Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Состояние вопроса. цели и задачи исследования 10
1.1. Вклад различных источников ионизирующего излучения в облучение населения 10
1.2. Характеристика радона как основного источника радиационной опасности для населения 13
1.2.1. Физико-химические свойства радона и единицы измерений его активности 13
1.2.2. Воздействие радона на организм человека 19
1.3. Анализ радиационного риска и связанного с ним экономического ущерба 39
1.4. Региональные проблемы радоноопасных территорий на примере красноярского края 43
1.5. Принципы и развитие направлений противорадоновой защиты зданий 61
1.5.1. Механизмы и пути поступления радона в здание 61
1.5.2. Общие принципы и способы противорадоновой защиты зданий 65
1.5.3. Мировой опыт в проведении работ по снижению уровней радона в зданиях 68
1.5.4. Развитие направлений противорадоновых мер защиты зданий 72
Выводы 82
Глава 2. Методы исследования и характеристика материалов 84
2.1. Описание приборов и средств, необходимых для проведения измерений 84
2.1.1. Сцинтилляционный спектрометрический комплекс «прогресс» 84
2.1.2. Многопараметрический радоновый монитор-дозиметр «alphaguardpq2000» 89
2.1.3. Комплект лабораторного образцового поверочного оборудования 100
2.2. Методика проведения испытаний 105
2.2.1. Реализация мероприятий при подготовке к испытаниям 105
2.2.2. Проведение испытаний 110
2.3. Характеристика исследуемых материалов 116
Выводы 131
Глава 3. Исследование традиционных видов лакокрасочных покрытий для отделки поверхностей бетонных конструкций 132
3.1. Оценка эффективности традиционных видов лакокрасочных покрытий 132
3.2. Разработка критериев характеризующих радонозащитные свойства лакорасочных покрытий 138
3.3. Влияние величины открытой площади образца на радоновыдление из строительных конструкций 154
3.4. Перспективные модели в проектировании радон03ащитных покрытий 159
Выводы 166
Глава 4. Исследование различных видов рулонных и штучных покрытий для отделки поверхностей бетонных конструкций 167
4.1. Оценка эффективности различных видов рулонных и штучных покрытий 167
4.2. Влияние различных способов формирования защитного полотна на радновыделение из строительных конструкций 170
Выводы 176
Глава 5. Практическое применение результатов исследований 177
5.1. Разработка норативно-правовой базы для радоноопасных территорий 177
5.2. Реализация результатов исследований в производственных условиях 180
Общие выводы 182
Библиографический список 185
Приложение 1 200
- Физико-химические свойства радона и единицы измерений его активности
- Сцинтилляционный спектрометрический комплекс «прогресс»
- Разработка критериев характеризующих радонозащитные свойства лакорасочных покрытий
- Влияние различных способов формирования защитного полотна на радновыделение из строительных конструкций
Введение к работе
Актуальность исследований. По данным Международной комиссии по радиологической защите (МКРЗ), Научного комитета по действию атомной радиации (НКДАР) ООН наибольшая часть дозы облучения (около 80 % от общей), получаемой населением в обычных условиях, связана именно с природными источниками радиации. Более половины этой дозы обусловлено присутствием газа радона и его дочерних продуктов распада (ДПР) в воздухе зданий, в которых человек проводит более 70 % времени.
Радон — это природный радиоактивный газ, образующийся в результате распада радия-226 в ряду естественного урана. Вдыхание воздуха с высокой активностью радона и его ДПР приводит к увеличению риска и частоты заболевания раком легких. По оценке службы здравоохранения США у населения США зарегистрировано около 20 000 случаев заболевания раком легких с летальным исходом, вызванного воздействием радона. Ущерб для здоровья населения, по её оценке, «возможно в 10 раз превышает ущерб от загрязнения воздуха вне помещения».
Медицинские и радиогеоэкологические исследования, выполненные в странах Западной Европы, показали, что в зависимости от дозы, создаваемой радоном, облучение населения за 70 лет жизни составляет от 0,2 до 1,5 Зв (20-150 бэр), то есть облучение жителей наиболее радоноопасных регионов превышает «нормальный» уровень облучения (0,07 Зв) в десятки раз.
