КОНЦЕПЦИЯ УСТОЙЧИВОГО РАЗВИТИЯ ДЛЯ ОЦЕНКИ ИЗДЕЛИЙ ИЗ СБОРНОГО БЕТОНА И ЖЕЛЕЗОБЕТОНА (США)

В настоящее время во всем мире потребляется на 20 % больше ресурсов больше, чем воспроизводится. В частности, одним жителем США потребляется больше ресурсов, чем одним жителем любой другой страны мира. При этом на долю США приходится 25 % общего объема потребления энергии во всем мире, в то время как в этой стране проживает 5 % всех жителей планеты. Потребление энергии существенно увеличилось в последнее время в развивающихся странах, в том числе в Индии и Китае, что связано с развитием промышленности и интенсивным процессом урбанизации в этих странах. Сфера строительства США оказывает существенное влияние на состояние окружающей среды. Так, по подсчетам, различными зданиями потребляется 65 % общего количества производимой в стране электроэнергии, а также более 36 % энергоресурсов (таких, как природный газ). Кроме того, в США на долю строительства приходится около 30 % общего объема выбросов парниковых газов, примерно 12 % общего объема потребления питьевой воды. На долю США приходится также 40 % (2,7 млрд. т в год) общего объема применения строительных материалов во всем мире.
В США примерно 90 % энергии, расходуемой в течение срока эксплуатации зданий, затрачивается на их отопление, на кондиционирование воздуха в зданиях и другие цели. Остальные 10 % потребляемой энергии расходуются на производство строительных материалов, строительство зданий, их эксплуатацию, замену в зданиях различных элементов, а также на снос зданий.
Строительные материалы могут оказывать значительное влияние на окружающую среду в процессе строительства и эксплуатации различных зданий и сооружений. В связи с этим сборный бетон можно рассматривать как строительный материал, применение которого соответствует концепции устойчивого развития, что обусловлено рядом его преимуществ, рассмотренных далее.
К числу основных преимуществ изделий из сборного бетона и железобетона относится u1080 их долговечность. Сборные панели характеризуются длительном сроком службы. В процессе эксплуатации зданий, как правило, требуется только их ежегодный осмотр и при необходимости ремонт швов между ними. Панели могут оставаться в исходном положении при проведении ремонтных работ внутри здания. Стальная арматура в сборных панелях менее подвержена коррозии, чем в бетоне, укладываемом на строительной площадке, так как в заводских условиях возможен более надежный контроль качества изделий. При использовании сборных бетонных и железобетонных изделий значительно уменьшается количество отходов на строительных площадках, не загрязняются воздух и вода. Изделия не повреждаются насекомыми и другими вредителями.
Изделия из сборного бетона отличаются огнестойкостью. При этом в условиях пожара они препятствуют распространению огня; при очень сильном пожаре они способствуют защите людей от этого бедствия. Наружные стены из сборных панелей, выдержавшие воздействие пожара, могут вновь эксплуатироваться после ремонта здания.
Здания, сооруженные с применением сборного бетона и железобетона, стойки к воздействию ветровых нагрузок, включая торнадо и ураганы.
Контакт с водой не вызывает повреждений сборного бетона. Под водой в течение длительного времени он поглощает ее в малых количествах (без повреждения). В регионах, где возможны наводнения, здания из сборного бетона можно вновь эксплуатировать. Проблемы возникают только в тех случаях, когда бетон находится в контакте с материалом, препятствующим процессу влагообмена в бетоне, например, при оклеивании поверхности бетона влагонепроницаемыми виниловыми обоями в условиях влажного жаркого климата.
Отличительной чертой конструкций из сборного бетона и железобетона является их сейсмостойкость. В частности, железобетонные каркасы зданий способны выдерживать воздействие наиболее сильных землетрясений. Изделия из сборного бетона и железобетона отличаются атмосферостойкостью. Они выдерживают воздействие сопровождающихся ветром дождей, а также влажного воздуха в условиях жаркого влажного климата. При этом следует учитывать, что слой бетона не должен находиться между двумя слоями непроницаемого материала; одна из его поверхностей должна оставаться свободной от такого покрытия, чем обеспечивается влагообмен между бетоном и окружающей средой.
Сборный бетон стоек также к воздействию ультрафиолетовых лучей. При этом цвет бетонных изделий, изготовленных с применением пигментов, сохраняет первоначальную интенсивность в течение длительного времени. Применение сборного бетона дает возможность ослабить тепловой эффект в городах. Известно, что температура в пределах больших городов на 2-4оС выше, чем в окружающей их местности, что обусловлено нагреванием горизонтальных поверхностей (крыш зданий и дорожных покрытий) и в меньшей степени нагреванием вертикальных поверхностей (стен зданий). Поверхность бетона обладает отражающими свойствами, что приводит к некоторому снижению температуры в городе, в результате чего достигается экономия энергии, затрачиваемой на кондиционирование воздуха в различных зданиях, а также улучшается качество воздуха. Кроме того, поверхность бетона медленно нагревается днем и медленно охлаждается ночью, что также оказывает положительное влияние на колебания температуры в пределах города в ночные и дневные часы.
