авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:     | 1 |   ...   | 2 | 3 || 5 |

Биодеструкция и биозащита строительных композитов

-- [ Страница 4 ] --

Из результатов исследования следует, что устойчивость композитов к действию мицелиальных грибов, содержащих различное количество биоцидной и уплотняющей добавок – различная. Также выявлено, что введение препарата «Тефлекс» одновременно с уплотняющей добавкой способствует повышению биостойкости.

При испытании по методу 1 у составов, содержащих добавку в количестве 4 мас.ч. повышается грибостойкость, при исследовании биостойкости по методу 3 введение биоцидного препарата в количестве 5 и 10 мас.ч. приводит к снижению обрастаемости, соответственно, от 5 баллов до 4 и 3 баллов.

В результате обработки результатов эксперимента были получены математические модели физико-механических свойств цементных композитов, содержащих биоцидную и уплотняющую добавки. Прочность на сжатие описывается следующими математическими зависимостями:

Y=23,18+2,288·X1·X2–3,863·X22–0,457·X12X2–0,762·X1X22+4,575·X14+11,895·X24 (для ненаполненных композитов)

Y=11,78–1,963·X22–0,232·X12X2–0,387· X1X22+2,325·X14+6,045·X24 (для наполненных композитов)

Для показателей водонепроницаемости цементных композитов построены уравнения:

Y=1,01–0,159·X22–0,181· X1X22 +0,352·X24 (для ненаполненных составов)

Y=0,933–0,106·X1·X2–0,133·X22 +0,114·X14+0,409·X24 (для наполненных составов)

Из рис. 2, на котором приводится изменение прочности на сжатие, следует, что изменение показателя для ненаполненных и наполненных составов в зависимости от количественного содержания добавок имеет похожий характер. Наиболее высокие показатели прочности соответствуют составам с повышенным содержанием фунгицидной и уплотняющей добавок.

а) б)

Рисунок 2. Зависимость показателя прочности на сжатие ненаполненных (а) и наполненных (б) цементных композитов от содержания биоцидной и уплотняющей добавок

На рис. 3 приведены результаты испытаний ненаполненных и наполненных цементных композитов на водонепроницаемость. Введение уплотняющей добавки в количестве 5 мас. ч. от массы цемента повышает водонепроницаемость образцов почти в 3 раза. Наибольшего значения показатель водонепроницаемости достигает как у ненаполненных, так и наполненных образцов с повышенным содержанием добавок.

а) б)

Рисунок 3. Зависимость показателя водонепроницаемости ненаполненных (а) и наполненных (б) цементных композитов от содержания биоцидной и уплотняющей добавок

Результаты проведенных исследований позволяют сделать вывод, что совместное введение в цементные составы биоцидной и уплотняющей добавок повышает биостойкость и физико-механические свойства композитов.

Влияние биоцидной и противоморозной добавок на биостойкость и физико-химические свойства цементных композитов показано в табл. 7.

Таблица 7

Составы цементных композитов и их обрастаемость мицелиальными грибами

Содержание биоцидной добавки, мас. ч. Содержание противоморозной добавки, мас. ч. Наполнитель Устойчивость к действию грибов, балл Характеристика по ГОСТ
Метод 1 Метод 3
1 2 3 4 5 6
0 0 - 1 4 грибостойкий
4 0 - 0 5 грибостойкий
8 0 - 0 4 грибостойкий
0 2,5 - 0 4 грибостойкий
4 2,5 - 0 4 грибостойкий
8 2,5 - 0 5 грибостойкий
0 5 - 0 5 грибостойкий
4 5 - 1 4 грибостойкий
8 5 - 0 4 грибостойкий
0 0 песок 2 5 грибостойкий
4 0 песок 1 5 грибостойкий
8 0 песок 1 4 грибостойкий
0 2,5 песок 1 4 грибостойкий
4 2,5 песок 0 5 грибостойкий
8 2,5 песок 1 5 грибостойкий
0 5 песок 0 5 грибостойкий
4 5 песок 0 4 грибостойкий
8 5 песок 0 5 грибостойкий

Было установлено, что рассматриваемые добавки оказывают влияние не только на биологическое сопротивление, но и на основные физико-технические свойства материалов.

В результате обработки результатов эксперимента были получены математические модели физико-механических свойств цементных композитов, содержащих биоцидную и противоморозную добавки. Прочность на сжатие описывается следующими математическими зависимостями:

Y=0,708+0,011·X1+0,093·X2–0,039·X1X2+0,059·X22 +0,103·X1 X22–0,059·X12X22 (для ненаполненных композитов)

Y=0,494+0,136·X1+0,098·X2–0,055·X1X2+0,003·X22 –0,094·X1 X22–0,085·X12X22 (для наполненных композитов).

