Свойства природных материалов. Охрана окружающей среды

Строительные материалы

Лекция №5

Свойства природных материалов. Охрана окружающей среды.

Свойства природных каменных материалов и требования к ним.

 

Основными свойствами природных каменных материалов являются прочность, морозостойкость, истинная, средняя и насыпная плотности, водопоглощение и водонасыщение, зерновой состав и форма зерен, дополнительными - сцепление с битумом, содержание загрязняющих и химически вредных примесей и др.

 

Требования к щебню.

Щебень - продукт дробления скальных горных пород. По крупности щебень разделяют на фракции:

 

5(3)-10; 10-20; 20-40 и 40-70 мм. В отдельных случаях находят применение фракции 70-120 и 120-150 мм. Зерновой состав каждой фракции должен удовлетворять требованиям ГОСТ 8267-82.

 

(Из приведенных данных следует, что в данной фракции щебня, например 20-40 мм, поставляемой на строительство, количество зерен размером мельче 20 мм не должно превышать 10%, а зерен крупнее 1,25Д (50 мм) - не более 0,5%.) стр.28

 

Эти требования необходимы для строгого соблюдения зернового состава отдельных фракций.

 

В щебне нормируют содержание зерен пластинчатой (лещадной) и игловатой форм. К зернам пластинчатой и игловатой форм относят такие зерна, толщина или ширина которых менее длины в три раза и более. По форме зерен щебень подразделяют на три группы (содержание зерен пластинчатой и игловатой форм, % по массе):

 

кубовидная до 15, улучшенная от 15 до, 25, обычная от 25 до 35.

 

Смесь зерен щебня кубовидной формы дает наиболее плотную упаковку. Наличие в щебне зерен пластинчатой и игловатой форм приводит к увеличению межзерновой пустотности в смеси. Кубовидные зерна обладают большей прочностью, чем зерна пластинчатой и игловатой форм.

 

Прочность щебня характеризуют пределом прочности исходной горной породы при сжатии, дробимостью щебня при сжатии (раздавливании) в цилиндре и износом в полочном барабане. Эти показатели имитируют сопротивление каменного материала при воздействии проходящих по дороге транспортных средств и механические воздействия в процессе строительства дорожных конструкций (укладка и уплотнение катками).

 

В настоящее время прочность при сжатии исходной горной породы при оценке качества щебня практически не определяют из-за трудоемкости изготовления образцов правильной геометрической формы. Но по показателю раздавливания в цилиндре устанавливают марку прочности щебня, которая соответствует пределу прочности при сжатии исходной горной породы (табл.2.1стр.29). Определив дробимость. щебня при сжатии в цилиндре по табл.1, определяют марку щебня по прочности. Так как дробимость осадочных и метаморфических пород осадочного происхождения изменяется при насыщении их водой, испытания щебня предусмотрены в сухом и водонасыщенном состоянии. Магматические горные породы, имеющие кристаллическую структуру, при насыщении их водой практически не снижают прочность. В зависимости от марки щебень делят на группы: очень прочный-1200-1400, прочный-1200-800, средней прочности- 800-600, слабый - 600-300, очень слабый - 200.

 

В щебне нормируют содержание зерен слабых пород с пределом прочности исходной породы при сжатии в водонасыщенном состоянии до 20 МПа. По ГОСТ 8267-82 щебень марок по прочности 1400, 1200, 1000 не должен содержать зерна слабых пород в количестве более 5%, щебень марок 800, 600, 400 - более 10%, щебень марок 300 и 200 - более 15% по массе.

 

В щебне нормируют содержание пылевидных и глинистых частиц (размером менее 0,05 мм). Кроме того, выделяют комки глины с /крупностью частиц от 1,25 мм до наибольшего размера зерен щебня данной фракции при смеси фракций. Для всех видов и марок щебня по прочности содержание глины в комках в общем количестве пылевидных и глинистых частиц не должно превышать 0,25% по массе. В щебне из магматических и метаморфических пород содержание пылевидных и глинистых частиц по массе не должно превышать 1 %, в щебне из осадочных пород марок от 600 до 1200-2%, а марок от 200 до 400-3%.

