Являясь одной из ведущих держав мира по производству и использованию энергии, Россия значительно уступает экономически развитым странам в вопросах рационального использования энергоресурсов. Сегодня на выпуск товарной продукции в Западной Европе в среднем расходуется около 0,5 кг условного топлива на 1 доллар США продукции, в США — 0,8, в России — 1,4 кг. [21]
Рациональному использованию энергетических ресурсов в мировой практике уделяется большое внимание. Например, в Российской Федерации 2009 г. подписан Федеральный закон № 261-ФЗ.Егоцелью, является создание правовых, экономических и организационных основ стимулирования энергосбережения и повышения энергетической эффективности. [18]
Опыт различных стран в решении этих проблем показывает, что наиболее эффективным путём ее решения является сокращение потерь тепла через ограждающие конструкции зданий, сооружений, промышленного оборудования и тепловых сетей. [21].
Однако, до настоящего времени не достаточно сведений о токсикологических характеристиках различных видов минеральных ват.
Для реализации цели нами проведены следующие исследования. Изучен состав теплоизоляционных материалов, их физико-химические свойства, воздействие на организм, определены перспективные направления изучения условий труда при использовании теплоизоляционных материалов.
Теплоизоляционные материалы делят на три вида (по виду основного использования исходного сырья):
1.Органические — получаемые с использованием органических веществ (например пенополистирол). Так же в качестве органических изолирующих материалов используют переработанную неделовую древесину и отходы деревообработки (древесноволокнистые плиты и древесностружечные плиты), сельскохозяйственные отходы (соломит, камышит и др.), торф (торфоплиты) и т. д. Эти теплоизоляционные материалы, как правило, отличаются низкой водо-, биостойкостью, а также подвержены разложению в связи с этим используются в строительстве реже.
2.Неорганические — минеральная вата и изделия из неё (например, минераловатные плиты), лёгкие и ячеистые бетоны(газобетон и газоселикат), пеностекло, стеклянное волокно, изделия из вспученного перлита, вермикулита, сотопласты и др. Изделия из минеральной ваты получают переработкой расплавов горных пород или металлургических шлаков в стекловидное волокно. Характерная особенность — низкие прочностные характеристики и повышенное водопоглощение, поэтому применение данных материалов ограничено и требует специальных методик установки. При производстве современных теплоизоляционных минераловатных изделий производится гидрофобизация волокна, что позволяет снизить водопоглощение в процессе транспортировки и монтажа.
3. Смешанные — используемые в качестве монтажных, изготовляют на основе асбеста (асбестовые картон, бумага, войлок), смесей асбеста и минеральных вяжущих веществ (асбестодиатомовые, асбестотрепельные, асбестоизвестковокремнезёмистые, асбестоцементные изделия) и на основе вспученных горных пород (вермикулита, перлита).
Минеральная вата является наиболее распространенном теплоизоляционном материалом, доля объёма производства и потребления в Российской Федерации составляет более 60 %. Этот теплоизоляционный материал используется в основном в строительной отрасли и транспортной отрасли для теплоизоляции здании и сооружении, и магистралей. Его особенности заключаются в том, что она не тяжелая, обладает свойствами звукоизоляции и теплоизоляции.
Минеральная вата — это высоко эффективный материал, обладающий свойствами тепло и звукоизоляции. Свойства данного материала обусловлены уникальной структурой, не имеющей аналогов в природе.
Значительному развитию минеральной ваты способствовали исследования, проведенные учёнными А. И. Жилиным [12], В. А. Китайцевым [14], К. Э. Горяйновым [3, 4], В. В. Колединым [15], Е. А. Латынцевой [16], О. С. Татаринцевой [20] и др.
Фактически минеральную вату производят из каменей, но по своей структуре материал похож на вату, так как состоит из мельчайших волокон, которые очень гибкие и мягкие как волокна хлопка.
Нужна помощь в написании статьи?
Мы - биржа профессиональных авторов (преподавателей и доцентов вузов). Пишем статьи РИНЦ, ВАК, Scopus. Помогаем в публикации. Правки вносим бесплатно.
