У вступі обґрунтований вибір і актуальність теми дослідження, визначена мета, задачі і методи дослідження, наукове і практичне значення роботи; наведені дані про особистий внесок здобувача і апробацію дисертаційної роботи; розглянуті основі положення, що винесені на захист.

У першому розділі наведений аналіз підходів до підвищення радіаційної якості житлових будівель на сучасному етапі розвитку України, пов'язаних з інноваційними напрямками житлового будівництва - переходом на використання теплозберігаючих різновидів будівельних матеріалів огороджуючих зовнішніх стін, застосування каркасних конструкцій в багатоповерхових будівлях, підвищення вимог замовника до комфортності житла, що обумовили ріст малоповерхового житлового будівництва. Аналіз стану системи радіаційного контролю будівельного виробництва, як механізму забезпечення радіаційної якості житла, показав, що вона не в повній мірі відповідає вимогам сучасної концепції радіаційного захисту і вимагає удосконалення.

В Україні створено правове поле забезпечення радіаційної якості житлових будівель, що відповідають міжнародним вимогам до продукції, що випускається.

Система радіаційного контролю будівельного виробництва (СРКБВ) повинна виконувати функції (дотримання допустимого рівня регламентованих параметрів U_і<U; управління U_і<U<U; підвищення якості), а рівень якості повинен закладатися на стадії проектування і зведення будівель.

Аналіз діючої СРКБВ на відповідність вимогам ISO-9000 показав, що вона виконує тільки функцію додержання допустимого рівня так, як не охоплені безпосередньо контролем джерела радононадходження будівельного виробництва і не визначений об'єм необхідної апріорної інформації для закладки радіаційної якості на стадії проектування будівлі.

Основи забезпечення радіаційної якості житлових будівель закладені в працях Крисюк Е.М., Лівінського О.М., Лося І.П., Машковича В.П., Сидельнікової О. П, Соколова І.А. та ін.

З урахуванням аналізу стану досліджень по забезпеченню радіаційної якості для сучасного житлового будівництва сформульована мета і науково-практичні задачі з вирішення.

Другий розділ. Для виконання СРКБВ функцій управління і закладки радіаційної якості будівлі на стадії проектування необхідно забезпечити отримання необхідної інформації про параметри іонізуючих джерелах на регіональному рівні і можливих захисних заходах.

Необхідні вихідні дані для рішення завдання забезпечення радіаційної якості на стадії проектування будинку, з урахуванням запитів замовника, включають:

- конструктивні дані запроектованого будинку (тип будинку по використовуваному матеріалу, розміри й поверховість будинку, планувальні вирішення приміщень), наявність підвалів (напівпідвальних, цокольних приміщень) та ін.;

- фізико-механічні і радіаційні параметри на земельній ділянці, що відведена під будівництво (, _s, W, А_{пит. Ra}), які визначають величину радононадходження із ґрунту, що підстилає;

- радіаційні й радонові параметри будівельних матеріалів (А_эфcci, А_{пит. Racci});

- кількісні показники основних груп захисних заходів на регіональному рівні та ін.

Соціально-економічна структура суспільства впливає на конструктивні вирішення будинків (рис.1). Вирішення завдання в кожному конкретному випадку базується на врахуванні економічних, соціальних, естетичних, технічних і ресурсних можливостей суспільства.

Сучасні тенденції розвитку житлового та іншого цивільного будівництва в Україні, на даному етапі розвитку, характеризуються збільшенням будівництва індивідуальних малоповерхових і каркасних багатоповерхових житлових будинків з різним рівнем комфортності.

Рис. 1. Інноваційні напрямки житлового будівельного виробництва в Україні.

Аналіз конструктивних рішень сучасних різновидів житлових будинків, виконаних з урахуванням запитів замовників, показав, що х:

перші поверхи багатоповерхових будинків, у більшості випадків, використовуються для розміщення підприємств обслуговування населення;

у малоповерхових житлових будинках закладається протирадоновий захисний екран у фундамент будинку;

при використанні підземної частини багатоповерхового житлового будинку для паркування автомашин передбачається встановлення витяжної примусової вентиляції та ін.

