В повседневной жизни мы часто сталкиваемся с биоповреждениями строительных материалов зданий и сооружений, относящиеся к жилым и служебным помещениям. Коррозию строительных материалов, к которым относятся кирпич и бетон, вызывает деятельность микроорганизмов.
Последние имеют мощный ферментативный аппарат и способны к продуцированию экзоферментов и таких активных веществ, как органические кислоты, сероводород, аммиак, углекислый газ, перекись водорода и прочие, разрушающие даже бетон. Повреждения могут стать очевидными лишь на стадии активного биоразрушения.
На сегодняшний день довольно острой экологической проблемой является повреждение микроорганизмами строительных материалов и бетонных сооружений, в том числе, в городской среде.
Проведены многочисленные исследования в различных городах России, в ходе которых было обнаружено, что каждый год от биокоррозии страдает до 3% всего производимого и используемого в строительстве железобетона.
В Санкт-Петербурге более 80% домов поражены огромным количеством микроскопических грибов – микромицетами, бактериями, лишайниками и вирусными грибами.В результате чего, городские здания разрушаются гораздо быстрее планово-расчетных норм, что приводит к серьезным экономическим потерям.
В городе-герое Волгограде на Мамаевом кургане всемирно известная скульптура «Родина-мать зовет!» покрылась мрачно серыми пятнами, обнаружены серьезные трещины. А при подъёме на Мамаев курган «Родина-мать» выглядит полосатой из-за пятен. Руки скульптуры буквально облезли. Стилобат из-за подтеков освободили во время реставрации от гранитных плит, объяснив это возвращением скульптуре исторического облика. Различные специалисты были привлечены к реставрации памятника, но все их попытки найти специальное покрытие, предотвращающее возникновение трещин, не были увенчаны успехом. Реставраторы производили тщательную расточку и обработку трещин, заполнив защитным раствором каждую из них. Общая протяженность трещин составила более 11 километров. Были выявлены более семисот точек разрушений бетона. Наиболее серьезные из них подвергались обработке специальным гидрофобным покрытием, которое не пропускает влагу. Разработка принадлежит одному из научных институтов Санкт-Петербурга и применялась в оборонной промышленности. Но даже это покрытие не оказало достаточной защиты бетону.
В Москве обнаружено большое число зданий и сооружений, пораженных грибками, выявлено около 50 видов грибковых бактерий. Аналогичные обследования были проведены в северных городах России (Якутск, Владивосток и других).
В Иркутске и населенных пунктах региона, при обследовании 60 объектов (жилых и служебных помещений), было взято 500 проб, отобранных из мест биодеструкции строительных материалов. Выявлено 62 вида микромицетов, среди которых часто встречаются: Aspergillus (24,2%), Cladosporium (22%), Fusarium (13%), Paecilomyces (22,6%), Trichoderma (14,6%), Penicillium (54,2%), Verticillium (14,4%), Mucor (14%).
Исследованиями специалистов в области биоповреждений установлено, что химические, биологические, физические факторы биодеструкции бетонов и строительных растворов тесно взаимосвязаны. Поскольку бетон – достаточно пористый материал с микротрещинами, то микроорганизмы, поселяющиеся и размножающиеся на его поверхности, легко проникают в глубь, вызывая тем самым коррозионные процессы продуктами своей жизнедеятельности.
Наиболее агрессивные, по отношению к бетону, тионовые и нитрифицирующие бактерии, которые выделяют в процессе своей жизнедеятельности сильные кислоты, такие как серная, азотная. Под действием кислот разрушается защитная пленка карбоната кальция, которая образуется на поверхности бетона в процессе его затвердевания и препятствует выщелачиванию гидроксида кальция.
Основной причиной возникновения повреждения строительных материалов, вызванных деятельностью микромицетов, являются повышенная влажность и меняющийся температурный режим (летний сезон без отопления, зимний с отоплением, но с промерзанием стен, потолка).
Известно, что микроорганизмы выводят из строя 3-5 млн. кубометров в год, этот объем занимает более 2 % от общего производства бетона. Выявлено, что более 50% потерь, связанных с разрушениями подземных сооружений, происходит по причине биокоррозии. Уровень ущерба в России превышает среднеевропейские и мировые показатели. Поражение строительных материалов плесневыми грибами и бактериями в зданиях приводит к резкому повышению концентрации микроорганизмов грибов в воздухе, что пагубно влияет на здоровье людей. Наличие микроорганизмов может вызывать аллергические заболевания, повышение чувствительности к грибным метаболитам и возникновение аллергии на продукты, их вызывающие (хлеб, сыр, пиво, вино и др.)
На государственном уровне необходимо поставить на контроль развитие митромицетов внутри зданий с целью снижения их численности и обеспечения безопасной для человека концентрации, изыскивать высокоэффективные способы предотвращения процессов биоповреждений строительных материалов, которые участвуют в возведении сооружений.