Установлено, что более 2/3 количественного поступления радона в здания обусловлено эксгаляцией газа из грунтового основания здания и эманировани-ем радона из строительных материалов. Основные пути проникновения радона в жилища, как правило, и определяют выбор и проведение необходимых мер вмешательства с целью улучшения радоновой обстановки внутри здания.
Ряд мероприятий противорадоновой защиты основан на применении различных покрытий и составов, препятствующих выделению радона из строи-
5 тельных конструкций. Несмотря на широкий спектр возможных технических решений защиты, всё ещё не установлены нормированные параметры, позволяющие производить количественное сравнение эффективности различных решений. Отсутствуют представительные расчётные модели, позволяющие прогнозировать содержание радона в помещениях в случае применения тех или иных средств защиты. Дело осложняется чрезвычайной критичностью многих решений к такому количественно неопределяемому фактору, как «качество строительных работ». Поэтому все предписания по способам противорадоно-вой защиты имеют рекомендательный характер, ни одно из них, как правило, не основано на точном расчёте и не нормировано.
Диссертационная работа выполнена в рамках научно-исследовательской темы ГБ № 69 «Исследование и разработка методов прогнозирования радиационных параметров материалов и строительной продукции» (2002-2003 г.г.) по заданию Министерства образования РФ, финансирование которой осуществлялось из средств федерального бюджета, а также в рамках НИР «Районирование по радоноопасности территории г. Красноярска, относящегося к населённым пунктам первой группы радоноопасности» по государственному контракту с ГУ «Центр реализации программ по экологии и природопользованию Красноярского края» от 10.09.2002 г. № 59/2002-П согласно закону Красноярского края от 10.07.02 г. № 3-45 «О краевой целевой программе «Мероприятия, финансируемые за счёт средств, поступающих в краевой бюджет от ФГУП «ГХК» за временную выдержку ОЯТ».
Цель работы: исследование источников поступления радона в здание и оценка эффективности применения в качестве радонозащитных покрытий различных материалов, используемых для отделки бетонных и железобетонных конструкций.
Основные задачи исследования:
- изучение источников поступления радона и характера его распространения в здании;
изучение влияния различных типов традиционных лакокрасочных и рулонных покрытий, а также способов их нанесения на радоновыделение из строительного материала;
разработка критериев оценки и практических рекомендаций по проектированию и нанесению радоноизолирующих покрытий для бетонных и железобетонных конструкций.
Научная новизна:
установлено, что частота обнаружения повышенных уровней радона в воздухе помещений обусловлена особенностями геологического строения и тектонических нарушений территорий населенных пунктов Красноярского края;
для достижения полного эффекта радоноизоляции толщина сформированного слоя для лакокрасочных покрытий не должна быть меньше величины, равной 5 пробегам атома отдачи радона в воздухе (около 500 мкм);
эффективными являются составы лакокрасочных покрытий с молекулярной массой полувысыхающей и невысыхающей основы не менее 300 а.е.м.;
выявлено, что уменьшение площади свободного радоновыделения на четыре порядка сопровождается двукратным уменьшением выхода радона из защищаемой конструкции.
Практическая ценность:
подтверждено, что для суровых климатических условий Сибири наиболее предпочтительным с позиций энерго- и ресурсосбережения является устройство пассивных радонозащитных систем;
среднее значение эквивалентной равновесной объемной активности (ЭРОА) радона в воздухе помещений г. Красноярска оценивается равным
у о
46 Бк/м и превышает как средний российский показатель, равный 30 Бк/м , так и среднемировой - 20 Бк/м3. Максимально зарегистрированное значение ЭРОА радона - 2320 Бк/м , минимально регистрируемое - < 10 Бк/м . В 6,5 % зданий ЭРОА радона превышает действующие гигиенические нормативы (НРБ-99),
7 равные 200 Бк/м3для эксплуатируемых помещений, и 100 Бк/м3 для новых, вводимых в эксплуатацию;
установлено, что при существующих нормах расходов традиционных лакокрасочных покрытий не обеспечивается качественная радоноизоляция бетонных и железобетонных конструкций;
разработаны принципы и определены критерии проектирования составов и технологий нанесения радоноизолирующих покрытий;
выявлено, что наиболее эффективным способом нанесения рулонных покрытий является технология наплавлення.
