• Гідрологія і Гідрометрія
• Господарське право
• Економіка будівництва
• Економіка природокористування
• Економічна теорія
• Земельне право
• Історія України
• Кримінально виконавче право
• Медична радіологія
• Методи аналізу
• Міжнародне приватне право
• Міжнародний маркетинг
• Основи екології
• Предмет Політологія
• Соціальне страхування
• Технічні засоби організації дорожнього руху
• Товарознавство продовольчих товарів

БІОЛОГІЧНА КОРОЗІЯ БУДІВЕЛЬНИХ МАТЕРІАЛІВ

Лекція 9

· Мікробіологічна корозія бетону

Наукові дослідження показали, що процес руйнування неметалічних будівельних матеріалів, таких як бетон, цегла, штукатурка, різного призначення сухі будівельні суміші, пов’язаний з дією на них мікроорганізмів. При цьому, як правило, пошкодження або руйнування таких конструкцій викликано комплексним впливом мікроорганізмів, фізичної і хімічної корозії.

Мікробіологічна корозія цементних бетонів зустрічається в житлових і промислових будинках, транспортних і гідротехнічних спорудах, частіше уражаються елементи відстійників, градирень, колекторів, трубопроводів, опори комунікацій, підлоги підприємств харчової промисловості. Зовнішніми ознаками поушкодження мікроорганізмами мінеральних будівельних матеріалів є їх спучування, розтріскування, відколювання цілих фрагментів штукатурки або цегли, на підлозі і стінах проступають темні плями. Часто цим явищам сприяють кліматичні умови (висока вологість, перепади температур). Вважається, що середовище, яке контактує з бетоном і залізобетоном, буде небезпечним, коли має рН = 7,2-7,6, а Eh ≤ 0,1.

Як правило, будівля з бетону (або цегли) уражається грибами і бактеріями дуже сильно, при цьому фасад уражається звичайно цвілевими грибами і бактеріями на велику глибину ( > 5 мм), а внутрішні приміщення, в яких спостерігаються ознаки протікання, практично тільки бактеріями різних видів. Крім зазначених видів біоуражень, необхідно назвати і пошкодження паразитуючою рослинністю (зелені розводи на будинках), збудниками якої є водорість Algae, що призводить відчутного руйнування.

Значне ураження мікроорганізмами як фасадних будівельних матеріалів, так і матеріалів для внутрішніх приміщень може вплинути на зниження санітарно-гігієнічної характеристики будинків. Фасадні будівельні матеріали пошкоджуються переважно грибами і бактеріями, серед яких присутні як спороутворюючі, так і неспороутворюючі форми. У штукатурці, як правило, гриби не спостерігаються через значну лужну реакцію матеріалу, що є згубною для росту і розвитку мікроміцетів. Штукатурка як правило уражається бактеріями.

Мікроорганізми створюють на поверхні конструкцій агресивне середовище з продуктів своєї життєдіяльності у вигляді кислот, кислих газів, сульфідів, аміаку та інших агресивних речовин. Широкі дослідження впливу бактерій на бетон установили, що найбільше руйнують цементний камінь і бетон дінітрифікуючі бактерії, що окислюють сірку. У результаті діяльності цих бактерій утворюється сірчана кислота, що і руйнує бетон. Значно знижують міцність бетону й анаеробні азотфіксуючі бактерії. Вони утворюють масляну кислоту, яка також є агресивною. У цьому випадку зменшуються сили зчеплення складових частин каменю внаслідок утворення олеату кальцію і відбувається розкладання вапна та гідратних новоутворів під впливом іонів водню.

Найбільш небезпечними щодо бетону і залізобетону є тіонові нітрифікуючі, вуглеводоокислюючі й сульфатредуцюючі бактерії, а також гриби, що утворюють у результаті своєї життєдіяльності неорганічні й органічні кислоти. Небезпечні для бетону й уролітичні бактерії. Вони діють в основному на сечовину (що міститься в стічних водах), гідролізують її, виділяючи при цьому аміак і вугільну кислоту. Аміак може взаємодіяти в присутності вапна цементу із сульфатами води й утворювати легкорозчинну сіль CaSO₄∙(NH₄)₂SO₄×3 H₂O.

Механізм дії біогенної сірчанокислотної корозії виявляється в наступному. Летючі сполуки сірки (Н₂S, органічні полісульфіди) перетворюються бактеріями через проміжну ступінь у вигляді елементарної сірки. Сірчана кислота виробляється бактеріями роду Thiobacillus, які називають «пожирателями бетону». У свіжозамішаному бетоні, який має високолужне середовище (рН > 12), ці бактерії не заселяються. Але в результаті карбонізації значення рН зменшується до 9 і нижче, а в такому середовищі розвиваються вищевказані бактерії і їх різновиди. Унаслідок життєдіяльності бактерій рН на поверхні бетону знижується ще більше - до 5 і менше, і створюються умови, необхідні для розвитку цих небезпечних для бетону бактерій. У каналізаційних системах особливо піддаються корозії ділянки з високою концентрацією летючих сполук сірки.

