Бетон с пролонгированной биосопротивляемостью тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 00.00.00, кандидат наук Рыкунова Марина Дмитриевна

• Рыкунова Марина Дмитриевна
• кандидат наук
• 2023

Оглавление диссертации кандидат наук Рыкунова Марина Дмитриевна

ВВЕДЕНИЕ

1 СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА

1.1 Проблемы эксплуатации бетонов в условиях агропромышленного комплекса

1.2 Особенности формирования микробиоценозов на поверхности цементного камня

1.3 Классификация компонентов активного действия

и виды биоцидных добавок

1.4 Опыт разработки цементных композитов

с использованием биоцидных добавок

1.5 Влияние биоцидных компонентов на фазообразование

цементного камня

1.6 Выводы

2 ХАРАКТЕРИСТИКА ПРИМЕНЯЕМЫХ МАТЕРИАЛОВ

И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

2.1 Состав и свойства применяемых материалов

2.2 Подготовка образцов и материалов для исследований

2.3 Методика отбора проб с реальных объектов животноводческих комплексов

2.4 Методы исследования

2.4.1 Физико-механические и физико-химические

методы исследований

2.4.2 Биологические методы исследований

2.5 Выводы

3 МИКРОБИОТА ПРЕДПРИЯТИЙ АГРОПРОМЫШЛЕННОГО КОМПЛЕКСА КАК ИНИЦИАТОР ДЕСТРУКЦИИ

СТРОИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ

3.1 Оценка биологической усталости цементобетона 66 в зависимости от условий эксплуатации

3.2 Биоценозы строительных конструкций птицеводческих ферм

3.3 Устойчивость цементного камня в среде плесневых грибов

3.4 Влияние среды и длительности экспонирования

на свойства цементного камня

3.4.1 Устойчивость цементного камня в натурных условиях содержания птицы

3.4.2 Устойчивость цементного камня

в условиях модельных сред

3.5 Выводы

4 ВЛИЯНИЕ БИОЦИДОВ НА СВОЙСТВА ЦЕМЕНТНОЙ СИСТЕМЫ

4.1. Свойства биоцидов как компонента бетона с пролонгированной биорезистентностью

4.1.1 Оценка активности биоцидов как добавок для цементных вяжущих в отношении микромицетов

4.1.2 Изучение фунгицидной активности биоцидов экспресс-методом

4.1.3 Токсикологические исследования биоцидов как компонентов строительных материалов

4.2 Свойства цементного теста в зависимости от вида

биоцидной добавки

4.3 Влияние биоцидов на кинетику набора

и прогнозируемую прочность цементного камня

4.4 Фазообразование и морфоструктурные особенности модифицированного цементного камня

4.5 Грибостойкость цементного камня с добавкой биоцида

4.6 Выводы

5 СОСТАВ И СВОЙСТВА БЕТОНА С ПРОЛОНГИРОВАННОЙ БИОРЕЗИСТЕНТНОСТЬЮ

5.1 Разработка состава и изучение свойств бетона

с использованием добавки биоцида

5.2 Оценка биорезистентности и биопозитивности бетона с добавкой биоцида

5.3 Технико-экономическое обоснование производства

и применения бетона с пролонгированной биорезистентностью. Апробация результатов исследований

5.4 Выводы

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ПРИЛОЖЕНИЯ

Приложение А. Титульный лист технологического регламента

на производство бетона с биоцидной добавкой

Приложение Б. Акт выпуска опытной партии бетона с добавкой

биоцида

Приложение В. Протокол о намерениях

Приложение Г. Справка о внедрении результатов

научно-исследовательской работы в учебный процесс

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Бетон с пролонгированной биосопротивляемостью»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность. Одной из приоритетных задач продовольственной безопасности и устойчивого социально-экономического развития РФ является повышение эксплуатационной надежности и долговечности объектов агропромышленного комплекса (АПК), что отражено в Стратегии развития агропромышленного и ры-бохозяйственного комплексов РФ на период до 2030 года.

В процессе эксплуатации объектов АПК с одной стороны, неизбежно формируется благоприятная среда для интенсивного роста и развития патогенной микрофлоры, с другой, в результате мероприятий по санации поверхность строительных конструкций подвергается вымыванию растворимых соединений и, как следствие, снижению общего значения рН, формированию дополнительной пористости, заселению материалов микроорганизмами различных классов и, как следствие, разрушению. Для снижения последствий биокоррозионного воздействия и повышения долговечности строительных объектов актуальной является разработка материалов с начально более высокой стойкостью по отношению к агентам биокоррозии, обеспечивающей пролонгацию резистентности на более длительное время, что позволит увеличить срок эксплуатации зданий. Данная задача может быть решена путем использования биоцидных компонентов широкого спектра действия в составе це-ментобетонных смесей.

Работа выполнялась при финансовой поддержке Минобрнауки РФ в рамках гос. задания № 7.872.2017/ПЧ; федеральной программы поддержки университетов «Приоритет 2030» № 1.3 и Пф-1/23; программы «У.М.Н.И.К.» № 3062ГУ1/2014.

