CC BY
113
Биологическая и климатическая стойкость полимерных композитов
В.Т.Ерофеев, В.Ф.Смирнов, А.В.Лазарев, А.Д.Богатов, С.В.Казначеев, А.И.Родин, О.Н.Смирнова, И.В.Смирнов
Проведены комплексные исследования по установлению биологической и климатической стойкости эпоксидных поли-мербетонов. Выполнено сравнение видового состава микроорганизмов, заселяющихся на материалах в лабораторных и эксплуатационных условиях. Получены количественные зависимости изменения упруго-прочностных свойств материалов при выдерживании в морской воде, а также при воздействии переменной влажности, солнечной радиации и солевого тумана. Показано, что старение материалов в морской воде приводит к усилению обрастания поверхностей мицелиальными грибами1.
Ключевые слова: полимерные композиты, прочность, модуль упругости, обрастаемость микроорганизмами, морская вода, переменная влажность, ультрафиолетовое облучение, биологическая и климатическая стойкость.
Biological and Climatic Durability of Polymeric Composites.
By V.T.Erofeev, V.F.Smirnov, A.V.Lazarev, A.D.Bogatov,
S.V.Kaznacheev, A.I.Rodin, O.N.Smirnova, I.V.Smirnov
Conducted comprehensive studies to determine biological and climatic resistance of the epoxy polymer concrete. Made comparition of the species composition of microorganisms staying on the materials in laboratory and operating conditions. Quantitative of the patterns of change of elastic-strength properties of materials under the sea water and the influence of variable humidity, solar radiation and salt fog. It is shown that the aging of materials in the sea waterleads to increased fouling of the surfaces with mycelial fungi.
Keywords: polymeric composites, durability, elasticity module, bioproofness, climatic firmness, sea water, variable humidity.
Строительные материалы, обеспечивающие конструкциям в сочетании с повышенной прочностью высокую эксплуатационную долговечность и надёжность, являются востребованными для строительства различных зданий и сооружений. Исследованию долговечности полимерных композитов в различных эксплуатационных средах посвящены многие работы отечественных и зарубежных учёных [1-7]. Согласно исследованиям авторов, радикальным способом повышения
1 Исследования выполнены при поддержке РФФИ по проектам №№ 13-08-97171р_ и 13-08-97175р_ поволжье _ q-2.
долговечности строительных материалов является применение при их изготовлении полимерных связующих. Несмотря на всё возрастающие темпы использования в строительстве бетонов с применением полимеров, их поведение в условиях воздействия различных биологических сред и климатических факторов остаются малоизученным. В работах [1; 4] показано, что полимербетоны при эксплуатации в биологически активных средах и различных климатических условиях подвержены биоповреждениям и старению.
Под биоповреждениями понимается разрушение материалов и нарушение работоспособности изделий в результате воздействия микро- и макроскопических организмов и продуктов их жизнедеятельности. Из микроорганизмов наибольшее повреждающее воздействие на промышленные и строительные материалы оказывают мицелиальные грибы [1]. Биоповреждениям подвержены практически все материалы, в том числе древесина, полимерные, цементные растворы и бетоны [2; 4; 8]. Риск возникновения и развития биоповреждений должен быть исключён на самой ранней стадии, то есть уже при проектировании строительных изделий и конструкций, так как внешне безобидные пятна плесени на конструкциях, кроме разрушения материалов, могут представлять смертельную опасность для людей и животных [1; 4; 6].
Поражаемость микроорганизмами наиболее значительна в географических зонах с относительно высокой температурой воздуха, повышенной влажностью, обилием органической пыли (тропики и субтропики). В этой связи проведение комплексных исследований по установлению видового состава микроорганизмов, заселяющихся на поверхности композитов при экспозиции в условиях переменной влажности, солнечной радиации и солевого тумана морского побережья, а также их старения в данных средах и в морской воде представляет большой интерес.
Проведённые биологические исследования заключались в установлении видового состава микроорганизмов при натурных испытаниях образцов в морской воде и переменных влажностных условиях, а также в оценке грибостойкости и фунгицидности материалов в стандартной биологической среде в соответствии с ГОСТ 9.049-91 [9].
