Какие направления развития Росийской науки Вы считаете наиболее перспективными

Исследование биостойкости бетонов

ИССЛЕДОВАНИЕ БИОСТОЙКОСТИ БЕТОНОВ

 

Биологически активные среды могут оказывать отрицательное воздействие практически на все строительные материалы, в том числе и на материалы на цементном вяжущем [1, 2]. Особенно быстро бетоны разрушаются на предприятиях химической, пищевой и других производств, особенностью которых является наличие богатой питательной среды для микроорганизмов [3, 4].

В настоящее время имеются данные, которые убедительно доказывают не только участие, но и первостепенную роль микроорганизмов в коррозионном процессе [3,4].

Микробиологическая коррозия может идти различными путями:

• непосредственным воздействием продуктов метаболизма микроорганизмов на строительные конструкции;

• образованием органических продуктов, которые могут действовать как деполяризаторы или катализаторы коррозионных реакций;

• коррозионные реакции становятся отдельной частью метаболического цикла бактерий.

В коррозионных процессах могут участвовать микроорганизмы, относящиеся к широкому кругу родов и видов. Это могут быть бактерии, образующие неорганические кислоты, окисляющие метан, железобактерии, а также грибы и водоросли. В большинстве случаев они способствуют созданию агрессивных сред, в которых ускоряются коррозионные процессы. Наиболее активны в коррозионном отношении литотрофные бактерии, окисляющие неорганические соединения [1, 2, 3].

Пористость и микрозональное заселение бактериями поверхности бетона приводит к изменению рН и разрушению поверхностного слоя карбоната кальция. Особенно агрессивными считаются аэробные тионовые бактерии, экзотермично окисляющие восстановленные формы серы при доступе свободного кислорода [1, 4]. Биосопротивление цементных композитов ограничено их природой, поскольку капиллярно-пористые материалы склонны к активному адсорбированию атмосферной влаги, а затем появлению на них микроорганизмов. Введение некоторых добавок в бетон, например суперпластификаторов, изменяет структуру пор, делает бетоны более плотными и, следовательно устойчивыми к коррозионным изменениям.

Разрушение камня и бетона наблюдается как в промышленности, так и в городском строительстве. Коррозия бетонных сооружений происходит также и в пресной воде, например, стен электростанций, плотин вызывается комплексом микроорганизмов, в который входят и тионовые бактерии [3]. Следовательно, задача исследования биостойкости бетонов в агрессивных средах является актуальной.

Тионовые бактерии начинают развиваться при значениях рН окружающей среды ниже 8. При старении бетонов и взаимодействии с окружающей средой происходит постепенное подкисление до тех значений рН, при которых они могут заселяться бактериями. Сначала начинают развиваться Thiobacillus thioparus, которые образуют элементарную серу и снижают рН до 5,0, далее уже Thiobacillus thiooxidans окисляют серу до серной кислоты, при этом рН водной среды может снижаться до 2 и ниже. Благодаря воздействию, как микробиологического, так и химического факторов происходит разрушение бетонов. Таким образом, в ходе своего развития одни бактерии подготавливают условия для роста других бактерий.

В этой связи особенно насущной становится задача отработки методики ускоренного испытания строительных материалов лабораторных условиях на устойчивость к микробной коррозии. В ходе данной работы с помощью метода математического планирования эксперимента были подобраны оптимальные условия для развития тоновых бактерий. Затем в данной среде, в которой реализованы оптимальные условия для развития двух видов бактерий были испытаны строительные материалы с несколькими видами суперпластификаторов. Эксперимент проводился как на строительных материалах, не подвергавшихся обработке, так и на подвергшихся дополнительной обработке проточной водой с целью вымывания несвязанной щелочи, т.е. моделировался процесс коррозии, который происходит на первоначальном этапе взаимодействия новых строительных материалов с окружающей средой.

 

Экспериментальная часть. С целью определения оптимальных условий для развития тионовых бактерий были приготовлены среда Бейеринка для тионовых бактерий и 8 различных сред в соответствии с планом ПФЭ 2 3.

В колбы наливали питательные среды (табл.1) по 100 мл. Среды инокулировали ассоциацией тионовых бактерий, выделенных из почвенного биоценоза и адаптированных к компонентам бетона. В течение 35 дней наблюдали за изменением рН. Каждый эксперимент проводился в двух повторностях. В ходе эксперимента подсчитывали количество бактерий в единице объема раствора. В конце эксперимента определяли содержание сульфатов в растворах.

1 2 3 4