Степень разработанности темы. В области строительного материаловедения в России сложился ряд научных школ, деятельность которых связана с разработкой биологически стойких композитов строительного назначения, исследования которых включают: изучение стойкости минеральных и органических вяжущих различного состава по отношению к основным агентам микробиологической коррозии, преимущественно плесневым грибам, а также особенностей взаимодействия продуктов метаболизма микромицетов с

материалами строительного назначения различного состава; разработку составов с использованием различных видов добавок активного действия, снижающих влияние биокоррозии. При этом, несмотря на значительный объем фактического материала в рассматриваемой области, остаются недостаточно изученными процессы: взаимодействия биоцидов с компонентами вяжущей системы, формирования новообразованных фаз и общего структурообразования в присутствии подобных химических агентов, оказывающих влияние на свойства цементной системы.

Цель работы. Разработка научно обоснованного технологического решения, обеспечивающего получение бетона с пролонгированной биорезистентностью для объектов АПК.

Для достижения указанной цели решались следующие задачи:

- исследование биоценозов строительных объектов птицеводства и их влияние на различные характеристики цементного камня с целью выявления степени деградационного воздействия;

- оценка влияния модельных сред экспонирования на характеристики цементного камня;

- изучение влияния добавок биоцидного действия как компонента бетона на свойства цементной системы, процессы их фазо- и структурообразования;

- разработка состава и изучение свойств бетона с пролонгированной биорезистентностью по отношению к патогенной микрофлоре помещений с повышенной обсеменённостью микроорганизмами;

- подготовка нормативной документации для реализации теоретических и экспериментальных исследований. Промышленная апробация.

Научная новизна работы. Обосновано и экспериментально подтверждено технологическое решение, обеспечивающее получение бетона с пролонгированной биорезистентностью за счет комплексной физической и химической защиты системы. Физический фактор стойкости обуславливается рационально подобранным составом бетона с формированием плотной матрицы с низкой пористостью. Хими-

ческий - за счет введения активного биоцида в объем бетона, что способствует ин-гибированию развития биодеструкторов на поверхности композита за счет взаимодействия с их клеточной структурой, а также активацию карбонизационных процессов во влажной среде с формированием нерастворимых соединений, кольматирующих сформированные при твердении поры и пустоты, обеспечивая дополнительное уплотнение бетонной матрицы. Все это в комплексе приводит к увеличению биостойкости бетона без изменения степени токсичности.

Установлены закономерности фазово-структурных трансформаций цементного камня различного состава в агрессивных средах, моделирующих комплексное воздействие (натурные условия; санационная обработка; продукты метаболизма мицелиальных грибов) коррозии на бетоны, эксплуатируемые в условиях АПК. Изменение структуры и свойств цементного камня обусловлено процессами: первичной кристаллизации и дальнейшей перекристаллизацией в присутствии агентов биокоррозии цементной матрицы; формированием дополнительной пористости и зон разуплотнения за счет образования кристаллических фаз меньшей плотности и вымывания растворимых соединений из объема материала, что обуславливает интенсивное разрастание мицелия и деградацию материала в результате накопления продуктов жизнедеятельности микробиоты кислотного состава; карбонизацией цементирующего вещества с формированием нерастворимых устойчивых соединений. По степени воздействия на композиты (изменение прочности) среды проран-жированы в порядке возрастания: натурные условия ^ санационная обработка ^ воздействие продуктов метаболизма мицелиальных грибов.

Установлен характер влияния биоцидов различного состава на гидратацию и структурообразование при твердении цементного камня. Введение биоцидов приводит к снижению начальной вязкости на 20-40 %; замедлению начала схватывания в 1,8-2,4 раза; увеличению индукционного периода в начальные сроки струк-турообразования цементного теста на 0,5-7 ч и снижению степени гидратации алита, что связано с «блокировкой» частиц цемента при адсорбции биоцида на их

поверхности. Это обуславливает снижение концентрации формируемого портлан-дита и нерастворимых карбонатных соединений, обеспечивающих кольматацию сформированного в процессе воздухововлечения порового пространства, что приводит к снижению прочности цементного камня. При этом использование одноком-понентного биоцида (глутарового альдегида) не оказывает негативного влияния на фазообразование цемента и обеспечивает рост прочности на 44 % в длительный период.

Теоретическая и практическая значимость работы. Дополнены теоретические представления о процессах структурообразования цементных систем при использовании биоцидов в качестве добавок активного действия, обеспечивающих получение цементобетона с пролонгированной биорезистентностью по отношению к мицелиальным грибам.

Обоснована методология выбора компонентов активного действия с учетом их функционального назначения, заключающаяся в: оценке степени активности биоцидов (бактерицидной и фунгицидной); анализе воздействия на вяжущую систему; оценке пролонгированности биорезистентности композитов с их использованием. Предложена экспресс-методика оценки качества биоцидов с позиции оценки фунгицидной активности, позволившей проранжировать проанализированные биоциды по степени повышения эффективности в следующей последовательности: Мегадез ^ Диновис ^ глутаровый альдегид.