В настоящее время существует широкий набор технологических приёмов, позволяющих целенаправленно регулировать структуру и свойства эпоксидных композитов за счёт применения наполнителей различной природы и фракционного состава, а также добавок [1; 2; 6; 10]. При выборе наполнителей и пластификаторов учитывалась их
пригодность в части устойчивости к повышенным температурным воздействиям и потреблению микроорганизмами в качестве продуктов питания, а также их малая стоимость и доступность.
В качестве вяжущего использовалась эпоксидная смола марки ЭД-20, которая отверждалась полиэтиленполиамином и аминофенольным отвердителем. В качестве наполнителей рассматривались порошки, полученные измельчением отходов оптических стёкол марок ТФ 110 (класса тяжёлых флинтов с преобладанием в его составе свинца) и ТФ 10 (содержащей
Таблица 1. Матрица планирования и рабочая матрица
Кодированные Натуральные значения
то значения факторов
1- ы п варьируемых фак- (содержание фракций
о О 1 торов наполнителя)
^ Х1 Х2 Х3 0,3150,63 мм 0,160,315 мм < 0,16 мм
1 1 0 0 300 0 0
2 0 1 0 0 300 0
3 0 0 1 0 0 300
4 0,333 0,667 0 100 200 0
5 0,333 0 0,667 100 0 200
6 0 0,333 0,667 0 100 200
7 0,667 0,333 0 200 100 0
8 0,667 0 0,333 200 0 100
9 0 0,667 0,333 0 200 100
10 0,333 0,333 0,333 100 100 100
в своём составе тройную систему К20-РЬ0^Ю2) и боя кирпича глиняного обыкновенного, а в качестве пластификаторов диоктилфталат и карбамидная смола. При исследования влияния наполнителей на биостойкость рассматривались композиты, наполненные смесью частиц различного гранулометрического состава. Исследование производилось по симплекс-решётчатому плану Шеффе, включающему 10 опытов. Гранулометрический состав наполнителя варьировался на трёх уровнях (мм): 0,315-0,63 - Х1, 0,16-0,315 - Х2, менее 0,16 - Х3. Исследованию подвергалась диаграмма «состав-свойство» с вершинами: Ъх (Х1 = 100%, Х2 = 0%); Ъ2 (Х2 = 100%, Х3 = 0%); (Х3 = 100%«, Х1 = 0%). К оличество каждой фракции принято за контролируемую переменную. Изготавливались равноподвижные смеси, при этом количество вяжущего и отвердителя было зафиксировано и на протяжении всего опыта оставалось постоянным. Матрица планирования с указанием кодированных и натуральных значений факторов варьирования приведена в таблице 1.
Результаты исследований биостойкости приведены в таблице 2.
Графические зависимости изменения показателя обращаемости эпоксидных композитов на различных наполнителях после испытания по методу 1, ГОСТ 9.049-91, построенные по уравнениям регрессии, приведены на рисунке 1.
Как показали результаты исследований, наполнение эпоксидных композитов стеклопорошками, хотя и не сообщает им фунгицидные свойства, но позволяет придать им грибостойкость. Композиты, наполненные порошком кирпичного боя, не показали грибостойкие свойства.
Далее изучались процессы деструкции полимерных материалов, имеющих в своём составе керамический наполнитель
Таблица 2. Влияние дисперсности, степени наполнения и вида наполнителя на обрастаемость эпоксидных композитов мицелиальными грибами
№ опыта Стеклопорошок марки ТФ-110 Стеклопорошок марки ТФ-10 Тонкоизмельчённый бой керамического кирпича
Степень роста грибов, баллы Характеристика по ГОСТ 9.049-91 Степень роста грибов, баллы Характеристика по ГОСТ 9.049-91 Степень роста грибов, баллы Характеристика по ГОСТ 9.049-91
Метод 1 Метод 3 Метод 1 Метод 3 Метод 1 Метод 3
1 2 4 грибостоек 1 5 грибостоек 4 4 не грибостоек
2 2 4 грибостоек 1 5 грибостоек 3 4 не грибостоек
3 1 4 грибостоек 1 5 грибостоек 3 4 не грибостоек
4 1 5 грибостоек 2 5 грибостоек 3 5 не грибостоек
5 2 5 грибостоек 2 5 грибостоек 3 5 не грибостоек
6 1 4 грибостоек 2 5 грибостоек 3 5 не грибостоек
7 2 4 грибостоек 2 4 грибостоек 3 5 не грибостоек
8 2 5 грибостоек 1 5 грибостоек 3 5 не грибостоек
9 2 4 грибостоек 2 4 грибостоек 4 4 не грибостоек
10 1 5 грибостоек 1 5 грибостоек 4 5 не грибостоек
и пластификаторы, выдержанных в морской воде и условиях климата морского побережья. Исследования по установлению стойкости эпоксидных композитов в натурных условиях проводили на Черноморском побережье (Сочи). Идентификация микромицетов проводилась на основании их морфолого-культуральных особенностей. Образцы были выдержаны в течение 12 месяцев в указанных средах.