Забезпечення радіаційної якості об'єктів будівництва полягає в приведенні рівня кожного регламентованого радіаційного параметру відповідно до вимог нормативних документів за рахунок реалізації j-го захисного заходу коефіцієнт ослаблення :

(1)

де - регіональний контрольний рівень i-го параметра.

Структурна схема системи управління радіаційного контролю будівельного виробництва, що відповідає вимогам системи якості продукції ISO-9000 і інноваційним напрямкам, наведена на рис. 2.

Рис. 2. Структурна схема закладання радіаційної якості будинку на стадії проектування

Вирішення завдань ведеться відповідно до рекомендацій нормативно-правових документів вибором різновиду проведення СРКСП - систематичних радіаційних обстежень (СРО) для одержання значень параметрів іонізуючих джерел виробництва з вірогідністю 70-80%, необхідної для вирішення завдання прогнозу закладання рівня радіаційної якості на стадії проектування будинку.

Третій розділ. За результатами даних систематичних радіаційних обстежень будівельних матеріалів і підстилаючих ґрунтів на території Дніпропетровської області визначені розподіл ефективної питомої активності ЕРН А_{еф. си}, Бк/кг, і радононадходження q_{ексх. си}, мБк/м²·с, для основних різновидів будівельних матеріалів і розподіл радононадходження із ґрунтів на території м. Дніпропетровська. Аналіз радононадходження із грунтів на території міста показав, що 31% території міста відноситься до І категорії радононебезпеки (q_{ексх. гр}?25 мБк/м²с), 36% території - до ІІ категорії радононебезпеки (q_{ексх. гр} від 25 до 50 мБк/м²с) і 34% території - відповідають ІІІ категорії радононебезпеки (q_{ексх. гр} від 50 до 75 мБк/м²с).

Знання параметрів іонізуючих джерел будівельного виробництва (А_{еф. см}, Бк/кг; q_{ексх. гр (см),} мБк/м²с) дозволяє оцінити створений ними радіаційни фон в приміщеннях будинків житлового фонду міста, який оцінюється за величиною двох регламентованих радіаційних параметрів:

потужності поглиненої дози в приміщенні:

МПД_прим, мкГр/год = f (А_{еф. ок}), (2)

що створюється г - випромінюванням при розпаді радіонуклідів і характеризує величину зовнішньої ефективної дози опромінення;

еквівалентної рівноважної об'ємної активності радону і його дочірніх продуктів розпаду в повітрі приміщення:

ЕРОА_Rnприм, Бк/м³ = f (q_{ексх. гр}, q_{ексх. ок}, л_в), (3)

величина якої визначає внутрішню складову ефективної дози опромінення людини.

За результатами систематичних радіаційних обстежень будинків житлового фонду міста накопичено статистичний матеріал, що дозволяє визначити сумарну ефективну дозу опромінення Н_еф?, мЗв/год, і визначити рівень радіаційної якості будинків (рис.3) за величиною радіаційного ризику:

R_{рад1 (в) пов} = r х (Н + Н) (4)

Рис. 3. Оцінка рівня радіаційної якості будинків житлового фонду м. Дніпропетровська

Будинок вважається радіаційнобезпечним, якщо R_рад?5.10^-5 - припустимого рівня ризику, встановленого НРБУ-97.

В результаті виконаних досліджень встановлено, що більшість приміщень перших поверхів житлових будинків міста не відповідають умовам радіаційної безпеки, особливо малоповерхові будинки, і вимагають проведення захисних заходів. Для верхніх поверхів будинків рівень радіаційної якості близький до припустимого рівня ризику R =5^.10^-5.

Нами приведені дослідження радіаційної якості житла, які пов'язані з реконструкцією п'ятиповерхових житлових будинків 60-80 років забудови, що складають до 23% житлового фонду в Україні і потребують реконструкції або зносу з причин низької якості і потенційної аварійності.

