Обеспечение биостойкости зданий и сооружений молочной промышленности

ОБЕСПЕЧЕНИЕ БИОСТОИКОСТИ ЗДАНИИ И СООРУЖЕНИЙ ПРЕДПРИЯТИИ МОЛОЧНОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ

Сидоров В.И., Никифорова Т.П., Доможилова Ю.В.

Биоразрушение (биодеградация) — это преобразование сложных веществ действием биологически активных компонентов. Это широкое понятие включает: 1) трансформацию, или незначительные изменения молекулы; 2) фрагментацию, или разложение сложной молекулы на более простые соединения и 3) минерализацию, или превращение сложного вещества в самые простые (H2O, CO2, H2, NH3, CH4 и т.д.) [1].

На предприятиях молочной промышленности основными биологическими агентами, осуществляющими биоразрушения, являются микроскопические грибы (микромицеты), обладающие огромным разнообразием ферментных систем и большой лабильностью метаболизма. Среди них особенно агрессивны и широко распространены представители родов Aspergillus niger; Asp. flavus; Asp. terreus; Penicillium cyclopium; Pen. chrysogenum; Paecilomyces varioti; Chaetomium glo-bosum; Trichoderma viride и др.

Разрушительное действие грибов на те или иные материалы зависит от состава их метаболитов — органических кислот, окислительно-восстановительных и гидролитических ферментов. Причем, установлено, что разрушающее действие продуктов метаболизма продолжается и после отмирания микроорганизмов. Органические кислоты вызывают быструю и глубокую деструкцию материалов. Из культур плесневых грибов было выделено более 40 различных органических кислот. Чаще всего и в больших количествах образуются лимонная, глюконовая, щавелевая, молочная, фумаровая, янтарная и яблочная кислоты [2].

Активное разрушающее действие на большинство материалов оказывают ферменты — оксидоре-дуктазы (каталаза, пероксидаза, полифенолоксидаза) и гидролазы (фосфотаза, липаза). Причем, продуцируются в зависимости от условий среды именно те ферменты, которые в первую очередь необходимы для утилизации субстрата и поддержания жизнедеятельности грибов.

По этим причинам наши исследования были направлены на изучение биодеградации и биосопротивления зданий и сооружений предприятий молочной промышленности в условиях воздействия микроскопических грибов. В качестве объекта исследований были выбраны полы, т.к. в производственных цехах полы в наибольшей степени подвержены антропогенной и технологической нагрузке.

В настоящее время широкое распространение при строительстве производственных зданий получили монолитные покрытия на основе полимерных и минеральных вяжущих. Существенным недостатком монолитных полов является усадка покрытия, ведущая к развитию напряжений на границе пола с основанием. В результате усадки и соответствующих напряжений появляются трещины, отслоения (рис. 1-3), в которых накапливаются остатки пищевых продуктов, способствующие развитию плесневых грибов и органогенной коррозии [3].

Рис. 1. Разрушение монолитных напольных покрытий на основе минеральных вяжущих на предприятиях молочной промышленности

* - ХУ

Рис. 2. Разрушение монолитных напольных

покрытий на основе полимерных вяжущих на предприятиях молочной промышленности

Рис. 3. Разрушение монолитных напольных

покрытий на основе полимерных вяжущих в результате биохимической коррозии

Более стойкими к данному виду воздействий являются наливные каркасные полы. Поэтому ранее [4, 5] было предложено использовать для предприятий молочной промышленности полы каркасного типа, матричные составы которых изготавливаются на основе сухих смесей. В предложенной конструкции полов наиболее уязвимым структурным элементом является матрица из цементно-песчаного раствора. Вода и агрессивные среды, постепенно проникающие в материал матрицы, могут способствовать биоразрушению покрытия пола и нижележащих конструкций.

Повышение биологической стойкости матричной композиции может быть достигнуто путем повышения плотности, водонепроницаемости, гидрофобности, а также путем снижения пылеотделения. Для этого предлагается использовать известные покрытия: флюаты на основе растворов магниевой и цинковой солей кремнефтористоводородной кислоты (соответственно М£§1р6 и 2и8!Р6), капиллярный (пенетрирующий) состав на основе портландцемента, кварцевого песка и химически активных минеральных добавок «Вандекс Супер» и однокомпонентный полиуретановый пропиточный состав «Ай-Си-Топ Силер ПУ 01» (ТУ 2312-005-18254055-00).

