Экология и бетон: взаимосвязь

Международная федерация конструктивного бетона (FJB) выпустила в свет три важных документа: "Воздействие бетона на экологию", "Экологические вопросы производства сборного бетона" и "Рециклирование, или повторное использование бетона оффшорных конструкций". Выход подобных бюллетеней лишний раз свидетельствует, что бетон оказывает воздействие на человека и окружающую среду с самого момента его изготовления, в ходе эксплуатации конструкций из него и даже после окончания сроков его эксплуатации.

Конечно, конструкции из бетона выполняют, прежде всего, защитную роль как для человека, так и для окружающей среды. Но и окружающая среда зачастую оказывает весьма вредное воздействие на бетон, и приходится принимать меры по его защите. Какова же отрицательная роль бетона в его взаимоотношениях с человеком и природой?

Начнем с процесса приготовления бетона. Здесь человек подвергается воздействию щелочей и хроматов, содержащихся в цементе. С этим явлением достаточно успешно борются, предотвращая контакт бетонных и растворных смесей с кожей рук и глазами человека при работе.
Однако есть еще шум и вибрация, воздействие которых на работающих и находящихся в зоне изготовления бетона различно. Во многих странах законодательно установлены допустимые нормативы шума для жилых и промышленных зон как в дневное, так и в ночное время. Разработано много мер технического характера по снижению уровня шума и вибрации, однако наиболее эффективной мерой является сравнительно недавнее изобретение — самоуплотняющийся бетон. Разработан он в Японии с целью значительного повышения качества, устранения вибрирования при укладке, повышения культуры, безопасности и привлекательности труда строительных рабочих и снижения вредного влияния процесса бетонирования на окружающую среду.

Вообще-то бетонные конструкции, как правило, весьма стабильны во времени и не оказывают в ходе их эксплуатации вредного воздействия на окружающую среду, в том числе на питьевую воду. Более того, такие конструкции служат защитой от радиации и вредных химических воздействий, выполняя роль так называемого иммобилизатора и стабилизатора. Однако в некоторых случаях бетоны могут быть источниками загрязнения среды при выделении из них некоторых неорганических элементов, в том числе солей тяжелых металлов. В бюллетене "Воздействие бетона на экологию" представлены методы испытания бетонов, разработанные в ряде стран для проверки бетонов на их способность такого выделения, и там же представлены рекомендации по предотвращению или ослаблению такого явления.

В городе человек проводит почти 90% своего времени в помещениях, поэтому качество среды внутри помещения является значимым фактором. Смена воздуха в современных весьма теплоизолированных помещениях снизилась только за последние годы с 1 до 0,3 цикла/час. Бетон в жилых зданиях — это конструкции, содержащие цемент, крупный и мелкий заполнитель, арматуру и добавки. Наиболее вероятным источником летучих выделений могут быть химические добавки, содержащиеся примерно в 50% всего производимого в мире бетона. Однако известные экспериментальные данные показывают, что роль бетона в общем количестве содержащихся в воздухе помещений летучих веществ ничтожно мала.
Отдельно рассмотрены вопросы радиационного излучения строительных материалов, которые именуют "природной радиацией". Концентрации радиоактивных нуклидов в разных материалах, в том числе и компонентной бетонной смеси, представлены в виде таблиц. Оценка допустимой дозы радиации производится с помощью представленных эмпирических формул. В этом же разделе бюллетеня рассмотрены проблемы экологичности различных помещений с точки зрения излучения и накопления природного газа радона.

Бытующее мнение о том, что железобетонные ограждающие конструкции изменяют магнитное поле в помещениях, что может сказываться на здоровье людей, не подтверждается специальными опытами. Никакого (положительного или отрицательного) влияния на человека наличие стальной арматуры и различных металлических трубопроводов в ограждающих конструкциях не выявлено. Однако все возрастающее количество техногенных отходов, используемых в качестве заполнителей для бетона, требует постоянного изучения с точки зрения их воздействия на человека.
В бюллетене "Экологические вопросы производства сборного бетона" утверждается, что влияние технологии сборного железобетона и его применения в строительстве более биопозитивно. Такой бетон изготавливается в закрытых помещениях, и этот процесс достаточно легко контролируется. Совершенно естественно, что сборный бетон в силу его более высокого качества является более надежным и долговечным, более экономичным по расходу материалов и энергии, может использоваться повторно в ходе реконструкции сооружений, имеет более привлекательный внешний вид и т.д. Сравнительные испытания, проведенные в Нидерландах при возведении перекрытия, показали, что по расходу бетона, арматуры, энергии и количеству образующихся отходов сборные плиты значительно более экономны и потребляют на 40% меньше бетона и на 50% меньше стали.

У сборного бетона, как и у монолитного, есть ряд недостатков, среди которых — например, большой собственный вес, отходы, образующиеся при изготовлении конструкций (около 100 кг при производстве 1 м3 продукции). Однако в заводских условиях утилизация этих отходов значительно упрощена. Приводятся данные о теплоэнергетическом эффекте бетона, который некоторые специалисты называют "аккумулятором энергии". Теплоемкость его составляет величину порядка 2400 kJ/m3/°K. Стандартная квартира включает в себя около 30 м3 бетона, что означает увеличение тепловой энергии на 70 MJ при увеличении температуры окружающего воздуха на 1°С. Для условий скандинавских стран максимальный годовой расход тепла на отопление составляет 150 kWh/m2, что для современной квартиры площадью 80 м2 составляет 45 GJ. Например, в здании телефонной компании в г. Бергене (Норвегия) из сборного железобетона за счет использования тепломассы бетона и рациональной естественной вентиляции удалось снизить затраты на эксплуатацию до 7 евро/м2 при 17 евро/м2 в среднем по стране.
В настоящее время более 30 гравитационных нефте- и газодобывающих платформ из высокопрочного бетона объемом от 10 до 250 м3 каждая находятся в различных регионах Северного моря на глубинах от 40 до 300 м.

В соответствии с международным соглашением страны — владельцы платформ обязались удалить их с шельфа после окончания эксплуатации. Затопление в море, оставление платформы целиком или частично в море запрещено. В бюллетене "Рециклирование, или повторное использование бетона оффшорных конструкций" даны рекомендации по проведению такой операции и утилизации материала платформы в качестве крупного заполнителя в соответствии с европейским стандартом EN12620 "Заполнители для бетона".
Таковы экологические аспекты применения бетона.

Подготовил Вячеслав ГИЛЕВИЧ