В статье приведен литературный обзор об использовании полимерных материалов в строительстве и их влиянии на организм человека.
В 20—30-е годы впервые началось производство полимеров, в это время были получены мочевиноформальдегидные и некоторые другие их виды. Начиная с 30-х годов с внедрения метода полимеризации были созданы поливинилхлорид, полистирол, поливинилацетат и др. Позднее появились поликонденсационные пластики (полиуретановые, полиамидные). Более 100 млн. т. полимеров производится в настоящее время, широкое применение которых нашли в строительстве. Резко возросла потребность втаких полимерных материалов, как полиэтилен, полипропилен, поливинилхлорид и полистирол. Все чаще их используют как осноную составную часть композиционных материалов, как полимербетонов, полимерцементных бетонов и т. д.*1+. Это объясняется обладанием возможности изготавливать материал с особыми свойствами, в соответствии с теми или иными требованиями. Из полимеров изготавливают огромный спектр строительных материалов*2,3,4,12+.
Полимеры (греч. πολ^ — много; μερος — часть) — неорганические и органические, аморфные и кристаллические вещества, состоящие из «мономерных звеньев», соединённых в длинные макромолекулы химическими или координационными связями. Полимер — это высокомолекулярное соединение: степень полимеризации должно быть достаточно велико (в ином случае соединение будет называться мономером)*5+. Как правило, полимеры — вещества с молекулярной массой от нескольких тысяч до нескольких миллионов *6+. Полимерные материалы (пластмассы, композиты, пластики) - композиции определённого состава, получаемые из мономеров, олигомеров, полимеров с введением при их изготовлении либо в процессе формирования изделия различных компонентов (ингредиентов) для целенаправленного придания свойств, как материалу, так и изделию из него.
Пластические массы которые служат сырьем для получения строительных полимерных материалов состоят из смеси нескольких компонентов:
связующего вещества (полимера)- для пластичности смеси в нагретом состоянии и твердости в охлажденном (синтетические смолы, каучуки, целлюлоза);
наполнителя – удешевляет, для обеспечения трещиностойкости, теплостойкости, твердости (тонкомолотый асбест, песок, отходы резины); пластификатора – для увеличения эластичности; отвердителя – для ускорения набора прочности; пигмента – придает цвет*4,7+.
В полимерный материал могут входить одновременно в различных состояниях различные компоненты, придающие специфические свойства композиции в целом *7+. Некоторые физико-химические свойства материалов зависят от особенности строения молекул. Если молекулы имеют линейный характер, то они термопластичны, т.е. многократно размягчаются при нагревании и снова затвердевают при охлаждении. Эти свойства у полиэтилена и полистирола. Объёмное строение молекул характеризуется термореактивностью, т.е. при первом нагревании им можно придать любую форму и только единожды. К ним относятся фенопласты*8,9,11+. В целом полимерные материалы обладают большим количеством положительных свойств: низкая истинная плотность, высокая водостойкость, гидрофобность, теплостойкость, хорошая технологическая обрабатываемость, дешевизна и др. Их можно с легкостью резать, сваривать, шлифовать, полировать, можно придать любую форму, придавать любой цвет*1,2,3,4,9+.
Полимерные материалы классифицируют по таким признакам:
- происхождение - природные, искусственные, синтетические;
- метод получения - полимеризационные, поликонденсационные;
- способ синтеза - суспензионные, эмульсионные, блочные или массовые;
- поведение при воздействии высоких температур - термопласты, реактопласты;
- химическое строение - органические и неорганические или карбоцепные, гетероцепные, элементоорганические и неорганические;
- конечный продукт - олигомеры, полимеры, пластические массы или полимерные материалы;
- величина деформационных характеристик - жёсткие, полужёсткие, мягкие и эластичные;
- область применения - так называемые потребительские ряды - самый широкий спектр для классификации [7,9,10].
В строительстве полимерные материалы применяют при изготовлении несущих конструкций высокой коррозионной стойкости (стены, оболочки и плиты покрытий, колонны, балки), покрытии полов, при отделке стен, для теплоизоляции ограждающих конструкций и технологического оборудования, герметизации стыков и швов в крупнопанельных зданиях, гидроизоляции кровель и фундаментов, при изготовлении санитарно-технического оборудования и труб, а также для антикоррозионных работ *1,2,3,4,7+.
