Анализ экологической безопасности химически и жаростойкого бетона на основе кварцита и жидкого стекл...
Федеральное агентство по образованию
Государственное
образовательное учреждение
высшего
профессионального образования
«Братский
государственный университет»
Кафедра
«Строительное материаловедение и технологии»
Экология строительных
материалов
Реферат
Анализ
экологической безопасности химически и жаростойкого бетона на основе кварцита и
жидкого стекла
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 всех мероприятий по экологической защите положен принцип нормирования
качества окружающей природной среды. Этот термин означает установление
нормативов (показателей) допустимых воздействий человека на природную среду. А
под самим качеством окружающей природной среды понимают степень соответствия ее
характеристик потребностям людей и технологическим требованиям.
Согласно
природоохранному закону Российской Федерации (2002) соблюдение экологических
нормативов обеспечивает:
–
экологическую безопасность населения;
–
сохранение генетического фонда человека, растений и
животных;
–
рациональное использование и воспроизводство природных
ресурсов в целях устойчивого развития.
Основные
экологические нормативы качества и воздействия на окружающую природную среду подразделяются
на:
санитарно-гигиенические:
–
предельно допустимая концентрация вредных веществ
(ПДК);
–
допустимый уровень физических воздействий (шума,
вибрации, ионизирующих излучений и др.);
производственно-хозяйственные:
–
допустимый выброс вредных веществ;
–
допустимый сброс вредных веществ;
–
допустимое изъятие компонентов природной среды;
–
норматив образования отходов производства и
потребления;
комплексные показатели:
–
допустимая антропогенная нагрузка на окружающую
природную среду;
–
нормативы санитарно-защитных зон;
–
строительные и градостроительные правила и т.п.;
Предельно
допустимая концентрация (ПДК) — представляет собой количество загрязнителя в
почве, воздушной или водной среде, которое при постоянном или временном
воздействии на человека не влияет на его здоровье и не вызывает неблагоприятных
последствий у его потомства, а также минимизирует экологический ущерб природным
сообществам.
Для
атмосферного воздуха установлены два норматива, ПДК — разовый и среднесуточный.
Максимальна разовая предельно допустимая концентрация (ПДКм.р.) не
должна вызывать, при вдыхании 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
должна оказывать на человека прямого или косвенного вредного воздействие при определенно
долгом (годы) воздействии.
Допустимый
уровень радиационного и иного физического воздействия на окружающую среду — это
уровень, который не представляет опасности для здоровья человека, состояния животных,
растений, их генетического фонда. Допустимый уровень радиационного воздействия
определяется на основании «Норм радиационной безопасности» (НРБ-96).
Установлены нормы и для других физических воздействий.
Допустимый
выброс или сброс — это максимальное количество загрязняющих веществ, которое в
единицу времени разрешается выбрасывать данным конкретным предприятием в атмосферу
или сбрасывать в водоем, не вызывая при этом превышения в них ПДК загрязняющих
веществ и других неблагоприятных экологических последствий.
Допустимые
нормы антропогенной нагрузки на окружающую среду — это максимально возможные
антропогенные воздействия на природные ресурсы или комплексы, не приводящие к
нарушению устойчивости экологических систем.[1]
В
последнее вопросы экологии стали важнейшими проблемами человечества, так как
развивающие промышленное производство, транспорт и энергетика резко увеличили
нагрузку на окружающую среду. Требует специальных мероприятий борьба с вредными
выбросами; возрастают объемы техногенных отходов, так как только незначительная
часть природных ресурсов превращается в конечную продукцию, а основная
становится отходом; для экологической безопасности требуется повышенный
контроль за качеством материалов и производственным процессом.[1]
В
зависимости от допустимой температуры применения и остаточной прочности при
температурном воздействии в качестве вяжущих используют: ортофосфорную кислоту,
жидкое стекло, высокоглиноземистый и глиноземистый, а также обычные
портландцементы и шлакопортландцементы. В качестве заполнителей применяют
щебень и песок из корунда, циркония, муллитокорунда, шамота, керамзита,
вермулита, боя шамотных или высокоглиноземистых огнеупоров и кирпича. Кроме
того, в состав бетона обязательно вводят тонкомолотые добавки. В качестве
тонкомолотой добавки могут использоваться хромитовая руда, бой шамотного или
обычного кирпича, андезит, пемза, лессовидный суглинок, гранулированный доменный
шлак, топливный шлак и зола-унос.