Відомими методами реконструкції п'ятиповерхових житлових будинків є надбудова мансарди, багатоповерхова (до 10-16 поверхів) надбудова і комбінування багатоповерхової надбудови з розширенням корпусу існуючої будівлі.

Основна мета при цьому - не зносити будинок, а перебудовувати його, проводячи повну реконструкцію із застосуванням недорогих вітчизняних матеріалів, скоротити витрати на реконструкцію й одержати додаткове житло в надбудованій частині.

Як показали приведені дослідження, при будь-якому методі реконструкції, конструкція п'ятиповерхового житлового будинку не зазнає корінних змін, тобто величини параметрів іонізуючих джерел виробництва і створюваний ними радіаційний фон в приміщеннях будинку залишаються на попередньому рівні. Зменшити їх можна тільки на основі реалізації архітектурно-планувальних й інших технічних захисних заходів. Так, при будь-якому методі реконструкції будинку, зменшити радононадходження із ґрунту в повітря приміщень першого поверху можна за рахунок встановлення протирадонового захисного екрану з поліетиленової плівки поверх фундаменту будинку в процесі заміни комунальних мереж (технічний варіант захисту), або передбачити розміщення на першому поверсі підприємств для обслуговування населення, що відповідає сучасним вимогам до комфортності житла.

Встановлені закономірності змін термічного опору і виділення радіоактивного газу радону, а також їх взаємозв'язку в теплозберігаючих будівельних матеріалах (газобетон, пінобетон та ін.), що відбуваються від дифузійних процесів тепло - і масопереносу, їх взаємозв'язок підтверджується законом Фур'є і Фіка.

При зведенні 16-поверхового залізобетонного каркасу будинку використовуються залізобетонні колони, плити перекриття, а для огороджуючих конструкцій - стінові блоки з автоклавного ніздрюватого бетону. Розрахункові значення радіаційних параметрів і показника радіаційної якості 16 поверхового будинку, що надбудовується, наведені у табл. 1.

Таблиця 1

Розрахункові значення радіаційних параметрів 16 поверхового залізобетонного каркасу будинку, що надбудовується

Будівельні матеріали, що застосовуються для огороджуючих конструкцій при реконструкції житлових будинків, у відповідності до вимог по теплозбереженню, мають широкий діапазон варіювання радіаційних параметрів (А_ефси, Бк/кг - від 26 до 92 і q_ексх, мБк/м^2. с - від 1,5 до 5,2), який не перевищує припустимого рівня.

Уперше проведені дослідження радіаційних параметрів матеріалів, що рекомендуються до застосування при реконструкції 5-ти поверхових житлових будинків з урахуванням теплозберігаючих технологій (газобетон, пінобетон, перлітобетон, керамзитобетон і ін.), які мають високий термічний опір.

Четвертий розділ. Одним з інноваційних напрямків будівельного виробництва в Україні є підвищення теплотехнічних вимог та радіаційної безпеки до огороджуючих конструкцій будинків, що споруджують.

Щорічно будівельний комплекс України споживає приблизно 30% енергоресурсів від загальної їх кількості. Із цього балансу 85% припадає на частку тепла, що витрачається для опалення житлових і громадських будівель. При цьому втрати тепла в оточуюче середовище в різних типах будинків становлять від 20 до 60%, що відбувається через низькі теплозахисні властивості огороджуючих конструкцій.

Загальновизнаним нормативним показником рівня ефективності огороджуючих конструкцій будинків і споруд вважається мінімальний обов'язковий термічний опір окремих огороджуючих елементів, R_omin, м^2. t^оС/Вт.

Нові енергоефективні вимоги до огороджуючих конструкцій в Україні введені відповідно до ДБН В.2.6 - 31.2006 "Конструкції будинків і споруд. Теплова ізоляція будівель". Там встановлено, що мінімально допустимі рівні термічного опору будівельних матеріалів огороджуючих конструкцій житлових будинків R_оmin, м•t^oС/Вт, повинні бути не менше 2,5.

