Глава 1. Материалы и методы исследования

Введение

Актуальность. В 2012 году введены в эксплуатацию жилые дома №33, 35 по улице Карла Маркса города Сокола Вологодской области. Дома построены на федеральные средства по программе переселения из ветхого и аварийного жилья. Стены домов как снаружи, так и во всех внутренних помещениях были отделаны новым дешёвым материалом стекло-магниевым листом (в дальнейшем СМЛ). Но экономия на стройматериалах привела к тому, что граждане, переселенные из ветхого жилья в новые трехэтажные дома через небольшой промежуток времени обнаружили, что фасады стен стали обваливаться, потекла крыша, в квартирах всё время присутствовал неприятный запах, вызывающий головокружение и другие нездоровые симптомы, в стенах квартир появились проломы. Жильцы писали письма во все инстанции по поводу ремонта. На улицу Карла Маркса потянулись делегации представителей разных ветвей власти, общественности, СМИ, но это не дало никаких результатов. Самым действенным стало обращение в Общероссийский Народный Фронт (ОНФ). Данная организация добилась того, что был проведён качественный ремонт домов, который завершился в декабре 2016 года. В ходе ремонта в квартирах разваливающийся стекло - магниевый лист был заменен на гипсокартон, наружные стены дома эковатой и особым прочным отделочным материалом с утеплителем, сделаны и другие ремонтные работы. Благодаря этому исчез неприятный запах, связанное с ним плохое самочувствие у жильцов, стены и потолки приобрели надлежащий вид.

В связи с выше сказанным, целью нашей работы стало: исследование качества стекло-магниевого листа, использованного для отделки жилых домов на улице Карла Маркса в городе Сокол Вологодской области

Для выполнения цели были поставлены следующие задачи:

1. Провести опрос жителей домов ул. Карла Маркса для выявления проблем, вызванных СМЛ.

2. Изучить механические свойства материала в разных условиях;

3. Проверить материал на набухаемость, водопоглощение, горючесть;

4. Изучить основной химический состав стекло-магниевого листа;

5. Проверить материал на наличие выделяемых газов при нагревании;

6. Сравнить качественные характеристики исследуемого образца СМЛ с характеристиками различных категорий СМЛ, предлагаемых на рынке продаж.

Объект исследования: стекло - магниевый лист.

Предмет исследования:физико-химические свойства и состав СМЛ.

Практическая значимость.Данные исследований могут послужить для выявления соответствия СМЛ его качественным характеристикам, а также повлиять на выбор людей, которые планируют внутреннюю отделку своего дома стекло-магниевым листом.

Благодарности. Автор благодарит директора Вологодской кадетской школы-интерната А.А. Бадина, сопредседателя регионального штаба Общероссийского Народного Фронта за предоставленную им информацию, за помощь в организации встреч с жильцами дома. Также благодарит учителя химии Н.А. Трубичеву за помощь в проведении исследований волокна, учителя физики Ю.А. Молоткова за предоставленное оборудование по изучению физических свойств СМЛ.

Глава 2. Обзор литературы

Химический состав стекло-магниевого листа

СМЛ - это белый поризованный легковесный материал на основе магнезиального цемента с использованием наполнителей органического (древесные опилки) и неорганического происхождения. Состав стекло-магниевого листа по литературным данным: магнезиальный цемент MgO + MgCl2 -70%; древесные опилки и перлит (вспученный песок) - 20%; стекловолокно - 10 %. Большое содержание магнезиального цемента придаёт материалу высокую прочность, влагостойкость и огнеупорность. Содержание древесной фракции не должно превышать 15-20%, чрезмерное использование древесных опилок в производстве СМЛ приводит к рыхлой структуре, снижению плотности и прочности листа. Листы с обеих сторон армированы стеклотканью полотняного переплетения, количество слоев до 4. Стеклоткань совместно с магнезиальным вяжущим обеспечивает изделию повышенную прочность на изгиб (гибкость). Лицевая поверхность - гладкая, глянцевая, тыльная поверхность - шероховатая, матовая. СМЛ имеет международный сертификат качества ISO 9001-2000.

