Shapovalov Igor Vasilievich Leiter des Bildungsministeriums. Bioschaden von Baumaterialien durch Pilze Shapovalov Igor Vasilievich

Einführung

1. Bioschäden und Mechanismen des biologischen Abbaus von Baustoffen. Problemstatus 10

1.1 Bioschadensmittel 10

1.2 Einflussfaktoren auf die Pilzresistenz von Baustoffen ... 16

1.3 Mechanismus der Mykokonstruktion von Baustoffen 20

1.4 Möglichkeiten zur Verbesserung der Pilzresistenz von Baustoffen 28

2 Gegenstände und Methoden der Forschung 43

2.1 Studienobjekte 43

2.2 Forschungsmethoden 45

2.2.1 Physikalische und mechanische Untersuchungsmethoden 45

2.2.2 Physikalische und chemische Untersuchungsmethoden 48

2.2.3 Biologische Forschungsmethoden 50

2.2.4 Mathematische Verarbeitung von Forschungsergebnissen 53

3 Myodestruktion von Baustoffen auf Basis mineralischer und polymerer Bindemittel 55

3.1. Pilzresistenz der wichtigsten Baustoffkomponenten...55

3.1.1. Pilzresistenz mineralischer Zuschlagstoffe 55

3.1.2. Pilzresistenz von organischen Gesteinskörnungen 60

3.1.3. Pilzresistenz mineralischer und polymerer Bindemittel 61

3.2. Pilzbeständigkeit verschiedener Baustoffe auf Basis mineralischer und polymerer Bindemittel 64

3.3. Wachstumskinetik und Entwicklung von Schimmelpilzen auf der Oberfläche von Gips- und Polymerverbundwerkstoffen 68

3.4. Einfluss von Stoffwechselprodukten von Mikromyceten auf die physikalischen und mechanischen Eigenschaften von Gips- und Polymerverbundwerkstoffen 75

3.5. Mechanismus der Mycostrukturierung von Gipsstein 80

3.6. Der Mechanismus der Mykostrukturierung von Polyesterverbundstoff 83

Modellierung der Prozesse der Mykokonstruktion von Baustoffen ...89

4.1. Kinetisches Modell des Wachstums und der Entwicklung von Schimmelpilzen auf der Oberfläche von Baumaterialien 89

4.2. Diffusion von Metaboliten von Mikromyceten in die Struktur von dichten und porösen Baumaterialien 91

4.3. Vorhersage der Dauerhaftigkeit von Baumaterialien, die unter Bedingungen mykologischer Aggression verwendet werden 98

Erkenntnisse 105

Verbesserung der Pilzresistenz von Baustoffen auf Basis mineralischer und polymerer Bindemittel 107

5.1 Zementbetone 107

5.2 Gipsmaterialien 111

5.3 Polymerverbundwerkstoffe 115

5.4 Machbarkeitsstudie zur Wirksamkeit des Einsatzes von Baustoffen mit erhöhter Pilzresistenz 119

Erkenntnisse 121

Allgemeine Schlussfolgerungen 123

Verzeichnis der verwendeten Quellen 126

Anlage 149

Einführung in die Arbeit

6 In diesem Zusammenhang eine umfassende Untersuchung der Prozesse

biologischer Abbau von Baustoffen, um deren zu erhöhen

Langlebigkeit und Zuverlässigkeit.

Die Arbeiten wurden gemäß dem Forschungsprogramm auf Anweisung des Bildungsministeriums der Russischen Föderation „Modellierung umweltfreundlicher und abfallfreier Technologien“ durchgeführt.

Zweck und Ziele der Studie. Ziel der Forschung war es, Muster der Mykokonstruktion von Baumaterialien zu ermitteln und ihre Pilzresistenz zu erhöhen. Um dieses Ziel zu erreichen, wurden folgende Aufgaben gelöst:

Untersuchung der Pilzresistenz verschiedener Baustoffe und

ihre einzelnen Komponenten;

Beurteilung der Diffusionsintensität von Schimmelpilz-Metaboliten in

die Struktur von dichten und porösen Baustoffen;

Bestimmung der Art der Änderung der Festigkeitseigenschaften des Gebäudes

Materialien unter dem Einfluss von Schimmelpilzmetaboliten;

Etablierung des Mechanismus der Mykokonstruktion von Baustoffen auf

auf Basis mineralischer und polymerer Bindemittel;

Entwicklung pilzresistenter Baustoffe durch

mit komplexen Modifikatoren.

Wissenschaftliche Neuheit. Die Beziehung zwischen dem Aktivitätsmodul und der Pilzresistenz von Mineralaggregaten verschiedener chemischer und mineralogischer Natur

Zusammensetzung, die darin besteht, dass Gesteinskörnungen mit einem Aktivitätsmodul von weniger als 0,215 nicht pilzresistent sind.

Es wird eine Klassifizierung von Baustoffen nach Pilzresistenz vorgeschlagen, die es ermöglicht, ihre gezielte Auswahl für den Betrieb unter Bedingungen mykologischer Aggression durchzuführen.

Die Muster der Diffusion von Schimmelpilz-Metaboliten in die Struktur von Baumaterialien mit unterschiedlichen Dichten wurden aufgezeigt. Es hat sich gezeigt, dass Metaboliten in dichten Materialien in der Oberflächenschicht konzentriert sind, während sie in Materialien mit geringer Dichte gleichmäßig über das Volumen verteilt sind.

Der Mechanismus der Mykokonstruktion von Gipsstein und Verbundwerkstoffen auf der Basis von Polyesterharzen wurde etabliert. Es wird gezeigt, dass die Korrosionszerstörung von Gipsstein durch das Auftreten von Zugspannungen in den Wänden der Poren des Materials aufgrund der Bildung von organischen Calciumsalzen verursacht wird, die Produkte der Wechselwirkung von Metaboliten mit Calciumsulfat sind. Die Zerstörung des Polyesterverbundes erfolgt durch die Spaltung von Bindungen in der Polymermatrix unter Einwirkung von Exoenzymen von Schimmelpilzen.

Die praktische Bedeutung der Arbeit.

Es wird ein Verfahren zur Erhöhung der Pilzresistenz von Baustoffen durch den Einsatz komplexer Modifikatoren vorgeschlagen, das es ermöglicht, fungizide und hohe physikalische und mechanische Eigenschaften von Materialien zu gewährleisten.

Es wurden pilzresistente Zusammensetzungen von Baumaterialien auf Basis von Zement, Gips, Polyester und Epoxidbindemitteln mit hohen physikalischen und mechanischen Eigenschaften entwickelt.

Zementbetonzusammensetzungen mit hoher Pilzresistenz wurden bei der OJSC KMA Proektzhilstroy eingeführt.

Die Ergebnisse der Dissertationsarbeit wurden im Ausbildungsprozess im Kurs "Korrosionsschutz von Baumaterialien und Bauwerken" für Studenten der Fachrichtungen 290300 - "Industrie- und Bauwesen" und Fachrichtung 290500 - "Städtisches Bauen und Wirtschaften" verwendet.

Approbation der Arbeit. Die Ergebnisse der Dissertationsarbeit wurden auf der Internationalen wissenschaftlichen und praktischen Konferenz „Qualität, Sicherheit, Energie- und Ressourceneinsparung in der Baustoffindustrie an der Schwelle des 21. Jahrhunderts“ (Belgorod, 2000) vorgestellt; II. regionale wissenschaftlich-praktische Konferenz „Moderne Probleme des technischen, naturwissenschaftlichen und humanitären Wissens“ (Gubkin, 2001); III Internationale wissenschaftlich-praktische Konferenz - Schulseminar für junge Wissenschaftler, Doktoranden und Doktoranden "Moderne Probleme der Baustoffwissenschaft" (Belgorod, 2001); Internationale wissenschaftliche und praktische Konferenz "Ökologie - Bildung, Wissenschaft und Industrie" (Belgorod, 2002); Wissenschaftliches und praktisches Seminar "Probleme und Wege zur Herstellung von Verbundwerkstoffen aus sekundären Bodenschätzen" (Novokuznetsk, 2003);

Internationaler Kongress "Moderne Technologien in der Baustoffindustrie und Bauindustrie" (Belgorod, 2003).

Veröffentlichungen. Die wesentlichen Bestimmungen und Ergebnisse der Dissertation werden in 9 Publikationen dargestellt.

Umfang und Struktur der Arbeit. Die Dissertation besteht aus einer Einleitung, fünf Kapiteln, allgemeinen Schlussfolgerungen, einem Literaturverzeichnis mit 181 Titeln und Anträgen. Die Arbeit wird auf 148 Seiten maschinengeschriebenen Textes präsentiert, darunter 21 Tabellen, 20 Abbildungen und 4 Anhänge.

Der Autor dankt Cand. biol. Sci., Außerordentlicher Professor, Institut für Mykologie und Phytoimmunologie, Nationale Universität Charkiw. VN Karazina T.I. Prudnikov für Beratungen während der Forschung zur Mykokonstruktion von Baumaterialien und der Fakultät des Instituts für Anorganische Chemie der Belgorod State Technological University, benannt nach I.I. V.G. Shukhov für Beratung und methodische Unterstützung.

Einflussfaktoren auf die Pilzresistenz von Baustoffen

Der Grad der Schädigung von Baumaterialien durch Schimmelpilze hängt von einer Reihe von Faktoren ab, unter denen vor allem ökologische und geografische Faktoren der Umgebung und die physikalisch-chemischen Eigenschaften von Materialien zu beachten sind. Die Entwicklung von Mikroorganismen ist untrennbar mit Umweltfaktoren verbunden: Feuchtigkeit, Temperatur, Konzentration von Stoffen in wässrigen Lösungen, somatischer Druck, Strahlung. Die Feuchtigkeit der Umgebung ist der wichtigste Faktor, der die Vitalaktivität von Schimmelpilzen bestimmt. Bodenpilze beginnen sich bei einem Feuchtigkeitsgehalt über 75 % zu entwickeln, und der optimale Feuchtigkeitsgehalt liegt bei 90 %. Die Umgebungstemperatur ist ein Faktor, der einen erheblichen Einfluss auf die Vitalaktivität von Mikromyceten hat. Jede Art von Schimmelpilzen hat ihr eigenes Temperaturintervall der Vitalaktivität und ihr eigenes Optimum. Mikromyceten werden in drei Gruppen eingeteilt: Psychrophile (kälteliebend) mit einem Lebensintervall von 0-10°C und einem Optimum von 10°C; mesophile (bevorzugte Durchschnittstemperaturen) - jeweils 10-40 ° C und 25 ° C, thermophile (wärmeliebende) - jeweils 40-80 ° C und 60 ° C.

Es ist auch bekannt, dass Röntgen- und radioaktive Strahlung in kleinen Dosen die Entwicklung einiger Mikroorganismen stimuliert und sie in großen Dosen abtötet.