Підвищення нормативних вимог до величини термічного опору будівельних матеріалів огороджуючих конструкцій R_терм, м²•t^oС/Вт може забезпечуватися за рахунок двох параметрів матеріалу: л_с, Вт/м•t^oС і d_{буд. мат} (рис.4).

Рис. 4. Забезпечення припустимого рівня термічного опору для одношарових будівельних матеріалів в залежності від товщини і густини

Аналіз забезпечення мінімально допустимого рівня термічного опору матеріалів R_{терм. min} = 2,5 м²•t^oС/Вт (рис. 4) показує, що різко знижується кількість матеріалів, які можуть застосовуватись для одношарового будівництва.

Це тільки кладка із пустотілих керамічних блоків із газобетону, а в багатоповерховому будівництві необхідно здійснювати перехід на каркасні конструкції з використанням двошарових і багатошарових панелей зовнішніх стін. Застосування радіаційно небезпечних матеріалів спричинило необхідність вивчення їх іонізуючих випромінювань.

Комбінована конструкція багатоповерхового будинку з нежитловими першими поверхами відповідає запитам замовника щодо комфортності не тільки житла, але і наявності підприємств сфери обслуговування. Ці запити реалізуються на основі архітектурно-конструктивних рішень при проектуванні будинку.

При цьому одночасно підвищується рівень радіаційної якості житлової частини будинку за рахунок ослаблення радононадходження із ґрунту, що підстилає у повітря приміщень, міжповерховими перекриттями.

При товщині плити перекриття 220 (300) мм зменшення радононадходження в повітря приміщень третього поверху житлового будинку складає 73 - 89%.

Якщо у запроектованому багатоповерховому будинку передбачається віддати всі поверхи під житло, то, для зменшення радононадходження із ґрунту в повітря приміщень, необхідно обов'язково встановлювати поверх фундаменту будинку протирадоновий захисний екран (ПЗЕ), матеріал якого повинен мати малу газопроникність (поліетилен, техноеласт-альфа, важкий бетон), яку слід оцінити по величині коефіцієнта дифузії надходження радону в_дифRn, м²/с.

Розглянуті питання конструктивних рішень багатоповерхових житлових будинків дозволяють визначити їх радіаційну якість.

Так, для залізобетонного каркасного багатоповерхового житлового будинку, перші поверхи якого не призначені для житла, параметри будівельних матеріалів конструкцій наведені в табл. 2.

Таблиця 2

Величини радіаційних параметрів конструкцій будинку

Для сучасних конструкцій багатоповерхових житлових будинків найменша ефективна доза опромінення характерна для каркасного будинку із газобетону, а найбільша - для збірно-монолітного будинку із бетону з утеплювачем.

Конструктивні рішення малоповерхових житлових будинків в Україні використовують досить різні будівельні матеріли для теплозберігаючих огороджуючих конструкцій, які характеризуються діапазоном А_{еф. -} від 45 до 125 Бк/кг, і масою на 1 м² m - від 320 до 1140 кг/м².

Знання параметрів будівельних матеріалів, що відповідають вимогам теплозахисту, дозволяє оцінити перше іонізуюче джерело будівельного виробництва - огороджуючі конструкції будинку. Друге іонізуюче джерело - радононадходження із підстилаючого грунту під будинком є більш значимим і багато в чому залежить від конструктивного вирішення будинку. При швидкості ексхаляції (надходження) радону із ґрунту в повітря приміщення обов'язково потрібне встановлення ПЗЕ, який виготовляється із матеріалів з малою газопроникністю, і закладається в фундамент будинку.

