Светлов Дмитрий Анатольевич,
Президент службы "Охотники за плесенью"

Проблема повышения биостойкости изделий и конструкций различных зданий является исключительно актуальной, т.к. в мировой практике установлено, что ущерб, причиняемый микроорганизмами, исчисляется многими миллиардами долларов. К тому же, биозаражение зданий, жилых помещений приводит к заболеванию людей и животных различными болезнями.

В настоящее время в мировой практике предлагается большое количество веществ для обработки поверхности строительных конструкций и введения в составы различных материалов с целью повышения биостойкости зданий и сооружений, предотвращения заболеваемости людей и животных. Такие добавки называются фунгицидными. Обзор научно-технической литературы и патентная проработка по отечественным и зарубежным изобретениям показала, что эффективными являются полимерные антимикробные препараты, а именно соединения, содержащие в своей структуре свободный азот. Они имеют положительный заряд в структуре ЧАС, что обеспечивает взаимодействие с клетками микроорганизмов. Но данные соединения технологически сложно получить. В этой связи значительный интерес представляют производные, содержащие гуанидин. Гуанидин входит в состав аминокислот и витамина Вс, что обуславливает отсутствие токсичности, что позволяет вводить практически любые заместители и получать необходимый для биоцидной активности положительный заряд.

Нами установлены составы эффективных биоцидных препаратов, представляющих собой олигомер солей полигексаметиленгуанидина с общей формулой:
Н-[NH-C-NH-(CH₂)₆]_b- [NH-C-NH-(CH₂)₆]_c
HN.HX. HN.HA,
где HX - минеральная кислота (соляная, фосфорная, плавиковая); НА - органическая кислота (муравьиная, уксусная, лимонная, олеиновая, стеариновая, глюконовая).

Биостойкость

Таблица 1 - Бактерицидная активность

Таблица 2 - Биоцидная активность

Таблица 3 - Результаты исследования влияния добавки ТЕФЛЕКС на устойчивость к действию плесневых грибов наполненных цементных композитов

Таблица 4 - Устойчивость образца гипса к действию плесневых грибов

Таблица 5 - Исследование влияния добавки ТЕФЛЕКС на биостойкость цементного камня

Таблица 6 - Исследование влияния добавки ТЕФЛЕКС на биостойкость материалов на основе боя стекла фракции < 0,16 мм

Таблица 7 - Исследование влияния добавки ТЕФЛЕКС на биостойкость материалов на основе боя стекла фракции от 0,16 до 0,315 мм

Анализ проведенных исследований показывает, что введение в состав портландцемента и напрягаемого цемента препарата Тефлекс в концентрациях больше 5 и 3 массовых частей соответственно повышает грибостойкость цементного камня, а в концентрациях больше 7,5 % сообщает ему фунгицидные свойства. При этом, зона ингибирования роста грибов для материалов на основе портландцемента и напрягаемого цемента составила 3 и 4 мм соответственно. Это предполагает возможность использования композиций, состоящих из цемента, воды и добавки в зданиях с биологическими средами для зачеканки трещин, изготовления крупнопористых блоков, полов и т.д.

Результаты испытаний показали, что введение препарата ТЕФЛЕКС в состав образцов гипса в концентрациях больше 3 % сообщает им грибостойкие свойства.

Анализ полученных результатов показал фунгицидность материалов на основе вяжущего из боя стекла, изготовленных по технологии контактно-конденсационного твердения и при введении добавки ТЕФЛЕКС.

В ходе проведения экспериментальных исследований достигнуто значительное повышение биологической стойкости эпоксидных композитов и удалось добиться проявления фунгицидных свойств у составов, наполненных порошками известняка, кварца, боя стекла, глиняного кирпича при введении 10 массовых частей добавки ТЕФЛЕКС. В тоже время, экспериментальные данные свидетельствуют о том, что эпоксидные композиты, не подвергнутые специальным мерам защиты от биоповрежедений, вследствие поражения микроорганизмами могут частично или полностью терять свое функциональное назначение, что недопустимо в условиях их нормальной эксплуатации.

