Защита зданий от подземных газов

Жизнь человека полна опасностей. Причем доля тех из них, которые имеют природное происхождение, достаточно велика. Однако даже от урагана, цунами, землетрясения или извержения вулкана порой гораздо проще уберечься, чем от невидимой опасности, таящейся буквально под ногами. Причем частенько мы относимся к ней предельно халатно, руководствуясь детской логикой - чего не видим, того не существует. А говорим мы в данном случае о подземных газах.
Эти газы образуются в толще земли в результате действия различных процессов. И выходят наружу по разным причинам. Среди них - повышенное давление газов под землей, эффект «самотяги», ветер, течение грунтовых вод.
Не всегда такие газы опасны, поскольку, проникая в атмосферу при ее нормальном состоянии, рассеиваются до безопасных концентраций. Но когда на пути подземных газов находится здание, они имеют обыкновение проникать в него сквозь трещины в стенах ниже уровня земли, деформационные швы, зазоры в деревянных полах, трещины в монолитных полах, зазоры вокруг инженерных трубопроводов и иные места. Поэтому в подвалах, погребах и других помещениях, примыкающих к грунту, содержание подземных газов, как правило, самое высокое. Но и в других помещениях их содержание может достигать опасных концентраций, грозящих значительным ущербом для здоровья людей.
В большинстве случаев требуется защищаться от таких подземных газов, как радон, метан, углекислый газ, сероводород, окись углерода, водород. Но самыми опасными из перечисленных врагов человека считаются первые три, то есть радон, метан и двуокись углерода. Причем радон вполне заслуживает звания наиболее вредоносного и, образно говоря, наиболее «подлого» подземного газа.
Но прежде чем заняться им, стоит кратко представить двух других представителей лидирующей троицы. Метан образует взрывоопасную смесь в воздухе при объемных концентрациях от 5 до 16%. Углекислый газ токсичен и вызывает удушающее воздействие. Его предельно допустимые объемные концентрации - 0,5% (при продолжительной выдержке) и 1,5% (при кратковременной выдержке).
Радон - химически инертный радиоактивный газ, который не имеет ни запаха, ни цвета, ни вкуса. Образуется из радия в цепи распада урана, находящегося в разных объемах во всех каменных породах и почвах на планете. В воздухе радон распадается на недолговечные дочерние продукты (изотопы). Они излучают альфа-частицы с высокой ионизирующей способностью и присоединяются к содержащимся в воздухе пылинкам и другим частицам. Следовательно, «дочки» способны осаждаться в клетках дыхательных путей, вследствие чего альфа-частицы повреждают ДНК и в конечном итоге вызывают рак легких. Особенно опасно сочетание воздействия радона и курения. Рак легких, вызванный радоновым облучением, в отношении смертности на шестом месте среди всех разновидностей рака. К этому стоит добавить, что радионуклиды радона обеспечивают свыше 50% совокупной дозы радиации, которую в среднем получает организм человека от природных и техногенных радионуклидов.
В определенных геологических формациях, которые встречаются, к примеру, во многих европейских странах, радон, исходящий из подземных вод, без проблем просачивается через каменные породы на поверхность земли, а значит, и в здания.
Во многих регионах планеты есть десятки тысяч домов с активностью этого газа, превышающей предельный уровень. Примечательно, что концентрация радона в расположенных в непосредственной близости домах может существенно различаться, а в одном и том же доме - меняться в зависимости от поры года и других обстоятельств, причем ежедневно и даже ежечасно. Поэтому для выяснения среднегодовых концентраций радона в помещениях необходимы соответствующие достоверные измерения на протяжении хотя бы трех месяцев.
И подобные измерения во многих странах выполняются. Что касается Беларуси, то здесь делались лишь выборочные измерения. Так, в середине 1990-х было установлены аномально высокие концентрации радона в почвенном воздухе Горецко-Шкловского участка Могилевской области. В построенных здесь без антирадоновой защиты домах эквивалентная равновесная объемная активность (ЭРОА) радона могла и может составлять 150-300 Бк/м3. Допустимый же уровень ЭРОА радона для проектируемых зданий составляет 100 Бк/м3, а для ранее построенных - 200 Бк/м3. Повышенные выбросы радона были обнаружены также в Брестской, Гродненской и Минской областях. В принципе же, есть серьезные основания полагать, что опасность подземных газов в республике заметно принижается. Это при том, что она серьезно пострадала от Чернобыльской катастрофы.
Существует еще проблема. Так как радон проявляет себя весьма нестабильно, замерять его содержание непросто. А в Беларуси явно недостает соответствующих, дорогих и сложных измерительных приборов.
Вне всяких сомнений новые дома необходимо обеспечивать защитой от вредных подземных газов. Причем независимо от места строительства, т.к. появление этой напасти может произойти когда угодно. Кстати, в некоторых странах так и делают. При этом практика свидетельствует, что только пассивные методы защиты от радона снижают его концентрацию внутри помещений до 50%. Следует отметить, что радон может присутствовать в зданиях, построенных из любых стройматериалов. Но в деревянных его содержится меньше, чем в кирпичных и, особенно, бетонных. Это объясняется тем, что кирпич и бетон изготавливаются из материалов минерального происхождения. Вообще, все материалы, включающие щебень, способны иметь более высокий выход радона, чем материалы без щебня. Поэтому потенциально опасными в радоновом отношении оправданно считать все бетонные и железобетонные изделия. Интересно также, что зимой радоновая опасность усиливается, потому что грунт под зданием не промерзает и поток радона из него не ослабевает, в то время как отсутствует достаточное проветривание помещений. Ситуация в домах старого типа усугубляется еще и тем, что, защищаясь от холода, жильцы, как принято выражаться, заклеивают окна. И платят, таким образом, за дополнительные градусы резким снижением естественного воздухообмена и, как следствие, повышенным потреблением радиоактивного радона или других опасных подземных газов.