С целью оценки изменения свойств композитов, находящихся в воздушной среде климатической зоны Черноморского побережья, испытания проводились на площадке города Сочи на расстоянии 25 м от берега моря. Образцы выдерживались в среде в течение 12 месяцев. После чего устанавливали видовой состав микроорганизмов. Результаты исследований представлены в таблице 3.
C образцов полимерных композитов (эпоксидная смола ЭД-20 + отвердитель АФ-2 - это являлось исходной рецептурой), было выделено 11 видов микромицетов, относящихся к сем. Moniliaceae (р.р. Aspergillus - два вида; Pénicillium
- два; Verticillium - один), Dematiaceae (р.р. Cladosporium
- четыре вида; Alternaria - один), Tuberculariaceae (р. Fusarium - один вид). Результаты исследований показали преобладание среди контаминантов данной композиции грибов р. Cladosporium. Это, по-видимому, связано с тем, что микромицеты р. Cladosporium, имея мощный метаболический аппарат, могут активно разрушать широкий круг полимерных материалов различного химического состава, в том числе и углеводороды (циклические углеводороды входят в состав эпоксидных смол).
Добавление к вышеуказанной рецептуре такого ингредиента, как карбамидная смола ПКП-2 (рецептура № 2), приводит к изменению видового состава грибов, контаминирующих данную композицию. Присутствовали микромицеты, относящиеся только к двум семействам: Moniliaceae и Dematiaceae (отсутствует сем. Tuberculariaceae). При этом доминируют представители р.р. Cladosporium - четыре вида, и Alternaria
- три вида, отсутствуют грибы р. Aspergillus.
Добавление к исходной композиции № 1 ДОФ (рецептура № 3) приводит также к изменению видового состава грибов, выделенных с неё. Всего выделено в чистую культуру 11 видов грибов, принадлежащих к трём семействам: Moniliaceae - пять видов; Dematiaceae - четыре; Tuberculariaceae - два. Имеет место увеличение количества представителей р.р. Alternaria и Fusarium и отсутствие видов р. Cladosporium. Известно, что ДОФ, содержащий в своей структуре сложноэфирные связи, является очень хорошим субстратом для различных грибов, обладающих высокой эстеразной активностью.
При введении в исходную рецептуру № 1 керамического наполнителя (рецептура № 4) среди деструкторов появляется представитель класса Ascomycetes (Chaetomium globosum). Это ещё раз подтверждает высказанное ранее нами предположение, что керамический наполнитель содержит в своём составе органические загрязнители различного химического состава. Следует отметить также, что из 11 видов микроми-
б Xi
6 Xi
Рис. 1. Изменение обрастаемости наполненных эпоксидных композитов в зависимости от вида наполнителя и его гранулометрического состава: а - бой стекла марки ТФ110; б - бой стекла марки ТФ 10; в - бой кирпича
бавочной композиции (состав № 1) и состава № 3, содержащего диоктилфталат. Введение пластификатора - карбамидной смолы (состав № 2) и наполнителя - керамического порошка (состав № 4) способствует уменьшению массосодержания композиций. Как показывают графики изменения прочности образцов у эпоксидных композитов достаточно высокая стойкость при выдерживании в жёстких условиях климатического старения на расстоянии 25 метров от морского побережья. Изменение прочности у составов, включающих только вяжущее и отвердитель (состав № 1), не превышает 4%, у состава с диоктилфталатом - 2%, а у наполненного состава равно примерно 20%. Причём понижение показателя прочности произошло в основном в начальные сроки выдержки. Затем наступила стабилизация процесса. В большей степени понизилась прочность у состава модифицированного карбамидной смолой (состав № 3) - до 30%. Похожая зависимость характерна для кривых стойкости по показателю модуля упругости. В меньшей степени изменился модуль упругости у бездобавочного состава (№ 1) и состава содержащего в качестве добавки диоктилфталат (№ 3).
