ИССЛЕДОВАНИЕ БИОСТОЙКОСТИ КОМПОЗИТОВ НА ОСНОВЕ БИОЦИДНОГО ПОРТЛАНДЦЕМЕНТА С АКТИВНОЙ МИНЕРАЛЬНОЙ ДОБАВКОЙ С ПОМОЩЬЮ МЕТОДОВ МАТЕМАТИЧЕСКОГО ПЛАНИРОВАНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТА Современные материалы

999

Одним из основных причин преждевременного выхода из строя железобетонных конструкций является их недостаточно высокая биологическая стойкость. Конструкции разрушаются под воздействием мицелиальных грибов и бактерий. Установлено, что воздействие продуктов метаболизма бактерий оказывает негативное воздействие на физико-механические качества материалов на основе цементов. Одним из эффективных способов повышения биостойкости бетонов и других композитов, а, следовательно, долговечности является добавление в составы материалов биоцидных веществ [3].

Для проведения исследований, направленных на определение влияния добавок на свойства цементных композитов было изготовлено несколько серий образцов с различным количеством активной минеральной и биоцидной добавок. В качестве биоцидной добавки рассматривался натрий сернокислый, а минеральной добавки – зола уноса.

Исследования проведены с применением методов математического планиро­вания эксперимента. В качестве матрицы планирования использовали план Коно, состоящий из 13 опытов. Варьируемыми факторами служили: Х1 – концентра­ция двуводного гипса; Х2 – концентрация активной минеральной добавки; Х3 – концентрация сернокислого натрия.  Испытания композитов на грибостойкость и фунгицидные свойства проводились в соответствии с ГОСТ 9.049–91.

Испытания образцов цементного камня и композиционных материалов на грибостойкость и наличие фунгицидных свойств проводились в соответствии с ГОСТ 9049−91. В качестве тест-организмов использовались следующие виды микромицетов: Aspergillus oryzae (Ahiburg) Cohn, Aspergillus niger vgn Tieghem, Aspergillus terreus Thom, Chaetomium globosum Kunze, Paecilomyces varioti Bainier, Penicillium funiculosum Thom, Penicillium chrysogenum Thom, Penicillium cyclopium Westling, Trichoderma viride Pcis, ex Fr.

Испытания проводились двумя методами. Их сущность заключается в выдерживании материалов, зараженных спорами плесневых грибов, в оптимальных для их развития условиях с последующей оценкой грибостойкости и фунгицидности образцов. Методом 1 (без дополнительных источников углеродного и минерального питания) устанавливали, является ли материал питательной средой для микромицетов. Методом 3 (на твердой питательной среде Чапека – Докса) определяли наличие у материала фунгицидных свойств и влияние внешних загрязнений на его грибостойкость. Поверхность образцов размером 1×1×3 см заражали водной суспензией тест-грибов путем равномерного нанесения ее с помощью пульверизатора, после чего их помещали в чашки Петри и загружали в специальные камеры, работающие в режиме температуры 29±2 оС и влажности свыше 90 %,  и выдерживали в течение 14 дней. В каждую чашку помещали по одному образцу, причем все варианты исследовались на 5 образцах. Твердая питательная среда готовилась из следующих компонентов: NaNO3 – 2,0 г; КCl – 0,5 г; MgSO4 – 0,5 г; KH2PO4 – 0,7 г; K2HPO4 – 0,3 г; FeSO4 – 0,01 г; сахароза – 30 г; агар – 20 г; вода дистиллированная – 1 л.

В качестве характеристики для определения микробиологической стойкости материалов рассматривали их обрастаемость микроскопическими грибами, которую устанавливали спустя 14 суток с момента начала эксперимента. Оценку грибостойкости изделий проводили по шестибалльной шкале:

0 – при осмотре под микроскопом рост плесневых грибов не виден;

1 – при осмотре под микроскопом видны проросшие споры и незначительно развитый мицелий в виде неветвящихся гиф;

2 – при осмотре под микроскопом виден мицелий в виде ветвящихся гиф, возможно спороношение;

3 – при осмотре невооруженным глазом рост грибов едва заметен, но отчетливо виден под микроскопом;

4 – при осмотре невооруженным глазом рост грибов отчетливо виден и покрывает до 25 % поверхности испытуемого образца;

5 – при осмотре невооруженным глазом отчетливо виден рост грибов, покрывающих более 25 % поверхности.

Материал считается грибостойким, если получает оценку по методу 1, равную 0 – 2 балла, и обладает фунгицидными свойствами, если вокруг образца на питательной среде наблюдается зона отсутствия роста грибов или на поверхности и на краях образцов наблюдается рост грибов, оцениваемый 0 и 1 баллом.

Матрица планирования, рабочая матрица и результаты эксперимента приведены в таблице.

 

Таблица

Матрица планирования, рабочая матрица и результаты эксперимента

№ состава Матрица

планирования

Рабочая матрица Обрастаемость, баллы Характеристика по ГОСТ 9.049-91
Х1 Х2 Х3 Дву-

водный гипс, м.ч.

Зола-унос, м.ч. Биоцидная добавка, м.ч. Метод 1 Метод 3
1 0 +1 +1 8,6 20 7,0 0 1 Фунгициден
2 +1 0 +1 11,2 10 7,0 0 1 Фунгициден
3 – 1 0 +1 6,0 10 7,0 0 1 Фунгициден
4 0 – 1 +1 8,6 0 7,0 0 1 Фунгициден
5 +1 +1 0 11,2 20 3,5 0 2 Грибостоек
6 – 1 +1 0 6,0 20 3,5 0 1 Фунгициден
7 0 0 0 8,6 10 3,5 0 1 Фунгициден
8 +1 – 1 0 11,2 0 3,5 0 1 Фунгициден
9 – 1 – 1 0 6,0 0 3,5 0 2 Грибостоек
10 0 +1 – 1 8,6 20 0 0 3 Грибостоек
11 +1 0 – 1 11,2 10 0 0 3 Грибостоек
12 – 1 0 – 1 6,0 10 0 0 4 Грибостоек
13 0 – 1 – 1 8,6 0 0 0 4 Грибостоек

 

После проведения статистической обработки результатов эксперимента получены уравнения регрессии, связывающие зависимости изменения обрастаемости композитов в баллах по методу 3  согласно ГОСТ 9.049-91от рецептуры составляющих:

 

О=1.000-0.125·X1-0.125·X2-1.250·X3+0.250·X12+0.500·X1X2+0.250·X1X3+0.250·X22+

+0.250·X2X3+1.000·X32

 

Используя полученные зависимости можно подбирать составы композитов на основе биоцидного портладцемента различного назначения исходя из условий их эксплуатации. Введение в состав композитов биоцидных добавок ведет к снижению их обрастаемости. Использование разработанных составов в зданиях и сооружениях Если применять меры по снижению агрессивного биологического воздействия, то возможно значительно повысить долговечность зданий и сооружений.

 

 

 

Библиографический список

  1. Соломатов В. И., Ерофеев В. Т., Федельман М. С. Биологическое сопротивление бетонов // Известия высших учебных заведений. Строительство. – 1996. – № 8. – С. 44.
  2. Ерофеев В. Т., Родин А. И., Богатов А. Д., Казначеев С. В., Смирнов В. Ф., Светлов Д. А. Физико-механические свойства и биостойкость цементов, модифицированных сернокислым натрием, фтористым натрием и полигексаметиленгуанидинстеаратом // Известия ТулГУ. Технические науки. Вып. 7. – Тула : Изд-во ТулГУ, 2012. – Ч. 2. – С. 292–309.

Комментарии

Уведомить о

wpDiscuz