Положения, выносимые на защиту:
для базовых условий Сибири наиболее предпочтительным с позиций энерго- и ресурсосбережения является устройство пассивных радонозащитных систем;
при существующих нормах расходов традиционных лакокрасочных покрытий не обеспечивается качественная радоноизоляция бетонных и железобетонных конструкций;
для достижения полного эффекта радоноизоляции толщина сформированного слоя для лакокрасочных покрытий не должна быть меньше величины, равной 5 пробегам атома отдачи радона в воздухе (около 500 мкм);
площадь открытой поверхности не является фактором, определяющим радоновыделение из бетонных и железобетонных конструкций;
большей эффективностью радоноизоляции обладают составы лакокрасочных покрытий с молекулярной массой полувысыхающей и невысыхающей основы не менее 300, а также с минимальным массовым вкладом наполнителей и пигментов;
наиболее эффективным способом нанесения рулонных покрытий является технология наплавлення.
8 Реализация результатов работы:
Разработаны на основе результатов диссертационных исследований нормативно-техническая документация и рекомендации по устройству систем про-тиворадоновой защиты зданий и сооружений на территории Красноярского края. Результаты работы реализованы в практике экспертных радиоэкологических и радиационно-гигиенических исследований (ФГУ «Центр Госсанэпиднадзора в Красноярском крае»), при проведении мероприятий противорадоновой защиты зданий (Институт «Красноярскгражданпроект»), а также при выполнении работ по контролю качества выпускаемой продукции в производственных условиях (ЗАО «ТеХполимер»).
Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы были представлены на XVII Региональной научно-технической конференции (Красноярск, КрасГАСА, 1999); научно-технической конференции «Актуальные проблемы ограничения облучения населения от природных источников ионизирующего излучения. Радон-2000» (Пущино, 18-20 апреля 2000); VI научно-практической конференции «Социальные проблемы инженерной экологии, природопользования и ресурсосбережения» (Красноярск, КГТУ, 2000); VIII научно-практической конференции «Социальные проблемы инженерной экологии, природопользования и ресурсосбережения» (Красноярск, КГТУ, 2002); II Всероссийской конференции «Проблемы защиты населения и территорий от чрезвычайных ситуаций» (Красноярск, КГТУ, 2001); IX Всероссийской научной конференции студентов-физиков и молодых ученых (Красноярск, КГУ, 2003).
Публикации по теме работ. Основные результаты работы изложены в 20 научных публикациях, в том числе 16 статьях и 4 тезисах докладов. Изданы 2 учебных пособия для ВУЗов:
1. Назиров Р.А. Радиационные изыскания в строительстве / Р.А. Назиров, Г.В. Игнатьев, С.А. Кургуз : Учеб. пособие. — Красноярск: КрасГАСА, 2001. -106 с.
9 2. Назиров Р.А. Радиоэкологическое сопровождение строительства / Р.А. Назиров, С.А. Кургуз, В.В. Коваленко : Учеб. пособие. - Красноярск: КрасГАСА,2002.-147с.
Выпущен нормативный документ «Рекомендации по проектированию и устройству систем противорадоновои защиты зданий и сооружений на территории Красноярского края».
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, 5 глав и основных выводов, изложена на 199 страницах машинописного текста, содержит 63 рисунка, 25 таблиц, список используемой литературы из 142 наименований и 7 приложений на 83 страницах.
Физико-химические свойства радона и единицы измерений его активности
Если радон поступает.в некоторый объем воздуха с постоянной скоростью, то между концентрацией радона в этом объеме и ДПР устанавливается постоянное соотношение, называемое коэффициентом равновесия (F). Среднее значение коэффициента равновесия можно принять равным 0,8 для открытого атмосферного воздуха вне помещений на высоте 1 м над поверхностью земли.