 

Морозостойкость щебня характеризуют числом циклов замораживания и оттаивания. Разрешается оценивать морозостойкость щебня по числу циклов насыщения в растворе сернокислого натрия и высушивания. По морозостойкости щебень подразделяют на марки. Щебень может быть получен также при дроблении валунов и гравия. Он должен содержать дробленых зерен не менее 80% по массе. К дробленным относят зерна с околотой поверхностью более чем наполовину.

 

Из всех природных природных каменных материалов, используемых в дорожном строительстве, щебень является основным. Его используют самостоятельно для строительства щебеночных слоев в смеси с другими материалами, а также как компонент в асфальто- и цементо-бетонах. При ремонте и содержании автомобильных дорог щебень является основным компонентом защитных слоев и слоев износа, обеспечивающим должную шероховатость поверхности покрытия.

 

Требования к гравию.

 

Гравий – материал, получаемый после отсева из природных гравийно-песчаных смесей частиц мельче 5 и крупнее 70мм. Гравий разделяют по крупности аналогично щебню. Прочность характеризуют маркой, определяемой по дробимости при сжатии (раздавливании) в цилиндре. Применяется при строительстве покрытий переходного типа, оснований, дренажных водоотводных сооружений, как крупный заполнитель в цементо- и асфальтобетоне.

 

Требования к песку.

Качество песка оценивают зерновым и минералогическим составом, содержанием пылевидных, глинистых, илистых частиц и органических примесей, плотностью и пустотностью.

 

Подразделяют на три вида: природный, дробленый и из отсевов.

Основным квалификационным признаком является зерновой состав песка. Определяют путем рассеивания на ситах размерами 5; 2,5; 1,25; 0,63; 0,315 и 0,14мм.

Для устройства дорожных одежд и в качестве заполнителя используют крупный, средний и мелкий пески.

 

Вторым показателем песка является содержание пылевидных, глинистых и илистых частиц, определяемых отмучиванием.

 

Потм = (М-М1) /М х 100

 

 

К вредным производственным факторам в дорожном хозяйстве в целом можно отнести следующие:

 

а) Физические факторы:

 

- температура, влажность, скорость движения воздуха, тепловое излучение (при работе на открытом воздухе, в ремонтно-механических цехах, АБЗ, др.);

 

- неионизирующие электромагнитные поля и излучения - электрические и магнитные поля промышленной частоты (50 Гц), электромагнитные излучения радиочастотного диапазона (при работах в непосредствен нон близости от ЛЭП, использовании сотовой связи);

 

- ионизирующие излучения (при работе с каменными материалами повышенной радиоактивности, радиоизотопными лабораторными приборами);

 

- производственный шум, ультразвук, инфразвук - повсеместно;

 

- вибрация (локальная, общая) - повсеместно;

 

- аэрозоли (пыли) преимущественно фиброгенного действия - работа с асбестом, лакокрасочными материалами, производство асфальтобетонных смесей, цементобетонных смесей, складирование каменных материалов, разработка карьеров;

 

- освещение - естественное (отсутствие или недостаточность), искусственное (недостаточная освещенность, прямая и отраженная слепящая блескость, пульсация освещенности).

 

б) Химические факторы, в т. ч. органические вещества.

 

в) Факторы трудового процесса:

 

- тяжесть труда - характеристика трудового процесса, отражающая преимущественную нагрузку на опорно-двигательный аппарат и функциональные системы организма (сердечно-сосудистую, дыхательную и др.), обеспечивающие его деятельность. Тяжесть труда характеризуется физической динамической нагрузкой, массой поднимаемого и перемещаемого груза, общим числом стереотипных рабочих движений, величиной статической нагрузки, формой рабочей позы, степенью наклона корпуса, перемещениями в пространстве;

 

- напряженность труда - характеристика трудового процесса, отражающая нагрузку преимущественно на центральную нервную систему, органы чувств, эмоциональную сферу работника. К факторам, характеризующим напряженность труда, относятся: интеллектуальные, сенсорные, эмоциональные нагрузки, степень монотонности нагрузок, режим работы.

 

В зависимости от количественной характеристики и продолжительности действия, отдельные вредные производственные факторы могут стать опасными.

 

Опасный производственный фактор - фактор среды и трудового процесса, который может быть причиной острого заболевания или внезапного резкого ухудшения здоровья, смерти.