Выбор
вида бетона определяется в каждом случае в зависимости от условий и температуры
службы конструкций (тепловых агрегатов в черной и цветной металлургии, в
химической, нефтеперерабатывающей и машиностроительной промышленности, мощных
котельных агрегатов и дымовых труб), а также с учетом экономических
показателей - стоимости исходных материалов, возможности использования местного
сырья.[2]
Анализ жизненного цикла и жаростойкого бетона
Основы технологии
производства жаростойкого бетона. Технологическая схема.
В
этом реферате производится анализ экологической безопасности химически и
жаростойкого бетона на основе кварцита и жидкого стекла (далее жаростойкого
бетона).
Жаростойкие
бетоны - это бетоны, способные длительно выдерживать нагревание до температуры
свыше 1000 ºC. В процессе нагревания обычного бетона
при температуре более 100 ºC происходит постепенное
снижение прочности сначала (150…400 ºC) из-за
дегидратации алюминатов кальция, а затем (400…600 ºC)
в результате дегидратации гидроокиси кальция. Образцы, подогретые до 600…900
ºC, разрушаются при последующем выдерживании их в
воздушно-сухих условиях вследствие вторичной гидратации окиси кальция. В связи
с этим обычный тяжелый цементный бетон применяют для изготовления строительных
конструкций, подвергающих длительному воздействию температур лишь до 200 ºC. При более высоких рабочих температурах (200…1800 ºC) используют жаростойкие бетоны.[3]
Согласно
ГОСТ 20910-90 жаростойкие бетоны подразделяю:
по
назначению - на конструкционные, теплоизоляционные;
по
структуре - на плотные тяжелые и легкие, ячеистые;
по
виду вяжущего - на портландцементе и его разновидностях (быстротвердеющем
портландцементе, шлакопортландцементе), на алюминатных цементах (глиноземистом
и высокоглиноземистом), на силикатных вяжущих (жидком стекле с отвердителем,
силикат-глыбе с отвердителем);
по
виду тонкомолотой 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
Рассматриваемый
жаростойкий бетон используется в качестве неформованного материала,
предназначенного для применения в алюминиевых электролизерах, а так же для
герметизации катодного стержня при сборке подовых секций. Имеет следующий
состав:
Вяжущее
В
качестве вяжущего применяется жидкое стекло из содовой, содово-сульфатной или
натриевой силикат - глыбы (ГОСТ Р 50418-92 «Силикат натрия растворимый.
Технические условия»).
Жидкое
стекло должно иметь модуль от 2,4 до 3 и плотность от 1,36 до 1,38 г/см3.
Свойства
жидкого стекла должны соответствовать ГОСТ 13078-81*.
Отвердитель
В
качестве отвердителя 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 % и влажностью не более 1%.
Алюмосиликатами заполнитель
Применяется
шамотная крупка марки ЗШБ-1,3 кл. 4 (5) по ГОСТ 23037-99 «Огнеупоры
неформованные. Технические условия» и алюмосиликатный мертель МШ-36 (39) по
ГОСТ 6137-97.
Химически стойкая добавка
Кварциты
применяются в качестве кислотоупорных материалов. В соответствии со стандартом
(ГОСТ 9854-81.) по химическому составу и содержанию примесей кварциты должны
отвечать требованиям: SiO2 не менее – 96%; Fe2O3
не более –1,1%; Al2O3 не более – 0,6%.
Технологическая
схема получения жаростойкого бетона выглядит следующим образом:
Жизненный
цикл рассматриваемого жаростойкого бетона:
Взаимодействие
жаростойкого бетона с человеком на всех стадиях жизненного цикла
Сырьевые компоненты
Горные
породы используют в качестве сырья для изготовления искусственных строительных
материалов.
Естественные
строительные материалы в большинстве случаев добывают из открытых горных
выработок — карьеров, число которых на территории России в настоящее время
превышает 5 тыс.
1.
постоянно действующие карьеры по добыче местных
строительных материалов, пригодных для производства бетона, кирпича и т.д.;
2.
временные карьеры по добыче грунтовых материалов
для возведения земляных сооружений, планировки территории строительства и др.
Разработка
карьеров естественных строительных материалов оказывает существенное негативное
воздействие на все компоненты биосферы. Экологическое состояние недр определяется,
прежде всего, масштабом и характером воздействия на них горнодобывающей,
строительной и иной деятельности.