Разработаны составы бетона с пролонгированной биорезистентностью, позволяющие получать изделия с классом прочности В25, В30, морозостойкостью Б200, грибостойкостью по отношению к формирующемуся микобиоценозу предприятий АПК.

Методология и методы исследования. Методологической основой работы является комплексный анализ системы «состав (сырье) - структура (сырье, материал) - свойства (материал)». Идея базируется на известной роли биоцидных компонентов и методах снижения биокоррозии строительных материалов. Оценку состава и структурных особенностей сырьевых и синтезированных материалов осуществляли с использованием: РФА, в т.ч. полнопрофильного метода Ритвельда,

растровой электронной микроскопии, рентгенофлуоресцентного анализа, метода расчета прогнозируемой прочности вяжущих на основе теории переноса и др. Влияние биоцидов на цементные системы оценивалось биологическими методами: эко-токсикологические исследования, оценка фунгицидности и грибостокости проводились согласно нормативным документам, признанным российским и зарубежным методикам. Основные физико-механические показатели сырьевых и синтезированных материалов изучали в соответствии со стандартными методиками.

Положения, выносимые на защиту:

- обоснование и экспериментальное подтверждение технологического решения, обеспечивающего получение бетона с пролонгированной биорезистентностью за счет комплексной физической и химической защиты системы;

- закономерности фазово-структурных трансформаций цементного камня различного состава в агрессивных средах, моделирующих комплексное воздействие коррозии на строительные материалы, эксплуатируемые в условиях АПК;

- характер влияния биоцидов различного состава на гидратацию и структу-рообразование при твердении цементного камня;

- методология выбора компонентов активного действия с учетом их функционального назначения;

- ранжирование биоцидных добавок по эффективности использования в качестве модифицирующей добавки в составе бетона;

- составы бетона с пролонгированной биорезистентностью. Апробация результатов работы.

Степень достоверности полученных результатов обеспечена обоснованным комплексом выполненных исследований с использованием широкого спектра методов исследований на современном оборудовании с учетом требований нормативной документации; высокой прецизионностью полученных результатов и сопоставимостью с общепринятыми данными и работами других авторов; промышленной апробацией и ее положительным эффектом.

Апробация результатов исследований. Основные положения диссертационной работы были представлены на: Всероссийской школе молодых ученых «Экспериментальная минералогия, петрология и геохимия» (Черноголовка, 2017-2019);

Международных научно-практических конференциях «Ресурсоэнергоэффектив-ные технологии в строительном комплексе региона» (Саратов, 2018, 2019), «Наукоемкие технологии и инновации» (Белгород, 2019); Всероссийской научно-практической конференции Высшей инженерной школы САФУ «Инженерные задачи: проблемы и пути решения» (Архангельск, 2019, 2021); Национальной с международным участием научно-практической конференции «Энергосбережение и инновационные технологии в топливно-энергетическом комплексе» (Тюмень, 2020); XXVI International Scientific Conference on Advance in Civil Engineering «Construction. The formation of living environment» (F0RM-2023) (Узбекистан, г. Ташкент, 2023).

Внедрение результатов исследований. Апробация разработанных составов проводилась в промышленных условиях на базе предприятия ООО «ПСК», г. Белгород. С целью внедрения результатов работы разработан технологический регламент на производство бетона с биоцидной добавкой.

Теоретические и экспериментальные положения диссертационной работы используются в учебном процессе при подготовке бакалавров по направлениям 08.03.01 - Строительство и 22.03.01 - Материаловедение и технологии материалов; магистров по направлениям 08.04.01 - Строительство и 22.04.01 - Материаловедение и технологии материалов.

Публикации. Основные положения работы изложены в 26 публикациях, в том числе: 4 статьи в российских журналах, входящих в перечень рецензируемых научных изданий, рекомендованных ВАК РФ; 9 работ в изданиях, индексируемых в базах данных Scopus и Web of Science.

Личный вклад. Автором проведено теоретическое обоснование и экспериментальное подтверждение технологического решения, обеспечивающего получение бетона с пролонгированной биостойкостью. Выполнен комплекс экспериментальных исследований, последующая обработка и анализ полученных результатов. Принято участие в апробации результатов работы.

Структура и объем работы. Диссертационная работа включает введение, пять глав, заключение, список литературы и приложения. Диссертация изложена на 214 страницах машинописного текста, включающего 30 таблиц, 72 рисунка, список литературы из 1 88 источников, 4 приложения.

1 СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА

Биологическая коррозия является практически единственным видом агрессивного воздействия, результатом которого происходит деградация всех структурных элементов конструкции независимо от условий эксплуатации. При этом в силу ряда объективных причин биокоррозия является наименее изученным видом коррозии, что связно, в первую очередь, с комплексностью и многостадийностью ее воздействия на объекты строительства, а также междисциплинарностью подходов, необходимых для исследования ее причин, последствий, методов и подходов к проектированию композитов с пролонгированной резистентностью по отношению к агентам биокоррозии.

