Shapovalov Igor Vasilyevich Chefe do Departamento de Educação. Biodano de materiais de construção por fungos Shapovalov Igor Vasilievich

Introdução

1. Biodanos e mecanismos de biodegradação de materiais de construção. Status do problema 10

1.1 Agentes de Biodanos 10

1.2 Fatores que afetam a resistência a fungos de materiais de construção ... 16

1.3 Mecanismo de micodestruição de materiais de construção 20

1.4 Formas de melhorar a resistência a fungos em materiais de construção 28

2 Objetos e métodos de pesquisa 43

2.1 Objetos de estudo 43

2.2 Métodos de pesquisa 45

2.2.1 Métodos de pesquisa física e mecânica 45

2.2.2 Métodos de pesquisa física e química 48

2.2.3 Métodos de pesquisa biológica 50

2.2.4 Processamento matemático dos resultados da pesquisa 53

3 Miodestruição de materiais de construção à base de ligantes minerais e poliméricos 55

3.1. Resistência a cogumelos dos componentes mais importantes dos materiais de construção...55

3.1.1. Resistência a fungos de agregados minerais 55

3.1.2. Resistência a fungos de agregados orgânicos 60

3.1.3. Resistência a fungos de ligantes minerais e poliméricos 61

3.2. Resistência a cogumelos de vários tipos de materiais de construção à base de ligantes minerais e poliméricos 64

3.3. Cinética de crescimento e desenvolvimento de fungos mofo na superfície de gesso e compósitos poliméricos 68

3.4. Influência de produtos metabólicos de micromicetes nas propriedades físicas e mecânicas de gesso e compósitos poliméricos 75

3.5. Mecanismo de micodestruição de pedra de gesso 80

3.6. O mecanismo de micodestruição do compósito de poliéster 83

Modelagem dos processos de micodestruição de materiais de construção. ...89

4.1. Modelo cinético de crescimento e desenvolvimento de fungos mofo na superfície de materiais de construção 89

4.2. Difusão de metabólitos de micromicetes na estrutura de materiais de construção densos e porosos 91

4.3. Previsão da durabilidade dos materiais de construção utilizados em condições de agressão micológica 98

Descobertas 105

Melhorar a resistência a fungos de materiais de construção à base de ligantes minerais e poliméricos 107

5.1 Concretos de cimento 107

5.2 Materiais de gesso 111

5.3 Compósitos de polímero 115

5.4 Estudo de viabilidade da eficácia do uso de materiais de construção com maior resistência a fungos 119

Descobertas 121

Conclusões gerais 123

Lista de fontes utilizadas 126

Apêndice 149

Introdução ao trabalho

6 Nesse sentido, um estudo abrangente dos processos

biodeterioração de materiais de construção, a fim de aumentar a sua

durabilidade e confiabilidade.

O trabalho foi realizado de acordo com o programa de pesquisa nas instruções do Ministério da Educação da Federação Russa "Modelagem de tecnologias ecologicamente corretas e sem resíduos"

Propósito e objetivos do estudo. O objetivo da pesquisa foi estabelecer padrões de micodestruição de materiais de construção e aumentar sua resistência a fungos. Para atingir este objetivo, as seguintes tarefas foram resolvidas:

estudo da resistência a fungos de vários materiais de construção e

seus componentes individuais;

avaliação da intensidade de difusão de metabólitos de fungos de mofo em

a estrutura de materiais de construção densos e porosos;

determinação da natureza da mudança nas propriedades de resistência do edifício

materiais sob a influência de metabólitos de mofo;

estabelecimento do mecanismo de micodestruição de materiais de construção em

à base de ligantes minerais e poliméricos;

desenvolvimento de materiais de construção resistentes a fungos através de

usando modificadores complexos.

Novidade científica. A relação entre o módulo de atividade e a resistência ao fungo de agregados minerais de vários tipos químicos e mineralógicos.

composição, que consiste no fato de que agregados com módulo de atividade inferior a 0,215 não são resistentes a fungos.

Propõe-se uma classificação dos materiais de construção de acordo com a resistência ao fungo, o que permite realizar a sua seleção direcionada para operação em condições de agressão micológica.

Os padrões de difusão de metabólitos de fungos de mofo na estrutura de materiais de construção com diferentes densidades foram revelados. Foi demonstrado que em materiais densos os metabólitos estão concentrados na camada superficial, enquanto em materiais com baixa densidade eles são distribuídos uniformemente por todo o volume.

O mecanismo de micodestruição de gesso e compósitos à base de resinas de poliéster foi estabelecido. Mostra-se que a destruição por corrosão da pedra de gesso é causada pela ocorrência de tensão de tração nas paredes dos poros do material devido à formação de sais de cálcio orgânicos, que são produtos da interação de metabólitos com sulfato de cálcio. A destruição do compósito de poliéster ocorre devido à quebra de ligações na matriz polimérica sob a ação de exoenzimas de fungos de mofo.

O significado prático do trabalho.

Um método é proposto para aumentar a resistência a fungos de materiais de construção usando modificadores complexos, o que torna possível garantir fungicida e altas propriedades físicas e mecânicas dos materiais.

Foram desenvolvidas composições resistentes a fungos de materiais de construção à base de cimento, gesso, poliéster e ligantes epóxi com altas características físicas e mecânicas.

Composições de concreto de cimento com alta resistência a fungos foram introduzidas no OJSC KMA Proektzhilstroy.

Os resultados do trabalho de dissertação foram utilizados no processo educativo da disciplina "Proteção de materiais e estruturas de construção contra a corrosão" para alunos das especialidades 290300 - "Construção industrial e civil" e especialidade 290500 - "Construção urbana e economia".

Aprovação do trabalho. Os resultados do trabalho de dissertação foram apresentados na conferência científica e prática internacional "Qualidade, segurança, economia de energia e recursos na indústria de materiais de construção no limiar do século XXI" (Belgorod, 2000); II Conferência Científico-Prática Regional "Problemas Modernos da Técnica, Ciências Naturais e Conhecimento Humanitário" (Gubkin, 2001); III Conferência científica-prática internacional - seminário-escola de jovens cientistas, pós-graduandos e doutorandos "Problemas modernos da ciência dos materiais de construção" (Belgorod, 2001); Conferência Científica e Prática Internacional "Ecologia - Educação, Ciência e Indústria" (Belgorod, 2002); Seminário científico e prático "Problemas e formas de criar materiais compósitos a partir de recursos minerais secundários" (Novokuznetsk, 2003);

Congresso internacional "Tecnologias modernas na indústria de materiais de construção e indústria da construção" (Belgorod, 2003).

Publicações. As principais disposições e resultados da dissertação são apresentados em 9 publicações.

Escopo e estrutura do trabalho. A dissertação consiste em uma introdução, cinco capítulos, conclusões gerais, uma lista de referências, incluindo 181 títulos e apêndices. O trabalho é apresentado em 148 páginas de texto datilografado, incluindo 21 tabelas, 20 figuras e 4 apêndices.

O autor agradece a Cand. biol. Sci., Professor Associado, Departamento de Micologia e Fitoimunologia, Universidade Nacional de Kharkiv. V.N. Karazina T.I. Prudnikov para consultas no curso de pesquisa sobre micodestruição de materiais de construção, e ao corpo docente do Departamento de Química Inorgânica da Universidade Tecnológica do Estado de Belgorod em homenagem a V.I. V.G. Shukhov para consultas e assistência metodológica.

Fatores que afetam a resistência a fungos de materiais de construção

O grau de dano aos materiais de construção por fungos de mofo depende de vários fatores, entre os quais, em primeiro lugar, devem ser observados fatores ecológicos e geográficos do ambiente e as propriedades físico-químicas dos materiais. O desenvolvimento de microrganismos está inextricavelmente ligado a fatores ambientais: umidade, temperatura, concentração de substâncias em soluções aquosas, pressão somática, radiação. A umidade do ambiente é o fator mais importante que determina a atividade vital dos fungos do mofo. Os fungos do solo começam a se desenvolver com um teor de umidade acima de 75%, e o teor de umidade ideal é de 90%. A temperatura do ambiente é um fator que tem um impacto significativo na atividade vital dos micromicetos. Cada tipo de fungo de mofo tem seu próprio intervalo de temperatura de atividade vital e seu próprio ótimo. Os micromicetos são divididos em três grupos: psicrófilos (amantes do frio) com intervalo de vida de 0-10C e ótimo de 10C; mesófilos (preferindo temperaturas médias) - respectivamente 10-40C e 25C, termófilos (amantes do calor) - respectivamente 40-80C e 60C.

Sabe-se também que os raios X e a radiação radioativa em pequenas doses estimulam o desenvolvimento de alguns microrganismos, e em grandes doses os mata.