Широкий выбор цветовой палитры представляет возможность с успехом имитировать пластмассам такие материалы, как древесина, природный камень, черные и цветные металлы. Свойство пластмасс соединяться с другими органическими и неорганическими материалами дает возможность производить на их основе новые прогрессивные композиционные материалы и конструкции различного назначения *1,4,7+. Для кровельных работ и гидроизоляции используют следующие полимерные материалы:
- – полимерные растворы;
- – рулонные (линолеумы);
- – плиточные материалы;
- – ворсовые ковровые изделия, которые используют как вторичное покрытие *1,12+.
Для получения полимерных строительных материалов, изделий и конструкций в основном применяются: Полиэтилен (для изготовления труб и плёнки) Полистирол (для изготовления плит и лаков) Полихлорвинил (получают линолеум)
Полиметилметакрилат (получают органическогостекла)[9].
Так же хотелось бы отметить, что у полимерных материалов есть и серьёзные недостатки.
Прежде всего, у них низкая экологичность. Полимерные материалы являются источником поступления в окружающую среду вредных химических веществ [16,17,18].
Многочисленные исследования показали, что практически все полимерные строительные и отделочные материалы, созданные на основе низкомолекулярных соединений, в процессе использования могут выделять (мигрировать) токсичные летучие компоненты, которые при длительном воздействии могут отрицательно влиять на живые организмы, в том числе и на здоровье человека*13,14,19+.
Доказано что наиболее ранние изменения в ответ на неблагоприятное воздействие сложной смеси органических веществ, выделяющихся в результате деструкции полимерных материалов, наблюдаются в эндокринной и иммунной системах организма *20, 21+. Интенсивность их выделения во многом зависит от условий, в которых осуществляется эксплуатация полимерных материалов – влажности, температуры, времени эксплуатации, кратности воздухообмена. Но даже в незначительных количествах химические вещества, которые выделяют полимерные материалы, могут становиться причиной аллергического воздействия*13,14,19+.
- При оценке экологической чистоты полимерных строительных материалов необходимо руководствуются следующими основными требованиями к ним: полимерные материалы не должны создавать в помещении стойкого специфического запаха;
- выделять в воздух летучие вещества в опасных для человека концентрациях;
- стимулировать развитие патогенной микрофлоры на своей поверхности;
- ухудшать микроклимат помещений; должны быть доступными влажной дезинфекции; напряженность поля статического электричества на поверхности полимерных материалов не должна быть больше 150 В/см (при относительной влажности воздуха в помещении 60—70%) [4].
Горение полимерных материалов, представляет собой сложное явление, является доминирующим процессом подавляющего большинства современных пожаров. Большой спектр полимерных материалов по химическому строению и составу, их многокомпонентность, сочетание с другими материалами при конструировании изделий или конкретном конечном целевом использовании, многообразие физических форм при одном и том же составе предопределяют специфику возникновения, развития и последствий пожаров с участием полимерных материалов *15+.
Детальные исследованияпроведенные в последние годы, показали, что полимерные строительные материалы при горении являются источником выделения и очень опасных химических веществ.
Полимерные материалы являются одним из источников расселение по поверхности полимерных материалов микрофлоры (грибков, мха, бактерий и др.). Они могут действовать на микроорганизмы как губительно, так и наоборот, способствуя интенсивному размножению в зависимости от разновидности. В какой степени это их свойство опасно, можно судить по времени сохранности на поверхности полов из полимерных материалов возбудителей: дифтерии — 150 дней, брюшного тифа и дизентерии — более 120 дней. С этим связанно использование в лечебных учреждениях и общественных зданиях только такие полимерные материалы, которые обладают бактерицидными свойствами, например, полы на основе поливинилацетатной эмульсии. Свойство полимерных строительных материалов накапливать на своей поверхности заряды статического электричества, также является источником ухудшения экологического состояния жилых помещений*4+.
Следует отметить, что в настоящее время введена обязательная сертификация многих полимерных материалов и изделий на их основе *4, 15+.
