Особенности микробиологической коррозии цементных композиционных материалов и ее моделирование

• Автор: Губанов, Денис Александрович
• Шифр специальности: 05.23.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Саранск
• Количество страниц: 191 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ

1. СОВРЕМЕННОЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЕ О БИОДЕГРАДАЦИИ И БИОСОПРОТИВЛЕНИИ СТРОИТЕЛЬНЫХ

КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ.

1.1. Техникоэкономические аспекты

биоповреждений в строительстве

1.2. Биодеструкторы строительных материалов.

1.3. Обмен веществ у микроорганизмов

1.4. Коррозия цементных композитов иод воздействием

продуктов метаболизма бактерий

1.5. Коррозия цементных композитов иод воздействием

продуктов жизнедеятельности мицелиальиых грибов.

1.6. Прогнозирование долговечности
цементных композиционных материалов в агрессивных средах
1.7. Выводы по главе
2. ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЙ.
ПРИМЕНЯЕМЫЕ МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ
2.1. Цель и задачи исследований.
2.2. Применяемые материалы
2.3. Методы исследований
2.4. Выводы но главе
3. МОДЕЛИРОВАНИЕ ДЕГРАДАЦИИ ЦЕМЕНТНЫХ КОМПОЗИТОВ
В БИОЛОГИЧЕСКИ АКТИВНЫХ СРЕДАХ
3.1. Теоретические предпосылки обоснования модели
агрессивных сред, продуцируемых микроорганизмами
3.2. Основы теории деградации цементных композиционных материалов иод воздействием
продуктов метаболизма микроорганизмов.
3.3. Математическое моделирование
при исследовании свойств композиционных материалов
3.4. Синтезирование планов экспериментов при помощи вычислительной техники
3.5. Прикладные многоуровневые планы экспериментов для моделирования деградации цементных композиционных материалов в биологически агрессивных средах
3.6. Выводы по главе
4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ДОЛГОВЕЧНОСТИ ЦЕМЕНТНЫХ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ В ХИМИЧЕСКИ АГРЕССИВНЫХ СРЕДАХ, МОДЕЛИРУЮЩИХ ВОЗДЕЙСТВИЕ ПРОДУКТОВ
ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ МИКРООРГАНИЗМОВ
4.1. Определение кинетики изменения коэффициента стойкости цементных композиционных материалов в биологически агрессивных средах путем экстраполяции результатов краткосрочных испытаний на длительные сроки.
4.2. Определение кинетики изменения коэффициента стойкости от длительности воздействия агрессивной среды
на цементный композит и от концентрации
агрессивного метаболита.
4.3. Определение зависимости изменения коэффициента стойкости от длительности воздействия агрессивной среды
на цементный композит и от концентраций смеси
агрессивных метаболитов.
4.4. Получение моделей, описывающих изменение долговечности цементного композита при воздействии на него агрессивных метаболитов переменной концентрации и вариации степени
его наполнения
4.5. Исследование устойчивости цементных
композиционных материалов к действию микромицетов.
4.6. Выводы по главе
5. ИССЛЕДОВАНИЕ ИЗМЕНЕНИЯ СВОЙСТВ ЦЕМЕНТНЫХ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ ПОД ВОЗДЕЙСТВИЕМ МОДЕЛЬНЫХ АГРЕССИВНЫХ СРЕД
5.1. Влияние на отверждение цементного камня
биологически агрессивных сред.
5.2. Исследование коррозии цементных композиционных материалов при частичном погружении в химически агрессивный раствор, моделирующий биологически агрессивную среду.
5.3. Влияние геометрических размеров образцов цементных композитов на изменение прочностных
4 характеристик при воздействии модельных агрессивных сред
5.4. Стойкость в модельных средах
модифицированных цементных композитов.
5.5. Изменение цветовых характеристик сечения цементных композиционных материалов после воздействия
модельных агрессивных сред.
5.6. Выводы по главе
6. ПРОИЗВОДСТВЕННОЕ ВНЕДРЕНИЕ И ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ ОТ ПРИМЕНЕНИЯ ПРЕДЛАГАЕМЫХ МЕТОДИК МОДЕЛИРОВАНИЯ МИКРОБИОЛОГИЧЕСКОЙ КОРРОЗИИ И ИСПОЛЬЗОВАНИЯ МЕТОДОВ МАТЕМАТИЧЕСКОГО ПЛАНИРОВАНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТА.
6.1. Производственное внедрение программных
методов планирования эксперимента.
6.2. Производственное внедрение методик
моделирования микробиологической коррозии.
6.3. Предполагаемый экономический эффект от
внедрения предлагаемых методов исследований в производство
6.4. Выводы по главе
Основные выводы.
Список использованных источников


