Биоцидный бетон 2

1. Биоцидный бетон

Выполнил:
Ст. гр. АС-269 И.Е. Лещенко
Руководитель:
Доцент, к.т.н. С.Н. Погорелов

2. Производство строительных материалов являлось, является и всегда будет являться одной из самых перспективных сфер деятельности

человека. Из большой номенклатуры различных
видов строительных материалов наибольший объем их производства приходится на бетоны и
растворы на цементных связующих. Ученые, как у нас в стране, так и за рубежом, ведут
исследования по разработке новых видов цементов и совершенствованию известных. Так, к
настоящему времени разработаны сульфатостойкие, гидрофобные, пластифицированные и
другие виды портландцемента, используемые с учетом эксплуатационных требований к
зданиям и сооружениям. Взаимодействие строительных материалов, изделий и конструкций,
изготовленных на вышеперечисленных связующих, с биологическими средами природного и
техногенного происхождения, сопровождается различными физико-химическими процессами.
Долгое время факт биокоррозии мало кем учитывался при проектировании изделий, а ведь при
недостаточной стойкости к микробиологической коррозии снижается эксплуатационная
надежность изделий и конструкций, ухудшается их внешний вид.

3. Упоминание о возможном участии бактерий в коррозии цементного бетона датируется еще в 1901 г. Автором установлено наличие в

образцах нитрифицирующих бактерий, при этом
наибольший вред материалу, по мнению авторов, нанесли Bacterium croceum. В ряде работ 40-х
годов также упоминается о бактериях, населяющих поверхность бетонов гидротехнических
сооружений в портах Черного моря, и на бетонных сооружениях каналов Волга-Москва.

4. Из взятых проб был выделен целый ряд микроорганизмов: сульфатредуцирующие, уролитические, гнилостные, тионовые, маслянокислые,

нитрифицирующие,
денитрифицирующие, целлюлозоразрушающие бактерии. Авторы утверждают, что именно
продукты жизнедеятельности бактерий снизили прочностные характеристики конструкций.
Особо отмечается понижение прочности бетона в культурах маслянокислых,
нитрифицирующих и окисляющих серу бактерий

5. Исследования 50-х годов показали, что на наружных бетонных стенках силовой и шлюзовой станций Свирь-ГЭС были обнаружены

наплывы, состоящие, главным образом, из окиси
кальция, которые затем превратились в гроздья слизистой массы, содержащие бактерии
(нитрифицирующие, денитрифицирующие, тионовокислые, сбраживающие сахара) и грибы
(Oospora lacrus, Candida sp., Sporothrichum sp.). Л.И. Рубенчиком в 50-е годы изучалось
разрушение бетона в морской воде. Он выделил целый ряд микроорганизмов с образцов бетона
портов Черного моря: сульфатредуцирующие, тионовые, нитрифицирующие,
денитрифицирующие, маслянистые, уролитические и другие бактерий.

6. Бетонный коллектор Гамбургской канализационной сети 1971 г. постройки через 11 лет также был разрушен вследствие действия

тионовых бактерий. М. Рожанской были изучены 89
образцов корродированных железобетонных конструкций, отобранных на КаменецПодольском,
Кировоградском, Киевском мясокомбинатах. Было установлено присутствие на них
аммонифицирующих нитрифицирующих, тионовых, денитрифицирующих, и
сульфатредуцирующих бактерий. Наибольшую опасность для данных конструкций, по мнению
авторов, представляют тионовые и сульфатредуцирующие бактерии.

7. Установлено, что в настоящее время более 50% общего объема регистрируемых в мире повреждений связано с воздействием

микроорганизмов. Ежегодно перечень заболеваний людей
расширяется не без участия микроскопических организмов. В настоящее время ежегодный
экономический ущерб от биоповреждений в мире достигает 40 млрд долл. США. А еще в 1950-х
гг. величина ущерба составляла 2% стоимости всей промышленной продукции, производимой
человеком на планете.

8. Степень разрушительного воздействия микроорганизмов определяется многими факторами. Особенностью биокоррозии является то, что

степень агрессивности сред в этом
случае может проявляться не только непрерывно, но и скачкообразно. Поражение наиболее
интенсивно идет при повышенной влажности, относительно высоких температурах, обилии
пыли и загрязнений органической природы. Основным фактором, способствующим развитию
микроорганизмов на материалах, является вода. Причем влага может вноситься за счет самих
микробных клеток, которые содержат ее 80 % и более.

