Активных сред

По масштабам повреждения конструкций и сооружений наибольшее значение имеет ущерб, вызываемый тионовыми бактериями. Специалистам известны массовые повреждения канализационных сооружений, связанные с разрушением бетона серной кислотой, выделяемой тионовыми бактериями.

Механизм этого процесса исследовали в нашей стране и за рубежом. Большая программа исследований биологической коррозии конструкций канализационных сооружений выполнена в Германии. На основании полученных данных процесс образования агрессивной среды и коррозии бетона представляют в настоящее время следующим образом. В трубопроводах сточных вод при наличии органических загрязнений, особенно при повышенном содержании белка, в анаэробной среде развиваются сульфатредуцирующие бактерии. Используя в своем жизненном цикле серосодержащие соединения, они выделяют сероводород. Необходимые для существования сульфатредуцирующих бактерий анаэробные условия создаются у поверхности стенок трубопроводов в органической слизистой пленке, в которую доступ кислорода ограничен. Аналогичные условия существуют в напорных участках трубопроводов, где сточные воды не имеют прямого контакта с воздухом. Необходимые для существования бактерий органические вещества содержатся в бытовых сточных водах и, особенно, в сточных водах кожевенных заводов, заводов по производству безалкогольных напитков и ряда других производств пищевой промышленности. При переходе от напорных участков трубопровода к самотечным в местах с турбулентным потоком растворенный сероводород выделяется в воздух. Далее он растворяется в пленке конденсата на поверхности конструкций и здесь, в условиях достаточной аэрации, превращается тионовыми бактериями в серную кислоту. В зависимости от концентрации сероводорода, которая в канализационных сооружениях составляет от единиц до сотен миллиграммов на кубометр воздуха, образуется кислота различной концентрации. В наиболее опасных участках концентрация серной кислоты достигает 5 %, а рН влаги на поверхности конструкций – 1–2. В этих условиях бетон разрушается со скоростью, достигающей 1–2 см в год. Сооружение быстро выходит из строя.

Сточные воды являются благоприятной средой для развития анаэробных бактерий Tyio Conce tivorus, вследствие активности которых концентрация серной кислоты на влажной поверхности труб может составлять до 23 %, что вызывает коррозию бетона. Скорость коррозии бетона зависит от состава цемента и ряда других факторов. При неблагоприятных условиях бетонные трубы круглого сечения корродируют в среднем со скоростью 3 мм в год.

Слой анаэробных бактерий толщиной от нескольких миллиметров до нескольких сантиметров образуется ниже уровня сточных вод в канализационных трубах. Бактериальный слой равномерно распределяется по длине труб. В 1 см³ этого слоя содержится более 108 видов анаэробных бактерий. Толщина бактериального слоя на поверхности бетонных канализационных труб, находящегося ниже уровня сточных вод, зависит от напряжения трения в граничном слое и загрязненности сточных вод. Наличие железобактерий отмечается практически во всех местах контакта бетона с железной арматурой. На участках их развития повсеместно наблюдаются образование ржавого налета, трещины и отслаивание крупных фрагментов бетона.

Очень сильно подвержены биокоррозии цементные строительные материалы и конструкции на предприятиях пищевой промышленности. Пищевые масла и мясопродукты, дрожжи, мальтозо-паточная и кондитерская продукция, пиво и безалкогольные напитки, вино и др. способствуют ускоренному размножению грибов и бактерий, которые активно разрушают неметаллические конструкции.

При дрожжевом производстве пары, поднимаясь, вызывают отставание штукатурного слоя стен и потолка. Кроме того, влага с пола путем капиллярного подсоса попадает в стены. В результате штукатурка стен и потолка покрывается темными пятнами, наблюдается также частичное разрушение стен (появляются трещины). Питательная среда, на которой выращиваются пекарские дрожжи, благоприятна для развития всех микроорганизмов, в условиях сильной аэрации на ней могут развиваться, кроме дрожжей, различные виды бактерий. В связи с этим наибольшим разрушениям подвергаются полы (от разбрызгивания и расплескивания из баков и чанов технологических сред). Почти все полы покрыты мелкой сеткой трещин: участки пола, куда наиболее часто попадают питательные среды, выщерблены на глубину до 5 см, покрыты черным налетом, смываемым только водой под давлением, что также интенсифицирует разрушение цементного бетона, вызывая выщелачивание из него свободной извести.

Натурные обследования пивоваренных заводов показывают, что при контакте строительных конструкций с технологическими средами пивоваренного производства первые разрушаются. Причем разрушению подвергаются не только полы, фундаменты, нижние части колонн, но также и стены, теплоизоляция варочных котлов, труб.

Разрушение строительных конструкций, выполненных с применением цементных бетонов, протекает довольно интенсивно. Следует отметить, что свежее пиво активнее разрушает глиноземистый цемент, чем портландцемент. Разрушение цементного бетона на пивоваренных предприятиях происходит как от свежего пива, так и от старого, скапливающегося в местах разрушения.

На предприятиях по производству безалкогольных напитков каменные строительные конструкции интенсивно разрушаются от контактов с технологическими жидкостями. В ходе обследования наиболее интенсивное разрушение полов наблюдалось в отделении мойки посуды и розлива напитков, более 50 % всей поверхности пола было покрыто трещинами, достигающими местами 5–7 см в глубину, имелись большие выбоины.

Агрессивные среды с пола по микрокапиллярам попадают на стены, в результате чего штукатурный слой отстает от поверхности стен. Сахар, эссенции, плодово-ягодные экстракты, сусло для производства хлебного кваса являются весьма сильной средой, вызывающей биокоррозию минеральных материалов, в том числе цементного камня, а следовательно, и бетона.

Сточные воды, содержащие кальцинированную соду, хлорную известь, используемые при мытье посуды и полов, также способствуют разрушению цементных бетонов: вода, вследствие диффузии, проникая вглубь бетона, насыщается известью и с течением времени вымывает из бетона свободный гидрат окиси кальция. В результате один из элементов кристаллического сростка, обеспечивающий цементному камню высокую прочность, разрушается.

Опыт эксплуатации зданий мальтозо-паточного производства показывает, что строительные конструкции помещений данного вида производства быстро выходят из строя. Текущие ремонты не дают желаемого результата: по истечении 3–4 месяцев конструкции вновь корродируют. В состав продуктов мальтозо-паточного производства входят сахароза, мальтоза, глюкоза, фруктоза. Глюкозиды весьма агрессивны в отношении цементных бетонов.

На предприятиях кондитерского производства специалисты отмечают сильное разрушение всех строительных конструкций на основе минеральных вяжущих компонентов. Керамические и чугунные плитки не защищают, а лишь немного удлиняют срок службы таких бетонов. Поскольку эти плитки укладываются на цементно-песчаные растворы, а последние разрушаются агрессивными средами кондитерского производства, такое покрытие недолговечно.

При этом следует отметить, что самыми агрессивными средами показали себя карамельная и мармеладная массы, яблочное пюре и сахарные сиропы (за счет образования легкорастворимых солей металлов, входящих в состав цемента).

Железобетонные емкости винодельческой промышленности должны обладать высокой химической стойкостью к действию винопродуктов, органических кислот, спиртов, эфиров, дубильных и красящих веществ, моющих и дезинфицирующих средств; непроницаемостью и водостойкостью; высокой механической прочностью; гладкой поверхностью, предотвращающей скопление и развитие в неровностях микроорганизмов. Столь разнообразные требования осложняют применение железобетонных резервуаров без специальных защитных покрытий вследствие их малой коррозийной стойкости.