Для показателей морозостойкости цементных композитов построены уравнения:

Y=0,694+0,029·X1+0,089·X2–0,053·X12+0,002·X22 –0,007·X12X2+0,040·X12X22 (для ненаполненных составов)

Y=0,624+0,026·X1+0,080·X2–0,048·X12+0,002·X22 –0,009·X12X2–0,003·X1X22+0,039·X12X22 (для наполненных составов).

На рис. 4 приведены графики изменения коэффициента стойкости композитов при выдерживании в биологически агрессивных средах в течении 180 суток от содержания фунгицидной и противоморозной добавок.

а) б)

 Зависимость изменения коэффициента-16 Зависимость изменения коэффициента-17

Рис. 4. Зависимость изменения коэффициента стойкости ненаполненных (а) и наполненных (б) цементных композитов от содержания фунгицидной и противоморозной добавок

Более высокую стойкость показали как ненаполненные, так и наполненные составы с повышенным содержанием добавок.

Проведенные исследования морозостойкости цементных композитов показали большее снижение прочности наполненных цементных композитов после замораживания и оттаивания.

По результатам испытаний построены линии равных значений коэффициента морозостойкости (рис. 5). Из графиков следует, что введение противоморозной добавки повышает морозостойкость фунгицидных составов более чем на 15-35%.

а) б)

 Зависимость изменения коэффициента-18 Зависимость изменения коэффициента-19

Рис. 5. Зависимость изменения коэффициента морозостойкости после 100 циклов испытаний ненаполненных (а) и наполненных (б) цементных композитов от количественного содержания фунгицидной и противоморозной добавок.

Таким образом, введение в состав цементных композитов противоморозной добавки – формиата натрия – способствует увеличению срока службы материалов.

В шестой главе проведены исследования по оценке экономических последствий биоповреждений и мероприятий по повышению биостойкости строительных материалов и изделий.

Разработанная методика определения потерь от биоповреждений основывается на сум­марном выражении затрат материальных, трудовых и энергетичес­ких ресурсов, вызываемых биокоррозией строительных конструкций. Общие издержки от биоповреждений связаны с потерями материалов, снижением эффективности использования основных фондов, с затратами на защиту от биоповреждений при производстве продукции и эксплуатации основных фондов. Потери от биокоррозии строительных конструкций при эксплуатации зданий и сооружений разделяются на прямые и косвенные. К прямым потерям относятся: количество и стоимость конструкций и их элементов, подвергнувшихся биоразрушениям, которые заменяются при их полном износе и ликвидации до истечения срока амортизации; стоимость конструкций и их элементов, замененных при проведении капитального и текущего ремонтов; стоимость поврежденных конструкций и полуфабрикатов, списанных по причине разрушительного воздействия биологически агрессивных сред при транспортировке и хранении. К косвенным потерям относятся потери и убытки, связанные с простоем размещенного в производственном здании основного технологического оборудования и машин во время ремонтов строительных конструкций и снижением объема или ухудшением качества выпускаемой продукции, а также потери материалов и продукции и возмещение ущерба смежным отраслям и окружающей среде, возникающего из-за биоповреждений конструктивных элементов зданий и сооружений.

Оценен экологический ущерб от биоповреждений, сопровождающихся загрязнением окружающей среды, который следует подразделять на сумму некоторых дополнительных потерь и затрат из-за аварийных ситуаций, включающую как дополнительные затраты на охрану природы, так и дополнительный экологический ущерб от загрязнения окружающей среды.

Разработанная методика определения экономической эффективности проектных решений защиты от биоповреждений предусматривает сравнение совокупных капитальных вложений и эксплуатационных расходов по рассматриваемым вариантам защиты с учетом фактора времени и срока службы строительного объекта.

Предложено оптимизацию (минимизацию) издержек от биоповреждений проводить в зависимости от степени долговечности кон­струкций, обеспечиваемой различными средствами и методами защиты от биоповреждений при установленной степени воздействия агрес­сивной среды (рис. 6).

В основу разработки расчетной формулы для определения сравнительной экономической эффективности защиты строительных конструкций от биоповреждений положен метод сравнения со­вокупных затрат с учетом фактора их разновремен­ности и сфер приложения. При этом учитываются затраты в сфере создания и поставки биостойких материалов и конструк­ций, в сфере возведения строительных объектов с защитой от биоповреждений и в сфере эксплуатации зданий и сооружений.