9. При благоприятных для развития микроорганизмов условиях разрушительные процессы начинаются с переноса их на поверхность

изделий, адсорбции, образования и роста
микроколоний за счет разрастания гифов и спор, сопровождающегося выделением продуктов
метаболизма и коррозионным воздействием. Микроорганизмы в отличие от других сред могут
стимулировать коррозию в широких интервалах температур и относительной влажности. Они
могут создать местные условия, например локально повышать влажность, температуру, что
ускоряет коррозию материала. Обычная химически активная среда такими свойствами не
обладает. Кроме того, микроорганизмы способны образовывать специальные формы – споры,
цисты, силероции которые могут оставаться невредимыми в жестких условиях эксплуатации.
Они сохраняются десятки лет в высушенном состоянии при высоких температурах. Некоторые
споры могут выдерживать длительное кипячение. Затем при попадании в другие условия они
развиваются и приводят к разрушению материала. Ничего подобного не происходит при
действии других сред, окружающих бетоны.

10. Отметим еще ряд отличительных признаков биокоррозии. К одному из них можно отнести синергизм (одинаковые физиологические

процессы различных микробных ассоциаций, в
результате которых происходит увеличение конечных продуктов) разрушения на последней ее
стадии, что является результатом воздействия ряда факторов, взаимно стимулирующих
процесс деструкции, а также развития биоценоза. Как выявлено все мероприятия по защите
материала в этот период являются бесполезными.

11. Другой особенностью биокоррозии является ее избирательность к материалу и возможность адаптации микроорганизмов в случае его

совершенствования. Появление защищенных от
биокоррозии цементных бетонов ускоряет эволюцию микроорганизмов. Они совершенствуют
свой аппарат по выработке ферментов и усиливают агрессивность продуктов метаболизма, в
результате чего защита материала также должна с течением времени совершенствоваться.
Нельзя не отметить особенность микробиологических трансформаций по сравнению с
химическими реакциями и процессами. Трансформации осуществляются, как правило,
действием нескольких ферментов. В результате жизнедеятельности микроорганизмов
продуцируется сочетание агрессивных сред (например, органических кислот). Грибы на
загрязненных цементных материалах могут образовывать биоценозы, т.е. сообщества разных
видов грибов или совместно с бактериями. Известно, что эти сообщества оказывают на
цементные материалы более разрушительное действие, чем каждый вид в отдельности.

12. Процесс разрушения цементного бетона может начинаться с поселением специфических для данного материала микроорганизмов с

соответствующими ферментами и продуктами
метаболизма. С течением времени эти микроорганизмы могут сменяться другими, более
приспособленными, для которых пищей могут служить продукты жизнедеятельности начальных
микроорганизмов. И наконец, наступает очередь микроорганизмов, которые питаясь
загрязнениями и продуктами жизнедеятельности других видов, продуцируют агрессивные среды,
приводящие к быстрому разрушению. То есть микроорганизмы создают условия для отбора
агрессивных сред.

13. Защита от биокоррозии Практически у всех методов защиты имеются преимущества и недостатки. В настоящее время обобщены методы

защиты материалов от биодеструкции, которые делятся на длительные и
временные. К длительным принято относить: конструктивные (изготовление изделий с гладкими
поверхностями, покрытие изделий противообрастающими материалами) Профилактические
(поддержание безопасного температурно-влажностного режима), химические (пропитка готовых
изделий фунгицидными составами, введение в состав материалов фунгицидных добавок).

14. К временным методам относят: профилактические (обеспыливание, проветривание), физические (ультрафиолетовое излучение),

биологические (введение микробов-антагонистов).

15. Наиболее эффективными и длительно действующим способами защиты от биоповреждений являются химические, данные методы защиты

связаны с применением биоцидных соединений.
Биоциды, разделяются на два типа: бактерицидные составы, применяемые для защиты от
кислотообразующих, гнилостных и других бактерий; фунгицидные составы, используемые для
защиты материалов от повреждения грибами. Действие биоцидных добавок заключается в их
способности ингибировать активность ферментов, нарушать клеточную структуру грибов.
Фунгицид вступает во взаимодействие с компонентами клеточной оболочки гриба, подавляя тем
самым биосинтез

16. В литературе описано несколько примеров эффективного использования фунгицидных добавок. Для защиты от биоповреждений цементных

полов на пивоваренных заводах к цементу в
качестве биоцида добавляли 10 % тонкоизмельченного медного порошка и оксихлорид магния.
Впоследствии образовывался оксихлорид меди, обладающий фунгицидными и бактерицидными
свойствами.