П'ятий розділ. Оцінка рівня радіаційної якості житлових будинків має проводитися як із соціальної, так і з економічної точки зору. Це особливо важливо з урахуванням особливостей сприйняття людиною радіаційної небезпеки в приміщеннях будинків і витрат на реалізацію захисних заходів, що визначає необхідність розкриття механізму компенсації інвестицій на реалізацію захисних заходів і отриманого при цьому соціального і економічного виграшу.

Доцільність проведення захисних заходів оцінюється по співвідношенню "користь-шкода":

Х (5)

Для одержання прямих кількісних значень необхідно вимірювати користь (-) і шкоду (Х) в однакових одиницях. Це можливо, якщо вираження користі (-) представити у вигляді функції:

(-) = f (Н_{еф. кіл.,} Звхчол; а, грн/Звхчол),

де а - грошовий еквівалент.

З урахуванням характеру і особливостей будівельного виробництва зменшення збитку здоров'ю - при проведенні захисних заходів оцінюється:

= а х (Н_{еф. кіл. пот} - Н^і_{еф. кіл. і}) = а хДН_{еф. кіл.,} (6)

де

Н_{еф. кіл. пот}, Н^і_{еф. кіл. -} ефективна колективна доза потенційна і при реалізації і - го захисного заходу, чолхЗв.

ДН_{еф. кіл} - показник ефективності реалізації і-го захисного заходу.

Витрати на реалізацію захисних заходів при будівництві будинку включають два параметри:

апріорні витрати Х^j, що відбивають реальні витрати на не перевищення припустимого ризику стохастичних безпорогових ефектів у рік у мешканців будинку N_{жит. чол}:

Х^j = а^j x H x N_жит; (7)

апостеріорні витрати Х_експл, які відбивають відвернений збиток захисними заходами на весь період експлуатації будинку t_експл., років:

Х_експл = Х^j х t_експл (8)

Максимально припустимі витрати на проведення захисних заходів установлені, виходячи з умови, що опромінення колективною ефективною дозою в 1 чолхЗв приводить до потенційного збитку, що дорівнює втратам одного чолроку життя населення. Величина грошового еквівалента втрати 1 чолроку життя встановлюється в розмірі не менше національного доходу на 1 особу.

Витрати на захисні заходи кожного об'єкта будівництва окуповуються за термін t_окуп. років:

t_окуп. = (9)

де - сумарні витрати на реалізацію заходів, грн.; НВД_1чол - національний валовий дохід на одну особу. Час окупності витрат на захисні заходи залежить від кількості мешканців у будинку, тобто пропорційні кількості поверхів в будинку t_окуп= f (n_{поверх.)}.

При досягненні терміну окупності витрат на захисні заходи суспільство від експлуатації будинків починає одержувати прибуток (немає необхідності компенсувати витрати мешканцям будинку на лікування через вплив радіаційного середовища в приміщеннях), який можна оцінити величиною коефіцієнта виграшу конструктивного рішення будинку К_к. _р:

К_к. _р. = (10)

де - час експлуатації і час окупності будівлі, роки.

Результати оцінки ефективності забезпечення радіаційної якості для основних напрямків сучасного житлового будівництва за терміном окупності витрат t_окуп = f (n_{поверх.)}, років, і економічного коефіцієнта виграшу конструктивного рішення К_к. _р = f (n_{поверх.)} зведені до табл.3.

Таблиця 3

Економіко-соціальні показники радіаційної якості для сучасних напрямків розвитку житлового будівництва

У цілому, за результатами виконаних досліджень по вдосконаленню СРКБВ, виконання функції управління радіаційною якістю житлового будинку на стадії проектування забезпечило одержання необхідної інформації, що дозволило значно знизити рівень безконтрольності і невизначеності радіаційної обстановки в приміщеннях, які створюються іонізуючими джерелами будівельного виробництва.

Одержані результати досліджень склали основу структурної моделі забезпечення радіаційної якості житла, що була впроваджена на ряді підприємств будівельного комплексу м. Дніпропетровська і дозволила одержати соціальний і економічний ефект в розмірі 50 тис. грн.

Загальні висновки