Подобная структура обеспечивает способность задерживать воздух между волокнами, с помощью чего материал становится низкой тепло и звука проводимым. Подобные свойства минеральной ваты делают её высоко эффективным материалом и определили основные области её применения:
· строительство жилых и промышленных зданий — сооружений;
· тепло звукоизоляция транспортного и технического оборудования.
Преимущество минеральной ваты в том, что она не тяжелая по массе и относительно маленькая по объёму, это делает её удобной при изоляции высотных зданий.
Применение данного материала значительно сокращает потребление тепловой энергии в жилищных и промышленных сооружении и в последствии чего приведёт к сокращению финансового затрата. Кроме этого экономия энергии при использовании теплоизоляционных материалов в этих сооружениях, значительно сокращаются выбросы в атмосферу парниковых газов, этим минеральная вата принимает участие в сохранение экологии.
На сегодняшний день в мире существует ряд компании по производству минеральной ваты. К примеру, можно провести Rockwool, Knaufи др. Эти компании постоянно работают над усовершенствованием свойств данного материала. Компания Rockwoolимеет свои заводы совместного производства с десятками странами мира.
На рынке Российской Федерации существует много совместных иностранных предприятий. Внедрение зарубежного опыта в технологию производства минерального волокна, сделало возможными поставки этих материалов в страны Западной Европы и США.
По мнению анализа маркетингового агентства ABARUSлидерами по производству этих теплоизоляционных материалов в России являются такие компании как ТЕХНОНИКОЛЬ, ROCKWOOL, LINEROCK, ИЗОРОК, ТЕРМОСТЕПС и другие [19], которые имеют несколько производственные линии в Челябинской, Рязанской, Кемеровской, Московской, Ленинградской и других областях Российской Федерации.
Минеральная вата согласно ГОСТ [8] — это теплоизоляционный материал, имеющий структуру ваты и изготовленный из расплава горной породы, шлака и стекла. При изучении характеристики каждого типа минеральной ваты установлено следующее.
Стеклянная вата — это одна из минеральных ват, которое изготавливается из расплава стекла. Толщина волокон составляет 5—15 мкм, а длина 15—50 мм.
Шлаковая вата — изготавливается из расплава доменного шлака. Толщина волокон составляет 4—12 мкм, длина 16 мм, Волокна шлаковой ваты очень хрупкие и колкие, как волокна стеклянной ваты.
Каменная вата — одна из самых эффективных минеральных ват, которая изготавливается из расплава горных пород. Толщина и длина составляющих ее волокон такая же, как у шлаковой ваты. Ее волокна не колки, с каменной ватой намного проще работать, чем со стекленной или шлаковой ватой. Лучшими характеристиками обладает базальтовая вата. В исходный материал (диабаз или габбро) для каменной ваты производители добавляют минералы (известняк, доломит и глину), шихту или доменные шлаки, что увеличивает текучесть расплава — доля минеральных и иных примесей в каменной вате может составлять до 35 %. [17]
Действующий ГОСТ 4640 —93, устанавливает требования к минеральной вате, правила контроля качества минеральной ваты, предназначенной для изготовления теплоизоляционных изделий, правила приёмки товарной ваты, методы испытаний, требования к транспортированию и хранению. Согласно данный материал бывает в виде готового изделия для облицовки, обкладки и покрытия.
Минеральная вата бывает разных марок в зависимости от её плотности. Существует три вида плотности 35, 50 и 70 кг/м3, соответственно марки ВМ-35, ВМ-50 и ВМ-70.
В соответствие [7] вата по физико-механическим и теплофизическим показателям должна соответствовать требованиям, приведенным в таблице 1.
Таблица 1
Физико-механические и теплофизические показатели
С 1 июля 2012 года вводится в действие новый ГОСТ 4640-2011 «Вата минеральная. Технические условия».
Нужна помощь в написании статьи?
Мы - биржа профессиональных авторов (преподавателей и доцентов вузов). Пишем статьи РИНЦ, ВАК, Scopus. Помогаем в публикации. Правки вносим бесплатно.