Кроме того, для оценки изменения свойств композитов, находящихся в воздушной среде климатической зоны Черноморского побережья, были проведены испытания на площадке города Сочи на расстоянии 400 м от морского побережья. Образцы выдерживались в воздушной среде в течение 12 месяцев. Результаты исследований представлены в таблице 4.
Результаты исследований, представленные в таблице 4, показали, что количественный состав микофлоры на образцах полимерных композитов, помещённых на длительный период в воздушную среду на расстоянии 400 м от моря, несколько уменьшается по сравнению с микофлорой образцов, нахо-
Таблица 3. Видовой состав микроорганизмов
№ состава Состав Видовой состав микроорганизмов
наименование компонента кол-во, мас. ч.
1 Эпоксидная смола ЭД-20 Отвердитель АФ-2 100 25 Alternaria brassicae, Aspergillus sydowi, Aspergillus ustus, Pénicillium cyclopium, Penicillium nigricans, Cladosporium sphaerospermum, Cladosporium elatum, Cladosporium cladosporioides, Cladosporium macrocarpum, Verticillium tenerum, Fusarium avenaceum
2 Эпоксидная смола ЭД-20 Отвердитель АФ-2 Карбамидная смола ПКП-52 100 25 6 Alternaria brassicae, Alternaria dianthi, Alternaria solani, Penicillium godlewskii, Penicillium notatum Cladosporium herbarum, Cladosporium macrocarpum, Cladosporium cladosporioides, Cladosporium sphaerospermum
3 Эпоксидная смола ЭД-20 Отвердитель АФ-2 Диоктилфталат ДОФ 100 25 6 Alternaria alternata, Alternaria solani, Alternaria dianthi, Alternaria brassicae, Aspergillus ustus, Penicillium nigricans, Penicillium godlewskii, Penicillium notatum, Verticillium tenerum, Fusarium avenaceum, Fusarium moniliforme
4 Эпоксидная смола ЭД-20 Отвердитель АФ-2 Керамический наполнитель 100 25 200 Alternaria brassicae, Alternaria alternata, Alternaria pluriseptata, Alternaria solani, Aspergillus ustus, Aspergillus sydowi, Penicillium nigricans, Penicillium cyclopium, Penicillium notatum, Cladosporium cladosporioides, Chaetomium globosum
цетов, выделенных с данной композиции, значительно преобладают грибы р. Alternaria и Pénicillium. Показано также для рецептуры № 4, по сравнению с рецептурами № 1 и № 2, увеличение количества представителей р. Alternaria и уменьшение количества видов р. Cladosporium, что, по-видимому, связано с высокой целлюлазной активностью микромицетов р. Alternaria, которые с появлением в составе рецептуры целлюлозы начали активно развиваться, подавляя при этом рост и развитие грибов р. Cladosporium.
Графические зависимости показывают снижение массосодержания, прочности при изгибе и сжатии и модуля упругости по мере выдерживания образцов в вышеуказанных условиях в течение одного года (рис. 2). Как видно из графиков более низкое изменение массосодержания характерно для бездо-
Длительность выдерживания, мес. Длительность выдерживания, мес.
Длительность выдерживания, мес. Длительность выдерживания, мес.
в г
Рис. 2. Зависимость изменения массосодержания (а), коэффициента стойкости по прочности при изгибе (б) и сжатии (в), а также относительное изменение модуля упругости (г) материалов от длительности выдерживания в среде. 1, 2, 3,4 - номера составов (обозначения см. в табл. 3)
дящихся столько же времени в воздушной среде, но ближе к морю (25 м). Это может быть связано с некоторым уменьшением влажности при удалении от моря (микроскопические грибы развиваются интенсивнее во влажных условиях). Однако несмотря на это, сохраняется сходная тенденция преобладания тех или иных видов на образцах с различными компонентами (удаления от моря на 25 м.)
