Уникальные промышленные полы
от производителя
Подробнее

Экспертное заключение

25 Июн 2013 Строительные смеси

ФЕДЕРАЛЬНАЯ СЛУЖБА ПО НАДЗОРУ В СФЕРЕ ЗАЩИТЫ ПРАВ ПОТРЕБИТЕЛЕЙ И БЛАГОПОЛУЧИЯ ЧЕЛОВЕКА

Федеральное государственное учреждение науки «Санкт-Петербургский научно-исследовательский институт радиационной гигиены имени профессора П.В. Рамзаева»

(Головной испытательный центр продукции, содержащей источники ионизирующего излучения)

Экспертное заключение по результатам определения диффузионных характеристик образцов бетона на основе сухих строительных смесей ТМ АЛЬФАПОЛ марки «К», «КИ», «КР» «ШТ-200» и «ШТ «Барит» производства ООО «АЛЬФАПОЛ» (Санкт-Петербург)

Экспертное заключение по радононепроницаемости ССС АЛЬФАПОЛ Экспертное заключение по радононепроницаемости ССС АЛЬФАПОЛ Экспертное заключение по радононепроницаемости ССС АЛЬФАПОЛ Экспертное заключение по радононепроницаемости ССС АЛЬФАПОЛ Экспертное заключение по радононепроницаемости ССС АЛЬФАПОЛ Экспертное заключение по радононепроницаемости ССС АЛЬФАПОЛ Экспертное заключение по радононепроницаемости ССС АЛЬФАПОЛ

1. На экспертизу представлены следующие документы и материалы:

1.1. Протокол лабораторных испытаний ИЛЦ ФГУН НИИРГ № 008-Rn/2011 от 04.02.2011 г.

2. Краткое описание объекта экспертизы

Для определения коэффициента диффузии радона в образцах строительных материалов (бетонов), изготовленных из сухих напольных строительных смесей ТМ АЛЬФАПОЛ марок КР, КИ, К (санитарно-эпидемиологическое заключение на материалы № 78.01.06.574.П.016079.09.09, ТУ 5745-001-82166262-2001) и штукатурных смесей марок ШТ-200, ШТ-БАРИТ (санитарно-эпидемиологическое заключение на продукцию № 78.01.06.574.П.011790.06.08, ТУ 5745-004-82166262-2004), использовались образцы в виде плиток (далее по тексту — образцы) толщиной около 20 мм и размерами 300×300 мм, которые изготавливались заказчиком в соответствии с рецептурой предприятия-изготовителя и патентами на изобретения сухих строительных смесей № 2233255 и № 2388715. Образцы перед экспериментальными исследованиями подвергались сушке в естественных условиях в течение не менее 28 суток.

3. Описание методики по определению коэффициента диффузии радона в образца строительных материалов ТМ АЛЬФАПОЛ

Определение численного значения коэффициента диффузии радона в образцах бетона нами определялось в соответствии со специально разработанной методикой, суть которой заключается в следующем:

3.1. На образцы бетона разных марок размером 300×300 мм приклеивалось по 5 измерительных камер с трековым детектором марки Kodak LR-115 Туре II таким образом, чтобы по возможности минимизировать приток радона в измерительные камеры через боковые поверхности образцов бетона. Учитывая, что толщина образцов бетона составляет около 20 мм, а диаметр измерительных камер не превышает 50 мм, при размерах образцов 300×300 мм это условие легко выполняется, если измерительные камеры располагать не ближе 50 мм от края образцов бетона (рис. 1).

Испытания на радонопроницаемость
Рис. 1. Размещение измерительных камер на поверхности образцов бетона

Контроль прохождения радона в измерительные камеры через слой герметика, которым они приклеивались к образцам бетона, проводился путем параллельного экспонирования в рабочей камере образца оргстекла размером 300×300 мм и толщиной 8 мм, на который приклеивались 5 измерительных камер с трековым детектором.

3.2. Подготовленные в соответствие с п. 3.1 образцы бетона помещаются в герметичную рабочую камеру объемом 0,754 м3, в которую после герметизации подается газообразный радон в количестве, достаточном для установления в ней объемной активности (ОА) радона на уровне 25-35 кБк/м3. Для непрерывного контроля содержания радона в воздухе рабочей камеры используется радон-монитор типа AlphaGUARD PQ 2000 PRO (рис. 2) с программным обеспечением AlphaExpert.

