Л.Ю. ОГРЕЛЬ, д-р.техн. наук, Р.В. ЛЕСОВИК, канд. техн. наук,
О.В. ДОРОГАНОВА, инженер, А.В. ГРАБАЗЕЙ, инженер,
Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова
Большие успехи достигнуты в совершенствовании процессов и оборудования для производства высоконаполненных строительных композитов. Использование наполнителей позволяет не только значительно уменьшить дозировку дорогостоящих вяжущих, но и улучшить их строительно-технические свойства.
Очевидно, что существует тенденция к возрастанию в вяжущих доли различных наполнителей, при этом наблюдается не только увеличение спроса, но и расширение номенклатуры наполнителей, а также ужесточение требований к их свойствам. Выбор наполнителей строительных композитов определяется комплексом различных факторов, главными из которых являются себестоимость, доступность, технические (физические и химические) характеристики, размер и форма частиц, полидисперсность, характер упаковки. Существующее деление наполнителей на классы довольно произвольное. Классификация учитывает лишь происхождение наполнителей (минеральные, органические; природные, техногенные), размеры и форму частиц, площадь их поверхности. Большинство используемых наполнителей – это либо доведенные до требуемой дисперсности продукты целенаправленного дробления, либо отсевы различных горных пород, в том числе и рудных. В силу преимущественно механического способа получения большинства наполнителей можно говорить об их кластогенном (обломочном) характере. Морфология частиц наполнителя определяется его минералогическим составом, типоморфными признаками, а также типом кристаллической структуры породообразующих минералов и степенью их кристалличности. Химический и минералогический составы, размеры частиц, их форма и морфология поверхности могут служить основой для оценки их влияния на свойства систем наполнитель–связующее, т. е. конечные свойства композиционного материала.
Эксплуатация промышленных и сельскохозяйственных сооружений часто происходит в условиях повышенной влажности, это провоцирует биологическую коррозию и выводит ее в разряд факторов, определяющих сроки эксплуатации строительных конструкций.
Биологическую коррозию провоцируют не только внешние факторы (влажность, температура, наличие органических загрязнений), но и внутренние, связанные с составом, структурой и происхождением, композиционного вяжущего и его составляющих. Установлено, что наличие в его составе хотя бы одного негрибостойкого компонента снижает биостойкость строительного материала в целом [1–3]. Плесневые грибы (микромицеты) относятся к числу наиболее опасных биодеструкторов строительных материалов. Это обусловлено мощностью и лабильностью ферментативного аппарата плесневых грибов, быстрым ростом их мицелия, коротким вегетативным и мутагенным периодами [4, 5]. Однако природные и техногенные минеральные наполнители могут быть в различной степени подвержены поражению плесневыми грибами.
Для проектирования композиционных строительных материалов, устойчивых к микологической агрессии, необходимо знать грибостойкость составляющих их компонентов. Однако классификация минеральных наполнителей по биостойкости и фунгицидности (способности подавлять развитие плесневых грибов) отсутствует. Отсутствие систематических сведений об интенсивности поражения плесневыми грибами наиболее распространенных и перспективных композиционных наполнителей строительных материалов обусловливает необходимость изучения их индивидуальной грибостойкости. Представляет интерес оценить их биостойкость, т. е. способность материала сохранять исходные нормативные показатели в течение заданного времени службы в процессе или после воздействия биофактора, а именно грибостойкость наиболее распространенных минеральных наполнителей строительных композитов и попытаться установить взаимосвязь грибостойкости с происхождением наполнителя и его химическим составом. Исследования грибостойкости проводили по ГОСТ 9.048–89 «Единая система защиты от коррозии и старения. Изделия технические. Методы лабораторных испытаний на стойкость к воздействию плесневых грибов»
методами А и Б.
Сущность метода А заключается в том, что образцы минеральных наполнителей заражали водной суспензией спор плесневых грибов и выдерживали в условиях, оптимальных для их развития в течение 28 суток.
Сущность метода Б в том, что образцы заражали суспензией спор грибов в питательной среде (Чапека–Докса) и также выдерживали в условиях, оптимальных для их развития в течение 28 суток. Методом А устанавливали грибостойкость образцов, методом Б – фунгицидность.
Объектами исследований служили образцы минеральных наполнителей различного происхождения и состава, большая часть которых добывается в Белгородской области (ЦентральноЧерноземный регион РФ) либо производится из сырья вскрышных пород КМА (Курская магнитная аномалия). Результаты исследований минеральных наполнителей различных генетических типов позволили ранжировать их по степени грибостойкости и фунгицидности и предложить следующую классификацию (см. таблицу).
Анализ полученных данных показал, что наименьшей грибостойкостью (3 балла по методу А и 3–5 баллов по методу Б) обладают: мономинеральные кварцевые и полиминеральные наполнители, содержащие более 60% диоксида кремния и менее 15% по массе оксида алюминия (пески, кварциты, сланцы, граниты, кварцитопесчаники, вспученный перлит, вулканический туф,
хвосты мокрой сепарации Лебединского ГОКа); мономинеральные карбонатные наполнители механогенного происхождения (известняки Яковлевского и Крымского месторождений). Уменьшение содержания диоксида кремния и увеличение содержания оксида алюминия сопровождается ростом грибостойкости минеральных заполнителей до 0–2 баллов (метод А).
Установлено, что ни один из исследованных минеральных наполнителей не обладает фунгицидными свойствами. Грибостойкость по методу Б составила 2–5 баллов. Замечено, что их грибостойкость зависит от содержания и соотношения оксидов алюминия и
кремния, т. е. определяется так называемым модулем активности:
Для уточнения зависимости грибостойкости от соотношения оксидов кремния и алюминия в минералах была исследована грибостойкость модельных систем и получена зависимость степени обрастания образцов плесневыми грибами от модуля активности минеральных компонентов (рисунок).
Результаты исследований на грибостойкость модельных минеральных систем показывают, что негрибостойкими (степень обрастания плесневыми грибами 3 и более баллов) являются системы с модулем активности менее 0,215. Поэтому по величине модуля активности как природного, так и техногенного наполнителя можно прогнозировать его грибостойкость.
Таким образом, наиболее распространенные генетические типы природного и техногенного сырья, используемого для производства наполнителей, проранжированы по степени грибостойкости. Полученные результаты позволяют рекомендовать использование тех или иных наполнителей для производства строительных изделий и конструкций, работающих в условиях
повышенной биокоррозионной опасности, и в частности на предприятиях пищевой промышленности и в животноводческих и птицеводческих комплексах.
