РАЗРАБОТКА УГЛЕРОДСОДЕРЖАЩИХ МАТЕРИАЛОВ ДЛЯ ОБЕСПЕЧЕНИЯ БЕЗОПАСНОЙ СРЕДЫ ОБИТАНИЯ ЧЕЛОВЕКА

Сергей Томаровщенко

РАЗРАБОТКА УГЛЕРОДСОДЕРЖАЩИХ МАТЕРИАЛОВ ДЛЯ ОБЕСПЕЧЕНИЯ БЕЗОПАСНОЙ СРЕДЫ ОБИТАНИЯ ЧЕЛОВЕКА

В данной работе были разработаны и исследованы акустические штукатурные смеси на основе углеродсодержащих материалов; установлена эффективность применения рецептурных компонентов и изучены их физико-химические свойства; согласно специализированной методике измерены и произведены расчеты акустических характеристик опытных образцов звукоизоляционных перегородок; с помощью высокоточного оборудования определены экологические и эксплуатационные характеристики предложенных материалов; разработана безопасная технология их производства; предложены рекомендации по снижению уровня профессиональных рисков по шумовому фактору на предприятии ООО «Алексеевский соевый комбинат»»; определена экономическая эффективность внедрения шумопонижающих строительных смесей на рынок современных строительных материалов и конструкций.

Охрана труда

Дипломы

Вуз: Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова (БГТУ им. В.Г. Шухова)

ID: 5eadd5cbca23590001cb8639

UUID: 23469110-6ee0-0138-3458-0242ac180006

Язык: Русский

Опубликовано: больше 4 лет назад

Просмотры: 32

14.64

Сергей Томаровщенко

Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова (БГТУ им. В.Г. Шухова)

Комментировать 0

Рецензировать 1

Скачать - 2,4 МБ

Поделиться работой

1 МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ «БЕЛГОРОДСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ им. В.Г. ШУХОВА» (БГТУ им. В.Г. Шухова) МАГИСТАТУРА Кафедра безопасности жизнедеятельности На правах рукописи Томаровщенко Сергей Сергеевич РАЗРАБОТКА УГЛЕРОДСОДЕРЖАЩИХ МАТЕРИАЛОВ ДЛЯ ОБЕСПЕЧЕНИЯ БЕЗОПАСНОЙ СРЕДЫ ОБИТАНИЯ ЧЕЛОВЕКА Выпускная квалификационная работа (магистерская диссертация) на соискание квалификации (степени) магистра Направление 20.04.01 «Техносферная безопасность» магистерская программа «Безопасность технологических процессов и производств» Научный руководитель: к.т.н., доцент Прушковский И.В. Допущен к защите Заведующий кафедрой БЖД _________________д.т.н., профессор Лопанов А.Н. Белгород 2019 г.

2 ЗАДАНИЕ на выпускную квалификационную работу (магистерскую диссертацию) Томаровщенко Сергей Сергеевич Тема магистерской диссертации: «Разработка углеродсодержащих материалов для обеспечения безопасной среды обитания человека» утверждена приказом по университете № ____ от «__»____________2019 г. Научный руководитель: к.т.н., доцент Прушковский И.В. Срок сдачи студентом в завершенном виде «__»_________2019 г. Исходные данные для магистерской диссертации: патент РФ № 2392246 Российская Федерация, «Сухая строительная смесь», опубл. 20.06.2010 г.; патент РФ № 2526449 Российская Федерация, «Тепло-шумовлагоизолирующий термостойкий материал и способ его изготовления», опубл. 20.08.2014 г.; полезная модель к патенту РФ № 82371 Российская Федерация, «Строительный материал для экранирования помещений», опубл. 20.04.2009 г., СП 51.13330.2011 «Защита от шума. Актуализированная редакция СНиП 23-03-2003»; ГОСТ 330832014 «Смеси сухие строительные на цементном вяжущем для штукатурных работ. Технические условия»; ГОСТ 9.048-89 «Единая система защиты от коррозии и старения (ЕСЗКС). Изделия технические. Методы лабораторных испытаний на стойкость к воздействию плесневых грибов»; МР 2.1.7.2297–07 «Обоснование класса опасности отходов производства и потребления по фитотоксичности»СанПиН 2.2.4.3359-16 «Санитарно-эпидемиологические требования к физическим факторам на рабочих местах». Перечень глав магистерской диссертации: Введение. 1. Системное представление современного состояния исследований в области электромагнитной и акустической экологизации среды обитания человека. 2. Методология экспериментальных исследований и характеристика используемых материалов. 3. Исследование физико-химических свойств материалов и разработка рационализированного состава. 4. Технологические аспекты и технико-экономическое обоснование производства углеродсодержащих смесей. Заключение. Перечень графического материала: 1) Цели и задачи выпускной квалификационной работы; 2) Научная новизна и практическая значимость; 3) Актуальность работы и рабочая гипотеза исследований; 4) Объекты исследования; 5) Методологические способы решения исследовательских задач; 6) Исследование эффективности изоляции воздушного шума; 7) Исследование прочностных характеристик акустических смесей; 8) Определение показателей микробиологической стойкости смесей; 9) Оценка фитотоксичности сырьевых компонентов акустических смесей. 10) Определение удельной эффективной активности естественных радионуклидов в углеродсодержащих смесях.

3 11) Исследование эффективности экранирования электромагнитного излучения углеродсодержащими материалами. 12) Разработка рекомендаций по снижению уровня профессиональных рисков по шумовому фактору на предприятии ООО «Алексеевский соевый комбинат». 13) Проектирование обобщенной технологической линии по получению углеродсодержащих смесей акустического назначения. 14) Бизнес-планирование и концепция коммерциализации проекта. 15) Список публикаций. Дата выдачи задания «__» ___________201__ г. Научный руководитель ___________ (подпись) Студент ___________ (подпись) Прушковский И.В. (фамилия инициалы) Томаровщенко С.С. (фамилия инициалы)

4 Аннотация на магистерскую диссертацию Разработка углеродсодержащих материалов для обеспечения безопасной среды обитания человека Пояснительная записка 84 стр., 29 рис., 24 табл., 32 источников. ЗВУКОИЗОЛЯЦИЯ УГЛЕРОДСОДЕРЖАЩИХ МАТЕРИАЛОВ, БЕЗОПАСНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ПРОИЗВОДСТВА АКУСТИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ, ШТУКАТУРНЫЕ СТРОИТЕЛЬНЫЕ СМЕСИ Современное состояние среды жизнедеятельности человека характеризуется интенсификацией энергонасыщенности вследствие высокого уровня урбанизации и техногенеза природных и производственных территорий. Производственно обусловленные и профессиональные заболевания, вызываемые длительным воздействием физических вредных и опасных факторов рабочей среды, относятся к числу наиболее распространенных отклонений в состоянии здоровья работников. При этом производственный шум и электромагнитное излучение входят в перечень доминирующих и взаимосвязанных причин повышения уровня риска возникновения несчастных случаев на производстве вплоть до инвалидизации, снижения общей работоспособности персонала и роста экономических потерь предприятий. В связи с этим, перспективным направлением научных изысканий становится разработка функциональных материалов для защиты человека от патологического воздействия вредных факторов. В данной работе были разработаны и исследованы акустические штукатурные смеси на основе углеродсодержащих материалов; установлена эффективность применения рецептурных компонентов и изучены их физикохимические свойства; согласно специализированной методике измерены и произведены расчеты акустических характеристик опытных образцов звукоизоляционных перегородок; с помощью высокоточного оборудования определены экологические и эксплуатационные характеристики предложенных материалов; разработана безопасная технология их производства; предложены рекомендации по снижению уровня профессиональных рисков по шумовому фактору на предприятии ООО «Алексеевский соевый комбинат»»; определена экономическая эффективность внедрения шумопонижающих строительных смесей на рынок современных строительных материалов и конструкций. По материалам исследований опубликовано 6 статей в электронных ресурсах и в сборниках трудов конференций. Автор принимал участие в конкурсах «Инновационные разработки молодых исследователей Белгородской области» (региональный отбор программы УМНИК) (Белгород, 2018) и «Кубок молодых инноваторов БГТУ им. В.Г. Шухова» (Белгород, 2019).

5 Abstract master's thesis Development of carbon-containing materials to ensure a safe human environment Explanatory note 84 p., 29 fig., 24 tab., 32 sources. KEYWORDS: SOUNDPROOFING OF CARBONACEOUS MATERIALS, SAFE PRODUCTION TECHNOLOGY OF ACOUSTIC MATERIALS, PLASTER MIXES The current state of the human environment is characterized by the intensification of energy saturation due to the high level of urbanization and technogenesis of natural and industrial areas. Work-related and occupational diseases caused by long-term exposure to physical hazards and hazards of the working environment are among the most common health conditions of workers. At the same time, industrial noise and electromagnetic radiation are included in the list of dominant and interrelated reasons for increasing the risk of accidents at work up to disability, reducing the overall efficiency of personnel and increasing economic losses of enterprises. In this regard, a promising area of scientific research is the development of functional materials to protect people from the pathological effects of harmful factors. In this paper, was developed and studied acoustic plaster mixtures based on carbon-containing materials; the effectiveness of the use of prescription ingredients and studied their physico-chemical properties; according to a specialized technique measured and calculated acoustic characteristics of prototypes of sound-proof partitions; using high-precision equipment specified environmental and operational characteristics of the proposed materials; developed safe production technology; the recommendations on reducing the level of professional risks on the noise factor at the enterprise "Alekseevsky soy combine" are proposed; the economic efficiency of the introduction of noisereducing mixes on the market of modern building materials and structures is determined. According to the research published 6 articles in electronic resources and proceedings of conferences. The author took part in competitions "Innovative developments of young researchers of the Belgorod region" (regional selection of the program UMNIK) (Belgorod, 2018) and "Cup of young innovators of BSTU. V. G. Shukhov" (Belgorod, 2019).

6 СОДЕРЖАНИЕ Введение………………………………………………………………… Глава 1. Системное представление современного 8 состояния исследований в области акустической и электромагнитной экологизации среды обитания человека…..……………………………………………………... 10 1.1. Теоретические аспекты комплексного снижения уровня вредных физических факторов в энергонасыщенном рабочем пространстве…………... 1.2. Мониторинг патологического воздействия на 11 человека загрязнения окружающей среды по шумовому и электромагнитному факторам…………………………………………………………………………… 16 1.3. Перспективы применения углеродсодержащих компонентов в химическом и структурном составе защитных материалов…………………… 19 1.4. Диссертационный и патентный поиск в области формирования безопасности на рабочих местах с повышенными уровнями энергетических характеристик звуковых и электромагнитных полей………………………… 21 1.5. Выводы по главе 1…………………………………………………….. Глава 2. Методология экспериментальных исследований 25 и характеристика используемых материалов……………………………………... 26 2.1. Характеризация базовых сырьевых компонентов как объектов исследования………………………………………………………………………. 26 2.2. Аппаратурное обеспечение и методологические способы решения исследовательских задач………………………………………………………… 34 2.3. Выводы по главе 2…………………………………………………… 37 Глава 3. Исследование физико-химических свойств материалов и разработка рационализированного состава……………………………………... 38 3.1. Обоснование вариативного отбора рецептурных компонентов……. 39 3.2. Анализ результатов акустических испытаний материалов………… 41 3.3. Исследование эффективности экранирования электромагнитного излучения углеродсодержащими материалами…………………………………. 46 3.4. Прочностные особенности разработанных штукатурных смесей…. 47

7 3.5. Показатели микробиологической стойкости строительных смесей на основе углеродсодержащих материалов…………………………………… 3.6. Оценка фитотоксичности сырьевых 49 компонентов углеродсодержащих смесей для штукатурных работ…………………………... 53 3.7. Определение удельной эффективной активности естественных радионуклидов в углеродсодержащих смесях………………………………….. 56 3.8. Проектирование и многокритериальная оптимизация составов…… 58 3.9. Выводы по главе 3…………………………………………………….. 60 Глава 4. Технологические аспекты и технико-экономическое обоснование производства строительных углеродсодержащих смесей………. 62 4.1. Проектирование обобщенной технологической схемы получения сухих строительных смесей для штукатурных работ…………………………... 63 4.2. Бизнес-планирование и концепция коммерциализации проекта по выпуску строительной продукции для систем обеспечения безопасной среды обитания человека………………………………………………………………… 68 4.2.1. Оценка экономического потенциала и эффективности бизнеспроекта……………………………………………………………………………... 68 4.2.2. Финансовая структура инвестиционного проекта………………… 72 4.2.3. Определение показателей эффективности проекта……………….. 74 4.3. Внедрение результатов исследований……………………………….. 78 4.4. Выводы по главе 4…………………………………………………….. 80 Заключение…………………………………………………………………. 82 Библиографический список……………………………………………….. 84 Приложения………………………………………………………………… 88

8 ВВЕДЕНИЕ Актуальность работы. Современное состояние окружающей среды и жизнедеятельности человека характеризуется интенсификацией энергонасыщенности и наукоемкости вследствие высокого уровня урбанизации и техногенеза природных и производственных территорий. Производственно обусловленные и профессиональные заболевания, вызываемые длительным воздействием физических вредных и опасных факторов рабочей среды, относятся к числу наиболее распространенных отклонений в состоянии здоровья работников. При этом производственный шум и электромагнитное излучение входят в перечень доминирующих и взаимосвязанных причин повышения уровня риска возникновения инвалидизации, несчастных снижения общей случаев на производстве работоспособности вплоть персонала и до роста экономических потерь предприятий [1,2]. В связи с этим актуальной задачей научных изысканий становится комплексный подход к санитарно-гигиенической оценке условий формирования факторов риска для персонала и населения, заключающийся в оптимизации жизнеобеспечения территориальных зон по шумовому и электромагнитному фактору с применением рационализированных организационно-управленческих, технологических и экономических решений, мониторинговых и экспериментальных исследований. Перспективным научным направлением является применение функциональных строительных и отделочных материалов и технологий изоляционного и поглотительного назначения на основе углерода, рациональный подбор которых зависит от конструктивных и объемнопланировочных решений зданий и территорий. Целью данной работы является разработка углеродсодержащих смесей, применяющихся для облицовочных и штукатурных работ внутри помещения с целью оптимизации акустической и электромагнитной обстановки в энергонасыщенном рабочем пространстве. Для достижения указанной цели решались следующие задачи: 1) постановка рабочей гипотезы исследования и теоретическое обоснование

9 эффективности применения акустических материалов; углеродсодержащих 2) компонентов определение в составе рациональных методов инструментального анализа и методологии решения исследовательских задач; 3) оценка экспериментальных показателей эффективности изоляции воздушного шума для перегородок со штукатурным углеродсодержащим слоем; 4) исследование эффективности экранирования электромагнитных волн углеродсодержащими материалами; 5) изучение прочностных особенностей акустических смесей; 6) определение показателей микробиологической стойкости строительных углеродсодержащих смесей; 7) оценка фитотоксичности сырьевых компонентов функциональных материалов; 8) определение удельной эффективной активности естественных радионуклидов в углеродсодержащих смесях; 9) проектирование и многокритериальная оптимизация составов; проектирование обобщенной углеродсодержащих смесей технологической акустического линии по назначения; 10) получению 11) оценка экономического потенциала и показателей эффективности бизнес-проекта для малого инновационного предприятия по внедрению разработанных смесей в системы безопасной жизнедеятельности человека. Научная новизна работы заключается в установлении закономерности изменения уровней многослойную звукового ограждающую углеродсодержащими смесями, давления при конструкцию со заключающейся прохождении штукатурной в том, что звука через обработкой наибольшей акустической эффективностью обладают материалы на основе шунгита в ряду: образцы с модифицированным шунгитом → образцы с шунгитом → образцы с активированным углем → образцы с техническим углеродом (строительной сажей). Акустическая углеродсодержащих эффективность штукатурных смесей изоляции воздушного закономерно шума повышается с увеличением толщины слоя в диапазоне 0,5; 15; 30 мм соответственно: для модифицированного шунгита – 8; 12; 17 дБ; для шунгита – 7; 10; 15 дБ; для активированного угля – 6; 9; 13; для технического углерода – 4; 6;10 дБ.