17. Для предупреждения биодеструкции бетона рекомендовано использовать ингибитор коррозии металлов «Инкор-3», «Инкор-3ЛФПР»,

«Инкор-ПУ». Железобетонные конструкции с этими
добавками сохраняют биостойкость в течение пяти лет. В качестве защиты от действия
микромицетов для строительных бетонов можно использовать древесносмоляные масла.
Установлено, что при концентрации 0,1 % этот препарат надежно сохраняет от биоповреждений
легкие и тяжелые бетоны.

18. Введение в цементные растворы на основе портландцемента, кварцевого песка и отходов ферросилиция акрил-(акрилокси) силанов в

количестве 0,5- 2,5 % позволяет эффективно
подавлять рост мицелиальных грибов даже в благоприятных условиях роста.

19. Если подходить с точки зрения фунгицидной активности, наиболее эффективной для цементных бетонов принято считать добавку

пиросульфата натрия и препарата АБП-40.
Оптимальное отношение пиросульфата натрия к массе цементного вяжущего составляет 3 %.
При таком содержании добавки отмечается отсутствие роста грибов, а также положительное
влияние на физико-механические характеристики цементных композитов. Фунгицидные
свойства пиросульфата натрия проявляются за счет сильной окислительной способности.
Выраженной фунгицидной активностью обладает препарат АБП-40. В результате введения
латекса АБП-40 в цементные композиты последние при малых концентрациях препарата
приобретают фунгицидные свойства.

20. НОВОЕ ПОКОЛЕНИЕ БИОСТОЙКИХ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ НА ОСНОВЕ СОЕДИНЕНИЙ ГУАНИДИНА С МЕХАНИЗМОМ ДЕЙСТВИЯ НА НАНОРАЗМЕРНОМ

УРОВНЕ
Направленное воздействие, оказываемое на атомно-молекулярном уровне при создании
нанокомпозитов, новое и актуальное направление современного строительного
материаловедения. Одним из основных способов получения нанокомпозитов является их
модификация различными добавками и применение специальных технологических операций.
Наномодификаторы во многом предопределяют заранее заданные свойства материалов.

21. Представлены новые данные, показывающие и доказывающие эффективность применения присадки "Тефлекс" при ингибировании

Представлены новые данные, показывающие и доказывающие эффективность применения присадки
"Тефлекс" при ингибировании биокоррозии в присутствии Сенной па́лочки. Показано, что введение
добавки приводит к изменению формы и утолщению внешних стенок клеток спор, что в конечном итоге и
приводит полной гибели клетки. При контакте с клеткой вначале происходит электростатическое
взаимодействие отрицательно заряженных групп на клеточной мембране с молекулой полимера, что ведет к
переориентации молекулы и введению ее заряженных фрагментов в липидный монослой мембраны.
Макромолекула кооперативно связывается с большим числом молекул фосфолипидов мембраны, вызывая
нейтрализацию отрицательного заряда. Образующийся комплекс стабилизируется сильным гидрофобным
взаимодействием алкильных цепей жирных кислот фосфолипидов, что ведет к изменению
стабилизирующих мембрану электростатического и гидрофобного взаимодействия и ослаблению липидлипидного взаимодействий. Еще одним следствием сорбции является нарушение барьерных и транспортных
функций мембраны. Дальнейшее проникновение гидрофобного фрагмента в неполярную часть клеточной
мембраны приводит к ее расширению и к нарушению вандерваальсовского взаимодействия между
липидными молекулами. В результате меняется сначала проницаемость, а затем и целостность мембраны,
которая фрагментируется и деструктируется.

22. Последовательность процессов, приводящих к гибели клетки, включает в себя: - адсорбция молекулы биоцида на поверхности клетки;

- диффузия сорбированной молекулы через клеточную стенку;
- связывание диффундировавшей молекулы с цитоплазматической мембраной;
- дестабилизация или деструкция цитоплазматической мембраны;
- выделение из клетки компонентов цитоплазмы;
- гибель клетки

23. Спасибо за внимание!