В. В. ГОНЧАРОВ, канд. техн. наук (КИСИ); А. М. РОЖАНСКАЯ, канд. биол. наук (ИМВ АН Украины), Влияние добавок на коррозионную стойкость строительных растворов в техногенных средах
Степень агрессивности природных вод и техногенных сред по отношению к бетонам и строительным растворам оценивается в дей- ст сующих СНиП по количеству индивидуальных наиболее агрессивных ионов и соединений. Прогнозировать коррозионную ситуацию в эксплуатационной среде, содержащей смесь веществ, особенно инфицированной различными группами микроорганизмов, весьма затруднительно. Это связано с тем, что при таком подходе не учитываются сложные химические взаимодействия между компонентами среды и действие микробиологического фактора. Известно, что важнейшей особенностью последнего остяется способность живых организмов трансформировать в процессе жизнедеятельности исходную коррозионную среду [1]. Концентрация одних веществ, в том числе и коррозионно опасных, по мере потребления их различными группами бактерий снижается, но при этом возможно появление и накопление не менее агрессивных соединений, i е обнаруживаемых в исходных жидких и газообразных средах.
Исследовали особенности химического и микробиологического воздействия на строительные растворы различного состава. Модельные испытания проводили на образцах строительных растворов состава 1:3 при В/Ц, равном 0,4; 0,6; 0,8 с добавками н без них. В качестве Добавок использовали органические соединения: катамин АБ, катапин КБ и полидим П, вводимые с водой затворения в концентрациях 0,1; 0,55 и 1 % [2].
В качестве питательных для микроорганизмов и агрессивных по отношению к бетону жидких сред использовали водные растворы, содержащие в г/л: среда 1 — мясного экстракта — 3, пептона — 5; среда II — Na2S20.i — 5; KNCK — 2; NH4CI — 0,5; KH2P04 — 2; рН = 7; среда III—лактат кальция — 7; дрожжевой гидролизат — 0,5; К2НРО4 — 0,5; NH4CI — 1; MgS04 — 2; CaS04-2H20 — 1; pH = 7,5. Эти же среды, зараженные соответствующими группами бактерий, обозначали I-Б; 11 -Б и Ш-Б.
По СНиП 2.03.11—85, среда I оценивается как неагрессивная, II — слабоагресснвная по сумме солей и содержанию нона NHy для образцов с водонепроницаемостью W 4; III -- сильноагрессивная по содержанию иона SOj~. Эти растворы используют в микробиологии для культивирования соответствующих групп бактерий, обнаруживаемых на корродированных железобетонных конструкциях различного назначения [3]. Потребляя содержащиеся в указанных средах питательные вещества, бактерии выделяют в них продукты жизнедеятельности — микробные метаболиты. На среде I развиваются аммонифицирующие бактерии, трансформирующие белки до органических кислот и аммиака. Среда II благоприятна для развития тио- новых бактерий, окисляющих тиосульфат до элементной серы и серной кислоты. Оптимальной средой для развития сульфатредуцирую- щих бактерий, восстанавливающих сульфаты до сероводорода, является среда III. Можно полагать, что степень агрессивности стерильных и инфицированных микроорганизмами жидких сред будет различна. В первом случае интенсивность коррозионных процессов обусловлена химическими реакциями между компонентами сред и бетоном. Во втором — появляется дополнительный фактор коррозии — микробные метаболиты: органические и минеральные кислоты, сероводород, аммиак и др.
Коррозионную стойкость оценивали по коэффициентам стойкости КС, КС1, КС2 и КС3. КС представляет собой отношение прочности на изгиб образцов, экспонированных в стерильной водопроводной воде, к прочности на изгиб образцов, экспонированных в течение 6 мес в воздушно-сухих условиях помещения. КС, — отношение прочности на изгиб образцов. находившихся в стерильных жидких средах, к прочности на изгиб образцов в стерильной водопроводной воде. Оба коэффициента позволяют оценить влияние добавок на процессы гидратации строительных растворов в различных жидких средах КС/ - это отношение прочности на изгиб образцов, находившихся под воздействием бактерий (аммонифицирующих, тиоповых и сульфатредупирующих), внесенных в питательные среды I, II и III соответственно, к прочности на изгиб образцов в стерильной водопроводной воде. Он оценивает совместное влияние химических и микробиологических факторов на исследуемые образцы. Степень агрессивного микробного воздействия на исследуемые образцы определяли с помощью коэф
Зависимость коэффициента стойкости КСз от количества вводимых добавок и В/Ц I-Б — среда с аммонифицирующими бактериями; II -В — среда с тионовыми бактериями, Ш-Б — среда с сульфатредуцирующими бактериями; а — образцы с катамином АБ; б — образцы с катапнном КБ; в — образцы с полидимом П (На линии под графиками, при нулевом значении количества вводимых добавок приведены коэффициенты стойкости КСз контрольных составов без добавок коэфициента КС3, представляющего собой разность значений КС2 и КС.
Планирование эксперимента и обработку полученных результатов проводили с использованием математико-статистических методов. Полученные с помощью ПЭВМ аналитические зависимости представлены на рисунке.
Анализ полученных значений КС позволил установить положительное влияние всех видов добавок на процессы догидратации вяжущего в водной среде. Коэффициент стойкости КС исследуемых контрольных образцов находился в пределах 1,04—1,2, а образцов с добавками— 1,15...1,25 для катамина АБ; 1,1...1,4 для катапина КБ и 1,1...1,3 для полидима П.
КС, образцов с добавками в среде I составлял 0,95...1,19; среде II — 0,92...1,06; среде III — 0,91... 1,16, т. е. находился на уровне значений КС независимо от степени агрессивности исходной среды. Можно предположить, что полугодичный срок выдержки образцов в солевых растворах и органических средах недостаточен для выявления деструктивного процесса, вызываемого содержащимися в них агрессивными компонентами. КС2 являлся вспомогательным коэффициентом для вычисления КСз.
Приведенные на рисунке коэффициенты стойкости КСз имеют положительный и отрицательный знаки, а также нулевое значение. Отрицательное значение КС3 указывает на наличие коррозионного воздействия микроорганизмов и на рисунке выделено штриховкой. Положительные и нулевое значение данного коэффициента свидетельствует об отсутствии влияние бактерий на коррозионную стойкость образцов. Контрольные составы устойчивы к воздействию всех групп бактерий при В/Ц образцов, равном 0,4 (КС = 0,04; 0,03 и 0,07) и тионовых бактерий при В/Ц = 0,6 (КСз = 0,02). Аммонификаторы и сульфатредукторы агрессивны по отношению к составам с В/Ц = 0,6 н 0,8 (КСз = —0.25; -0,21), а тионовые — только к составам с В/Ц = 0,8 (КС3 = — 0,16).
Добавки различного типа изменяют коррозионную стойкость составов неоднозначно. Катамин АБ при всех значениях В/Ц и испытанных концентрациях повышает стойкость образцов в среде с аммонифицирующими и тионовыми бактериями, но снижает ее при
Бетон и железобетон, 1992