3.3. Можно показать, что процесс накопления радона в объеме измерительных камер описывается уравнением:

процесс накопления радона в объеме измерительных камер описывается уравнением

 

в котором приняты обозначения:

D — коэффициент диффузии радона в материале образна бетона, см2/с;

С(τ) — ОА радона (Бк/м3) в воздухе измерительной камеры в момент времени τ (с);

λ- постоянная распада радона, равная 2,1*10-6 с-1;

Δh — толщина бетонных образцов, равная около 2,0 см;

hк — высота измерительной камеры с трековым детектором, равная 3,3 см;

CRK(τ) — объемная активность радона в воздухе рабочей камеры в момент времени (т=0),Бк/м3.

Экспонирование образцов бетона в атмосфере герметичной рабочей камеры
Рис. 2. Экспонирование образцов бетона в атмосфере герметичной рабочей камеры

Учитывая высокую степень герметичности рабочей камеры и незначительный объем экспериментальных образцов и измерительных камер (менее 0,001 м3), очевидно, что динамика изменения ОА радона в воздухе рабочей камеры CRK(τ) определяется практически только его распадом, так что описывается простым уравнением распада:

динамика изменения ОА радона в воздухе рабочей камеры Crk(t) определяется практически только его распадом, так что описывается простым уравнением распада

в котором СRK (τ = 0) — ОА радона в воздухе рабочей камеры в начальный момент вре­мени τ=0.

Введя обозначения:

и, подставив (2) в уравнение (1), получим уравнение, которое описывает динамику на­копления радона в воздухе измерительных камер:

Учитывая, что в начальный момент времени т=0 ОА радона в объеме измери­тельной камеры равно 0, решение уравнения (4) можно представить в следующем виде:

Далее учтем, что плотность треков на поверхности трекового детектора при ин­тегральных измерениях ОА радона в воздухе прямо пропорциональна «среднему зна­чению ОА радона в воздухе в период экспонирования». То есть, в трековой радиомет­рии радона непосредственно измеряемой величиной является «интегральная ОА радона в воздухе» С, которая определяется соотношением:

в котором Т — время экспонирования экспериментальных образцов с трековыми детекторами в измерительной камере, с.

Подставляя (5) в (6) и беря определенный интеграл, получим:

Из обозначений (3) следует, что b > λ, так что при времени экспонирования интегральных трековых детекторов в рабочей камере Т > 1/λ экспоненты в (7) с большой точностью можно заменить приближенными выражениями: ехр(-х) ≈ 1 — х + х2/2.

С учетом этого, получим расчетное выражение для определения численного значения коэффициента диффузии радона в образцах бетона:

В формуле (8) все величины могут быть измерены непосредственно (hK и Δh), либо определены в процессе экспериментальных исследований — С и СRK (τ = 0), так что она позволяет определить коэффициент диффузии радона в материале образцов при известных значениях входящих в нее величин.

Прежде чем перейти к обработке результатов экспериментальных исследований, приведем еще одно соотношение, которое полезно при решении практических задач по определению необходимой толщины мембраны с данным коэффициентом диффузии для снижения потока радона в нужное число раз. Это соотношение определяет т.н. длину диффузии радона в материале мембраны l и рассчитывается по формуле:

Размерность величины l — единицы длины (см), а ее физический смысл состоит в том, что она определяет толщину материала мембраны с данным значением коэффициента диффузии D, при прохождении через которую поток радона через мембрану снижается в 2 раза.

4. Результаты экспериментальных исследований

4.1.  Для экспериментальных исследований по определению коэффициента диффузии радона в бетонах разных марок были взяты 6 образцов, изготовленных как указано выше. 4 образца бетона вместе с образцом оргстекла экспонировались в рабочей камере по два цикла, два других образца бетона экспонировались в рабочей камере однократно.

4.2. Исходные данные и результаты расчета численных значений коэффициента диффузии радона в образцах бетона и длины диффузии радона в материале образцов приведены в табл. 1 и 2.