Бетон может служить защитой от воздействия рентгеновских и гамма лучей, а также от нейтронного излучения.
Бетон стоек к воздействию большинства природных сред, но может подвергаться разрушению при воздействии ряда химически агрессивных сред, например, растворов сульфатов. Повышение химической стойкости бетона достигается за счет снижения его В/Ц, соответствующих условий твердения, применения в качестве добавок к нему шлакового цемента и микро-кремнезема.
Стеновые панели из сборного бетона отличаются хорошими звукопоглощающими свойствами. В частности, звукопроницаемость бетонных стен на 80 % ниже, чем деревянных стен или стальных конструкций каркасов зданий. Процесс производства сборного бетона и железобетона также отличается рядом преимуществ. В частности, точный подбор состава бетона в заводских условиях дает возможность сократить расход материалов на его приготовление, что позволяет экономить природные сырьевые материалы. При этом уменьшается количество отходов, причем отходы могут вновь использоваться для приготовления бетона. Например, на долю рециклируемого бетона может приходиться 5-20 % крупных заполнителей, используемых при производстве сборных изделий. Применение сборных бетонных элементов сокращает сроки строительства, а также способствует снижению уровня шума и уменьшению количества пыли и различных отходов на строительных площадках.
Сборные бетонные элементы могут применяться без отделки или с отделкой поверхности. В частности, панели для наружных и внутренних стен зданий выпускаются различной текстуры и цветов, с различным профилем поверхности и не требуют значительной декоративной отделки поверхности.
Производство и применение материалов, используемых при производстве изделий из сборного бетона, связано с рядом проблем. В их числе, в частности, высокая энергоемкость цемента. В течение последних трех десятилетий в США затраты энергии на производство 1 т цемента были уменьшены на 35 %. Другой проблемой в производстве цемента является сокращение выбросов в атмосферу диоксида углерода, что также связано с затратами энергии и топлива.
В настоящее время в производстве бетона широко используются различные промышленные отходы, включающие золу-унос, доменный гранулированный шлак, микро кремнезем, предназначенные для частичной замены цемента. Зола-унос обычно используется для замены 25 % цемента, расходуемого при приготовлении бетона, шлак - для замены до 60 % цемента, микрокремнезем - для замены 5-7 % цемента. Замена шлаком 50 % цемента при прочности полученного бетона 50 МПа дает возможность уменьшить выбросы в атмосферу диоксида углерода на 45 % (в расчете на 1 м3 бетона). В бетоне также используются заполнители, получаемые из промышленных отходов, и заполнители из рециклированного бетона. Широкое применение в бетоне находят различные химические добавки, предназначенные для регулирования сроков его твердения, снижения водопотребности, улучшения удобоукладываемости и в других целях. Использование добавок дает возможность повысить качество бетона. При этом их количество так мало, что они не могут отрицательно влиять на состояние окружающей среды. Обычно количество добавок составляет 0,005-0,2 % по массе бетона. Рассмотренные свойства сборного бетона и железобетона дают возможность сделать вывод, что их применение в строительстве соответствует концепции устойчивого развития, так как позволяет экономить различные материалы, способствует уменьшению количества отходов, снижает отрицательное воздействие на окружающую среду. Возможно не только повторное использование строительных элементов из сборного бетона и железобетона, но также и их применение в виде рециклированных материалов.
Концепция устойчивого развития охватывает три следующих основных фактора - окружающая среда, общество, экономика, которые связаны между собой. При этом в сфере строительства концепция устойчивого развития предусматривает сокращение расхода различных материалов, снижение энергозатрат, сокращение объема выбросов вредных веществ в атмосферу.
Инструментом, используемым для оценки экономического обоснования выбора строительных материалов в соответствии с концепцией устойчивого развития, является анализ стоимости жизненного цикла сооружения, учитывающий все затраты в течение указанного периода, включая затраты на строительство и последующие затраты на эксплуатацию, ремонт, снос сооружения.
Для оценки влияния сооружений, в частности, различных зданий, на окружающую среду используется метод оценки их u1078 жизненного цикла, учитывающий все аспекты цикла. При этом рассматриваются следующие аспекты влияния на состояние окружающей среды: добыча сырья для производства строительных материалов и изделий, процесс их изготовления, добыча топлива для производства энергии, транспортирование строительных материалов и изделий, процесс сооружения строительных объектов, эксплуатация объектов (в том числе потребление энергии, ремонт и реконструкция), снос объектов с последующим рециклированием или захоронением образовавшихся отходов. Например, в случае сборного бетона учитываются следующие фазы жизненного цикла: производство цемента, добыча и производство заполнителей для бетона, транспортирование цемента, золы-унос и заполнителей на завод сборного бетона, затраты энергии и объем вредных выбросов при транспортировании этих материалов.