10 ГЛАВА 1. СИСТЕМНОЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЕ СОВРЕМЕННОГО СОСТОЯНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ В ОБЛАСТИ АКУСТИЧЕСКОЙ И ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЙ ЭКОЛОГИЗАЦИИ СРЕДЫ ОБИТАНИЯ ЧЕЛОВЕКА Основным подходом к обеспечению комплексной безопасности населения и персонала по шумовому и электромагнитному фактору является использование фундаментальных методологических основ и результатов прикладных исследований отечественных и зарубежных ученых в области проектирования систем защиты человека от акустического и магнитоэлектрического загрязнения на основе функциональных композиционных материалов. Согласно «Трудовому кодексу Российской Федерации» от 30.12.2001 N 197-ФЗ (ред. от 01.04.2019) [1], ст. 219 каждый работник имеет право на труд в безопасных условиях, отвечающих требованиям охраны труда, поэтому обеспечение благоприятной акустической среды на рабочих местах является актуальной задачей науки и общества. В данной главе представлен обзор современного состояния проблемы использования углеродсодержащих компонентов в системах защиты населения и персонала от негативного воздействия повышенного уровня энергетических характеристик звуковых и электромагнитных полей. Отражены основные аспекты санитарно-эпидемиологических и мониторинговых исследований патологического воздействия акустических колебаний и магнитоэлектрических волн на человека в условиях производственной и бытовой среды. Проанализированы литературные данные об используемых традиционных компонентах и средствах достижения эффективности шумопонижения, электромагнитного подавления и экранирования. В результате проведенного диссертационного и патентного поиска установлена и теоретически обоснована необходимость и императивность разработки инновационных функциональных материалов на основе углерода с высокими защитными и эксплуатационными свойствами по отношению к акустическому и электромагнитному воздействию.

11 1.1. Теоретические аспекты комплексного снижения уровня вредных физических факторов в энергонасыщенном рабочем пространстве Шум как вредный производственный фактор оказывает патологическое воздействие на организм человека, вызывая различные функциональные отклонения. Для снижения шума до допустимых по санитарным нормам уровней звукового давления на рабочих местах используются различные способы, материалы и конструкции, создающие преграду на пути его распространения. Выбор эффективных решений для минимизации посторонних звуков зависит от поставленной задачи. Обобщенная структурно-классификационная схема методов борьбы с акустическим загрязнением в производственной среде представлена на рис. 1.1 [2-4]. Методы борьбы с шумом Предпроектная стадия Стадия реализации проекта Стадия существования проекта Снижение шума в источнике генерирования звука Снижение шума на пути его распространения Снижение шума в защищаемом объекте Конструктивные и административные: - создание малошумных механизмов и машин; -своевременный ремонт механизмов и др. Конструктивные и градостроительные: - применение акустических экранов; - планировочные решения и др. Конструктивные и строительные: -звукоизоляция; -звукопоглощение и др. Рис. 1.1. Обобщенная классификационная схема способов защиты от производственного шума

12 Физическая сущность принципа действия шумозащитных материалов заключается в столкновении следующем: звуковой при волны преградой, обладающей волновым сопротивлением, с иным чем акустическая среда – звуковая энергия Рис. 1.2. Принципиальная схема распределения интенсивности звука при падении (J0), отражении (Jотр), поглощении (Jn) и прохождении (J) звуковой волны через частично отражается от преграды, а другая часть проходит вглубь толщины d и поглощается преградой, при этом раздел двух сред с разными акустическими звуковая энергия переходит в тепловую, сопротивлениями (Ral, Ra2) а остальная энергия проникает через преграду толщиной d, рис. 1.2. Коэффициент звукопоглощения определяется отношением поглощенной энергии звуковой волны – Wпогк падающей – Wпад: 𝛼= 𝑊пог 𝑊пад = 𝑊пад −𝑊отр −𝑊прош 𝑊пад , (1.1) Материалы, обладающие высокой пористостьюи удельной площадью поверхности пор, а также низкой плотностью, отличаются значительными звукопоглощающими свойствами. Пористые звукопоглощающие материалы можно классифицировать по типу структуры: ячеистые, волокнистые и зернистые. Рис. 1.3 иллюстрирует классификационную схему звукопоглотителей, соответствующие микрофотографии и модельное представление их звукоподавляющих свойств. Волокнистые звукопоглотители представляют собой группы волокон, которые расположены в вертикальном, поперечном и продольном направлении (базальтовая и минеральная вата). Зернистая структура звукоподавляющих материалов представляет собой шарообразный заполнитель с кубической или гексагональной укладкой (перлит, вермикулит, гранулы

13 вспененного стекла). Ячеистые материалы содержат сферической формы межпоровыми (пенопласт, поры с перегородками ячеистый бетон). Звукоизолирующие свойства и характеристики материалов обусловлены их способностью отражать звуковую энергию. Из них изготовляют элементы Рис. 1.3. Классификационная схема типов пористых звукопоглощающих материалов и физические модели, описывающие их поглощение шумозащитных конструкций: кожухи, кабины, ограждения, экраны, акустические выгородки Эффективность звуковой энергии основные достигается близости и т. п. звукоизоляции при условии коэффициента отражения к единице, а коэффициента прохождения звука через преграду – к нулю [4-7]. Коэффициент звукоизоляции представляет собой отношение отраженной энергии звуковой волны – Wотр к падающей – Wпад: 𝛽= 𝑊отр 𝑊пад = 𝑊пад −𝑊погл −𝑊прош 𝑊пад , (1.2) В диапазоне частот меньшем уровня критической fкр, фактическая звукоизоляция R выражается законом масс, т.е. способность к звукоизоляции повышается с увеличением плотности материалов. На изоляцию воздушного шума влияют следующие характеристики материала: плотность ρм, модуль упругости Е, коэффициент внутренних потерь h. К известным звукоизолирующим материалам относятся: стекловата; звукоизоляционные поролоны, декоративные плиты, штукатурки; фибра; эластомерные композиты; пробковые плиты;

14 мембраны и пр. Звукоизоляционные материалы и изделия на их основе, имеющие α≥0,8 в диапазоне низких (100–250 Гц), средних (315–1000 Гц) и высоких (1250– 5000 Гц) среднегеометрических частот относятся к первому классу звукопоглотителей, обеспечивающих максимальную минимизацию уровней звукового давления. Ко второму классу относят материалы с α=0,4÷0,8, третьему – α< 0,4 [3-5]. Коэффициент звукопроводимости представляет собой отношение прошедшей через ограждающую конструкцию энергии звуковой волны – Wпрош к падающей – Wпад: 𝛾= 𝑊прош 𝑊пад = 𝑊пад −𝑊погл −𝑊отр 𝑊пад , (1.3) По закону сохранения энергии: α + β + τ = 1. (1.4) При защите человека от негативного воздействия физического загрязнения среды кроме акустических колебаний оцениваются также характеристики электромагнитных полей. Критерии влияния электромагнитного излучения (ЭМИ) различного происхождения на биологические и технологические объекты являются важнейшими факторами, воздействующими на их жизнедеятельность и функционирование. Так патологические отклонения в здоровье персонала и населения, развивающиеся под действием ЭМИ, могут проявляться в работе сердечно-сосудистой, нервной, пищеварительной систем и отдельных органов. В связи с этим актуальным научно-техническим направлением является разработка материалов для защиты от ЭМИ, защита от утечки информационных сигналов по электромагнитным каналам и противостоянию электромагнитному терроризму [68]. Обобщенная структурно-классификационная схема методов борьбы с ЭМП и ЭМИ в производственной среде представлена на рис. 1.4. Наиболее эффективным методом минимизации ЭМИ является увеличение степени электромагнитного экранирования.

Методы и средства защиты от ЭМП и ЭМИ 15 Уменьшение мощности излучателя Уменьшение времени пребывания в зоне излучения Применение поглотителей мощности излучения Подъем излучателей и диаграмм направленности излучения Увеличение расстояния от источника излучения Экранирование Рис. 1.4. Обобщенная классификационная схема методов борьбы с ЭМП и ЭМИ Классификация структурно-конструкционных типов радиопоглощающих покрытий (РПП) представлена следующими материалами [9-10]: 1. РПП резонансного типа – принцип действия основан на явлении суперпозиции отраженных волн от различных преград, рис. 1.5. Взаимная компенсация отраженных от электропроводящей волн, поверхностей пленки и металлической подложки, происходит вследствие их нахождения в противофазе и равенстве по амплитуде. Рис. 1.5. Радиопоглощающие покрытия резонансного типа 2. Многослойные РПМ – принцип действия основан на поглощения переотраженной явлении волны ЭМИ внутри слоистой металл-диэлектрической структуры, при этом толщина слоев меньше толщины скин-слоя на рабочей длине волны. 3. РПМ с распределенной проводимостью или поглотители градиентного типа, в которых проводимость, диэлектрическая проницаемость или магнитная проницаемость материала повышаются при прохождении в глубь покрытия.

16 4. РПП с геометрическими неоднородностями представляет собой поверхность с различной геометрической формой (клинья, шахты, конусы и пр.), которая превращает плоскую падающую волну в поверхностную, и в дальнейшем гасит ее в поверхностном диэлектрическом слое. Таким образом, растущая энергетическая, транспортная и радиоэлектронная насыщенность окружающей среды вызывает обострение экологических проблем по акустическому и магнитоэлектрическому факторам условий жизнедеятельности живых организмов, населения и персонала. Увеличение крупносерийности и массовости производства источников антропогенных излучений обуславливает актуальность и императивность разработок новых эффективных материалов и технологий, направленных на обеспечение экологизации и защиты биосферы и человека от негативного воздействия ЭМИ и шума. В результате проведенного обзора в области современных методов снижения акустической и электромагнитной нагрузок в урбанизированном пространстве теоретически установлена и обоснована перспективность следующих способов решения рассматриваемой в работе проблемы – применение новых эффективных составов экранирующих и поглотительных материалов как непосредственно в самом источнике генерирования энергии, так и на пути ее распределения. 1.2. Мониторинг патологического воздействия на человека загрязнения окружающей среды по шумовому и электромагнитному факторам Нормализация жизнеобеспечения окружающей и рабочей среды по уровням шумового воздействия осуществляется на основе рациональных организационных, технологических и технических мероприятий, определяемых в зависимости от величины акустической нагрузки как в территориальных зонах селитебного пространства, так и в условиях энергонасыщенной структуры производственной среды. Необходимым условием достижения акустического

17 комфорта и снижения экологической напряженности является осуществление постоянного мониторинга населенных и промышленных территорий [11,12]. При этом процесс мониторинговых исследований шумового загрязнения должен содержать следующие этапы выполнения: - идентификация и систематизация основных источников физических загрязнений по шумовому фактору для конкретного пространства или территории; - прогнозирование характера распространения акустических колебаний в конкретной среде; - проведение натурных измерений параметров шумового загрязнения; - анализ соответствия фактических значений звукового давления в контрольных точках допустимым уровням с целью определения их требуемого снижения в октавных полосах частот; - зонирование исследуемой территории по уровням звукового давления и моделирование карт акустического загрязнения среды; - оценка состояния здоровья персонала и населения, подвергающихся воздействию физических полей, неблагоприятных в акустическом отношении; - разработка организационных и технических мероприятий по ограничению негативного воздействия шума до нормативных пределов. Нормативная жизнедеятельности база человека по обеспечению относительно оптимальных акустического условий воздействия физических полей на человека, включающая взаимодополняющие документы, отражена в пятой публикации по теме ВКР. Список публикаций изложен в 4-ой главе. Нормативными показателями шума являются: эквивалентный уровень звука Lэкв за 8-часовой рабочий день, дБ; максимальные уровни звука Lмакс,(с временными коррекциями S и I), дБА; пиковый уровень звука (с частотной коррекцией C), дБ; уровень экспозиции однократного шумового процесса и пр. Нормативным эквивалентным уровнем звука на рабочих местах является 80 дБА. Максимальные уровни звука A, измеренные с временными коррекциями S и

18 I, не должны превышать 110 дБА и 125 дБА соответственно. Уровни звукового давления в октавных полосах со среднегеометрическими частотами 31,5; 63; 125; 250; 500; 1000; 2000; 4000; 8000 Гц не являются нормируемыми параметрами [1113]. Обеспечение безопасности труда и жизнедеятельности человека по электромагнитному регламентации, фактору ограничивающей осуществляется уровни путем гигиенической патологического воздействия магнитоэлектрических полей на рабочих местах и территории жилой застройки и промышленных объектов. Основные действующие документы, регламентирующие гигиеническое нормирование электромагнитного воздействия на человека и окружающую среду, отражены в пятой публикации по теме ВКР. Список публикаций изложен в 4-ой главе. Нормирование и оценка электромагнитных полей осуществляется раздельно по напряженности электрического (E), в В/м, и магнитного (Н), в А/м, полей в зависимости от времени воздействия. Мониторинг воздействия электромагнитного излучения на человека и окружающую среду является компонентом общей государственной системы по обеспечению охраны труда и здоровья населения. Данная система включает следующие этапы: создание базы данных об электромагнитной обстановке за счет проведения статистических наблюдений; систематизация и анализ фактических результатов исследований электромагнитного фона; формирование и актуализация законодательной базы; прогнозирование пространственного распределения уровней электромагнитных полей в нормальных и экстремальных условиях работы источников; визуализация полученных данных электромагнитного мониторинга с применением геоинформационных технологий; разработка мероприятий по оптимизации электромагнитной обстановки и пр. [13-15]. Таким образом, понятие акустического и электромагнитного состояния среды обитания становится одним из важнейших критериев определения уровня жизни. При этом в РФ на данный момент отсутствует экономический механизм борьбы с этими видами физического загрязнения, ведь за превышение их

19 предельно-допустимых уровней не установлена плата. Кроме того отсутствие отдельных федеральных законов о шуме и электромагнитном излучении влечет за собой нарастающие противоречия между оценкой допустимых величин в различных нормативных документах, регламентирующих акустический и магнитоэлектрический режим в окружающей среде и ограниченном пространстве жилых и производственных помещений. Недостаточно исследованными остаются вопросы совершенствования современной системы государственного мониторинга физического загрязнения среды, внедрение которых требует значительных экономических затрат. Поэтому нами в работе предложена модель локальных мониторинговых исследований акустического режима в рабочем пространстве с использованием специализированного программного обеспечения, преимущество которой заключается в положительном социально-гигиеническом эффекте. 1.3. Перспективы применения углеродсодержащих компонентов в химическом и структурном составе защитных материалов Современные электромагнитно- и звукопоглощающие материалы применяются при проведении строительных и отделочных работ, а также для создания модульных разборных конструкций с различными массогабаритными характеристиками. Основополагающим принципом эффективного экранирования является перенаправление энергии звуковых и электромагнитных колебаний вследствие их волнового отражения от геометрически неоднородных поверхностей, а также подавление волн в толщине материала. Поэтому для повышения эффекта экранирования различных диапазонов частот предпочтение отдается многослойным и градиентным материалам различной химической природы, структуры и геометрии с регулируемыми электрическими, магнитными и звукопоглощающими характеристиками. Перспективными компонентами являются шунгитсодержащие вещества и материалы, отличающиеся высоким

20 уровнем потребительских качеств, гигиенических, экологических, пожарнотехнических и стоимостных показателей [9-12]. Преимуществами шунгигитовых материалов являются следующие аспекты: – химический состав представлен минеральной компонентой из диоксида кремния и углеродной частью из некристаллического турбостратного углерода, которые не разделяются даже при диспергировании до размеров ~1 мкм; – наличие в химическом составе элементов с гидрофильными и гидрофобными характеристиками, метастабильность структуры шунгитового углерода обуславливает возможность его введения в большинство полярных и неполярных полимеров; – вариация и эффективность химического и модификационного диспергирования, изменения поверхностных свойств и структуры; – доступность шунгитовых пород и многотоннажность производства сырья на его основе и пр. [13-16]. Научный и практический интерес представляют и электромагнитные свойства шунгита, обуславливающие его возможность эффективного использования в системах и материалах для экранирования электромагнитного излучения, а также в электротермических процессах. Композиционные шунгитсодержащие материалы обладают рядом преимуществ относительно традиционных функциональных технологий экранирующего назначения: достаточная степень огнестойкости углеродсодержащих составов и соответствие санитарно-гигиеническим и экологическим требованиям; уменьшение уровня вероятности появления скачков напряженностей ЭМП на резонансных частотах в обработанном помещении; снижение профессионального риска для работающего персонала внутри обработанного здания/помещения вследствие немагнитных свойств углеродсодержащих компонентов; наличие функциональности и контроля вариации электромагнитно-подавляющих свойств материалов относительно необходимой степени эффективности конструкционно-технологические и экранирования; взаимодополняющие защитные характеристики углеродсодержащих систем позволяют снизить объем инвестиций и период

