Влияние стеарата кальция на микробиологическую коррозию цементного камня бетона

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Для предотвращения биообрастания цементного камня и повреждения его грибковыми микроорганизмами предложено вводить в цементную смесь 0,5 мас. % стеарата кальция. Для обеспечения объемной гидрофобизации цементного камня добавка измельчается до наноразмерных частиц. Отверждение цементного камня проводилось на воздухе в течение 28 сут. Для изучения грибковой коррозии поверхность цементного камня обрабатывалась суспензией пор грибков Aspergillus niger. Выявлено, что гидрофобная поверхность цементного камня не поддалась биообрастанию грибковыми микроорганизмами Aspergillus niger в течение 6 мес нахождения образцов во влажной среде, а на поверхности обычного цементного камня за этот период времени произошло развитие очагов черной плесени. Действие грибков и выделяемых ими продуктов жизнедеятельности вызвало уменьшение количества кальция в цементном камне на 9%, а на гидрофобизированный цементный камень не оказало влияния. Вследствие невосприимчивости цементного камня с гидрофобизатором к действию микроорганизмов и к воде не происходит вывода свободного гидроксида кальция из структуры, но некоторое количество вымывается из поверхностного слоя и поровой жидкости. Значительное замедление массопереноса в цементном камне при действии жидкостей обеспечивается гидрофобностью поверхности цементного камня и стенок пор и капилляров, придаваемой стеаратом кальция, а также частичной кольматацией поровой структуры введенной добавкой.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

