способ испытания строительных материалов на биостойкость

Формула изобретения

Способ испытания строительных материалов на биостойкость, заключающийся в погружении и выдержке образцов строительных материалов в слабоагрессивной среде, извлечении, сушке до постоянной массы и последующем определении прочностных характеристик, отличающийся тем, что в качестве слабоагрессивной среды используют смесь органических кислот: 0,9-1,1% уксусной кислоты, 0,9-1,1% лимонной кислоты, 0,09-0,12% щавелевой кислоты, в соотношении 1,8:2,7:0,8-2,1:3,1:1,2 соответственно.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к строительству, в частности к области испытания строительных материалов на биостойкость в условиях лабораторий заводов-изготовителей.

Проблема биоповреждения является актуальной во всех отраслях промышленности от пищевой до космической, но наиболее актуальна она в строительной отрасли ввиду того, что биологическое повреждение строительных изделий и конструкций приводит не только к снижению их прочностных характеристик, но и к ухудшению микроклимата в помещениях, что в свою очередь пагубно сказывается на здоровье человека.

Известны методы испытания строительных материалов на биостойкость по ГОСТ 9.049-91 «Единая система защиты от коррозии и старения. Материалы полимерные и их компоненты. Методы лабораторных испытаний на стойкость к воздействию плесневых грибов». Данный стандарт устанавливает три метода лабораторных испытаний на стойкость к воздействию плесневых грибов. Сущность этих методов заключается в выдерживании материалов, зараженных спорами грибов, в условиях, оптимальных для их развития, с последующей оценкой грибостойкости по степени развития плесневых грибов и по изменению характерных показателей свойств материалов.

К основному недостатку данных способов следует отнести то, что они предназначены для испытания только полимерных строительных материалов (пластмассы, компаунды, резины, клеи, герметики). Кроме того, данный способ не позволяет судить об изменениях физико-механических характеристик исследуемых материалов, а его применение опасно для здоровья человека.

Известен способ испытания строительных материалов на биостойкость по ГОСТ 9.048-89 «Методы лабораторных испытаний на стойкость к воздействию плесневых грибов», заключающийся в непосредственном воздействии микроорганизмов на исследуемые образцы и экспозиции зараженных испытуемых образцов в разных условиях развития плесневых грибов в течение определенного времени.

После экспозиции биостойкость материалов оценивается в баллах.

К недостаткам данного способа следует отнести его опасность, т.к. при испытаниях образцов и изделий на грибостойкость используют грибы, которые могут являться источником опасности для человека. Также стоит отметить, что применение данного способа осложнено необходимостью создания специальных условий для поддержания жизнеспособности микроорганизмов, а также необходимостью оформления наличия разрешения органов санитарно-эпидемиологического надзора. Кроме того, проведение дальнейших испытаний по определению прочностных характеристик образцов затруднительно, ввиду необходимости их обязательной дезактивации (обеззараживания).

Известна работа Турковой З.А. [Туркова З.А. Роль физиологических критериев в идентификации микромицетов биоразрушителей // Методы выделения и идентификации почвенных микромицетов-биодеструкторов. Вильнюс, 1982. С.117-121], в которой исследовалось влияние лимонной кислоты и перекиси водорода на полиэфирные и поликарбамидные полимерные строительные композиты. В данной работе рассматривается воздействие только одной органической кислоты на полимерные строительные материалы, отсутствует анализ и не рассматривается воздействие других органических кислот (продуктов метаболизма).

Известен также способ проведения испытаний [В.Ф.Смирнов. Пластические массы. 1977, № 1, с.63-67] в растворах органических кислот (щавелевой, или янтарной, или лимонной, или -кетоглутаровой, или яблочной, или фумаровой) полимерных строительных материалов на основе полиамида ПА6-211-ДС-К. Образцы помещали в раствор одной из указанных органических кислот концентрации 10^-2 моль и выдерживали в течение 14 суток.