Физико-механические свойства

Установлено, что рассматриваемая модифицирующая добавка оказывает влияние не только на биологическое сопротивление, но и на основные физико-технические свойства материалов. В качестве контролируемых показателей при исследовании свойств композиционных материалов, содержащих биоцидную добавку, рассматривались плотность, изменение сроков схватывания, прочностные свойства, водопотребность и водостойкость.

Добавка ТЕФЛЕКС при введении ее в цементные материалы оказывает пластифицирующее действие и уменьшает соотношение жидкости и сухих компонентов необходимое для создания равноподвижной смеси. При этом, наибольший пластифицирующий эффект достигается в случае применения портландцемента.

Таблица 8 - Изменение водопотребности для составов на основе портландцемента М 400 Д 20 в зависимости от содержания добавки ТЕФЛЕКС

Таблица 9 - Изменение водопотребности для составов на основе напрягаемого цемента НЦ 20 в зависимости от содержания добавки ТЕФЛЕКС

Установлено, что использование добавки в количестве 3 массовых частей приводит к повышению плотности цементных материалов, что соответствует увеличению предела прочности при сжатии композитов на основе напрягаемого цемента на 40 %, а для композитов на основе портландцемента - на 12,5 %. При дальнейшем увеличении количества модифицирующей добавки происходит уменьшение средней плотности цементных материалов и, соответственно, увеличение пористости. Этому уменьшению плотности также соответствует снижение прочностных показателей. Однако, несмотря на эту тенденцию, цементные материалы с содержанием добавки ТЕФЛЕКС в количестве 7,5 массовых частей на 100 массовых частей вяжущего оказались прочнее бездобавочных составов.

Таблица 10 - Зависимость изменения средней плотности материала для составов на основе портландцемента М 400 Д 20 в зависимости от содержания добавки ТЕФЛЕКС

Таблица 11 - Зависимость изменения средней плотности материала для составов на основе напрягаемого цемента НЦ 20 в зависимости от содержания добавки ТЕФЛЕКС

Таблица 12 - Зависимость изменения предела прочности на сжатие для составов на основе портландцемента М 400 Д 20 в зависимости от содержания добавки ТЕФЛЕКС

Таблица 13 - Зависимость изменения предела прочности на сжатие для составов на основе напрягаемого цемента НЦ 20 в зависимости от содержания добавки ТЕФЛЕКС

Биоцидная добавка влияет на сроки твердения цементных композитов. Для материала на основе напрягаемого цемента это прояляется в уменьшении времени, необходимого для заверешения процесса схватывания смеси при увеличении содержания добавки в количестве до 7,5 массовых частей.

Таблица 14 - Изменение сроков схватывания для составов на основе портландцемента М 400 Д 20 в зависимости от содержания добавки ТЕФЛЕКС

Таблица 15 - Изменение сроков схватывания для составов на основе напрягаемого цемента НЦ 20 в зависимости от содержания добавки ТЕФЛЕКС

Одной из важнейших характеристик композитов на различных связующих является их водостойкость. Для состава на основе портландцемента М 400 Д 20, изготовленных по технологии виброуплотнения, при увеличении содержания добавки в интервале от 0 до 3 % наблюдается снижение водопоглощения на 9,7 % по отношению к первоначальному, а при увеличении содержания добавки до 10 % снижение водопоглощения составляет 15 %. Сходные результаты, связанные со снижением водопоглощения, хотя и меньшей интенсивности, получены и для материалов на основе напрягаемого цемента.

Максимальное увеличение прочности гипсоцементно-пуццолановых композитов (13 %) происходит при содержании добавки ТЕФЛЕКС в количестве 3 % от массы сухого вещества. Использование добавки приводит к повышению плотности материалов на основе гипса, что соответствует увеличению их прочности при сжатии на 7,3 % при введении 3 массовых частей добавки. При дальнейшем увеличении количества модифицирующей добавки (до 10 %) наблюдается повышение прочностных показателей на 27 % по сравнению с первоначальными и плотности на 9 %.