A acidez ativa do meio é de grande importância para o desenvolvimento de fungos microscópicos. Foi comprovado que a atividade das enzimas, a formação de vitaminas, pigmentos, toxinas, antibióticos e outras características funcionais dos fungos dependem do nível de acidez do meio. Assim, a destruição de materiais sob a ação de fungos é amplamente facilitada pelo clima e microambiente (temperatura, umidade absoluta e relativa, intensidade da radiação solar). Portanto, a bioestabilidade do mesmo material é diferente em diferentes condições ecológicas e geográficas. A intensidade dos danos aos materiais de construção por fungos de mofo também depende de sua composição química e distribuição de peso molecular entre os componentes individuais. Sabe-se que os fungos microscópicos afetam mais intensamente materiais de baixo peso molecular com cargas orgânicas. Assim, o grau de biodegradação dos compósitos poliméricos depende da estrutura da cadeia carbônica: reta, ramificada ou fechada em anel. Por exemplo, o ácido sebácico dibásico está mais prontamente disponível do que o ácido ftálico aromático. R. Blahnik e V. Zanavoy estabeleceram os seguintes padrões: diésteres de ácidos dicarboxílicos alifáticos saturados contendo mais de doze átomos de carbono são facilmente utilizados por fungos filamentosos; com o aumento do peso molecular, os 1-metil adipatos e n-alquil adipatos diminuem a resistência ao mofo; álcoois monoméricos são facilmente destruídos pelo mofo se houver grupos hidroxila em átomos de carbono adjacentes ou extremos; A esterificação de álcoois reduz significativamente a resistência ao molde do composto. 1 No trabalho de Huang, que estudou a biodegradação de vários polímeros, nota-se que a tendência à degradação depende do grau de substituição, do comprimento da cadeia entre os grupos funcionais e também da flexibilidade da cadeia polimérica. O fator mais importante que determina a biodegradabilidade é a flexibilidade conformacional das cadeias poliméricas, que muda com a introdução de substituintes. A. K. Rudakova considera as ligações R-CH3 e R-CH2-R de difícil acesso para fungos. Valências insaturadas como R=CH2, R=CH-R] e compostos como R-CO-H, R-CO-O-R1, R-CO-R1 são formas de carbono disponíveis para microrganismos. As cadeias moleculares ramificadas são mais difíceis de biooxidar e podem ter um efeito tóxico nas funções vitais dos fungos.

Foi estabelecido que o envelhecimento dos materiais afeta sua resistência aos fungos do molde. Além disso, o grau de influência depende da duração da exposição aos fatores que causam o envelhecimento em condições atmosféricas. Assim, na obra de A. N. Tarasova e colaboradores comprovaram que o motivo da diminuição da resistência ao fungo dos materiais elastoméricos são os fatores de envelhecimento climático e térmico acelerado, que causam transformações estruturais e químicas desses materiais.

A resistência ao fungo de compósitos de construção à base de minerais é amplamente determinada pela alcalinidade do meio e sua porosidade. Assim, na obra de A.V. Ferronskaya et al., mostraram que a principal condição para a atividade vital de fungos de mofo em concretos à base de vários ligantes é a alcalinidade do meio. O ambiente mais favorável para o desenvolvimento de microrganismos é a construção de compósitos à base de ligantes de gesso, caracterizados por um valor ótimo de alcalinidade. Os compósitos cimentícios, devido à sua alta alcalinidade, são menos favoráveis ao desenvolvimento de microrganismos. No entanto, durante a operação a longo prazo, eles sofrem carbonização, o que leva à diminuição da alcalinidade e à colonização ativa por microrganismos. Além disso, um aumento na porosidade dos materiais de construção leva a um aumento em seus danos por fungos de mofo.

Assim, uma combinação de fatores ambientais e geográficos favoráveis e propriedades físicas e químicas dos materiais leva a danos ativos aos materiais de construção por fungos de mofo.

Resistência a cogumelos de vários tipos de materiais de construção à base de ligantes minerais e poliméricos

Quase todos os materiais poliméricos usados em várias indústrias são mais ou menos suscetíveis aos efeitos nocivos dos fungos do mofo, especialmente em condições de alta umidade e temperatura. Para estudar o mecanismo de micodestruição de um compósito de poliéster (Tabela 3.7.), foi utilizado um método de cromatotráfego gasoso de acordo com o trabalho. Amostras compostas de poliéster foram inoculadas com uma suspensão aquosa de esporos de fungos: 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, e mantidos em condições ideais para o seu desenvolvimento, ou seja, a uma temperatura de 29 ± 2 ° C e uma humidade relativa do ar superior a 90% durante 1 ano. As amostras foram então desativadas e submetidas à extração em aparelho Soxhlet. Em seguida, os produtos da micodestruição foram analisados em cromatógrafos a gás "Tsvet-165" "Hawlett-Packard-5840A" com detectores de ionização de chama. As condições de cromatografia são apresentadas na tabela. 2.1.

Como resultado da análise cromatográfica gasosa dos produtos extraídos da micodestruição, três substâncias principais (A, B, C) foram isoladas. A análise dos índices de retenção (Tabela 3.9) mostrou que as substâncias A, B e C podem conter grupos funcionais polares em sua composição, tk. há um aumento significativo no índice de retenção de Kovacs durante a transição de uma fase estacionária não polar (OV-101) para uma fase móvel altamente polar (OV-275). O cálculo dos pontos de ebulição dos compostos isolados (de acordo com as n-parafinas correspondentes) mostrou que para A era 189-201 C, para B - 345-360 C, para C - 425-460 C. condições úmidas. O composto A praticamente não é formado no controle e é mantido em amostras de condições úmidas. Portanto, pode-se supor que os compostos A e C são produtos da micodestruição. A julgar pelos pontos de ebulição, o composto A é etilenoglicol e o composto C é um oligômero [-(CH)2OC(0)CH=CHC(0)0(CH)20-]n com n=5-7. Resumindo os resultados da pesquisa, verificou-se que a micodestruição do compósito de poliéster ocorre devido à quebra de ligações na matriz polimérica sob a ação de exoenzimas de fungos mofo. 1. A resistência ao fungo de componentes de vários materiais de construção foi estudada. Mostra-se que a resistência ao fungo de agregados minerais é determinada pelo teor de óxidos de alumínio e silício, ou seja, módulo de atividade. Quanto maior o teor de óxido de silício e menor o teor de óxido de alumínio, menor a resistência ao fungo das cargas minerais. Foi estabelecido que os materiais com um módulo de atividade inferior a 0,215 são não-incrustantes (grau de incrustação de 3 ou mais pontos de acordo com o método A GOST 9.048-91). Os agregados orgânicos são caracterizados pela baixa resistência fúngica devido ao teor em sua composição de uma quantidade significativa de celulose, que é fonte de nutrição para os micromicetos. A resistência ao fungo dos ligantes minerais é determinada pelo valor do pH. A baixa resistência a fungos é típica para ligantes com pH=4-9. A resistência ao fungo de ligantes de polímero é determinada por sua estrutura. 2. Estudou resistência a fungos de várias classes de materiais de construção. Propõe-se uma classificação dos materiais de construção de acordo com a resistência ao fungo, o que permite que sejam propositadamente selecionados para operação em condições de agressão micológica. 3. Mostra-se que o crescimento de fungos de mofo na superfície dos materiais de construção é cíclico. A duração do ciclo é de 76 a 90 dias, dependendo do tipo de material. 4. A composição dos metabólitos e a natureza de sua distribuição na estrutura dos materiais foram estabelecidas. A cinética de crescimento e desenvolvimento de micromicetes na superfície de materiais de construção foi analisada. Mostra-se que o crescimento de fungos de mofo na superfície de materiais de gesso (concreto de gesso, pedra de gesso) é acompanhado pela produção de ácido e na superfície de materiais poliméricos (compósitos de epóxi e poliéster) - pela produção enzimática. Mostra-se que a profundidade relativa de penetração dos metabólitos é determinada pela porosidade do material. Após 360 dias de exposição, foi de 0,73 para concreto de gesso, 0,5 para pedra de gesso, 0,17 para compósito de poliéster e 0,23 para compósito epóxi. 5. A natureza da mudança nas propriedades de resistência dos materiais de construção à base de ligantes minerais e poliméricos é revelada. Mostra-se que os materiais de gesso no período inicial de tempo apresentaram um aumento na resistência como resultado do acúmulo de produtos da interação do sulfato de cálcio dihidratado com metabólitos de micromicetes. No entanto, em seguida, uma diminuição acentuada nas características de resistência foi observada. Em compósitos poliméricos, não foi observado aumento de resistência, mas apenas sua diminuição. 6. Foi estabelecido o mecanismo de micodestruição da pedra de gesso e do compósito de poliéster. Mostra-se que a destruição da pedra de gesso se deve à ocorrência de tensão de tração nas paredes dos poros do material, devido à formação de sais orgânicos de cálcio (oxalato de cálcio), que são produtos da interação de ácidos orgânicos ( ácido oxálico) com gesso dihidratado, e a destruição por corrosão do compósito de poliéster ocorre devido à quebra das ligações da matriz polimérica sob a influência de exoenzimas fúngicas.