Первое указание на возможное участие бактерий в коррозии цемента относится к г. При обследовании водопроводного канала в поверхностном слое поврежденного цемента были найдены нитрифицирующие бактерии, из которых наиболее сильное размягчение материала вызывала i 4. Наибольший успех достигнут микробиологами в изучении механизма коррозии бетонных канализационных труб, где ведущим фактором единодушно признаются микроорганизмы 3, , 4, 6. Батлин и Постгейт показали, что биоразрушение канализационных труб происходит только при наличии в стоке сероподорода, а из продуктов коррозии они выделили ii ixi 3. Установлено, что коррозия наступает в результате функционирования специфического биоценоза микрофлоры, минерализирующей органическую серу до сульфатов и других неорганических соединений сульфатредуцирующих бактерий, восстанавливающих сульфатион до сероводорода автотрофных тноновых бактерий, окисляющих сероводород до серной кислоты, разрушающей бетон. Тионовые бактерии обусловливают также коррозионные процессы в бетоне подземных сооружений, омываемых сероводородными минерализованными водами . В г. ШолларБакннского бетонного водопровода. Исследованием установлено, что размягчение бетона произошло изза сульфатного его перерождения, причем кроме гипса измененный бетон содержал до сульфоалюмината кальция . При разрушении бетонных труб, по которым сточные воды подавались на поля фильтрации, происходило превращение цемента в сметанообразную массу, резко обогащенную сульфатами. Из обломков цемента была выделена ii iii, энергично окислявшая серу в серную кислоту при одновременном восстановлении нитратов до свободного азота. Из того же материала были выделены бактерии 1й и 2й стадии нитрификации. Деятельность сульфатрсдуцирующих бактерий приводит к коррозии различных железобетонных сооружений, эксплуатируемых в условиях морской среды. В Японии вследствие воздействия сероводорода бактериального происхождения на железобетонные конструкции произошло разрушение подводного тоннеля 9. Iv 8 выделил активный штамм vii из разрушенных стальных свай в ДэмНэкс. Максимальная скорость коррозии малоуглеродистой стали в культуре этой бактерии достигала мгдм2 за один день через 8 дней культивирования. Причиной разрушения трубопровода в одном из районов Лондона в течение года оказались тионовыс бактерии 5. Их активность была обусловлена поступлением большого количества 2, образующегося в результате жизнедеятельности сульфатрсдуцирующих бактерий в более глубоких слоях грунта. Ярким примером коррозионной деятельности этих микроорганизмов может служить образование кислой агрессивной среды с ниже 1,0 при строительстве одного из участков Киевского метрополитена 2. Для проходки туннелей в плывунах был выбран кессонный метод как более удобный и экономичный по сравнению с методом замораживания. Однако через 4 месяца было отмечено резкое снижение грунтовых вод вокруг туннелей с 7,0 до 0,,0. На глубине строящихся тоннелей грунтовые воды превратились и 0,1 Н раствор серной кислоты, при проникновении которой в кессон началась стремительная коррозия стальных болтовых креплений туннельной отделки 2. Тионовыс бактерии являются также одним из основных агентов микробной коррозии алюминиевых трубопроводов , . На наружных бетонных стенках силовой и шлюзовой станций СвирьГЭС были обнаружены наплывы, состоящие главным образом из окиси кальция, которые затем превратились в гроздья слизистой массы, достигавшие 3 см толщины. Из этой слизи были выделены грибы , i . Коррозия бетона в морской воде детально изучалась I. И. Рубенчнком . Из образцов поврежденного бетона портов Черного моря им был выделен широкий спектр микроорганизмов сульфатрсдуцнрующис, тионовыс, нитрифицирующие, денитрифицирующие, маслянистые, уролитичсскнс и другие бактерии. Л. М. Рожанской и др. Кировоградском, КаменецПодольском и Киевском мясокомбинатах. Было установлено присутствие на них аммонифицирующих, нитрифицирующих, денитрифицирующих, тионовых и сульфатрсдуцирующих бактерий. Ю. И. Орловский и др. Об активном их участии в коррозии бетона свидетельствует и ряд других работ , .