21 введения в эксплуатацию обработанных помещений; надежность и долговечность и пр. Таким образом, в результате выполненного теоретического анализа современных литературных данных, научных и практических изысканий и исследований, выявлено, что в функциональных технологиях экранирующего назначения широкое применение находят шунгитсодержащие композиционные материалы. На их основе получают оптимальные по радиотехническим и акустическим характеристикам многослойные и градиентные конструкции. С целью совершенствования традиционных инновационных разработок требуется фундаментальных исследований в области технологий проведение синтеза, и внедрения прикладных структурирования и и модифицирования шунгитовых компонентов. Выше перечисленные методы должны отличаться легкостью реализации в аспекте доступности, экономической и технологической эффективности. 1.4. Диссертационный и патентный поиск в области формирования безопасности на рабочих местах с повышенными уровнями энергетических характеристик звуковых и электромагнитных полей Диссертационные исследования в области формирования электромагнитной и акустической безопасности человека и окружающей среды соответствуют актуальным тематикам приоритетных направлений стратегического развития научно-технологической сферы в РФ. Анализируя номенклатуру научных специальностей, можно провести их систематизацию и выделить основные направления диссертаций в указанной выше сфере: 05.26.01 «Охрана труда», 05.23.05 «Строительные материалы и изделия», 05.26.05«Ядерная и радиационная безопасность». При этом по специальности «Охрана труда» тематика исследовательских работ связана с разработкой комплексной системы решений, направленных на совершенствование и оптимизацию условий труда по шумовому и электромагнитному факторам; по специальности «Строительные конструкции,

22 здания и сооружения» – звукоизоляция междуэтажных перекрытий, оценка шумового режима при проектировании шумозащиты; по специальности «Дорожные и строительные машины» – снижение шума в кабине машин звукопоглощающими конструкциями; по специальности «Теплофизика и теоретическая теплотехника» – поглощение электромагнитного излучения и пр. Наиболее широко представлена разработка материалов по защите от акустических колебаний и электромагнитных излучений в диссертациях по специальности «Строительные материалы и изделия». Так в диссертации Смольниковой О.Н. «Разработка и исследование подповерхностного радиоматериалов зондирования» для разработана антенных технология устройств углеродного электропроводящего покрытия на пенополиуретановой основе, применяющегося для помехоподавляющих экранов широкополосных радаров подповерхностного зондирования. Родионов В.В. в работе «Механизмы взаимодействия СВЧизлучения с наноструктурированными углеродсодержащими материалами» описаны механизмы СВЧ-поглощения в шунгитовых образованиях. При проведении патентных исследований в области создания функциональных подавляющих материалов по отношению к электромагнитному и акустическому излучению использовали патентную и научно-техническую информацию, релевантную предмету поиска области науки и техники. Общая схема поиска включает следующие этапы: информационное исследование проблематики (изучение энциклопедий, справочников, словарей, учебников и т.п.); обзор патентов, монографий, диссертаций, тезисов; систематический поиск по рефератам первоисточников; детальное изучение выбранной совокупности источников. В патенте РФ 2263647 «Теплоизоляционный вспененный углеродсодержащий материал», опубл. 10.11.2005 г., авторов И.А. Карпухин, С.Е. Мойзис, В.С. Владимиров и др. предложен состав, включающий молотую шихту, прокаленный шунгит, порошок алюминия и газообразователь – мелкодисперсный кристаллический кремний, жидкое стекло. Недостатками такого материала

23 являются высокая теплопроводность и плотность, невысокие прочностные характеристики, технологическая сложность и др. В патенте РФ 2392246 «Сухая строительная смесь», опубл. 20.06.2010 г., авторов Ю.Д. Гончаров, А.С. Рыжов предложен состав смеси, содержащей золу и строительный песок, модифицирующую порошок добавку. магнезитовый Недостатками каустический, этого шунгит материала и являются ограниченная прочность на изгиб и сжатие вследствие высокого содержания заполнителя, низкая удобоукладываемость, невозможность осуществления отделочных работ при температуре окружающей среды ниже +5°С. В патенте РФ 2526449 «Тепло-шумовлагоизолирующий термостойкий материал и способ его изготовления», опубл. 20.08.2014 г., авторов Л.З. Засеев, Засеев А.Л. предложена сырьевая смесь, включающая минеральный наполнитель – вспученный перлит или вспученный вермикулит, кварцевый песок, шунгит и жидкое стекло, базальтовое или стекловолокно, магнезитовый порошок, раствор хлорида магния плотностью и кремнефтористый натрий. Недостатками этого материала являются низкие прочностные характеристики, высокое влагопоглощение, недостаточные эстетические и декоративные качества. В полезной модели к патенту РФ 82371 «Строительный материал для экранирования помещений», опубл. 20.04.2009 г., авторов Ю.Д. Гончаров, А.С. Рыжов предложена структура материала, содержащая основание из тканой металлической сетки и экранирующий слой на основе магнезиально-шунгитовой штукатурной смеси. Прототипом данного состава является покрытие на основе сухой строительной смеси «АЛЬФАПОЛ ШТ-1; АМШ; АБШ» по патенту РФ на изобретение 2233255,опубл. 29.01.2003 г., включающее шунгит III класса, магнезитовый каустический порошок (МgO) и модифицирующую добавку. Недостатками данного материала являются высокие стоимостные показатели и технологическая сложность. В патенте РФ 2234176 «Защитный экран от воздействия электромагнитного излучения и способ его изготовления», опубл. 10.08.2004 г., авторов Штогрин В.И., Швырев Ю.Н., Шатохин А.Н. и др. представлена модель

24 защитной экранирующей конструкции в форме многослойного пакета, включающего поочередно расположенные изоляционные слои материала и слои молотого шунгита с фракционным составом от 6 нм до 15 нм. Недостатками данного материала являются низкая экранирующая эффективность и значительные габаритные размеры. В патенте РФ2255866 «Материал для защиты от электромагнитных полей радиочастотного диапазона», опубл. воздействия 13.02.2004 г., авторов Подчайнов С.Ф., Щенников В.А., Горбаткина И.Е.и др. известен трехслойный материал с внешними слоями из картона или пластика, обработанных типографская краска с шунгитом, центральный слой представлен алюминиевой фольгой. Недостатками данного материала являются технологическая сложность, низкие прочностные характеристики, недостаточная экранирующая эффективность и атмосферостойкость. Таким образом, проведенный многофакторный анализ проблемы электромагнитно-акустического загрязнения на основе имеющихся литературных данных и результатов экспериментальных исследований указывает на императивность разработок новых защитных материалов и систем на основе углеродсодержащих веществ. Установлено, что при исследовании характеристик известных составов современных композитов наиболее часто возникающей проблемой становится сложность регулирования структурообразования многокомпонентных систем, низкие физико-механические показатели, высокие массогабаритные характеристики конечной продукции, что способствует уменьшению области применения изделий и конструкций на их основе. В результате выполненных теоретического обзора и комплексного анализа литературных данных выявили перспективные объекты и условия экспериментального исследования, виды моделирования и методики расчета. Дальнейшее исследование эффективности модифицирования композитов углеродсодержащими материалами с целью создания на их основе систем комплексной акустико-магнитоэлектрической защиты человека представляет значительный научный и практический интерес. Однако вопросы создания

25 технологии функциональных шумозащитных материалов с применением углеродсодержащих компонентов остаются малоизученными. 1.5. Выводы по главе 1 В ходе реализации первого этапа научно-исследовательской работы были применены теоретические методы исследования, доказывающие актуальность снижения электромагнитной и акустической напряженности рабочего и бытового пространства. Итогами выполненного в работе аналитического обзора являются постановка цели и задач исследования, получение следующих обоснованных выводов, необходимых для проведения дальнейших экспериментов: 1) императивность исследований в области создания эффективных экранирующих и поглощающих материалов, а также комплексных систем для обеспечения безопасной среды обитания человека и других биологических объектов обусловлена обострением экологической ситуации, выражающейся в интенсификации суммарного уровня загрязнения биосферы акустическими и электромагнитными полями антропогенного происхождения; 2) недостаточно исследованными остаются вопросы совершенствования современной системы государственного и локального мониторинга акустического и электромагнитного режимов в рабочем пространстве с использованием специализированного программного обеспечения, преимущество которой заключается в положительном социально-гигиеническом эффекте; 3) функционально-градиентные и композиционные углеродсодержащие материалы и системы на их основе широко используются для оптимизации среды жизнедеятельности человека по акустическим и магнитоэлектрическим параметрам, однако сохраняется необходимость проведения комплексных исследований в области целенаправленного синтезирования, структурирования и изучения характеристик в обусловленном диапазоне частот.

26 ГЛАВА 2. МЕТОДОЛОГИЯ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ И ХАРАКТЕРИСТИКА ИСПОЛЬЗУЕМЫХ МАТЕРИАЛОВ На втором этапе реализации научно-исследовательской работы был произведен обоснованный выбор базовых компонентов, изучены характеристики сырьевых материалов, используемых в качестве объектов исследования, и выявлены оптимальные методики и оборудование для выполнения поставленных в работе задач. Научно-экспериментальная часть выпускной квалификационной работы осуществлялась с применением современного высокотехнологичного оборудования и стандартных методик исследования, изложенных в нормативнотехнических документах. Материально-техническое обеспечение данной работы представлено научно-исследовательскими «Материаловедения и технологии лабораториями материалов», кафедр «Безопасности жизнедеятельности», «Теоретической и прикладной химии» и Центра высоких технологий Белгородского государственного технологического университета им. В.Г. Шухова. 2.1. Характеризация базовых сырьевых компонентов как объектов исследования Выбор сырьевых материалов производили в соответствии со следующими критериями эффективности и рациональности: доступность и многотоннажность производства, требуемые технологические экономические показатели, экологичность характеристики, и безопасность. высокие В работе использовались материалы, приведенные в табл. 2.1. Гидравлическое вяжущее. В работе применяли в качестве минерального вяжущего местные сырьевые ресурсы – портландцемент ЦЕМ I 42,5Н (заводпроизводитель – ЗАО «Белгородский цемент», г. Белгород). Химическая и минералогическая характеристика цемента приведена в табл. 2.2, 2.3.

27 Таблица 2.1 – Характеристика используемых материалов Соответствие сырья нормативным требованиям ГОСТ 31108-2003 «Цементы Портландцемент ЦEM I общестроительные. Технические 42,5Н условия», ГОСТ 30515-2013 «Цементы. Общие технические условия» ГОСТ 25226-96 «Щебень и песок перлитовые для производства Перлит вспученного перлита. Технические условия» ГОСТ 6217-74 «Уголь активный Активированный уголь древесный дробленый. Технические БАУ-А условия» ТУ 5714-007-128 62296-01 «Дробленые и молотые шунгиты Зажогинского Шунгит месторождения для бытового и промышленного применения» Технический углерод ГОСТ 7885-86 «Углерод технический (сажа строительная для производства резины» маркиП-803) Производитель/ Месторождение Наименование ЗАО «Белгородский цемент» Мухор-Талинское месторождение, Республика Бурятия Поволжский завод сорбентов «ТАТСОРБ» Зажогинское месторождение, Карелия р. ООО ПКФ «ЭКОПОЛЬЗА».г. Астрахань ООО «Завод Натрий ТУ 2231-001-68373646-2010 « НатрийКарбоцел», карбоксиметилцеллюлоза карбоксиметил-целлюлоза техническая Свердловская обл., г. (КМЦ) марки 75С (Na-КМЦ)» Берëзовский ООО «Химический ГОСТ 8136-85 «Оксид алюминия Оксид алюминия Холдинг», г. Ростов-наактивный. Технические условия» Дону ГОСТ 23732-2011 «Вода для бетонов и Вода строительных растворов. Технические Белгородская обл. условия». Таблица 2.2 – Химический состав цемента Марка цемента ЦЕМ I 42,5Н Химический состав, мас. % SiО2 А12Оз Fe2О3 СаО MgO SО3 R2 О СаОсв п.п.п. 22,49 4,63 4,27 65,28 0,43 2,38 0,60 0,34 0,22 Таблица 2.3 – Минералогический состав клинкера цемента Марка цемента ЦЕМ I 42,5Н Фактический минералогический состав клинкера, % C3 S С2 S С3 А C4AF 65,4 18,1 5,1 12,4 Наполнитель обуславливает теплоизоляционные и шумоизоляционные свойства. В качестве алюмосиликатного сырьевого компонента использовали

28 перлит Мухор-Талинского месторождения, расположенного в Заиграевском районе Республики Бурятия. Запасы составляют 14,6 млн. м3. Перлит – это разновидность вулканического водосодержащего стекла, изверженная горная порода темно-зеленого, темно-серого или темно-красного цвета с режущим изломом, рис. 2.1 [16, 17]. Перлит Мухор-Талинского месторождения характеризуется низким содержанием оксида кальция СaO (1,09 %), высокой концентрацией кремнезема, более чем в три раза превышающей содержание глинозема, табл. 2.4. Рис. 2.1. Внешний вид перлита Таблица 2.4 – Химический состав перлита Мухор-Талинского месторождения (Бурятия) Содержание химического компонента, % Вещество Перлит SiO2 Al2O3 Na2O K2O CaO Fe2O3 FeO MgO H2O TiO2 69,54 12,44 4,41 4,62 1,09 0,43 0,44 0,53 5,9 0,15 п.п.п. 0,45 Углеродсодержащие компоненты. Шунгит – аморфный, некристаллизирующийся, фуллереноподобный углерод. По структуре шунгит представляет собой аллотропную форму метастабильного углерода, находящегося на предграфитовой стадии углефикации. Для реализации ВКР использовали шунгит Зажогинского месторождения Республики Карелия. Результаты РФА порошка шунгита представлены на рис. 2.2. Химический состав шунгита отражен в табл.2.5. Физико-химические характеристики образцов применение работе: в шунгитового механическая материала, прочность обуславливающие (800–1200 кг/см2); его малая истираемость; плотность (2,2–2,4 г/см3); пористость – 0,5–5%; модуль упругости

29 (Е) – 0,31·105 Мпа; электропроводность – (1–3)·103 сим/м; теплопроводность – 3,8 вт/м·к. Рис. 2.2. Рентгенограмма шунгита Таблица 2.5 – Химический состав шунгита Зажогинского месторождения (Карелия) Вещество Шунгит Содержание химического компонента, % С 30,0 SiO2 TiO2 Al2O3 FeO Fe2O3 MgO MnO CaO Na2O K2O 57,0 0,2 4,0 0,6 1,49 1,2 0,15 0,3 0,2 1,5 S H2O 1,2 1,7 Шунгит представляет собой решетку кварца (60 %) с равномерно распределенными кластерами (глобулами), шунгитоуглеродами (30 %), что обуславливает свойства поверхности, на которой находятся активные центры – силинольные и карбоксильные группы с ненасыщенными связями, рис. 2.3. Механическое измельчение шунгита производили в 2 этапа с помощью: 1 – щековой дробилки ЩД-10; 2 – лабораторной мельницы. Результаты лазерной гранулометрии частиц шунгита представлены на рис. 2.4. Химический способ модификации шунгита заключался в его обработке с помощью гидроксида натрия, промывке дистиллированной водой и последующей термообработкой.

30 а) б) Рис. 2.3. Типы связей функциональных групп шунгита: а) силинольная группа связанная с кварцевой решеткой; б) карбоксильная группа, связанная с шунгитовым углеродом; в) микроструктура шунгита Рис. 2.4. Гранулометрический состав шунгита Уголь активированный БАУ-А получают из древесины березы – экологически безопасных сырьевых компонентов путем обработки с помощью водяного пара в температурном диапазоне 800–950 °С, по завершении указанного процесса производится дробление угля. Пористая структура угля состоит в большей мере из углерода, т.е. уголь – это пористый углеродный адсорбент с развитой внутренней поверхностью, состоящей из открытых пор и капиллярных каналов, рис. 2.5.