Die aktive Acidität des Mediums ist von großer Bedeutung für die Entwicklung mikroskopisch kleiner Pilze. Es ist erwiesen, dass die Aktivität von Enzymen, die Bildung von Vitaminen, Farbstoffen, Toxinen, Antibiotika und anderen funktionellen Eigenschaften von Pilzen vom Säuregrad des Mediums abhängen. So wird die Zerstörung von Materialien unter Einwirkung von Schimmelpilzen weitgehend durch das Klima und die Mikroumgebung (Temperatur, absolute und relative Luftfeuchtigkeit, Intensität der Sonneneinstrahlung) erleichtert. Daher ist die Biostabilität desselben Materials unter verschiedenen ökologischen und geografischen Bedingungen unterschiedlich. Die Intensität der Schädigung von Baustoffen durch Schimmelpilze hängt auch von deren chemischer Zusammensetzung und der Molekulargewichtsverteilung zwischen den einzelnen Bestandteilen ab. Es ist bekannt, dass mikroskopisch kleine Pilze niedermolekulare Materialien mit organischen Füllstoffen am intensivsten angreifen. Somit hängt der Grad des biologischen Abbaus von Polymerverbundwerkstoffen von der Struktur der Kohlenstoffkette ab: gerade, verzweigt oder zu einem Ring geschlossen. Beispielsweise ist zweibasige Sebacinsäure leichter verfügbar als aromatische Phthalsäure. R. Blahnik und V. Zanavoy stellten folgende Gesetzmäßigkeiten fest: Diester gesättigter aliphatischer Dicarbonsäuren mit mehr als zwölf Kohlenstoffatomen werden von Fadenpilzen leicht verwertet; mit zunehmendem Molekulargewicht nehmen 1-Methyladipate und n-Alkyladipate die Schimmelbeständigkeit ab; monomere Alkohole werden leicht durch Schimmel zerstört, wenn Hydroxylgruppen an benachbarten oder äußersten Kohlenstoffatomen vorhanden sind; Die Veresterung von Alkoholen reduziert die Schimmelresistenz des Compounds erheblich. 1 In der Arbeit von Huang, der den biologischen Abbau einer Reihe von Polymeren untersuchte, wird festgestellt, dass die Tendenz zum Abbau vom Substitutionsgrad, der Kettenlänge zwischen funktionellen Gruppen und auch von der Flexibilität der Polymerkette abhängt. Der wichtigste Faktor, der die biologische Abbaubarkeit bestimmt, ist die Konformationsflexibilität von Polymerketten, die sich mit der Einführung von Substituenten ändert. A. K. Rudakova hält die Bindungen R-CH3 und R-CH2-R für Pilze für schwer zugänglich. Ungesättigte Valenzen wie R=CH2, R=CH-R] und Verbindungen wie R-CO-H, R-CO-O-R1, R-CO-R1 sind für Mikroorganismen verfügbare Formen von Kohlenstoff. Verzweigte Molekülketten sind schwieriger biooxidierbar und können toxisch auf die Vitalfunktionen von Pilzen wirken.

Es wurde festgestellt, dass die Alterung von Materialien ihre Beständigkeit gegen Schimmelpilze beeinflusst. Darüber hinaus hängt der Grad des Einflusses von der Dauer der Exposition gegenüber Faktoren ab, die unter atmosphärischen Bedingungen eine Alterung verursachen. Also in der Arbeit von A.N. Tarasova ua haben nachgewiesen, dass der Grund für die Abnahme der Pilzresistenz von Elastomermaterialien die Faktoren der klimatischen und beschleunigten thermischen Alterung sind, die strukturelle und chemische Veränderungen dieser Materialien verursachen.

Die Pilzresistenz mineralischer Baustoffe wird maßgeblich durch die Alkalität des Mediums und deren Porosität bestimmt. Also in der Arbeit von A.V. Ferronskaya ua zeigten, dass die Hauptbedingung für die Vitalaktivität von Schimmelpilzen in Betonen auf Basis verschiedener Bindemittel die Alkalität des Mediums ist. Die günstigste Umgebung für die Entwicklung von Mikroorganismen sind Bauverbundwerkstoffe auf Basis von Gipsbindemitteln, die sich durch einen optimalen Alkalitätswert auszeichnen. Zementkomposite sind aufgrund ihrer hohen Alkalität weniger günstig für die Entwicklung von Mikroorganismen. Im Langzeitbetrieb unterliegen sie jedoch einer Karbonisierung, was zu einer Abnahme der Alkalität und einer aktiven Besiedelung durch Mikroorganismen führt. Zudem führt eine Zunahme der Porosität von Baustoffen zu einer Zunahme ihrer Schädigung durch Schimmelpilze.

Somit führt eine Kombination aus günstigen ökologischen und geografischen Faktoren und physikalischen und chemischen Eigenschaften von Materialien zu einer aktiven Schädigung von Baumaterialien durch Schimmelpilze.

Pilzresistenz verschiedener Baustoffarten auf Basis mineralischer und polymerer Bindemittel

Fast alle polymeren Materialien, die in verschiedenen Industrien verwendet werden, sind mehr oder weniger anfällig für die schädlichen Auswirkungen von Schimmelpilzen, insbesondere unter Bedingungen mit hoher Luftfeuchtigkeit und Temperatur. Um den Mechanismus der Mykostrukturierung eines Polyesterverbundstoffs (Tab. 3.7.) zu untersuchen, wurde gemäß der Arbeit eine gaschromatographische Methode verwendet. Polyesterverbundproben wurden mit einer wässrigen Sporensuspension von Schimmelpilzen inokuliert: Aspergillus niger van Tieghen, Aspergillus terreus Thorn, Alternaria altemata, Paecilomyces variotti Bainier, Penicillium chrysogenum Thom, Chaetomium elatum Kunze ex Fries, Trichoderma viride Pers. ex S. F. Gray, und unter für ihre Entwicklung optimalen Bedingungen gehalten, d. h. bei einer Temperatur von 29 ± 2 °C und einer relativen Luftfeuchtigkeit von mehr als 90 % für 1 Jahr. Die Proben wurden dann deaktiviert und einer Extraktion in einer Soxhlet-Apparatur unterzogen. Danach wurden die Produkte der Mykostrukturierung in Gaschromatographen "Tsvet-165" "Hawlett-Packard-5840A" mit Flammenionisationsdetektoren analysiert. Die Chromatographiebedingungen sind in der Tabelle dargestellt. 2.1.

Als Ergebnis der gaschromatographischen Analyse der extrahierten Produkte der Mycodestruktion wurden drei Hauptsubstanzen (A, B, C) isoliert. Die Analyse der Retentionsindizes (Tabelle 3.9) zeigte, dass die Substanzen A, B und C in ihrer Zusammensetzung polare funktionelle Gruppen enthalten können, tk. Beim Übergang von einer unpolaren stationären (OV-101) zu einer hochpolaren mobilen (OV-275) Phase kommt es zu einem signifikanten Anstieg des Kovacs-Retentionsindex. Die Berechnung der Siedepunkte der isolierten Verbindungen (nach den entsprechenden n-Paraffinen) ergab für A 189-201 C, für B 345-360 C, für C 425-460 C. Nassbedingungen. Verbindung A wird in den Kontroll- und in feuchten Bedingungen gehaltenen Proben praktisch nicht gebildet. Daher kann davon ausgegangen werden, dass die Verbindungen A und C Produkte der Mykostrukturierung sind. Den Siedepunkten nach zu urteilen, ist Verbindung A Ethylenglycol und Verbindung C ein Oligomer [-(CH) 2 OC (0) CH = CHC (0) 0 (CH) 2 O -] n mit n = 5–7. Die Forschungsergebnisse zusammenfassend wurde festgestellt, dass die Mycostrukturierung des Polyesterverbundstoffs durch die Spaltung von Bindungen in der Polymermatrix unter der Einwirkung von Exoenzymen von Schimmelpilzen erfolgt. 1. Die Pilzresistenz von Bauteilen verschiedener Baustoffe wurde untersucht. Es zeigt sich, dass die Pilzresistenz von mineralischen Füllstoffen durch den Gehalt an Aluminium- und Siliziumoxiden, d.h. Aktivitätsmodul. Je höher der Anteil an Siliziumoxid und je geringer der Anteil an Tonerde, desto geringer ist die Pilzresistenz von mineralischen Füllstoffen. Es wurde festgestellt, dass Materialien mit einem Aktivitätsmodul von weniger als 0,215 nicht fäulnisbeständig sind (Fouling-Grad von 3 oder mehr Punkten gemäß Methode A GOST 9.048-91). Organische Aggregate zeichnen sich durch eine geringe Pilzresistenz aus, da sie in ihrer Zusammensetzung eine erhebliche Menge an Cellulose enthalten, die eine Nahrungsquelle für Mikromyceten darstellt. Die Pilzresistenz mineralischer Bindemittel wird durch den pH-Wert bestimmt. Eine geringe Pilzresistenz ist typisch für Bindemittel mit pH=4-9. Die Pilzresistenz von Polymerbindemitteln wird durch ihre Struktur bestimmt. 2. Untersuchung der Pilzresistenz verschiedener Baustoffklassen. Es wird eine Klassifizierung von Baustoffen nach ihrer Pilzresistenz vorgeschlagen, die eine gezielte Auswahl für den Betrieb unter Bedingungen mykologischer Aggression ermöglicht. 3. Es wird gezeigt, dass das Wachstum von Schimmelpilzen auf der Oberfläche von Baustoffen zyklisch ist. Die Dauer des Zyklus beträgt je nach Materialart 76-90 Tage. 4. Die Zusammensetzung von Metaboliten und die Art ihrer Verteilung in der Materialstruktur wurden ermittelt. Die Kinetik des Wachstums und der Entwicklung von Mikromyceten auf der Oberfläche von Baumaterialien wurde analysiert. Es wird gezeigt, dass das Wachstum von Schimmelpilzen auf der Oberfläche von Gipsmaterialien (Gipsbeton, Gipsstein) von einer Säureproduktion und auf der Oberfläche von Polymermaterialien (Epoxid- und Polyesterverbundstoffe) von einer enzymatischen Produktion begleitet wird. Es zeigt sich, dass die relative Eindringtiefe von Metaboliten durch die Porosität des Materials bestimmt wird. Nach 360 Tagen Exposition betrug er 0,73 für Gipsbeton, 0,5 für Gipsstein, 0,17 für Polyester-Verbundstoff und 0,23 für Epoxid-Verbundstoff. 5. Die Art der Veränderung der Festigkeitseigenschaften von Baustoffen auf Basis mineralischer und polymerer Bindemittel wird aufgezeigt. Es wird gezeigt, dass Gipsmaterialien in der Anfangszeit eine Zunahme der Festigkeit infolge der Akkumulation von Produkten der Wechselwirkung von Calciumsulfatdihydrat mit Metaboliten von Mikromyceten zeigten. Dann wurde jedoch eine starke Abnahme der Festigkeitseigenschaften beobachtet. Bei Polymerverbundwerkstoffen wurde keine Zunahme der Festigkeit beobachtet, sondern nur eine Abnahme. 6. Der Mechanismus der Mykostrukturierung von Gipsstein und Polyester-Verbundwerkstoff wurde ermittelt. Es wird gezeigt, dass die Zerstörung von Gipsstein auf das Auftreten von Zugspannungen in den Wänden der Poren des Materials zurückzuführen ist, aufgrund der Bildung von organischen Calciumsalzen (Calciumoxalat), die Produkte der Wechselwirkung organischer Säuren sind ( Oxalsäure) mit Gipsdihydrat, und die Korrosionszerstörung des Polyesterverbundstoffs erfolgt durch die Spaltung von Bindungen der Polymermatrix unter dem Einfluss von Pilzexoenzymen.

