Биокоррозия строительных материалов

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».
http://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