Так, с композиции № 1 (эпоксидная смола ЭД-20 + отвер-дитель АФ-2) в этих условиях были также выделены грибы, принадлежащие к трём семействам Moniliaceae, Dematiaceae и Tuberculariaceae. Преобладали также грибы р. Cladosporium - четыре вида.
Добавление в рецептуру исходного композита такого ингредиента, как ДОФ, в этом случае не приводит к какому-либо значительному изменению видового состава контаминантов. Обнаружены грибы двух сем. Moniliaceae и Dematiaceae р.р. Aspergillus, Penicillium, Cladosporium и Alternaria, обладающих пулом ферментов с высокой активностью.
На рецептуре (эпоксидная смола ЭД-20 + отвердитель АФ-2 + керамический наполнитель) опять же, как и при такой же рецептуре, но на образце, находящемся на расстоянии 25 м от моря, отмечено появление целлюлозо-разрушающего аскомицета Chaetomium globosum и преобладание грибов р. Alternaria с высокой целлюлазной активностью.
Графические зависимости изменения исследуемых показателей после выдержки образцов в среде в течение 12 месяцев приведены на рисунке 3.
Таблица 4. Видовой состав микроорганизмов
№ состава Состав Видовой состав микроорганизмов
наименование компонента кол-во, мас. ч.
1 Эпоксидная смола ЭД-20 Отвердитель АФ-2 100 25 Alternaria alternata, Aspergillus ustus, Aspergillus clavatus, Paecilomyces variotii, Cladosporium sphaerospermum, Cladosporium elatum, Cladosporium cladosporioides, Cladosporium herbarum, Verticillium tenerum, Fusarium avenaceum
2 Эпоксидная смола ЭД-20 Отвердитель АФ-2 Диоктилфталат ДОФ 100 25 6 Alternaria alternata, Alternaria pluriseptata, Alternaria solani, Aspergillus ustus, Penicillium notatum, Penicillium tardum Cladosporium sphaerospermum, Cladosporium cladosporioides
3 Эпоксидная смола ЭД-20 Отвердитель АФ-2 Керамический наполнитель 100 25 200 Penicillium cyclopium, Penicillium notatum, Penicillium nigricans, Aspergillus niger, Aspergillus ustus, Cladosporium herbarum, Cladosporium elatum, Cladosporium macrocarpum, Cladosporium cladosporioides, Alternaria alternata, Alternaria brassicae, Alternaria pluriseptata, Chaetomium globosum
4 Эпоксидная смола ЭД-20 Отвердитель АФ-2 ТФ-10 100 25 200 Cladosporium elatum, Cladosporium macrocarpum, Cladosporium sphaerospermum, Cladosporium herbarum, Chaetomium globosum, Chaetomium dolichortrichum, Aspergillus ustus, Alternaria brassicae, Alternaria longipes, Alternaria solani.
5 Эпоксидная смола ЭД-20 Отвердитель АФ-2 Диоктилфталат ДОФ Кварцевый песок 100 25 6 200 Aspergillus oryzae, Alternaria alternata, Alternaria brassicae, Aspergillus ustus, Cladosporium sphaerospermum, Cladosporium macrocarpum, Cladosporium herbarum, Verticillium tenerum, Chaetomium globosum
116 1 2017
Из результатов следует, что по мере увеличения времени экспозиции образцов происходит уменьшение их массосодер-жания, прочности и модуля упругости. Составы без добавки и с добавкой диоктилфталата (соответственно № 1 и № 3) характеризуются незначительным изменением массосодер-жания. Близкие значения показателя соответствуют составу, наполненному стеклопорошком марки ТФ-10 (состав № 5). Введение в композиции наполнителей в виде тонкоизмельченного
Рис. 3. Зависимость изменения массосодержания (а), коэффициента стойкости по прочности при изгибе (б) и сжатии (в), а также относительное изменение модуля упругости (г) материалов от длительности выдерживания в среде. 1,3,4, 5, 6 - номера составов (обозначения см. в табл. 4)
керамического наполнителя (состав № 4) и кварцевого порошка способствуют снижению массосодержания (состав № 6).
Высокую устойчивость по прочности показали практически все составы и в том числе состав, наполненный стеклопо-рошком марки ТФ-10 (состав № 5). Введение дополнительно в состав, содержащий пластификатор (диоктилфталат), кварцевого песка (состав № 6) способствовало повышению стойкости. Модуль упругости понизился в начальные сроки экспозиции, затем наступила стабилизация показателя в условиях воздействия среды.