Поскольку методы ликвидации последствий биокоррозии являются достаточно понятными, изученными и широко применяемыми, усилия современных направлений исследований в области строительного материаловедения сосредоточены на разработке рациональных подходов к проектированию композиционных материалов с изначальной биологической стойкостью [1-40].

1.1 Проблемы эксплуатации бетонов в условиях агропромышленного комплекса

Биологическая коррозия затрагивает практически все возможные объекты строительства. Однако, при этом в случае предприятий агропромышленного комплекса (АПК), проблема деградации материалов и, как следствие, конструкций в результате жизнедеятельности живых организмов, стоит особенно остро [41-45]. Кроме того, в соответствии со Стратегией развития агропромышленного и рыбохо-зяйственного комплексов Российской Федерации на период до 2030 года, увеличение сроков службы и сохранности целостности зданий и сооружений сельскохозяйственного назначения является одной из наиболее значимых проблем для районов с развитой агропромышленной деятельностью.

Развитие агропромышленного комплекса, а именно всех отраслей животноводства, сопровождается образованием большого количества отходов. Органические отходы (помёт, навоз) - неотъемлемая часть технологического процесса на

предприятиях АПК. Согласно федеральному классификационному каталогу от 2 декабря 2002 года №2 786 помет куриный и навоз свиной отнесены к III классу опасности; помет куриный перепревший и навоз свиной перепревший - к IV классу опасности; навоз перепревший крупного рогатого скота и лошадей - к V классу опасности. В экскрементах содержатся смывная и технологическая вода, отходы газообразных веществ и кормов, минеральные соединения, органические кислоты, углекислый газ, аммиак, сероводород, что способствует формированию благоприятной среды для интенсивного негативного влияния на строительный материал, снижение рН порой жидкости бетона, и как следствие, роста и развития патогенной микрофлоры внутри материала [43, 44].

При этом состав данной среды также напрямую зависит от совокупности многих факторов: способа кормления поголовья, системы навозоудаления и их численности, климат-контроля, освещенности, а также сезонности (повышенная влажность осенью и весной). Так, жидкая среда состоит в основном из воды и сухих веществ. В качестве сухих веществ могут быть (до 4 %): сульфат-ионы, калий-ионы, мочевина, магний-ионы, хлорид-ионы, натрий-ионы, кальций-ионы и мочевая кислота [43, 46].

Жидкая органическая среда сама по себе не выступает в качестве агрессивной среды для цементной матрицы, однако такая среда является питательным субстратом для колоний агентов биокоррозии, процесс их жизнедеятельности изменяет химический состав среды обитания, привнося свои ферменты и кислоты, это и обуславливает в дальнейшем ее агрессивное влияние на цементный камень [46]. Так, например, в навозе по отношению к сухому веществу может содержаться до 20 % клеток различных видов микробов.

При эксплуатации (до 1 года) бетонных конструкций в АПК поверхность цементная матрица обладает высокой щелочностью (рН=12), что позволяет сдерживать микробиологические процессы на поверхности камня. Однако, в процессе эксплуатации конструкций под действием мероприятий по санации, их обработке как механической, так и химической, а также естественного течения процессов окружающей среды происходит карбонизация материалов и вымывание растворимых соединений, что приводит формированию дополнительной пористости и, как следствие, заселению материалов микроорганизмами различной классовой принадлежности [43]. В последствии на поверхности материала формируются биопленки из

микроорганизмов, клетки которых прилегают особенно плотно друг другу, образуя органическую матрицу, состоящую из полимерных веществ [47]. Данные биопленки наиболее опасны для бетона в связи с накоплением необходимых веществ для снижения рН бетона, повышенной адгезией и пигментацией [48].

Газовоздушная среда сельскохозяйственных комплексов по выращиванию животных и птиц напрямую зависит от микроклимата помещений АПК (количества микроорганизмов и пыли в воздухе, скорости и направления воздушных потоков и т.п.) [49]. Повышенная влажность внутри помещения способствует растворению газообразных веществ в конденсате, тем самым способствует насыщению среды агрессивными веществами.

Биоминерализация поверхности ведет не только к разрушению строительных материалов, но и ухудшению экологической ситуации внутри помещений, что несет за собой развитие инфекционных заболеваний (микотоксикоз, африканская чума, заболевания бактериальной и вирусной этиологии). В помещениях с «биологической усталостью» снижается прирост массы и увеличивается падеж поголовья.

Помещения по выращиванию птиц/животных на убой в агропромышленной индустрии являются наиболее активной зоной различных структурных трансформаций, дополнительная нагрузка - проведение санитарно-профилактических работ: дезинсекции и дезинфекции. Данный процесс включает в себя целый комплекс мероприятий, направленных на устранение биологической нагрузки помещения: санация помещений и территорий вокруг них, а также профилактический ремонт помещения и оборудования. Периодически, обычно не реже 1 раза в год, цеха останавливают на профилактику. На предприятии предусматривается также один санитарный день в месяц [44].