К. Б. Строкин

Сахалинский государственный университет

Автор, ответственный за переписку.
Email: strokin07@rambler.ru

д-р экон. наук, советник РААСН

Россия, 693000, г. Южно-Сахалинск, Коммунистический пр-т, 33

А. А. Гальцев

Сахалинский государственный университет

Email: galts.alexey@gmail.com

старший преподаватель

Россия, 693000, г. Южно-Сахалинск, Коммунистический пр-т, 33

В. С. Коновалова

Ивановский государственный политехнический университет

Email: kotprotiv@yandex.ru

д-р техн. наук

Россия, 153000, г. Иваново, Шереметевский пр-т, 21

Б. Е. Нармания

Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет

Email: borisfablee@gmail.com

аспирант

Россия, 129337, г. Москва, Ярославское ш., 26

Список литературы

  1. Manso S., Calvo-Torras M.Á., De Belie N., Segura I., Aguado A. Evaluation of natural colonisation of cementitious materials: Effect of bioreceptivity and environmental conditions. Science of The Total Environment. 2015. Vol. 512–513, pp. 444–453. http://dx.doi.org/10.1016/j.scitotenv.2015.01.086
  2. Stohl L., Manninger T., von Werder J., Dehn F., Gorbushina A., Meng B. Bioreceptivity of concrete: A review. Journal of Building Engineering. 2023. Vol. 76. 107201. http://dx.doi.org/10.1016/j.jobe.2023.107201
  3. Соломатов В.И., Ерофеев В.Т., Фельдман М.С. Биологическое сопротивление бетонов // Вестник Мордовского университета. 1995. № 2. С. 50–54.
  4. Guillitte O. Bioreceptivity: a new concept for building ecology studies. Science of The Total Environment. 1995. Vol. 167, Issues 1–3, pp. 215–220. https://doi.org/10.1016/0048-9697(95)04582-L
  5. Bryukhanov A.L., Vlasov D.Y., Maiorova M.A., Tsarovtseva I.M. The role of microorganisms in the destruction of concrete and reinforced concrete structures. Power Technology and Engineering. 2021. Vol. 54, pp. 609–614. https://doi.org/10.1007/s10749-020-01260-5
  6. Shuying G., Xiaoning T. Impact mechanism of marine biofilm on concrete durability. Chemical Engineering Transactions. 2018. Vol. 64, pp. 613–618. https://doi.org/10.3303/CET1864103
  7. Ерофеев В.Т., Аль-Дулайми Салман Давуд Салман, Федорцов А.П., Богатов А.Д., Федорцов В.А. Биологическая коррозия бетонов // Строитель- ные материалы. 2020. № 11. С. 13–23. https://doi.org/10.31659/0585-430X-2020-786-11-13-23
  8. Chromková I., Čechmánek R. Influence of biocorrosion on concrete properties. Key Engineering Materials. 2018. Vol. 760, pp. 83–90. https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/kem.760.83
  9. Karačić S., Modin O., Hagelia P., Persson F., Wilén B.M. The effect of time and surface type on the composition of biofilm communities on concrete exposed to seawater. International Biodeterioration&Biodegradation. 2022. Vol. 173. 105458. http://dx.doi.org/10.1016/j.ibiod.2022.105458
  10. Логинова С.А., Петренко А.А. Исследование различных видов биологической коррозии бетона // Вестник Дагестанского государственного технического университета. Технические науки. 2022. Т. 49. № 2. С. 150–157. http://doi.org/10.21822/2073-6185-2022-49-2-150-157
  11. Kiledal E.A., Keffer J.L., Maresca J.A. Bacterial communities in concrete reflect its composite nature and change with weathering. mSystems. 2021. Vol. 6. Iss. 3. e01153-20. http://doi.org/10.1128/mSystems.01153-20
  12. Erofeev T., Masenina E., Zaharova E., Erofeeva I., Tolmacheva V., Kotlyarskaya I. Microbiological contamination of reinforced concrete structures in the poultry complex. AlfaBuild. 2022. Vol. 25. Iss. 5. 2501. https://doi.org/10.57728/ALF.25.1
  13. Yakovleva G., Sagadeev E., Stroganov V., Kozlova O., Okunev R., Ilinskaya O. Metabolic activity of micromycetes affecting urban concrete constructions. The Scientific World Journal. 2018. Vol. 2018. 8360287. https://doi.org/10.1155/2018/8360287
  14. Sand W. Microbial mechanisms of deterioration of inorganic substrates — a general mechanistic overview. International Biodeterioration&Biodegradation. 1997. Vol. 40. Iss. 2–4, pp. 183–190. https://doi.org/10.1016/S0964-8305(97)00048-6
  15. Светлов Д.А., Качалов А.Н. Микробиологическая коррозия строительных материалов // Интернет-журнал «Транспортные сооружения». 2019. Т. 6. № 4. 19SATS419. https://dx.doi.org/10.15862/19SATS419
  16. Bertron A. Understanding interactions between cementitious materials and microorganisms: a key to sustainable and safe concrete structures in various contexts. Materials and Structures. 2014. Vol. 47, pp. 1787–1806. https://doi.org/10.1617/s11527-014-0433-1
  17. Dubey R.S., Shandilya Y. Microbiologically influenced corrosion of concrete: a review. International Journal of Current Research. 2019. Vol. 11. Iss. 06, pp. 4282–4287. https://doi.org/10.24941/ijcr.35365.06.2019