Изучено влияние старения полимербетонов в морской воде на грибостойкость. Образцы испытывались в течение 12 месяцев в морской воде, после этого были перенесены на одну неделю в камеру тепла и влаги при температуре 29±2 0C и влажности более 90% для инициации роста микромицетов, контаминирующих данные образцы. После этого с образцов методом отпечатков проводился высев микофлоры в чашки Петри на агаризованную среду Чапека-Докса. Чашки Петри опять помещались в камеру тепла и влаги на десять дней, после чего грибы, выросшие на питательной среде, выделяли в чистую культуру и идентифицировали до вида. Результаты испытаний приведены в таблице 5.
Как видно из таблицы 5, на поверхности образцов отвер-ждённой смолы (состав № 1) выделено шесть видов микромицетов, относящихся к сем. Moniliaceae (р.р. Aspergillus - три вида; Penicillium - три вида), к сем Dematiaceae - р. Alternaria - два вида; а так же Mucor corticola, относящийся к классу Zygomycetes.
При введении в исходную рецептуру модификатора -карбамидной смолы (состав № 2) произошли изменения в видовом составе мицелиальных грибов. Так, из трёх видов Aspergillus, обнаруженных в исходном варианте, из состава
№ 2 выделен только Aspergillus niger, а грибы рода Alternaria вообще не обнаружены. В то же время расширился состав грибов, относящихся к роду Penicillium, кроме Penicillium claviforme, Penicillium cyclopium обнаружен Penicillium nigricans, Penicillium notatum, но не обнаружен микромицет Penicillium godlewskii. Из семейства Moniliaceae также обнаружены виды Verticillium (два вида) и появился один вид Cladosporium сем. Dematiaceae.
При замене карбамидного модификатора - диоктилфталатом (состав № 3) из грибов, заселявшихся на отверждённую смолу (состав № 1), остался вид Aspergillus niger, появился Aspergillus ustus, но не обнаружены Aspergillus ruber и Aspergillus versicolor. Значительные изменения также обнаружены в видовом составе грибов р. Penicillium - не выделены грибы видов Penicillium godlewskii и Penicillium claviforme, но зато идентифицированы виды Penicillium notatum и Penicillium nigricans. Обнаружены также Mucor corticola и Mucor laxorhizus, относящиеся к классу Zygomycetes.
При введении в исходную композицию (состав № 1) керамического наполнителя (состав № 4) также появились некоторые изменения в видовом составе грибов, контаминирующих данную композицию. Испытаниями не было выделено микроскопического гриба вида Aspergillus ruber, но появился новый вид - Aspergillus flavipes. К обнаруженным в исходном составе грибам р. Alternaria добавился Alternaria solani, а к грибам рода Penicillium добавились Penicillium lanosum и Penicillium notatum. Обнаружено заселение также двух видов грибов, относящихся к сем. Dematiacae -Cladosporium macrocarpum, Cladosporium elatum и одного вида Mucor corticola.
Ниже показано изменение физико-механических показателей материалов в процессе выдерживания в морской воде.
Таблица 5. Видовой состав мицелиальных грибов после старения образцов в морской воде
то в Состав
а т с о о О 1 № наименование компонента кол-во, мас. ч. Видовой состав микроорганизмов
1 Эпоксидная смола ЭД-20 Отвердитель АФ-2 100 25 Aspergillus niger, Aspergillus ruber, Aspergillus versicolor, Alternaria brassicae, Alternaria dianthi, Mucor corticola, Penicillium godlewskii, Penicillium claviforme, Penicillium cyclopium
2 Эпоксидная смола ЭД-20 Отвердитель АФ-2 Карбамидная смола ПКП-52 100 25 6 Aspergillus niger, Penicillium claviforme, Penicillium nigricans, Penicillium cyclopium, Penicillium notatum, Verticillium tenerum, Cladosporium sphaerospermum, Verticillium tenerum
3 Эпоксидная смола ЭД-20 Отвердитель АФ-2 Диоктилфталат ДОФ 100 25 6 Aspergillus niger, Aspergillus ustus, Penicillium godlewskii, Penicillium notatum, Penicillium cyclopium, Penicillium nigricans, Mucor corticola, Mucor laxorhizus
4 Эпоксидная смола ЭД-20 Отвердитель АФ-2 Керамический наполнитель 100 25 200 Aspergillus niger, Aspergillus versicolor, Aspergillus flavipes, Cladosporium macrocarpum, Cladosporium elatum, Penicillium claviforme, Penicillium lanosum, Penicillium cyclopium, Penicillium notatum, Penicillium godlewskii, Alternaria brassicae, Alternaria dianthi, Mucor corticola, Alternaria solani
Образцы различного состава показали снижение показателя массосодержания и физико-механических свойств (см. рис. 4).