По данным департамента ветеринарии [50] к основным химическим дезинфицирующим средствам для дезинфекции относятся: кальцинированная сода, натр едкий, свежегашеная известь, перекись водорода, формалин, хлорная известь, нейтральный гипохлорид кальция, диальдегид, однохлористый йод, препараты на основе надуксусной кислоты. Стоит отметить, что применение ксенобиотиков токсично не только по отношению к микроорганизмам, но и к животным, птицам и людям [44].

Отрицательная сторона профилактики помещений химическими методами

заключается в том, что они могут приводить к еще большему повреждению строительных материалов и приспособлению патогенных микроорганизмов к действию биоцидов. Эффект их токсичного действия на живые организмы (особенно возможность его закрепления на генетическом уровне) нуждается в тщательном изучении.

В целях наращивания экспортного потенциала, минимизации глобальных эпизоотических рисков и увеличения объемов производства необходимо заниматься поиском новых путей повышения конкурентоспособности аграрного сектора. Это можно достичь путем комплексного улучшения этапов технологического процесса. Так, на качество выпускаемой продукции влияют совокупность этапов технологического процесса, однако особое место среди них занимают мероприятия по дезинфекции.

Важным остается обеспечение продовольственной безопасности выпускаемой продукции, в том числе недопущение контаминации ее микроскопическими плесневыми грибами и их метаболитами (токсинами), стоит и учитывать также влияние как применяемых дезинфектантов, так и биологической усталости помещения на основные физико-механические свойства строительных материалов и конструкций [43].

Следует отметить, что механизмы взаимодействия строительных материалов и химических соединений, входящих в состав применяемых токсичных дезинфек-тантов для поверхностной обработки помещений животноводческих и птицеводческих объектов, до сих пор не до конца изучены. На данный момент отсутствуют какие-либо общепринятые стандартизированные методы изучения чувствительности строительных материалов по отношению к дезинфектантам, применяемым в период санации. Более того, на сегодняшний день на предприятиях животноводческих комплексов и ферм отсутствует мониторинг устойчивости микроорганизмов по отношению к применяемым биоцидам.

Исходя из вышесказанного, существует необходимость в комплексном изучении результативности многолетнего проведения дезинфекционных мероприятий с учетом их влияния на прочностные характеристики, структуру и долговечность строительных материалов. Целесообразным является разработка комплексного подхода к формированию композитов с изначальной биологической стойкостью по отношению к сформированному биоценозу среды, что позволит модернизировать

санитарно-гигиенические условия обитания поголовья: увеличить срок между проведением санации и перейти на новую систему очистки и т.д. [44]

Подводя итог вышеизложенному, отмечается, что весьма актуальным направлением является разработка концептуальных подходов к созданию и эксплуатации строительных композиционных материалов, применяемых на объектах животноводческих, а также птицеводческих комплексов и ферм.

1.2 Особенности формирования микробиоценозов на поверхности цементного камня

Более 50 % общего объема биоповреждений зданий и сооружений связано с деятельностью патогенных микроорганизмов [51-56, 146]. Для биокоррозии свойственно сочетание пагубного воздействия патогенных микроорганизмов различной принадлежности, а также широкий диапазон номенклатуры повреждаемых материалов. Постоянный рост и развитие микроорганизмов, в том числе их адаптация и мутация под агрессивные условия эксплуатации (санации, дезинфекция и т.п.) способствует проявлению резистентности к различным видам и способам химической обработки.

К наиболее часто встречающимся на поверхности строительных материалов относят бактерии [53]: Micrococcus varians, Thiobacillus thioparus, Nitrobacter vinogradskii, Serpula lacrimans, Nitrosomonas europeal, Nitrosocystis gen, Pseudomonasfluorescens, P. cyclopium, Mycobacte-rium sp. и т.д., а также мицелиаль-ные грибы: P. chrysogenum, Aspergillus niger, Trichodermaviride, A. flavus, A. terreus, Paecilomyces variotti Chaetomium globosum, Penicillium funiculosum, и т. д.

Известно, что бактерии размножаются во влажной среде [146], при недостатке влаги они погибают и на их место заселяется колония грибов, которые также развиваются при влажности выше 70 %, однако клетки грибов наделены большим количеством влаги, которой достаточно для активного роста и существования в местах с сухим микроклиматом, что помогает им заселять новые территории [54].

Стоит отметить, что плесневые грибы наиболее устойчивы к мероприятиям по дезинфекции помещений и используют остатки от колоний бактерий в качестве питательной среды для дальнейшего метаболизма. Они способны осуществлять

пространственное и локальное заселение, трансформацию органических и минеральных соединений в другие активные формы. Гифы микромицетов представляют собой субстрат, вокруг которого происходит интеграция различных микроорганизмов. Кроме того, они обладают такими функциями, как адсорбционная, поглотительная и выделительная.

Разрастаясь по поверхности строительного материала, грибы образуют вато-образные, войлокообразные и бархатные налёты различной степени окраски, чем и вызывают функциональную деградацию строительной конструкции. Последствием внедрения мицелия в глубь материала является снижение прочностных характеристик, оголение поверхности, при этом совмещаются процессы химической коррозии в результате воздействия агрессивных веществ, содержащихся в контактирующей со строительным материалом среде, с биологической коррозией вследствие выделения органических веществ - кислот, аминокислот, ферментов и др. - в процессе метаболизма микроорганизмов [54, 56].