31 Такие характеристики существенная величина как удельной поглощающей поверхности, развитая общая пористость и широкий интервал размера пор обуславливают широкое применение активного угля БАУ-А в Рис. 2.5. Структура пор активированного угля качестве адсорбента многофункционального для жидких сред при высоком ресурсе работы [18-20]. Таблица 2.6 – Физико-химические свойства активированного угля БАУ-А Наименование нормируемого показателя Внешний вид По ГОСТ 6217-74 для активированного угля БАУ-А Зерна черного цвета без механических примесей Размер зерен:>3,6 мм, %, не более 2,5 3,6—1,0 мм, %, не менее 95,5 <1,0 мм, %, не более 2,0 Адсорбционная активность по йоду, %, не менее 60 Суммарный объем пор по воде, см3/г, не менее 1,6 Насыпная плотность, г/дм3, не более 240 Массовая доля золы, %, не более 6,0 Массовая доля влаги, %, не более 10,0 Технический углерод (сажа) – высокодисперсное вещество черного цвета. Углерод технический является продуктом неполного сгорания или термического разложения различных углеродсодержащих веществ. Частицы находятся в виде агрегатов. В работе использовался углерод технический марки П-803 (сажа строительная тип I), соответствующий ГОСТ 7885-86. Структурными элементами частиц технического углерода являются плоские решетки. Эти решетки состоят из шестичленных углеродных циклов (аналогичных бензольным по расположению

32 углеродных атомов), в которых атомы углерода связаны силами главных валентностей (рис.2.6). Таблица 2.7 – Физико-химические свойства сажи строительной Наименование параметра: Значение: Удельная условная поверхность, м2/г 14 - 18 Адсорбция дибутилфталата, см3/100г 86 - 100 Потери при нагревании при 105 0С, %, не более 5 Зольность %, не более 2 pН водной суспензии в пределах 7,5 - 9,5 Массовая доля остатка после просева на сите с сеткой, %, не более: 45 мкм 500 мкм 140 мкм 0,08 0,001 0,01 Таблица 2.8 – Химический состав сажи строительной Химический состав, % Значение: Углерод, С 89 – 99 Водород, Н 0,3 – 0,5 Кислород, О 0,1 – 10 Сера, S 0,1 – 1,1 Минеральные вещества 0,5 Таблица 2.9 – Физико-технические свойства Физико-технические свойства: Плотность, кг/м3 Насыпная плотность, кг/м3 Значение: 1800 – 2200 100 – 400 Размер частиц, мкм 9 - 320 Удельная поверхность, м2/г 250 - 12 Термостойкость, 0С Маслоемкость, г/100г 300 50 – 135

33 Расстояние между ближайшими углеродными атомами в решетке 1,41А, а между углеродными атомами в узлах двух параллельных решеток 3,6-3,7 А. Прочные первичные появляются при агрегаты срастании частиц технического углерода вследствие их столкновения в реакционной среде в процессе образования ТУ. Наличие Рис.2.6. Структура частиц ТУ: а - плоская углеродная решетка кристаллита; б - расположение углеродных решеток в кристаллите; в - первичная частица; г - первичная структура первичных агрегатов, их размер и форма обусловливают технического углерода, свойство называемое структурностью [21-24]. Полимерные добавки. В работе для коррекции плотности раствора и скорости его засыхания использовали натрий карбоксиметилцеллюлозу (КМЦ) марки 75С, соответствующую ТУ 2231-001-68373646-2010, производитель ООО «Завод Карбоцел», Свердловская обл., г. Берëзовский. Натрий карбоксиметилцеллюлоза (КМЦ) – это натриевая соль целлюлозогликолевой кислоты. Химическое название соединения по номенклатуре ИЮПАК: поли-1,4β-О-карбоксиметил-Д-пиранозил-Д-гликопираноза натрия. Эмпирическая формула натрий карбоксиметилцеллюлозы технической: [С6Н7 O2 (OH)3-x (OCH2 COONa)x]n. В этом выражении x – это степень замещения по группам CH2-COOH, а n – степень полимеризации. Na-КМЦ обладает следующими характеристиками: молекулярная масса соединения – [236]n; быстро растворяется как в горячей, так и в холодной воде, не растворима в минеральных маслах и органических жидкостях; формирует пленки, устойчивые к воздействию масел, смазок и органических растворителей; увеличивает вязкость растворов и придает им тиксотропность – при росте механического воздействия происходит снижение сопротивления потоку; хорошо поглощает водяные пары из воздуха, поэтому

34 вещество необходимо хранить в сухих помещениях (в обычных условиях содержит 9-11 % влаги); соединение нетоксично, не взрывоопасно, но в пылевидном состоянии воспламеняться самовоспламенения растворах Рис. 2.7. Структурная формула (температура +212 проявляет анионного способно °C); в свойства полиэлектролита. Структурная формула изображена на рис. 2.7. Na-КМЦ Оксид алюминия Al2O3 – бинарное соединение алюминия и кислорода. Бесцветные нерастворимые в воде кристаллы. Амфотерный оксид. Практически не растворим в кислотах. Растворяется в горячих растворах и расплавах щелочей. Диэлектрическая проницаемость 9,5-10. Электрическая прочность 10 кВ/мм. Активно используются как ускоритель твердения для бетона и сухих строительных смесей [25, 26]. Вода. В процессе реализации экспериментальной части работы применяли дистиллированную воду, а также питьевую воду из централизованного источника водоснабжения г. Белгород, ул. Костюкова, удовлетворяющую требованиям ГОСТ 23732-2011 «Вода для бетонов и строительных растворов. Технические условия». 2.2. Аппаратурное обеспечение и методологические способы решения исследовательских задач Методологической основой выполненных научных исследований является комплексный анализ системы «сырьевой состав – структура – свойства» с помощью следующих способов инструментального анализа. Помол сырья. Пробоподготовка шунгитовой породы заключается в ее измельчении с помощью щековой дробилки ЩД-10. Принцип действия дробильного агрегата основан на измельчении материала с помощью дробящих

35 щек в рабочем пространстве. Варьирование размера разгрузочной щели позволяет менять крупность дробимых частиц. Объем загрузочного бункера составляет 20 л. Размер максимальных частей исходного сырья 10…70 мм, наименьший размер измельченных частиц в ЩД-10 составляет 2…3 мм. Тонкий помол дисперсных материалов производили с помощью лабораторной мельницы. Рентгенофазовый анализ. Для определения строения кристаллических решеток исследуемых порошковых материалов использовали метод РФА. Рентгенограммы с исследуемых объектов получены в рентгеновских установках с ионизационной регистрацией дифракционной картины и с выводом информации на диаграммную ленту (дифрактометр рентгеновский общего назначения ДРОН3). При проведении РФА используется метод Дебая-Шерера. Для обработки полученных данных использовались программы DifWin 1 и PDWin, для расшифровки спектров – пакет программ Crystallographica. Расшифровку дифрактограмм производили с помощью специализированных справочников. Определение гранулометрического состава. Регистрацию дисперсности порошков сырьевых материалов осуществляли на приборе-анализаторе частиц ANALYSETTE 22 NanoTecplus методом лазерной гранулометрии. С использованием теории Фраунгофера проводятся расчеты разделения частиц по размерам с учетом зафиксированной зависимости интенсивности рассеянного излучения от угла рассеяния. Определение удельной поверхности дисперсных материалов осуществляли с помощью многофункционального автоматизированного прибора ПСХ-12 SP в области измерения 50…200 см2/г. Пробоподготовка материалов для эксперимента заключается в определении их истинной плотности и массы. Искомая величина находится методом Козени-Кармана по воздухопроницаемости и пористости уплотненного слоя дисперсного материала. Анализ микроструктуры углеродсодержащих композиций методом электронной микроскопии проводили с использованием трансмиссионного поляризационного микроскопа XP-501. Минимальный диаметр пор исследуемого материала определяет кратность увеличения оптической системы микроскопа. В

36 окуляр микроскопа вкладывается стекло с размеченной сеткой и уточняется цена деления сетки с помощью объект-микрометра. На выбранной части производится микроскопическое исследование структуры поверхности опытного образца. Определение прочностных характеристик исследуемых материалов. Проведение физико-механических испытаний рабочих образцов осуществляли на малогабаритном прессе ПГМ-500 МГ4. Погрешность измерения ±1 % при определении предела прочности на сжатие образцов-кубов с размерами 2х2х2 см. Количество образцов на одно испытание составляет 3 штуки. Определение акустических характеристик материалов. Испытание углеродсодержащих образцов по акустическим параметрам проводили с использованием лабораторной установки, включающей акустическую камеру с источником шума и приемником шума, а также измеритель шума и вибрации ВШВ-003, принцип работы которого основывается на преобразовании механических колебаний исследуемых объектов в пропорциональный им электрический сигнал [27-30]. Перечень параметров опытных образцов, разработанных в ходе выполнения работы, согласно регламентируемым методикам представлен в табл. 2.10. Таблица 2.10 – Определение эксплуатационных характеристик образцов № 1 2 3 4 5 Определяемый параметр Нормативный документ СП 51.13330.2011 «Защита от шума. Актуализированная редакция СНиП 23-03-2003» Удельная эффективная ГОСТ 30108-94 «Материалы и изделия строительные. активность естественных Определение удельной эффективной активности радионуклидов естественных радионуклидов» ГОСТ 9.048-89 «Единая система защиты от коррозии и Микробиологическая старения (ЕСЗКС). Изделия технические. Методы стойкость лабораторных испытаний на стойкость к воздействию плесневых грибов» МР 2.1.7.2297–07 «Обоснование класса опасности отходов Фитотоксичность производства и потребления по фитотоксичности» ГОСТ 33083-2014 «Смеси сухие строительные на цементном вяжущем для штукатурных работ. Технические Прочность условия», ГОСТ 31356- 2013 «Смеси сухие строительные на цементном вяжущем. Методы испытаний» Индекс звукоизоляции

37 2.3. Выводы по главе 2 1. Методологической основой выполненных научных исследований является комплексный анализ системы «сырьевой состав – структура – свойства». Для изучения возможности получения составов акустических материалов с заданными характеристиками в работе были выбраны следующие сырьевые компоненты: гидравлическое вяжущее, алюмосиликатный наполнитель, углеродные вещества, полимерные добавки, оксид алюминия и вода. 2. Для исследования эксплуатационных характеристик акустических углеродсодержащих материалов в процессе реализации работы использовались следующие современные методы: рентгенофазового анализа, лазерной дифракции, электронной микроскопии, биотестирования и пр. 3. Качество современного выполнения комплекса работы исследований подтверждается и анализа использованием с применением высокотехнологичного оборудования, а также стандартных методов согласно требованиям широкого спектра нормативной документации на сырьевые компоненты и методы инструментальных исследований, что позволяет сделать вывод о достоверности и обоснованности полученных результатов. Проведена статистическая обработка результатов измерений, определяющая необходимое количество экспериментальных образцов и повторных испытаний.

38 ГЛАВА 3. ИССЛЕДОВАНИЕ ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИХ СВОЙСТВ МАТЕРИАЛОВ И РАЗРАБОТКА РАЦИОНАЛИЗИРОВАННОГО СОСТАВА При проведении литературного обзора исследуемой проблематики выявлено, что модифицирование полидисперсных смесей углеродсодержащими материалами позволит увеличить сферу использования конечных продукции, систем и конструкций на ее основе, а также оптимизировать показатели качества, надежности и эффективности технологий современного строительства. Использование в составах функциональных материалов углеродных дисперсий, выполняющих электромагнитно- и звукосорбционную роль, обуславливает повышение технико-эксплуатационных характеристик экранирующих систем на основе композиционных материалов. Вопросы разработки технологии акустических и радиационно-защитных строительных смесей с применением углеродсодержащих материалов изучены недостаточно. В связи с выявленными особенностями и характеристиками материалов для обеспечения акустической и радиационной безопасности можно предположить следующее: - сухие строительные смеси при оптимальном соотношении вяжущего, заполнителя/наполнителя, полимерных и модифицирующих добавок, оптимального В/Ц и способов формования позволяют получить функциональные материалы с регулируемыми акустическими, электромагнитными и теплофизическими характеристиками; - применение в качестве модификатора углеродсодержащих компонентов позволит повысить биологическую, химическую и термическую устойчивость полидисперсно-наполненной системы; - отсутствие химического взаимодействия углеродсодержащих веществ с продуктами гидратирования вяжущего позволит варьировать эксплуатационные характеристики материалов за счет многокритериальной оптимизации рецептурно-технологических факторов. Таким образом, рабочей гипотезой исследований стало предположение о том, что модифицирование сухих строительных смесей углеродсодержащими

39 материалами позволит получить функциональные композиты с необходимыми защитными характеристиками по электромагнитному и шумовому фактору. Для выявления принципов регулирования и оптимизации эксплуатационных свойств углеродсодержащих смесей требуется определить многокритериальные зависимости коэффициента звукоизоляции, предела прочности и других особенностей материалов. 3.1. Обоснование вариативного отбора рецептурных компонентов Штукатурные и другие виды строительных смесей электромагнитно- и шумозащитного относительно назначения традиционных обладают защитных следующими гибридных и преимуществами структурированных конструкций [29-32]: - экологическая безопасность сырьевых компонентов, что обуславливает стабильные санитарно-гигиенические показатели; - низкий показатель теплопроводности, что позволяет обеспечить высокие теплоизоляционные характеристики; - достаточная паропроницаемость и влагообмен, что не затрудняет естественную циркуляция влажности; - экономическая эффективность строительно-монтажных работ обусловлена простотой технологии нанесения штукатурной смеси (без необходимости наличия профессиональных строительных навыков и приобретения сопутствующего дорогостоящего оборудования); - сохранение полезной площади помещения за счет уменьшения толщины защитной конструкции; - трещиностойкость, достаточная прочность на изгиб и сжатие; -высокий уровень пожаробезопасности, эргономичности и биостойкости; - легкость транспортировки и демонтажа; - возможность применения как декоративного покрытия, так и в качестве стяжки.

40 Возможности применения штукатурных смесей электромагнитно- и шумозащитного назначения: тепло-, электромагнитно- и звукоизоляции фасада, перекрытий потолка, оконных проемов и дверных откосов, цоколя; отделка пола, заделки различных пор, щелей, трещин, стыков перекрытий в любой части конструкции здания, независимо от типа основного строительного материала; дополнительная обработка стен внутри или снаружи здания; декоративная обработка фасада и внутри помещения; обработка канализационных и водопроводных стояков с целью исключения возможности их промерзания и обледенения в зимний период и пр. В качестве гидравлического вяжущего использовали портландцемент, обладающий быстрым нарастанием прочности, морозо- и термической стойкостью, полной воздухо- и водостойкостью в пресной воде и коррозионной устойчивостью. При этом магнезиальный цемент, применяющийся в радиоэкранирующих композитах, имеет высокие показатели коррозийной активности и себестоимости, обладает низкой водостойкостью. В качестве углеродсодержащей компоненты использовали: шунгит, строительную сажу и активированный уголь, что обуславливается их высокими индивидуальными окисления, тепло- характеристикам и по инертности, электропроводности, износо- температуре и начала огнестойкости, экологичности, доступности, многотоннажности производства и т.д. В качестве полимерного модификатора применяли натрий карбоксиметилцеллюлозу (КМЦ), отличающуюся следующими преимуществами: совокупность воздействий как загустителя, связующего вещества, стабилизатора, защитного коллоида, суспендирующего модификатора и вещества, улучшающего реологические характеристики; создает пленки, устойчивые к маслам, смазкам и органическим растворителям; быстро растворяется в воде; физиологическая инертность; доступность и пр. В качестве алюмосиликатного наполнителя выбран перлит, обладающий высокими тепло- и звукоизоляционными характеристиками, огнеупорностью (tплавления ~ 1200 влагопоглощением, °С, в составе текучестью, отсутствуют горючие оптимальными компоненты), массогабаритными

41 характеристиками, биостойкостью, неограниченный срок годности и использования, экономичность и низкая себестоимость. Таким образом, портландцемента и получение строительных углеродсодержащих смесей компонентов на основе позволяет решить многокритериальную задачу синтеза функциональных материалов акустического и радиоэкранирующего назначения недефицитного сырья, отличающихся эффективность производства, с использованием такими доступность безопасного, характеристиками рецептурных как комопнентов, безопасность при эксплуатации, а также совместимость с системами обеспечения жизнедеятельности человека. 3.2. Анализ результатов акустических испытаний материалов В лаборатории кафедры безопасности жизнедеятельности согласно требованиям СП 51.13330.2011 «Защита от шума. Актуализированная редакция СНиП 23-03-2003», ГОСТ 23499-2009 «Материалы и изделия звукоизоляционные и звукопоглощающие строительные. Общие технические условия» были проведены испытания образцов комбинированных звукоизоляционных перегородок, состоящих из трех слоев: 1 – древесноволокнистое основание (ДВП) толщиной 4 мм, 2 – сетка пластиковая, 3 разработанной штукатурная – раствор акустической смеси с толщиной измеряемого диапазона (0,5-3 см). Структура экспериментальной перегородки представлена на рис. 3.1. Индекс изоляции воздушного шума – это параметр, Рис. 3.1. Структура экспериментальной перегородки: 1 – ДВП, 2 – сетка штукатурная пластиковая, 3 – раствор разработанной акустической смеси