Біогенна сірчанокислотна корозія залежить як від потоку стічних вод, так і від пори року. У місцях завихрень потоку стічних вод (наприклад, на насосних станціях) завжди вивільняється більше летючих сполук сірки. У літні місяці їх концентрація ще підвищується, тому що в цей період створюються більш сприятливі умови для бактерій, через більш високі температури. Споживання населенням білків(молоко і молочні продукти, м'ясо і м'ясні продукти), використання сульфатовмісних миючих засобіві частково більш високі температури стічних вод (наприклад, унаслідок зливу в каналізацію гарячої води з пральних машин) також створює сприятливі умови для мікроорганізмів, які беруть участь у біогенній сірчанокислій корозії.

Утворення летючих сполук сірки Н₂S здійснюється бактеріями в анаеробних умовах (без кисню) із сульфатів у стічних водах за такою реакцією:

2CH₃-CHOH-COONa + MgSO₄ ® 2CH₃COONa + MgО + H₂S­ + CO₂ + H₂O

(лактат) (ацетат натрію)

Але навіть незначні сліди кисню можуть загальмувати діяльність цих бактерій. Методи боротьби з біогенною сірчанокислою корозією можна розділити на пасивні й активні.

Метою активних заходів є мінімізація умов, що сприяють біогенному утворенню сірчаної кислоти. До них відносяться: запобігання утворенню Н₂S і емісія Н₂S та інших летючих сульфідів зі стічних вод. Це досягається за допомогою спеціального конструювання каналізаційної мережі і відповідних умов експлуатації, а саме: достатній ухил каналізаційного трубопроводу; запобігання застою стічних вод або турбулентності і завихрень потоку; вентилювання шахт (щоб було надходження кисню); очищення і промивання каналізаційних систем; видалення осаду за допомогою механічного чищення; по можливості підтримка температури стічних вод на рівні нижче 20 ^оС, наприклад, за рахунок додавання свіжої води.

Пасивні методи захисту спрямовані на захист бетону від дії сірчаної кислоти. До них відносяться: нанесення покриттів і шпаклівок на синтетичній основі; обшивання синтетичними плівками і плитами, а також захисними керамічними елементами. Ефективним методом захисту також є нанесення синтетичних смол, але цей спосіб дуже дорогий і виконується в декілька етапів, а саме: очищують поверхню пісковим струменем, нагрівають основу до +20 ^оС і наносять смолу в кілька шарів товщиною до 3 мм.

Одним з видів споруд, які через їх особливості сильно піддаються мікробіологічним впливам, є градирні (охолоджувальні вежі). У них утворюється пароповітряна суміш, що відводить теплову енергію, при цьому внутрішні стінки вежі рівномірно нагріваються приблизно до 30 ^оС. Протягом більшої частини року пара має відносну вологість повітря 95 % і великих коливань температури не відбувається. Таким чином, тут створюються сприятливі умови для життя і розмноження бактерій.

На бетонних поверхнях охолоджувальних веж із рН = 5-6 існують бактерії, що біологічним способом утворюють неорганічні кислоти, такі як азотну і сірчану, що й обумовлює пошкодження бетону у вигляді відшаровування піску і відколювання цілих фрагментів бетону. Бактерії утворюють азотну кислоту (нітрифікати), що сприяє зниженню рН до 5-6, а кальцієва складова в результаті цього переходить у розчин Ca(NO₃)₂.

У такому разі найбільш дієвим способом боротьби з біокорозією є обробка експлуатаційних середовищ бактерицидами – водним розчином мідного купоросу (0,1-0,3 мг/л) і хлором (0,4-0,5 мг/л). Ефективним є облицювання конструкцій кислотостійкими матеріалами (плиткою або цеглою).

Стічні води каналізаційних труб є сприятливим середовищем для розвитку анаеробних бактерій, внаслідок активності яких концентрація сірчаної кислоти на вологій поверхні труб може досягати 23 %. При несприятливих умовах бетонні труби круглого перерізу кородують у середньому зі швидкістю 3 мм/рік. Установлено, що шар анаеробних бактерій в каналізаційних трубах складає від декількох міліметрів до декількох сантиметрів і утворюється нижче рівня стічних вод. Цей бактеріальний шар розподіляється рівномірно по всій довжині труб (у 1 см³ цього шару міститься більше 108 видів анаеробних бактерій). Товщина бактеріального шару залежить від сили тертя в граничному шарі «стінка труби - стічна вода» і забруднення стічних вод. Сила тертя залежить, у свою чергу, від густини стічних вод, ухилу каналізаційних труб і інших параметрів. Повністю усунути можливість утворення бактеріального шару на поверхні каналізаційних труб практично неможливо, але встановлені норми щодо допустимої товщини бактеріального шару.

На підприємствах харчової промисловості біокорозія розвивається в наслідок прискореного розмноження грибів і бактерій при виробництві харчової олії, м'ясопродуктів, пива, вина, безалкогольних напоїв, мальтозо-паточної і кондитерській продукції, дріжджів та ін. Тому слід приділяти особливу увагу вибору видів бетону й антисептиків.