Diffusion von Metaboliten von Mikromyceten in die Struktur dichter und poröser Baustoffe

Zementbetone sind der wichtigste Baustoff. Sie besitzen viele wertvolle Eigenschaften (wirtschaftlich, hohe Festigkeit, Feuerbeständigkeit usw.) und werden im Bauwesen häufig verwendet. Der Einsatz von Betonen in biologisch aggressiver Umgebung (Lebensmittel-, Textil-, mikrobiologische Industrie) sowie in heißem, feuchtem Klima (Tropen und Subtropen) führt jedoch zu deren Schädigung durch Schimmelpilze. Betone auf Zementbindemittelbasis haben laut Literaturangaben aufgrund der hohen Alkalität des Porenfluidmediums in der Anfangszeit fungizide Eigenschaften, unterliegen aber im Laufe der Zeit einer Karbonisierung, die zur freien Entwicklung von Schimmelpilzen beiträgt. Schimmelpilze setzen sich auf ihrer Oberfläche ab und produzieren aktiv verschiedene Stoffwechselprodukte, hauptsächlich organische Säuren, die beim Eindringen in die kapillarporöse Struktur des Zementsteins dessen Zerstörung verursachen. Wie Studien zur Pilzresistenz von Baumaterialien gezeigt haben, ist Porosität der wichtigste Faktor, der eine geringe Resistenz gegen die Wirkung von Schimmelpilzmetaboliten verursacht. Baumaterialien mit geringer Porosität sind am anfälligsten für zerstörerische Prozesse, die durch die lebenswichtige Aktivität von Mikromyceten verursacht werden. In diesem Zusammenhang besteht die Notwendigkeit, die Pilzresistenz von Zementbetonen durch Verdichtung ihrer Struktur zu erhöhen.

Dazu wird vorgeschlagen, polyfunktionelle Modifikatoren auf Basis von Fließmitteln und anorganischen Härtungsbeschleunigern einzusetzen.

Wie die Durchsicht von Literaturdaten zeigt, erfolgt die Mycostrukturierung von Beton als Ergebnis chemischer Reaktionen zwischen dem Zementstein und den Abfallprodukten von Schimmelpilzen. Daher wurden an Proben von Zementstein (PC M 5 00 DO) Untersuchungen zur Wirkung von polyfunktionellen Modifikatoren auf Pilzresistenz und physikalische und mechanische Eigenschaften durchgeführt. Als Komponenten von polyfunktionellen Modifikatoren wurden Fließmittel S-3 und SB-3 und anorganische Härtungsbeschleuniger (СаС12, NaN03, Na2SO4) verwendet. Die Bestimmung der physikalischen und chemischen Eigenschaften wurde nach den einschlägigen GOSTs durchgeführt: Dichte nach GOST 1270.1-78; Porosität nach GOST 12730.4-78; Wasseraufnahme nach GOST 12730.3-78; Druckfestigkeit nach GOST 310.4-81. Die Bestimmung der Pilzresistenz wurde gemäß GOST 9.048-91 Methode B durchgeführt, die das Vorhandensein von fungiziden Eigenschaften im Material feststellt. Die Ergebnisse von Studien zum Einfluss polyfunktioneller Modifikatoren auf die Pilzresistenz und die physikalischen und mechanischen Eigenschaften von Zementstein sind in Tabelle 5.1 aufgeführt.

Die Forschungsergebnisse zeigten, dass das Einbringen von Modifikatoren die Pilzresistenz des Zementsteins deutlich erhöht. Besonders wirksam sind Modifikatoren, die Fließmittel SB-3 enthalten. Diese Komponente hat eine hohe fungizide Aktivität, die durch das Vorhandensein von Phenolverbindungen in ihrer Zusammensetzung erklärt wird, die eine Störung der Mikromyceten-Enzymsysteme verursachen, was zu einer Verringerung der Intensität von Atmungsprozessen führt. Darüber hinaus trägt dieses Fließmittel zu einer Erhöhung der Mobilität der Betonmischung mit einer signifikanten Wasserreduzierung sowie einer Verringerung des Zementhydratationsgrades in der Anfangsphase des Aushärtens bei, was wiederum das Verdampfen von Feuchtigkeit und Blei verhindert zur Ausbildung einer dichteren Feinkornstruktur des Zementsteins mit weniger Mikrorissen im Inneren des Betonkörpers und an dessen Oberfläche. Erhärtungsbeschleuniger erhöhen die Geschwindigkeit von Hydratationsprozessen und dementsprechend die Geschwindigkeit der Betonerhärtung. Darüber hinaus führt die Einführung von Erhärtungsbeschleunigern auch zu einer Verringerung der Ladung von Klinkerpartikeln, was zu einer Verringerung der adsorbierten Wasserschicht beiträgt und Voraussetzungen für die Erzielung einer dichteren und dauerhafteren Betonstruktur schafft. Dadurch wird die Möglichkeit der Diffusion von Metaboliten von Mikromyceten in die Betonstruktur verringert und ihre Korrosionsbeständigkeit erhöht. Die höchste Korrosionsbeständigkeit gegen Metaboliten von Mikromyceten besitzt Zementstein, der in seiner Zusammensetzung komplexe Modifikatoren enthält, die 0,3% Superweichmacher SB-3 III und C-3 und 1% Salze (СаС12, NaN03, Na2S04.) enthalten. Der Koeffizient der Pilzresistenz für Proben, die diese komplexen Modifikatoren enthalten, ist 14,5 % höher als für Kontrollproben. Darüber hinaus ermöglicht die Einführung eines komplexen Modifikators, die Dichte um 1,0 - 1,5 %, die Festigkeit um 2,8 - 6,1 % zu erhöhen sowie die Porosität um 4,7 + 4,8 % und die Wasseraufnahme um 6,9 - 7,3 % zu verringern. Ein komplexer Modifikator, der 0,3 % der Fließmittel SB-3 und S-3 und 1 % des Härtungsbeschleunigers CaCl2 enthält, wurde von OJSC KMA Proektzhilstroy beim Bau von Kellern verwendet. Ihr mehr als zweijähriger Betrieb bei hoher Luftfeuchtigkeit zeigte das Fehlen von Schimmelpilzwachstum und eine Abnahme der Betonfestigkeit.

Untersuchungen zur Pilzresistenz von Gipsmaterialien haben gezeigt, dass diese gegenüber Metaboliten von Mikromyceten sehr instabil sind. Die Analyse und Verallgemeinerung von Literaturdaten zeigt, dass das aktive Wachstum von Mikromyceten auf der Oberfläche von Gipsmaterialien durch die günstige Acidität des Mediums der Porenflüssigkeit und die hohe Porosität dieser Materialien erklärt wird. Mikromyceten entwickeln sich aktiv auf ihrer Oberfläche und produzieren aggressive Stoffwechselprodukte (organische Säuren), die in die Struktur von Materialien eindringen und deren tiefe Zerstörung verursachen. In dieser Hinsicht ist der Betrieb von Gipsmaterialien unter Bedingungen mykologischer Aggression ohne zusätzlichen Schutz nicht möglich.

Zur Verbesserung der Pilzresistenz von Gipsmaterialien wird vorgeschlagen, Fließmittel SB-5 zu verwenden. Gemäß ist es ein oligomeres Produkt der alkalischen Kondensation von Resorcin-Produktionsabfällen mit Furfural (80 Gew.-%) Formel (5.1) sowie Resorcinharz-Produkten (20 Gew.-%), bestehend aus einem Gemisch aus disubstituierten Phenolen und Aromaten Sulfonsäuren.

Machbarkeitsstudie zur Wirksamkeit des Einsatzes von Baustoffen mit erhöhter Pilzresistenz

Die technische und wirtschaftliche Effizienz von Zement- und Gipsmaterialien mit erhöhter Pilzresistenz beruht auf einer Erhöhung der Haltbarkeit und Zuverlässigkeit von Bauprodukten und darauf basierenden Konstruktionen, die in biologisch aggressiven Umgebungen betrieben werden. Die Wirtschaftlichkeit der entwickelten Zusammensetzungen von Polymerverbundwerkstoffen im Vergleich zu herkömmlichen Polymerbetonen wird durch die Tatsache bestimmt, dass sie mit Produktionsabfällen gefüllt sind, was ihre Kosten erheblich senkt. Darüber hinaus werden darauf basierende Produkte und Strukturen das Formen und die damit verbundenen Korrosionsprozesse eliminieren.