Difusão de metabólitos de micromicetes na estrutura de materiais de construção densos e porosos

Os concretos de cimento são o material de construção mais importante. Possuindo muitas propriedades valiosas (econômico, alta resistência, resistência ao fogo, etc.), eles são amplamente utilizados na construção. No entanto, a operação de concretos em ambientes biologicamente agressivos (indústrias alimentícias, têxteis, microbiológicas), bem como em climas quentes e úmidos (trópicos e subtrópicos), leva ao seu dano por fungos mofo. De acordo com dados da literatura, os concretos à base de ligante de cimento, no período inicial de tempo, possuem propriedades fungicidas devido à alta alcalinidade do meio fluido dos poros, mas com o tempo sofrem carbonização, o que contribui para o livre desenvolvimento de fungos mofo. Fixando-se em sua superfície, os fungos do molde produzem ativamente vários metabólitos, principalmente ácidos orgânicos, que, penetrando na estrutura capilar-porosa da pedra de cimento, causam sua destruição. Conforme demonstrado por estudos de resistência a fungos de materiais de construção, o fator mais importante que causa baixa resistência à ação de metabólitos de fungos de mofo é a porosidade. Materiais de construção com baixa porosidade são mais suscetíveis a processos destrutivos causados pela atividade vital dos micromicetes. Nesse sentido, há a necessidade de aumentar a resistência ao fungo dos concretos cimentícios compactando sua estrutura.

Para isso, propõe-se a utilização de modificadores polifuncionais baseados em superplastificantes e aceleradores de endurecimento inorgânicos.

Como a revisão dos dados da literatura mostra, a micodestruição do concreto ocorre como resultado de reações químicas entre a pedra de cimento e os produtos residuais dos fungos do molde. Portanto, estudos do efeito de modificadores polifuncionais na resistência ao fungo e nas propriedades físicas e mecânicas foram realizados em amostras de cimento-pedra (PC M 5 00 DO). Como componentes dos modificadores polifuncionais, foram utilizados os superplastificantes S-3 e SB-3 e aceleradores de endurecimento inorgânicos (СаС12, NaN03, Na2SO4). A determinação das propriedades físicas e químicas foi realizada de acordo com os GOSTs relevantes: densidade de acordo com GOST 1270.1-78; porosidade de acordo com GOST 12730.4-78; absorção de água de acordo com GOST 12730.3-78; resistência à compressão de acordo com GOST 310.4-81. A determinação da resistência ao fungo foi realizada de acordo com GOST 9.048-91 método B, que estabelece a presença de propriedades fungicidas no material. Os resultados dos estudos da influência dos modificadores polifuncionais na resistência aos fungos e nas propriedades físicas e mecânicas do cimento-pedra são apresentados na Tabela 5.1.

Os resultados da pesquisa mostraram que a introdução de modificadores aumenta significativamente a resistência ao fungo da pedra de cimento. Particularmente eficazes são os modificadores contendo superplastificante SB-3. Este componente possui alta atividade fungicida, o que é explicado pela presença de compostos fenólicos em sua composição, causando rompimento dos sistemas enzimáticos dos micromicetos, o que leva à diminuição da intensidade dos processos respiratórios. Além disso, este superplastificante contribui para o aumento da mobilidade da mistura de concreto com redução significativa de água, bem como diminuição do grau de hidratação do cimento no período inicial de endurecimento, o que por sua vez evita a evaporação da umidade e leva à formação de uma estrutura de grão fino mais densa da pedra de cimento com menos microfissuras no interior do corpo de betão e na sua superfície. Os aceleradores de endurecimento aumentam a taxa de processos de hidratação e, consequentemente, a taxa de endurecimento do concreto. Além disso, a introdução de aceleradores de endurecimento também leva a uma diminuição da carga de partículas de clínquer, o que contribui para a diminuição da camada de água adsorvida, criando pré-requisitos para a obtenção de uma estrutura de concreto mais densa e durável. Devido a isso, a possibilidade de difusão de metabólitos de micromicetes na estrutura do concreto é reduzida e sua resistência à corrosão é aumentada. A maior resistência à corrosão contra metabólitos de micromicetes é possuída pela pedra de cimento, que possui em sua composição modificadores complexos contendo 0,3% de superplastificantes SB-3 Ill e C-3 e 1% de sais (СаС12, NaN03, Na2S04.). O coeficiente de resistência ao fungo para amostras contendo esses modificadores complexos é 14,5% maior do que para amostras de controle. Além disso, a introdução de um modificador complexo permite aumentar a densidade em 1,0 - 1,5%, a resistência em 2,8 - 6,1%, além de reduzir a porosidade em 4,7 + 4,8% e a absorção de água em 6,9 - 7,3%. Um modificador complexo contendo 0,3% dos superplastificantes SB-3 e S-3 e 1% do acelerador de endurecimento CaCl2 foi usado pela OJSC KMA Proektzhilstroy na construção dos porões. Sua operação em condições de alta umidade por mais de dois anos mostrou a ausência de crescimento de mofo e diminuição da resistência do concreto.

Estudos de resistência a fungos de materiais de gesso mostraram que eles são muito instáveis contra metabólitos de micromicetes. A análise e generalização dos dados da literatura mostram que o crescimento ativo de micromicetes na superfície dos materiais de gesso é explicado pela acidez favorável do meio do fluido dos poros e pela alta porosidade desses materiais. Desenvolvendo-se ativamente em sua superfície, os micromicetes produzem metabólitos agressivos (ácidos orgânicos) que penetram na estrutura dos materiais e causam sua destruição profunda. A este respeito, a operação de materiais de gesso em condições de agressão micológica é impossível sem proteção adicional.

Para melhorar a resistência ao fungo dos materiais de gesso, propõe-se o uso do superplastificante SB-5. Segundo , trata-se de um produto oligomérico da condensação alcalina de resíduos de produção de resorcinol com fórmula de furfural (80% em peso) (5.1), bem como de produtos de resina de resorcinol (20% em peso), constituído por uma mistura de fenóis dissubstituídos e compostos aromáticos ácidos sulfônicos.

Estudo de viabilidade da eficácia do uso de materiais de construção com maior resistência a fungos

A eficiência técnica e econômica dos materiais de cimento e gesso com maior resistência a fungos deve-se ao aumento da durabilidade e confiabilidade dos produtos de construção e estruturas baseadas neles, operados em ambientes biologicamente agressivos. A eficiência econômica das composições desenvolvidas de compósitos poliméricos em comparação com os concretos poliméricos tradicionais é determinada pelo fato de serem preenchidas com resíduos de produção, o que reduz significativamente seu custo. Além disso, produtos e estruturas baseados neles eliminarão a moldagem e os processos de corrosão associados.

