрос об использовании материала решается по согласованию с Госкомсанэпиднадзором
Эффективнаяудельная активность естественных радионуклидов рассчитывается по формуле:
Аэфф=АRа+1,3·АTh+0,09·АK,
где – ARa,ATh, АKудельные активности радия, тория, калия соответственно, Бк/кг.
Рассматриваемыйжаростойкий бетон относится к Iклассу с эффективной удельной активностью Аэфф
Биокоррозия
Учитывая чтожаростойкий бетон используется в качестве неформованного материала,предназначенного для применения в алюминиевых электролизерах, а так же длягерметизации катодного стержня при сборке подовых секций, биоповреждения неактуальны.
Заключение
В целомнеобходимо подчеркнуть, что современный строительный техногенез весьма существенновлияет на процессы, происходящие в природных комплексах и экосистемах,негативно воздействуя на все компоненты биосферы: атмосферу, гидросферу,литосферу и биотические сообщества.
Негативноевоздействие строительного техногенеза как одной из форм функционированияприродно-технической системы требует принятия специальных мер по поддержаниюэкологического равновесия с тем, чтобы не допустить деградации и потериустойчивости природных экосистем.
Экологическибезопасной может считаться только такая строительная деятельность, при которойв природных комплексах и, экосистемах не будут происходить количественныеизменения (загрязнения или нарушения), влекущие снижение пределов гомеостаза,нарушения в них структурных и функциональных характеристик и других предельныхграниц существования. Усилия изыскателей, проектировщиков, строителей и другихспециалистов «должны быть направлены не на то, чтобы оставить неприкосновеннойприроду, а найти такие методы ведения хозяйства, которые учитывали бы природныесвязи, развивали и направляли природные равновесия в сторону либо минимальныхпоследствий, либо приводили к улучшению природного потенциала
Список использованных источников
1.
2. ACB, 2002 – 500 стр. силлюстрациями.
3.
4.
5.
6.
Перечень нормативных документов, на которые даны ссылки в данном реферате
№ п/п
Наименование документа
Шифр
1
Бетоны жаростойкие. Технические условия
ГОСТ 20910-90
2
Силикат натрия растворимый. Технические условия
ГОСТ Р 50418-92
3
Стекло натриевое жидкое. Технические условия
ГОСТ 13078-81
4
Огнеупоры неформованные. Технические условия
ГОСТ 23037-99
5
Бетоны. Правила контроля прочности
ГОСТ 18105-86
6
Бетоны. Методы определения прочности по контрольным образцам
ГОСТ 10180-90
7
ССБТ. Строительство. Работы по тепловой изоляции оборудования и трубопроводов. Требования безопасности
ГОСТ 12.3.038-85
8
Материалы и изделия строительные. Определение удельной эффективной активности естественных радионуклидов
ГОСТ 30108-94*
9
ССБТ. Пожаровзрывоопасность веществ и материалов. Номенклатура показателей и методы их определения
ГОСТ 12.1.044-89"
ИСО 4589-84
10
ССБТ. Вредные вещества. Классификация и общие требования безопасности
ГОСТ 12.1.007-76*
11
Стекло натриевое жидкое. Технические условия
ТУ 2145-001-00279491
12
Натрий кремнефтористый технический
ТУ 113-08-587-86
13
Техника безопасности в строительстве
СНиП Ш-4-80*
14
Инструкция по технологии приготовления жаростойких бетонов, СН 156-79. М., Стройиздат, 1979 г., С40.
15
Руководство по составам и применению теплоизоляционных огнестойких перлитовых штука-турок. М., Стройиздат, 1975 г., 15 с. (науч.-исслед. инт бетона и железобетона Госстроя СССР. ВНИПИТеплопроект Минмонтажспец-строя СССР)