Из графика следует, что рассматриваемые составы ведут себя во время выдерживания в среде по-разному. Так, для составов на чистой отверждённой смоле с пластификатором диоктилфталатом и наполнителем наибольшее падение массосодержания происходит в первые полгода выдерживания образцов, затем наблюдается стабилизация процесса. При этом наименьшее снижение массосодержания для указанных составов характерно для бездобавочной композиции (состав № 1) и состава с пластификатором диоктилфталатом. У состава с пластификатором на основе карбамидной смолы (состав № 2) происходит значительное падение массосодержания после шести месяцев выдерживания.
Графические зависимости изменения прочности композитов при выдерживании в морской воде показывают достаточно высокую стойкость бездобавочных составов, а также составов, в которых присутствуют пластификатор - диоктилфталат и наполнитель - керамический порошок. Снижение прочности названных композиций составляет в пределах от 2 до 18%. Снижение же прочности составов, содержащих в качестве пластификатора карбамидную смолу, является значительным. Модуль упругости композитов, выдержанных в морской воде в течение 12 месяцев, изменился в незначительной степени. Причём характер кривых стойкости композитов по модулю упругости схож с кривыми прочности. Снижение показателя деформативности у составов с добавкой диоктилфталата, бездобавочного, наполненного керамическим порошком, и с добавкой карбамидной смолы составило соответственно 4, 7, 15 и 19%.
Выводы
Проведено комплексное исследование биостойкости и старения эпоксидных полимербетонов в морской воде и
Длительность выдерживания, мес. Длительность выдерживания, мес.
О й 17 ^ § 0 б 12
Длительность выдерживания, мес. ~ Длительность выдерживания, мес. « г
Рис. 4. Зависимость изменения массосодержания (а), коэффициента стойкости по прочности при изгибе (б) и сжатии
(в), а также относительное изменение модуля упругости
(г) материалов от длительности выдерживания в морской воде. 1,2,3,4 - номера составов (обозначения см. в табл. 5)
воздушной среде климатической зоны Черноморского побережья. Выявлены зависимости изменения видового состава микроорганизмов, заселяющихся на материалах; изменения физико-механических свойств материалов в условиях воздействия морской воды и переменной влажности Черноморского побережья на различном удалении от моря. Установлена повышенная стойкость эпоксидных композитов, наполненных сте-клопорошком марки ТФ-110 и отверждённых аминофенольным отвердителем. После экспозиции в морской воде в течение 12 месяцев массосодержание композитов практически не изменилось, а коэффициент стойкости по прочности составляет 0,98, по модулю упругости - 0,92. Введение пластификатора - диоктилфталата, и наполнителя - тонкоизмельченного керамического порошка, несколько понизило стойкость (в среднем на 15%). Старение материалов в морской воде приводит к усилению обрастания поверхностей мицелиальными грибами.
Литература
1. Биологическое сопротивление материалов / В.И. Соло-матов, В.Т. Ерофеев, В.Ф. Смирнов [и др.]. - Саранск : Изд-во Мордов. ун-та, 2001. - 196 с.
2. Бобрышев, А.Н. Физика и синергетика дисперсно-неупорядоченных конденсированных композитных систем /
A.Н. Бобрышев, В.Т. Ерофеев, В.И. Козомазов. - СПб: Наука, 2012. - 476 с.
3. Елшин, И.М. Полимербетоны в гидротехническом строительстве / И.М. Елшин. - М.: Стройиздат, 1980. - 192 с.
4. Защита зданий и сооружений от биоповреждений био-цидными препаратами на основе гуанидина / под ред. П.Г. Комохова, В.Т. Ерофеева, Г.Е. Афиногенова. - СПб: Наука, 2009. - 192 с.