Внутри помещений коэффициент равновесия очень сильно зависит от концентрации аэрозолей в воздухе, на которых могут осаждаться ДПР. Так, при изменении концентрации аэрозолей внутри помещения от 1000 до 25000 см(_1) коэффициент равновесия может измениться от 0,1 до 0,8. Зависимость коэффициента равновесия от концентрации аэрозолей в помещении для грубых оценок можно использовать значение 0,4...0,5. Однако для точных вычислений необходимо иметь данные о концентрациях аэрозолей в воздухе.
При образовании полония-218 около 95% находится в ионизированном состоянии с зарядом +1. Вокруг иона может сформироваться молекулярный кластер диаметром 2...20нм, состоящий из молекул водяного пара или газа.
Ионы, или кластеры называют свободными, или несвязанными ДПР. Ионы полония-218 могут нейтрализоваться на молекулах примесных газов, среди которых основную роль играют радикалы гидроксила и окислы азота. Кроме того, ионы полония могут присоединяться к аэрозольным частицам, находящимся в воздухе. Время жизни иона полония-218 определяется концентрацией малых газовых составляющих воздуха и концентрацией аэрозольных частиц в воздухе. По различным оценкам эта величина находится в диапазоне от 10 до 100 с.
Поведение образующегося в дальнейшем свинца-214 отлично от рассмотренного поведения полония-218, который находится в связанном состоянии, то за счет энергии отдачи альфа-распада он может стать свободным. Сказанное выше относится также и к висмуту-214, за исключением того, что образующийся из связанного состояния висмут-214 остается также в связанном состоянии (энергия бета-распада недостаточна для отделения от аэрозольной частицы). Модель описывается системой линейных дифференциальных уравнений.
В настоящее время основные процессы, влияющие на концентрацию ДПР в воздухе помещений, достаточно хорошо изучены. Основная неопределенность заложена в значениях скорости осаждения свободных ДПР. Для характеристики этой величины вводят значение свободной фракции Fp, определяемой как отношение Для точных количественных оценок необходимо наряду с концентрацией ДПР в исследуемом воздухе определять значения коэффициентов равновесия, концентрации аэрозолей и скорости воздухообмена, а также значения свободной фракции ДПР.
Основная единица измерения объёмной активности любых радиоактив-ных газов специального названия не имеет и выражается в Бк/м (единичный радиоактивный распад в секунду на 1 м3 газовой среды). Для радона, кроме того, традиционно используют специальные единицы объёмной активности. К первым, теперь уже устаревшим, единицам объёмной активности радона и других природных радиоактивных эманации в воде или воздухе относятся эман (Э, Е) и махе (ME) (последняя единица названа по имени австрийского физика Г. Махе), равные 10"10 Ки/л (3700 Бк/м3) и 3,64-10 10Ки/л (3,63 эмана или 13,4 103 Бк/м3) соответственно.
В радиационной безопасности для характеристики дозы, поглощённой в лёгочной ткани человека, используют величину, которую называют экспозицией (РЭкв) и определяют как интеграл по времени от концентрации радона. В системе СИ она выражается в Бк-ч/м3.
За рубежом экспозицию для персонала обычно приводят, используя внесистемную единицу, получившую название рабочий уровень за месяц (РУМ) {Working Level Month (WLM)). Один рабочий уровень изначально был определён как скрытая энергия альфа-распада ДПР, находящихся в равновесии с одним эманом радона, то есть с 3700 Бк/м или 100 пКи/л. Введение этой единицы связано с необходимостью учитывать альфа-излучение, которое будет возникать при распаде ДПР - RaA (полоний-218) и RaC (полоний-214). В классическом виде WL определяется как содержание ДПР (RaA, RaB, RaC, RaC ) в любом соотношении віл воздуха, полный распад которых (до RaD) вызовет высвобождение 1,28-105 МэВ суммарной альфа-знергии.