42 предназначенный для численного выражения величины изоляции воздушного шума преградой, т.е. способности ограждающей конструкции снижать прошедшее через нее звуковое давление. Определение данного параметра производится сопоставлением частотной характеристики изоляции воздушного шума со стандартным оценочным спектром согласно методике. В качестве иллюстративного примера по определению индекса изоляции воздушного шума представлен рис. 3.2. R, дБ 60 50 40 30 20 10 f, Гц 0 100 125 160 200 250 315 400 500 630 800 1000 1250 1600 2000 2500 3150 -10 расчетная кривая звукоизоляции оценочная кривая звукоизоляции оценочная кривая звукоизоляции, смещенная вниз на 41 дБ -20 Рис. 3.2. Определение оценочной кривой звукоизоляции материала

43 Анализ спектральных составляющих звукоизоляционных перегородок с исследуемыми составами толщиной 5 мм по звуковому давлению показывает, что на низких частотах (до 200 Гц) эффективность звукоизоляции ∆L меняется незначительно на 1...3 дБ, а спад уровней звукового давления в диапазоне частот 100-200 Гц в среднем не превышает 16 дБ на октаву, табл. 3.1. При этом, максимальный эффект достигается на высоких частотах. Так, на частоте 800 Гц обеспечивается снижение шума на 37 дБ у образцов с модифицированным шунгитом. Таблица 3.1 – Спектральная зависимость эффективности акустических перегородок при установленной амплитуде выходного напряжения 4 В для образцов с толщиной штукатурного состава 5 мм L1 90 L2 74 ∆L 16 90 76 14 90 77 13 L1 90 L2 74 ∆L 16 90 75 15 90 76 14 L1 91 L2 76 ∆L 15 91 77 14 91 76 15 L1 90 L2 77 ∆L 13 90 77 13 90 77 13 Образец с шунгитом, Rw = 29 дБ 90 94 99 99 104 102 105 106 103 108 114 76 74 77 76 77 74 70 75 70 75 82 14 20 22 23 27 28 35 31 33 33 32 Образец с модифицированным шунгитом, Rw = 30 дБ 90 92 95 99 99 100 101 101 104 111 111 76 71 72 75 71 72 64 70 72 78 77 14 21 23 24 28 28 37 31 32 33 34 Образец с активированным углем, Rw = 28 дБ 91 95 92 96 99 105 109 110 113 114 113 75 75 72 75 74 80 83 84 84 84 83 16 20 20 21 25 25 26 26 29 30 30 Образец с техническим углеродом, Rw = 26 дБ 90 93 95 99 106 110 108 110 113 110 111 77 77 77 80 82 84 82 85 87 83 84 13 16 18 19 24 26 26 25 26 27 27 3150 2500 2000 1600 1250 1000 800 630 500 400 315 250 200 160 125 100 Средние частоты третьоктавных полос, Гц L, дБ LА, дБА 114 114 82 82 32 32 102 76 26 111 111 77 77 34 34 100 74 26 113 113 83 83 30 30 102 79 23 111 111 84 84 27 27 102 81 31 Наибольшее значение эффективности звукоизоляции по корректированному по частотной характеристике А уровню звуковой мощности наблюдается у образцов с модифицированным шунгитом, ∆LА = 30 дБА, табл. 3.2. В высокочастотной части спектра также наблюдаются максимальные значения ∆L, т. е. там, где наблюдаются наиболее интенсивные уровни звукового давления при толщине штукатурного состава 15 мм.

44 Таблица 3.2 – Спектральная зависимость эффективности акустических перегородок при установленной амплитуде выходного напряжения 4 В для образцов с толщиной штукатурного состава 15 мм L1 93 L2 73 ∆L 20 91 75 16 93 74 19 L1 90 L2 73 ∆L 17 91 73 18 90 72 18 L1 90 L2 74 ∆L 16 90 76 14 91 72 19 L1 90 L2 75 ∆L 15 90 76 14 91 76 15 Образец с шунгитом, Rw = 32 дБ 93 92 95 98 101 105 98 98 105 108 108 74 71 71 72 71 71 61 66 69 73 72 19 21 24 26 30 34 37 33 36 35 36 Образец с модифицированным шунгитом, Rw = 34 дБ 90 92 92 103 101 105 99 101 105 109 109 72 68 67 75 67 71 66 66 68 71 72 18 24 25 28 34 34 33 35 37 38 37 Образец с активированным углем, Rw = 31 дБ 90 93 95 101 103 101 105 105 109 112 112 69 70 67 71 73 71 74 74 76 80 80 21 23 28 30 30 30 31 31 33 32 32 Образец с техническим углеродом, Rw = 28 дБ 90 91 93 95 103 102 110 109 109 114 115 74 71 73 74 78 77 84 83 80 84 85 16 20 20 21 25 25 26 26 29 30 30 3150 2500 2000 1600 1250 1000 800 630 500 400 315 250 200 160 125 100 Средние частоты третьоктавных полос, Гц L, дБ LА, дБА 108 108 72 72 36 36 100 71 29 109 109 72 72 37 37 100 70 30 112 112 80 80 32 32 101 74 27 115 115 85 85 30 30 102 79 23 При увеличении толщины экспериментального состава углеродсодержащей смеси от 0,5 до 3 см закономерно происходит повышение индекса изоляции воздушного шума: для образцов с модифицированным шунгитом Rw увеличивается на 23 %, для образцов с шунгитом – на 21,6 %, для образцов с активированным углем – на 20 %, для образцов со строительной сажей – на 18,8 %, рис. 3.3, табл. 3.3. Применение модифицированного шунгита позволяет увеличить Rw на 2 дБ, LА на 3 дБА. Таким образом, результаты проведенных исследований демонстрируют количественные закономерности изменения акустической эффективности перегородок от вида углеродсодержащего компонента и толщины образца, что позволяет создавать звукоизоляционные материалы улучшенными акустическими характеристиками. и конструкции с

45 Таблица 3.3 – Спектральная зависимость эффективности акустических перегородок при установленной амплитуде выходного напряжения 4 В для образцов с толщиной штукатурного состава 30 мм L1 90 L2 70 ∆L 20 91 70 21 90 69 21 L1 90 L2 63 ∆L 27 90 63 27 90 63 27 L1 90 L2 70 ∆L 20 90 70 20 90 69 21 L1 90 L2 70 ∆L 20 90 74 16 93 74 19 Образец с шунгитом, Rw = 37 дБ 91 91 93 98 105 101 105 106 108 108 108 69 66 64 64 68 64 67 67 71 69 69 22 25 29 34 37 37 38 39 37 39 39 Образец с модифицированным шунгитом, Rw = 39 дБ 93 94 96 98 101 108 109 109 115 115 112 66 65 67 68 67 72 71 70 76 73 69 27 29 29 30 34 36 38 39 39 42 43 Образец с активированным углем, Rw = 35 дБ 90 90 89 98 99 104 91 94 101 105 102 69 66 64 69 67 70 54 59 61 67 64 21 24 25 29 32 34 37 35 40 38 38 Образец с техническим углеродом, Rw = 32 дБ 93 92 97 99 108 110 108 115 111 110 110 74 71 73 73 78 76 71 82 75 75 74 19 21 24 26 30 34 37 33 36 35 36 3150 2500 2000 1600 1250 1000 800 630 500 400 315 250 200 160 125 100 Средние частоты третьоктавных полос, Гц L, дБ LА, дБА 108 108 69 69 39 39 100 68 32 112 112 69 69 43 43 103 68 35 102 102 64 64 38 38 96 66 30 110 110 74 74 36 36 103 74 29 Rw, дБ 39 37 35 1 33 2 31 3 29 4 27 25 5 15 30 Толщина штукатурки, мм Рис. 3.3. Сравнительная акустическая эффективность шумозащитных перегородок по индексу изоляции воздушного шума Rw при изменении углеродсодержащей компоненты: 1 – шунгит, 2 – модифицированный шунгит, 3 – активированный уголь, 4 – строительная сажа

46 Индекс изоляции воздушного шума для перегородки из ДВП с сеткой штукатурной пластиковой составляет Rw = 22 дБ, таким образом Rw для слоя штукатурной смеси составляет 10-17 дБ при толщине 30 мм. Сопоставление и ранжирование между собой полученных результатов позволяет выстроить ряд разработанных образцов по мере уменьшения эффективности воздушного шума: образцы с модифицированным шунгитом → изоляции образцы с шунгитом → образцы с активированным углем → образцы с техническим углеродом (строительной сажей). 3.3. Исследование эффективности экранирования электромагнитного излучения углеродсодержащими материалами Исследование эффективности экранирования электромагнитных волн композитными углеродсодержащими материалами лабораторного стенда, рис. 3.4, столешнице которого проводили с помощью который представляет собой стол 1, на помещаются экспериментальные экранирующие перегородки 2. Также имеется СВЧ-печь 3 (источник микроволнового излучения) и координатная система 4 для фиксирования размещения датчика 5 ЭМИ-поля по осям «X», «Y». Высота «Z» регистрируется с помощью шкалы измерительной стойки 6. В качестве интенсивной нагрузки в источник излучения помещали фаянсовую тарелку с кирпичом. Измерение параметров электромагнитного излучения производится с помощью прибора П3-41 – регистратора электромагнитных полей радиочастотного диапазона 0,01 МГц до 40 ГГц. Рис. 3.4. Схема стенда для исследования параметров электромагнитного излучения

47 Определение эффективности экранирования для экспериментальных составов штукатурных углеродсодержащих смесей проводили по формуле: δ  I  I э   100 % (3.1) где I – показание прибора без экрана; Iэ – показание прибора с экраном. В ходе эксперимента были получены следующие результаты: эффективность экранирования δ для перегородки из ДВП составляет 10-15 %, нанесение штукатурного слоя на основе углеродсодержащих компонентов толщиной 10 мм повышает δ до 30-45 %. Таким образом, применение углеродсодержащих штукатурных смесей для защиты помещений от ЭМИ позволяет снизить негативное воздействие электромагнитных излучений, особенно в периоды повышения нагрузки в сетях электропитания. 3.4. Прочностные особенности разработанных штукатурных смесей Важнейшим показателем качества акустического углеродсодержащего материала на цементном вяжущем являются его прочностные характеристики, отражающие степень безопасности и надежности эксплуатации систем и элементов на его основе. Известно, что введение углеродсодержащей компоненты в портландцементную матрицу приводит к уменьшению предела прочности, поэтому для повышения данного параметра используют различные модификаторы (полимеры, пластификаторы и пр.). Рис. 3.5. Внешний вид образцов при исследовании прочностных характеристик

48 Исследование прочностных характерситик разработанных составов при осевом сжатии осуществляли на образцах-кубах с ребром 20 мм в течение периода нормального твердения цента – 28 суток. Внешний вид опытных образцов представлен на рис. 3.5. В состав цементно-перлитовой смеси вводили углеродсодержащие компоненты (активированный уголь, технический углерод, шунгит), полимерную добавку, оксид алюминия и определяли их влияние на физико-механические характеристики образцов. Число образцов в серии испытаний принимали равным 3 для каждого состава. Математическую обработку результатов измерений проводили путем нахождения доверительного интервала для предела прочности при сжатии образцов, табл. 3.4. Для визуализации полученных результатов построили диаграммы, отражающие значения предела прочности при сжатии при различных углеродсодержащих компонентах, рис. 3.6. Таблица 3.4 – Предел прочности при сжатии образцов с расчетным доверительным интервалом для серии измерений Образцы с шунгитом 7 14 28 3,5±0,895 5,2±0,912 6,972±0,719 Прочность при сжатии, МПа Период исследования Образцы с модифицированным шунгитом 3,4±0,987 5,1±0,756 6,847±0,823 Образцы с активированным углем 2,9±1,067 3,8±0,968 5,332±0,987 Образцы со строительной сажей 1,7±1,015 2,1±1,018 3,147±1,029 8 7 6 5 1 4 2 3 3 2 4 1 0 7 14 28 Период исследования, сутки Рис. 3.6. Кинетика набора прочности образцов на 7,14,28 сутки соответственно со следующими углеродсодержащими компонентами: 1 –шунгит, 2 – модифицированный шунгит, 3 – активированный уголь, 4 – строительная сажа

49 Таким образом, активированного угля разработанные являются составы на основе приемлемыми по своим шунгита и прочностным характеристикам и соответствуют классу по прочности на сжатие затвердевших штукатурных растворов в проектном возрасте КП III (5-7,5 МПа) согласно требованиям ГОСТ 33083-2014 «Смеси сухие строительные на цементном вяжущем для штукатурных работ. Технические условия». Применение натрий карбоксиметилцеллюлозы способствует снижению водоцементного отношения и улучшению реотехнологических характеристик полученных образцов. Наибольший предел прочности на сжатие выявлен у образцов с шунгитом, а наименьший у образцов со строительной сажей. 3.5. Показатели микробиологической стойкости строительных смесей на основе углеродсодержащих материалов Биокоррозионные процессы вызывают деградационные изменения и снижение эксплуатационных параметров строительных композитов, что свидетельствует о важности оценки микробилогической устойчивости материалов к агентам биокоррозии как показателя качества продукции. Влияние микроорганизмов на исследуемые составы углеродсодержащих смесей выявляли с помощью оценки способности роста и размножения на них плесневых грибов. Испытание проводилось по ГОСТ 9.048–89 «Единая система защиты от коррозии и старения (ЕСЗКС). Изделия технические. Методы лабораторных испытаний на стойкость к воздействию плесневых грибов» (Метод 3). Суть метода заключалась в выявлении характера роста грибов на поверхности образцов и наличия или отсутствия ингибиторной зоны (зоны отсутствия роста гриба). В качестве тестобъектов использовали Aspergillus niger van Tieghem. Для исследования степени грибостойкости подготовили образцы-балочки с размерами 1×1×3 см. Твердая питательная среда была представлена средой Чапека Докса согласно методике, которая в последствии была равномерно распределена по 15 мл в чашки Петри. Посев тест-культур спор грибов на поверхность экспериментальных образцов

50 произвели с помощью пипетки. Образцы помещали в центр чашек после застывания среды. Полученные системы выдерживались в термостатных условиях для эффективного проращивания спор грибов: относительная влажность 95 %, температура 30º С. Степень микробиологической стойкости экспериментальных составов определяли по показателю их обрастаемости микроскопическими грибами через 28 суток с момента начала эксперимента, степень проращивания спор Aspergillus niger van Tieghem оценивали по 5-и бальной шкале, табл. 3.5. Таблица 3.5 – Градация степени грибостойкости материала Балл Характеристика балла 0 Под микроскопом прорастания спор и конидий не обнаружено 1 Под микроскопом видны проросшие споры и незначительно развитый мицелий 2 Под микроскопом виден развитый мицелий, возможно спороношение 3 4 5 Невооруженным глазом мицелий и (или) спороношение едва видны, но отчетливо видны под микроскопом Невооруженным глазом отчетливо видно развитие грибов, покрывающих менее 25 % поверхности образца Невооруженным глазом отчетливо видно развитие грибов, покрывающих более 25 % поверхности образца Известно, что материал считается грибостойким при оценке по методу 3, равную 0–2 балла, и характеризуется фунгицидностью, если вокруг образца на питательной среде наблюдается зона отсутствия роста грибов или на поверхности и на краях образцов наблюдается рост грибов, оцениваемый 0 и 1 баллом. На рис. 3.7-3.10 представлены полученные результаты визуальной оценки грибостойкости экспериментальных образцов углеродсодержащих композитов. Установлено, что исследуемые составы на основе шунгита и активированного угля проявляют устойчивость к воздействию представителей грибов: Aspergillus niger – самый распространенный патогенный гриб, знакомый по названию «черная плесень». Интенсивность развития грибов на их поверхности соответствовала 0 баллов – «под микроскопом прорастания спор и конидий не обнаружено».

51 Рис. 3.7. Рост гриба Aspergillus niger: слева – рост грибов в питательной среде, справа – поверхность образца с шунгитом Рис. 3.8. Рост гриба Aspergillus niger: слева – рост грибов в питательной среде, справа – поверхность образца с модифицированным шунгитом Рис. 3.9. Рост гриба Aspergillus niger: слева – рост грибов в питательной среде, справа – поверхность образца с активированным углем

52 Рис. 3.10. Рост гриба Aspergillus niger: слева – рост грибов в питательной среде, справа – поверхность образца со строительной сажей Таким образом, на основании проведенных исследований и визуального анализа установлено, что углеродсодержащие смеси на основе шунгита и активированного угля обладают высокой степенью грибостойкости, что позволяет применять их для внутренней и наружной отделки зданий. Материалы на основе строительной сажи не обладают микробиологической стойкостью, на их поверхности обнаружен рост грибов Aspergillus niger, что значительно сужает сферу их применения.