Различают три основных вида агрессивного воздействия микроорганизмов [54, 56]:

I - ассимиляционный: создание агрессивных сред в результате накопления таких продуктов жизнедеятельности, как кислоты, щёлочи, сульфиды и другие агрессивные вещества, которые любую индифферентную обстановку могут сделать коррозионно-опасной;

II - диссимиляционный: непосредственное участие в одной или более реакциях на поверхности корродируемого субстрата;

III - механический: в результате непосредственного нахождения на поверхности строительного сооружения и непосредственного физического воздействия на строительные материалы.

Цементно-бетонные плиты перекрытий в сельскохозяйственных зданиях разрушаются примерно за 4 года эксплуатации, так после двух лет эксплуатации в агрессивной среде почти половина цементно-бетонных фундаментов под оборудованием на молочных комбинатах имеет повреждения, а 10 % разрушается полностью [57].

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Рыкунова Марина Дмитриевна, 2023 год

- 8 с.

152. ГОСТ 23732-2011. Вода для бетонов и строительных растворов. Технические условия. - Введ. 2012-10-01. - М.: Изд-во стандартов, 2012. - 12 с.

153. ГОСТ Р 56782-2015. Композиты полимерные. Препреги. Определение содержания компонентов препрега экстракцией по Сокслету. - Введ. 2017-01-01.

- М.: Изд-во стандартов, 2016. - 19 с.

154. ГОСТ 5802-86. Растворы строительные. Методы испытаний. - Введ. 1986-07-01. - М.: Изд-во стандартов, 1992. - 16 с.

155. ГОСТ 310.3-76. Цементы. Методы определения нормальной густоты, сроков схватывания и равномерности изменения объема. - Введ. 1978-01-01. - М.: Изд-во стандартов, 2018. - 6 с.

156. ГОСТ 310.6-85. Цементы. Метод определения водоотделения. - Введ. 1986-01-01. - М.: Изд-во стандартов, 1986. - 6 с.

157. Русаков, Н.В. Методические рекомендации. МР 2.1.7.2297-07. Обоснование класса опасности отходов производства и потребления по фитотоксичности / Н.В. Русаков, И.А. Крятов, Н.В. Пиртахия, Н.И. Тонкопий, Н.Ю. Карцева, А.Г.

Стародубов // ГУ НИИ экологии человека и гигиены окружающей среды им. А.Н. Сысина РАМН. - 2007. - 19 с.

158. ГОСТ 9.049-91. ЕСЗКС. Изделия технические. Методы лабораторных испытаний на стойкость к воздействию плесневых грибов. - М.: Изд-во стандартов, 1989. - 23 с.

159. Abbott, W.S. A method of computing the effectiveness of an insecticide / W.S. Abbott // Journal of Economic Entomology. - 1925. - Vol. 18. - P. 265-267.

160. Ноу-хау № 20170032 «Экспресс-методика оценки фунгицидности биоактивных препаратов» / В.В. Строкова, В.В. Нелюбова, М.Д. Рыкунова; правообладатель: Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова». Дата регистр. 04.12.2017.

161. Правила проведения дезинфекции и дезинвазии объектов государственного ветеринарного надзора. Правила Департамента ветеринарии Минсель-хоза России от 15 июня 2002 года № 13-5-02/0522.

162. Попов, Н.И. Дезинфекция объектов ветеринарного надзора бактерицидными пенами: дис. ... д-ра вет. наук: 16.00.06 / Попов Николай Иванович. - Москва. - 2005. - 471 с.

163. Strokova, V. Strength and structure of cement stone exposed to domestic chicken coop / V. Strokova, V. Nelubova, M. Rykunova, U. Dukhanina // Journal of Physics: Conference Series. - 2019. - Vol 1145.

164. Strokova, V. Biocoenosis of construction objects of live stockbreeding complexes with due account for industrial profile / V.V. Strokova, E.N. Goncharova, V.V. Nelubova, M.D. Rykunova // Advances in Engineering Research. - 2018. - Т. 151. - P. 601.

165. Nelubova, V. Comparative characteristics of binders resistance for build-ing composites to mold fungi / V. Nelubova, V. Strokova, M. Vasilenko, M. Rykunova, D. Danakin // MATEC Web of Conferences. - 2018. - Vol 196.

166. Строганов, В.Ф. Сравнительное исследование влияния микроорганизмов и сред, моделирующих продукты жизнедеятельности микроорганизмов, на це-ментно-песчаный раствор / В. Ф. Строганов, Д.А. Куколева, Е.В. Перушкина // Известия КГАСУ. - 2012. - № 1 (19). - С. 128-133.

