Биостойкость полимербетонов
Помимо неорганических коррозионно-активных сред большую разрушающую активность по отношению к строительным материалам и конструкциям зданий и сооружений проявляют органические агрессивные среды, животные и растительные организмы и их производные — органогенные агрессивные среды. В настоящее время ежегодные прямые потери, официально учтенные как биогенные, составляют около 2% стоимости производственной промышленной продукции.
Биоповреждения материалов, как известно, сопровождаются разрушительным воздействием органогенных агрессивных сред, выделяемых организмами и растениями (корневой сок, экскреты, экскременты и др.). Разрушительное воздействие органогенных агрессивных сред, в свою очередь, сопровождается жизнедеятельными микроорганизмами, что позволяет считать органогенную коррозию разновидностью биоповреждений. Особенно большая разрушительная деятельность биоорганизмов и органогенных агрессивных сред проявляется на предприятиях пищевой, легкой, химической, медицинской промышленности, в производственных сельскохозяйственных, гидротехнических и других зданиях и сооружениях.
Например, асфальтобетонные полы в жировых цехах мясокомбинатов разрушаются после 2—3 мес эксплуатации. Долговечность полов из керамических плиток в других производственных цехах мясокомбинатов не превышает 2,5—3 лет. Имеются сведения, что бетонные ограждающие конструкции и особенно полы в животноводческих комплексах разрушаются за 3—4 года эксплуатации. Поэтому в системе мероприятий, направленных на повышение биостойкости строительных материалов и конструкций, проблема химически стойких полов достаточно важна.
Установлено, что органогенные агрессивные среды чрезвычайно коррозионно активны к цементному бетону. Так, при ежедневном контакте со свиным жиром, нагретым до 70°С, цементные бетоны разрушаются в течение 1—2 мес. Довольно интенсивно цементные бетоны корродируют при контакте с растительными маслами, молочными продуктами, фруктовыми и овощными соками и другими пищевыми продуктами. Введение различных добавок, в том числе полимерных эмульсий, латексов, синтетических смол, почти не повышает биостойкости цементных бетонов.
Кроме биохимических разрушительных воздействий, при органогенной коррозии наблюдаются биомеханические, биофизические и биоэлектрические коррозионные процессы. Вместе с тем в органогенных агрессивных средах развиваются различные микроорганизмы, что усложняет способы повышения биостойкости материалов и требует придания им соответствующей бактерицидности. Таким образом, механизмы биоповреждений и органогенной коррозии более сложны и многогранны по сравнению с коррозионными процессами, обусловленными неорганическими агрессивными средами.
Как показали исследования, наиболее коррозионно-стойкими по отношению к органогенным агрессивным средам являются полимербеюны, в том числе на фурановых, эпоксидных и других смолах. Полимербетоны на основе фурановых, фенолоформальдегидных, мочевино-формальдегидных смолах обладают не только значительно большей биостойкостью по сравнению с цементными и асфальтовыми бетонами, но и высокой бактерицидностью; 2%-ный водный раствор фурфурола полностью приостанавливает брожение; фурфурол, формальдегид и другие составляющие полимерного связующего убивают или приостанавливают рост бактерий.
Наряду с повышенной биостойкостью некоторым видам полимербетонов присущи и определенные недостатки: наличие в ряде полимерных связующих свободных экзогенных биологически активных веществ, которые оказывают на биосферу и продукты питания негативные химико-биологические воздействия; содержание в связующем свободной воды, которая уменьшает биостойкость фенольных и карбамидных полимербетонов. Поэтому для улучшения эксплуатационных характеристик, и в том числе биостойкости полимербетонов, следует использовать модифицирование минеральных наполнителей поверхностно-активными веществами, введение в полимербетонную смесь бактерицидов и фторсодержащих минеральных наполнителей.
Кроме улучшения смачиваемости повышения удобоукладываемости и конечной плотности полимербетонов, ПАВ при введении в полимербетонную смесь интенсифицируют процессы освобождения полимерного связующего от низкомолекулярных биологически активных веществ (ацетона, фурфурола, дифурфурилдиацетона и др.), что способствует улучшению химико-биологических характеристик полимербетонов.
Наиболее распространенными бактерицидами в настоящее время служат органические и неорганические соединения. К органическим соединениям относятся фенол и его производные, нафтолы, галогенпроизводные, органические соединения ртути и др., к неорганическим — галогены, хлориды и др. В качестве фторсодержащих добавок к минеральным наполнителям используют фтористый аммоний, фтористую медь и др.