Биокоррозия строительных материалов
И меры борьбы по мере её развития
Академик РААСН, д.т.н., профессор Комохов П.Г.,
Аспирант Чуркин А.Ю.
ПГУПС, каф. «Строительные материалы и технологии».
https://www.jdpsmt.ru/docs/23/23.php
Под биокоррозией принято понимать разрушение бетона, вызванное заселением и развитием бактерий, грибов, актиномицетов, которые могут представлять серьёзную опасность как непосредственно для конструкций зданий и сооружений, так и для здоровья людей. Как известно множество строительных материалов (бетон, кирпич, дерево и т.д.), потенциально являются благоприятной средой обитания для микроорганизмов (бактерий, грибов, лишайников и т.д.), что оказывает влияние как на прочностные, декоративные свойства материала, так и на срок их службы.
При воздействии биоорганизмов (макро- и микроорганизмов) разрушение строительных материалов носит более сложный характер, чем при воздействии чисто химических сред. Так, например, в результате действия грибов может происходить механическое разрушение за счет разрастающегося мицелия, изменение упруго-прочностных свойств за счет выделения продуктов метаболизма агрессивных к строительному материалу, использование микроорганизмами компонентов материалов в качестве источника энергии (пищи).
Следует отметить, что опасность и интенсивность биологических разрушений и загрязнений различных зданий и сооружений неуклонно возрастает в большей степени для городов, в пределах которых находятся крупные промышленные предприятия. Она усугубляется пренебрежением экологическими нормами при строительстве зданий и сооружений, невыполнением норм при их эксплуатации, а также средой в которой эксплуатируются здания и сооружения.
Существенная роль в биоповреждении принадлежит мицелиальным грибам, среди которых особенно агрессивны и широко распространены представители родов кладоспориум, альтернария, аспергиллюс, пеницилиум, триходерма. Степень развития микроорганизмов на материалах определяется физическими, химическими и биологическими факторами. Основным из них, стимулирующим размножение грибов на материалах, является влага на поверхности субстрата. Если материал имеет не значительную влажность, то сначала появляются менее требовательные к влаге грибы, а затем заселяются более влаголюбивые виды, в том числе патогенные, для которых первые микроорганизмы являются питательной средой. В некоторых промышленных сооружениях источниками биоповреждений служат накапливаемые на поверхности материалов органические продукты, используемые в производственных процессах (сахар, жир, белковые соединения и др.), а также загрязнения, которые могут усваиваться микроорганизмами.
Учитывая значительный ущерб, наносимый биологическими разрушениями зданиям и сооружениям, угрозу здоровью и жизни людей, необходимо приступить к разработке программы противодействия биоразрушению городов региона и интенсивным исследованиям в части анализа технического состояния конструкций зданий и сооружений, биодеградации и повышения биологического сопротивления различных строительных материалов.
Сложные, часто недостаточно изученные процессы, определяющие интенсивность и механизм биоповреждений бетона, находятся в прямой зависимости от условий окружающей среды, степени биостойкости материала конструкции и характера воздействия биофакторов. Поэтому защита от биоповреждений может производиться по трём направлениям: воздействие на окружающую среду, повышение биостойкости бетона конструкций и изменение характера воздействия агентов биоповреждений. Кроме того мероприятия по защите железобетонных сооружений должны осуществляться во время их изготовления и предусматривается на период эксплуатации. Для новых или строящихся конструкций можно предложить комплекс мероприятий по противодействию биоразрушению материалов, зданий и инженерных сооружений, включающий в себя следующие основные этапы деятельности специалистов различных уровней и подразделений:
1) Высокий профессионализм проектировщиков на стадии проектировании;
2) Высокое качество строительных работ;
3) Правильный выбор строительных материалов и технологий производства композиционных материалов и конструкций с научно-организационным контролем качества входных и выходных показателей и составов материалов;
4) Современный научный уровень в решении задач по созданию и внедрению в производство эффективных, долговечных, коррозионно - биостойких материалов и конструкций.
Для того чтобы предложить мероприятия по противодействию биоразрушению существующих и особенно давно эксплуатируемых конструкций и сооружений, необходимо произвести тщательное обследование объекта, так называемое мониторинговое наблюдение, с выявлением причин возникновения коррозии. Ошибочно предполагать, что, воздействовав на один вид биодеструктора каким-либо антисептиком или другим видом защитного материала и уничтожив его, будет решена проблема. На смену уничтоженным биодеструкторам могут “прийти” другие, возможно более агрессивные к материалу, до настоящего момента находящиеся в меньшем количестве вследствие того, что их развитие сдерживали биодеструкторы-предшественники.
В различных производственных помещениях, где необходимо проводить антимикробные мероприятия, широко применяется хлорирование. Хлор, является сильным антисептиком, одновременно является весьма активным химическим веществом. Под воздействием хлора корродируют металлические, железобетонные и иные конструкции. А, учитывая еще и то, что хлор относится к боевым отравляющим веществам, его применение в качестве биоцида следует признать нежелательным. Одним из вариантов борьбы с поверхностной биокоррозией строительных материалов может быть обработка поверхности конструкций и сооружений озоном или анодным гелем, получаемого при электродном разложении воды постоянным электрическим током. Механизм воздействия окислителя состоит в разрушении бактерий путем инактивации бактериальных протеинов, то есть диффузией через мембрану клетки в цитоплазму с поражением жизненных центров. Озон может использоваться как в газообразной форме, так и в виде водных растворов и аэрозолей. Выбор их агрегатного состояния зависит от множества параметров.
Развитие озоновых технологий в последние десятилетия дало возможность не только генерации озона высоких концентраций из осушенного воздуха и кислорода, но в первую очередь комплексного решения проблем эффективного использования и безопасного его использования. Развитие электрохимических датчиков озона и кислорода, микропроцессорной техники предоставляет широкие возможности контроля безопасности работы с озоном, выбора режима озонирования и управления процессами генерации и удаления неиспользованного озона из технологического объема.
Применение озона может позволить эффективно решать проблемы стерилизации, дезинфекции, дезодорации и очистки от органических загрязнителей, озоновую обработку можно использовать на объектах железнодорожного транспорта и метрополитена, включая вокзалы, станции, вагоны и т.д.
В нашей стране озонирование производилось и раньше, но это осуществлялось совершенно в других целях, не для биозащиты конструкций, а для озонирования больничных помещений, овощехранилищ и т.д., с целью санитарной обработки воздушной среды. Однако за последние десятилетия в нашей стране появилась проблема защиты от микробиологической коррозии бетона, кирпича и т.д., ставшая в один ряд с другими видами коррозии и требующая к себе не меньшего внимания.
Библиографический список:
1. Ким К.К., Спичкин Г.П., Быстров Е.Я.Применение озона в технологиях санитарной обработки//Транспорт и окружающая среда. – 2005г.-№5-с.54-55.
2. Материалы международной научно-технической конференции «Биоповреждения и биокоррозия в строительстве» Саранск, 2004г.
3. Ларионов Н.М.Диссертация на соискание учёной степени кандидата технических наук «Биостойкий бетон на основе химической добавки и активной воды затворения», ЛИИЖТ, Ленинград, 1989г.
4. В.Д. Тимаков «Микробиология» Медицина 1973 г. с.78-80.
Контактная информация:
тел.: 8-901-3093461
адрес: Лен. обл., Гатчинский р-н, п. Б. Колпаны, ул. Садовая д. 3, кв. 38.
e-mail: a-lex17@mail.ru