167. Рыкунова, М.Д. К вопросу влияния биоцидных компонентов на фазо-образование цемента / М.Д. Рыкунова, В.В. Нелюбова, Ю.Н. Огурцова, В.В. Строкова, И.В. Жерновский // Междунар. науч.-техн. конф. молодых ученых БГТУ им. В.Г. Шухова, Белгород, 1-20 мая 2019 г. [Электронный ресурс]. - Белгород: БГТУ, 2019. - С. 907-912.

168. Рыкунова, М.Д. Оценка фунгицидных свойств биоцидов и их влияние на свойства портландцементного теста и камня / М.Д. Рыкунова, М.Д. Карнаухова, А.А. Кривошапов // Молодежь и научно-технический прогресс: Сборник докладов XII международной научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых. В 3 т., Губкин, 18 апреля 2019 года. Том 1. - Губкин: ООО «Ассистент плюс», 2019. - С. 384-387.

169. Strokova, V.V. Evaluation of fungicidity of disinfectants according to the radial growth rate of test cultures on solid nutrients / V.V. Strokova, V.V. Nelubova, M.D. Rykunova // IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. - 2019. - Vol 341 (1). - Article number 012156. DOI: 10.1088/1755-1315/341/1/012156.

170. Strokova, V.V. Structural transformations of cement stone in conditions of development of the biocenosis of a poultry en-terprise / V.V. Strokova, I.V. Zhernovskiy, V.V. Nelubova, M.D. Rykunova // Materials Science Forum. Submitted. - 2018. - Vol 945. - Pp. 269-275.

171. Strokova, V. Comparative evaluation of the activity of commercial biocides in relation to micromycetes / V. Strokova, V. Nelubova, M. Vasilenko, E. Goncharova, M. Rykunova, E. Kalatozi // AIP Conference Proceedings. - 2017. - Vol. 1899. - Article number 050006. DOI: 10.1063/1.5009869.

172. Strokova, V. Investigation of fungicidal activity of biocides by method of direct contact with test cultures / V. Strokova, V. Nelubova, M. Rykunova // MATEC Web of Conferences. - 2018. - Vol 251. - Article number 01018. DOI: 10.1051/matec-conf/201825101018.

173. Strokova, V.V. The investigation of biotoxity of the anticorrosion agents / V.V. Strokova, M.D. Rykunova, V.V. Nelubova, E.K. Kalatozi // International Journal of Advanced Biotechnology and Research. - 2017. - Vol 8. - Issue 4. - Pp. 187-194. (WoS).

174. Strokova, V. Testing of binders toxicological effects / V. Strokova, V. Nelubova, M. Rykunova // IOP Conference Series: Ma-terials Science and Engineering.

2017. - Vol 262. - Article number 012030. DOI: 10.1088/1757-899X/262/1/012030.

175. Рыкунова, М.Д. Изучение расширения объема цемента, модифицированного биоцидными компонентами в условиях тепло-влажностной обработки / М.Д. Рыкунова // в сборнике докладов X Международной научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых, Губкин. - 2017 г. - С. 196-199.

176. Рыкунова, М.Д. Изучение нормальной густоты и сроков схватывания цементного теста в присутствии препаратов активного действия / М.Д. Рыкунова // в сб-ке докладов Актуальные проблемы развития современной науки и образования. - Рудный: Рудненский индустриальный институт. - 2017. - С. 29-31

177. Рыкунова, М.Д. Исследование физико-механических свойств минеральных вяжущих с учетом их состава и присутствия биоцидных компонентов / М.Д. Рыкунова, Э.К. Калатози // Сборник тезисов участников форума «Наука будущего - наука молодых», Нижний новгород. - 2017. - Том 2. - С. 98-100.

178. Рыкунова, М. Д. Свойства цементного теста и камня в присутствии глу-тарового альдегида / М.Д. Рыкунова // Энергосбережение и инновационные технологии в топливно-энергетическом комплексе: Материалы Национальной с международным участием научно-практической конференции студентов, аспирантов, учёных и специалистов. В 2-х томах, Тюмень, 20-22 декабря 2022 года / Отв. редактор А.Н. Халин. Том I. - Тюмень: Тюменский индустриальный университет, 2022. - С. 50-53.

179. Нелюбова, В.В. К вопросу разработки строительных композитов с позиции безопасности экосистемы / В.В. Нелюбова, М.Д. Рыкунова, М.И. Василенко, В.В. Строкова, Э.К. Калатози // Научно-практические проблемы в области химии и химических технологий: Материалы X Межрегиональной научно-технической конференции молодых ученых, специалистов и студентов вузов, Апатиты, 20-22 апреля 2016 года / Под редакцией А.И. Николаева, Д.П. Домонова. - Апатиты: Кольский научный центр РАН, 2016. - С. 77-79.

180. Рахимбаев, Ш.М. Прогнозирование долговечности строительных материалов по единичному сроку испытания / Ш. М. Рахимбаев, Н. М. Авершина. Строительные материалы. - 1994. - №4. - С. 17-18.

181. Тейлор, X. Химия цемента. Пер. с англ / Х. Тейлор. - М.: Мир. 1996. -

560 с.

