Введение к работе
Актуальность темы. На сегодняшний день одной из наиболее значимых проблем в строительной отрасли является повышение долговечности материалов и изделий, так как в зданиях и сооружениях с агрессивными средами на строительные конструкции воздействует большое количество агрессивных сред различного вида, одними из которых являются бактерии, мицелиальные грибы и актиномицеты, приводящие в благоприятных условиях для их развития к разрушению зданий и сооружений.
За последние годы микроорганизмы претерпели значительные изменения, увеличились их разнообразие и численность, их способность выживать, казалось бы, в неблагоприятных для них условиях. Некоторые виды микроорганизмов становятся более устойчивыми и с каждым годом осваивают новые материалы для развития и роста. Ущерб от биоповреждений, который вызван деятельностью микроорганизмов, ежегодно исчисляется десятками миллиардов долларов. Рост и развитие на поверхности материалов и конструкций микроорганизмов ухудшают экологическую обстановку. В зданиях и сооружениях это является серьезной угрозой для здоровья и жизни людей и животных.
Следы биологического воздействия можно встретить на стенах зданий старой постройки и вновь построенных зданиях и сооружениях. Биоповреждения наносят большой ущерб культурным ценностям. В этом случае повреждаются не только материалы и конструкции, но и интерьер -уникальная лепка, живопись, мозаика, в результате нарушается неповторимый архитектурно-художественный облик сооружения.
Биоповреждениям подвержены практически все материалы, в том числе композиты на основе извести. Современное строительство имеет огромный выбор подобных материалов. Применение известковой штукатурки известно с древности, и возвращение к ее использованию сегодня объясняется тенденцией использования экологически чистых декоративных материалов. Несомненно, что для повышения срока службы строительных материалов необходимо принимать меры, которые смогли бы повысить их стойкость к воздействию микроорганизмов.
Биологическое сопротивление известковых композитов изучено недостаточно. В связи с этим исследования, посвященные изучению биодеструкции композитов на основе известковых вяжущих и разработке способов повышения их биологического сопротивления, - являются актуальными.
Цель и задачи исследований. Целью диссертационной работы является разработка способов повышения биологического сопротивления строительных композитов на основе негашеной и гашеной извести.
Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие задачи:
изучить процессы структурообразования строительных композитов на основе негашеной и гашеной извести, содержащих модифицирующие и биоцидные добавки, наполнители и активированную воду затворения;
определить биостойкость известковых композиционных материалов в условиях воздействия стандартной биологической среды;
получить количественные зависимости изменения физико -механических свойств известковых композитов при воздействии на них продуктов метаболизма микроорганизмов;
установить зависимость изменения прочности и биостойкости
композитов на основе извести от введения различных наполнителей и добавок;
исследовать влияние различных способов активации воды затворения на
биологическое сопротивление известковых композитов;
подобрать и оптимизировать составы известковых композитов с
улучшенными показателями биостойкости и физико-механических свойств.
Научная новизна работы:
получены составы, обладающие фунгицидными свойствами, проведены комплексные исследования по влиянию различных добавок на биологическое сопротивление композитов на основе негашеной и гашеной извести;
определены пути повышения стойкости композитов на основе извести, за счет применения модификаторов различного типа, в условиях воздействия на них модельных сред мицелиальных грибов и бактерий;
изучены процессы структурообразования и установлены зависимости влияния различных модифицирующих и фунгицидных добавок, наполнителей и режимов активации воды затворения на некоторые физико-технические свойства известковых композитов;
методом математического планирования эксперимента определена
взаимосвязь прочности, биостойкости и проницаемости композитов на
негашеной и гашеной извести с количественным содержанием отдельных
компонентов, обеспечивающих повышенную биостойкость и улучшение других
свойств.
Практическая значимость работы. На основе негашеной и гашеной извести получены композиты с фунгицидными свойствами, предназначенные для применения в биологических агрессивных средах. Осуществлен подбор оптимальных составов известковых композитов по критериям прочности и долговечности. Техническая новизна исследований подтверждена тремя патентами на изобретения.
Новые виды биостойких известковых композитов расширяют номенклатуру материалов, изделий и конструкций для специальных видов строительства. Результаты диссертационной работы были внедрены при выполнении отделочных работ на ООО «ДСК-Бетон» в г. Саранске.
Степень достоверности. Достоверность результатов работы определяется хорошей сходимостью данных экспериментальных исследований с производственным внедрением, статистической обработкой результатов исследования и сходимостью с литературными данными. Экспериментальные
исследования проводились с применением методов физико-химического анализа, физико-механических, биологических, математических методов в соответствии с действующими стандартами.
Личный вклад соискателя состоит в анализе отечественной и зарубежной научно-технической литературы по исследуемому направлению, выборе последовательности и методов проводимых исследований, проведением лабораторных испытаний для выполнения поставленных задач. Сформулированы выводы на основе анализа полученных в ходе экспериментальных исследований результатов, даны рекомендации по практическому применению.
На защиту выносятся:
результаты исследования влияния модифицирующих и фунгицидных добавок, наполнителей, режимов активации воды затворения на физико-механические свойства известковых композитов;
результаты исследования обрастаемости известковых композитов в стандартной среде мицелиальных грибов;
результаты исследования стойкости композитов на основе негашеной и гашеной извести в модельных средах мицелиальных грибов и бактерий.
возможности получения биостойких композитов на основе негашеной и гашеной извести с улучшенными физико-механическими показателями;
Апробация работы. Основные положения и результаты докладывались на всероссийских и международных научно-технических конференциях: «Биоповреждения и биокоррозия в строительстве» (Саранск, 2009), «Научный потенциал молодежи - будущему Мордовии» (Саранск, 2009), «Биотехнология начала III тысячелетия» (Саранск, 2010), «Надежность и долговечность строительных материалов, конструкций и оснований фундаментов» (Волгоград, 2011), «Экология и жизнь» (Пенза, 2011), «Актуальные вопросы архитектуры и строительства» (Саранск, 2013), «Будущее науки -2013» (Курск, 2013).
Публикации. По результатам выполненных исследований опубликовано 15 работ, из них в журналах из перечня ВАК четыре работы, 3 патента на изобретения.
Конкурсы. Получены диплом и медаль на X международной специализированной выставки «Мир биотехнологии 2012» (г. Москва).
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, 6 глав, выводов, списка использованной литературы из 165 наименований, приложений. Диссертация изложена на 168 страницах машинописного текста, содержит 52 рисунка, 36 таблиц, 2 приложения.