 

При планировании и производстве работ следует учитывать гигиенические нормативы условий труда (ПДК, ПДУ) - уровни вредных производственных факторов, которые при ежедневной (кроме выходных дней) работе, но не более 40 ч в неделю, в течение всего рабочего стажа не должны вызывать заболеваний или отклонений в состоянии здоровья, обнаруживаемых современными методами исследований, в процессе работы или в отдаленные сроки жизни настоящего и последующего поколений. Соблюдение гигиенических нормативов не исключает нарушение состояния здоровья у лиц с повышенной чувствительностью.

 

Строительные материалы и окружающая среда.

Основной задачей строительства, и в частности дорожного строительства, является формирование искусственной среды, обеспечивающей условия для жизни и деятельности человека. При этом окружающая природная среда еще сравнительно недавно рассматривалась лишь с точки зрения повышения долговечности конструкций и защиты людей и оборудования от внешних воздействий.

 

Обратный процесс влияния строительной деятельности на окружающую природную среду (искусственной среды на природную) стал предметом рассмотрения сравнительно недавно. В меру практической необходимости изучались лишь отдельные аспекты этой проблемы.

 

По объему твердых отходов в виде отвальных грунтов, образующихся отходов, остатков стройматериалов строительство занимает одно из первых мест среди загрязнителей окружающей среды. Антропогенное воздействие строительства происходит на всех этапах жизненного цикла сооружения - от добычи исходных материалов до разборки (демонтажа) сооружений после окончания срока их службы.

 

Строительство как отрасль народного хозяйства нуждается в большом количестве разнообразного сырья, материалов, полуфабрикатов и готовых изделий; водных, энергетических и других ресурсов.

 

Строительное производство потребляет большое количество щебня, песка, глины, камня, других минеральных ресурсов, которые добываются в основном открытым способом. В России около 90 % открытых разработок относятся к добыче строительного сырья.

 

Предприятия стройиндустрии - цементо- и асфальтобетонные заводы, заводы ЖБИ, др. – дают более 8 % загрязнений воздушного бассейна (автомобильный транспорт – 13 – 15 %).

 

Значительный ущерб окружающей природной среде наносят потери материалов. Так, при перевозке кирпича навалом потери в виде боя достигают 17 %, потери цемента при перевозках - 0,2 - 0,5 %, цементобетонных, растворных смесей, асфальтобетонных смесей - до 5 %. Ущерб при производстве строительных материалов и при строительстве наносится также грунтовым и поверхностным водам, нарушается (разрушается или загрязняется) слой плодородной почвы. Предприятия стройиндустрии оказывают заметное влияние на самочувствие городского населения.

 

К предприятиям дорожного хозяйства относятся: дорожные ремонтно-строительные управления (ДРСУ) дорожно-эксплуатационные предприятия (ДЭП), осуществляющие строительство, ремонт и содержание автомобильных дорог, обслуживание и ремонт дорожно-строительной техники; асфальтобетонные заводы (АБЗ); карьероуправления; мостостроительные управления (МСУ); битумные базы; дробильно-сортировочные заводы; заводы и полигоны мостовых железобетонных конструкций; заводы по ремонту дорожной техники.

 

К предприятиям, производящим дорожно-строительные материалы, относятся: камнедробильные заводы и карьерные хозяйства, асфальтобетонные и цементобетонные заводы и установки, установки по окислению гудрона, модификации битума, базы по производству и хранению битумных, эмульсионных материалов, антигололёдных реагентов.

 

Технологическое оборудование для производства асфальтобетонных и других видов смесей должно иметь системы очистки отходящих газов, обеспечивающие соблюдение установленных ПДК в атмосферном воздухе. Пылегазоочистные системы должны обеспечивать бесперебойную работу в условиях переменного режима при изменении влажности и подачи исходных материалов, смене составов выпускаемых смесей, остановке и пуске оборудования. Эффективность очистки должна систематически проверяться.

 

Хранение цемента, минерального порошка, извести, других материалов следует осуществлять в закрытых емкостях складов. Склады должны быть полностью механизированы. Бункеры, силосы, транспортеры и питатели должны быть герметизированы и оборудованы пылеотсасывающими устройствами. Пылящие материалы следует перемещать средствами механического или пневматического транспорта.