Для использования в строительстве, утеплении жилых домов и производственных промышленности существует несколько видов изделии из минеральной ваты. Изучение отечественного рынка и рынка стран СНГ, показано, что наиболее широко используют следующие изделия:
·маты из минеральной ваты прошивные теплоизоляционные;
·плиты теплоизоляционные на синтетическом связующем;
·плиты теплоизоляционные повышенной жесткости на синтетическом связующем;
·плиты гофрированной структуры;
·маты прошивные из базальтового супертонкого волокна;
·плиты несгораемые теплоизоляционные базальтовые и др.
При производстве этих изделий производители обязаны строго соблюдать требованиям нормативных документов РФ, ГОСТов [9, 5, 6 и др.] и если существует собственные Технические условия (ТУ). На настоящий момент ТУ прописываются гораздо более высокие требования к производимым материалам, чем те ГОСТы.
Химический анализ минеральных волокон, представлены втаблице 2 [16].
Таблица 2
Химический состав минеральных волокон
Для улучшения физико-механических свойств в минеральной вате используют разные связующие вещества. На сегодняшний день в Российской Федерации выпускаются связующие вещества для минеральных ват органического, неорганического и комбинированного происхождения. [15]
Для минеральных ват используется такие органические вещества как нефтяные битумы, крахмал и синтетическая смола. В качестве неорганических связующих используют растворимое стекло, цемент и редко некоторые глины. Более широкое распространение в данной промышленности получили битумы различных марок, но изделия на битумном связующем получаются более тяжелыми и непрочными, чем синтетическом связующем.
На сегодняшний день существуют различные наименования связующих. ВНИИТеплоизоляция совместно с несколькими предприятиями занимаются усовершенствованием связующих компонентов. В качестве комбинированных связующих используют следующие.
Фенолоспирты марок А, Б, В состав которых из первичных продуктов конденсации фенола с формальдегидом в присутствии оснований в качестве катализаторов. Фенолспирты обеспечивают благоприятные физико-механические и физико-химические, а также технико-экономические свойства. Их основными недостатками можно считать токсичность, недолговечность и хрупкость отверженной пленки.
Карбомидная смола марки МФ в составе продукт поликонденсации мочевины с формальдегидом в нейтральной или щелочной среде, катализатор — хлористый аммоний 1—2 %;
Нужна помощь в написании статьи?
Мы - биржа профессиональных авторов (преподавателей и доцентов вузов). Пишем статьи РИНЦ, ВАК, Scopus. Помогаем в публикации. Правки вносим бесплатно.
Мочевино-меламино-формальдегидная смола в состав, который входят продукты конденсации мочевины, меламина и формальдегида в кислой среде и др.
Сегодня более актуально используется композиционные связующие, которые, состоят из смеси нескольких веществ с различными параметрами, пополняя друг друга, тем самым улучшается качества изделий. На отечественных предприятиях по производству минеральной ваты применяются композиционные связующие как битумно-пентонитовое, крахмально-бентонитовое, смеси фенолспиртов с пластфикаторами и др.
Опасность воздействия на организм человека минеральной ваты определятся её физико-химические свойствами. Кроме того токсичность минеральных ват определяется ее способностью выделять в окружающую среду мелкодисперсную пыль.
В настоящее время достаточно изучен патогенез воздействия пылевых частиц на организм работающего [3, 10]. Особую опасность представляют респирабельные и трахсобронхиальные пылинки, способные проникать в альвсолы и в периферии легкого. В мировой практике с учетом рекомендаций Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ) в ряде стран осуществлен переход на нормирование содержания в воздушной среде частиц пыли с размерами не более 2,5 мкм и (или) 10 мкм. [1] Нормирование концентрации пыли в США проводится в соответствии с ASHRAE стандартом 52.76 Атмосфера [22] в мг/м3 также для воздуха рабочей зоны.
Гигиенистами установлена зависимость возрастания степени опасности взвешенных частиц при уменьшении их размеров, поэтому дисперсность пыли имеет большое гигиеническое значение [10, 11].
Результаты исследований проведенных в Канаде [22] показали, что твердые частицы оказывают неблагоприятное воздействие на ткани дыхательной системы, влияют на уровень госпитализации и преждевременной смертности даже при их концентрации в атмосферном воздухе ниже существующих нормативов. В связи с этим проведено изменение в нормировании качества воздуха. Нормирование стало проводиться не по общему содержанию взвешенных частиц, которое охватывает широкий диапазон размеров частиц, а по содержанию частиц с размером равным или меньшим чем 10 мкм в диаметре (РМ10), и их подфракциям (РМ2,5).
