Обязательность определения данных показателей обусловлена введением в разрабатываемые нормативные документы системы противопожарного нормирования и стандартизации ограничений к применению строительных материалов, имеющих худшие показатели.
Техногенное загрязнение природы, появление на рынке новых, плохо изученных с точки зрения воздействия на человека, строительных материалов, нарушение технологических процессов при строительстве, использование в быту и для промышленных целей мощного электротехнического и электронного оборудования могут существенно ухудшить качество окружающей среды.
Если каждый отдельно взятый человек не в состоянии изменить к лучшему макросреду своего обитания (города, поселка, района или отдельной улицы), то свою квартиру, загородный дом, участок земли необходимо изучить на предмет отсутствия загрязнений и, при их выявлении, устранить вредное воздействие.
Среди вредных для человека химических и физических факторов следующие:
1. Вредные летучие вещества, растворенные в воздухе – пары растворителей красок, грунтовок, шпатлевок, строительных мастик, клеев, герметиков, компаундов, наполнителей, связующих веществ. Всего 42 химических соединения.
2. Вредные пылеобразные вещества, содержащиеся в воздухе помещений и улицы, внесенные в помещения извне, а также в результате производства строительных работ. Всего 100 веществ – пылевидных загрязнителей.
3. Акустическое (шумовое) загрязнение в слышимом человеком диапазоне, а также ультразвуковом и инфразвуковом.
4. Все параметры микроклимата, включая интенсивность теплового излучения.
5. Излучения ионизирующие и не ионизирующие, поля электромагнитные, электростатические.
6. Световая среда.
7. Наличие и концентрация Радона в помещениях[3].
Приведенный список факторов практически всесторонне учитывает современные потребности в изучении комплекса возможных вредных воздействий техногенного характера на человека.
В строительстве применяют разнообразные строительные материалы и изделия, отличающиеся внешним видом, строением, химическим составом, показателями свойств и качеств.
В зависимости от происхождения, назначения, условий эксплуатации, вида сырья, технологии получения, свойств все строительные материалы разделяют на отдельные группы, т. е. их классифицируют.
По происхождению различают строительные материалы природные и искусственные. Природными материалами являются древесина, горные породы (природные камни), природные битумы и асфальты. К искусственным материалам и изделиям относят цемент, керамзитовый гравий и песок, керамический кирпич, железобетонные конструкции, стекло и др.
Химические свойства выражают степень активности материала к химическому взаимодействию с реагентами внешней среды и способность сохранять постоянными состав и структуру материала в условиях инертной окружающей среды. Некоторые материалы склонны к самопроизвольным внутренним химическим изменениям в обычной среде. Ряд материалов проявляет активность при взаимодействии с кислотами, водой, щелочами, растворами, агрессивными газами и т. д. Химические превращения протекают также при технологических процессах производства и применения материалов.
Рассмотрим более подробно химический состав некоторых материалов.
1. Гипсовые вяжущие вещества.
В строительстве и промышленности издавна применяют гипсовые вяжущие материалы — строительный гипс, формовочный и высокопрочный, эстрих-гипс, ангидритовый цемент и др. Это минеральные вяжущие воздушного твердения, состоящие из полуводного гипса СаSО4 · 0,5Н2О или ангидрита СаSО4, и образуются путем тепловой обработки и помола сырья, содержащего двуводный или безводный сульфат кальция. СаSО4 · 2Н2О — двуводный гипс — минерал, входящий в состав различных горных пород, гипсового камня, глиногипса, а также в состав промышленных отходов — фосфогипса (отход от переработки природных фосфатов в суперфосфат), борогипса и др. В зависимости от температуры тепловой обработки гипсовые вяжущие подразделяют на низкообжиговые и высокообжиговые.
2. Строительная воздушная известь.
Воздушная известь — одно из древнейших вяжущих, широко применяемых в строительстве и промышленности. Известь — продукт умеренного обжига кальциевых и кальциево-магниевых карбонатных пород до возможно полного удаления углекислого газа.
Сырьем для получения извести является распространенные осадочные горные породы — известняки, доломиты, мел, доломитизированные известняки, содержащие не более 6...8 % глины. Преобладает в сырье карбонат кальция СаСО3, в небольшом количестве содержатся карбонат магния МgСО3 и некоторые примеси. Сырье обжигают при температуре 900...1200°С:
СаСО3 = СаО + СО2↑
МgСО3 = МgО + СО2↑
Куски сырья размером 10...20 см обжигают в шахтных печах; обжиг мелких кусков ведут во вращающихся печах; порошок обжигают в установках — реакторах — в «кипящем слое»[4].