На основании вышеизложенного нетрудно сделать вывод, что один из наиболее эффективных методов снижения содержания в воздухе помещений радона и его «коллег» - это хорошая вентиляция. А чаще всего следует проветривать ванные, т.к. именно в этих помещениях зафиксированы самые высокие концентрации подземных газов. Чтобы радон не портил жизнь, надо также не допускать всевозможных щелей и трещин в конструкциях нулевого цикла, предотвращать поступление радона из подвалов и цокольных этажей в вышерасположенные помещения, устанавливать системы для удаления радона из нижних уровней здания и, что лучше всего, применять специальные системы газовой защиты.
РИСУНОК 1
Разумеется, газовую опасность необходимо учитывать не только при проектировании здания, но и при выборе места под его строительство. Существует три основных источника возможного загрязнения строительной площадки подземными газами, когда требуется ее предварительное экологическое обследование:
- грунты, которые ранее применялись в промышленных процессах;
- свалки, где при отсутствии кислорода образуются метан и углекислый газ, которые способны просачиваться как в вертикальном, так и в горизонтальном направлении;
- естественный грунт с большим количеством торфа, угля или речного ила, которые способствуют образованию метана.
Если учесть существующий недостаток строительных площадок, то отказываться от тех из них, которые опасны в смысле их имеющегося или возможного загрязнения подземными газами, далеко не всегда оправданно. Поэтому для устранения их вредоносного воздействия разработаны и применяются специальные системы газовой защиты. Их самая важная функция - не допускать проникновение газа из грунта в помещения здания. Имеются пассивные, уже упомянутые выше, и активные варианты таких систем. Пассивные системы повышают сопротивление элементов и узлов ограждающих конструкций здания диффузионному и конвективному переносу газа в помещения. Такие системы не нуждаются в обслуживании и снабжении энергией. Активные системы снижают количество газов, поступающих в здание, путем их принудительного отвода в атмосферу. Такие системы содержат вентиляционное оборудование и поэтому требуют ухода и снабжения энергией во время эксплуатации. Активные системы обычно дополняют пассивные системы. Принципиальные варианты газовой защиты показаны на рисунках 1 и 2.
РИСУНОК 2
В качестве еще не указанных технических средств газовой защиты применяются также газонепроницаемые мембраны (одновременно они могут служить паро- или гидроизоляцией) и газоотводящие коллекторы (например, с их помощью при наличии вытяжной вентиляции в грунтовом основании пола можно создавать зоны пониженного давления). К сожалению, нормативных методик выбора и расчета газовой защиты пока нет. Поэтому ее эффективность зависит от грамотного инженерного подхода и оптимального сочетания качественных технических средств.
При разработке газовой защиты следует принимать во внимание интенсивность выделений газа на месте строительства, заглубление здания в грунт (чем оно больше, тем выше поступление газа в здание), геологическую ситуацию (если верхние слои геологического разреза состоят из пород с низкой газопроницаемостью, их удалять при строительстве нецелесообразно), уровень грунтовых вод (например, газ из дренажной системы надо выводить в атмосферу), назначение нижних помещений и их вентиляцию (если в подвале постоянно работает вытяжная вентиляция, то она затягивает в него и подземный газ), размещение и количество отверстий для пропуска инженерных коммуникаций в ограждающих конструкциях нулевого цикла и ряд других обстоятельств и факторов. При этом надо хорошо понимать, что надежность газового барьера в первую очередь зависит от качества строительных материалов, изделий и работ.
Из компаний, выпускающих высококачественные газоизоляционные материалы, можно назвать датский «Icopal», а также российские «ТехноНИКОЛЬ» и «Поликров».
Комплексная система газовой защиты компании «Icopal» включает в свой состав вентиляторы, уплотнения для труб («шляпы»), уголки, материалы для уплотнений и, конечно, рулонные мембраны. Характерно то, что сварка этих мембран гарантирует исключительную надежность швов. Газовые барьеры RAC и «Reflex Super» являются и гидроизоляционными мембранами. Первый из них - это 10-слойная полиэтиленовая мембрана с встроенной изолированной алюминиевой фольгой и армирующей сеткой (например, сетка латунная). Общая толщина такой мембраны 900 мкм. Второй - 7-слойная мембрана. Для отвода газов от нижележащих слоев предназначен высокопрочный штампованный геокомпозитный материал Monarflow 27. Он из ячеистого полиэтилена высокого давления, сваренного с геотекстильным фильтром.
Гидро- и газоизоляционный рулонный материал «Техноэласт-Альфа» толщиной 4 мм компания «ТехноНИКОЛЬ» производит путем двустороннего нанесения на полиэфирную основу, сдублированную с металлической фольгой, битумно-полимерного вяжущего, состоящего из битума, полимерного модификатора и наполнителя, с последующим нанесением на обе стороны полотна защитных слоев. Для модифицирования битума применяется бутадиенстирольный термоэластопласт или его модификации.
Рулонная гидроизоляция серии «Поликров» гарантирует также надежную защиту зданий от проникновения в них метана и радона. Этот материал, к примеру, был использован в Москве для защиты от метана здания РАО «Газпром» на ул. Наметкина и для защиты от радона комплекса жилых домов на ул. Гастелло.
Что бы там ни было, а жить хочется, во-первых, хорошо и, во-вторых, долго. И немалую помощь в исполнении столь естественных желаний способны оказать эффективные системы защиты помещений зданий от вредоносных подземных газов.