 

Хранение органических вяжущих веществ (битума, гудрона, дегтя и т.д.) следует осуществлять в крытых битумохранилищах с надежным отводом поверхностных вод или в специальных обогреваемых цистернах. Хранение органических вяжущих веществ в открытых ямах и емкостях запрещается.

 

Разогрев вяжущих веществ в битумохранилищах должен производиться электронагревателями или с помощью пароподогрева.

 

Каменные материалы в карьерах и на камнедробильных заводах должны очищаться от пылевидных частиц в установках для обогащения материалов. Для изоляции мест пылеобразования дробильно-сортировочное оборудование снабжается системами пылеочистки. Транспортные средства для каменных материалов (транспортеры, питатели, элеваторы и т.д.) должны быть оборудованы укрытиями.

 

При хранении каменных материалов должны быть предусмотрены мероприятия по предотвращению размыва их дождевыми и талыми водами и выноса материалов в водотоки. Складирование и хранение каменных материалов в прибрежных зонах рыбохозяйственных водоемов разрешается только при согласовании с органами рыбоохраны. Для уменьшения пылеобразования на складах каменных материалов необходимо предусматривать пылеподавление увлажнением.

 

Природоохранные мероприятия, проводимые при производстве дорожно-строительных материалов, осуществляются по двум направлениям:

 

- контроль за соблюдением экологических требований непосредственно к сырью для производства дорожно-строительных материалов и к производимым материалам;

 

- контроль за выполнением экологических норм при функционировании предприятий по производству дорожно-строительных материалов.

 

Методы обеспечения экологически безопасного функционирования предприятий по производству дорожно-строительных материалов осуществляются по двум направлениям:

 

Организационные мероприятия:

 

- разработка экологического паспорта предприятия;

 

- оформление разрешения регионального комитета по экологии на предельно допустимые выбросы (ПДВ) загрязняющих веществ в атмосферу;

 

- плата за выбросы;

 

- расчеты лимита водопользования.

 

Технические мероприятия:

 

- оснащение пылегазоочистными системами - пылеосадительными камерами, циклонами, мокрыми пылеуловителями, тканевыми фильтрами, электрофильтрами;

 

- оснащение реакторных установок по приготовлению битума из гудрона печью дожига;

 

- очистка сточных вод до уровня установленных ПДК загрязняющих веществ;

 

- предпочтение природному газу в ряду других видов топлива;

 

- обеспечение бесперебойной эффективной работы оборудования для очистки выбросов и контроля за ними;

 

- использование прогрессивных энерго- и ресурсосберегающих технологий производства дорожно-строительных материалов;

 

- организация оптимального режима движения автомобильного транспорта по территории АБЗ;

 

- оснащение приборами экологического контроля.

 

В 1994 г. Минтранс РФ разработал и утвердил отраслевой нормативный документ РД 152-001-94 «Экологические требования к предприятиям транспортно-дорожного комплекса», который определяет основные требования по организации и осуществлению природоохранительной деятельности на предприятиях транспортно-дорожного комплекса (ТДК) - автомобильного транспорта, дорожного хозяйства, а также предприятиях транспортного обслуживания.

 

Требования данного документа распространяются на вновь организуемые, реконструируемые и на действующие предприятия, находящиеся в государственной, муниципальной, кооперативной, частной и других видах собственности (включая предприятия, находящиеся в собственности общественных организаций и иностранных государств), осуществляющие коммерческую или иную деятельность в области перевозок грузов и пассажиров, технического обслуживания и ремонта техники, а также дорожного хозяйства на территории Российской Федерации. Исключение составляют предприятия, не имеющие собственной производственно-технической базы и заключившие договоры на выполнение работ, при которых выделяются загрязняющие окружающую среду вещества, с другими предприятиями, имеющими соответствующие лицензии на проведение таких работ.

 

Предприятие, имеющее производственно-техническую базу, должно иметь экологический паспорт, а также лицензию на комплексное природопользование с установленными разрешениями на выбросы и сбросы загрязняющих веществ в окружающую природную среду (предельно допустимыми и временно согласованными), предельным использованием (изъятием) природных ресурсов, размещением отходов. Лицензия на комплексное природопользование выдается органами Минприроды в порядке, согласованном с другими специально уполномоченными государственными органами Российской Федерации в области охраны окружающей природной среды и использования природных ресурсов, а также с органами Госкомсанэпиднадзора России в соответствии с их компетенцией.