Такую эквивалентную равновесную концентрацию радона долгое время принимали в качестве предельно допустимой для воздуха, которым дышат люди, работающие в урановых шахтах в течение 170 рабочих часов ежемесячно. С учётом этих показателей, 1РУ в системе СИ равен 3700 Бк/м3, а 1 РУМ -6,29-10 Бк-ч/м , или 3,54 мДж-ч/м . Заметим, что в настоящее время допустимая объёмная активность изотопов радона для персонала урановых предприятий установлена равной 1240 Бк/м3, а для людей, занятых на обычном произ-водстве - 310 Бк/м / 10 В современной иностранной литературе рассматривается обычно значение WL в СИ в виде скрытой энергии альфа-излучения на единицу поступившей эквивалентной равновесной активности радона-222:
Радон и продукты его распада за счет ионизирующего излучения вызывают внешнее и внутреннее облучение человека. Под внутренним понимается излучение, обусловленное радоном и ДПР, попавшими в организм человека вместе с водой, воздухом, пищей. Согласно рекомендациям /15, 16, 17/, при исследованиях воздействия радона, находящегося в воздухе помещений, внешним облучением (менее 1 % от суммарного) можно пренебречь по сравнению с внутренним.
Радон, поступающий через органы дыхания, постоянно присутствует в легких человека в концентрации, соответствующей концентрации в воздухе помещения. Частично происходит растворение радона в мягких тканях. Обычно коэффициент растворимости радона в мягких тканях принимают равным 0,4 / 9 /.
Продукты распада радона вместе с атмосферным воздухом также попадают в организм человека. Однако если радон как инертный газ не накапливается в организме, то ДПР в виде аэрозолей осаждаются на слизистой, бронхах, в желудке. Поглощенная доза определяется как отношение средней энергии, передаваемой ионизирующим излучением веществу, к массе этого вещества. Единица поглощенной дозы в СИ - Грей (Гр), 1 Гр=1 Дж/кг.
Сцинтилляционный спектрометрический комплекс «прогресс»
В процессе измерения окружающий воздух в режиме пассивной диффузии через стекловолоконный фильтр поступает в ионизационную камеру объемом 0,56 л. Фильтр пропускает в камеру газообразные компоненты воздуха, но задерживает дочерние продукты распада радона, содержащиеся в окружающем воздухе в виде твёрдых аэрозольных частиц, а также защищает внутреннюю поверхность ионизационной камеры от загрязнения пылью.
Детектор представляет собой пластмассовую трубу, внутри которой вставлена труба из тонкой нержавеющей стали, которая является одним из электродов ионизационной камеры. С обеих сторон камера имеет пластмассовые стенки, которые приклеены к трубе. На одной стенке на тефлоновом изоляторе установлен второй электрод ионизационной камеры, на ней же крепится предварительный усилитель, помещенный в металлический экран. В другой стенке имеются отверстия для доступа наружного воздуха в камеру, которые закрыты специальным фильтром, препятствующим проникновению в камеру продуктов распада радона и пыли.
Сверху детектора имеется алюминиевая плита, на которой крепится плата процессора с жидкокристаллическим дисплеем и плата измерения параметров окружающей среды. Таким образом, детектор, предварительный усилитель, плата процессора, плата измерения параметров окружающей среды и жидкокристаллический дисплей представляют собой законченную конструкцию, которая помещается в прямоугольный алюминиевый корпус и закрывается с боков алюминиевыми стенками.
Цилиндрическая ионизационная камера прибора AlphaGUARD имеет активный объем 0,56 л. При включении прибора ее металлический корпус имеет потенциал +750 В. Вдоль продольной оси расположен жесткий центральный электрод, имеющий нулевой потенциал. Центральный электрод соединен с сигнальным входом высокочувствительного модуля предварительного усилителя. Полученный измерительный сигнал с модуля предварительного усилителя посылается далее в электронную схему для последующей цифровой обработки /85,86,87/.
Для цифровой обработки сигнала (Digital Signal Processing - DSP) имеется три независимых канала обработки сигнала (рис. 21). Каждому каналу соответствует свой аналогово-цифровой преобразователь. Данная разветвленная система позволяет анализировать поступающие с предварительного усилителя сигналы в соответствии с тремя различными принципами / 85, 86 /.