Die Ergebnisse der Berechnung der Kosten der Komponenten der vorgeschlagenen Polyester- und Epoxidverbundstoffe im Vergleich zu bekannten Polymerbetonen sind in der Tabelle dargestellt. 5.7-5.8 1. Es wird vorgeschlagen, komplexe Modifikatoren zu verwenden, die 0,3 % der Fließmittel SB-3 und S-3 und 1 % Salze (СаС12, NaNC 3, Na2S04.) enthalten, um die Fungizidwirkung von Zementbetonen sicherzustellen. 2. Es wurde festgestellt, dass die Verwendung von Fließmittel SB-5 in einer Konzentration von 0,2–0,25 Gew.-% es ermöglicht, pilzresistente Gipsmaterialien mit verbesserten physikalischen und mechanischen Eigenschaften zu erhalten. 3. Effiziente Zusammensetzungen von Polymerverbundstoffen auf der Basis von PN-63-Polyesterharz und K-153-Epoxidverbindung, die mit Produktionsabfällen gefüllt sind, wurden entwickelt, die eine erhöhte Pilzresistenz und hohe Festigkeitseigenschaften aufweisen. 4. Es zeigt sich eine hohe Wirtschaftlichkeit der Verwendung von Polymerkompositen mit erhöhter Pilzresistenz. Der wirtschaftliche Effekt aus der Einführung von Polyesterpolymerbeton beträgt 134,1 Rubel. pro 1 m und Epoxid 86,2 Rubel. pro 1 m. 1. Die Pilzresistenz der gängigsten Baustoffkomponenten ist nachgewiesen. Es wird gezeigt, dass die Pilzresistenz mineralischer Gesteinskörnungen durch den Gehalt an Aluminium- und Siliziumoxiden, d.h. Aktivitätsmodul. Es zeigte sich, dass mineralische Zuschlagstoffe mit einem Aktivitätsmodul von weniger als 0,215 nicht pilzresistent (Bewuchsgrad von 3 oder mehr Punkten nach Methode A, GOST 9.049-91) sind. Organische Zuschlagstoffe zeichnen sich durch eine geringe Pilzresistenz aus, da sie in ihrer Zusammensetzung eine erhebliche Menge an Cellulose enthalten, die eine Nahrungsquelle für Schimmelpilze darstellt. Die Pilzresistenz mineralischer Bindemittel wird durch den pH-Wert der Porenflüssigkeit bestimmt. Eine geringe Pilzresistenz ist typisch für Bindemittel mit pH=4-9. Die Pilzresistenz von Polymerbindemitteln wird durch ihre Struktur bestimmt. 2. Basierend auf der Analyse der Intensität des Schimmelpilzbefalls verschiedener Baustoffarten wurde erstmals deren Klassifizierung nach Pilzresistenz vorgeschlagen. 3. Die Zusammensetzung der Metaboliten und die Art ihrer Verteilung in der Materialstruktur wurden bestimmt. Es wird gezeigt, dass das Wachstum von Schimmelpilzen auf der Oberfläche von Gipsmaterialien (Gipsbeton und Gipsstein) von einer aktiven Säureproduktion und auf der Oberfläche von Polymermaterialien (Epoxid- und Polyesterverbundstoffe) von einer enzymatischen Aktivität begleitet wird. Eine Analyse der Verteilung von Metaboliten über den Querschnitt der Proben zeigte, dass die Breite der diffusen Zone durch die Porosität der Materialien bestimmt wird. Es wurde die Art der Veränderung der Festigkeitseigenschaften von Baustoffen unter dem Einfluss von Schimmelpilz-Metaboliten aufgezeigt. Es wurden Daten erhalten, die darauf hindeuten, dass die Abnahme der Festigkeitseigenschaften von Baustoffen durch die Eindringtiefe von Metaboliten sowie die chemische Natur und den volumetrischen Gehalt von Füllstoffen bestimmt wird. Es zeigt sich, dass bei Gipsmaterialien das gesamte Volumen abgebaut wird, während bei Polymerverbundwerkstoffen nur Oberflächenschichten abgebaut werden. Der Mechanismus der Mycostrukturierung von Gipsstein und Polyester-Verbundwerkstoff wurde etabliert. Es wird gezeigt, dass die Mykostruktur von Gipsstein durch das Auftreten von Zugspannungen in den Wänden der Poren des Materials aufgrund der Bildung von organischen Calciumsalzen verursacht wird, die Produkte der Wechselwirkung von Metaboliten (organischen Säuren) mit Calciumsulfat sind . Durch die Spaltung von Bindungen in der Polymermatrix unter Einwirkung von Exoenzymen von Schimmelpilzen kommt es zu einer Korrosionszerstörung des Polyesterverbundes. Basierend auf der Monod-Gleichung und einem zweistufigen kinetischen Modell des Schimmelpilzwachstums wurde eine mathematische Abhängigkeit erhalten, die es ermöglicht, die Konzentration von Schimmelpilzmetaboliten während des exponentiellen Wachstums zu bestimmen. 7. Es wurden Funktionen erhalten, die es mit einer gegebenen Zuverlässigkeit ermöglichen, die Degradation dichter und poröser Baumaterialien in aggressiver Umgebung zu bewerten und die Änderung der Tragfähigkeit zentral belasteter Elemente unter mykologischer Korrosion vorherzusagen. 8. Es wird vorgeschlagen, komplexe Modifikatoren auf Basis von Fließmitteln (SB-3, SB-5, S-3) und anorganischen Erhärtungsbeschleunigern (CaCl, NaNC 3, Na2SC 4) zu verwenden, um die Pilzbeständigkeit von Zementbetonen und Gipsmaterialien zu erhöhen. 9. Effiziente Zusammensetzungen von Polymerverbundwerkstoffen auf Basis von Polyesterharz PN-63 und Epoxidverbindung K-153, gefüllt mit Quarzsand und Produktionsabfällen, wurden entwickelt, die eine erhöhte Pilzresistenz und hohe Festigkeitseigenschaften aufweisen. Der geschätzte wirtschaftliche Effekt durch die Einführung eines Polyesterverbundstoffs belief sich auf 134,1 Rubel. pro 1 m und Epoxid 86,2 Rubel. pro 1 m3.

Zusammenfassung der Dissertation zum Thema "Bioschädigung von Baustoffen durch Schimmelpilze"

Als Manuskript

SCHAPOWALOW Igor Wassiljewitsch

BIOSCHADEN VON BAUSTOFFEN DURCH SCHIMMEL

23.05.05 - Baustoffe und Produkte

Belgorod 2003

Die Arbeiten wurden an der Belgorod State Technological University durchgeführt. V.G. Schuchow

Wissenschaftlicher Berater - Doktor der technischen Wissenschaften, Professor.

Verdienter Erfinder der Russischen Föderation Pavlenko Vyacheslav Ivanovich

Offizielle Gegner - Doktor der Technischen Wissenschaften, Professor

Tschistow Juri Dmitrijewitsch

Führende Organisation - Design-, Umfrage- und Forschungsinstitut "OrgstroyNIIproekt" (Moskau)

Die Verteidigung findet am 26. Dezember 2003 um 15.00 Uhr auf einer Sitzung des Dissertationsrates D 212.014.01 an der Belgorod State Technological University statt, die nach I.I. V.G. Shukhov unter der Adresse: 308012, Belgorod, st. Kostjukowa, 46, BSTU.

Die Dissertation befindet sich in der Bibliothek der Belgorod State Technological University. V.G. Schuchow

Wissenschaftlicher Sekretär des Dissertationsrates

Kandidat der Technischen Wissenschaften, Associate Professor Pogorelov Sergey Alekseevich

Dr. tech. Naturwissenschaften, außerordentlicher Professor

ALLGEMEINE BESCHREIBUNG DER ARBEIT

Relevanz des Themas. Der Betrieb von Baustoffen und Produkten unter realen Bedingungen ist durch das Vorhandensein von Korrosionsschäden nicht nur unter dem Einfluss von Umweltfaktoren (Temperatur, Feuchtigkeit, chemisch aggressive Umgebungen, verschiedene Arten von Strahlung), sondern auch von lebenden Organismen gekennzeichnet. Zu den Organismen, die mikrobiologische Korrosion verursachen, gehören Bakterien, Schimmelpilze und mikroskopisch kleine Algen. Die führende Rolle bei den Prozessen der biologischen Schädigung von Baumaterialien verschiedener chemischer Natur, die unter Bedingungen hoher Temperatur und Feuchtigkeit betrieben werden, gehört Schimmelpilzen (Mikromyceten). Dies liegt an dem schnellen Wachstum ihres Myzels, der Kraft und Labilität des enzymatischen Apparats. Das Ergebnis des Wachstums von Mikromyceten auf der Oberfläche von Baumaterialien ist eine Abnahme der physikalischen, mechanischen und betrieblichen Eigenschaften von Materialien (Verringerung der Festigkeit, Verschlechterung der Haftung zwischen einzelnen Komponenten des Materials usw.) sowie eine Verschlechterung in ihrem Erscheinungsbild (Verfärbung der Oberfläche, Bildung von Altersflecken etc.). .). Darüber hinaus führt die Massenentwicklung von Schimmelpilzen zu Schimmelgeruch in Wohnräumen, der schwere Krankheiten verursachen kann, da sich unter ihnen für den Menschen pathogene Arten befinden. Laut der European Medical Society können also die kleinsten Dosen von Pilzgift, die in den menschlichen Körper eingedrungen sind, innerhalb weniger Jahre das Auftreten von Krebstumoren verursachen.

In diesem Zusammenhang ist es notwendig, die Prozesse der biologischen Schädigung von Baustoffen durch Schimmelpilze (Mycoderuktion) umfassend zu untersuchen, um ihre Haltbarkeit und Zuverlässigkeit zu erhöhen.

Die Arbeiten wurden gemäß dem Forschungsprogramm auf Anweisung des Bildungsministeriums der Russischen Föderation "Modellierung umweltfreundlicher und abfallfreier Technologien" durchgeführt.

Zweck und Ziele der Studie. Ziel der Forschung war es, Muster der biologischen Schädigung von Baustoffen durch Schimmelpilze zu ermitteln und deren Pilzresistenz zu erhöhen. Um dieses Ziel zu erreichen, wurden folgende Aufgaben gelöst:

Untersuchung der Pilzresistenz verschiedener Baustoffe und ihrer Einzelkomponenten;

Beurteilung der Diffusionsintensität von Schimmelpilzmetaboliten in die Struktur dichter und poröser Baustoffe; Bestimmung der Art der Änderung der Festigkeitseigenschaften von Baustoffen unter dem Einfluss von Schimmelpilzmetaboliten

Ermittlung des Mechanismus der Mykostrukturierung von Baustoffen auf Basis von mineralischen und polymeren Bindemitteln; Entwicklung pilzresistenter Baustoffe durch den Einsatz komplexer Modifikatoren.

Wissenschaftliche Neuheit der Arbeit.

Zementbetonzusammensetzungen mit hoher Pilzresistenz wurden bei der OJSC KMA Proektzhilstroy eingeführt.

Approbation der Arbeit. Die Ergebnisse der Dissertationsarbeit wurden auf der Internationalen wissenschaftlich-praktischen Konferenz „Qualität, Sicherheit, Energie- und Ressourceneinsparung in der Baustoffindustrie an der Schwelle zum 21. Jahrhundert“ (Belgorod, 2000) vorgestellt; P der regionalen wissenschaftlich-praktischen Konferenz „Moderne Probleme des technischen, naturwissenschaftlichen und humanitären Wissens“ (Gubkin, 2001); III Internationale wissenschaftlich-praktische Konferenz - Schule - Seminar junger Wissenschaftler, Doktoranden und Doktoranden "Moderne Probleme der Baustoffkunde" (Belgorod, 2001); Internationale wissenschaftlich-praktische Konferenz "Ökologie - Bildung, Wissenschaft und Industrie" (Belgorod, 2002); Wissenschaftliches und praktisches Seminar "Probleme und Wege zur Herstellung von Verbundwerkstoffen aus sekundären Bodenschätzen" (Novokuznetsk, 2003); Internationaler Kongress "Moderne Technologien in der Baustoffindustrie und Bauindustrie" (Belgorod, 2003).

Umfang und Struktur der Arbeit. Die Dissertation besteht aus einer Einleitung, fünf Kapiteln, allgemeinen Schlussfolgerungen, einem Literaturverzeichnis mit 181 Titeln und 4 Anhängen. Die Arbeit wird auf 148 Seiten maschinengeschriebenen Textes präsentiert, darunter 21 Tabellen und 20 Abbildungen.

Die Einleitung begründet die Relevanz des Dissertationsthemas, formuliert den Zweck und die Ziele der Arbeit, den wissenschaftlichen Neuheitsgrad und die praktische Bedeutung.

Das erste Kapitel analysiert den Stand der Problematik der biologischen Schädigung von Baustoffen durch Schimmelpilze.

Die Rolle in- und ausländischer Wissenschaftler E.A. Andreyuk, A.A. Anisimova, B.I. Bilay, R. Blahnik, T.S. Bobkova, S.D. Varfolomeeva, A.A. Gerasimenko, S.N. Gorshina, F. M. Ivanova, ID. Jerusalem, V.D. Ilyicheva, I.G. Kanaevskaya, E.Z. Koval, F.I. Levina, A.B. Lugauskas, I.V. Maksimova, V.F. Smirnova, W.I. Solomatova, Z.M. Tukova, MS Feldman, A.B. Chuiko, E.E. Yarilova, V. King, A.O. Lloyd, F.E. Eckhard et al., bei der Isolierung und Identifizierung der aggressivsten biologischen Abbaustoffe für Baustoffe. Es ist erwiesen, dass die wichtigsten Erreger der biologischen Korrosion von Baustoffen Bakterien, Schimmelpilze und mikroskopisch kleine Algen sind. Ihre kurzen morphologischen und physiologischen Eigenschaften werden angegeben. Es wird gezeigt, dass die führende Rolle in den Prozessen der Bioschädigung von Baustoffen verschiedener Art ist

chemische Natur, die unter Bedingungen hoher Temperatur und Feuchtigkeit betrieben wird, gehört zu Schimmelpilzen.