Важнейшие
из негативных экологических последствий добычи естественных строительных материалов
является загрязнение атмосферного воздуха газопылевыми выбросами от работы
карьерного оборудования и машин (бульдозеров, транспортеров, экскаваторов,
автосамосвалов и др.).
Особенно
большие выбросы органической и неорганической пыли происходят при проведении
открытых горных работ и добычи минерального сырья взрывным способом. Облако
пыли может распространяться на многие километры; осаждаясь на почву, пыль
загрязняет ее и снижает плодородие.
Вследствие
всего выше названого происходит отчуждение ценнейших земельных ресурсов,
литосферные нарушения, уничтожение биоценозов и т.д.
Не
меньшее загрязнение атмосферы создается при транспортировке добытого сыпучего
минерального сырья, перевозимого в открытых вагонах и в кузовах автомашин. В
этих случаях выдуваются десятки тысяч тонн естественных строительных
материалов.
Еще
одним экологическим аспектом, связанным с добычей естественных строительных
материалов, будут, карьеры и отвалы, которые являются открытыми источниками
ионизирующих излучений, потенциально опасными для здоровья человека, вследствие
возможных выделений из них радона и торона. Поэтому необходимо строгое
соблюдение радиационно-экологических требований, отраженных в ГОСТах.
При
организации добычи естественных строительных материалов все заинтересованные
лица обязаны строго соблюдать действующее законодательство о недрах. Согласно
Закону РФ «О недрах» (1992) для предотвращения экологического вреда необходимо
охранять земную поверхность, поверхностные и подземные воды, рекультивировать
выработанные участки, не нарушать качество окружающей природной среды в целом.
Недра
следует рассматривать не только в качестве источника полезных ископаемых, но и
как часть среды обитания человека[1].
Производство
Производство
жаростойкого бетона сопряжено с рядом вредных факторов.
При
проведении работ по приготовлению и укладке жаростойких плотных химически
стойких бетонов на основе жидкого стекла необходимо соблюдать все действующие
правила безопасности в соответствии с требованиями СНиП Ш-4-80*, правилам
безопасности, регламентированным ГОСТ, а также технологическим инструкциям на
каждый вид бетонов.
Производственные
помещения должны иметь приточно-вытяжную вентиляцию.
Полы
и стены помещений должны быть выполнены из материалов, обеспечивающих
возможность влажной уборки.
Запыленность
на рабочих местах не должна превышать ПДК по диоксиду кремния 1 мг/м3
воздуха и других пылей 2 мг/м3 воздуха.
Хранение
щелочесодержащего материала (жидкое стекло) должно осуществляться в специальной
закрытой емкости.
Персонал,
работающий с тонкодисперсными материалами, должен быть ознакомлен и обучен с
правилами обращения с ними и правилами личной гигиены, а также обеспечен
спецодеждой и обувью в соответствии с санитарными правилами.
При
работе с кварцитами вредным производственным фактором является пыль кварцита,
содержащая кристаллическую двуокись кремния в количестве более 70 %,
относящуюся к третьему классу опасности.
Двуокись
кремния оказывает вредное воздействие на дыхательные пути человека. Величина
предельно допустимой концентрации двуокиси кремния в воздухе рабочей зоны не
должна превышать 1 мг/м3 (ГОСТ 12.1.005)[5].
Общие
правила безопасности при работе с кварцитами — по ГОСТ 12.1.007.
При
работе с кварцитами должны соблюдаться требования, изложенные в стандартах по
охране окружающей среды, — ГОСТ 17.0.0.01 и ГОСТ 17.2.3.02.
При
работе с заполнителями используют индивидуальные средства защиты от пыли по
ГОСТ 12.4.028, ГОСТ 12.4.041.
По
степени воздействия на организм человека алюмосиликатный заполнитель относится
к 4-му классу опасности.
Предельно
допустимая концентрация пыли в воздухе рабочей зоны производственных помещений
по ГОСТ 12.1.005 не должна превышать 2 мг/м3
Заполнители
обладают преимущественно фиброгенным действием. Длительное вдыхание пыли ведет
к поражению дыхательных путей[6].