Информация, полученная по спектрометрическому каналу ADC1 (сигнал обработан высокочастотным фильтром), обрабатывается микроконтроллером методом кроссовой корреляции, позволяющим выделить не только амплитуду каждого импульса («классическая» альфа-спектрометрия), но также описать и идентифицировать импульсы по форме: синглет, дуплет, мультиплет, импульсы, обусловленные посторонними эффектами (микрофонный, электромагнитный и т.д.). Эти данные, получаемые прибором, могут быть представлены как трехмерный спектр с Х-координатой, отражающей амплитуду (пропорциональна энергии альфа частицы), Y-координатой, представляющей количество событий и Z-координатой, представляющей форму импульса.
Информация, полученная по второму каналу ADC2, (сигнал обработан полосовым фильтром), используется только при высоких уровнях радона. Когда полосовой фильтр имеет правильные параметры, амплитуда «шума» (стохастические процессы), вызванная большим количеством альфа-распадов, прямо пропорциональна квадратному корню из полного ионизационного тока камеры. Использование этого соотношения позволяет просто и очень точно измерить пикоамперные токи. Особенно подавляется один важный мешающий фактор: наложение температурных флуктуации напряжения смещения пре-дусилителя на пикоамперный полезный сигнал. Величина полосы пропускания используемого фильтра гарантирует, что при высокой плотности импульсов амплитуда соотношения сигнал/шум будет прямо пропорциональна квадратному корню от общего ионизационного потока. Одновременно с его помощью устраняется регулярно возникающий источник погрешностей — дрейф смещения предварительного усилителя, обусловленный температурной чувствительностью МОП-структур предварительного усилителя.
Информация, полученная по третьему каналу ADC3 (сигнал обработан низкочастотным фильтром), используется только при измерениях предельно высоких уровней концентрации радона. Канал предназначен для «классических» измерений по постоянному току. Его использование связано с возникно 93 вением экстремально высоких объемных активностей радона. Кроме того, он гарантирует высокую перегрузочную способность измерительной системы.
За счет применения трех различных каналов аналоговой обработки сигнала с выхода ионизационной камеры, которые подключаются к раздельным входам аналого-цифрового преобразователя, имеется возможность получить информацию трех видов одновременно.
На основании этих трех характеристик сигнала реализуются шесть различных алгоритмов обработки. В конечном итоге при помощи оптимизированной взвешивающей процедуры определяется реальная объемная активность радона. При этом любое представляемое значение объемной активности радона является результатом около 50 млн. арифметических операций. Только использование полупроводниковой техники последнего поколения позволяет поддерживать при обработке такого количества чисел энергетическое потребление AlphaGUARDa. на столь низком уровне как 3 мА / 85, 86, 87 /.
Таким образом сигнал с выхода ионизационной камеры поступает на вход цифроаналогового преобразователя, где производятся выборки из поступающего сигнала, измерение их амплитуды. Данная разветвленная система позволяет анализировать поступающие с предварительного усилителя сигналы в соответствии с тремя различными принципами. Все неизвестные шумы отсекаются сканированием сигнала в цифровых фильтрующих алгоритмах.
Разработка критериев характеризующих радонозащитные свойства лакорасочных покрытий
Предпочтение вышеуказанному методу в отличие от ГОСТ 15140-78 «Материалы лакокрасочные. Методы определения адгезии» отдавалось, поскольку ГОСТ 15140-78 распространяется на лакокрасочные материалы и устанавливает методы определения адгезии лакокрасочных покрытий к металлическим поверхностям и не распространяется на лакокрасочные покрытия, толщина слоя которых превышает 200 мкм / 117 /.
На окрашенную поверхность образца 150x150x150 бетона марки 200 наклеивали отрывные элементы из стали марки СтЗ по ГОСТ 380. Поверхность приклеивания отрывных элементов обезжиривалась. Окрашенная поверхность перед испытанием имела степень высыхания равную 3 (ГОСТ 19007-73).
На разрывной машине, обеспечивающей скорость перемещения подвижного захвата, равной (25±5) мм/мин, определяли величину сцепления между бетонной поверхностью и лакокрасочным материалом. Результаты испытаний представлены в табл. 19.
При планировании экспериментов с рулонными материалами частично были изменены схемы их проведения. Для повышения качества покрытия была изменена геометрия покрываемого образца бетона. В частности, кубическая форма поверхности образца (150x150x150) была заменена на цилиндрическую (Н = 150; R = 75), с целью уменьшения общей длины граней. Различие в длине граней между кубической (12x0,15 = 1,8 м) и цилиндрической (4x3,14x0,075 = 0,942 м) получилось практически двукратным.
