Прогнозирование степени микробиологического повреждения системы «цементный бетон – стальная арматура»

К. Б. Строкин; Д. Г. Новиков; В. С. Коновалова; Н. С. Касьяненко; А. В. Осыко; Б. Е. Нармания

doi:10.25686/2542-114X.2022.1.27

PDF

Опубликована: 2022-07-06

Выпуск

№ 1(21) (2022)

Раздел

МАТЕРИАЛЫ

К. Б. Строкин Сахалинский государственный университет (Южно-Сахалинск)
Д. Г. Новиков Сахалинский государственный университет (Южно-Сахалинск)
В. С. Коновалова Ивановский государственный политехнический университет (Иваново)
Н. С. Касьяненко Ивановский государственный политехнический университет (Иваново)
А. В. Осыко Ивановский государственный политехнический университет (Иваново)
Б. Е. Нармания Ивановский государственный политехнический университет (Иваново)

DOI: https://doi.org/10.25686/2542-114X.2022.1.27

Аннотация

Проведено исследование степени коррозионного повреждения биодеградируемой бетонной стены подвального помещения. Установлено, что биоплёнка на поверхности бетонной стены образована в основном микромицетами рода Aspergillus niger. Также обнаружено присутствие бактерий Bacillus subtilis, актиномицетов класса Actinomycetes, нитрифицирующих бактерий рода Nitrosomonas, молочнокислых бактерий рода Lactobacillus и сульфатредуцирующих бактерий рода Desulfovibrio. В составе продуктов жизнедеятельности микроорганизмов в соскобах с поверхности подвержённого микробиологической коррозии бетона большую часть занимают органические кислоты, что обусловлено действием микромицетов рода Aspergillus niger. Продукты жизнедеятельности бактерий представлены ионами аммония, карбонат-, нитрат-, сульфид-ионами.
Экспериментально исследовано коррозионное состояние стальной арматуры в бетоне, находящемся под воздействием микроорганизмов. По измеренным значениям электродного потенциала, находящимся в интервале -351 ÷ -376 В, установлено, что вероятность развития локальной коррозии стальной арматуры в биодеградируемой бетонной стене сильная. В условиях совместного воздействия грибков и бактерий на поверхность бетона вероятность развития коррозии арматуры значительно увеличивается. Для достижения агрессивной концентрации органических кислот у поверхности стальной арматуры в бетоне с толщиной слоя 5 см понадобится около 20 лет. Однако в условиях постоянного увлажнения поверхности бетона этот срок сокращается до 10-11 лет. Прогнозируемая скорость локальной коррозии стальной арматуры в биодеградируемом бетоне составляет не менее 0,2 мм/год.
Установлено, что глубина разрушения бетона под воздействием микроорганизмов, преимущественно микромицетов Aspergillus niger van Tieghem, за 20 лет составляет 1,3 см, за 50 – 2,1 соответственно. Глубина повреждения бетона в результате микробиологической коррозии свидетельствует о необходимости проводить очистку и обработку бетонных стен подвала фунгицидными и бактерицидными препаратами, а также обеспечивать дополнительную защиту поверхности от биообрастания.

Биографии авторов

К. Б. Строкин, Сахалинский государственный университет (Южно-Сахалинск)

доктор экономических наук, доцент, профессор кафедры строительства, директор Технического нефтегазового института Сахалинского государственного университета, г. Южно-Сахалинск. Область научных интересов – коррозия строительных материалов и конструкций; коррозионный массоперенос; прогнозирование долговечности строительных материалов; физика и химия строительных материалов. Автор более 50 научных публикаций.

Д. Г. Новиков, Сахалинский государственный университет (Южно-Сахалинск)

сотрудник научно-исследовательской лаборатории Сахалинского государственного университета, г. Южно-Сахалинск. Область научных интересов – коррозия строительных материалов и конструкций; коррозионный массоперенос; прогнозирование долговечности строительных материалов; физика и химия строительных материалов. Автор 20 научных публикаций.