Дослідження довели, щозастосування процесу кремнефторизацїї значно сповільнює, але не припиняє корозію цементного бетону при його контакті з тваринними жирами. Магнезіальні цементи не стійкі в агресивному середовищі жирів і не можуть використовуватися у виробничих приміщеннях.Не можна застосовувати сірчаний цемент у бетонах для покриття підлоги, тому що під впливом нагрітого жиру відбувається її руйнування.

Існують бетони стійкі до органічних агресивних середовищ, наприклад, пластбетон на основі фурфурол-ацетонового мономеру (мономер ФА), але він виділяє в повітря фурфурол і ацетон. Санітарно-хімічні й токсикологічні дослідження показали, що як у ранній термін, так і при підвищених температурах концентрації летючих компонентів пластбетону у вигляді фурфуролу й ацетону значно нижче допустимих концентрацій цих речовин у повітрі і тим більше у виробничих приміщеннях. Тому пластбетон на основі мономеру ФА можна рекомендувати як матеріал для будівельних конструкцій на підприємствах харчової промисловості. Його також застосовують у легкій, хімічній і медичній галузях промисловості. З метою застосування світлих і кольорових пластбетонів, хімічно стійких при контакті з органічними речовинами, було запропоновано синтетичне в’яжуче - термопластична епоксидна смола ЕД-6.

На дріжджових виробництвах живильне середовище, на якому вирощуються пекарські дріжджі, є сприятливим для розвитку всіх мікроорганізмів, а в умовах сильної аерації можуть розвиватися і різні види бактерій. Руйнування будівельних конструкцій спостерігаються у вигляді відшарування штукатурки стін і стелі через пару, що піднімається нагору і вологи з підлоги, що шляхом капілярного підсмоктування попадає на стіни. У результаті штукатурка стін і стелі покривається тріщинами глибиною до 5 см, темними плямами і чорним нальотом, який змивається тільки водою під тиском, що ще більш інтенсифікує руйнування цементного бетону, викликаючи вилуговування з нього вільного вапна.

Технологічне середовище пивоварних виробництв приводить до руйнування не тільки підлоги і стін, але й фундаментів, нижньої частини колон, теплоізоляції варочних котлів, труб. Руйнування будівельних бетонних конструкцій протікає дуже швидко. Свіже пиво активніше руйнує глиноземистий цемент, ніж портландцемент, але і портландцемент у складі звичайних бетонів руйнується теж доволі швидко. Тому цементні бетону не придатні для влаштування підлоги на пивзаводах, тому що корозія призводить до частих ремонтів, простоїв виробництва, погіршення санітарного стану.

Аналогічний стан у цехах з виробництва безалкогольних напоїв. Цукор, есенції, плодово-ягідні екстракти, сусло для виробництва хлібного квасу є досить сильним середовищем, що викликає біокорозію мінеральних будівельних матеріалів, у тому числі цементного каменю і бетону. Стічні води цих виробництв, що містять кальціновану соду, хлорне вапно, які використовують при митті посуду і підлоги, також сприяють руйнуванню цементних бетонів. Вода внаслідок дифузії проникає в глибину бетону, насичується вапном і з часом вимиває його з бетону у вигляді гідроксиду кальцію. У результаті один з елементів кристалічного зростка, що забезпечує високу міцність цементного каменю, руйнується. Тому на вищевказаних виробництвах фахівці рекомендують застосовувати безцементні пластбетони на основі фурфуролацетонового мономеру або епоксидних смол, що мають бактерицидні властивості.

Досвід експлуатації будівель на мальтозо-паточному і кондитерському виробництвах показав, що після 3-4 місяців експлуатації конструкції виходять з ладу або мають ознаки руйнування. Це пов'язано з тим, що до складу продукції таких виробництв входять сахароза, мальтоза, глюкоза, фруктоза, які є досить агресивними по відношенню до цементних бетонів.

У кондитерських цехах самими агресивними середовищами є карамельна і мармеладна маса, яблучне пюре і цукрові сиропи, тому що в конструкціях утворюються легкорозчинні солі металів. Кращим захистом у цих галузях виробництва є використання в конструкціях епоксидних пластбетонів, що мають підвищену корозійну стійкість, особливо їх рекомендують для влаштування підлог.

Залізобетонні ємкості виноробної промисловості повинні мати високу хімічну стійкість до дії винопродуктів, органічних кислот, спиртів, ефірів, дубильних і барвних речовин, засобів для миття і дезінфекції, а також непроникність і водостійкість, високу механічну міцність, гладку поверхню, що запобігає скупчуванню і розвитку мікроорганізмів. Такі великі вимоги ускладнюють застосування залізобетонних резервуарів без спеціальних захисних покриттів унаслідок їх малої корозійної стійкості.

Традиційно захисні покриття на внутрішній поверхні залізобетонних ємкостей створюють шляхом обробки розчинами сірчарної і винної кислот, сумішшю парафіну, каніфолі і бітуму. З розвитком хімії високомолекулярних сполук з’явились захисні покриття для підприємств виноробної промисловості, такі як бакелітовий і гліфталевий лаки, лак ВХЛ-400, вініпласт, поліметілметакрилат, епоксидні смоли, епросини, поліефірні смоли і т.д. Але у зв'язку з крихкістю, низькою механічною міцністю і токсичністю їх застосування обмежене.