Der Grad der Zerstörung von Baumaterialien durch Schimmelpilze hängt von einer Reihe von Faktoren ab, unter denen vor allem die ökologischen und geografischen Faktoren der Umwelt und die physikalisch-chemischen Eigenschaften von Materialien zu beachten sind. Eine günstige Kombination dieser Faktoren führt zur aktiven Besiedelung von Baustoffen durch Schimmelpilze und zur Stimulierung destruktiver Prozesse durch die Produkte ihrer Vitalaktivität.

Der Mechanismus der Mycostrukturierung von Baustoffen wird durch einen Komplex physikalisch-chemischer Prozesse bestimmt, bei denen die Wechselwirkung zwischen dem Bindemittel und den Abfallprodukten von Schimmelpilzen auftritt, was zu einer Abnahme der Festigkeits- und Leistungseigenschaften von Materialien führt.

Die wichtigsten Methoden zur Erhöhung der Pilzresistenz von Baustoffen werden aufgezeigt: chemisch, physikalisch, biochemisch und umweltbezogen. Es wird darauf hingewiesen, dass eine der wirksamsten und am längsten wirkenden Schutzmethoden die Verwendung von fungiziden Verbindungen ist.

Es wird darauf hingewiesen, dass der Prozess der biologischen Schädigung von Baustoffen durch Schimmelpilze nicht vollständig genug untersucht wurde und die Möglichkeiten zur Erhöhung ihrer Pilzresistenz nicht vollständig ausgeschöpft wurden.

Das zweite Kapitel stellt die Eigenschaften von Forschungsobjekten und -methoden vor.

Als Untersuchungsobjekte wurden die am wenigsten pilzresistenten Baustoffe auf Basis mineralischer Bindemittel ausgewählt: Gipsbeton (Baugips, Hartholzsägemehl) und Gipsstein; basierend auf Polymerbindemitteln: Polyesterkomposit (Bindemittel: PN-1, PTSON, UNK-2; Füllstoffe: Nizhne-Olynansky-Quarzsand und Rückstände von eisenhaltigen Quarziten (Rückstände) von LGOK KMA) und Epoxidverbund (Bindemittel: ED-20, PEPA ; Füllstoffe: Nizhne-Olshansky-Quarzsand und Staub aus OEMK-Elektrofiltern). Darüber hinaus wurde die Pilzresistenz verschiedener Baustoffarten und deren Einzelkomponenten untersucht.

Um die Prozesse der Mykokonstruktion von Baustoffen zu untersuchen, wurden verschiedene Methoden verwendet (physikalisch-mechanisch, physikalisch-chemisch und biologisch), die durch die einschlägigen staatlichen Normen geregelt sind.

Das dritte Kapitel stellt die Ergebnisse experimenteller Untersuchungen der Prozesse der biologischen Schädigung von Baustoffen durch Schimmelpilze vor.

Eine Bewertung der Schädigungsintensität durch Schimmelpilze, die häufigsten mineralischen Füllstoffe, ergab, dass ihre Pilzresistenz durch den Gehalt an Aluminium- und Siliziumoxiden, d.h. Aktivitätsmodul. Es wurde festgestellt, dass Non-Fouling (Fouling-Grad von 3 oder mehr Punkten nach Methode A, GOST 9.049-91) Mineralaggregate mit einem Aktivitätsmodul von weniger als 0,215 sind.

Eine Analyse der Wachstumsrate von Schimmelpilzen auf organischen Gesteinskörnungen zeigte, dass sie durch eine geringe Pilzresistenz gekennzeichnet sind, was auf den Gehalt einer erheblichen Menge an Zellulose in ihrer Zusammensetzung zurückzuführen ist, die eine Nahrungsquelle für Schimmelpilze darstellt.

Die Pilzresistenz mineralischer Bindemittel wird durch den pH-Wert der Porenflüssigkeit bestimmt. Eine geringe Pilzresistenz ist typisch für Bindemittel mit einem Porenflüssigkeits-pH-Wert von 4 bis 9.

Die Pilzresistenz von Polymerbindemitteln wird durch ihre chemische Struktur bestimmt. Am wenigsten stabil sind Polymerbindemittel mit Esterbindungen, die leicht durch Exoenzyme von Schimmelpilzen gespalten werden.

Eine Analyse der Pilzresistenz verschiedener Baustoffarten ergab, dass mit Sägemehl gefüllter Gipsbeton, Polyester- und Epoxidpolymerbeton die geringste Resistenz gegen Schimmelpilze aufweisen und keramische Materialien, Asphaltbeton, Zementbeton mit verschiedenen Füllstoffen die höchste Resistenz aufweisen.

Basierend auf den Untersuchungen wurde eine Klassifizierung von Baumaterialien nach Pilzresistenz vorgeschlagen (Tabelle 1).

Pilzresistenzklasse I umfasst Materialien, die das Wachstum von Schimmelpilzen hemmen oder ganz unterdrücken. Solche Materialien enthalten Komponenten mit fungizider oder fungistatischer Wirkung. Sie werden für den Einsatz in mykologisch aggressiven Umgebungen empfohlen.

Zur Klasse II der Pilzresistenz gehören Materialien, die in ihrer Zusammensetzung eine geringe Menge an Verunreinigungen enthalten, die für die Aufnahme durch Schimmelpilze verfügbar sind. Der Betrieb von keramischen Werkstoffen, Zementbetonen, unter den Bedingungen der aggressiven Einwirkung von Schimmelpilz-Metaboliten ist nur zeitlich begrenzt möglich.

Baustoffe (Gipsbeton auf Basis von Holzfüllstoffen, Polymerverbundwerkstoffe), die für Schimmelpilze leicht zugängliche Bestandteile enthalten, gehören zur Klasse III der Pilzresistenz. Ihr Einsatz in mykologisch aggressiven Umgebungen ist ohne zusätzlichen Schutz nicht möglich.

Klasse VI wird durch Baumaterialien repräsentiert, die eine Nahrungsquelle für Mikromyceten (Holz und seine Produkte) darstellen.

wird bearbeitet). Diese Materialien können nicht unter Bedingungen mykologischer Aggression verwendet werden.

Die vorgeschlagene Klassifizierung ermöglicht es, die Pilzresistenz bei der Auswahl von Baustoffen für den Betrieb in biologisch aggressiven Umgebungen zu berücksichtigen.

Tabelle 1

Klassifizierung von Baustoffen nach ihrer Intensität

Schäden durch Mikromyceten

Pilzresistenzklasse Widerstandsfähigkeit des Materials in mykologisch aggressiven Umgebungen Eigenschaften des Materials Pilzresistenz nach GOST 9.049-91 (Methode A), Punkte Beispiel für Materialien

III Relativ stabil, muss zusätzlich geschützt werden Das Material enthält Bestandteile, die eine Nahrungsquelle für Mikromyceten darstellen 3-4 Silikat, Gips, Epoxidharnstoff und Polyesterpolymerbeton usw.

IV Instabil, (nicht pilzresistent) ungeeignet für den Einsatz unter Bedingungen der Biokorrosion Das Material ist eine Nahrungsquelle für Mikromyceten 5 Holz und Produkte seiner Verarbeitung

Aktives Wachstum von Schimmelpilzen, die aggressive Stoffwechselprodukte produzieren, stimuliert Korrosionsprozesse. Intensität,

die durch die chemische Zusammensetzung der Abfallprodukte, die Geschwindigkeit ihrer Diffusion und die Struktur der Materialien bestimmt wird.

Die Intensität von Diffusions- und Zerstörungsprozessen wurde am Beispiel der am wenigsten pilzresistenten Materialien untersucht: Gipsbeton, Gipsstein, Polyester und Epoxid-Verbundwerkstoffe.

Als Ergebnis der Untersuchung der chemischen Zusammensetzung von Schimmelpilzmetaboliten, die sich auf der Oberfläche dieser Materialien entwickeln, wurde festgestellt, dass sie organische Säuren, hauptsächlich Oxal-, Essig- und Zitronensäure, sowie Enzyme (Katalase und Peroxidase) enthalten.

Die Analyse der Säureproduktion zeigte, dass die höchste Konzentration an organischen Säuren von Schimmelpilzen produziert wird, die sich auf der Oberfläche von Gipsstein und Gipsbeton entwickeln. So betrug am 56. Tag die Gesamtkonzentration an organischen Säuren, die von Schimmelpilzen erzeugt wurden, die sich auf der Oberfläche von Gipsbeton und Gipsstein entwickelten, 2,9-10-3 mg / ml bzw. 2,8-10-3 mg / ml und mehr die Oberfläche von Polyester- und Epoxidverbundstoffen 0,9–10 –3 mg/ml bzw. 0,7–10 –3 mg/ml. Als Ergebnis von enzymatischen Aktivitätsstudien wurde eine Steigerung der Synthese von Katalase und Peroxidase bei Schimmelpilzen festgestellt, die sich auf der Oberfläche von Polymerverbundwerkstoffen entwickeln. Ihre Aktivität ist besonders hoch bei Mikromyceten,

weiterleben

an der Oberfläche des Polyesterverbundstoffs betrug sie 0,98–103 &mgr;M/ml-min. Basierend auf der Methode der radioaktiven Isotope wurden

die Abhängigkeiten der Eindringtiefe

Metaboliten in Abhängigkeit von der Expositionsdauer (Abb. 1) und deren Verteilung über den Querschnitt der Proben (Abb. 2). Wie aus Abb. 1, die durchlässigsten Materialien sind Gipsbeton und

50 100 150 200 250 300 350 400 Expositionszeit, Tage

Ich bin ein Gipsstein

Gipsbeton

Polyester-Verbundstoff

Epoxid-Verbundstoff

Abbildung 1. Abhängigkeit der Eindringtiefe von Metaboliten von der Expositionsdauer

Gipsstein und die am wenigsten durchlässigen Polymerverbundstoffe. Die Eindringtiefe von Metaboliten in die Struktur von Gipsbeton betrug nach 360 Testtagen 0,73 und in die Struktur des Polyesterverbundstoffs - 0,17. Der Grund dafür liegt in der unterschiedlichen Porosität der Materialien.