В. С. Коновалова, Ивановский государственный политехнический университет (Иваново)

кандидат технических наук, доцент кафедры естественных наук и техносферной безопасности Ивановского государственного политехнического университета, г. Иваново. Область научных интересов – коррозия строительных материалов и конструкций; коррозионный массоперенос; прогнозирование долговечности строительных материалов; физика и химия строительных материалов. Автор более 100 научных публикаций.

Н. С. Касьяненко, Ивановский государственный политехнический университет (Иваново)

кандидат технических наук, доцент кафедры естественных наук и техносферной безопасности Ивановского государственного политехнического университета, г. Иваново. Область научных интересов – коррозия строительных материалов и конструкций; коррозионный массоперенос; прогнозирование долговечности строительных материалов; физика и химия строительных материалов. Автор более 30 научных публикаций.

А. В. Осыко, Ивановский государственный политехнический университет (Иваново)

аспирант кафедры естественных наук и техносферной безопасности Ивановского государственного политехнического университета, г. Иваново. Область научных интересов – коррозия строительных материалов и конструкций; коррозионный массоперенос; прогнозирование долговечности строительных материалов; физика и химия строительных материалов. Автор 20 научных публикаций.

Б. Е. Нармания, Ивановский государственный политехнический университет (Иваново)

магистрант кафедры строительства и архитектуры Ивановского государственного политехнического университета. Область научных интересов – коррозия строительных материалов и конструкций; коррозионный массоперенос; прогнозирование долговечности строительных материалов; физика и химия строительных материалов, г. Иваново. Автор 30 научных публикаций.