Данные о составе каждой категории СМЛ даны в таблице 1 [1, 5].

Испытание на твёрдость

Твердость – свойство поверхностного слоя материала сопротивляться деформации (или разрушению) при местном контактном воздействии на него другого, более твердого тела. Для вычисления твёрдости СМЛ использовался прибор для определения механических свойств материалов ПИМ (фото 3, 4). Определение твёрдости производилось с помощью наконечника, диаметр полусферы подобран так, что площадь отпечатка равна 1 см². По шкале прибора определяем величину P. Так как F=1 см², численное значение нагрузки определяет величину твердости СМЛ.

P – максимальное давление, которое мы оказываем на материал.

F – площадь отпечатка наконечника, которым было оказано давление на материал.

Т Глава 1. Материалы и методы исследования - student2.ru Т – твёрдость материала.

Твёрдость исследуемого образца СМЛ составила 21 МПа, что соответствует близкому к минимальному значению твердости для СМЛ Эконом класса (сорт С) (см. табл. 1)

Выводы

1. Жилые дома № 33 и 35 по улице Карла Маркса города Сокола Вологодской области, построенные в 2012 году на федеральные средства по программе переселения из ветхого и аварийного жилья, абсолютно не соответствовали санитарно-гигиеническим нормам, нормам безопасности. Причиной этого стало использование при строительстве некачественного дешёвого строительного материала китайского производства ̶ стекло-магниевого листа.

2. Сопротивление материалов механическому разрушению характеризуется их прочностью, твердостью, сопротивлением удару. Твёрдость исследуемого образца СМЛ составила 21 МПа, что соответствует близкому к минимальному значению твердости для СМЛ Эконом класса. Прочность на изгиб, как в сухом состоянии, так и во влажном состоянии соответствуют категории СМЛ «Эконом» класса.

3. При исследовании СМЛ на набухаемость, водопоглощение и горючесть установлено, что по набуханию материал не соответствует даже категории «Эконом» класса. По водопоглощению соответствует классу «Стандарт». При поджигании не горит, т.е. пламени нет, хотя обугливание и крошение материала происходит.

4. При изучении химического состава стекло-магниевого листа выяснено, что процентное содержание неорганической составляющей, т.е. магнезита соответствует категории Стандарт класса и равно 68 %. Содержание древесного наполнителя составило 23 %, перлита 5%, что соответствует тоже категории Стандарт. 3,5 % приходится на связующие вещества, 0,5 % на волокно, что меньше всяких норм. Вид волокна остался неопределённым. Ясно одно, что это не стекловолокно, которое обязательно должно быть в СМЛ.

5. Проверка материала на наличие выделяемых газов при нагревании показала, что исследуемый СМЛ не соответствует материалу, экологически чистому и безопасному, т.к. в его составе обнаружены альдегид и сернистый газ, концентрация которых сильно превысила ПДК.

6. Сравнение качественных характеристик исследуемого образца СМЛ с характеристиками различных категорий СМЛ, предлагаемых на рынке продаж, дает основание отнести данный материал к некачественному, т.к. по трём характеристикам (прочность на изгиб в сухом и влажном состоянии, твердость лицевой поверхности) он относится к категории Эконом класса, а по четырём (набухание от влаги, содержание стекловолокна, связующих добавок, экологическая безопасность) не соответствует ни одной категории. Есть подозрения, что при его производстве использовалось некачественное сырье, и применялись вредные отходы с других производств. Такой лист нельзя использовать для внешней отделки зданий и для отделки внутренних помещений. Он быстро разрушается от влаги и ударов, выделяет вредные для здоровья вещества.

Заключение

И в заключение хочется сказать, что данное исследование проведено не зря. Оно доказало, что усилия жителей домов № 33 и 35 по улице Карла Маркса и усилия ОНФ были не напрасны. Данные исследования будут опубликованы в газете «Сокольская правда». Городским властям, строительным организациям я рекомендую ни в коем случае не использовать СМЛ при строительстве жилых помещений, гражданам не использовать его при ремонте квартир, не смотря на низкие цены данного материала. В своих дальнейших исследованиях я предполагаю изучить качественные характеристики других листовых стройматериалов, и сравнить их между собой.