Os resultados do cálculo do custo dos componentes dos compósitos de poliéster e epóxi propostos em comparação com concretos poliméricos conhecidos são apresentados na tabela. 5.7-5.8 1. Propõe-se o uso de modificadores complexos contendo 0,3% de superplastificantes SB-3 e S-3 e 1% de sais (СаС12, NaNC 3, Na2S04.), para garantir a fungicida dos concretos cimentícios. 2. Foi estabelecido que o uso do superplastificante SB-5 na concentração de 0,2-0,25% em peso permite obter materiais de gesso resistentes a fungos com características físicas e mecânicas melhoradas. 3. Foram desenvolvidas composições eficientes de compósitos poliméricos à base de resina poliéster PN-63 e composto epóxi K-153 preenchidos com resíduos de produção, que apresentam maior resistência a fungos e características de alta resistência. 4. A alta eficiência econômica do uso de compósitos poliméricos com maior resistência ao fungo é mostrada. O efeito econômico da introdução do concreto de polímero de poliéster será de 134,1 rublos. por 1 m e epóxi 86,2 rublos. por 1 m. 1. A resistência a fungos dos componentes mais comuns de materiais de construção foi estabelecida. Mostra-se que a resistência ao fungo de agregados minerais é determinada pelo teor de óxidos de alumínio e silício, ou seja, módulo de atividade. Foi revelado que não resistentes a cogumelos (grau de incrustação de 3 ou mais pontos de acordo com o método A, GOST 9.049-91) são agregados minerais com um módulo de atividade inferior a 0,215. Os agregados orgânicos são caracterizados pela baixa resistência fúngica devido ao conteúdo de uma quantidade significativa de celulose em sua composição, que é fonte de nutrição para os fungos mofo. A resistência ao fungo dos ligantes minerais é determinada pelo valor de pH do fluido dos poros. A baixa resistência a fungos é típica para ligantes com pH=4-9. A resistência ao fungo de ligantes de polímero é determinada por sua estrutura. 2. Com base na análise da intensidade do crescimento excessivo de fungos de mofo de vários tipos de materiais de construção, foi proposta pela primeira vez sua classificação de acordo com a resistência ao fungo. 3. A composição dos metabólitos e a natureza de sua distribuição na estrutura dos materiais foram determinados. Mostra-se que o crescimento de fungos de mofo na superfície de materiais de gesso (concreto de gesso e pedra de gesso) é acompanhado pela produção de ácido ativo e na superfície de materiais poliméricos (compósitos de epóxi e poliéster) - pela atividade enzimática. Uma análise da distribuição dos metabólitos ao longo da seção transversal das amostras mostrou que a largura da zona difusa é determinada pela porosidade dos materiais. A natureza da mudança nas características de resistência dos materiais de construção sob a influência de metabólitos de fungos de mofo foi revelada. Foram obtidos dados indicando que a diminuição das propriedades de resistência dos materiais de construção é determinada pela profundidade de penetração dos metabólitos, bem como pela natureza química e conteúdo volumétrico dos enchimentos. Mostra-se que nos materiais de gesso todo o volume sofre degradação, enquanto nos compósitos poliméricos apenas as camadas superficiais são submetidas à degradação. O mecanismo de micodestruição da pedra de gesso e do compósito de poliéster foi estabelecido. Mostra-se que a micodestruição da pedra de gesso é causada pela ocorrência de tensão de tração nas paredes dos poros do material devido à formação de sais orgânicos de cálcio, que são produtos da interação de metabólitos (ácidos orgânicos) com sulfato de cálcio . A destruição por corrosão do compósito de poliéster ocorre devido à quebra de ligações na matriz polimérica sob a ação de exoenzimas de fungos de mofo. Com base na equação de Monod e em um modelo cinético de crescimento de fungos em dois estágios, obteve-se uma dependência matemática que permite determinar a concentração de metabólitos de fungos durante o crescimento exponencial. 7. Obtiveram-se funções que permitem, com uma certa fiabilidade, avaliar a degradação de materiais de construção densos e porosos em ambientes agressivos e prever a alteração da capacidade de suporte de elementos carregados centralmente sob corrosão micológica. 8. Propõe-se o uso de modificadores complexos à base de superplastificantes (SB-3, SB-5, S-3) e aceleradores de endurecimento inorgânicos (CaCl, NaNC 3, Na2SC 4) para aumentar a resistência ao fungo de concretos cimentícios e materiais de gesso. 9. Foram desenvolvidas composições eficientes de compósitos poliméricos à base de resina poliéster PN-63 e composto epóxi K-153, preenchidos com areia de quartzo e resíduos de produção, que apresentam maior resistência ao fungo e características de alta resistência. O efeito econômico estimado da introdução de um composto de poliéster foi de 134,1 rublos. por 1 m e epóxi 86,2 rublos. por 1 m3.

Resumo da dissertação sobre o tema "Biodanos de materiais de construção por fungos mofo"

Como um manuscrito

SHAPOVALOV Igor Vasilievich

BIODANOS DE MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO POR MOLDES

23.05.05 - Materiais e produtos de construção

Belgorod 2003

O trabalho foi realizado na Universidade Tecnológica do Estado de Belgorod. V.G. Shukhov

Conselheiro científico - doutor em ciências técnicas, professor.

Homenageado Inventor da Federação Russa Pavlenko Vyacheslav Ivanovich

Adversários oficiais - Doutor em Ciências Técnicas, Professor

Chistov Yuri Dmitrievich

Organização líder - Instituto de design e pesquisa e pesquisa "OrgstroyNIIproekt" (Moscou)

A defesa terá lugar em 26 de dezembro de 2003 às 15:00 horas em uma reunião do conselho de dissertação D 212.014.01 na Universidade Tecnológica do Estado de Belgorod em homenagem a I.I. V.G. Shukhov no endereço: 308012, Belgorod, st. Kostyukova, 46, BSTU.

A dissertação pode ser encontrada na biblioteca da Universidade Tecnológica do Estado de Belgorod. V.G. Shukhov

Secretário Científico do Conselho de Dissertação

Candidato a Ciências Técnicas, Professor Associado Pogorelov Sergey Alekseevich

Dr. tecnologia. Ciências, Professor Associado

DESCRIÇÃO GERAL DO TRABALHO

Relevância do tema. A operação de materiais e produtos de construção em condições reais é caracterizada pela presença de danos por corrosão não apenas sob a influência de fatores ambientais (temperatura, umidade, ambientes quimicamente agressivos, vários tipos de radiação), mas também organismos vivos. Os organismos que causam corrosão microbiológica incluem bactérias, fungos e algas microscópicas. O papel principal nos processos de biodano de materiais de construção de várias naturezas químicas, operados em condições de alta temperatura e umidade, pertence aos fungos do molde (micromycetes). Isso se deve ao rápido crescimento de seu micélio, ao poder e à labilidade do aparelho enzimático. O resultado do crescimento de micromicetes na superfície dos materiais de construção é uma diminuição das características físicas, mecânicas e operacionais dos materiais (redução da resistência, deterioração da adesão entre os componentes individuais do material, etc.), bem como uma deterioração em sua aparência (descoloração da superfície, formação de manchas da idade, etc.). .). Além disso, o desenvolvimento em massa de fungos de mofo leva ao cheiro de mofo em instalações residenciais, o que pode causar doenças graves, pois entre elas existem espécies patogênicas aos seres humanos. Assim, de acordo com a Sociedade Médica Europeia, as menores doses de veneno fúngico que entraram no corpo humano podem causar o aparecimento de tumores cancerígenos em poucos anos.

A este respeito, é necessário estudar de forma abrangente os processos de biodano de materiais de construção por fungos de mofo (micorrucção) a fim de aumentar sua durabilidade e confiabilidade.

O trabalho foi realizado de acordo com o programa de pesquisa nas instruções do Ministério da Educação da Federação Russa "Modelagem de tecnologias ecológicas e sem resíduos".

Propósito e objetivos do estudo. O objetivo da pesquisa foi estabelecer padrões de biodano de materiais de construção por fungos de mofo e aumentar sua resistência a fungos. Para atingir este objetivo, as seguintes tarefas foram resolvidas:

estudo da resistência a fungos de vários materiais de construção e seus componentes individuais;

avaliação da intensidade de difusão de metabólitos de fungos de mofo na estrutura de materiais de construção densos e porosos; determinação da natureza da mudança nas propriedades de resistência de materiais de construção sob a influência de metabólitos de molde

estabelecer o mecanismo de micodestruição de materiais de construção à base de ligantes minerais e poliméricos; desenvolvimento de materiais de construção resistentes a fungos através do uso de modificadores complexos.

Novidade científica do trabalho.

Composições de concreto de cimento com alta resistência a fungos foram introduzidas no OJSC KMA Proektzhilstroy.

Aprovação do trabalho. Os resultados do trabalho de dissertação foram apresentados na Conferência Científico-Prática Internacional "Qualidade, segurança, economia de energia e recursos na indústria de materiais de construção no limiar do século XXI" (Belgorod, 2000); P da conferência científico-prática regional "Problemas modernos de técnicas, ciências naturais e conhecimentos humanitários" (Gubkin, 2001); III Conferência Internacional Científico-Prática - Escola - Seminário de Jovens Cientistas, Pós-Graduandos e Doutorandos "Problemas Modernos da Ciência dos Materiais de Construção" (Belgorod, 2001); Conferência científico-prática internacional "Ecologia - educação, ciência e indústria" (Belgorod, 2002); Seminário científico e prático "Problemas e formas de criar materiais compósitos a partir de recursos minerais secundários" (Novokuznetsk, 2003); Congresso internacional "Tecnologias modernas na indústria de materiais de construção e indústria da construção" (Belgorod, 2003).

Escopo e estrutura do trabalho. A dissertação é composta por uma introdução, cinco capítulos, conclusões gerais, uma lista de referências, incluindo 181 títulos e 4 apêndices. A obra é apresentada em 148 páginas de texto datilografado, incluindo 21 tabelas e 20 figuras.

A introdução fornece uma justificativa para a relevância do tema da dissertação, formula o propósito e objetivos do trabalho, novidade científica e significado prático.

O primeiro capítulo analisa o estado do problema de biodanos de materiais de construção por fungos mofo.

O papel dos cientistas nacionais e estrangeiros 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, I. D. Jerusalém, V. D. Ilicheva, I. G. Kanaevskaya, E. Z. Koval, F. I. Levina, A. B. Lugauskas, I. V. Maksimova, V. F. Smirnova, V. I. Solomatova, Z. M. Tukova, M. S. Feldman, A. B. Chuiko, E. E. Yarilova, V. King, A.O. Lloyd, F. E. Eckhard et al., em isolar e identificar os biodegradadores de materiais de construção mais agressivos. Está provado que os agentes mais importantes de corrosão biológica de materiais de construção são bactérias, fungos de mofo, algas microscópicas. São dadas suas breves características morfológicas e fisiológicas. Mostra-se que o protagonismo nos processos de biodano de materiais de construção de diversos

natureza química, operado em condições de alta temperatura e umidade, pertence aos fungos do molde.