5. Хозин, В.Г. Усиление эпоксидных полимеров / В.Г. Хозин. - Казань: Дом печати, 2004. - 446 с.
6. Эпоксидные полимербетоны, модифицированные нефтяными битумами, каменноугольной и карбамидной смолами и аминопроизводными соединениями / В.Т. Ерофеев, Ю.А. Соколова, А.Д. Богатов [и др.]; под общей редакцией акад. РААСН Ю. А. Соколовой и чл.-корр. РААСН В.Т. Ерофеева. - М.: ПАЛЕОТИП, 2007. - 240 с.
7. Исследование биостойкости строительных материалов с учётом их старения / В.Т. Ерофеев, А.Д. Богатов, С.Н. Бо-гатова [и др.] // Вестник Волгоградского государственного архитектурно-строительного университета. - 2011. - № 22 (41). - С. 73-78.
8. Основы математического моделирования биокоррозии полимербетонов / В.Т. Ерофеев, А.П. Федорцов, А.Д. Богатов,
B.А. Федорцов // Фундаментальные исследования. - 2014. -№ 12-4. - С. 701-707.
9. Методы определения биостойкости материалов. - М.: Изд-во АН СССР, 1979. - 230 с.
10. Оптимизация составов биостойких эпоксидных композитов, отверждаемых аминофенольным отвердителем / В.Т. Ерофеев, А.В. Лазарев, А.Д. Богатов [и др.] // Известия
Казанского государственного архитектурно-строительного университета. - 2013. - № 4 (26). - С. 218-227.
Literatura
1. Biologicheskoe soprotivlenie materialov / V.I. Solomatov, V.T. Erofeev, V.F. Smirnov [i dr.]. - Saransk : Izd-vo Mordov. un-ta, 2001. - 196 s.
2. Bobryshev A.N. Fizika i sinergetika dispersno-neuporyadochennyh kondensirovannyh kompozitnyh sistem / A.N. Bobryshev, V.T. Erofeev, V.I. Kozomazov. - SPb: Nauka, 2012. - 476 s.
3. Elshin I.M. Polimerbetony v gidrotehnicheskom stroitel'stve / I.M. Elshin. - M.: Strojizdat, 1980. - 192 s.
4. Zashhita zdanij i sooruzhenij ot biopovrezhdenij biotsidnymi preparatami na osnove guanidina / pod red. P.G. Komohova, V.T. Erofeeva, G.E. Afinogenova. - SPb: Nauka, 2009. - 192 s.
5. Hozin V.G. Usilenie epoksidnyh polimerov / V.G. Hozin. -Kazan': Dom pechati, 2004. - 446 s.
6. Epoksidnye polimerbetony, modifitsirovannye neftyanymi bitumami, kamennougol'noj i karbamidnoj smolami
i aminoproizvodnymi soedineniyami / V.T. Erofeev, Yu.A. Sokolova, A.D. Bogatov [i dr.]; pod obshhej redaktsiej akad. RAASN YU. A. Sokolovoj i chl.-korr. RAASN V.T. Erofeeva. - M.: PALEOTIP, 2007. - 240 s.
7. Issledovanie biostojkosti stroitel'nyh materialov s uchetom ih stareniya / V.T. Erofeev, A.D. Bogatov, S.N. Bogatova [i dr.] // Vestnik Volgogradskogo gosudarstvennogo arhitekturno-stroitel'nogo universiteta. - 2011. - № 22 (41). - S. 73-78.
8. Osnovy matematicheskogo modelirovaniya biokorrozii polimerbetonov / V.T. Erofeev, A.P. Fedortsov, A.D. Bogatov, V.A. Fedortsov // Fundamental'nye issledovaniya. - 2014. - № 12-4. - S. 701-707.
9. Metody opredeleniya biostojkosti materialov. - M.: Izd-vo AN SSSR, 1979. - 230 s.
10. Optimizatsiya sostavov biostojkih epoksidnyh kompozitov, otverzhdaemyh aminofenol'nym otverditelem / V.T. Erofeev, A.V. Lazarev, A.D. Bogatov [i dr.] // Izvestiya Kazanskogo gosudarstvennogo arhitekturno-stroitel'nogo universiteta. - 2013. - № 4 (26). - S. 218-227