182. Richardson, I.G. The calcium silicate hydrates / I.G. Richardson // Cement and Concrete Research 2008. 38. - P.137-158.

183. Lothenbach, B.A Practical Guide to Microstructural Analysis of Cementitious Materials / B. Lothenbach, P.T. Durdzinski, K. De Weerdt // Boca Raton. - 2016. - 560 p.

184. Gabrovsek, R. Evaluation of the hydration of Portland cement containing various carbonates by means of thermal analysis. / R. Gabrovsek, T. Vuk, V. Kaucic // Acta Chimica Slovenica. - 2006. - 53(2). - P. 159-165.

185. Бутт, Ю.М. Химическая технология вяжущих материалов / Ю.М. Бутт, М.М. Сычев, В.В. Тимашев. - М.: Высш. Школа. - 1980. - 472 с.

186. Коровкин, М.О. Оптимизация состава вяжущего для сухих строительных напольных смесей / М.О. Коровкин, Н.А. Ерошкина // Инженерный вестник Дона. - 2015. № 1-2 (34). - С. 36.

187. Каддо, М.Б. Безусадочные композиции для покрытий полов / М.Б. Каддо, М.В. Синотова, Э.А. Федорова // Перспективы науки. - 2018. - № 2 (101). - С. 46-48.

188. Строкова, В.В. Токсичность связующих как элемента городской экосистемы / В.В. Строкова, В.В. Нелюбова, М.Д. Рыкунова, Д.Н. Данакин // Строительство и техногенная безопасность - 2018. - №12 (64). - С.167-178.

ПРИЛОЖЕНИЯ

Титульный лист технологического регламента на производство бетона

с биоцидной добавкой

Приложение Б Акт выпуска опытной партии бетона с добавкой биоцида

Протокол о намерениях

ПРОТОКОЛ О НАМЕРЕНИЯХ

Биологическая коррозия является видом, затрагивающим практически все возможные объекты строительства. При этом очевидно, что в случае предприятий агропромышленного комплекса, проблема деградации конструкций в результате жизнедеятельности живых организмов, стоит особенно остро. Указанная проблема усугубляется ежегодным приростом количества ферм и производственных помещений, а также поголовья живо тноводческих комплексов различной направленности.

В этой связи актуальным является использование модифицированных бетонных полов повышенной стойкости к условиям микробиоценоза органических отходов животноводческих комплексов и ферм. Использование биоцид ной добавки в цементной матрице композита позволит увеличить срок службы и повысить эксплуатационных характеристики полов животноводческих комплексов и ферм.

В связи с вышесказанным, мы нижеподписавшиеся, директор ООО «ПРОЕКТ СТРОЙ КОМПЛЕКТАЦИЯ» Р.Н. Нерубенко, д-р. техн. наук, профессор, директор ИНО и ОПЦ НКМ БГТУ им. В.Г, Шухова В.В. Строкова, м.н.с., аспирант М.Д, Рыку нова, м.н.с. У.Н. Духанина составили настоящий протокол о том, что в рамках проводимых исследований по разработке биопозитивных композиционных материалов с пролонгированной биорезистентностью планируется принятие к внедрению и производство разработанных составов бетонов при поступлении заказов на соответствующую продукцию, согласно проектно-сметной документации заказчика.

От ПСК

Директор

Зам. директора по строительству

А.М. Рыкунов

От БГТУ им. В.Г. Шухова

Директор ОПЦ НКМ, д.т.н., проф.

В.В. Строкова

М.н.с. ИНО и ОПЦ НКМ, аспирант каф. МиТМ

М.Д. Рыкунова

М.н.с. ИНО и ОПЦ НКМ

У.Н. Духанина

Справка о внедрении результатов научно-исследовательской работы

в учебный процесс

о внедрении результатов научно-исследовательской работы в учебный процесс

Теоретические положения, результаты экспериментальных исследований и промышленной апробации, полученные при выполнении диссертационной работы М.Д. Рыкуновой «Бетон с пролонгированной биорезистентностью», используются в учебном процессе при подготовке бакалавров по направлению 08.03.01 Строительство, профили «Производство строительных материалов, изделий и конструкций», «Экспертиза и технологии перспективных материалов» и 22.03.01 Материаловедение и технологии материалов, профиль «Материаловедение и технологии конструкционных и специальных материалов»; магистров направлений 08.04.01 Строительство, профиль «Наносистемы в строительном материаловедении», 28.04.03 Наноматериалы, профиль «Наноструктурированные композиты строительного и специального назначения», что отражено в рабочих программах дисциплин «Современные технологии композиционных материалов», «Технологии современных бетонов и изделий», «Перспективные материалы со специальными свойствами», «Модификаторы для композитов различного назначения», «Технологические процессы производства строительных материалов», «Материаловедение и технология наноструктурированных конструкционных и специальных материалов».

СПРАВКА

Зав. кафедрой строительного материаловеде изделий и конструкций, докт. техн. наук, профессор

В.С. Лесовик

Зав. кафедрой материаловедения и технологии материалов, докт. техн. наук, профессор

В.В. Строкова