O grau de destruição de materiais de construção por fungos de mofo depende de vários fatores, entre os quais, em primeiro lugar, devem ser observados os fatores ecológicos e geográficos do ambiente e as propriedades físico-químicas dos materiais. Uma combinação favorável desses fatores leva à colonização ativa de materiais de construção por fungos de mofo e à estimulação de processos destrutivos pelos produtos de sua atividade vital.

O mecanismo de micodestruição de materiais de construção é determinado por um complexo de processos físico-químicos, durante os quais há uma interação entre o ligante e os produtos residuais dos fungos do molde, resultando em uma diminuição das características de resistência e desempenho dos materiais.

Os principais métodos para aumentar a resistência a fungos de materiais de construção são mostrados: químicos, físicos, bioquímicos e ambientais. Nota-se que um dos métodos de proteção mais eficazes e de longa ação é o uso de compostos fungicidas.

Nota-se que o processo de biodano de materiais de construção por fungos mofo não foi suficientemente estudado e as possibilidades de aumentar sua resistência ao fungo não foram totalmente esgotadas.

O segundo capítulo apresenta as características dos objetos e métodos de pesquisa.

Os materiais de construção menos resistentes aos fungos à base de ligantes minerais foram escolhidos como objetos de estudo: concreto de gesso (gesso de construção, serragem de madeira) e pedra de gesso; à base de ligantes poliméricos: compósito de poliéster (ligante: PN-1, PTSON, UNK-2; cargas: areia de quartzo Nizhne-Olynansky e rejeitos de quartzitos ferruginosos (rejeitos) de LGOK KMA) e compósito epóxi (ligante: ED-20, PEPA ; enchimentos: areia de quartzo Nizhne-Olshansky e poeira de precipitadores eletrostáticos OEMK). Além disso, foi estudada a resistência a fungos de vários tipos de materiais de construção e seus componentes individuais.

Para estudar os processos de micodestruição de materiais de construção, foram utilizados vários métodos (físico-mecânico, físico-químico e biológico), regulamentados pelas normas estaduais pertinentes.

O terceiro capítulo apresenta os resultados de estudos experimentais dos processos de biodano de materiais de construção por fungos mofo.

Uma avaliação da intensidade dos danos causados por fungos de mofo, as cargas minerais mais comuns, mostrou que sua resistência fúngica é determinada pelo teor de óxidos de alumínio e silício, ou seja, módulo de atividade. Foi estabelecido que não incrustantes (grau de incrustação de 3 ou mais pontos de acordo com o método A, GOST 9.049-91) são agregados minerais com um módulo de atividade inferior a 0,215.

Uma análise da taxa de crescimento de fungos mofo em agregados orgânicos mostrou que eles são caracterizados por baixa resistência fúngica, devido ao conteúdo de uma quantidade significativa de celulose em sua composição, que é fonte de nutrição para fungos mofo.

A resistência ao fungo dos ligantes minerais é determinada pelo valor de pH do fluido dos poros. A baixa resistência ao fungo é típica para ligantes com um pH de fluido de poro de 4 a 9.

A resistência ao fungo dos ligantes poliméricos é determinada pela sua estrutura química. Os menos estáveis são os ligantes poliméricos contendo ligações éster, facilmente clivadas por exoenzimas de fungos de mofo.

Uma análise da resistência ao fungo de vários tipos de materiais de construção mostrou que o concreto de gesso preenchido com serragem, poliéster e concreto de polímero epóxi apresentam a menor resistência aos fungos mofo, e os materiais cerâmicos, concreto asfáltico, concreto de cimento com vários enchimentos apresentam a maior resistência.

Com base na pesquisa, foi proposta uma classificação dos materiais de construção de acordo com a resistência ao fungo (Tabela 1).

A classe de resistência a cogumelos I inclui materiais que inibem ou suprimem completamente o crescimento de fungos de mofo. Tais materiais contêm componentes com efeito fungicida ou fungistático. São recomendados para uso em ambientes micologicamente agressivos.

Para a classe II de resistência a fungos estão os materiais que contêm em sua composição uma pequena quantidade de impurezas disponíveis para absorção pelos fungos do mofo. A operação de materiais cerâmicos, concretos de cimento, sob as condições de ação agressiva de metabólitos de fungos de mofo é possível apenas por um período limitado.

Os materiais de construção (concreto de gesso, à base de enchimentos de madeira, compósitos poliméricos), contendo componentes facilmente acessíveis aos fungos do molde, pertencem à classe III de resistência a fungos. Seu uso em condições de ambientes micologicamente agressivos é impossível sem proteção adicional.

A classe VI é representada por materiais de construção que são fonte de nutrição para micromicetes (madeira e seus produtos).

em processamento). Estes materiais não podem ser utilizados em condições de agressão micológica.

A classificação proposta permite levar em consideração a resistência ao fungo na seleção de materiais de construção para operação em ambientes biologicamente agressivos.

tabela 1

Classificação de materiais de construção de acordo com sua intensidade

danos por micromicetes

Classe de resistência a fungos Grau de resistência do material em condições de ambientes micologicamente agressivos Características do material Resistência a fungos de acordo com GOST 9.049-91 (método A), pontos Exemplo de materiais

III Relativamente estável, necessita de proteção adicional O material contém componentes que são fonte de nutrição para micromicetes 3-4 Silicato, gesso, epóxi carbamida, concreto polimérico de poliéster, etc.

IV Instável, (não resistente a fungos) inadequado para uso em condições de biocorrosão O material é fonte de nutrição para micromicetes 5 Madeira e produtos de seu processamento

O crescimento ativo de fungos de mofo produzindo metabólitos agressivos estimula os processos de corrosão. Intensidade,

que é determinado pela composição química dos produtos residuais, a taxa de sua difusão e a estrutura dos materiais.

A intensidade da difusão e dos processos destrutivos foi estudada no exemplo dos materiais menos resistentes aos fungos: concreto de gesso, pedra de gesso, poliéster e compósitos epóxi.

Como resultado do estudo da composição química dos metabólitos dos fungos mofo que se desenvolvem na superfície desses materiais, verificou-se que eles contêm ácidos orgânicos, principalmente ácidos oxálico, acético e cítrico, além de enzimas (catalase e peroxidase).

A análise da produção de ácido mostrou que a maior concentração de ácidos orgânicos é produzida por fungos mofo que se desenvolvem na superfície da pedra de gesso e concreto de gesso. Assim, no 56º dia, a concentração total de ácidos orgânicos produzidos por fungos de mofo que se desenvolvem na superfície de concreto de gesso e pedra de gesso foi de 2,9-10-3 mg/ml e 2,8-10-3 mg/ml, respectivamente, e em a superfície de compósitos de poliéster e epóxi 0,9-10"3 mg/ml e 0,7-10"3 mg/ml, respectivamente. Como resultado de estudos de atividade enzimática, um aumento na síntese de catalase e peroxidase foi encontrado em fungos de mofo se desenvolvendo na superfície de compósitos poliméricos. Sua atividade é especialmente alta em micromicetes,

vivendo em

a superfície do compósito de poliéster, foi de 0,98-103 µM/ml-min. Com base no método dos isótopos radioativos, foram

as dependências da profundidade de penetração

metabólitos dependendo da duração da exposição (Fig. 1) e sua distribuição ao longo da seção transversal das amostras (Fig. 2). Como pode ser visto a partir da fig. 1, os materiais mais permeáveis são concreto de gesso e

50 100 150 200 250 300 350 400 tempo de exposição, dias

Eu sou uma pedra de gesso

Concreto de gesso

Composto de poliéster

Composto Epóxi

Figura 1. Dependência da profundidade de penetração dos metabólitos na duração da exposição

pedra de gesso e o menos permeável - compósitos poliméricos. A profundidade de penetração dos metabólitos na estrutura do concreto de gesso, após 360 dias de ensaios, foi de 0,73, e na estrutura do compósito de poliéster - 0,17. A razão para isso está na porosidade diferente dos materiais.