53 3.6. Оценка фитотоксичности сырьевых компонентов углеродсодержащих смесей для штукатурных работ Оценку фитотоксичности сырьевых материалов осуществляли согласно методике, описанной в МР 2.1.7.2297–07 «Обоснование класса опасности отходов производства и потребления по фитотоксичности», заключающейся в определении степени всхожести и роста корневой системы семян злаковых тесткультур, выдержанных в водном растворе испытуемых составов. В работе применяли семена овса со стабильной всхожестью (не менее 95 %) и воспроизводимостью данных относительно семян других культур. Согласно требованиям методики опытные образцы измельчили до грубодисперсного состояния. Далее навески массой 10 г размещали в мерные колбы и заливали дистиллированной водой, декантировали при комнатной температуре трое суток. В последующем колбы встряхивали 2 часа и пропускали раствор через фильтровальную бумагу. Экспериментальные растворы были получены при разбавлении полученного экстракта дистиллированной водой в соотношении 1/10; 1/100; 1/1000 и 100 %. Всхожесть и рост зерна овса производили в чашках Петри, контрольная среда – дистиллированная вода. Фильтровальную бумагу поместили на дно чаш, равномерно размещали на них по 25 овсяных семян. Далее в чаши заливали водную вытяжку исследуемого материала (по 5 мл), с распределением раствора по всему дну чашки. Выдерживали опытные образцы в термостате в течение 7 суток. По завершению произвели контрольное измерение длины корней зерна тест-культуры в контрольных и опытных пробах. Объектом измерения у каждого семени являлся корень максимальной длины. Расчетный способ учитывает максимальный размер корня более активного проросшего овса, что не может дать полноценной оценки степени фитотоксичности исследуемого материала, поэтому визуальный анализ опытных образцов проводили независимо от расчетного способа. Определение степени фитотоксического эффекта расчетным способом было проведено с помощью сравнения результатов контрольных и опытных семян тест-

54 культуры. Расчетная величина Ет (эффект торможения) служит параметром количественной оценки фитоэффекта и находится по формуле: Ет=(Lк–Lоп)/Lк∙100 %, (3.2) где Lk – средняя длина корней тест-культуры в контрольном растворе (мм); Loп – средняя длина корней тест-культуры в опытном (рабочем) растворе (мм). Следует отметить, что максимум фитотоксичности для живых организмов составляет 50 %. С помощью визуальной оценки всхожести зерен овса выявлено существенное воздействие состава среды, в которой произрастали зерна, рис. 3.11. В контрольной среде тест-культура дала хорошую всхожесть. На поверхности зерен отсутствуют потемнения, не наблюдается загниваемости. Непроросшие зерна отсутствуют. Согласно данным визуальной оценки делаем вывод об отсутствии значительно выраженного токсического эффекта вытяжки смесей на основе шунгита и активированного угля на зерна овса (рис. 2, д–з). Потемнения были зафиксированы в среднем на 10 % зерен от общего числа в чашах, а состояние поверхности можно считать удовлетворительным, при объеме потемневших зерен до 10 % от общего числа. В чашах с вытяжкой смеси на основе технического углерода зерна дали хорошую всхожесть (рис. 2, а–г), тем не менее, около 20 % тест-объектов имеют на поверхности потемнения, что может указывать на наличие внутренних повреждений зерна. При разбавлении исходного экстракта снижается количество непроросших зерен в чашах – от 16 % (рис. 2, б) до 10 % (рис. 2, в, г). Шунгит модифицированный характеризуется средним значением эффекта торможения при неразбавленном растворе, более приближенным к критическому значению показателя в 50 %, интенсивность воздействия которого при повышении разбавления исходного раствора уменьшается. Возможным объяснением этого является содержание в составе активной щелочи NaOH, которая при получении вытяжек из модифицированного шунгита, переходит в опытный раствор, повышает рН системы и вызывает нарушения растительного тест-объекта. Данное

55 предположение подтверждается уменьшением токсического воздействия, представленным эффектом торможения, при разбавлении начального раствора. 0 а 1/10 б 1/100 1/1000 в д е г ж з и к л м н о п р Рис. 3.11. Зависимость всхожести зерен овса, прорастающих в исследуемых растворах от степени разбавления: а-г – шунгит, д-з – активированный уголь, и-м – технический углерод, н-р – модифицированный шунгит

56 Значения эффектов торможения подтверждают данные, полученные в результате визуальной оценки воздействия вытяжек на прорастаемость зерен овса (табл. 3.6). Таблица 3.6 – Эффект торможения в зависимости от вида углеродсодержащего компонента и степени разбавления раствора Степень разбавления Образец с применением следующих углеродсодержащих компонентов: исходный 1/100 Шунгит 20 15 Шунгит модифицированный 67 23 Активированный уголь 18 13 Строительная сажа 27 24 Таким образом, в результате оценки токсичности образцов методом биотестирования установлено, что полученные составы углеродсодержащих смесей отвечают требованиям экологической безопасности и биопозитивности и могут быть использованы для обработки общественных и производственных зданий. 3.7. Определение удельной эффективной активности естественных радионуклидов в углеродсодержащих смесях Определение удельной эффективной активности естественных радионуклидов с использованием сцинтилляционного гамма-спектрометра с программным обеспечением «Прогресс» производили согласно требованиям ГОСТ 30108-94 «Материалы и изделия строительные. Определение удельной эффективной активности естественных радионуклидов» (лабораторный метод), Норм радиационной безопасности НРБ-99/2009. Спектрометрический метод основан на измерении спектра излучения содержащихся в пробе радионуклидов, идентификации радионуклидов по пикам полного поглощения энергии излучения и расчета активности радионуклидов в пробе по площади фотопика.

57 Измерительная кювета (сосуд Маринелли) с исследуемым образцом объемом 1 дм3 помещается на криостат с полупроводниковым детектором. Время измерения не менее 1800 секунд. Значение расчетной удельной эффективной активности естественных радионуклидов (Аэфф) для представительной пробы вычисляют по формуле: Аэфф = АRa + 1,31 ATh + 0,085AK, (3.3) где АRa , ATh , AK – удельные активности радия, тория, калия соответственно, Бк/кг. Результат определения эффективной удельной активности естественных радионуклидов в контролируемом материале Аэфф.м, Бк/кг: Аэфф.м = Аэфф + ∆, (3.4) где ∆ – абсолютная погрешность. Расчетная абсолютная погрешность: ∆= √∆2𝑅𝑎 + 1,7 ∙ ∆2𝑇ℎ + 0,007 ∙ ∆2𝐾 (3.5) Таблица 3.7 – Значения удельной эффективной активности естественных радионуклидов в углеродсодержащих смесях Результат измерений Наименование Образец с Образец с Образец с Образец с показателя, ед. изм. шунгитом модифицитехническим активиророванным углеродом ванным углем шунгитом Удельная Активность 13‚3211±4,4639 7,9329±5,8592 30,2779±7,7414 9,7356±6,1018 226 Ra, Бк/кг Удельная Активность <8 8,7724±6,7426 <8 13,8458±7,4473 232 Th, Бк/кг Удельная Акгивность 74‚1±29,1 105,1±61,4 112,3±48,3 133,7±66,0 40 К, Бк/кг Расчетная эффективная 29,9964±7,3054 28,3582±10,6891 50,4273±9,9129 39,2381±11,6003 удельная активность Аэфф, Бк/кг Эффективная удельная 37,3018 39,0473 60,3402 50,8384 активность в контролируемом материале Аэфф.м, Бк/кг В табл. 3.7. приведены результаты протоколов измерений удельной эффективной активности естественных радионуклидов в цементно-перлитовых

58 смесях с применением следующих углеродсодержащих компонентов: а) шунгит, б) активированный уголь, в) строительная сажа. Таким образом, при осуществлении радиационно-гигиенической оценки разработанных составов установлено, что цементно-перлитовые смеси на основе исследуемых углеродсодержащих компонентов относятся к I классу безопасности (Аэфф = АRa + 1,31ATh + 0,085AK ≤ 370 Бк/кг) и могут применяться во всех видах строительства. 3.8. Проектирование и многокритериальная оптимизация составов На основании проведенных экспериментальных исследований получены рациональные составы углеродсодержащих материалов для штукатурных работ, табл. 3.6. При этом полученные составы приемлемы по своим эксплуатационным характеристикам и удовлетворяют требованиям нормативных документов: по прочности на сжатие затвердевших штукатурных растворов в проектном возрасте – класс КП II-III, по радиационно-гигиеническим показателям (эффективной удельной активности естественных радионуклидов) – 1 класс, по индексу изоляции воздушного шума Rw = 4…17 дБ, по микробиологической устойчивости и фитотоксичности (эффекту торможения). Вариативность декоративного покрытия разработанного состава не ограничена. На рис. 3.9 представлен один из возможных вариантов структуры отделочной композиции для наружных и внутренних работ. Таким образом, рациональными составами являются образцы с содержанием шунгита, модифицированного шунгита и активированного угля. Введение в смесь строительной сажи или технического углерода снижает прочностные и акустические характеристики, микробиологическую устойчивость материалов.

59 Таблица 4.6 – Рациональные составы углеродсодержащих штукатурных смесей и их основные характеристики Перлит Углеродсодержащий материал Al2O3 КМЦ марки 75С Вода Фитотоксичность , % Эффективная активность естественных радионуклидов, Бк/кг модифицированный шунгит шунгит активированный уголь технический углерод Портландцемент Углеродсодержащий материал Свойства Индекс изоляции воздушного шума, дБ при толщине состава 5, 15, 30 мм Эффективность экранирования ЭМИ, % Класс прочности, МПа Микробиологическая стойкость, Балл Состав, пропорции 1 4 0,33 0,01 0,01 1,3 8, 12, 17 30 III 0 23 39,04 1 4 0,33 0,01 0,01 1,3 7, 10, 15 30 III 0 15 37,3 1 4 0,33 0,01 0,01 1,4 6, 9, 13 30 II 0 13 60,3 1 4 0,25 0,01 0,01 1,4 4, 6, 10 30 I 3 24 50,8 Рис. 3.9. Структурирование отделочной композиции для стен с применением разработанной штукатурной смеси

60 3.9. Выводы по главе 3 1. При увеличении толщины экспериментального состава углеродсодержащей смеси от 0,5 до 3 см закономерно происходит повышение индекса изоляции воздушного шума: для образцов с модифицированным шунгитом Rw увеличивается на 23 %, для образцов с шунгитом – на 21,6 %, для образцов с активированным углем – на 20 %, для образцов со строительной сажей – на 18,8 %. Применение модифицированного шунгита позволяет увеличить R w на 2 дБ, LА на 3 дБА. Индекс изоляции воздушного шума для разработанных составов изменяется в диапазоне Rw = 4…17 дБ. 2. Разработанные составы на основе шунгита и активированного угля являются приемлемыми по своим прочностным характеристикам и соответствуют классу по прочности на сжатие затвердевших штукатурных растворов в проектном возрасте КП III (5-7,5 МПа). Наибольший предел прочности на сжатие выявлен у образцов с шунгитом, а наименьший у образцов со строительной сажей. 3. В результате оценки токсичности образцов методом биотестирования установлено, что полученные составы углеродсодержащих смесей отвечают требованиям экологической безопасности и биопозитивности и могут быть использованы для обработки общественных и производственных зданий. 4. Разработанные составы на основе шунгита и активированного угля обладают высокой степенью грибостойкости, что позволяет применять их для внутренней и наружной отделки зданий с целью предупреждения эффекта «синдрома больного здания». Смеси на основе строительной сажи не обладают микробиологической стойкостью, на их поверхности обнаружен рост грибов Aspergillus niger, что значительно сужает сферу его применения. 5. Цементно-перлитовые смеси на основе углеродсодержащих компонентов относятся к I классу безопасности (Аэфф = АRa + 1,31ATh + 0,085AK ≤ 370 Бк/кг) и может применяться во всех видах строительства.

61 6. Применение углеродсодержащих штукатурных смесей для защиты помещений от ЭМИ позволяет снизить негативное воздействие электромагнитных излучений, особенно в периоды повышения нагрузки в сетях электропитания. Эффективность экранирования δ для перегородки из ДВП составляет 10-15 %, нанесение штукатурного слоя на основе углеродсодержащих компонентов толщиной 10 мм повышает δ до 30-45 %.

62 ГЛАВА 4. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ И ТЕХНИКОЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ПРОИЗВОДСТВА СТРОИТЕЛЬНЫХ УГЛЕРОДСОДЕРЖАЩИХ СМЕСЕЙ Для коммерциализации строительных смесей с проекта по оптимальными выпуску углеродсодержащих акустическими характеристиками требуется финансовая поддержка юридических или физических лиц, государства или международных организаций, предоставляющих соответствующие инвестиции на основе разработанного технико-экономического обоснования и бизнес-плана или модели. При этом технико-экономическое обоснование производства разрабатывается на предварительной стадии проектирования производства для определения степени рисков капитальных вложений и эффективности инвестиций. Обоснование потребности современного рынка строительных материалов в новой продукции по номенклатуре объему продаж на основе перспективных планов развития отрасли или региона носит основополагающий характер. На этом строится баланс потребности на текущих период времени. При выборе целесообразного способа осуществления технологической линии и производственной программы учитывается техническая возможность его выполнения с учетом требуемого технологического оборудования. Также учитываются экологические аспекты, вариация снабжения сырьем, коммунальными и другими энергоресурсами. Далее рассматривается рациональность выбора территории для строительства/покупки/аренды объекта с точки зрения инвестиционных вложений, транспортной системы обеспечения предприятия, геолокационных особенностей и пр. На заключительном этапе определяется требуемая численность и специализация персонала, возможности обучения или профессиональной переподготовки и т.д. Таким образом, при построении бизнес-плана по производству новой продукции определяется экономическая и социальная эффективность проекта, учитываются основные аспекты будущего коммерческого предприятия с анализом рисков, проблем и мероприятий по их минимизации или устранению.

63 4.1. Проектирование обобщенной технологической схемы получения сухих строительных смесей для штукатурных работ При производстве сухих строительных смесей акустического и радиоэкранирующего назначения с требуемыми технико-эксплуатационными характеристиками требования и требуется учитывать выполнять внешние определенные производственные технологические факторы с целью обеспечения качества и стабильности состава готовой продукции. Мониторинг контрольных параметров качества конечной продукции должен осуществляться многостадийно, включая проверку качественных характеристик базовых сырьевых составляющих и корректности дозирующих аппаратов и контроль на выходе температуры и кислотности среды. Для практического внедрения результатов ВКР была предложена технологическая схема производства углеродсодержащих штукатурных смесей. Технологическая линия производственного процесса представлена следующими взаимосвязанными этапами: первичная обработка и подготовка сырья (сушка, дробление), дозирование, перемешивание и гомогенизация смеси, фасование/упаковка и складирование/хранение выпущенной продукции, рис. 4.1. Рис. 4.2 иллюстрирует выше сказанное, при этом участок/цех по производству предложенных в работе составов возможно встроить в технологическую линию по получению известных ССС. Поставка рецептурных составляющих к месту складирования и хранения может производится различными видами транспортных перевозов. Узел подготовительной обработки сырья должен обеспечивать требуемый объем заполнения материалов и его поддержание и регулирование. Углеродсодержащие вещества необходимо подвергать тепловой обработке в сушильных агрегатах с целью дегидратации влаги до пороговых значений согласно технологическим требованиям. По пневмопроводу портландцемент перемещается с места хранения в технологический бункер с питательным устройством. Дозирование пластификаторов и модификаторов производится с помощью электронных весов.