Найбільш ефективним захистом у цьому випадку служать плівкові покриття, що складаються з епоксидної смоли, тальку, поліетиленполіаміну й етилового спирту.

Для антисептування харчових об'єктів застосовують дезинфікуючі розчини, наприклад, вітчизняний антисептик „Катмін Б” і спеціальні покриття з додаванням біоцидних препаратів, ефективних для боротьби з небажаними бактеріями. З 1999 р. зареєстровано дезинфікуючий засіб „Септабік”(ізраїльського виробництва), який не містить хлору, альдегідів, фенолів і відноситься до третього класу помірковано небезпечних сполук без подальших наслідків. Цей засіб призначений для медичної дезінфекції при інфекціях бактеріальної, вірусної і грибкової етіології в установах різного призначення, у тому числі для дезинфекції поверхонь і устаткування в харчовій промисловості.

Для дезинфекції і стерилізації в харчовій промисловості застосовують розчини препаратів „Біопаг” і „Фосфопаг”, що є універсальними дезинфікуючими засобами нового покоління. Вони мають антимікробну дію стосовно багатьох мікроорганізмів: бактерій (у тому числі збудників сальмонельозу, дизентерії, черевного тифу), вірусів (герпес, грип), анаеробної інфекції та ін.

Для житлових і промислових будівель нехарчового призначення при реконструкції, реставрації і ремонті, особливо вологих підвальних приміщень, цоколів будинків і вологих приміщень найкраще використовувати „Картоцид-компаунд”різних марок, але після попереднього висушування поверхні.

Однією з серйозних причин руйнування мінеральних матеріалів у вигляді штукатурки, бетону, природного каменю, цегли є їх гідрофільність. Замерзання води в порах матеріалу викликає його руйнування, а заселення пор грибами і водоростями призводить до біокорозії. Для вирішення цієї проблеми існує спосіб гідрофобізації.Гідрофобізатори проникають вглиб матеріалу, вистилають поверхню його капілярів і роблять їх такими, що незмочуються, а гігроскопічний матеріал – водовідштовхувальним. Середовище під гідрофобізованою поверхнею зберігає здатність «дихати», бо капіляри тільки трохи звужуються. Мінеральні матеріали після обробки гідрофобізаторами висихають, легшають, збільшують міцність і морозостійкість, у них підвищуються теплоізоляційна здатність. До того ж це один із способів боротьби з висолами, тому що солі, які містяться в камені або цеглі нікуди не пропадають і не виходять назовні. Сучасні гідрофобізатори – це матеріали на основі кремнійорганічних сполук. До них відносяться „Асолін-ВС”, „Аквастоп –А”, „Тіпром ОФ”, „Тіпром К”.

„Асолін-ВС” - кремнійорганічний гідрофобізатор (німецького виробництва), який призначений для нанесення на керамічну і силікатну цеглу, мінеральну штукатурку, мінеральні фарби, бетон, азбоцемент, штучний камінь на цементній основі і на природний камінь, але є непридатним для обробки синтетичних фарб.

„Аквастоп –А” (російський препарат) є пожежобезпечним, не містить органічних розчинників, але має меншу глибину проникання в матеріал, хоча це має значення тільки для погановбираючих матеріалів. Так, на щільних бетонах захисне покриття має товщину 2-3 мм, а на керамічній цеглі – кілька сантиметрів.

Препарати „Тіпром ОФ” і „Тіпром К” є екологічно чистими, не містять розчинників і розводяться водою. Вони добре проникають у матеріал і створюють глибокий водовідштовхувальний шар. Слід відзначити великий термін їх служби – 10 років. Після обробки цими препаратами морозостійкість матеріалу збільшується в кілька разів, а міцність зростає на 24-26 %. Різновидом цих препаратів є „Тіпром В”. Його застосовують для захисту цоколів, відливів, балконів. Він може застосовуватися як ґрунт для будь-яких фасадних фарб, у тому числі на водній основі, при цьому зменшується витрата фарби вдвічі, а термін служби збільшується в 3-6 разів. Якщо до його складу доданий антисептик, він набуває фунгіцидного ефекту і на обробленій поверхні грибні колонії вже не з'являться.

До матеріалів, що потребуютьзахисту від біокорозії,відносяться також герметики. На поверхні прозорих або білих герметиків під впливом цвілевих грибів з'являються плями і нальоти від коричневого до чорного кольору, що негативно позначається на зовнішньому вигляді споруди.У різних країнах проводяться дослідження з розробки конструктивних і хімічних способів захисту герметизуючих матеріалів від ураження цвілевими грибами, особливо матеріалів на основі кремнійорганічних сполук, незалежно від наявності в їх складі фунгіцидів.

На основі цих досліджень вироблені наступні рекомендації із захисту герметизуючих полімерних матеріалів:

- обов'язкове додавання антисептиків до їх складу;

- не допускати постійного зволоження герметика;

- герметик при необхідності треба обробляти чистою водою (без миючого засобу);

- поверхня герметика має бути чистою і періодично дезинфікуватися.

Додатковими заходами боротьби є підтримка в приміщенні відповідних температури і вологості повітря.

Для гідроізоляції конструкцій і споруд використовують гідроізоляційні матеріали, які умовно можна розділити на дві групи:

- традиційні – що приклеюються і обмазувальні на основі полімерів або полімерних смол;

- матеріали проникаючої дії (на основі мінеральної сировини).

Традиційні матеріали при всіх їх позитивних якостях мають ряд істотних недоліків. Але, створюючи щільну, міцну захисну плівку, вони працюють окремо від матеріалу самої конструкції, через несумісність їх реологічних деформативних властивостей. Це приводить до їх відшарування з наступною втратою захисних функцій.

Більш перспективними є матеріали проникаючої дії, застосування яких значно підвищує експлуатаційні характеристики, наприклад, бетону. Принцип їх дії полягає в проникненні під впливом осмотичного тиску хімічно активних речовин у капілярно-пористу структуру бетону, де, взаємодіючи зі складовими цементного каменю, вони утворюють нерозчинні нитковидні кристали, що заповнюють мікротріщини, пори і капіляри бетону. Кристали ущільнюють структуру бетону, тим самим перекриваючи доступ воді, але не повітрю. Глибина проникнення такого герметика в бетон може досягати 100 мм і більше (суцільним фронтом) залежно від щільності основи.

До таких матеріалів відносяться суміші „Гідротекс”, мастика „Гіпердесмо”, система „Ізоспан”, „Акватрон”, „Пенетрон”, гнучка цементна мембрана „Фенікс”, „Еволіт-гідро”, багатоцільовий антисептичний препарат „Картоцид-компаунд”.

Кожна марка має свою область застосування. Ці препарати не токсичні і вирішують цілий ряд завдань, а саме гідроізоляційний захист конструкцій, антибактеріальна санація, теплоізоляція будинків і споруд.

· Біокорозія органічних будівельних матеріалів

Біокорозія полімерних матеріалів. В останні роки в промисловості й будівництві досить широко впроваджуються синтетичні полімерні матеріали. Раніше передбачалося, що пластики не піддаються дії біокорозії, але такі випадки спостерігаються досить часто. Результати досліджень показали, що самі по собі пластмаси менш піддані руйнуванню мікроорганізмами, ніж їх складові компоненти, такі як стабілізатори, пластифікатори, барвники, наповнювачі, що робить полімерні матеріали більш уразливими для мікроорганізмів, змінюючи їх забарвлення, викликаючи втрату еластичності й зниження міцності.

Є припущення, що для мікроорганізмів пластифікатори і стабілізатори служать живильним середовищем, тому що до їх складу входять ефіри жирних кислот, а вони дуже сильно піддаються руйнуванню грибами. Інші вчені затверджують, що гриби уражають полімери з довгими ланцюжками молекул, типу поліетилену, полівінілхлориду, полістиролу, витягаючи з них вуглець. У процесі впливу на матеріал гриби, виділяючи ензими, руйнують довгі ланцюги молекул, розчленовуючи їх на більш короткі фрагменти, після чого вони стають доступні грибам.

Після ураження матеріалу грибами настає його повна деструкція, причому гриби створюють сприятливі умови і для розмноження бактерій, під впливом яких відбувається руйнування поверхні полімеру.

Для надання полімерним матеріалам стійкості до мікробіологічної корозії у ряді випадків можна обмежитися регулюванням температурного режиму, особливо на складах при їх зберіганні. Найбільш надійним способом є антисептування, причому введення антисептика більш ефективне на стадії виготовлення полімерного матеріалу.

Біокорозія лакофарбових матеріалів. Вплив біокорозії зазнають також багато видів лакофарбових матеріалів. Можуть уражатися мікроорганізмами емульсійні фарби і такі, що містять лляну олію, на основі алкідних смол, поліуретанів та ін. Так, цвілеві гриби звичайно утворюються на зволожених пофарбованих поверхнях стін, стель, віконних блоків, при цьому з'являються чорні й коричневі плями, відбувається відшарування фарби. Ураження може бути прямим і непрямим. Установлено, що гриби синьої гнилі можуть уражати лакофарбову плівку, розвиваючись не на поверхні, а під нею.

Попередити біологічні пошкодження лакофарбових матеріалів, таких як лаки, фарби, емалі і мастики, без погіршення їхніх експлуатаційних характеристик можна доданням до їх складу фунгіцидів, наприклад, „Картоциду”(це препарат нового покоління і відноситься до металовмісних сполук) у кількості 4 %. При санації приміщень з підвищеною вологістю (підвали житлових будинків і споруд, овочесховища і т.п.) бажано після обробки „Картоцидом” покрити оброблені поверхні гідроізолюючими матеріалами.

Останнім досягненням науки є використання в якості біодобавок для лакофарбової продукції і сухих сумішей (шпаклівки, штукатурки, ґрунтовки) наночасток срібла, антисептичні властивості якого відомі з глибокої давнини.

Біокорозія деревини. Одним з важливих завдань при використання об'єктів, виконаних з деревини і деревних матеріалів, є підвищення терміну їх служби. Відомо, що для заготівлі 20 млн. м³ деревини, що йде на протигнильні ремонтні роботи, щорічно невиправдано вирубується ~ 300 тис. га лісу.

Деревина як будівельний матеріал відрізняється високими механічними і теплотехнічними властивостями, а низька щільність, транспортабельність, декоративність обумовлює економічну доцільність широкого її застосування в будівництві. Поряд з цим деревина має ряд недоліків, пов'язаних із впливом біологічних агентів – грибів, цвілі і комах.

Деревина як субстрат, будучи неоднорідною за складом і структурою, є живильною речовиною і місцем існування мікроорганізмів, що селяться в ній. Якщо умови істотно міняються в часі, змінюються і комплекси мікроорганізмів.

Умовами, що викликають загнивання і руйнування деревини, є її підвищена вологість (більше 20 %), застій навколишнього повітря, підвищена вологість повітря (більше 65 %) при позитивних температурах від +3^оС до +44^оС. Вологість і застій повітря сприяють розвиткові грибів у деревині.

При огляді конструкцій необхідно звертати увагу на характерні ознаки ураження деревини, а саме: наявність мокрих плям і цвілі на стелі, перегородках, конструкціях типу крокв, балок та ін.; прогини і хиткість дерев'яних перекриттів; специфічний грибний запах у закритих приміщеннях; зміна кольору деревини, її руйнування, глухий звук при ударі. При наявності хоча б однієї з цих ознак треба провести більш ретельне обстеження конструкцій з їх розкриттям.

Існують такі види грибів, що уражають деревину: гриби цвілі; гриби синяві; гриби гнилі; гриби помірної гнилизни. Основними елементами живлення грибів є вуглець, азот, фосфор, залізо, кальцій і магній, джерелом енергії служить глюкоза. Якщо глюкоза знаходиться в нерозчинній формі, наприклад, у вигляді целюлози, паперу, бавовни, деревини, то гриби виділяють ензими, що переводять ці матеріали в зручну для засвоєння форму. Здатність цвілевих грибів уражати таке широке коло матеріалів пояснюється наявністю в них великого набору ферментів, склад яких може змінюватися залежно від джерела живлення. Фумарова, глюконова, щавлева, бурштинова та інші кислоти, що є проміжними продуктами цього процесу, викликають корозію органічних матеріалів – роз'їдання, зниження маси, зміна забарвлення, втрата міцності. Крім цього ураження деревини цвіллю робить її гігроскопічною, що сприяє виникненню гнилизни.

Найбільшу небезпеку мають гриби, що викликають гнилизну. Для свого живлення вони використовують стінки клітин, що різко знижує міцність деревини. Швидкість росту грибів гнилі залежить від вологості, температури і провітрювання приміщення.

Специфіка пиломатеріалів з деревини полягає в тому, що їх виготовляють зі свіжозрубаного круглого лісу, заболонь яких має ще живі клітини. Прийнято розрізняти наступні типи грибкових уражень свіжозрубаної деревини: цвіль; забарвлення заболоні; брунатність (зустрічається тільки в листяних порід). Усі ці пошкоджень супроводжуються зміною кольору деревини залежно від характеру зараження деревини і поширення в ній грибів розрізняють поверхневе і глибоке забарвлення і два види ураження – підшарову і підкладкову синяву. До поверхневого відноситься забарвлення, що проникає углиб деревини менш ніж на 2 мм, тобто приблизно на величину пропуску на стружку. До глибокого відносяться добре помітні на поверхні забарвлення, що проникають вглиб деревини більше ніж на 2 мм. Такий вид ураження деревини призводить до істотного зменшення в'язкості, в порівнянні зі здоровою деревиною, тому її застосування для виготовлення відповідальних деталей, що мають ударні навантаження, обмежене.

Існує багато видів грибів, які руйнують деревину. Вони розрізняються між собою за формою, будовою і забарвленням грибниці, шнурів, плодових тіл і спор, а також за швидкістю і ступенем руйнування деревини. Часто ураження деревини має комплексний характер. Будь-яке біологічне пошкодження створює сприятливі умови для виникнення інших видів уражень. Наприклад, свіжозрубаний ліс піддається нападу комах, таких як жук-вусань і терміти. Коли в деревині з'явилися канали, проїдені жуками, займатися шприцуванням цих каналів вже марно, тому що жуки звідти вже пішли.

Необроблений антисептиками або іншими захисними засобами сухий лісоматеріал також легко уражається термітами, причому терміти сильніше всього уражають вже уражену грибами деревину. Тому більше шести місяців навіть чиста, але не оброблена антисептиком деревина лежати не може. Зберігати її треба обов'язково в провітрюваних приміщеннях, не припустиме створення «парникового ефекту».

Серед шкідників мертвої деревини в будівлях особливо поширені точильники, вусані й слоники деревогризи. За силою руйнування деревини вони не поступаються грибам, але мають осередковий характер, тому що жуки з покоління в покоління відкладають яйця в те саме місце, а це сильно послаблює дерев'яні конструкції і може призвести до їх обвалення.

Основними методами захисту дерев'яних конструкцій від біопошкоджень є проведення конструктивних заходів і застосування хімічних методів захисту.

Конструктивні заходи розробляють на стадії проектування будівництва, ремонту або реконструкції цивільних будинків з різним функціональним призначенням разом з прийнятими при цьому архітектурно-планувальними і конструктивними рішеннями. Основним їх завданням є виключення можливості зволоження дерев'яних конструкцій у період експлуатації будинків. Конструктивні заходи дають також змогу висушувати сиру деревину в будинках, хоч використання сирих лісоматеріалів не рекомендується.

Дуже небезпечним джерелом зволоження є конденсація вологи. У всіх випадках вона пов'язана з перепадом температур. Конденсація може бути безперервною (систематична конденсація) протягом тривалого періоду експлуатації або пульсуюча, що діє короткочасно але з багаторазовим повторенням (диференціальна конденсація). Сконденсована волога може випадати як на поверхні, так і в товщі матеріалів. Конденсація відбувається протягом усього часу, поки температура матеріалу залишається нижче температури точки роси повітря, що омиває матеріал. При цій температурі повітря температура точки роси тим вища, чим більша його відносна вологість.

У разі застосування паропроникних матеріалів у зовнішніх стінах будинків з опаленням виникає систематичний дифузійний рух водяної пари, спрямований у бік меншого парціального тиску. У районах з холодним кліматом такий рух вологи встановлюється на весь зимовий період у напрямку з приміщення назовні. При утепленні стін зовні конденсація не відбувається, тому що температура шарів стіни, прикритих теплоізоляційним матеріалом, залишається вище температури точки роси.

Пароізолюючий шар на холодній зовнішній поверхні стіни перешкоджає виходу водяної пари і на внутрішній поверхні відбувається конденсація вологи. Улаштування такого шару на теплій поверхні стіни, навпаки, перешкоджає прониканню пари з приміщення в стіну, така конструкція забезпечує висихання матеріалу стіни навіть якщо його первинна вологість була підвищеною.

Використовують конструкції дахів з поєднаною дією: влаштовують з холодної сторони покриття паронепроникним руберойдом, щоб водяна пара не проникала в товщу теплоізоляційного матеріалу а знизу укладають шари пароізоляції. Кращим є рішення, коли під покрівельним матеріалом влаштовують повітряний прошарок, зв’язаний із зовнішнім повітрям. Таким чином можна досягти висихання матеріалу.

Для запобігання загниванню дошок підлоги або плитних матеріалів, що укладаються на ґрунт або на піщану подушку, треба провітрювати підпілля, застосовувати сухі матеріали основи або влаштовувати суцільний пароізолюючий шар. У дощатих перекриттях слід влаштовувати продухи, а кінці балок, що вставляються в гнізда, обмазувати або обертати гідроізоляційними матеріалами й укладати із зазором не менше 3 см між стінкою гнізда і торцем.

У горищних перекриттях, щоб уникнути конденсату на конструкціях, які несуть навантаження, необхідно, щоб тепле повітря з приміщень не проникало через перекриття.

Хімічний захист деревини від біокорозіїпередбачає застосування антисептиків. Антисептики повинні відповідати таким вимогам: безпечність для людей; ефективність дії проти всіх різновидів мікроорганізмів, на які вони спрямовані; економічність; хімічна стабільність; не проявляти активність щодо фізичних і хімічних властивостей матеріалу; не погіршувати інші показники якості виробів.

Крім того, антисептики повинні мати специфічні властивості: не впливати на обробку матеріалу; не підвищувати його горючість; добре проникати в деревину, щоб забезпечити захист на якомога більшу глибину; добре розчинятися у воді або в доступних легких органічних розчинниках; не надавати запаху деревині після її обробки.

Хімічні речовини, які використовують для знищення тих чи інших видів шкідливих організмів, називаються пестицидами. Пестициди широко застосовують для боротьби з мікроорганізмами, що викликають слизоутворення у водних системах і біологічне обростання устаткування, для захисту органічних целюлозовмісних матеріалів, від руйнування мікроорганізмами (гриби, бактерії й ін.), а також для знищення в них хвороботворних мікробів.

Розрізняють такі види пестицидів:

- бактерициди - для боротьби з бактеріями і бактеріальними хворобами рослин;

- фунгіциди – для боротьби з грибами;

- інсектициди– для боротьби з комахами;

- альгіциди – для боротьби з шкідливими водоростями;

- антисептики або мікробіоциди– для запобігання руйнуванню органічних матеріалів мікроорганізмами;

- герміциди - знищують як бактерії, так і гриби або пригнічують їх розвиток;

- спороциди – знищують не тільки мікроорганізми, але і їх спори.

Мінімальна кількість пестициду або його мінімальна концентрація, необхідна для повного знищення бактерій, називається бактерицидною, а для пригнічення їх розвитку – бактеріостатичною.