Análise da distribuição de metabólitos ao longo da seção transversal das amostras (Fig. 2)

mostrou que em compósitos poliméricos a largura difusa, 1

a zona é pequena, devido à alta densidade desses materiais. \

Chegou a 0,2. Portanto, apenas as camadas superficiais desses materiais estão sujeitas a processos de corrosão. Na pedra de gesso e, principalmente, no concreto de gesso, que apresentam alta porosidade, a largura da zona difusa dos metabólitos é muito maior que a dos compósitos poliméricos. A profundidade de penetração dos metabólitos na estrutura do concreto de gesso foi de 0,8 e para a pedra de gesso - 0,6. A consequência da difusão ativa de metabólitos agressivos na estrutura desses materiais é a estimulação de processos destrutivos, durante os quais as características de resistência são significativamente reduzidas. A mudança nas características de resistência dos materiais foi avaliada pelo valor do coeficiente de resistência ao fungo, definido como a razão da resistência última à compressão ou à tração antes e após 1 exposição aos fungos do molde (Fig. 3.). Como resultado, verificou-se que a exposição aos metabólitos do fungo por 360 dias ajuda a reduzir o coeficiente de resistência ao fungo de todos os materiais estudados. No entanto, no período inicial de tempo, os primeiros 60-70 dias, no concreto de gesso e pedra de gesso, observa-se um aumento no coeficiente de resistência ao fungo como resultado da compactação da estrutura devido à sua interação com os produtos metabólicos da fungos de mofo. Então (70-120 dias) há uma queda acentuada no coeficiente

profundidade relativa de corte

concreto de gesso ■ pedra de gesso

composto de poliéster - - composto de epóxi

Figura 2, Mudança na concentração relativa de metabólitos ao longo da seção transversal das amostras

duração da exposição, dias

Pedra de gesso - composto epóxi

Concreto de gesso - composto de poliéster

Arroz. 3. Dependência da mudança no coeficiente de resistência ao fungo na duração da exposição

resistência de cogumelos. Depois disso (120-360 dias) o processo fica mais lento e

coeficiente de cogumelo

durabilidade atinge

valor mínimo: para concreto de gesso - 0,42 e para pedra de gesso - 0,56. Em compósitos poliméricos, não foi observada compactação, mas apenas

a diminuição do coeficiente de resistência ao fungo é mais ativa nos primeiros 120 dias de exposição. Após 360 dias de exposição, o coeficiente de resistência ao fungo do compósito de poliéster foi de 0,74 e o do compósito epóxi de 0,79.

Assim, os resultados obtidos mostram que a intensidade dos processos de corrosão é determinada, em primeiro lugar, pela taxa de difusão dos metabólitos na estrutura dos materiais.

Um aumento no teor de volume do filler também contribui para a diminuição do coeficiente de resistência ao fungo, devido à formação de uma estrutura mais rarefeita do material, portanto, mais permeável aos metabólitos de micromicetos.

Como resultado de estudos físicos e químicos complexos, o mecanismo de micodestruição da pedra de gesso foi estabelecido. Foi demonstrado que como resultado da difusão de metabólitos representados por ácidos orgânicos, dentre os quais o ácido oxálico teve a maior concentração (2,24 10-3 mg/ml), eles interagem com o sulfato de cálcio. formado nos poros da pedra de gesso, representado principalmente por oxalato de cálcio. poros da pedra de gesso foram registrados microscopicamente.

Assim, o oxalato de cálcio escassamente solúvel formado nos poros da pedra de gesso primeiro causa uma compactação da estrutura do material e depois contribui para uma diminuição ativa da

resistência, devido à ocorrência de tensão de tração significativa nas paredes dos poros.

A análise cromatográfica gasosa dos produtos extraídos da micodestruição possibilitou estabelecer o mecanismo de biodano do compósito de poliéster por fungos de mofo. Como resultado da análise, foram isolados dois produtos principais de micodestruição (A e C). Uma análise dos índices de retenção de Kovacs mostrou que essas substâncias contêm grupos funcionais polares. O cálculo dos pontos de ebulição dos compostos isolados mostrou que para A é 189200 C0, para C é 425-460 C0. Como resultado, pode-se supor que o composto A é etilenoglicol e C é um oligômero da composição [-(CH)20C(0)CH=CHC(0)0(CH)20-]n com n=5 -7.

Assim, a micodestruição do compósito de poliéster ocorre devido à clivagem de ligações na matriz polimérica sob a ação de exoenzimas de fungos mofo.

No quarto capítulo, é apresentada uma fundamentação teórica do processo de biodano de materiais de construção por fungos mofo.

Como estudos experimentais mostraram, as curvas de crescimento cinético de fungos de mofo na superfície de materiais de construção são complexas. Para descrevê-los, foi proposto um modelo cinético de crescimento populacional em dois estágios, segundo o qual a interação do substrato com os centros catalíticos dentro da célula leva à formação de metabólitos e à duplicação desses centros. Com base neste modelo e de acordo com a equação de Monod, obteve-se uma dependência matemática, que permite determinar a concentração de metabólitos de fungos mofo (P) durante o período de crescimento exponencial:

onde N0 é a quantidade de biomassa no sistema após a introdução do inóculo; nós-

taxa de crescimento específica; S é a concentração do substrato limitante; Ks é a constante de afinidade do substrato para o microrganismo; t - tempo.

A análise dos processos de difusão e degradação causados pela atividade vital dos fungos mofo é semelhante à destruição por corrosão de materiais de construção sob a ação de ambientes quimicamente agressivos. Portanto, para caracterizar os processos destrutivos causados pela atividade vital dos fungos mofo, foram utilizados modelos que descrevem a difusão de meios quimicamente agressivos na estrutura dos materiais de construção. Como no decorrer de estudos experimentais, descobriu-se que os materiais de construção densos (poliéster e compósito epóxi) têm uma largura

difusa é pequena, então para estimar a profundidade de penetração dos metabólitos na estrutura desses materiais, pode-se usar o modelo de difusão líquida em um espaço semi-infinito. Segundo ele, a largura da zona difusa pode ser calculada pela fórmula:

onde k(t) é o coeficiente que determina a variação da concentração de metabólitos no interior do material; B - coeficiente de difusão; I - duração da degradação.

Em materiais de construção porosos (concreto de gesso, pedra de gesso), os metabólitos penetram em grande parte; portanto, sua transferência total para a estrutura desses materiais pode ser

estimado pela fórmula: (e) _ ^

onde Uf é a taxa de filtração do meio agressivo.

Com base no método das funções de degradação e resultados experimentais do estudo, foram encontradas dependências matemáticas que permitem determinar a função de degradação da capacidade de carga de elementos carregados centralmente (B(KG)) através do módulo de elasticidade inicial (E0) e do material índice de estrutura (n).

Para materiais porosos: d/dl _ 1 + E0p.

Para materiais densos, o valor residual do módulo é característico

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

(2 + E0n) - (2 + Eap)

As funções obtidas permitem avaliar com uma certa fiabilidade a degradação dos materiais de construção em ambientes agressivos e prever a alteração da capacidade de suporte de elementos carregados centralmente em condições de corrosão biológica.

No quinto capítulo, tendo em conta as regularidades estabelecidas, propõe-se a utilização de modificadores complexos que aumentam significativamente a resistência ao fungo dos materiais de construção e melhoram as suas propriedades físicas e mecânicas.

Para aumentar a resistência ao fungo dos concretos cimentícios, propõe-se a utilização de um modificador fungicida, que é uma mistura dos superplastificantes C-3 (30%) e SB-3 (70%) com a adição de aceleradores inorgânicos de endurecimento (CaCl2, No N03, Nag804). Mostra-se que a introdução de 0,3% em peso de uma mistura de superplastificantes e 1% em peso de aceleradores de endurecimento inorgânicos torna possível

suprimir o crescimento de fungos de mofo, aumentar o coeficiente de resistência ao fungo em 14,5%, densidade em 1,0-1,5%, resistência à compressão em 2,8-6,1% e também reduzir a porosidade em 4,7-4,8% e absorção de água em 6,9 - 7,3 %.

A atividade fungicida dos materiais de gesso (pedra de gesso e concreto de gesso) foi assegurada pela introdução do superplastificante SB-5 em sua composição na concentração de 0,2-0,25% em peso de pedra por 38,8-38,9%.

Composições eficazes de compósitos poliméricos à base de ligantes de poliéster (PN-63) e epóxi (K-153) preenchidos com areia de quartzo e resíduos de produção (resíduos de quartzitos de enriquecimento de ferro (rejeitos) de LGOK e poeira de precipitadores eletrostáticos de OEMK) com organossilício aditivos (tetraetoxisilano e Irganoks ""). Essas composições possuem propriedades fungicidas, alto coeficiente de resistência a fungos e maior resistência à compressão e tração. Além disso, possuem um alto coeficiente de estabilidade em soluções de ácido acético e peróxido de hidrogênio.

A eficiência técnica e econômica do uso de materiais de cimento e gesso com maior resistência a fungos deve-se ao aumento da durabilidade e confiabilidade dos produtos de construção e estruturas baseadas neles, operadas em ambientes biologicamente agressivos. As composições de concretos cimentícios com aditivos fungicidas são introduzidas no empreendimento. JSC "KMA Proektzhilstroy" durante a construção de porões.

A eficiência econômica das composições desenvolvidas de compósitos poliméricos em comparação com os concretos poliméricos tradicionais é determinada pelo fato de serem preenchidas com resíduos de produção, o que reduz significativamente seu custo. Além disso, produtos e estruturas baseados neles eliminarão a moldagem e os processos de corrosão associados. O efeito econômico estimado da introdução de um composto de poliéster foi de 134,1 rublos. por 1 m3 e epóxi 86,2 rublos. por 1 m3.