Известно [10], что большая часть вдыхаемой пыли задерживается на слизистой оболочке носа, глотки, трахеи и бронхов и только незначительная часть (примерно 10 %) достигает бронхиол и альвеол, где подвергается фагоцитозу [2]. Из бронхиол и альвеол пылинки могут проткать о интерстициальную ткань и лимфатическую систему легких, где задерживаются и обусловливают развитие патологического процесса. Размер частиц является очень важным фактором возможного смешения вдыхаемой пыли в пределах дыхательного тракта. Чтобы вдыхаемая пыль достигала трахеобронхиальные области дыхательного тракта, частицы должны быть диаметром меньше 10 мкм. Частицы 2—З мкм и меньше способны достигнуть альвеол, поэтому частицы менее 2,5 мкм рассматриваются как вдыхаемая пыль.
В соответствии с нормами, принятыми в США, измерения концентраций PM10 производятся со среднечасовым осреднением. Это означает, что первостепенное значение уделяется не острому, а их хроническому воздействию на организм. В России в настоящее время не проводятся суточные отборы проб на содержание взвешенных частиц.
Первый подход широко используется за рубежом. Так, [11] зарубежные стандарты предусматривают разделение частиц пыли на 3 основные группы: респирабельные с диаметром частиц до 5 мкм; трахеобронхсальные с диаметром частиц от 5 до 10 мкм и ингалируемые, составляющие весь диапазон размеров частиц, содержащихся в воздухе. Соответственно предусмотрены и нормативы концентраций каждой из фракций, и приборы для их измерения. Например, TM-DATA фирмы HUND (Германия) предназначен для измерения массовой концентрации аэрозоля только частиц до 5 мкм. Аналогичные приборы имеются в США и Канаде (например, Flow Manager PM 10 и TSP HiVol Series PM 2.5 Speciafion) [11].
При работе с минеральной ватой вредными производственными факторами являются пыль минерального волокна и летучие компоненты органических веществ (пары углеводородов), входящих в рецептуру.
Концентрация пылевых частиц волокна не должна превышать ПДК — 2 mg/m3 для рабочей зоны производственной помещений IIIкласса опасности по ГОСТ 12.1.005
На современном этапе изучения условий труда лиц связанных с производством и применением изделий из минеральной ваты установлено, что одним из наиболее неблагоприятных производственных факторов можно считать мелко дисперсные пылевые частицы РМ10 и РМ2,5. Для данного вида загрязнения воздуха рабочей зоны в настоящее время отсутствуют гигиенические нормативы. Кроме того, в отечественной и зарубежной научной литературе имеются указание на беспороговость воздействия данного вида загрязнения.
В воздухе рабочей зоны у лиц занятых работами с использованием минеральной ваты обнаружены РМ10 в концентрации 1,8 mg/m3 , РМ2,5 в концентрации 1,25 mg/m3 . Улиц, занятых работающих в таких условиях труда выявлены изменения в количественном и качественном составе макрофагов даже при условии использования средств индивидуальной защиты органов дыхания. Кроме того, у обследованных обнаружены признаки сенсибилизации, которые вероятно обусловлены физико-химическими особенностями вдыхаемой пыли.
Полученные нами результаты неблагоприятного воздействия указывают на необходимость разработки гигиенических нормативов для РМ10 и РМ2,5 в воздухе рабочей зоны, а также учета данного вида воздействия при оценке условий труда при профессиональном контакте с АПФД и адаптации методики расчета пылевой нагрузки исходя из особенностей воздействия на организм работающего.
Выводы:
При масштабном использовании минеральной ваты на современном этапе развития строительной отрасли, необходимо:
Нужна помощь в написании статьи?
Мы - биржа профессиональных авторов (преподавателей и доцентов вузов). Пишем статьи РИНЦ, ВАК, Scopus. Помогаем в публикации. Правки вносим бесплатно.
