К вопросу о допустимом содержании ионов аммония в химических добавках для бетонов

Азотсодержащие соединения, которые поступают в бетон совместно с сырьевыми компонентами, в частности с химическими модификаторами бетонной смеси и бетона, а также присутствующие в портландцементе, способны в результате разложения образовывать аммиак. Процессы образования и эмиссии аммиака как вызывают ухудшение атмосферы жилых помещений, так и являются причиной понижения прочности и показателей эксплуатационной безопасности железобетонных конструкций. Эти обстоятельства обусловливают необходимость проведения исследований и разработки методов определения безопасного количества аммонийсодержащих добавок в бетоне. Чаще всего в азотсодержащих соединениях присутствуют добавки-пластификаторы, противоморозные и комплексные добавки, а также ускорители схватывания и твердения. Согласно Изменению № 2 СТБ 1112–98 «Добавки для бетонов. Общие технические условия», содержание ионов аммония в добавках не должно превышать 100 мг/кг (кроме противоморозных). Вместе с тем некоторые добавки, в том числе пластификаторы, успешно применяемые не один год без выявленных проблем с эмиссией аммиака, не укладываются в установленную норму. Для определения предельно допустимых концентраций (ПДК) аммонийных солей в бетоне необходимо знать зависимость эмиссии аммиака из бетона от различных факторов, в частности от массового содержания солей в бетоне, площади поверхности, с которой осуществляется эмиссия аммиака, массы бетонных конструкций, температуры, влажности и кратности воздухообмена в помещении. В меньшей степени на эмиссию аммиака будут влиять характеристики бетона и условия реакции гидролиза солей в нем. В статье приведены формулы для расчета эмиссии аммиака из бетона при введении различных аммонийсодержащих добавок. Показано, что, несмотря на сверхнормативное содержание ионов аммония в добавках С-3, ЛСТ и УП-4, эмиссия аммиака из бетона в ряде случаев не превышает установленных ПДК. Объем эмиссии аммиака из бетона определяется не только количеством ионов аммония в добавках, но и в значительной степени конструктивно-технологической схемой здания и параметрами загрузки бетоном помещения. При известных ПДК в воздухе помещения, заданных параметрах загрузки бетоном помещения формулы позволяют рассчитать предельную концентрацию добавки в бетонной смеси, непревышение которой обеспечит соблюдение ПДК по аммиаку в воздухе помещений.

1. Здания и сооружения, строительные материалы и изделия. Безопасность: ТР 2009/013/BY. Минск: Госстандарт, 2015. 28 с.

2. Гигиенический норматив «Показатели безопасности и безвредности атмосферного воздуха» [Электронный ресурс] : постановление Совета Министров от 25.01.2021, № 37 «Об утверждении гигиенических нормативов» // Национальный правовой Интернет-портал Республики Беларусь. Режим доступа: https://pravo.by/upload/docs/op/C22100037_1614891600.pdf.

3. Об утверждении Санитарных норм и правил «Требования к контролю воздуха рабочей зоны»: постановление Министерства здравоохранения Республики Беларусь от 11.10.2017, № 92 // Национальный правовой Интернет-портал Республики Беларусь. Режим доступа: https://pravo.by/upload/docs/op/W21732492p_1510174800.pdf .

4. Предельно допустимые концентрации (ПДК) загрязняющих веществ в атмосферном воздухе населенных мест: ГН 2.1.6.1338–03. Москва, 2003. 61 с.

5. Об утверждении гигиенических нормативов ГН 2.2.5.3532-18 "Предельно допустимые концентрации (ПДК) вредных веществ в воздухе рабочей зоны" [Электронный ресурс]: постановление Главного государственного санитарного врача РФ от 13 февраля 2018 г., № 25 // Гарант.Ру. Режим доступа: https://www.garant.ru/products/ipo/prime/doc/71829532/

6. Шиманов, В. Н. Проблема эмиссии аммиака из бетонных конструкций [Электронный ресурс] / В. Н. Шиманов // Современные проблемы науки и образования. 2012. № 5. Режим доступа: https://science-education.ru/ru/article/view?id=7025

7. Rathbone, R. F. A Study of the Effects of Post-Combustion Ammonia Injection on Fly Ash Quality: Characterization of Ammonia Release from Concrete and Mortars Containing Fly Ash as a Pozzolanic Admixture / R. F. Rathbone, T. L. Robl. Kentucky: University of Kentucky Center for Applied Energy Research, 2001. 63 p. https://doi.org/10.2172/833653

8. Benjamin, M. T. Estimating Ammonia Emissions in California [Electronic resource] / M. T. Benjamin // LADCO Workshop on Fine Particle Emission Inventories Des Plaines, IL September 28, 2000. Mode of access: https://slideplayer.com/slide/4213732/

9. Пособие к строительным нормам и правилам. Применение добавок в бетоне: П1-99 к СНиП 3.09.01–85. Введ. 01.07.2000. Минск: Белорус. гос. ин-т стандартизации и сертификации, 1999. 33 с.

10. Ратинов, В. Б. Добавки в бетон / В. Б. Ратинов, Т. И. Розенберг. М.: Стройиздат, 1989. 188с

11. Батраков, В. Г. Модифицированные бетоны. Теория и практика / В. Г. Батраков; 2-е изд. М.: Стройиздат, 1998. 768 с.

12. Калыска, А. А. Определение содержания азотсодержащих соединений потенциометрическим методом в добавках для бетонов / А. А. Калыска, А. А. Дрозд // Проблемы современного бетона и железобетона: сб. науч. тр. Минск, 2017. Вып. 9. С. 219–231.

13. Халецкая, К. В. Аммиак и его соединения в железобетонных изделиях: обзор аналитических методик и результаты потенциометрического и фотометрического определения / К. В. Халецкая, Н. П. Яловая, Ю. С. Яловая // Вестник Полоцкого государственного университета. Серия F. Строительство. Прикладные науки2015. № 8. С. 88–96.

14. Рабинович, В. А. Краткий химический справочник / В. А. Рабинович, З. Я. Хавин. Л.: Химия, 1978. 392 с.

15. Emission of Ammonia from Indoor Concrete Wall and Assessment of Human Exposure / Z. Bai [et al.] // Environment International. 2006. Vol. 32, No 3. P. 303–311. https://doi.org/10.1016/j.envint.2005.06.002

16. Отчет о выполнении НИР [Электронный ресурс]. СПб., 2012.

17. Järnström, H. Reference Values for Building Material Emissions and Indoor Air Quality in Residential Buildings [Electronic resource] / Н. Järnström. VTT, 2007. Mode of access: https://www.vttresearch.com/sites/default/files/pdf/publications/2007/P672.pdf