Analyse der Metabolitenverteilung über den Querschnitt der Proben (Abb. 2)

zeigten, dass in Polymerverbundwerkstoffen die diffuse Breite 1

die Zone ist aufgrund der hohen Dichte dieser Materialien klein. \

Sie betrug 0,2. Daher sind nur die Oberflächenschichten dieser Materialien Korrosionsprozessen ausgesetzt. In Gipsstein und insbesondere Gipsbeton, die eine hohe Porosität aufweisen, ist die Breite der diffusen Zone von Metaboliten viel größer als die von Polymerverbundstoffen. Die Eindringtiefe von Metaboliten in die Struktur von Gipsbeton betrug 0,8 und für Gipsstein 0,6. Die Folge der aktiven Diffusion aggressiver Metaboliten in die Struktur dieser Materialien ist die Stimulierung destruktiver Prozesse, bei denen die Festigkeitseigenschaften erheblich reduziert werden. Die Veränderung der Festigkeitseigenschaften der Materialien wurde anhand des Wertes des Pilzresistenzkoeffizienten, definiert als das Verhältnis der Druck- bzw. Zugfestigkeit vor und nach 1 Schimmelpilzbelastung, beurteilt (Abb. 3.). wurde festgestellt, dass die Exposition gegenüber Schimmelpilzmetaboliten für 360 Tage dazu beiträgt, den Koeffizienten der Pilzresistenz aller untersuchten Materialien zu verringern. In der Anfangszeit, den ersten 60-70 Tagen, wird jedoch bei Gipsbeton und Gipsstein eine Erhöhung des Pilzresistenzkoeffizienten als Folge der Verdichtung der Struktur aufgrund ihrer Wechselwirkung mit den Stoffwechselprodukten von beobachtet Schimmelpilze. Dann (70-120 Tage) nimmt der Koeffizient stark ab

relative Schnitttiefe

Gipsbeton ■ Gipsstein

Polyester-Verbundstoff - - Epoxid-Verbundstoff

Abbildung 2, Änderung der relativen Konzentration von Metaboliten über den Querschnitt der Proben

Expositionsdauer, Tage

Gipsstein - Epoxidverbund

Gipsbeton - Polyesterverbund

Reis. 3. Abhängigkeit der Veränderung des Pilzresistenzkoeffizienten von der Expositionsdauer

Pilzresistenz. Danach (120-360 Tage) verlangsamt sich der Prozess und

Pilzkoeffizient

Haltbarkeit erreicht

Mindestwert: für Gipsbeton - 0,42 und für Gipsstein - 0,56. Bei Polymerverbundwerkstoffen wurde keine Verdichtung beobachtet, sondern nur

die Abnahme des Pilzresistenzkoeffizienten ist in den ersten 120 Tagen der Exposition am aktivsten. Nach 360 Tagen Exposition betrug der Pilzresistenzkoeffizient des Polyester-Verbundstoffs 0,74 und der des Epoxid-Verbundstoffs 0,79.

Die erhaltenen Ergebnisse zeigen also, dass die Intensität von Korrosionsprozessen in erster Linie von der Diffusionsgeschwindigkeit von Metaboliten in die Materialstruktur bestimmt wird.

Eine Erhöhung des Volumengehalts des Füllstoffs trägt auch zu einer Verringerung des Pilzresistenzkoeffizienten bei, da sich eine dünnere Struktur des Materials bildet, die daher für Mikromyceten-Metaboliten durchlässiger ist.

Als Ergebnis komplexer physikalischer und chemischer Studien wurde der Mechanismus der Mycostrukturierung von Gipsstein festgestellt. Es wurde gezeigt, dass sie infolge der Diffusion von Metaboliten, die durch organische Säuren repräsentiert werden, unter denen Oxalsäure die höchste Konzentration hatte (2,24 · 10-3 mg / ml), mit Calciumsulfat interagieren und gleichzeitig organische Calciumsalze sind in den Poren des Gipssteins gebildet, hauptsächlich vertreten durch Calciumoxalat. Die Anhäufung dieses Salzes wurde als Ergebnis einer thermischen und chemischen Differenzanalyse von Gipsstein, der Schimmelpilzen ausgesetzt war, aufgezeichnet. Darüber hinaus wurde das Vorhandensein von Calciumoxalatkristallen im Poren von Gipsstein wurde mikroskopisch erfasst.

So bewirkt das in den Poren des Gipssteins gebildete schwerlösliche Calciumoxalat zunächst eine Verdichtung des Materialgefüges und trägt dann zu einer aktiven Verminderung bei

Festigkeit aufgrund des Auftretens einer erheblichen Zugspannung in den Wänden der Poren.

Die gaschromatographische Analyse der extrahierten Produkte der Mykostruktur ermöglichte es, den Mechanismus der biologischen Schädigung des Polyesterverbundstoffs durch Schimmelpilze aufzuklären. Als Ergebnis der Analyse wurden zwei Hauptprodukte der Mykokonstruktion (A und C) isoliert. Eine Analyse der Kovacs-Retentionsindizes zeigte, dass diese Substanzen polare funktionelle Gruppen enthalten. Die Berechnung der Siedepunkte der isolierten Verbindungen ergab für A 189200 C0, für C 425-460 C0. Als Ergebnis kann davon ausgegangen werden, dass Verbindung A Ethylenglykol und C ein Oligomer der Zusammensetzung [-(CH)20C(0)CH=CHC(0)0(CH)20-]n mit n = 5 ist -7.

So erfolgt die Mykostrukturierung des Polyesterverbundstoffs aufgrund der Spaltung von Bindungen in der Polymermatrix unter Einwirkung von Exoenzymen von Schimmelpilzen.

Im vierten Kapitel erfolgt eine theoretische Fundierung des Prozesses der biologischen Schädigung von Baustoffen durch Schimmelpilze.

Wie experimentelle Untersuchungen gezeigt haben, sind die kinetischen Wachstumskurven von Schimmelpilzen auf der Oberfläche von Baustoffen komplex. Um sie zu beschreiben, wurde ein zweistufiges kinetisches Populationswachstumsmodell vorgeschlagen, wonach die Wechselwirkung des Substrats mit katalytischen Zentren innerhalb der Zelle zur Bildung von Metaboliten und zur Verdopplung dieser Zentren führt. Auf der Grundlage dieses Modells und in Übereinstimmung mit der Monod-Gleichung wurde eine mathematische Abhängigkeit erhalten, die es ermöglicht, die Konzentration von Schimmelpilz-Metaboliten (P) während der Zeit des exponentiellen Wachstums zu bestimmen:

wobei N0 die Menge an Biomasse im System nach der Einführung des Inokulums ist; uns-

spezifische Wachstumsrate; S ist die Konzentration des limitierenden Substrats; Ks ist die Affinitätskonstante des Substrats für den Mikroorganismus; t - Zeit.

Die Analyse von Diffusions- und Abbauprozessen durch die Vitalaktivität von Schimmelpilzen ähnelt der Korrosionszerstörung von Baustoffen unter Einwirkung chemisch aggressiver Umgebungen. Zur Charakterisierung der Zerstörungsprozesse durch die Vitalaktivität von Schimmelpilzen wurden daher Modelle verwendet, die die Diffusion chemisch aggressiver Medien in die Struktur von Baustoffen beschreiben. Da im Zuge experimenteller Untersuchungen festgestellt wurde, dass dichte Baustoffe (Polyester- und Epoxidverbund) eine Breite aufweisen

Wenn die diffuse Zone klein ist, kann man zur Abschätzung der Eindringtiefe von Metaboliten in die Struktur dieser Materialien das Modell der Flüssigkeitsdiffusion in einen halbunendlichen Raum verwenden. Danach kann die Breite der diffusen Zone nach folgender Formel berechnet werden:

wobei k(t) der Koeffizient ist, der die Änderung der Konzentration von Metaboliten im Inneren des Materials bestimmt; B - Diffusionskoeffizient; I - Dauer der Degradation.

In poröse Baustoffe (Gipsbeton, Gipsstein) dringen Metaboliten zu einem großen Teil ein, daher kann ihre vollständige Übertragung in die Struktur dieser Materialien erfolgen

geschätzt durch die Formel: (e) _ ^

wobei Uf die Filtrationsrate des aggressiven Mediums ist.

Basierend auf der Methode der Degradationsfunktionen und experimentellen Ergebnissen der Studie wurden mathematische Abhängigkeiten gefunden, die es erlauben, die Degradationsfunktion der Tragfähigkeit zentral belasteter Elemente (B(KG)) über den anfänglichen Elastizitätsmodul (E0) und das Material zu bestimmen Strukturindex (n).

Für poröse Materialien: d / dl _ 1 + E0p.

Für dichte Materialien ist der Restwert des Moduls charakteristisch

pgE, (E, + £■ ") + n (2E0 + £, 0) + 2 | - + 1 Elastizität (Ea) also: ___I E "

(2 + E0n) - (2 + Eap)

Die erhaltenen Funktionen ermöglichen es, die Degradation von Baustoffen in aggressiver Umgebung mit einer gegebenen Zuverlässigkeit zu beurteilen und die Änderung der Tragfähigkeit zentral belasteter Elemente unter Bedingungen biologischer Korrosion vorherzusagen.

Im fünften Kapitel wird unter Berücksichtigung der festgestellten Regelmäßigkeiten vorgeschlagen, komplexe Modifikatoren zu verwenden, die die Pilzresistenz von Baustoffen erheblich erhöhen und ihre physikalischen und mechanischen Eigenschaften verbessern.

Zur Erhöhung der Pilzresistenz von Zementbetonen wird die Verwendung eines fungiziden Modifikators vorgeschlagen, bei dem es sich um eine Mischung aus den Fließmitteln C-3 (30 %) und SB-3 (70 %) unter Zusatz von anorganischen Erhärtungsbeschleunigern (CaCl2, Nr .N03, Nag804). Es zeigt sich, dass die Zugabe von 0,3 Gew.-% einer Mischung aus Fließmitteln und 1 Gew.-% anorganischer Härtungsbeschleuniger dies vollständig ermöglicht

Unterdrücken Sie das Wachstum von Schimmelpilzen, erhöhen Sie den Koeffizienten der Pilzresistenz um 14,5%, die Dichte um 1,0-1,5%, die Druckfestigkeit um 2,8-6,1% und reduzieren Sie auch die Porosität um 4,7-4,8% und die Wasseraufnahme um 6,9 - 7,3 %.

Die fungizide Aktivität von Gipsmaterialien (Gipsstein und Gipsbeton) wurde durch Einbringen des Fließmittels SB-5 in ihre Zusammensetzung in einer Konzentration von 0,2–0,25 Gew.-% Stein um 38,8 bis 38,9% sichergestellt.

Effiziente Zusammensetzungen von Polymerverbundwerkstoffen auf Basis von Polyester (PN-63) und Epoxid (K-153) Bindemitteln gefüllt mit Quarzsand und Produktionsabfällen (Abfälle von Eisenquarziten (Tailings) von LGOK und Staub von Elektrofiltern von OEMK) mit siliziumorganischen Additiven ( Tetraethoxysilan und Irganoks ""). Diese Zusammensetzungen haben fungizide Eigenschaften, einen hohen Widerstandskoeffizienten gegen Pilze und eine erhöhte Druck- und Zugfestigkeit. Außerdem haben sie einen hohen Stabilitätskoeffizienten in Lösungen von Essigsäure und Wasserstoffperoxid.

Die technische und wirtschaftliche Effizienz der Verwendung von Zement- und Gipsmaterialien mit erhöhter Pilzresistenz beruht auf einer Erhöhung der Haltbarkeit und Zuverlässigkeit von Bauprodukten und darauf basierenden Konstruktionen, die in biologisch aggressiven Umgebungen betrieben werden. Die Zusammensetzungen von Zementbetonen mit fungiziden Zusätzen werden im Unternehmen eingeführt. JSC "KMA Proektzhilstroy" beim Bau von Kellern.

Die Wirtschaftlichkeit der entwickelten Zusammensetzungen von Polymerverbundwerkstoffen im Vergleich zu herkömmlichen Polymerbetonen wird durch die Tatsache bestimmt, dass sie mit Produktionsabfällen gefüllt sind, was ihre Kosten erheblich senkt. Darüber hinaus werden darauf basierende Produkte und Strukturen das Formen und die damit verbundenen Korrosionsprozesse eliminieren. Der geschätzte wirtschaftliche Effekt durch die Einführung eines Polyesterverbundstoffs belief sich auf 134,1 Rubel. pro 1 m3 und Epoxid 86,2 Rubel. pro 1 m3.