CONCLUSÕES GERAIS 1. Foi estabelecida a resistência a fungos dos componentes mais comuns dos materiais de construção. Mostra-se que a resistência ao fungo de agregados minerais é determinada pelo teor de óxidos de alumínio e silício, ou seja, módulo de atividade. Foi revelado que não resistentes a cogumelos (grau de incrustação de 3 ou mais pontos de acordo com o método A, GOST 9.049-91) são agregados minerais com um módulo de atividade inferior a 0,215. Os agregados orgânicos são caracterizados por

resistência ao fungo devido ao conteúdo em sua composição de uma quantidade significativa de celulose, que é fonte de nutrição para fungos de mofo. A resistência ao fungo dos ligantes minerais é determinada pelo valor de pH do fluido dos poros. A baixa resistência a fungos é típica para ligantes com pH=4-9. A resistência ao fungo de ligantes de polímero é determinada por sua estrutura.

7. Foram obtidas funções que permitem, com certa confiabilidade, avaliar a degradação de materiais de construção densos e porosos em ambientes agressivos e prever uma mudança na capacidade de suporte

de elementos carregados centralmente em condições de corrosão micológica.

8. O uso de modificadores complexos baseados em superplastificantes (SB-3, SB-5, S-3) e aceleradores de endurecimento inorgânicos (СаС12, NaN03, Na2S04) é proposto para aumentar a resistência ao fungo de concretos de cimento e materiais de gesso.

9. Foram desenvolvidas composições eficientes de compósitos poliméricos à base de resina poliéster PN-63 e composto epóxi K-153, preenchidos com areia de quartzo e resíduos de produção, que apresentam maior resistência ao fungo e características de alta resistência. O efeito econômico estimado da introdução de um composto de poliéster foi de 134,1 rublos. por I m3 e epóxi 86,2 rublos. por 1 m3. .

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Ed. pessoas. ID No. 00434 de 10/11/99. Assinado para publicação em 25.11.03. Formato 60 x 84/16 Conv. p.l. 1.1 Tiragem 100 exemplares. ;\?eu. ^ "16 5 Impresso na Universidade Tecnológica do Estado de Belgorod em homenagem a V.G. Shukhov 308012, Belgorod, Kostyukova st. 46

Introdução.

1. Biodanos e mecanismos de biodegradação de materiais de construção. Estado do problema.

1.1 Agentes de biodanos.

1.2 Fatores que afetam a resistência a fungos em materiais de construção.

1.3 Mecanismo de micodestruição de materiais de construção.

1.4 Formas de melhorar a resistência a fungos em materiais de construção.

2 Objectos e métodos de investigação.

2.1 Objetos de estudo.

2.2 Métodos de pesquisa.

2.2.1 Métodos de pesquisa físicos e mecânicos.

2.2.2 Métodos de pesquisa física e química.

2.2.3 Métodos de pesquisa biológica.

2.2.4 Processamento matemático dos resultados da pesquisa.

3 Miodestruição de materiais de construção à base de ligantes minerais e poliméricos.

3.1. Resistência a cogumelos dos componentes mais importantes dos materiais de construção.

3.1.1. Resistência a cogumelos de agregados minerais.

3.1.2. Resistência a fungos de agregados orgânicos.

3.1.3. Resistência a cogumelos de ligantes minerais e poliméricos.

3.2. Resistência a cogumelos de vários tipos de materiais de construção à base de ligantes minerais e poliméricos.

3.3. Cinética de crescimento e desenvolvimento de fungos mofo na superfície de gesso e compósitos poliméricos.

3.4. Influência de produtos metabólicos de micromicetes nas propriedades físicas e mecânicas de gesso e compósitos poliméricos.

3.5. O mecanismo de micodestruição de pedra de gesso.

3.6. Mecanismo de micodestruição de compósito de poliéster.

Modelagem dos processos de micodestruição de materiais de construção.

4.1. Modelo cinético de crescimento e desenvolvimento de fungos mofo na superfície de materiais de construção.

4.2. Difusão de metabólitos de micromicetes na estrutura de materiais de construção densos e porosos.

4.3. Prevendo a durabilidade dos materiais de construção utilizados em condições de agressão micológica.

Melhorar a resistência ao fungo de materiais de construção à base de ligantes minerais e poliméricos.

5.1 Concretos de cimento.

5.2 Materiais de gesso.

5.3 Compósitos poliméricos.

5.4 Estudo de viabilidade da eficácia da utilização de materiais de construção com elevada resistência a fungos.

Introdução 2003, dissertação sobre construção, Shapovalov, Igor Vasilyevich

A relevância do trabalho. A operação de materiais e produtos de construção em condições reais é caracterizada pela presença de danos por corrosão não apenas sob a influência de fatores ambientais (temperatura, umidade, ambientes quimicamente agressivos, vários tipos de radiação), mas também organismos vivos. Os organismos que causam corrosão microbiológica incluem bactérias, fungos e algas microscópicas. O papel principal nos processos de biodano de materiais de construção de várias naturezas químicas, operados em condições de alta temperatura e umidade, pertence aos fungos do molde (micromycetes). Isso se deve ao rápido crescimento de seu micélio, ao poder e à labilidade do aparelho enzimático. O resultado do crescimento de micromicetes na superfície dos materiais de construção é uma diminuição das características físicas, mecânicas e operacionais dos materiais (redução da resistência, deterioração da adesão entre os componentes individuais do material, etc.). Além disso, o desenvolvimento em massa de fungos de mofo leva ao cheiro de mofo em instalações residenciais, o que pode causar doenças graves, pois entre elas existem espécies patogênicas aos seres humanos. Assim, de acordo com a Sociedade Médica Europeia, as menores doses de veneno fúngico que entraram no corpo humano podem causar o aparecimento de tumores cancerígenos em poucos anos.

Nesse sentido, é necessário um estudo abrangente dos processos de biodano de materiais de construção para aumentar sua durabilidade e confiabilidade.

O trabalho foi realizado de acordo com o programa de pesquisa nas instruções do Ministério da Educação da Federação Russa "Modelagem de tecnologias ecologicamente corretas e sem resíduos"

Propósito e objetivos do estudo. O objetivo da pesquisa foi estabelecer padrões de micodestruição de materiais de construção e aumentar sua resistência a fungos.

Para atingir este objetivo, foram resolvidas as seguintes tarefas: estudo da resistência ao fungo de vários materiais de construção e seus componentes individuais; avaliação da intensidade de difusão de metabólitos de fungos de mofo na estrutura de materiais de construção densos e porosos; determinação da natureza da mudança nas propriedades de resistência dos materiais de construção sob a influência dos metabólitos do molde; estabelecer o mecanismo de micodestruição de materiais de construção à base de ligantes minerais e poliméricos; desenvolvimento de materiais de construção resistentes a fungos através do uso de modificadores complexos. Novidade científica.

Foi revelada a relação entre o módulo de atividade e a resistência a fungos de agregados minerais de várias composições químicas e mineralógicas, que consiste no fato de agregados com um módulo de atividade inferior a 0,215 serem não resistentes a fungos.

O significado prático do trabalho.

Foram desenvolvidas composições resistentes a fungos de materiais de construção à base de cimento, gesso, poliéster e ligantes epóxi com altas características físicas e mecânicas.

Composições de concreto de cimento com alta resistência a fungos foram introduzidas no OJSC KMA Proektzhilstroy.

Aprovação do trabalho. Os resultados do trabalho de dissertação foram apresentados na conferência científica e prática internacional "Qualidade, segurança, economia de energia e recursos na indústria de materiais de construção no limiar do século XXI" (Belgorod, 2000); II Conferência Científico-Prática Regional "Problemas Modernos da Técnica, Ciências Naturais e Conhecimento Humanitário" (Gubkin, 2001); III Conferência científica-prática internacional - seminário-escola de jovens cientistas, pós-graduandos e doutorandos "Problemas modernos da ciência dos materiais de construção" (Belgorod, 2001); Conferência Científica e Prática Internacional "Ecologia - Educação, Ciência e Indústria" (Belgorod, 2002); Seminário científico e prático "Problemas e formas de criar materiais compósitos a partir de recursos minerais secundários" (Novokuznetsk, 2003);

Congresso internacional "Tecnologias modernas na indústria de materiais de construção e indústria da construção" (Belgorod, 2003).

Publicações. As principais disposições e resultados da dissertação são apresentados em 9 publicações.

Escopo e estrutura do trabalho. A dissertação consiste em uma introdução, cinco capítulos, conclusões gerais, uma lista de referências, incluindo 181 títulos e apêndices. O trabalho é apresentado em 148 páginas de texto datilografado, incluindo 21 tabelas, 20 figuras e 4 apêndices.