В седьмой главе приведены разработанные методики экономической оценки биоповреждений и методов повышения биостойкости в строительной отрасли и сведения о внедрении результатов исследования, в частности повышения биостойкости строительных материалов и изделий и разработки методик для технико-экономической оценки ущерба от повреждений и мероприятий по биозащите зданий и сооружений. Разработана методика проведения исследований на действующих предприятиях с целью определения эксплуатационных расходов и потерь от биоповреждений строительных конструкций, экономической эффективности методов повышения биостойкости, которая прошла апробацию в ОАО «Проектный институт «Мордовгражданпроект» в г. Саранске. Приведены принципиальные технологические схемы изготовления строительных растворных смесей с фунгицидной добавкой «Тефлекс» и биостойких бетонов, прошедшая промышленную апробацию на ОАО «ЖБК-1» в г. Саранске. Осуществлена привязка разработанной технологии изготовления биостойких бетонов к технологии производства фундаментных блоков и строительных растворов. Выпущена опытно-промышленная партия изделий с применением местных сырьевых ресурсов. Определена экономическая эффективность применения фунгицидной добавки «Тефлекс» при изготовлении блоков стен подвала здания. За исходный вариант принималась конструкция подвала здания из бетонных блоков без введения каких-либо добавок в бетон. Предлагаемый вариант представляет собой конструкции подвала здания, при изготовлении которой в бетонную смесь вводится фунгицидная добавка, что позволяет повысить биостойкость бетона и тем самым увеличить межремонтные сроки конструкции. Ожидаемый годовой экономический эффект от внедрения биостойких бетонов составляет: 1530 руб. на 1 м3.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

1. Выявлена роль биокоррозии в разрушении строительных материалов и конструкций. Проведены исследования биодеструкции эпоксидных, полиэфирных, фурановых, жидкостекольных, цементных и гипсовых композитов в стандартных средах мицелиальных грибов и модельных средах метаболитов мицелиальных грибов и бактерий. Установлены количественные зависимости изменения коэффициента стойкости и массосодержания композитов при выдерживании в средах. Сравнение показателей стойкости композитов в водных растворах кислот и щелочей, а также в воде и модельных биологических средах указывает на то, что биологическая среда также приводит к существенному понижению прочности материалов и это необходимо учитывать. Установлено, что разрушение полимерных и жидкостекольных композитов в модельных средах метаболитов микроскопических организмов проходит по диффузионному механизму, а у цементных и гипсовых материалов она идет по гетерогенному механизму.

2. Разработаны способы повышения биостойкости цементных композитов посредством пропитки пористой структуры материалов и изделий фунгицидными составами, введения фунгицидных соединений в составы материалов во время их приготовления, введения в составы заполнителей с модифицированной фунгицидами поверхностью и пористых наполнителей, содержащих в пористой структуре фунгицидные компоненты. На примере использования соединений на основе гуанидина, перманганата калия, медного купороса показана эффективность применения разработанных способов. Установлены закономерности структурообразования цементных композитов с биоцидными добавками. Получены количественные зависимости изменения прочности и биостойкости композитов на уровне микроструктуры от основных факторов: дисперсности и вида наполнителя, количественного содержания и вида биоцидных добавок, модифицирования поверхности наполнителей биоцидными соединениями.

3. Установлено, что при пропитке пористой структуры цементных бетонов композициями на основе жидкого стекла с повышенным содержанием кремнефтористого натрия и эпоксидных композиций с добавкой фенольных соединений у полученных бетонополимеров обрастаемость мицелиальными грибами не наблюдается, т.е. материал становится фунгицидным. Выявлено повышение биостойкости композитов при введении в их состав биоцидной добавки на основе соединений гуанидина. При введении на 100 мас. частей цементного, гипсового, стеклощелочного, эпоксидного и фуранового связующих добавки в количестве, равном соответственно 10, 10, 3, 10 и 10 мас.ч. получены фунгицидные составы. Установлено повышение фунгицидных свойств бетонов за счет введения в их состав модифицированных наполнителей. Получены грибостойкие и фунгицидные составы при наполнении бетонов кварцевым песком, модифицированным перманганатом калия, медным купоросом и фенолом. Установлена возможность повышения биостойкости бетонов посредством введения в их состав пористых наполнителей, содержащих фунгицидные компоненты.

4. Разработаны составы смесей, позволяющих получать высококачественные бетоны, одновременно обладающие повышенной биостойкостью и водонепроницаемостью, биостойкостью и морозостойкостью. Методом математического планирования экспериментов оптимизированы составы ненаполненных и наполненных цементных композитов, содержащих комплексные добавки Тефлекс + формиат натрия, Тефлекс + кристаллизол. Наиболее высокие показатели стойкости соответствуют составам с повышенным содержанием фунгицидной и противоморозной добавок (8 мас.ч. и 5 мас.ч. соответственно). При содержании добавок повышается не только биостойкость, но и морозостойкость композитов (после 96 циклов испытаний коэффициент морозостойкости составил 0,71, что на 25% выше, чем у контрольных составов). Совместное введение фунгицидной и уплотняющей добавок по 10 мас.ч. от массы цемента позволяет достичь показателей прочности в 36,6 МПа для ненаполненных и 18,6 МПа для наполненных составов, что в несколько раз превышает показатели контрольных составов, при этом водонепроницаемость повышается почти в три раза.



Pages:     | 1 |   ...   | 2 | 3 || 5 |
 





 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.