ALLGEMEINE SCHLUSSFOLGERUNGEN 1. Die Pilzresistenz der gängigsten Bestandteile von Baumaterialien wurde ermittelt. Es wird gezeigt, dass die Pilzresistenz mineralischer Gesteinskörnungen durch den Gehalt an Aluminium- und Siliziumoxiden, d.h. Aktivitätsmodul. Es zeigte sich, dass mineralische Zuschlagstoffe mit einem Aktivitätsmodul von weniger als 0,215 nicht pilzresistent (Bewuchsgrad von 3 oder mehr Punkten nach Methode A, GOST 9.049-91) sind. Organische Zuschlagstoffe zeichnen sich durch geringe

Pilzresistenz aufgrund des Gehalts an Zellulose in ihrer Zusammensetzung, die eine Nahrungsquelle für Schimmelpilze darstellt. Die Pilzresistenz mineralischer Bindemittel wird durch den pH-Wert der Porenflüssigkeit bestimmt. Eine geringe Pilzresistenz ist typisch für Bindemittel mit pH=4-9. Die Pilzresistenz von Polymerbindemitteln wird durch ihre Struktur bestimmt.

7. Es wurden Funktionen erhalten, die es mit einer gegebenen Zuverlässigkeit ermöglichen, die Degradation von dichten und porösen Baumaterialien in aggressiven Umgebungen zu bewerten und eine Änderung der Tragfähigkeit vorherzusagen

von zentral belasteten Elementen unter Bedingungen mykologischer Korrosion.

8. Die Verwendung von komplexen Modifikatoren auf Basis von Fließmitteln (SB-3, SB-5, S-3) und anorganischen Härtungsbeschleunigern (СаС12, NaN03, Na2S04) wird vorgeschlagen, um die Pilzresistenz von Zementbetonen und Gipsmaterialien zu erhöhen.

9. Effiziente Zusammensetzungen von Polymerverbundwerkstoffen auf Basis von Polyesterharz PN-63 und Epoxidverbindung K-153, gefüllt mit Quarzsand und Produktionsabfällen, wurden entwickelt, die eine erhöhte Pilzresistenz und hohe Festigkeitseigenschaften aufweisen. Der geschätzte wirtschaftliche Effekt durch die Einführung eines Polyesterverbundstoffs belief sich auf 134,1 Rubel. pro I m3 und Epoxy 86,2 Rubel. pro 1 m3. .

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2. Ogrel L.Yu., Shevtsova R.I., Shapovalov I.V., Prudnikova T.I. Bioschädigung von Polymerbeton durch Mikromyceten und Moderne Probleme der technischen, natur- und geisteswissenschaftlichen Erkenntnis: Sa. Bericht II. Region, wissenschaftlich-praktisch. Konf. - Gubkin: Polygraph-Verlag. Zentrum "Master-Garant", 2001. - S. 215-219.

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Ed. Personen. ID-Nr. 00434 vom 11.10.99. Zur Veröffentlichung unterzeichnet am 25.11.03. Format 60x84/16 Konv. p.l. 1.1 Auflage 100 Exemplare. ;\?l. ^ "16 5 Gedruckt an der Belgorod State Technological University, benannt nach V. G. Shukhov 308012, Belgorod, Kostyukova Str. 46

Einführung.

1. Bioschäden und Mechanismen des biologischen Abbaus von Baumaterialien. Problemzustand.

1.1 Bioschadensmittel.

1.2 Einflussfaktoren auf die Pilzresistenz von Baustoffen.

1.3 Mechanismus der Mykokonstruktion von Baustoffen.

1.4 Möglichkeiten zur Verbesserung der Pilzresistenz von Baustoffen.

2 Gegenstände und Methoden der Forschung.

2.1 Studienobjekte.

2.2 Forschungsmethoden.

2.2.1 Physikalische und mechanische Forschungsmethoden.

2.2.2 Physikalische und chemische Forschungsmethoden.

2.2.3 Biologische Forschungsmethoden.

2.2.4 Mathematische Verarbeitung von Forschungsergebnissen.

3 Myodestruktion von Baustoffen auf Basis mineralischer und polymerer Bindemittel.

3.1. Pilzresistenz der wichtigsten Baustoffkomponenten.

3.1.1. Pilzresistenz mineralischer Zuschlagstoffe.

3.1.2. Pilzresistenz organischer Gesteinskörnungen.

3.1.3. Pilzresistenz von mineralischen und polymeren Bindemitteln.

3.2. Pilzresistenz verschiedener Baustoffarten auf Basis mineralischer und polymerer Bindemittel.

3.3. Kinetik des Wachstums und der Entwicklung von Schimmelpilzen auf der Oberfläche von Gips- und Polymerverbundwerkstoffen.

3.4. Einfluss von Stoffwechselprodukten von Mikromyceten auf die physikalischen und mechanischen Eigenschaften von Gips- und Polymerverbundwerkstoffen.

3.5. Der Mechanismus der Mycostrukturierung von Gipsstein.

3.6. Mechanismus der Mykokonstruktion von Polyesterverbundwerkstoffen.

Modellierung der Prozesse der Mykokonstruktion von Baustoffen.

4.1. Kinetisches Modell des Wachstums und der Entwicklung von Schimmelpilzen auf der Oberfläche von Baumaterialien.

4.2. Diffusion von Metaboliten von Mikromyceten in die Struktur dichter und poröser Baustoffe.

4.3. Vorhersage der Haltbarkeit von Baumaterialien, die unter Bedingungen mykologischer Aggression verwendet werden.

Verbesserung der Pilzresistenz von Baustoffen auf Basis mineralischer und polymerer Bindemittel.

5.1 Zementbetone.

5.2 Gipsmaterialien.

5.3 Polymerverbundstoffe.

5.4 Machbarkeitsstudie zur Wirksamkeit des Einsatzes von Baustoffen mit hoher Pilzresistenz.

Einführung 2003, Dissertation über das Bauwesen, Shapovalov, Igor Vasilyevich

Die Relevanz der Arbeit. Der Betrieb von Baustoffen und Produkten unter realen Bedingungen ist durch das Vorhandensein von Korrosionsschäden nicht nur unter dem Einfluss von Umweltfaktoren (Temperatur, Feuchtigkeit, chemisch aggressive Umgebungen, verschiedene Arten von Strahlung), sondern auch von lebenden Organismen gekennzeichnet. Zu den Organismen, die mikrobiologische Korrosion verursachen, gehören Bakterien, Schimmelpilze und mikroskopisch kleine Algen. Die führende Rolle bei den Prozessen der biologischen Schädigung von Baumaterialien verschiedener chemischer Natur, die unter Bedingungen hoher Temperatur und Feuchtigkeit betrieben werden, gehört Schimmelpilzen (Mikromyceten). Dies liegt an dem schnellen Wachstum ihres Myzels, der Kraft und Labilität des enzymatischen Apparats. Das Ergebnis des Wachstums von Mikromyceten auf der Oberfläche von Baumaterialien ist eine Abnahme der physikalischen, mechanischen und betrieblichen Eigenschaften von Materialien (Verringerung der Festigkeit, Verschlechterung der Haftung zwischen einzelnen Komponenten des Materials usw.). Darüber hinaus führt die Massenentwicklung von Schimmelpilzen zu Schimmelgeruch in Wohnräumen, der schwere Krankheiten verursachen kann, da sich unter ihnen für den Menschen pathogene Arten befinden. Laut der European Medical Society können also die kleinsten Dosen von Pilzgift, die in den menschlichen Körper eingedrungen sind, innerhalb weniger Jahre das Auftreten von Krebstumoren verursachen.

In diesem Zusammenhang ist eine umfassende Untersuchung der Prozesse der biologischen Schädigung von Baumaterialien erforderlich, um deren Haltbarkeit und Zuverlässigkeit zu erhöhen.

Die Arbeiten wurden gemäß dem Forschungsprogramm auf Anweisung des Bildungsministeriums der Russischen Föderation „Modellierung umweltfreundlicher und abfallfreier Technologien“ durchgeführt.

Zweck und Ziele der Studie. Ziel der Forschung war es, Muster der Mykokonstruktion von Baumaterialien zu ermitteln und ihre Pilzresistenz zu erhöhen.

Um dieses Ziel zu erreichen, wurden folgende Aufgaben gelöst: Untersuchung der Pilzresistenz verschiedener Baustoffe und ihrer Einzelkomponenten; Beurteilung der Diffusionsintensität von Schimmelpilzmetaboliten in die Struktur dichter und poröser Baustoffe; Bestimmung der Art der Änderung der Festigkeitseigenschaften von Baustoffen unter dem Einfluss von Schimmelpilzmetaboliten; Ermittlung des Mechanismus der Mykostrukturierung von Baustoffen auf Basis von mineralischen und polymeren Bindemitteln; Entwicklung pilzresistenter Baustoffe durch den Einsatz komplexer Modifikatoren. Wissenschaftliche Neuheit.

Die Beziehung zwischen dem Aktivitätsmodul und der Pilzresistenz von mineralischen Zuschlagstoffen verschiedener chemischer und mineralogischer Zusammensetzung wurde aufgezeigt, die darin besteht, dass Zuschlagstoffe mit einem Aktivitätsmodul von weniger als 0,215 nicht pilzresistent sind.

Es wird eine Klassifizierung von Baustoffen nach Pilzresistenz vorgeschlagen, die es ermöglicht, ihre gezielte Auswahl für den Betrieb unter Bedingungen mykologischer Aggression durchzuführen.

Die praktische Bedeutung der Arbeit.

Es wurden pilzresistente Zusammensetzungen von Baumaterialien auf Basis von Zement, Gips, Polyester und Epoxidbindemitteln mit hohen physikalischen und mechanischen Eigenschaften entwickelt.

Zementbetonzusammensetzungen mit hoher Pilzresistenz wurden bei der OJSC KMA Proektzhilstroy eingeführt.

Approbation der Arbeit. Die Ergebnisse der Dissertationsarbeit wurden auf der Internationalen wissenschaftlichen und praktischen Konferenz „Qualität, Sicherheit, Energie- und Ressourceneinsparung in der Baustoffindustrie an der Schwelle des 21. Jahrhunderts“ (Belgorod, 2000) vorgestellt; II. regionale wissenschaftlich-praktische Konferenz „Moderne Probleme des technischen, naturwissenschaftlichen und humanitären Wissens“ (Gubkin, 2001); III Internationale wissenschaftlich-praktische Konferenz - Schulseminar für junge Wissenschaftler, Doktoranden und Doktoranden "Moderne Probleme der Baustoffwissenschaft" (Belgorod, 2001); Internationale wissenschaftliche und praktische Konferenz "Ökologie - Bildung, Wissenschaft und Industrie" (Belgorod, 2002); Wissenschaftliches und praktisches Seminar "Probleme und Wege zur Herstellung von Verbundwerkstoffen aus sekundären Bodenschätzen" (Novokuznetsk, 2003);

Internationaler Kongress "Moderne Technologien in der Baustoffindustrie und Bauindustrie" (Belgorod, 2003).

Veröffentlichungen. Die wesentlichen Bestimmungen und Ergebnisse der Dissertation werden in 9 Publikationen dargestellt.