Conclusão tese sobre o tema "Biodanos de materiais de construção por fungos mofo"

CONCLUSÕES GERAIS

1. Foi estabelecida a resistência a fungos dos componentes mais comuns dos materiais de construção. Mostra-se que a resistência ao fungo de agregados minerais é determinada pelo teor de óxidos de alumínio e silício, ou seja, módulo de atividade. Foi revelado que não incrustantes (grau de incrustação de 3 ou mais pontos de acordo com o método A, GOST 9.049-91) são agregados minerais com um módulo de atividade inferior a 0,215. Os agregados orgânicos são caracterizados pela baixa resistência fúngica devido ao conteúdo de uma quantidade significativa de celulose em sua composição, que é fonte de nutrição para os fungos mofo. A resistência ao fungo dos ligantes minerais é determinada pelo valor de pH do fluido dos poros. A baixa resistência a fungos é típica para ligantes com pH=4-9. A resistência a fungos de ligantes de polímeros é determinada por sua estrutura.

2. Com base na análise da intensidade do crescimento excessivo de fungos de mofo de vários tipos de materiais de construção, foi proposta pela primeira vez sua classificação de acordo com a resistência ao fungo.

3. A composição dos metabólitos e a natureza de sua distribuição na estrutura dos materiais foram determinados. Mostra-se que o crescimento de fungos de mofo na superfície de materiais de gesso (concreto de gesso e pedra de gesso) é acompanhado pela produção de ácido ativo e na superfície de materiais poliméricos (compósitos de epóxi e poliéster) - pela atividade enzimática. Uma análise da distribuição dos metabólitos ao longo da seção transversal das amostras mostrou que a largura da zona difusa é determinada pela porosidade dos materiais.

4. A natureza da mudança nas características de resistência dos materiais de construção sob a influência de metabólitos de fungos de mofo foi revelada. Foram obtidos dados indicando que a diminuição das propriedades de resistência dos materiais de construção é determinada pela profundidade de penetração dos metabólitos, bem como pela natureza química e conteúdo volumétrico dos enchimentos. Mostra-se que nos materiais de gesso todo o volume sofre degradação, enquanto nos compósitos poliméricos apenas as camadas superficiais são submetidas à degradação.

5. O mecanismo de micodestruição de pedra de gesso e compósito de poliéster foi estabelecido. Mostra-se que a micodestruição da pedra de gesso é causada pela ocorrência de tensão de tração nas paredes dos poros do material devido à formação de sais orgânicos de cálcio, que são produtos da interação de metabólitos (ácidos orgânicos) com sulfato de cálcio . A destruição por corrosão do compósito de poliéster ocorre devido à quebra de ligações na matriz polimérica sob a ação de exoenzimas de fungos de mofo.

6. Com base na equação de Monod e em um modelo cinético de crescimento de fungos em dois estágios, obteve-se uma dependência matemática que permite determinar a concentração de metabólitos de fungos de fungos durante o crescimento exponencial.

Obtiveram-se funções que permitem, com uma certa fiabilidade, avaliar a degradação de materiais de construção densos e porosos em ambientes agressivos e prever a alteração da capacidade de suporte de elementos carregados centralmente em condições de corrosão micológica.

O uso de modificadores complexos à base de superplastificantes (SB-3, SB-5, S-3) e aceleradores de endurecimento inorgânicos (CaCl, Na>Oz, La2804) é proposto para aumentar a resistência ao fungo de concretos cimentícios e materiais de gesso.

Foram desenvolvidas composições eficientes de compósitos poliméricos à base de resina poliéster PN-63 e composto epóxi K-153, preenchidos com areia de quartzo e resíduos de produção, possuindo maior resistência a fungos e características de alta resistência. O efeito econômico estimado da introdução de um composto de poliéster foi de 134,1 rublos. por 1 m e epóxi 86,2 rublos. por 1 m3.

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1. Biodanos e mecanismos de biodegradação de materiais de construção. Estado do problema.

1.1 Agentes de biodanos.

1.2 Fatores que afetam a resistência a fungos em materiais de construção.

1.3 Mecanismo de micodestruição de materiais de construção.

1.4 Formas de melhorar a resistência a fungos em materiais de construção.

2 Objectos e métodos de investigação.

2.1 Objetos de estudo.

2.2 Métodos de pesquisa.

2.2.1 Métodos de pesquisa físicos e mecânicos.

2.2.2 Métodos de pesquisa física e química.

2.2.3 Métodos de pesquisa biológica.

2.2.4 Processamento matemático dos resultados da pesquisa.

3 Miodestruição de materiais de construção à base de ligantes minerais e poliméricos.

3.1. Resistência a cogumelos dos componentes mais importantes dos materiais de construção.

3.1.1. Resistência a cogumelos de agregados minerais.

3.1.2. Resistência a fungos de agregados orgânicos.

3.1.3. Resistência a cogumelos de ligantes minerais e poliméricos.

3.2. Resistência a cogumelos de vários tipos de materiais de construção à base de ligantes minerais e poliméricos.

3.3. Cinética de crescimento e desenvolvimento de fungos mofo na superfície de gesso e compósitos poliméricos.

3.4. Influência de produtos metabólicos de micromicetes nas propriedades físicas e mecânicas de gesso e compósitos poliméricos.

3.5. O mecanismo de micodestruição de pedra de gesso.

3.6. Mecanismo de micodestruição de compósito de poliéster.

Modelagem dos processos de micodestruição de materiais de construção.

4.1. Modelo cinético de crescimento e desenvolvimento de fungos mofo na superfície de materiais de construção.

4.2. Difusão de metabólitos de micromicetes na estrutura de materiais de construção densos e porosos.

4.3. Prevendo a durabilidade dos materiais de construção utilizados em condições de agressão micológica.

Melhorar a resistência ao fungo de materiais de construção à base de ligantes minerais e poliméricos.

5.1 Concretos de cimento.

5.2 Materiais de gesso.

5.3 Compósitos poliméricos.

5.4 Estudo de viabilidade da eficácia da utilização de materiais de construção com elevada resistência a fungos.

Lista recomendada de dissertações

Melhorando a eficiência da construção de compósitos poliméricos usados em ambientes agressivos 2006, Doutor em Ciências Técnicas Ogrel, Larisa Yurievna
Compósitos à base de ligantes de cimento e gesso com adição de preparações biocidas à base de guanidina 2011, candidato de ciências técnicas Spirin, Vadim Aleksandrovich
Biodegradação e bioproteção de compósitos de construção 2011, candidato de ciências técnicas Dergunova, Anna Vasilievna
Aspectos ecológicos e fisiológicos da destruição por micromicetes de composições com resistência controlada a fungos à base de polímeros naturais e sintéticos 2005, Candidato de Ciências Biológicas Kryazhev, Dmitry Valerievich
Materiais compostos de gesso à prova d'água usando matérias-primas tecnogênicas 2015, Doutor em Ciências Técnicas Chernysheva, Natalya Vasilievna

Introdução à tese (parte do resumo) sobre o tema "Biodanos de materiais de construção por fungos mofo"

Nesse sentido, é necessário um estudo abrangente dos processos de biodano de materiais de construção para aumentar sua durabilidade e confiabilidade.

O trabalho foi realizado de acordo com o programa de pesquisa nas instruções do Ministério da Educação da Federação Russa "Modelagem de tecnologias ecologicamente corretas e sem resíduos"

Propósito e objetivos do estudo. O objetivo da pesquisa foi estabelecer padrões de micodestruição de materiais de construção e aumentar sua resistência a fungos.

O significado prático do trabalho.

Foram desenvolvidas composições resistentes a fungos de materiais de construção à base de cimento, gesso, poliéster e ligantes epóxi com altas características físicas e mecânicas.

Composições de concreto de cimento com alta resistência a fungos foram introduzidas no OJSC KMA Proektzhilstroy.

Congresso internacional "Tecnologias modernas na indústria de materiais de construção e indústria da construção" (Belgorod, 2003).

Publicações. As principais disposições e resultados da dissertação são apresentados em 9 publicações.

Teses semelhantes na especialidade "Materiais e produtos de construção", 23.05.05 código VAK

Estabilidade de materiais betuminosos sob a influência de microrganismos do solo. 2006, candidato de ciências técnicas Pronkin, Sergey Petrovich
Destruição biológica e aumento da bioestabilidade dos materiais de construção 2000, candidato de ciências técnicas Morozov, Evgeniy Anatolyevich
Triagem de meios ecologicamente corretos de proteção de materiais de PVC contra biodanos por micromicetos com base no estudo da produção de ácido indolil-3-acético 2002, candidato de ciências biológicas Simko, Marina Viktorovna
Estrutura e propriedades mecânicas de materiais compósitos híbridos à base de cimento Portland e oligômero poliéster insaturado 2006, Candidato de Ciências Técnicas Drozhzhin, Dmitry Alexandrovich
Aspectos ecológicos do biodano por micromicetes de materiais de construção de edifícios civis em ambiente urbano: a exemplo da cidade de Nizhny Novgorod 2004, candidato de ciências biológicas Struchkova, Irina Valerievna

Conclusão da dissertação sobre o tema "Materiais e produtos de construção", Shapovalov, Igor Vasilyevich

CONCLUSÕES GERAIS

Lista de referências para pesquisa de dissertação candidato de ciências técnicas Shapovalov, Igor Vasilyevich, 2003