Таблица 1

Экспериментальные данные и результаты расчета диффузионных характеристик образцов бетона разных марок
Экспериментальные данные и результаты расчета диффузионных характеристик образцов бетона разных марок

Из представленных в табл. 1 данных следует, что наилучшими радонозащитными характеристиками обладает бетон на основе сухих строительных смесей АЛЬФАПОЛ марки КР, в котором длина диффузии радона составляет около 0,55 см. Несколько больше длина диффузии радона в материалах марки К и КИ, составляющая около 1 см. Наибольшей длиной диффузии радона характеризуется материал марки ШТ-200-около 1,5 см.

Таблица 2

Экспериментальные данные и результаты расчета диффузионных характеристик образцов бетона марок «ШТ-200» и «ШТ «Барит».
Экспериментальные данные и результаты расчета диффузионных характеристик образцов бетона марок «ШТ-200» и «ШТ «Барит»

Как следует из данных табл. 2, повторное определение коэффициента диффузии и длины диффузии в образце бетона марки «ШТ 200» показало достаточно близкий результат к данным табл. 1. При этом для бетона марки «ШТ «Барит» получено наибольшее значение как для коэффициента диффузии, так и для длины диффузии радона в материале — чуть более 2 см.

4.3. Полученные значения коэффициента диффузии для образца оргстекла на уровне приблизительно на 2 порядка ниже, чем для образцов бетона, свидетельствуют о незначительном вкладе диффузии радона в объем измерительных камер через слой герметика, поэтому при расчете диффузионных характеристик образцов бетона вклад этого механизма затекания радона в камеры нами не учитывался.

5. Заключение

5.1. На основе специально разработанной методики выполнены экспериментальные исследования по оценке радонозащитных свойств образцов материалов па основе сухих строительных смесей АЛЬФАПОЛ производства ООО «АЛЬФАПОЛ» (Россия, Санкт-Петербург). В качестве радонозащитных характеристик образцов бетона рассматривались коэффициент диффузии D (см2/с) и длина диффузии l (см) радона в материале образцов. Результаты экспериментальных исследований приведены в табл. 3, где в для сравнения также приведены данные о диффузионных характеристиках наиболее часто встречающихся сред.

Таблица 3

Численные значения коэффициента диффузии и длины диффузии радона в различных средах
Численные значения коэффициента диффузии и длины диффузии радона в различных средах

*) Значения приведены по данным: Крисюк Э.М. Радиационный фон помещений. М., Энергоатомиздат, 1989, 120 с.

5.2. Радонозащитные характеристики бетонов на основе сухих строительных смесей АЛЬФАПОЛ производства 000 «АЛЬФАПОЛ» (Россия, Санкт-Петербург) приблизительно на порядок выше, чем эти же показатели для традиционных строительных материалов — кирпича и тяжелых бетонов.

5.3. Среди исследованных образцов материалов на основе сухих строительных смесей ТМ АЛЬФАПОЛ производства 000 «АЛЬФАПОЛ» (Россия, Санкт-Петербург) наилучшими радонозащитными характеристиками обладают материалы марок КР, КИ и К, в которых длина диффузии радона не превышает 1 см. Для двух других материалов — штукатурок марок ШТ-200 и ШТ- БАРИТ, длина диффузии радона несколько выше и составляет 1.5-2,2 см.

5.4. Исходя из сказанного считаем, что напольные покрытия, изготовленные из сухих строительных смесей ТМ АЛЬФАПОЛ марок КР, КИ и К производства ООО «АЛЬФАПОЛ» (Россия, Санкт-Петербург) могут быть рекомендованы для применения в качестве эффективных защитных покрытий для снижения поступления радона в воздух помещений из подпольного пространства под зданиями любого назначения. Для снижения притока радона в воздух помещений из объема ограждающих конструкций (стены, потолки) зданий в качестве эффективных защитных покрытий могут применяться штукатурные смеси марки ШТ-200 и ШТ- БАРИТ.

До начала применения указанных материалов в качестве радонозащитных покрытий считаем целесообразным, провести экспериментальные исследования в натурных условиях на примере здания небольшой площади, а также провести испытания радонозащитных характеристик материалов в процессиях старения.

Оставьте свой комментарий