PREDICTION OF THE DEGREE OF MICROBIOLOGICAL DAMAGE TO THE CEMENT-CONCRETE–STEEL REINFORCEMENT SYSTEM
Authors: Строкин К.Б. , Новиков Д.Г. , Коновалова В.С. , Касьяненко Н.С. , Осыко А.В. , Нармания Б.Е. 
Published: July 2024

Проведено исследование степени коррозионного повреждения биодеградируемой бетонной стены подвального помещения. Установлено, что биоплёнка на поверхности бетонной стены образована в основном микромицетами рода Aspergillus niger. Также обнаружено присутствие бактерий Bacillus subtilis, актиномицетов класса Actinomycetes, нитрифицирующих бактерий рода Nitrosomonas, молочнокислых бактерий рода Lactobacillus и сульфатредуцирующих бактерий рода Desulfovibrio. В составе продуктов жизнедеятельности микроорганизмов в соскобах с поверхности подвержённого микробиологической коррозии бетона большую часть занимают органические кислоты, что обусловлено действием микромицетов рода Aspergillus niger. Продукты жизнедеятельности бактерий представлены ионами аммония, карбонат-, нитрат-, сульфид-ионами. Экспериментально исследовано коррозионное состояние стальной арматуры в бетоне, находящемся под воздействием микроорганизмов. По измеренным значениям электродного потенциала, находящимся в интервале -351 ÷ -376 В, установлено, что вероятность развития локальной коррозии стальной арматуры в биодеградируемой бетонной стене сильная. В условиях совместного воздействия грибков и бактерий на поверхность бетона вероятность развития коррозии арматуры значительно увеличивается. Для достижения агрессивной концентрации органических кислот у поверхности стальной арматуры в бетоне с толщиной слоя 5 см понадобится около 20 лет. Однако в условиях постоянного увлажнения поверхности бетона этот срок сокращается до 10-11 лет. Прогнозируемая скорость локальной коррозии стальной арматуры в биодеградируемом бетоне составляет не менее 0,2 мм/год. Установлено, что глубина разрушения бетона под воздействием микроорганизмов, преимущественно микромицетов Aspergillus niger van Tieghem, за 20 лет составляет 1,3 см, за 50 – 2,1 соответственно. Глубина повреждения бетона в результате микробиологической коррозии свидетельствует о необходимости проводить очистку и обработку бетонных стен подвала фунгицидными и бактерицидными препаратами, а также обеспечивать дополнительную защиту поверхности от биообрастания.

Research into the degree of corrosion damage of the biodegradable concrete wall in a basement revealed that the biofilm on the surface of the concrete wall was primarily formed by micromycetes of the genus Aspergillus niger. The presence of Bacillus subtilis bacteria, actinomycetes of the Actinomycetes class, nitrifying bacteria of the genus Nitrosomonas, lactic acid bacteria of the genus Lactobacillus and sulfate-reducing bacteria of Desulfovibrio type was also detected. The products of the vital activity of microorganisms in scrapings from the surface of the concrete exposed to microbiological corrosion contain a significant amount of organic acids, which is due to the action of micromycetes of Aspergillus niger type. Bacterial waste products are represented by ammonium ions, carbonate, nitrate, and sulfide ions. The corrosion of steel reinforcement in concrete caused by microorganisms has been experimentally investigated. According to the measured values of the electrode potential in the range from 351 V to 376 V, it was found that the probability of local corrosion of steel reinforcement in a biodegradable concrete wall is strong. Under the conditions of the combined effect of fungi and bacteria on the concrete surface, the probability of corrosion of the reinforcement increases significantly. It will take about 20 years to achieve an aggressive concentration of organic acids at the surface of steel reinforcement in concrete with a layer thickness of 5 cm. However, in the conditions of constant moistening of the concrete surface, this period is reduced to 10-11 years. The predicted rate of local corrosion of steel reinforcement in biodegradable concrete is at least 0.2 mm/year. It was found that the depth of concrete destruction under the influence of microorganisms, particularly those of Aspergillus niger van Tieghem, over the period of 20 years is 1.3 cm; over the period of 50 years is 2.1 cm. The depth of damage to concrete as a result of microbiological corrosion indicates the need to clean and treat concrete basement walls with fungicidal and bactericidal preparations, as well as provide additional surface protection from biofouling.