Управление технологическим процессов и производством 64 Приемка перлита Приемка вяжущих Приемка углеродсодержащих добавок Приемка пластифицирующих добавок Технологическое хранение сырьевых материалов перлит дозировочная секция цемент углеродсодержащие добавки дозировочная секция дозировочная секция пластифицирующие добавки дозировочная секция пылеулавливание и газоочистка система подготовки и подачи сжатого воздуха смешивание и гомогенизация смеси погрузочно-разгрузочный участок с упаковочными грузами складирование и хранение конечной продукции Рис. 4.1. Основные технологические операции при производстве штукатурных смесей с углеродсодержащими компонентами

65 склад перлита склад цемента склад углеродных материалов пневмопровод пневмопровод ленточный конвейер бункер питатель дозатор бункер сушилка питатель питатель дозатор дозатор рукавный фильтр склад добавок дозатор смеситель элеватор бункер готовой смеси фасовочная машина склад готовой продукции Рис. 4.2. Аппаратурная схема производства сухих строительных смесей на основе углеродсодержащих материалов для штукатурных работ Соотношение исходных материалов заносится в компьютер ответственным технологом согласно рецептуре продукции. Оператор выбирает наименование продукции в компьютерной программе и осуществляет запуск производства. Далее после процесса дозирования осуществляется погружение каждого компонента в смесительную секцию, где происходит смешивание до необходимого уровня гомогенизации ингредиентов сухой смеси. По завершению обработки смеси компьютер выдает запрос на осуществление передвижения материала в фасовочное оборудование. Здесь

66 происходит расфасовка по бумажным пакетам. Для обеспечения гигиены труда рабочего персонала и экологической безопасности населения в аппаратурную разработанных структуру смесей технологического внедряют процесса пылеулавливающие и получения газоочистные аппараты. По окончанию производственных операций готовую продукцию перемещают на склад хранения. Важным аспектом является контролирование отсутствия возможности контакта рецептурных компонентов и гомогенизированной смеси с водой или влагой, что обусловлено ухудшением качества готовой продукции вследствие коагуляции полимеров и гидратации портландцемента. Готовая запакованная в бумажные пакеты продукция должна храниться в сухих закрытых помещениях при температурном режиме не менее +5 °С с целью сохранности упаковки и предохранение от увлажнения. Запрещено допускать загрязнение смеси инородными примесями, жидкостями и веществами. Усиление темпов роста спроса на продукцию в виде сухих строительных смесей приводит к увеличению количества мини-заводов по их выпуску и реализации на территории РФ и за рубежом. Такое мини-производство особо актуально для малого бизнеса, т.к. существует возможность автономной работы или работы в составе крупных строительных предприятий. Кроме того мини-производство отличается следующими преимуществами: ликвидность, мобильность, от крупного небольшие регулируемая промышленного габаритные размеры, производительность технологической линии, надежность работы, экологическая безопасность и пр. Таким образом, для производства разработанных штукатурных смесей возможно применение мини-завода. Основное комплектующее оборудование мини-завода по производству углеродсодержащих смесей на цементном вяжущем представлено на рис. 4.3. Кроме того мини-завод возможно перемещать к области строительства новых микрорайонов или промышленных центров согласно действующему

67 Рис. 4.3. Комплектация мини-завода по производству углеродсодержащих смесей на цементном вяжущем: 1 – станция растаривания МКР, а) для перлита; б) для вяжущих; в) для углеродсодержащих компонентов, г) для пластифицирующих добавок; д) для ускорителей твердения; 2 – винтовой конвейер; 3 – весовая платформа; 4 – весовой дозатор БД 600; 5 - смеситель для сухой смеси; 6 – промежуточный бункер; 7 – станция фасовки

68 законодательству, что снижает время доставки сырья к объектам экономики. Технологическая линия представлена взаимосвязанными этапами и процессами. Основные стадии производства аналогичны представленной технологии (рис. 4.1, 4.2). Посредством винтового конвейера сырьевая база (перлит, вяжущие и углеродсодержащие компоненты) транспортируются в весовой дозатор. Заданное количество пластифицирующих и модифицирующих добавок поступает в приемный бункер смесителя. В смесителе осуществляется приготовление строительной смеси. На станции фасовки клапанный мешок наполняется готовой смесью и подается в зону упаковки на поддоны. Таким образом, предложенная технология производства углеродсодержащих смесей на цементном вяжущем и перлите не требует внедрения значительных изменений в действующие технологические процессы получения известных ССС, что упрощает возможность ее практического внедрения в действующее производство, обуславливает ее конкурентоспособность на рынке современной строительной продукции. 4.2. Бизнес-планирование и концепция коммерциализации проекта по выпуску строительной продукции для систем обеспечения безопасной среды обитания человека 4.2.1. Оценка экономического потенциала и эффективности бизнеспроекта Согласно Федеральному закону от 29.12.2012 № 273-ФЗ «Об образовании в Российской Федерации» высшим учебным заведениям и научным учреждениям предоставлено право – создавать малые инновационные предприятия для практического применения результатов интеллектуальной деятельности, что позволяет коммерциализировать результаты научно-образовательной деятельности и предоставить новые места для трудоустройства будущим выпускникам в создаваемых малых

69 предприятиях при вузах. Поэтому основой концепции по коммерциализации проекта выпускной квалификационной работы является открытие малого инновационного предприятия при БГТУ им. В.Г. Шухова, г. Белгород. Резюме проекта. Назначение научно-технического продукта: уменьшение степени патологического воздействия электромагнитных и акустических полей на здоровье людей за счет модифицированной структуры с высокими эксплуатационными характеристиками. Применение таких материалов позволит повысить эффективность системы охраны труда на предприятии, снизить риски развития профессиональных заболеваний, увеличить работоспособность персонала. Предложенные составы материалов приемлемы для использования промышленными и производственными предприятиями, как для осуществления выпуска продукции, так и для их применения в системах, предназначенных для снижения риска вредного влияния шума и электромагнитного излучения на персонал. Пользователи результатов проекта: предприятия, выпускающие продукцию для строительного комплекса; проектно-строительные компании; оптово-розничные базы строительных и отделочных материалов, в том числе и крупные предприятия Белгородской области: Белгородский завод стальных конструкций, Лебединский и Стойленский горно-обогатительные комбинаты, ООО «Белэнергомаш», Белгородский завод ЖБИ и труб и др. Планы по регистрации объекта интеллектуальной собственности: для защиты интеллектуальной собственности и дальнейшего продвижения продукции на рынке строительных материалов необходима подача заявки патента на изобретение и регистрация ноу-хау на разработанные составы. Имеющиеся аналоги: Наиболее близкими аналогами к разрабатываемой продукции являются производители: Альфапол, Рудус, НТЦ Фарадей, АкустовЪ и др. Основные недостатки конкурентов: высокие стоимостные показатели, производства, узкая направленность высокие действия, массогабаритные сложность характеристики, технологии сложность монтажа. Зарубежные производители: PartekАкustica (Финляндия); Фирма

70 Ipocork (Португалия); Paroc (Финляндия); AMF (Германия)@- Rockwool (Дания); Texdecor Конкурентные (Франция); преимущества Knauf Германия); предлагаемого SonaSpray решения: (США). повышение безопасности труда обслуживающего персонала внутри экранированного помещения с тепло-, электромагнитно- и шумозащитной функцией; снижение риска возникновения скачков напряженностей электромагнитного поля на резонансных частотах в экранированном помещении; повышение коммерческой эффективности возведения экранированных помещений за счет совмещения их конструкционных и защитных свойств; возможность адаптивной вариативности эксплуатационных характеристик в соответствии с требуемой эффективностью экранирования; пожароустойчивость и отсутствие токсичных продуктов горения; высокие санитарно-гигиенические показатели и пр. Описание проекта. Расчет себестоимости углеродсодержащих смесей штукатурного назначения выполнялся исходя из того, что производство будет организовано в составе малого инновационного предприятия в г. Белгород. Аренда цеха площадью 100 м2 с примыкающим складским помещением 50 м2. Расчетный годовой выпуск продукции – 8 000 т/год. Рабочая бригада состоит из 3 человек, средняя заработная плата 20 000 руб. Величина отчислений на социальные нужды – 30,0 %, общезаводские и прочие расходы – 0,1 % от цеховой себестоимости; внепроизводственные расходы – 0,07 % от производственной себестоимости. Таблица 4.1 – Ассортимент производимой продукции Наименование Количество в Цена реализации мес. за ед., руб. Углеродсодержащие смеси 666,67 тыс. кг 68 акустического и радиоэкранирующего назначения

71 Таблица 4.2 – Калькуляция себестоимости штукатурной смеси Затраты на производство Ед. величи ны, руб. Цена за ед. величи ны, руб. на единицу на год.вы пуск, т на единицу, руб. на год.выпу ск, тыс. руб. кг 5 0,164 1 312 0,82 6560 Перлит кг 40 0,656 5 248 26,24 209920 Углеродсодержащий компонент кг 64 0,164 1 312 10,496 83968 Полимерный наполнитель кг 90 0,002 16 0,18 1440 Ускоритель твердения кг 330 0,002 16 0,66 5280 Бумажная упаковка шт 5 0,012 96 0,06 480 38,456 307648 0,031 248 0,02 16 0,117 468,00 0,035 140,4 38,659 308 520,4 Наименование статей расхода Сырьё и основные материалы: Портландцемент CEMI 42,5N количество Итого: Энергия на технологические цели: Электроэнергия Затраты на НИР Основная зарплата производственных рабочих Отчисления на социальные нужды Итого цеховая себестоимость: тыс. кВт·ч 3140,00 0,01 80 сумма Общезаводские расходы 3,66 Прочие производственные расходы 3,66 Итого производственная себестоимость 45,979 Внепроизводственные расходы ИТОГО ПОЛНАЯ СЕБЕСТОИМОСТЬ 3,077 49,056 146 93,4003 146 93,4003 337 907, 2006 12 132,456 350 039,6566

72 4.2.2. Финансовая структура инвестиционного проекта Таблица 4.3 – Единовременные затраты (потребность в инвестициях) Наименование Количество единиц, шт Цена за ед., тыс. руб. Сумма, тыс. руб. 5 5 5 1 1 2 1 1 20 200 200 350 800 400 250 20 10 200 40 1 000 1 000 1 750 800 400 500 20 10 4 40 300 4 824 1. Покупка аппаратуры и оборудования: - расходные бункеры; - весовые дозаторы; - силосы; - фасовочная машина; - смеситель; - ленточный конвейер; - весы товарные; - весы электронные; - европоддон; - прочие приспособления, инструмент, тара. 2. Монтаж оборудования и установка ИТОГО: 3. Иные затраты: - осуществление научно-исследовательских работ уполномоченными организациями для выбора эффективных рецептурных компонентов штукатурных смесей; - исследование эксплуатационных характеристик разработанных составов; - подготовка технической документации для оформления декларации о соответствии на продукцию, технологического регламента и технических условий. ИТОГО: 100 000 300 100 000 100 000 5 124 Таблица 4.4 – Постоянные затраты (отток денежных средств) (в год) Наименование 1 Сырье: Портландцемент CEM I 42,5N Перлит Углеродсодержащий компонент Полимерный наполнитель Ускоритель твердения Бумажная упаковка Амортизация Коммунальные платежи: - электроэнергия, -водоснабжение, -отопление, - канализация Цена за ед., руб. 2 5 40 64 90 330 5 Сумма за годовой объем производства, руб. 3 307 648 000 2 295 200 - 2 000 000 1 000 000 -

73 Продолжение табл.4.4 1 Аренда, руб./м²/мес Основная зарплата производственных рабочих Расходы на рекламу Налоги, отчисления: Единый налог 6% (при УСН) Отчисления в ПФ РФ и др. 20,2% ИТОГО: 2 255 30 000 3 255·12·150 = 460 000 30 000·3·12 = 1 080 000 500 000 4 310 400 94 536 321 150,1 тыс.руб. Таблица 4.5 – Выручка от финансово-хозяйственной деятельности (на 5й год) Наименование Штукатурные смеси Количество Цена, руб. Сумма, руб. 8 000 000 кг 68 544 000 000 ИТОГО: 544 000 000 Таблица 4.6 – Динамика основных финансово-экономических показателей предпринимательской деятельности в период реализации проекта № Наименование 1.1 Инвестиции 1.2 Выручка финансовохозяйственной деятельности ИТОГО: Сумма за год, тыс. руб. 2019 2020 2021 2022 2023 Приток денежных средств 5 124 - 2024 от - 17 000 34 000 68 000 204 000 544 000 34 000 68 000 5 124 17 000 2. Отток денежных средств 204 000 544 000 38 456 2 295,2 460 115 368 2 295,2 460 307 648 2 295,2 460 1 875 2 438 3 000 200 300 500 720 1080 1080 4 404,9 6 166,9 6 166,9 48 411,1 128 108,1 321 150,1 2.1 Инвестиции и 5 124 собственные средства 2.2 Сырье 9 614 19 228 2.3 Амортизация 2 295,2 2 295,2 2.4 Аренда 450 450 2.5 Коммунальные 750 1 500 платежи 2.6 Расходы на рекламу 50 100 2.7 Основная зарплата производственных 720 720 рабочих 2.8 Налоги, отчисления 4 404,9 4 404,9 ИТОГО: 5 124 18 284,1 28 698,1 -

74 Продолжение табл.4.6 3 4 5 6 7 8 9 10 Чистый денежный поток, тыс. руб. Чистый денежный поток нарастающим итогом, тыс. руб. Коэффициент дисконтирования, r1=14 % Чистая текущая дисконтированная стоимость, тыс. руб. Чистая текущая дисконтирования стоимость нарастающим итогом, тыс. руб. Коэффициент дисконтирования, r2=30 % Чистая текущая дисконтирования стоимость нарастающим итогом, тыс. руб. 5124 -1 284,1 5 301,9 19 588,9 75 891,9 222 849,9 5 124 6 408,1 -1 106,2 18 482,7 94 374,6 317 224,5 1 0,88 0,77 0,68 0,59 0,52 5 124 - 1 130 4 082,46 13 320,45 44 776,22 115 881,94 5 124 - 6 254 11 148,46 55 924,68 171 806,62 2 171,54 1 0,77 0,59 0,46 0,35 0,27 5 124 -988,75 3 128,12 9 010,89 26 562,16 60 169,49 - 26,26 32 588,42 92 757,91 5 124 6 112,75 2 984,63 ЧТД, тыс. руб. Цена 1 кг штукатурной смеси при рентабельности организации производства 20 %: Ц = Ст + Пр + НДС (4.1) Ц = 49,056 + 20%·49,056 + 18%·49,056 = 68 руб. Повышение уровня вырученных средств от осуществления финансовохозяйственной деятельности закладывается за счет увеличения количества выпускаемой продукции. Поэтому требуется проведение рекламной программы, направленной на улучшение структуры потребительского спроса и уровня продаж. 4.2.3. Определение показателей эффективности проекта Определение эффективности проекта определяется исходя из расчета показателей эффективности:

75 а) Чистая текущая стоимость: n ЧТС( NPV )   ЧДПt  1  K доп , 1 r  t t 1 (4.2) где ЧДП – чистый денежный поток в течение 5 лет; Кдоп – сумма дополнительных инвестиционных вложений. ЧТС (NPV) = ((-1284,1∙0,88) + 5 301,9∙0,77 + 19 588,9∙0,68 + 75 891,9∙0,59 + 222 849,9∙0,52) – 5 124 = 174 759,53 тыс. руб. > 0, значит, бизнес-проект является эффективным. б) Индекс рентабельности (PI) показывает отношение приведенных денежных затрат к приведенным денежным потокам: n  Pk  PI  k 1 m Kj  j 1 1 1  r k 1 1 (4.3) 1  r  j PI = 1,5 ˃ 1, следовательно, значит бизнес-проект является рентабельным. в) Внутренняя норма доходности (IRR) – это норма дисконта, при которой величина приведенных эффектов равна инвестициям, NPV = 0. Расчет производили с использованием функциональных возможностей программного комплекса MS Excel, IRR = 25,33 %, что выше ставки дисконтирования, принятую при расчете эффективности проекта 14 %, значит, бизнес-проект является эффективным. 4) Период окупаемости проекта: Ток =Тв – Ти, (4.4) Период возврата капитальных вложений Тв рассчитывается по формуле: Tвоз  t x  NPVt , ДДПt 1 (4.5) где tx – количество лет имеющее отрицательный эффект в дисконтированном денежном потоке нарастающим итогом; NPVt- последнее отрицательное значение NPV в году t в дисконтированном денежном потоке нарастающим

76 итогом; ДДПt+1– дисконтированный денежный поток с положительным эффектом в году (t+1). Тв = 4 + (2984,63/9010,89) = 4,33 года, Ток = 4,33 – 1 = 3,3 года. Финансовый профиль проекта является графическим иллюстрированием динамики дисконтирования чистого денежного потока, определяемого нарастающим итогом, рис. 4.4. Твоз Ток Рис. 4.4. Финансовый профиль проекта а н д о Для успешной реализации проекта возможно также открытие малого инновационного предприятия, сферы деятельности которого представлены на рис. 4.5. Коммерциализация проекта возможна также при финансовой поддержке «Фонда содействия развитию малых форм предприятий в научнотехнической сфере», рис. 4.6. Основными результатами коммерциализации будут являться: получение патента на изобретение, открытие малого инновационного предприятия, выход на рынок. Деятельность малого инновационного предприятия будет многоплановой – это работа с производством и населением, т.е. планируется осуществление