Еще
одним вредным фактором при производстве жаростойкого бетона является вибрационное
воздействие. По своей природе вибрация тесно связана с шумом, это одна из форм
акустического (физического) загрязнения. Как и шум, вибрация может приводить к
различным сердечно-сосудистым заболеваниям, неблагоприятно влияет на
психическую сферу человека, повышает его утомляемость, значительно понижает
производительность труда. Особенно неблагоприятно действие вибрации, если
частота колебаний механизмов близка к частоте колебаний человеческого тела (~ 5
Гц). Основные источники вибрации технологическое оборудование
Утилизация
При
эксплуатации промышленных объектов с течением времени неизбежен выход из строя
конструкций, в которых используется жаростойкий бетон. Вследствие чего
возникает вопрос вторичного использования материала.
Возможно
использование лома жаростойкого бетона в качестве мелкого и крупного
заполнителя.
Нормы экологической безопасности жаростойкого бетона
Экологическая
чистота строительных материалов и изделий определяется содержанием, выделением
или концентрацией в них вредных веществ. При оценке степени экологической
чистоты строительных материалов в первую очередь учитывают их токсичность,
радиоактивность и микробиологические повреждения.
Токсичность
Токсичность
— ядовитость (от греч. toxicon — яд), т.е. способность оказывать вредное
воздействие на живой организм. Присутствие токсикантов, т.е. химических
веществ, обладающих свойствами токсичности, приводит к дестабилизации экосистем
и к возможной гибели всего живого.
Токсичность
строительных материалов оценивают путем сравнения их состава с ПДК выделяющихся
токсичных веществ и элементов. Первостепенное значение имеет класс опасности,
состав вредных веществ и их количественное содержание.
Токсичность
жаростойкого бетона не превышает ПДК.
Радиационная безопасность
ГОСТ
30108-94 «Материалы и изделия строительные. Определение эффективной удельной активности
естественных радионуклидов», устанавливает методы определения эффективной удельной
активности естественных радионуклидов, порядок проведения контроля и критерии
оценки 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
|
Эффективная
удельная активность естественных радионуклидов рассчитывается по формуле:
Аэфф=АRа+1,3·АTh+0,09·АK,
где
– ARa, ATh, АK удельные
активности радия, тория, калия соответственно, Бк/кг.
Рассматриваемый
жаростойкий бетон относится к I классу с эффективной
удельной активностью Аэфф<370 Бк/кг.
Биокоррозия
Учитывая
что жаростойкий бетон используется в качестве неформованного материала,
предназначенного для применения в алюминиевых электролизерах, а так же для
герметизации катодного стержня при сборке подовых секций, биоповреждения не
актуальны.
Заключение
В
целом необходимо подчеркнуть, что современный строительный техногенез весьма
существенно влияет на процессы, происходящие в природных комплексах и
экосистемах, негативно воздействуя на все компоненты биосферы: атмосферу,
гидросферу, литосферу и биотические сообщества.
Негативное
воздействие строительного техногенеза как одной из форм функционирования
природно-технической системы требует принятия специальных мер по поддержанию
экологического равновесия с тем, чтобы не допустить деградации и потери
устойчивости природных экосистем.
Экологически
безопасной может считаться только такая строительная деятельность, при которой
в природных комплексах и, экосистемах не будут происходить количественные
изменения (загрязнения или нарушения), влекущие снижение пределов гомеостаза,
нарушения в них структурных и функциональных характеристик и других предельных
границ существования. Усилия изыскателей, проектировщиков, строителей и других
специалистов «должны быть направлены не на то, чтобы оставить неприкосновенной
природу, а найти такие методы ведения хозяйства, которые учитывали бы природные
связи, развивали и направляли природные равновесия в сторону либо минимальных
последствий, либо приводили к улучшению природного потенциала
Список использованных источников
1.
Передельский Л.В., Приходченко О.Е. Строительная
экология: Учеб. Пособие. — Ростов н/Д: Феникс, 2003. — 320 с. (Серия
«Строительство»)
2.
Технология бетона. Учебник Ю.М. Баженов –М.: Изд-во
ACB, 2002 – 500 стр. с иллюстрациями.
3.
Стрелов К.К., Кащеев И.Д. Теоретические основы
технологии огнеупорных материалов: Учеб. пособие для вузов.2-е издание –М.:
Металлургия, 1996г.
4.
ГОСТ 20910-90 Бетоны жаростойкие. Технические
условия.
5.
ГОСТ 9854-81 Кварциты кристаллические для
производства динасовых изделий. Технические условия.
6.
ГОСТ 23037-99 Заполнители огнеупорные. Технические
условия.
Перечень нормативных документов, на которые даны ссылки в
данном реферате
№
п/п
|
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)
|
|