Приложения

Приложение 1. Табличные данные:

Таблица 1. Технические характеристики и состав СМЛ разных сортов и исследуемого образца

Категория СМЛ Характеристики	Премиум Сорт А	Стандарт Сорт В	Эконом Сорт С	Исследуемый образец
Цвет	бежевый	белый	желтоватый	Серо-белый
Толщина, мм
Плотность, г/см³	От 950 и более	800 – 900	Не менее 500
Группа горючести	НГ	НГ	НГ	НГ
Естественная влажность	9 – 11 %	10,6 %
Прочность на изгиб в сухом состоянии, МПа	18-20	10-18	6-10	6,836
Прочность на изгиб во влажном состоянии, МПа	22-25	13-22	5-12	7,87
Набухание от влаги, %	0,34	0,6	0,8	0,9
Водопоглощение по массе, %		20-30	30-40	25,9
Твёрдость лицевой поверхности, МПа	не менее 49,9	не менее 35,8	не менее 20
Содержание древесного наполнителя в %		25 -30	более 30
Содержание неорганической составляющей (соединений Mg) в %			55 - 60
Вулканическое стекло			Менее 5
Содержание стекловолокна в %	1%			0,5 не стекловолокно
Содержание связующих добавок %				3,5
Экологическая безопасность	В составе отсутствуют вредные вещества	В пробах обнаружены альдегид и сернистый ангидрид, выделяющиеся при нагревании

Таблица 2. Исследование СМЛ на водопоглощение по массе и набухание

Время нахождения СМЛ в воде	1 проба	2 проба	Свойства материала
Масса, г	Разница масс по сравнению с первоначальной	Масса, г	Разница масс по сравнению с первоначальной
			4,11		Серо-белый, твердый, легко ломается
	2,39	0,39	4,67	0,56	Цвет потемнел, но признаков сильного набухания не заметно
	2,4	0,4	4,77	0,66	- // -
	2,4	0,4	4,77	0,66	- // -
	2,4	0,4	4,77	0,66	- // -
1 сутки	2,47	0,47	4,89	0,78	Выглядит набухшим, внутри стала хорошо видна древесная стружка
4 суток	2,55	0,55	5,11		Серый, мягкий, легко ломается

Таблица 3. Проверка наличия газообразных веществ, выделяемых при температуре 35⁰-40⁰С

Выделяемые газообразные продукты	Проба №1 Концентрация, мг/м³	Проба №2 Концентрация, мг/м³	ПДК загрязняющих веществ в атмосферном воздухе населенных мест
Максимальная разовая, мг/м³	Среднесуточная, мг/м³
Угарный газ (СО)	-	-
Альдегид (формальдегид)	более 50	Более 50	0,035	0,01
Сернистый ангидрид(SO₂)			0,5	0,05
Оксиды азота	-	-	NO 0,4	0,15
NO₂ 0,085	0,04
Бензол	-	-	0,3	0,1

Приложение 2.

Заключение.

Радиометрического исследования

Образец стекло-магниевой фракции был проверен на наличие техногенных изотопов( Cs-137, Co-60, Am-241, Pu-239, Sr90-Y90 , а также превышение МЗА (минимально значимая активность) по природным изотопам (U-238, Th-232, Ra-226)

Замер прибором "Радиаскан-701"

Альфа-поток: 0 частиц на См^2/мин экспозиция в геометрии 2Пи 15 минут.

Бета-поток: 0 частиц на См^2/мин экспозиция в геометрии 2Пи 15 минут.

Мощность экспозиционной дозы гамма-излучения соответствует значению природного фона 11 мкР/час.

Замер гамма-спектрометром

Время набора спектра - 2 часа, по истечении времени набора, не обнаружено техногенных (реакторных) изотопов, а также природных, за исключением изотопа К-40 (Калий-40), активность которого не превышает МЗА в соответствии НРБ-99/2009 не более 370 Бк на килограмм.

Геометрия измерения-2Пи, анализ по логарифмической шкале: