Довговічність бетону: чим небезпечна мікробіологічна корозія і як захистити від неї бетон

Бетон є найбільш розповсюдженим будівельним матеріалом у світі. Щорічно на 1 людину в світі «заливають» 1м3 бетону.

Цей матеріал є дружнім до довкілля, більше того, бетон пожиттєво поглинає викиди СО2 із атмосфери.

Однак, довкілля не є дружнім до бетону. В процесі експлуатації, конструкції із цементного каменю піддаються руйнівному впливу таких факторів навколишнього середовища, як: вода, температурні коливання, вітер, мікроорганізми.

Питанням захисту бетону від руйнування займається чимало наукових та промислових інституцій, беззаперечним лідером серед яких є компанія із США Penetron International, LTD.

Ця компанія є флагманом на ринку кристалічних гідроізоляційних матеріалів, що, власне, і покликані захищати будь-яку конструкцію від руйнівного впливу води та водорозчинних хімікатів. Підприємство ефективно функціонує на цьому ринку з 70-х років минулого сторіччя. За цей час Penetron International, LTD набула чималого досвіду в питаннях гідроізоляції, що додає їй значної авторитетності в цій сфері.

Крім суто гідроізоляційного захисту, Penetron International, LTD займається питанням збереження первісного стану бетону, що піддається постійному мікробіологічному впливу, а як наслідок - корозії.

Розберемося із цим докладніше.

Що таке мікробіологічна корозія?

Мікробіологічна корозія являє собою будь-які небажані зміни у властивостях органічних і неорганічних матеріалів, причиною яких є розвиток і метаболізм мікроорганізмів. Метали, сплави, будівельні матеріали, в тому числі бетон - найбільш активно руйнують бактерії, що утворюють сильні неорганічні кислоти- сірчану й азотну. Мікробіологічна корозія (MIC) має місце, коли сірчана кислота, що продукується специфічними бактеріями, розʼїдає цементну пасту – оголюючи арматуру та наповнювач в бетоні.

Головна роль у створенні агресивних середовищ у аеробних умовах належить тіоновим бактеріям, які окислюють широке коло сполук сірки до сірчаної кислоти. Крім того, життєдіяльність цих бактерій знижують pH середовища існування до 0,6 – що є катастрофічним для бетону. В свою чергу, Ацидофільні організми, що здатні окислювати залізо (тобто бактерії, що поїдають залізо) розʼїдають оголену арматуру.

Саме життєдіяльність тіонових та ацидофільних бактерій є причиною корозії бетону самопливних каналізаційних колекторів - однієї з найбільш гострих проблем експлуатаційної надійності водовідведення як в Україні, так і за кордоном. Газова частина колекторів, труб та відстійників є місцем найбільшого скупчення бактерій, що із часом призводить до повного руйнування бетону та проривам в мережах водовідведення. Ліквідація наслідків таких аварій є ресурсозатратним процесом, що змушує владу та науковців постійно шукати шляхи захисту бетонних споруд від мікробіологічної корозії.

Які ж існують шляхи захисту від МІС?

Виходячи із твердження, що мікробіологічну корозію спричиняють агресивні кислоти (сірчана та азотна), а їх поява зумовлена наявністю великої кількості тіонових та ацифдофільних бакетрій, стає зрозумілим, що шлях боротьби із ними лежить в двох основних напрямках:

1. Зменшення кількості бактерій в газовій частині камери.
2. Поверхневий захист конструкції від впливу кислот.

Досягти цього можливо за рахунок:

• Надання бетону стійкості до pН 0.6-13 та зниження його водопоглинання.
• Надання бетону властивостей електрофізичного знищення анаеробних бактерій в газовій частині камер.
• Влаштування захисного поверхневого покриття, що є абсолютно сульфато та кислотостійким.

Зменшення водопоглинання бетону

Враховуючи пористу структуру бетону, зменшити його водопоглинання можна лише сталим ущільненням.

Стале ущільнення бетону можливе за рахунок створення в його порах, капілярах та мікротріщинах водонерозчинних кристалів, що стануть невід’ємною частиною структури бетону. З таким завданням можуть впоратися суто кристалічні проникаючи матеріали.

У випадку нового будівництва радимо скористатися домішкою до бетону Penetron Admix. Якщо з якихось причин не вдалося використати домішку, тоді можна скористатися матеріалом поверхневого нанесення Penetron.

Надання бетону властивості до електрофізичного знищення тіонових та ацидофільних бактерій на його поверхні

Для наділення бетону властивістю до самознищення руйнівних для нього бактерій слід використовувати домішку PENETRON BIOMIC.

Технологія PENETRON BIOMIC - це мікробіостатичний засіб, що був зареєстрований в Агентстві з охорони навколишнього середовища США (EPA). Матеріал розриває стінки мікробних клітин при контакті. Це повне електрофізичне знищення мікробів, які контактують з ним. PENETRON BIOMIC має необмежений ресурс, а також він стійкий до вимивання і не мігрує по бетону, тому  зберігає свою ефективність на невизначений термін.

PENETRON BIOMIC – це протимікробна домішка, що додається до бетону на етапі замішування. Матеріал утворює молекулярний звʼязок із бетоном, попереджуючи мікробіологічно індуковану корозію за рахунок зменшення росту мікроорганізмів, що пошкоджують бетон та викликають запах, таких як бактерії, водорості та гриби.

Матеріал може бути використаний як на етапі будівництва, так і в процесі ремонту. У цьому випадку додавання домішки BioMic можливо безпосередньо в розчин матеріалу PENETRON перед нанесенням.

Матеріал було протестовано на відповідність ISO 22196 шляхом занурення зразків у середовище із pH нижче 6,5 на 24 год. В результаті на поверхні зразків було знищено 99% бактерій, що є продуцентами МІС.

PENETRON BIOMIC ефективно працює в середовищі із pH від 0,6 до 9. Проте матеріал не робить бетон стійким до дії сульфатів та кислот. Для цього є кристалічні матеріали Penetron ARC.

PENETRON ARC активне мінеральне захисне покриття, спеціально розроблене для анаеробних умов. PENETRON ARC застосовується на бетонних поверхнях, де існують анаеробні умови і утворюються сильні кислоти в зоні підвищеного газоутворення. Сильні кислоти, зокрема сірчана, вступають в хімічну реакцію з PENETRON ARC, перетворюючи покриття в щільну кислотостійку оболонку, яка захищає і продовжує термін служби бетонної поверхні.

Переваги:

1. Стійкий до дії кислот (pH 0.6-12+)
2. Стійкий до механічних пошкоджень
3. Наноситься по вологій основі
4. Використовується тільки для газової зони (здешевлення проекту)
5. Відсутність втягнутих парів між ARC та бетоном за рахунок проникнення в основу.

Матеріал був протестований декількома лабораторіями світу, а зараз проходить науково-практичне тестування на базі Київського водоканалу за підтримки НДІБК.

Випробування на адгезію

Зразки були занурені в 0.2 M of H2SO4 на 56 днів.

• Через 28 днів = 0.90 MПa / 130 psi (міцність на відрив)
• Через 56 днів = 0.93 MПa / 135 psi (міцність на відрив)

Таким чином можна стверджувати, що використання комплексного рішення від Penetron дозволяє забезпечити надійний захист бетонних конструкцій, а саме:

1. Сульфатостійкість за рахунок кристалічних технологій та робочий діапазон pH 3-11.
2. Знищення тіонових бактерій на електрофізичному рівні за рахунок BioMic
3. Поверхневий захист від сірчаної кислоти за рахунок кислотоактивуємого покриття Penetron Arc, що працює в pH діапазоні 0,6-12+

Джерело: Penetron
Інформацію опубліковано на правах реклами