В настоящее время все большее внимание уделяется экологическим проблемам биодеградации микроорганизмами материалов и сооружений в городской среде. А во многих городах России созданы местные программы по защите окружающей среды от биоповреждений. Для обеспечения таких программ требуется большой объем данных. Сведения о концентрации и закономерностях распределения микромицетов как в воздухе, так и на материалах. Данные о видовом многообразии деструкторов в зданиях различного назначения. Отчеты об экологических, физиологических, биохимических особенностях микодеструкторов. Выявленные закономерности должны использоваться при разработке защитных мероприятий для создания и применения новых рецептур стройматериалов, устойчивых к микологическому воздействию, в строительстве, эксплуатации и реконструкции зданий.
Для борьбы с разрушением бетонных конструкций различными учеными были предложены биоциды, которые должны обладать высокой активностью, но при этом они должны быть максимально безопасны для человека при обращении с ними. Они не должны оказывать никакого вредоносного влияния на окружающую среду. Так же биоцидные добавки не должны ухудшать технологические свойства бетонов.
Научно доказано, применение строительных материалов, в состав которых входят биоцидные добавки в бетоны и цементные растворы является наиболее высокоэффективным способом, направленным увеличение срока жизни бетонных конструкций. Применение данного способа обусловленно наличием в составе химических элементов или соединений, снижающих и отравляющих жизнедеятельность микроорганизмов.
Биоциды – это модификаторы, используемые в качестве добавки в бетонную смесь для того, чтобы защитить готовый бетон и бетонные сооружения от разрушающего биологического воздействия микроорганизмов.
Наряду с защитными свойствами, биоциды должны сохранять свои защитные свойства в течение длительного времени, в некоторых случаях – годами. Поскольку, для многих микроорганизмов необходимы специальные атмосферные условия для роста и размножения, повреждения могут стать очевидными лишь на стадии активного биоразрушения. Более всего, это относится к плесневым грибам. Наличие слабокислотной реакции среды с уровнем pH от 5,0 до 6,0 и уровня относительной влажности более 60% в воздухе и более 5% в стенах вызывают у грибов активный рост.
В простом варианте биоциды называют «специальными добавками», так как каждая из таких добавок направлена на борьбу с одним из видов биологических разрушителей.
Группы биоцидных добавок для защиты и борьбы с разными микроорганизмами:
- Бактерицидные – борются с бактериями;
- Фунгицидные – защищают от плесневых грибов;
- Альгицидные – предотвращают рост водорослей.
Самое безопасное и эффективное на сегодня действующее вещество для защиты бетонных конструкций – полигексаметиленгуанидин.
Компания «Альтерхим-про» разработала биоцидные добавки («АПРИЛ-антиплесень») в составе которых содержатся нетоксичные полимеры – полигексаметиленгуанидин (далее ПГМГ).
Антисептики на основе ПГМГ – высокоэффективная защита и профилактика бетонных сооружений от биоразрушений.
Полигексаметиленгуанидины эффективны против микроорганизмов, поскольку они способны подавлять аэробную и анаэробную микрофлору. ПГМГ обеспечивает длительную биоцидную защиту строительных конструкций, благодаря полимерной природе и высокой стабильности.
На бетон ПГМГ оказывает стабилизирующее, упрочняющее, пластифицирующее, действие, улучшает проникающую способность жидкого бетона. Поэтому, гуанидины способны выступать в качестве вспомогательных полимеров, влияющих на физико-химические свойства цементных материалов.
Бетон, в составе которого содержится ПГМГ, обладает способностью проникать в поры и полости, а после затвердевания образовывать форму бетонного камня. Такой бетон будет превышать по прочности обычный бетон.
Использование препарата «АПРИЛ» в бетонном растворе повышает стабильность и подвижность его консистенции, улучшает фиксацию на поверхности и сцепление с керамическим основанием, повышает уровень морозостойкости компаундов, уменьшает водопоглощение. При введении «АПРИЛ» в асфальтовые композиции наблюдается повышенная адгезия со слоем битума.
ПГМГ может применяться в составе растворов при изготовлении самовыравнивающихся полов, штукатурных отделок, клеящихся и межплиточных составов, применяющихся при строительных работах внутри помещений с повышенными санитарно-гигиеническими требованиями. Широкое применение ПГМГ найдет в реконструкции зданий и сооружений, реставрации памятников и скульптур, для обкладки нефтяных скважин, создания взлетопосадочных полос.
Бетонные композиции, содержащие в составе ПГМГ могут служить защитной основой для закладки долговременных хранилищ, захоронения радиоактивных отходов, гидроизоляции подземных помещений и цокольных этажей.
Специально разработанное компанией «Альтерхим-про» многофункциональное и высокоэффективное средство «АПРИЛ» применяется в качестве биоцидной добавки в различные модифицированные растворы для обработки бетонных, кирпичных, деревянных и других поверхностей, обладающих впитывающей способностью, в местах с повышенной влажностью и резкой сменой температурного режима. «АПРИЛ» подавляет и уничтожает биоразрушающие мокроорганизмы (грибок, плесень, водоросли, и другие бактерии).
Поскольку разработка и внедрение каждого нового средства требует огромных затрат, а окупаются они далеко не сразу, гораздо целесообразнее сосредоточивать усилия на комплексном решении по защите от биоповреждений, объединяющее как экологические, так и технологические методы и пригодном для обслуживания широкого круга сфер деятельности.