·разработать ряд мероприятий и методик по оценке условия труда при осуществлении технологических процессов по производству и использованию теплоизоляционных материалов на основе минеральной ваты;
·пересмотреть средства индивидуальной защиты;
·разработать методы оценки и прогноза риска здоровью при использовании теплоизоляционных материалов на основе минеральной ваты;
·обосновать перечень медико-профилактических мероприятий направленных на предупреждение утраты и/или сохранение здоровья;
·использовать международные стандарты OHSAS 18001 при управлении профессиональными рисками в области безопасности и здоровья.
Список литературы:
Азаров В. Н. Комплексная оценка пылевой обстановки и разработка по снижению запылённости воздушной среды промышленных предприятий: дисс. … д.т.н. Ростов-на-Дону 2003г. с. 597
Величковский Б. Т. О физико-химических свойствах кремнезема, обусловливающих развитие силикоза. — В кн.: Патогенез пневмокониозов. — Свердловск, 1970. — С. 213—218.
Горяйнов К. Э. Минеральная вата и изделия из нее. Технология изготовления и применение. — М: Машстройиздат, 1950
Горяйнов К. Э. Технология минеральной ваты и изделия из нее. — М.: Гос-стройиздат, 1958.
ГОСТ 21880-94 «Маты прошивные из минеральной ваты теплоизоляционные»
ГОСТ 22950-95 «Плиты минераловатные повышенной жесткости на синтетическом связующем. Технические условия»
ГОСТ 4640-93. «Вата минеральная. Технические условия»
ГОСТ 52953-2008 «Материалы и изделия теплоизоляционные. Термины и определения»
ГОСТ 9573-96 «Плиты из минеральной ваты на синтетическом связующем теплоизоляционные»
Грушко А. В. Гигиена труда и оценка риска воздействия производственных факторов на здоровье работников мукомольных предприятий: Автореф. Дис…. канд.мед.наук: 14.00.07. — Защищена 14.06.00. — Волгоград, 2000.
Дисперсный состав пыли как критерий патогенности аэрозольного загрязнения воздуха/ Д. Н. Козлов, А. Н. Кузнецов, И. И. Турковский // Гигиена труда. -2003.-№ 1.-С. 45—47.
Жилин А. И. Минеральная вата. — М.: Промстойиздат, 1953
Жукова Т. В. Гигиенические вопросы диагностики индивидуального здоровья// Тр./Ростов.гос.мед.универ.-2000.-С. 58.
Китайцев В. А. Технология теплоизоляционных материалов. — М.: Стройиздат, 1970 — 382 с.
Коледин В. В. Минераловатные материалы на основе природного и техногенного сырья Сибирского и Дальневосточного регионов: дис… док.тех.наук. Новосибирск, 2000г. 345 с.
Латынцева Е. А. Теплоизоляционные изделия на основе минерального волокна и алюмосиликатной связки: дис. … канн.тех.наук. Новосибирск. 2003г. 149 с.
Минеральная вата — свойства и характеристики [Электронный ресурс] // Портал строительные материалы и оборудования. [сайт]. [2011]. URL: http://www.rmnt.ru/story/isolation/351113.htm (дата обращения: 18.03.2012)
Об энергосбережении и о повышении энергетической эффективности и о внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской Федерации: федер. закон Рос. Федерации от 23 ноября 2009 г. № 261-ФЗ: принят Гос. Думой Федер. Собр. Рос. Федерации 11 ноября 2009 г.: одобр. Советом Федерации Федер. Собр. Рос. Федерации 18 ноября 2009 г. //Рос.газ. — 2009. — 27 ноября.
Российский рынок теплоизоляционных материалов [Электронный ресурс] // Аналитического агентства ABARUS: [сайт]. [2010]. URL: http://www.abarus.ru/cnt/complete/rawmaterials/ (дата обращения: 21.04.2012)
Татаринцева О. С. Изоляционные материалы из базальтовых волокон, полученных индукционным способом: дисс. … д.т.н. Бийск 2006г. 272 с.
Теплоизоляционные материалы и конструкции /Под ред. Ю. Л. Бобров, Е. Г. Овчаренко, Б. М. Шойхет, Е. Ю. Петухова — М: Инфра-М, 2010. — 266 с.
National Fire Protection Association (NFPA)/ Standard Nos. 68, 69, 91, 654/