В качестве моделей, имитирующих свойства матричной композиции, использовались образцы из цементно-песчаного раствора состава 1:2 по весу с добавкой суперпластификатора С-3 и редисперги-руемого сополимерного порошка на основе системы мономеров винилацетат/версатат (РСПВВ). В смеси использовался портландцемент марки М-400 (ПЦ М-400). В качестве заполнителя применялся песок фракции 1,25...2,5 мм. Поверхность образцов после выдерживания в течение 28 суток подвергалась обработке вышеперечисленными покрытиями.

Гидрофобность образцов устанавливали, определяя их смачиваемость (В) по краевому углу смачивания — 0 [6]. Величины водопоглощения моделей поверхностно модифицированных матричных композиций измеряли по ГОСТ 12730.3-78. В таблице 1 приведены гидрофизические показатели моделей поверхностно модифицированных матричных композиций.

Таблица 1

Гидрофизические показатели моделей поверхностно модифицированных

№ п/п Тип модификатора (тип покрытия) Краевой угол смачивания (0) Смачиваемость (В) Водопоглощение через 48 ч., % по массе

1 Незащищенный матричный состав 131,3 -0,66 7,5

2 Флюат 136,5 -0,73 5,7

3 «Вандекс Супер» 147,8 -0,85 2,5

4 «Ай-Си-Топ Силер ПУ 01» 165,9 -0,99 0,8

Как показывают экспериментальные данные таблицы 1, поверхностное модифицирование исследуемыми покрытиями позволяет обеспечить высокий уровень гидрофобности и значительно снизить водопоглощение матричной композиции. Наиболее эффективны в этом отношении составы на основе полиуретанов.

Исследования биостойкости моделей поверхностно модифицированных матричных композиций проводились на кафедре микологии и альгологии на базе биологического факультета МГУ им. М.В. Ломоносова. В соответствии с ГОСТ 9.048-89 (метод 2) образцы без очистки от внешних загрязнений заражались водной суспензией спор грибов и выдерживались в условиях оптимальных для их развития в течение 28 суток. Результаты исследований приведены в таблице 2.

Таблица 2

Результаты испытаний поверхностно модифицированной цементной матрицы на грибостойкость по

ГОСТ 9.048-89

№ п/п Состав Тип покрытия Состояние поверхности Стадия развития грибов, баллы

1 ПЦ+песок+С-3+ +РСПВВ+вода — Роста грибов нет 0

2 ПЦ+песок+С-3+ +РСПВВ+вода Флюат Роста грибов нет 0

3 ПЦ+песок+С-3+ +РСПВВ+вода «Вандекс Супер» Роста грибов нет 0

4 ПЦ+песок+С-3+ +РСПВВ+вода «Ай-Си-Топ Силер ПУ 01» Визуально чистая, под микроскопом видны отдельные очаги мицелия 1

Совокупность полученных экспериментальных данных по биостойкости матричной композиции, поверхностно модифицированной исследуемыми покрытиями, позволяет сделать вывод, что обработка полиуретановыми составами, давая хороший эффект гидрофобности, не обеспечивает надежной защиты от биоразрушений матричной композиции. Из этого следует, что обеспечение гидрофобной защиты поверхности материала не является определяющим фактором грибостойкости.

Таким образом, проблема обеспечения биостойкости зданий и сооружений предприятий молочной промышленности требует комплексного подхода. Во-первых, необходимо обеспечить прочность и трещиностойкость конструкций. На примере полов эта проблема может быть решена путем применения каркасных композитов. Во-вторых, необходимо повышать физические и гидрофизические свойства материалов путем применения специальных добавок и покрытий с учетом их химического состава.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1.

2.

3.

4.

5.

Экология микроорганизмов: Учеб. для студ. вузов /А. И. Нетрусов, Е. А. Бонч-Осмоловская, В. М. Горленко и др.; Под ред. А. И. Нетрусова. — М.: Издат. центр «Академия», 2004. — 272 с. Шлегель Г. Общая микробиология: пер с нем. — М.: Мир, 1987. — 567 с.

Химически стойкие полы мясоперерабатывающих цехов /В. М. Хрулев, Ж. Н. Нигметов. — Алма-Ата: КазНИИНТИ, 1991.

Козлов В. В., Доможилова Ю. В. Полы каркасной структуры для предприятий пищевой промышленности. — «Технологии бетонов», 2005, №2, стр. 18-19.

Козлов В. В., Доможилова Ю. В. Технология каркасных полов для предприятий пищевой промышленности /В сб. докладов XIV Польско-российско-словацкого семинара «Теоретические основы строительства», 2005, стр. 345-346.

Сидоров В. И., Никифорова Т. П., Доможилова Ю. В. Влияние различных добавок и покрытий на гидрофильно-гидрофобные свойства каркасных полов предприятий пищевой промышленности. — «Кровля и Изоляция», 2005, №2 (30), стр. 43-44.