 

При выдаче лицензии органами Российской транспортной инспекции на право коммерческой деятельности в ТДК или при продлении срока ее действия, а также продлении срока действия лицензии на комплексное природопользование, выдаваемой органами Минприроды России, предприятие обязано предъявить аудиторское заключение, выданное экологическими аудиторскими организациями в соответствии с Временным положением об экологическом аудировании в транспортно-дорожном комплексе Российской Федерации.

 

Предприятие должно планировать и проводить мероприятия по охране окружающей природной среды и рациональному использованию природных ресурсов.

 

В результате функционирования предприятия, концентрации загрязняющих веществ, выбрасываемых в атмосферный воздух, не должны превышать установленные предельно допустимые концентрации (ПДК) загрязняющих веществ в атмосферном воздухе населенных пунктов на границе санитарно-защитной зоны данного предприятия.

 

Уровни шума, создаваемого предприятиями, должны соответствовать требованиям, регламентируемым «Санитарными нормами проектирования промышленных предприятий» (СН 245-71).

 

Предприятие обязано:

 

- соблюдать установленные нормы водопотребления и водоотведения;

 

- принимать меры, направленные на полное прекращение сброса в водные объекты недостаточно очищенных сточных вод;

 

- содержать в исправном состоянии очистные и другие водохозяйственные сооружения и технические устройства, обеспечивающие предотвращение загрязнения водных объектов, вести в установленном порядке учет водопотребления и водоотведения.

 

Предприятие обязано проводить организационно-хозяйственные, технические и другие мероприятия для обеспечения выполнения условий и требований, предусмотренных в разрешениях на выброс загрязняющих веществ в атмосферу, в том числе: принимать меры по снижению выбросов загрязняющих веществ; обеспечивать бесперебойную эффективную работу и поддержание в исправном состоянии сооружений и оборудования для очистки выбросов.

 

Производственные отходы должны храниться в специально отведенном на территории предприятия месте в количествах, согласованных с местными органами исполнительной власти и территориальными органами Минприроды.

 

По мере накопления все отходы должны утилизироваться (при наличии средств утилизации) или вывозиться в места, специально установленные органами Госкомсанэпиднадзора и местными органами власти.

 

Предприятия, имеющие свои емкости для хранения и заправки транспортных средств топливно-смазочными материалами (ТСМ) должны организовать приемку и выдачу ТСМ так, чтобы исключалась возможность их попадания в канализацию, водоемы и почву.

 

В соответствии с Постановлением Правительства РФ от 02.02.98 № 141 «О внесении изменений и дополнений в Постановление Совета Министров - Правительства Российской Федерации от 13.12.93 № 1291 «О Государственном надзоре за техническим состоянием самоходных машин и других видов техники в Российской Федерации» основной задачей государственного надзора за техническим состоянием самоходных машин и других видов техники в Российской Федерации (далее именуется - гостехнадзор) является осуществление надзора за техническим состоянием тракторов, самоходных дорожно-строительных и иных машин и прицепов к ним в процессе использования в части обеспечения безопасности для жизни, здоровья людей и имущества, охраны окружающей среды. При этом органы гостехнадзора осуществляют:

 

- надзор за техническим состоянием тракторов, самоходных дорожно-строительных и иных машин и прицепов к ним в процессе использования независимо от их принадлежности (кроме машин Вооруженных Сил и других войск Российской Федерации, а также параметров машин, подконтрольных Госгортехнадзору России и Главгосэнергонадзору России) по нормативам, обеспечивающим безопасность жизни, здоровья людей и имущества, охрану окружающей среды;

 

- надзор в период ответственности изготовителя и (или) поставщика за соответствием поднадзорных машин и оборудования условиям обязательной сертификации и наличием соответствующего сертификата;

 

- регистрацию тракторов, самоходных дорожно-строительных и иных машин и прицепов к ним, а также выдачу на них государственных регистрационных знаков (кроме машин Вооруженных Сил и других войск Российской Федерации).

 

Согласно этому постановлению, надзор за экологической безопасностью дорожной техники возложен на органы Гостехнадзора.