Вимоги до пестицидів:

- знищувати і пригнічувати розвиток усіх видів мікроорганізмів, що є в даному виробництві при такій концентрації, щоб його застосування було економічно доцільне з урахуванням його вартості;

- бути хімічно стійким у даних умовах застосування (рН середовища, температура та ін.);

- не взаємодіяти хімічно з продуктом, що захищається, наприклад, з целюлозою;

- не адсорбуватися і не утримуватися волокнистою масою деревини;

- не утруднювати процес виробництва (спінюватися, прилипати і т.п.);

- не призводити обладнання до корозії;

- не мати неприємного запаху ;

- не погіршувати якість кінцевої продукції;

- бути нетоксичним для людей, тварин і усіх видів риб, що є у водоймах, куди скидаються стічні води;

- бути недефіцитним і зручним у застосуванні.

За способом застосування найбільш зручними є водорозчинні пестициди, що звичайно не вимагають добавок, а вводяться у вигляді водного розчину. Вибір антисептика і спосіб його застосування залежать від призначення та умов його використання. Самим перспективним у даний час препаратом для боротьби з біокорозією є серія препаратів «Картоцид-компаунд», що відповідає всім перерахованим вище вимогам.

Для захисту деревини від інших видів корозії існує ще комплексний підхід. При зволоженні дерев'яні конструкції деформуються (розбухають або всихають), у результаті чого елементи жолобляться, розтріскуються, а в клеяних з'єднаннях виникають внутрішні напруження, що знижують їх міцність і довговічність. Природно, що захищена від вологи деревина не піддається і біокорозії.

Для захисту від набрякання деревину просочують гідрофобними речовинами або покривають поверхню водостійкими фарбами і лаками. Але така обробка повністю не усуває сорбційного зволоження. Щоб повніше захистити деревину від набрякання, її просочують петролатумом, розплавом сірки, кремнійорганічними полімерами, гідрофобними антисептиками, поліетиленгликолем.

Просочення підвищує опір стиранню, загниванню і дії хімічно агресивних середовищ. Просочену деревину застосовують для опор, стояків, щитів опалубки. Кремнійорганічні полімери мають гідрофобну дію, високу тепло- і термостійкість, здатність хімічно зв'язуватися з деревиною. Це особливо важливо для клеяних конструкцій. Недоліком цього способу є забарвлення деревини жовтим відтінком, що позначається на її декоративних властивостях.

Гідрофобні антисептики корисно застосовувати в тих випадках, коли деревина знаходиться в умовах мінливої вологості повітря або змінних коротких періодів зволоження і висихання. Захист можна проводити шляхом занурення деталей у розчин, короткочасного просочення під вакуумом або шляхом поверхневого нанесення рідких складів на деревину.

При обробці поліетиленгликолем можна використовувати сирі заготівлі. Після просочення деревина набухає не більше ніж на 0,5 %, тобто в 10 разів менше, ніж до обробки. Оброблену деревину можна стругати, шліфувати, свердлити, склеювати й фарбувати. Для склеювання придатні карбомідні і фенольні клеї, а для фарбування – поліуретановий лак.

Ацетилування - це обробка деревини парами оцтового ангідриту з невеликою кількістю пари азотної і соляної кислот при Т = 100-130 ^оС протягом 8-16 годин. Тривалість обробки залежить від породи і вологості деревини. Процес ацетилування при необхідності можна проводити під тиском. У результаті ацетилування значно зменшується розбухання деревини, підвищується стійкість до загнивання і ураження комахами. Таку оброблену деревину можна застосовувати на відкритому повітрі.

Вибір лакофарбових покриттів для захисту деревини досить широкий – від олійних фарб і оліф до синтетичних емалей холодного і гарячого сушіння. Але всі емалі й лаки треба антисептувати. Для прозорої обробки і водозахисну застосовують перхловініловий лак та покриття на основі алкідних і вінілових полімерів, а також хлорованого каучуку.

Гарні захисні властивості мають фарби й емалі, наповнені алюмінієвою пудрою, яка надає поверхні відсвіту і не перешкоджає волого- і повітрообміну деревини. Деталі, пофарбовані алюмінієвими фарбами стають важкозапальними. Їх використовують для фарбування клеяних балок, ферм, панелей стін, козирків, навісів над платформами.

Читайте також:

1. L2.T4/1.1. Засоби періодичного транспортування штучних матеріалів.
2. L2.T4/1.2. Засоби безперервного транспортування матеріалів. Транспортери.
3. L2.T4/1.3. Засоби дозування сипучих матеріалів.
4. Біологічна безпека харчової сировини і продуктів
5. Біологічна дія іонізуючих випромінювань
6. Біологічна дія іонізуючих випромінювань
7. Біологічна дія іонізуючих випромінювань. Ознаки радіаційного ураження
8. Біологічна дія іонізуючого випромінювання
9. БІОЛОГІЧНА ДІЯ МАГНІТНОГО ПОЛЯ
10. Біологічна роль
11. Біологічна роль

Переглядів: 2763