3. Портландцемент.
Выпускают портландцемент без добавок и с активными минеральными добавками в количестве до 15% от массы цемента. Свойства и качество портландцемента зависят от качества цементного клинкера, а вводимые в цемент добавки лишь регулируют его свойства. Качество клинкера зависит от тщательности подготовки сырья, условий обжига, режима охлаждения, от его химического и минерального состава.
Химический состав клинкера характеризуется содержанием главных оксидов (% по массе): СаО — 62...68; SiO2 — 21...24; Al2O3 — 4...8; Fe2O3 — 2...5; их суммарное количество составляет 95...98%. В незначительных количествах в клинкере также присутствуют МgО, Na2O, К2О, SО3, TiО2, Cr2O3, Р2О5. В процессе обжига до спекания главные оксиды образуют клинкерные минералы кристаллической структуры, а некоторые из них входят в стекловидную фазу.
Минеральный состав клинкера определяется содержанием искусственных минералов — алита, белита, трехкальциевого алюмината и четырехкальциевого алюмоферрита.
Алит — трехкальциевый силикат ЗСаО · SiO2 (или сокращенно — С3S) — содержится в количестве 45...65 %. Это самый важный минерал клинкера, определяющий время твердения, прочность и другие свойства портландцемента. Он твердеет быстро, выделяя большое количество теплоты, обладает самой высокой прочностью по сравнению с другими минералами клинкера.
Белит — двухкальциевый силикат 2СаО · SiO2 (или С2S) — содержится в количестве 20...35%. Он медленно твердеет, но неуклонно наращивает прочность при длительном твердении цемента.
Трехкальциевый алюминат ЗСаО • Al2O3 (или С3А) содержится в количестве 4...12%. Он очень быстро гидратируется и твердеет, выделяя большое количество теплоты, но имеет небольшую прочность; является причиной сульфатной коррозии бетона.
Четырехкальциевый алюмоферрит 4СаО • Al2O3 • Fe2O3 (или С4АF) содержится в количестве 10...20%, по времени гидратации занимает промежуточное положение между алитом и белитом, обладает средней прочностью[5].
4. Лакокрасочные и малярные материалы.
К основным относят краски (суспензии пигментов в связующем), лаки (растворы пленкообразующих веществ в растворителях), эмали (суспензии пигментов в лаке), грунтовки (жидкие суспензии пигментов в связующем), шпатлевки (густые смеси пигментов и наполнителей в связующем), связующие (олифы, полимеры, эмульсии, клеи). К вспомогательным материалам относят пасты, мастики, замазки, разбавители, растворители, смывки, сиккативы (сушки) и др.
Лакокрасочные материалы, как правило, состоят из сухого и жидкого компонентов. В первую группу входят пигменты и наполнители, во вторую — связующие и растворители, а также добавки. Важнейшей и непременной составной частью окрасочного состава и других малярных материалов являются пигменты.
Пигменты (сухие краски) — тонко измельченные цветные неорганические или органические вещества, нерастворимые в воде и дисперсных средах и способные образовывать с пленкообразующим защитное, декоративное или декоративно-защитное покрытие. Пигменты применяют для изготовления малярных и других красок, а также для окрашивания цветных строительных растворов, пластмасс, бумаги, резины и других материалов. Они отличаются от растворимых красителей нерастворимостью в воде и в окрашиваемых материалах. Пигменты служат для поверхностного окрашивания, в то время как красители, окрашивая поверхность, проникают внутрь материала. В малярных работах красители из-за их растворимости почти не применяют.
Пигменты бывают природные (неорганические), искусственные или синтетические (неорганические и органические) и металлические. Природные неорганические пигменты получают путем измельчения, обогащения, термической обработки минералов и горных пород. Синтетические неорганические пигменты получают в результате химических реакций. Синтетические органические пигменты — красящие вещества различного химического строения. Металлические пигменты — тонкие порошки металла или сплава металлов.
Токсичность (ядовитость) — свойство, которое необходимо учитывать при работе с лакокрасочными материалами. Многие пигменты безвредны, но некоторые ядовиты, поражают дыхательные пути и при неумелом обращении могут вызвать отравление. Ядовитыми являются пигменты, содержащие соединения свинца, меди, мышьяка и некоторые соединения цинка. Применение ядовитых красок при работе кистью не вызывает никакой опасности для рабочего, соблюдающего правила личной гигиены и охраны труда. Отравляющее действие пигментов проявляется при нанесении окраски распыляющими аппаратами — распылителем или краскопультом. В этих случаях, чтобы ядовитая пыль не попала в организм человека, работать необходимо в защитной маске или респираторе.