77 трудоохранных, образовательных, мониторинговых и исследовательских функций. Рис. 4.5. Виды деятельности малого инновационного предприятия Рис. 4.6. Этапы коммерциализации проекта

78 Таким образом, срок возврата и окупаемости инвестиционных вложений не превышает установленного срока реализации бизнес-плана, что указывает на финансовую состоятельность проекта и возможность его применения. Основные динамические параметры доходности инвестиционных вложений превышают нормативные значения, что указывает на целесообразность капитальных вложений денежных средств в финансирование разработанного проекта. 4.3. Внедрение результатов исследований Для внедрения результатов дипломной работы был разработан бизнесплан для малого инновационного предприятия на производство разработанных составов. Основные теоретические положения и результаты научно-исследовательской работы могут быть использованы в учебном процессе кафедры безопасности жизнедеятельности в практикуме курса лабораторных и научно-исследовательских работ по дисциплинам «Основы научных исследований» и «Безопасность жизнедеятельности» для студентов направления бакалавриата 280700 – Техносферная безопасность ФГБОУ ВО «Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова». Основные положения выпускной квалификационной работы были представлены и обсуждены на: IX Международной научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Молодежь и научно-технический прогресс» (Губкин, 2018, 2019); Международной научно-практической конференции «Актуальные вопросы образования и науки» (Тамбов, 2018); Международной научно-технической конференции молодых ученых БГТУ им. В.Г. Шухова 2018 года, (Белгород, 2018); Всероссийской научной конференции «Проблемы и перспективы развития России: Молодежный взгляд в будущее» (г. Курск, 2018); «Международной научно-технической конференции молодых ученых по рассмотрению

79 проектов программы «УМНИК» (БГТУ им. В.Г. Шухова ) (Белгород, 2018); финале конкурса «Инновационные разработки молодых исследователей Белгородской области» (Белгород, 2018); конкурсе «Кубок молодых инноваторов БГТУ им. В.Г. Шухова» (Белгород, 2019). Основные положения работы изложены в 6 опубликованных работах в сборниках трудов конференций: 1. Лопанов А.Н., Образовательные Прушковский аспекты высококвалифированных кадров И.В., Томаровщенко профессиональной в области С.С. подготовки безопасности систем и технологий наноинженерии // Вестник научных конференций. Актуальные вопросы образования и науки: по материалам международной научнопрактической конференции 31 января 2018 г. Часть 4. 2018. № 1-4(29). С. 9193. 2. Лопанов Методологические А.Н., Прушковский основы И.В., формирования Томаровщенко многоуровневой С.С. системы профессионально-ориентированной подготовки кадров в сфере безопасности наноинженерных технологий // Молодежь и научно-технический прогресс: сборник докладов XI международной научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых. – Старый Оскол: ООО «Ассистент плюс», 2018. С. 265–269. 3. Прушковский И.В., Томаровщенко С.С. Применение функциональных материалов на основе шунгита в системах экранирования электромагнитного излучения // Молодежь и научно-технический прогресс: сборник докладов XI международной научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых. – Старый Оскол: ООО «Ассистент плюс», 2018. С. 306-309. 4. Прушковский И.В., Томаровщенко С.С. Комплексные системы по обеспечению аудиоэкологической безопасности на основе акустических смесей // сборник докладов Международной научно-технической

80 конференции молодых ученых БГТУ им. В.Г. Шухова 2018 года, 2018, электронный ресурс. 5. Прушковский Углеродмодифицированные И.В., Томаровщенко системы как фактор С.С. снижения профессионального риска по акустическому и электромагнитному фактору // Проблемы и перспективы развития России: Молодежный взгляд в будущее: сборник научных статей Всероссийской научной конференции (17-18 октября 2018 года), в 4-х томах, Том 4. Юго-Зап. гос. ун-т., Курск:ЗАО Университетская книга, 2018. С.59-62. 6. Прушковский И.В., Томаровщенко С.С. Инновационные подходы к формированию риск-ориентированной модели акустической безопасности населения и персонала // Молодежь и научно-технический прогресс: сборник докладов XII международной научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых. – Старый Оскол: ООО «Ассистент плюс», 2019. Т. 3. С. 109-112. Кроме того для практического внедрения результатов выпускной квалификационной работы были разработаны «Рекомендации по снижению уровня профессиональных рисков по шумовому фактору на предприятии ООО «Алексеевский соевый комбинат»», в которых рассматривается применение мобильной многофункциональной автоматизированной станции непрерывного мониторинга за акустическими параметрами рабочей среды, а также внедрение проектирование регламентированных комнаты акустических акустического отдыха перерывов или и кабинета психологической релаксации со штукатурной обработкой из разработанных в работе составов. 4.4. Выводы по главе 4 1. Предложена технология производства штукатурных углеродсодержащих смесей для систем по обеспечения безопасной среды

81 обитания человека. Проектирование технологической линии производства производили с учетом требований традиционных технологий известных заводов-производителей сухих строительных смесей на цементном вяжущем. Предложенная в ВКР безопасная технология получения разработанных составов штукатурных смесей на основе углеродсодержащих материалов позволяет производить функциональные материалы с улучшенными эксплуатационными характеристиками. 2. Коммерческая значимость применения разработанных составов углеродсодержащих смесей на цементном вяжущем в технологии систем обеспечения экологизации среды жизнедеятельности человека относительно традиционных аналогов выражается уменьшением себестоимости готовой продукции, упрощении технологии получения и производства, монтажа и эксплуатации материалов, отсутствии геометрии выпускаемой продукции. 3. Финансово-экономический анализ бизнес-проекта по выпуску штукатурных углеродсодержащих смесей указывает на эффективность реализации производства. Доказана жизнеспособность проекта в финансовом отношении: срок окупаемости – 3,3 года при стабильном увеличении уровня потребительского спроса и объемов реализации готовой продукции. 4. Основные теоретические положения и результаты научно- исследовательской работы могут быть использованы в учебном процессе кафедры безопасности жизнедеятельности. Разработаны 5. «Рекомендации по снижению уровня профессиональных рисков по шумовому фактору на предприятии ООО «Алексеевский соевый комбинат»», в которых рассматривается применение мобильной многофункциональной автоматизированной станции непрерывного мониторинга за акустическими параметрами рабочей среды, а также внедрение проектирование регламентированных комнаты акустических акустического отдыха перерывов или и кабинета психологической релаксации со штукатурной обработкой из разработанных в работе составов.

82 Заключение Рост уровня электромагнитного и акустического загрязнения среды жизнедеятельности человека приводит к повышению количества работников, занятых во вредных условиях труда в различных видах экономической деятельности. является Современная агрессивным электромагнитно-акустическая стресс-фактором с высокой обстановка биологической активностью, провоцирует возникновение отклонений в состоянии здоровья населения специфического и неспецифического характера. Отсутствие эффективной системы стимулирования природоохранной деятельности, направленной на снижение шумового и электромагнитного загрязнения обуславливает актуальность разработки принципов эколого-экономической политики и систем комплексной защиты человека от названного факторного воздействия. В связи с этим, для достижения основной цели работы – повышения акустических характеристик штукатурных смесей – были решены сопутствующие задачи и получены следующие результаты: - изучены и проанализированы теоретические аспекты комплексного снижения акустической и электромагнитной нагрузки в энергонасыщенном пространстве; - определены исследований для оптимальные изучения методики физико-химических экспериментальных и технологических характеристик с учетом специфики исследуемых материалов; – разработаны оптимальные составы шумопонижающих углеродсодержащих смесей, соответствующие критериям экологической безопасности, санитарно-гигиеническим нормативам и показателям надежности; – исследованы и рассчитаны основные параметры эксплуатационных характеристик разработанных составов, значения которых указывают на

83 приемлемость и эффективность их применения в системах обеспечения безопасной жизнедеятельности человека; – разработана безопасная технология производства штукатурных смесей на основе углеродсодержащих материалов; разработаны – «Рекомендации по снижению уровня профессиональных рисков по шумовому фактору на предприятии ООО «Алексеевский соевый комбинат»»; – доказана приемлемость проектных решений и экономическая эффективность вложения денежных средств в финансирование бизнеспроекта по выпуску разработанных материалов. Перспективы дальнейших исследований целесообразно рассматривать в направлении: расширения сырьевой базы при получении сухих смесей синтезирования акустического материалов, и радиоэкранирующего отличающихся высокими назначения; показателями эксплуатационных характеристик; совершенствования комплексных систем по защите от вредных производственных методологических основ рискологии и эргономики. факторов с учетом

84 Библиографический список 1. Трудовой кодекс Российской Федерации от 30.12.2001 N 197-ФЗ (ред. от 01.04.2019). 2. Тарасенко В.Н., Соловьева Л.Н. Проблемы звукоизоляции в жилищном строительстве // Вестник Белгородского государственного технологического университета им. В.Г. Шухова. 2013. № 4. С. 48-52. 3. Lesovik R.V., Botsman L.N., Tarasenko V.N. Enhancement of Sound Insulation of Lightweight Concrete Based on Nanostructured Granular Aggregate // ARPN Journal of Engineering and Applied Sciences, № 10. 2014. C. 1789-1793. 4. Тарасенко B.H., Дегтев И.А. Звукоизоляция ограждающих конструкций // Приоритетные научные направления: от теории к практике: сб. научн. тр. XIV Между нар.научно-практич. конф. Носибирск. 2014. С. 143-148. 5. Тарасенко В.Н. Проектирование шумозащитных сооружений // Наукоемкие технологии и инновации: сб. науч. тр. Междунар. научнопрактич. конф., посвященной 60-летиюБГТУ им. В.Г. Шухова (XXI научные чтения). Белгород: Изд-во БГТУ. 2014. С. 115-117. 6. Макриненко Л.И. Акустика помещений общественных зданий. - М.: Стройиздат, 1986. 173 с. 7. Некипелова О.О., Некипелов М.И., Маслова Е.С., Урдаева Т.Н. Шум, как акустический стрессор, и меры борьбы с ним // Фундаментальные исследования. 2006. № 5. С. 55-57. 8. Наугольных К.А., Рыбак С.А. Распространение звука в неустойчивом атмосферном слое // Акустический журнал. 2007. № 53. С. 477480. 9. Арабаджи В.И., Рудик К.И. О спектрах некоторых шумов естественного происхождения // Акустический журнал. 1962. № 8. С. 466468.

85 10. Ланэ М.Ю., Сухов В.Н. Акустика зрительного зала московского академического музыкального театра имени К. С. Станиславского и В. И. Немировича-Данченко. Электронный журнал «Техническая акустика» http://ejta.org. Вып. № 8. Том 8. 2008. 11. Боганик А.Г. Новые материалы для акустического комфорта // Технологии строительства. 2010. № 4 (73). С. 64-67. 12. Боганик А.Г. Новые решения для звукоизоляции помещений // Технологии строительства. 2007. № 7 (55). С. 80-81. 13. Черныш Н.Д., Тарасенко В.Н. Микроклимат селитебной территории как многокомпонентная среда архитектурно-строительного проектирования //Вестник БГТУ им. В.Г. Шухова. 2015. № 6. С. 57-61. 14. Тарасенко В.Н., Дегтев И.А., Голиков Г.Г. Исследование шума в зале многоцелевого назначения СДК студентов при БГТУ им. В.Г. Шухова // Вестник БГТУ им. В.Г. Шухова. 2016. № 5. С. 39-45. 15. Тарасенко В.Н., Дегтев И.А., Черныш Н.Д. Акустический комфорт зала многоцелевого назначения ДК студентов БГТУ им. В.Г. Шухова // Вестник БГТУ им. В.Г. Шухова. 2016. № 6. С. 29-35. 16. Тарасенко В.Н., Черныш Н.Д. Создание оптимального акустического режима в учебной аудитории как важный фактор оценки микроклимата помещения//Вестник БГТУ им. В.Г. Шухова. 2017. № 4. С. 3641. 17. Каблов Е.Н. Инновационные разработки ФГУП «ВИАМ» ГНЦ РФ по реализации «Стратегических направлений развития материалов и технологий их переработки на период до 2030 года» //Авиационные материалы и технологии. 2015. №1 (34). С. 3-33. 18. Kablov E.N., Kondrashov S.V., YurkovG.Yu. Prospects of using carbonaceous nanoparticles in binders for polymer composites // Russian nanotechnologies. 2013. V. 8. Issue3-4. P. 163-185.

86 19. Каблов Е.Н. Конструкционные и функциональные материалы - основа экономического и научно-технического развития России // Вопросы материаловедения. 2006. №1. С. 64-67. 20. Каблов Е.Н. Материалы для изделия «Буран» - инновационные решения формирования шестого технологического уклада // Авиационные материалы и технологии. 2013. № S1. С. 3-9. 21. Платонов М.М., Пористоволокнистые Железина полимерные Г.Ф., материалы Нестерова для Т.А. изготовления широкодиапазонных ЗПК и исследование их акустических свойств // Труды ВИАМ: электрон, http://wwww.viam- науч.-технич. works.ru журн. (дата 2014. №6. обращения: Ст. 09. URL: 10.09.2015). DOI: 10.18577/2307-6046-2014-0-6-9-9. 22. Обзор Краев И.Д., Шульдешов Е.М., Платонов М.М., Юрков Г.Ю. композиционных материалов, сочетающих звукозащитные и радиозащитные свойства // Авиационные материалы и технологии. 2016. № 4(45). С. 60-67. 23. Jacobsen F., PoulsenТ.,Rindel J.H., Gade A.Ch., Ohlrich M. Fundamentals of acoustic and noise control. Orsted: Technical University of Denmark. 2007. P. 172. 24. Arenas J.P., Crocker M.J. Recent Trends in Porous Sound-Absorbing Materials // Sound and Vibration. July 2010. P. 12-17. 24. Таткеев Т.А. Проблема шума как экологического фактора на урбанизированных территориях / Таткеев Т.А., Абитаев Д.С., Сексенова Л.Ш., Мухаметжанова З.Т., Атшабарова С.Ш., Рахметуллаев Б.Б., Назар Д.К. // Медицина труда и промышленная экология. 2011. № 6. С. 17-19. 25. Монич Д. В., Щеголев Д. Л. Повышение экологической безопасности зданий путем применения шумозащитных мероприятий // Приволжский научный журнал. 2009. № 4. С. 190-195.

87 26. Бобылёв В.Н., Монич Д.В., Щёголев Д.Л. Мониторинг уровней шума для обеспечения экологической безопасности городской среды // Приволжский научный журнал. 2011. № 2 (июнь). C.135-140. 27. Семенова Э.Н., Бортник А.Ф. Воздействие шума на психологическое состояние человека // Актуальные проблемы развития личности в онтогенезе. Сборник материалов III Всероссийской научнопрактической конференции студентов и аспирантов. Северо-Восточный федеральный университет им. М.К. Аммосова. Киров. 2014. С. 116-118. 28. Жиганов Н.Е. Шумовое загрязнение среды // Современные наукоемкие технологии. 2013. №8-1. С. 13-14. 29. Орлов О.Г. Проблемы и перспективы оптимизации акустической среды жилых помещений // Academia. Архитектураистроительство. 2009. №5. С. 270-271. 30. Sound insulation property of PVC matrix composite material filled with cenosphere fly ash / Yao Y.F., Gao L., Yang Q.L., Zhou G., Fu Y.Q., Liu G.F. // Gaofenzicailiaokexueyugongcheng/polymeric materials science and engineering. 2009. №11. pp. 61-64. 31. Ballagh K.O. Acoustical properties of wool // Applied acoustics. 1996. №2. pp. 101-120. 32. Sound and vibration damping characteristics in natural material based sandwich composites / James J. Sargianis, Hyung-Ick Kim, Erik Andres, JonghwanSuhra, // Composite Structures. 2013. №96. pp.538-544.

88 ПРИЛОЖЕНИЯ

100

101

102

103

104

105

106

107

108

109

110

111

112

113

114

115

116

117

118

Рецензии:

Авторизуйтесь, чтобы добавить рецензию

Рецензия от Сергей Томаровщенко

Актуальность темы ВКР Актуальность выпускной квалификационной работы Томаровщенко С.С. заключается в том, что она направлена на разработку углеродсодержащих штукатурных смесей, применяющихся для обработки ограждающих конструкций зданий и помещений с целью оптимизации акустической среды Заключение о соответствии выполненной ВКР утвержденному заданию на проектирование, в т.ч. полноты изложени...

больше 4 лет назад

Отзывы:

Авторизуйтесь, чтобы оставить отзыв