Характеристики и условия проведения экспериментов для каждого вида исследуемых покрытий приведены в табл. 20. При реализации математических расчетов на ПК в алгоритме были сделаны соответствующие корректировки, описывающие новую геометрию образца.
При наклеивании покрытий нанесение клеящей (не вязкой) основы на образец производилось кистью. При нанесении вязких материалов, например битумной и латексной мастик, использовались скребки и шпатели. После нанесения клеящей основы производилась визуальная оценка равномерности его распределения по поверхности образца. При этом расход клеящей основы на единицу покрываемой площади для одного слоя был не менее рекомендованного для каждого вида покрытия (см. табл. 17). При наклеивании покрытия тщательным разглаживанием удалялись воздушные пустоты и пузыри с максимальным прижимом покрытия к клеящей основе. В отличие от предыдущих экспериментов с лакокрасочными материалами определение толщины рулонных покрытий производилось непосредственно при помощи измерительных инструментов (линейка, штангенциркуль). Исключение составляли покрытия на основе бумажных обоев, полиэтиленовой пленки и алюминизированной фольги. Для них толщина была получена расчетным путем.
Образец считался пригодным к испытаниям, если на поверхности покрытия наружным осмотром не выявлялось наличия дефектов (непокрытые участки, трещины и т.п.) и оценивалось критерием «отлично», определяемым требованиями СНиП 3.04.01-87. Особое внимание уделялось дополнительной герметизации стыков и щелей, в связи с чем они дополнительно промазывались материалом, используемым в качестве клеящей основы в том или ином эксперименте.
Интервал между реализацией единичных экспериментов не превышал 2 суток, исключая время, необходимое для нанесения и полного высыхания его клеящей основы для того или иного покрытия.
При нанесении слоя покрытия изменяются первичные кинетические параметры радоновыделения из образца материала. Например, максимальный уровень ОА радона в контейнере, удельная скорость эксгаляции (плотность потока радона, выделившегося с единицы поверхности материала или его массы), коэффициент эманирования и пр. Поскольку в экспериментах использовались штучные образцы бетонов с разным содержанием материнского Ra-226 в сырьевых составляющих (песок, щебень или гравий, портландцемент), то соответственно конечные активности радона в контейнере также были различными. В этой ситуации универсальным критерием оценки эффективности радонозащит-ных свойств для каждого покрытия является отношение одной из кинетических характеристик радоновыделения после разового нанесения материала к той же величине первоначального (исходного) опыта. Это позволяет представить результаты для каждой экспериментальной серии в относительных единицах в границах определения от 0 до 1.
В качестве такой характеристики для последующего расчета эффективности радонозащиты нами выбрана скорость эксгаляции радона, выделившегося с единицы площади образца за единицу времени q (Бк/м2-с). Алгоритм определения этой характеристики в единичном опыте для каждой экспериментальной серии и его реализация при расчете на ПК приведены в прил. 2.
С целью получения дополнительной информации по покрытиям был проведен ряд испытаний в рамках положений и требований ГОСТ 26589-94 и ГОСТ 12730.5-84. Описание методов испытаний приведено выше.
Влияние различных способов формирования защитного полотна на радновыделение из строительных конструкций
В меньшей степени подобным отличием в показаниях, обусловленными отнюдь не идентичными причинами могут характеризоваться методы непосредственного определения ЭРОА по активности присутствующих изначально в воздухе помещения ДПР радона. Нередки случаи, когда при повторном обследовании наличие дополнительных поверхностей (дополнительные перегородки, занавески и мебель) или бытовых электроприборов (бытовые ионизаторы) существенно изменяется показатель отношения содержания в воздухе газа радона и его ДПР / 24, 63, 133 /. Несоблюдение идентичных условий измерений при первичном и повторном (контрольном) обследовании может приводить к тому, что регистрируемое пониженное содержание ДПР в воздухе может ошибочно трактоваться как следствие уменьшения активности газа радона, хотя реальная картина может быть обратной.