Сертификацию строительных материалов и изделий проводят по разработанным нормам, требованиям и правилам. От того какой контролируемый производственный этап различают входной контроль, технологический и приемочный. Во входной контроль входит проверка соответствия поступающих исходных материалов и изделий установленным требованиям. Технологический контроль включает проверку соответствия установленным требованиям температуры, давления, времени выдерживания, тщательности перемешивания и других показателей технологического процесса. Приемочный контроль состоит в проверке соответствия готовых изделий требованиям стандартов или технических условий.
В настоящее время каждый из видов строительных материалы и изделий, изготовленных на основе полимеров, выпускают по государственным и межгосударственным стандартам - ГОСТ, СТ СЭВ, ИСО, СТБ, СНБ. Стандартизация необходима для повышения качества продукции, безопасности ее эксплуатации. Экспериментальные методы также стандартизированы. Следует отметить, что в строительстве существуют «Строительные нормы» и «Технические нормативные правовые акты», представляющие собой объединенные нормативные документы по проектированию, строительству и строительным материалам.
Кроме того с гигиенической регламентацией и сертификацией важнейшее значение для улучшения уровня экологической безопасности используемых материалов имеет разработка новых видов нетоксичных полимерных строительных материалов и изделий. Не менее важнаэкологизация технологического процесса их изготовления, строгий контроль за качеством исходных компонентов сырья, необходимо как можно шире применять нетоксичные, ограничивать использование малотоксичных и избегать токсичных материалов*4-21]. Таким образом, при изучении использования полимерных материалов в строительстве были определены как положительные, так и отрицательные стороны. Все вышеизложенное определяет, что будущие успехи строительной отрасли - за новыми материалами.
Список литературы
- http://www.klag.ru/analyst/detail
- http://seniga.ru/index.php/articles-stroy/1936-polimerne-materia-v-stroitelstve.html
- http://domastroim.su/articles/polza/polza 250.html
- http://rem66.ru/polimernye-materialy
- Энциклопедии полимеров, т. 1 — 3, гл. ред. В. А. Каргин. - М.: 1972—1977.
- Махлис Ф. А., Федюкин Д. Л., Терминологический справочник по резине. - М.: 1989.
- http://ekocolor.ru/material.html
- Статья «Воронежские полимеры» http://vop.ru/articles/1.html
- Статья «Полимерные материалы в строительстве». 24 января 2013 http://poly-build.ru/polimernye-materialy-v- stroitelstve/6
- Илья Мельников «Полимерные материалы» стр.22. 2011
- http://msr24.ru/Polimernye materialy
- http://rival-truba.ru/ispolzovanie-polimernyih-materialov-v-stroitelstve.html
- Бояркина В. В. кандидат биологических наук, Санкт-Петербург, диссертация 1999г. «Комплексные санитарнохимические и токсикологические исследования полимерных материалов с учетом возрастной чувствительности организма».
- Лапунова С. В. «Разработка и экспериментальное обоснование экспресс-метода оценки канцерогенной опасности полимерных материалов».кандидат медицинских наук. - СПб.: 2004.
- Серков Б. Б. доктор технических наук, Москва, диссертация 2001г., «Пожарная опасность полимерных материалов, снижение горючести и нормирование их пожаробезопасного применения в строительстве».
- Боков А.Н. Зависимость выделения летучих химических веществ от"насыщенности" помещений полимерами. Сб. Гигиена и токсикология полимеров. - Ростов-на-Дону: 1977. - С.38-58.
- Медведь Л.И. Гигиена применения полимеров на современном эта пе, В кн. Гигиена применения полимерных материалов,1. - Киев: 1976. - С.3.
- Васильев Г.А, Токсиколого-гигиенические проблемы применения полимерных материалов. - СПб.: 1994. - С.40.
- Статья «Как влияют на здоровье человека полимерные материалы, используемые в строительстве?» http://zhivi- stolet.ru/voprosy-zdorovya.html
- Величковский Б.Т. Основные патогенетические механизмы профессиональных заболеваний легких пылевой патологии / Б.Т. Величковский//Мед.труда и пром. экология. - 1998.- № 10. - С. 12-15.
- Глушкова JI.H. Актуальные эколого-гигиенические аспекты профилактики заболеваемости населения / Л.И. Глушкова, И.В. Корабелыш-ков // Вестник СПб ГМА им. И.И. Мечникова. - 2002. - № 1-2. - С. 34-37.