Umfang und Struktur der Arbeit. Die Dissertation besteht aus einer Einleitung, fünf Kapiteln, allgemeinen Schlussfolgerungen, einem Literaturverzeichnis mit 181 Titeln und Anträgen. Die Arbeit wird auf 148 Seiten maschinengeschriebenen Textes präsentiert, darunter 21 Tabellen, 20 Abbildungen und 4 Anhänge.

Fazit Diplomarbeit zum Thema „Bioschädigung von Baustoffen durch Schimmelpilze“

ALLGEMEINE SCHLUSSFOLGERUNGEN

1. Die Pilzresistenz der gängigsten Baustoffbestandteile ist nachgewiesen. Es wird gezeigt, dass die Pilzresistenz mineralischer Gesteinskörnungen durch den Gehalt an Aluminium- und Siliziumoxiden, d.h. Aktivitätsmodul. Es zeigte sich, dass nicht fäulnisresistent (Foulinggrad von 3 oder mehr Punkten nach Methode A, GOST 9.049-91) mineralische Zuschlagstoffe mit einem Aktivitätsmodul von weniger als 0,215 sind. Organische Zuschlagstoffe zeichnen sich durch eine geringe Pilzresistenz aus, da sie in ihrer Zusammensetzung eine erhebliche Menge an Cellulose enthalten, die eine Nahrungsquelle für Schimmelpilze darstellt. Die Pilzresistenz mineralischer Bindemittel wird durch den pH-Wert der Porenflüssigkeit bestimmt. Eine geringe Pilzresistenz ist typisch für Bindemittel mit pH=4-9. Die Pilzresistenz von Polymerbindemitteln wird durch ihre Struktur bestimmt.

2. Basierend auf der Analyse der Intensität des Schimmelpilzbefalls verschiedener Baustoffarten wurde erstmals deren Klassifizierung nach Pilzresistenz vorgeschlagen.

3. Die Zusammensetzung der Metaboliten und die Art ihrer Verteilung in der Materialstruktur wurden bestimmt. Es wird gezeigt, dass das Wachstum von Schimmelpilzen auf der Oberfläche von Gipsmaterialien (Gipsbeton und Gipsstein) von einer aktiven Säureproduktion und auf der Oberfläche von Polymermaterialien (Epoxid- und Polyesterverbundstoffe) von einer enzymatischen Aktivität begleitet wird. Eine Analyse der Verteilung von Metaboliten über den Querschnitt der Proben zeigte, dass die Breite der diffusen Zone durch die Porosität der Materialien bestimmt wird.

4. Die Art der Änderung der Festigkeitseigenschaften von Baustoffen unter dem Einfluss von Schimmelpilzmetaboliten wurde aufgezeigt. Es wurden Daten erhalten, die darauf hindeuten, dass die Abnahme der Festigkeitseigenschaften von Baustoffen durch die Eindringtiefe von Metaboliten sowie die chemische Natur und den volumetrischen Gehalt von Füllstoffen bestimmt wird. Es zeigt sich, dass bei Gipsmaterialien das gesamte Volumen abgebaut wird, während bei Polymerverbundwerkstoffen nur Oberflächenschichten abgebaut werden.

5. Der Mechanismus der Mycostrukturierung von Gipsstein und Polyester-Verbundwerkstoff wurde festgestellt. Es wird gezeigt, dass die Mykostruktur von Gipsstein durch das Auftreten von Zugspannungen in den Wänden der Poren des Materials aufgrund der Bildung von organischen Calciumsalzen verursacht wird, die Produkte der Wechselwirkung von Metaboliten (organischen Säuren) mit Calciumsulfat sind . Durch die Spaltung von Bindungen in der Polymermatrix unter Einwirkung von Exoenzymen von Schimmelpilzen kommt es zu einer Korrosionszerstörung des Polyesterverbundes.

6. Basierend auf der Monod-Gleichung und einem zweistufigen kinetischen Modell des Schimmelpilzwachstums wurde eine mathematische Abhängigkeit erhalten, die es ermöglicht, die Konzentration von Schimmelpilz-Metaboliten während des exponentiellen Wachstums zu bestimmen.

Es wurden Funktionen erhalten, die es mit einer gegebenen Zuverlässigkeit ermöglichen, die Degradation von dichten und porösen Baumaterialien in aggressiven Umgebungen zu bewerten und die Änderung der Tragfähigkeit von zentral belasteten Elementen unter Bedingungen mykologischer Korrosion vorherzusagen.

Zur Erhöhung der Pilzresistenz von Zementbetonen und Gipsmaterialien wird der Einsatz komplexer Modifikatoren auf Basis von Fließmitteln (SB-3, SB-5, S-3) und anorganischen Erhärtungsbeschleunigern (CaCl, Na>O3, La2804) vorgeschlagen.

Effiziente Zusammensetzungen von Polymerverbundwerkstoffen auf Basis von Polyesterharz PN-63 und Epoxidverbindung K-153, gefüllt mit Quarzsand und Produktionsabfällen, die eine erhöhte Pilzresistenz und hohe Festigkeitseigenschaften besitzen, wurden entwickelt. Der geschätzte wirtschaftliche Effekt durch die Einführung eines Polyesterverbundstoffs belief sich auf 134,1 Rubel. pro 1 m und Epoxid 86,2 Rubel. pro 1 m3.

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1. Bioschäden und Mechanismen des biologischen Abbaus von Baumaterialien. Problemzustand.

1.1 Bioschadensmittel.

1.2 Einflussfaktoren auf die Pilzresistenz von Baustoffen.

1.3 Mechanismus der Mykokonstruktion von Baustoffen.

1.4 Möglichkeiten zur Verbesserung der Pilzresistenz von Baustoffen.

2 Gegenstände und Methoden der Forschung.

2.1 Studienobjekte.

2.2 Forschungsmethoden.

2.2.1 Physikalische und mechanische Forschungsmethoden.

2.2.2 Physikalische und chemische Forschungsmethoden.

2.2.3 Biologische Forschungsmethoden.

2.2.4 Mathematische Verarbeitung von Forschungsergebnissen.

3 Myodestruktion von Baustoffen auf Basis mineralischer und polymerer Bindemittel.

3.1. Pilzresistenz der wichtigsten Baustoffkomponenten.

3.1.1. Pilzresistenz mineralischer Zuschlagstoffe.

3.1.2. Pilzresistenz organischer Gesteinskörnungen.

3.1.3. Pilzresistenz von mineralischen und polymeren Bindemitteln.

3.2. Pilzresistenz verschiedener Baustoffarten auf Basis mineralischer und polymerer Bindemittel.

3.3. Kinetik des Wachstums und der Entwicklung von Schimmelpilzen auf der Oberfläche von Gips- und Polymerverbundwerkstoffen.

3.4. Einfluss von Stoffwechselprodukten von Mikromyceten auf die physikalischen und mechanischen Eigenschaften von Gips- und Polymerverbundwerkstoffen.

3.5. Der Mechanismus der Mycostrukturierung von Gipsstein.

3.6. Mechanismus der Mykokonstruktion von Polyesterverbundwerkstoffen.

Modellierung der Prozesse der Mykokonstruktion von Baustoffen.

4.1. Kinetisches Modell des Wachstums und der Entwicklung von Schimmelpilzen auf der Oberfläche von Baumaterialien.

4.2. Diffusion von Metaboliten von Mikromyceten in die Struktur dichter und poröser Baustoffe.

4.3. Vorhersage der Haltbarkeit von Baumaterialien, die unter Bedingungen mykologischer Aggression verwendet werden.

Verbesserung der Pilzresistenz von Baustoffen auf Basis mineralischer und polymerer Bindemittel.

5.1 Zementbetone.

5.2 Gipsmaterialien.

5.3 Polymerverbundstoffe.

5.4 Machbarkeitsstudie zur Wirksamkeit des Einsatzes von Baustoffen mit hoher Pilzresistenz.

Empfohlene Dissertationsliste

Verbesserung der Effizienz von Baupolymer-Verbundwerkstoffen, die in aggressiven Umgebungen verwendet werden 2006, Doktor der technischen Wissenschaften Ogrel, Larisa Yurievna
Verbundwerkstoffe auf Basis von Zement- und Gipsbindemitteln mit Zusatz von bioziden Zubereitungen auf Basis von Guanidin 2011, Kandidat der technischen Wissenschaften Spirin, Vadim Aleksandrovich
Bioabbau und Bioschutz von Baumaterialien 2011, Kandidat der technischen Wissenschaften Dergunova, Anna Vasilievna
Ökologische und physiologische Aspekte der Zerstörung von Zusammensetzungen mit kontrollierter Pilzresistenz durch Mikromyceten auf Basis natürlicher und synthetischer Polymere 2005, Kandidat der Biowissenschaften Kryazhev, Dmitry Valerievich
Wasserdichte Gipsverbundwerkstoffe aus technogenen Rohstoffen 2015, Doktor der technischen Wissenschaften Chernysheva, Natalya Vasilievna

Einführung in die Arbeit (Teil des Abstracts) zum Thema "Bioschädigung von Baustoffen durch Schimmelpilze"

In diesem Zusammenhang ist eine umfassende Untersuchung der Prozesse der biologischen Schädigung von Baumaterialien erforderlich, um deren Haltbarkeit und Zuverlässigkeit zu erhöhen.

Die Arbeiten wurden gemäß dem Forschungsprogramm auf Anweisung des Bildungsministeriums der Russischen Föderation „Modellierung umweltfreundlicher und abfallfreier Technologien“ durchgeführt.

Zweck und Ziele der Studie. Ziel der Forschung war es, Muster der Mykokonstruktion von Baumaterialien zu ermitteln und ihre Pilzresistenz zu erhöhen.

Es wird eine Klassifizierung von Baustoffen nach Pilzresistenz vorgeschlagen, die es ermöglicht, ihre gezielte Auswahl für den Betrieb unter Bedingungen mykologischer Aggression durchzuführen.

Die praktische Bedeutung der Arbeit.

Es wurden pilzresistente Zusammensetzungen von Baumaterialien auf Basis von Zement, Gips, Polyester und Epoxidbindemitteln mit hohen physikalischen und mechanischen Eigenschaften entwickelt.

Zementbetonzusammensetzungen mit hoher Pilzresistenz wurden bei der OJSC KMA Proektzhilstroy eingeführt.

Internationaler Kongress "Moderne Technologien in der Baustoffindustrie und Bauindustrie" (Belgorod, 2003).

Veröffentlichungen. Die wesentlichen Bestimmungen und Ergebnisse der Dissertation werden in 9 Publikationen dargestellt.

Umfang und Struktur der Arbeit. Die Dissertation besteht aus einer Einleitung, fünf Kapiteln, allgemeinen Schlussfolgerungen, einem Literaturverzeichnis mit 181 Titeln und Anträgen. Die Arbeit wird auf 148 Seiten maschinengeschriebenen Textes präsentiert, darunter 21 Tabellen, 20 Abbildungen und 4 Anhänge.

Abschluss der Dissertation zum Thema "Baustoffe und Produkte", Shapovalov, Igor Vasilyevich

ALLGEMEINE SCHLUSSFOLGERUNGEN

2. Basierend auf der Analyse der Intensität des Schimmelpilzbefalls verschiedener Baustoffarten wurde erstmals deren Klassifizierung nach Pilzresistenz vorgeschlagen.

Literaturverzeichnis für Dissertationsforschung Kandidat der technischen Wissenschaften Shapovalov, Igor Vasilyevich, 2003