Немаловажным также является приверженность организаций, осуществляющих радоновые измерения на территории РФ, к инспекционным (мгновенным), а не к интегральным методам определения ЭРОА радона. Инспекционные методы дают представления о «сиюминутном» состоянии радоновой ситуации, которая по завершении замеров может измениться кардинально, в то время как интегральные методы позволяют получить усредненные данные за длительный (до 1 месяца и более) период наблюдения. В большей степени такая практика обусловлена существующим штатным аппаратным оснащением лабораторий и испытательных подразделений. В частности, на состояние 31 марта 2003 г. из 58 районных и ведомственных центров Госсанэпиднадзора в Красноярском края лишь 12 оснащены аппаратурой для определения ОА радона. Из них лишь 3 располагают комплексами, которые позволяют проводить массовые и недорогие измерения ОА радона интегральными методами.
Соответственно это накладывает некие ограничения на выполнение всего комплекса рекомендуемых исследований. Например, при радиоэкологическом обследовании высотных зданий / 134 /.
Диффузионные эффекты в бетонах и цементных растворах. Радоновы деление из бетонов, а также способность препятствования прохождению радона через толщу бетонных конструкций не остаются постоянными с течением вре мени. Процессы структурообразования в бетонах не прекращаются по проше ствии нескольких лет и вызывают изменение диффузионных характеристик ог раждающих конструкций. Радоновыделение из бетонов традиционных составов по прошествии 1-2 года снижается на 10...30%. В зависимости от условий твердения и минерального состава вяжущего, добавок и заполнителей реальное снижение радоновыделения из бетона может достигать 50 % и более. Подобное предположение было высказано и затем экспериментально подтверждено Р.А. Назировым (КрасГАСА) /119/. Таким образом, когда работы по нанесению защитных покрытий на ограждающие конструкции проводятся спустя или в течение длительного времени (до 1 года и более) после факта регистрации повышенных уровней радона в здании, то данные повторных измерений могут быть истолкованы в пользу высокой эффективности применения традиционных покрытий в качестве радоно-защитных. Перспективными здесь будут являться направления, связанные с конструктивными решениями снижения радоновыделения из ограждающих конструкций, подбором составов бетонов и растворов с учетом региональной специфики радиационного качества минерального сырья / 135, 136, 137, 138, 139/. 4. Субъективные причины или человеческий фактор. Как правило, огра ничиваются лишь констатацией факта использования традиционных покрытий при проведении комплекса различных защитных мероприятий без учета их ре ального вклада, приведших в изменению радоновой обстановки в неблагопо лучном здании. То есть предполагается изначально, что если работы по повы шению радоноизоляции конструкций при реализации комплексных мероприя тий были выполнены, то они так или иначе должны повлечь за собой уменьше ние поступления радона в здание. Вышесказанное, на наш взгляд, объясняет несоответствие между декларируемым положением о высокой эффективности применения традиционных покрытий в качестве радонозащитных и экспериментальными данными, полученными в данной работе.
В то же время результаты работы позволили выявить принципы, которые, как нам кажется, позволяют проектировать составы эффективных радонозащитных покрытий. В частности, использование в составах подобных покрытий полувысыхающей и невысыхающей основ с молекулярной массой не менее 300 а.е.м. и минимального количества пигментов и наполнителей.
Для традиционных покрытий модель сформировавшегося слоя рассматривается как конструктивно жесткая с конечной величиной сопротивления к внешним механическим воздействиям и деформациям поверхности покрываемой конструкции. Такая модель также предусматривает наличие дефектов по объему и площади слоя при его формировании. При этом принцип послойного формирования (наращивания) толщины покрытия определяется видом лакокрасочного материала, т. е способностью вновь наносимого слоя изменять структуру нижележащего слоя. Например, при послойном (по высыхании) наращивании толщины покрытия битумным лаком присутствующий в его составе растворитель кардинально изменяет структуру нижележащего слоя. Тогда как при послойном наращивании толщины, например, олифой или масляной краской, наоборот, происходит лишь восстановление дефектов нижележащих слоев (рис. 29 б).