Литература

1. Sooknah R. D., Papavinasam S., Winston R. Monitoring microbiologically influenced corrosion: a review of techniques // NACE CORROSION. 2002. P. 07517.
2. Videla H. A., Herrera L. K. Microbiologically influenced corrosion: looking to the future // Interna-tional Microbiology. 2005. Vol. 8, no. 3. Pp. 169–180.
3. Videla H. A. Manual of Biocorrosion. Boca Raton: FL Lewis Publishers, 1996. 304 p.
4. Microbially Influenced Corrosion of Materials / Heitz Е., Flemming Н. С., Sand W. (eds.). Ber-lin/Heidelberg: Springer-Verlag, 1996. 475 p.
5. Gaylarde C. C., Morton L. H. G. Deteriogenic biofilms on buildings and their control: a review // Biofouling, 1999. Vol. 14, iss. 1. Pp. 59–74. URL: https: //doi.org/10.1080/08927019909378397/.
6. Roberge P. R. Handbook of Corrosion Engi-neering. New York: McGraw-Hill, 2000. 1128 p.
7. Beech I. B., Gaylarde C. C. Recent advances in the study of biocorrosion – An overview // Revista de Microbiologia. 1999. Vol. 30. Pp. 177–190. URL: http: //dx.doi.org/10.1590/S0001-37141999000300001.
8. Beech I. B., Sunner J. Biocorrosion: towards understanding interactions between biofilms and metals // Current Opinion in Biotechnology. 2004. Vol. 15, iss. 3. Pp. 181–186. URL: http: // dx.doi.org/10.1016/ j.copbio.2004.05.001.
9. Gu T. New understandings of biocorrosion mechanisms and their classifications // Journal of Microbial and Biochemical Technology. 2012. Vol. 4. URL: http: //dx.doi.org/10.4172/1948-5948.1000e107.
10. Stott H. Corrosion in microbial environments // Shreir’s Corrosion. Amsterdam: Elsevier, 2010. Vol. 2. Pp. 1169–1190.
11. Огородникова Н. П., Миталев В. И., Рябу-хин Ю. И. Участие микроорганизмов в процессах окисления и восстановления металлов (обзор) // Известия высших учебных заведений. Северо-Кавказский регион. Серия: Естественные науки. 2009. № 6 (154). С. 54–57.
12. Биологическая коррозия бетонов / Т. В. Ерофеев, С. Д. С. Аль Дулайми, А. П. Федорцов, А. Д. Богатов, В. А. Федорцов // Строительные мате-риалы. 2020. № 1. С. 13–23. URL: https: //doi.org/10.31659/0585-430X-2020-786-11-13-23.
13. Биокоррозия цементных бетонов, особен-ности ее развития, оценки и прогнозирования / Ерофеев В. Т., Федорцов А. П., Богатов А. Д., Фе-дорцов В. А. // Фундаментальные исследования. 2014. № 12, ч. 4. С. 708–716.
14. Мягкова Ю. А. Железобактерии в системах питьевого водоснабжения из подземных источни-ков // Успехи современного естествознания. 2010. № 7. С. 13-14.
15. Лугаускас А. Ю., Микульскене А. И., Шля-ужене Д. Ю. Каталог микромицетов-биодеструкторов полимерных материалов // Био-логические повреждения / под ред. М. В. Горленко. М.: Наука, 1987. 344 с.
16. Cтeйниер Р., Эдельберг Э., Ингрэм Дж. Мир микробов.: в 3 т. / пер. с англ. под ред. Е. Н. Кондратьевой, С. В. Шестакова. М.: Мир, 1979. Т. 1. 320 c.; Т. 2. 334 с.; Т. 3. 486 с.
17. Определитель бактерий Берджи: в 2 т. / Р. Беркли и др.; под ред. Дж. Хоулта и др.; пер. c англ. под ред. Г. А. Заварзина. М.: Мир, 1997. Т. 1. 429 с.; Т. 2. 799 с.
18. Красильников Н. А. Определитель бакте-рий и актиномицетов. М.-Л.: Изд-во АН СССР, 1949. 838 с.
19. Фунгицидная активность штаммов бакте-рий Bacillus subtilis по отношению к токсигенным и плесневым грибам / А. Д. Жирков, С. С. Татарино-ва, Н. П. Тарабукина, М. П. Неустроев // Аграрный вестник Урала. 2013. № 7 (113). С. 20-21.
20. Сидорова Т. М., Асатурова А. М., Хомяк А. И. Биологически активные метаболиты Bacillus subtilis и их роль в контроле фитопатогенных мик-роорганизмов // Сельскохозяйственная биология. 2018. Т. 53, № 1. С. 29–37. URL: https: // doi.org/10.15389/agrobiology.2018.1.29rus.
21. Хоанг Т. А., Марьина-Чермных О. Г. Влия-ние биологических препаратов на семенную ин-фекцию ячменя // Защита растений от вредных организмов: материалы 10-й Международной научно-практической конференции. Краснодар, 2021. С. 387–389.
22. The study of the antifungal activity of the Bacillus subtilis BZR 336g strain under the conditions of periodic cultivation with the addition of citric acid, corn extract and some microelements / А. Asaturova, Е. Gyrnets, V. Allakhverdian, M. Astakhov, K. Saenko // BIO Web of Conferences. 2020. Vol. 21. P. 00015. URL: http: // dx.doi.org/10.1051/bioconf/ 20202100015.
23. Elucidation of the antagonistic effect of Ba-cillus species against white mold fungus Sclerotinia sclerotiorum / H. Afsana, H. Rakibul, I. Md. Monirul, D. Juel, I. Md. Mahidul // International Journal of Biosciences. 2018. Vol. 13, no. 4. Pp. 195–207. URL: http: //dx.doi.org/10.12692/ijb/13.4.195-207.
24. Влияние микроорганизмов на физико-механические свойства бетона / К. Б. Строкин, Д. Г. Новиков, В. С. Коновалова, Н. С. Касьяненко // Вестник Белгородского государственного тех-нологического университета им. В. Г. Шухова. 2021. № 10. С. 90–98. URL: https: //doi.org/10.34031/2071-7318-2021-6-10-90-98.
25. Светлов Д. А., Качалов А. Н. Микробиоло-гическая коррозия строительных материалов // Транспортные сооружения. 2019. Т. 6, № 4. С. 18. URL: https: //doi.org/10.15862/19SATS419.

Читать полностью