К недостаткам данного метода следует отнести отсутствие анализа совместного влияния органических кислот на материал, что не отражает воздействие в естественных условиях, в которых эксплуатируются строительные материалы. Кроме того, в работе рассматривается только один полимерный материал и вообще не рассматриваются минеральные строительные материалы (бетоны).

Задачей изобретения является приближение условий испытаний к естественным путем оценки совместного влияния органических кислот на строительные материалы и разработка способа испытания строительных материалов на биостойкость безопасного для здоровья человека в лабораторных условиях, в том числе в лабораториях заводов-изготовителей.

Результат достигается тем, что в способе испытания строительных материалов на биостойкость, заключающемся в погружении и выдержке образцов строительных материалов в слабоагрессивной среде, извлечении, сушке до постоянной массы и последующем определении прочностных характеристик согласно изобретению в качестве слабоагрессивной среды используют смесь органических кислот: 0,9-1,1% уксусной кислоты, 0,9-1,1% лимонной кислоты, 0,09-0,12% щавелевой кислоты в соотношении: 1,8:2,7:0,8-2,1:3,1:1,2.

Для решения данной задачи нами выбрана слабоагрессивная среда, представляющая собой смесь органических кислот, являющихся наиболее распространенными метаболитами микроорганизмов. Уксусная кислота (ЛАВЕРНА, Московская химическая компания, ХЧ лед, ГОСТ 61-75) представляет собой бесцветную прозрачную жидкость; щавелевая кислота (ХЧ, ГОСТ 22180-76) представляет собой прозрачные кристаллы, растворимые в воде; лимонная кислота (ЧДА ГОСТ 3562-69) представляет собой бесцветные кристаллы.

Способ испытаний строительных изделий на биостойкость заключается в следующем:

Агрессивную среду готовят в указанных (таблица 1) соотношениях и в пределах заданных концентраций.

Таблица 1
№ п/п	Наименование компонентов	Концентрация, %	Процентное содержание
1	Уксусная кислота	0,9-1,1	32-34
2	Щавелевая кислота	0,09-0,12	30-49
3	Лимонная кислота	0,9-1,1	15-17

Образцы исследуемых изделий укладывают на дно емкости, изготовленной из материала, стойкого к воздействию микроорганизмов таким образом, чтобы исключить контакт образцов друг с другом и заливают вышеуказанной слабоагрессивной средой так, чтобы верхняя кромка среды была выше верхней грани образцов. Затем емкость герметично закрывают и образцы выдерживают при комнатной температуре в течение 28 суток.

По окончании экспозиции образцы высушивают до постоянной массы, взвешивают и проводят испытания на прочностные характеристики. По изменению прочностных характеристик судят о степени повреждения материала.

В качестве объектов исследования выбраны образцы цементно-песчаного камня размером 20×20×20 в/ц 0.6, защищенные полимерными покрытиями, которые экспонировались в вышеуказанных средах в течение 28 суток. Проведенные испытания показали, что воздействие предлагаемой агрессивной среды и среды с микроорганизмами на строительные материалы идентично. Результаты испытаний представлены в таблице 2.

Таблица 2
№ образца	Кубиковая прочность на сжатие, Rсж, МПа
Экспозиция в предлагаемой среде	Экспозиция в среде с микроорганизмами
1	10,83	10,42
2	11,67	13,34
3	12,50	12,50
4	12,50	10,42
5	10,83	12,50
Среднее значение	11,67	11,53

Способ испытания строительных материалов на биостойкость по изобретению позволяет понять общую картину воздействия продуктов метаболизма микроорганизмов, которые имитирует смесь органических кислот на материал, так как уксусная кислота характеризует действие одноосновных кислот, щавелевая кислота - двухосновных, лимонная - трехосновных. Следует также отметить, что предлагаемый способ испытания может быть применен в условиях лаборатории заводов-изготовителей строительных материалов без специального разрешения органов санитарно-эпидемиологического надзора и без вреда для здоровья человека, ввиду отсутствия контакта с патогенными микроорганизмами.