  18. Строганов В.Ф., Сагадеев Е.В. Биоповреждение строительных материалов // Строительные материалы. 2015. № 5. С. 5–9.
  19. Giannantonio D.J., Kurth J.C., Kurtis K.E., Sobe- cky P.A. Effects of concrete properties and nutrients on fungal colonization and fouling. International Bio- deterioration&Biodegradation. 2009. Vol. 63. Iss. 3, pp. 252–259.https://doi.org/10.1016/j.ibiod.2008.10.002
  20. Ondrejka Harbulakova V., Estokova A., Luptakova A., Smolakova M. impact of concrete´s curing process on its biocorrossive resistance. International journal of mechanics. 2019. Vol. 13, pp. 79–83.
  21. Денисов А.А., Ганяев А.М. Биокоррозия бетонных строительных конструкций в контакте с пресной водой // Известия Самарского научного центра Российской академии наук. 2011. Т. 13. № 5 (2). С. 158–161.
  22. Bone J.R., Stafford R., Hall A.E., Herbert R.J.H. The intrinsic primary bioreceptivity of concrete in the coastal environment – A review. Developments in the Built Environment. 2022. Vol. 10. 100078. https://doi.org/10.1016/j.dibe.2022.100078
  23. Zhang R., Liu P., Ma L., Yang Z., Chen H., Zhu H.X., Xiao H., Li J. Research on the corrosion/permeability/frost resistance of concrete by experimental and microscopic mechanisms under different water–binder ratios. International Journal of Concrete Structures and Materials. 2020. Vol. 14. 10. https://doi.org/10.1186/s40069-019-0382-8
  24. Hayek M., Salgues M., Souche J.C., Cunge E., Giraudel C., Paireau O. Influence of the intrinsic characteristics of cementitious materials on biofouling in the marine environment. Sustainability. 2021. Vol. 13. Iss. 5. 2625. https://doi.org/10.3390/su13052625
  25. Строкин К.Б., Новиков Д.Г., Коновалова В.С., Логинова С.А., Нармания Б.Е. Определение ресурса безопасной эксплуатации конструкций из железобетона в условиях микробиологической коррозии // Современные проблемы гражданской защиты. 2020. № 4 (37). С. 62–69.
  26. Roberts D.J., Nica D., Zuo G., Davis J.L. Quantifying microbially induced deterioration of concrete: initial studies. International Biodeterioration&Biodegradation. 2002. Vol. 49. Iss. 4, pp. 227–234. http://dx.doi.org/10.1016/S0964-8305(02)00049-5
  27. Федосов С.В., Румянцева В.Е., Коновалова В.С., Караваев И.В. Скорость проникновения хлорид-ионов к поверхности стальной арматуры в гидрофобизированных бетонах // Современные наукоемкие технологии. Региональное приложение. 2018. № 4 (56). С. 93–98.
  28. Konovalova V.S. Investigation of the effect of volumetric hydrophobization on the kinetics of mass transfer processes occurring in cement concretes during corrosion // Materials. 2023. Vol. 16. Iss. 10. 3827. https://doi.org/10.3390/ma16103827
  29. Maryoto A., Gan B.S., Hermanto N.I.S., Setijadi R. The compressive strength and resistivity toward corrosion attacks by chloride ion of concrete containing type I cement and calcium stearate. International Journal of Corrosion. 2018. Vol. 2018. 2042510. https://doi.org/10.1155/2018/2042510
  30. Федосов С.В., Степанова В.Ф., Румянцева В.Е., Котлов В.Г., Степанов А.Ю., Коновалова В.С. Коррозия строительных материалов: проблемы, пути решения. М.: Издательство АСВ, 2022. 400 с.
  31. Quraishi M.A., Kumar V., Abhilash P.P., Singh B.N. Calcium stearate: a green corrosion inhibitor for steel in concrete environment. Journal of Materials and Environmental Science. 2011. Vol. 2. No. 4, pp. 365–372.
  32. Коновалова В.С. Взаимосвязь изменений в структурно-фазовом составе и прочности гидрофобизированного бетона, происходящих в результате воздействия сильно агрессивной хлоридсодержащей среды // Умные композиты в строительстве. Т. 3. № 3. С. 41–55. https://doi.org/10.52957/27821919_2022_3_41

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Снимки поверхности цементного камня спустя 6 мес после заражения грибками: a – без добавки; b – со стеаратом кальция

Скачать (100KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Кинетика вымывания кальция из цементного камня водой: 1 – зараженный образец; 2 – незараженный образец; 3 – зараженный образец с гидрофобной добавкой; 4 – незараженный образец с гидрофобной добавкой

Скачать (70KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Профили концентраций Са(ОН)2 по толщине образца цементного камня: a – без добавки; b – с добавкой стеарата кальция при грибковой коррозии в воде в разные промежутки времени, сут; 1 – 0; 2 – 14; 3 – 28; 4 – 42; 5 – 56; 6 – 70

Скачать (110KB)
Метаданные

© ООО РИФ "СТРОЙМАТЕРИАЛЫ", 2024

Данный сайт использует cookie-файлы

Продолжая использовать наш сайт, вы даете согласие на обработку файлов cookie, которые обеспечивают правильную работу сайта.

О куки-файлах