Таблица 16 - Зависимость изменения водопоглощения материала на основе гипсоцементно-пуццоланового связующего от содержания добавки ТЕФЛЕКС

Таблица 17 - Зависимость изменения водопоглощения материала на основе гипсового связующего от содержания добавки ТЕФЛЕКС

Установлено, что использование добавки ТЕФЛЕКС приводит к повышению плотности материалов на основе стеклощелочного связующего, изготовленных по технологии виброуплотнения, и увеличению их прочности при сжатии. Так, введение добавки в количестве 10 массовых частей позволяет увеличить прочность на 29 %.

Таблица 18 - Зависимость изменения предела прочности на сжатие для составов на основе гипсового связующего от содержания добавки ТЕФЛЕКС

Таблица 19 - Зависимость изменения предела прочности на сжатие для составов на основе стеклощелочного связующего от содержания добавки ТЕФЛЕКС

Водо- и химическая стойкость

Для всех цементных композитов введение исследуемой добавки позволяет повысить их водостойкость. Наилучшие результаты достигнуты при введении препарата ТЕФЛЕКС в количестве 3-6 %. Так, например, у композитов, содержащих 6 % добавки ТЕФЛЕКС и выдержанных в воде в течение 90 суток, коэффициент водостойкости оказался на 40 % выше, чем у бездобавочного состава. Для гипсоцементно-пуццолановых композитов наибольший положительный эффект наблюдается при введении 3 % добавки. Для остальных составов по результатам 3 месяцев испытаний существенных изменений в водостойкости по сравнению с бездобавочным составом не выявлено. Введение препарата ТЕФЛЕКС в гипсовые композиты в количестве до 6 % вызывает рост их водостойкости. Так, например, у композитов, содержащих 6 % добавки ТЕФЛЕКС и выдержанных в воде в течение 90 суток, коэффициент водостойкости оказался выше, чем у бездобавочного состава на величину порядка 20 %.

Таблица 20 - Зависимость изменения коэффициента водостойкости композиционных материалов, изготовленных на основе гипсоцементно-пуццоланового связующего от содержания добавки ТЕФЛЕКС и длительности испытания

Таблица 21 - Зависимость изменения коэффициента водостойкости композиционных материалов, изготовленных на основе гипсового связующего от содержания добавки ТЕФЛЕКС и длительности испытания

Таким образом, можно говорить, что введение модифицирующей добавки ТЕФЛЕКС в композиционные материалы, полученные на основе цемента, гипсоцементно-пуццоланового и гипсового связующего, в количестве 3 - 6 % оказывает позитивное влияние не только на их биологическую стойкость и прочностные характеристики, но также позволяет повысить их водостойкость.

Для всех цементных композитов введение исследуемой добавки позволяет повысить их химическую стойкость. У композитов, полученных на основе цемента, содержащих 1 - 3 % добавки ТЕФЛЕКС, и выдержанных в 2 % растворе серной кислоты с течением времени наблюдается рост прочности. Наилучшие результаты достигнуты при введении препарата ТЕФЛЕКС в количестве 3 %. Так, например, у этих композитов, выдержанных в водном растворе кислоты в течение 90 суток коэффициент химической стойкости оказался на 46 % выше, чем у бездобавочного состава.

Таблица 22 - Зависимость изменения коэффициента химической стойкости композиционных материалов, изготовленных на основе стеклощелочного связующего, выдержанных в 2 % растворе серной кислоты, от содержания добавки ТЕФЛЕКС и длительности испытания

Таблица 23 - Зависимость изменения коэффициента химической стойкости композиционных материалов, изготовленных на основе цемента, выдержанных в 2 % растворе серной кислоты, от содержания добавки ТЕФЛЕКС и длительности испытания

Таким образом, можно говорить о том, что введение модифицирующей добавки ТЕФЛЕКС в композиционные материалы, полученные на основе цемента, стеклощелочного, гипсоцементно-пуццоланового и гипсового связующего, оказывает позитивное влияние не только на их биологическую стойкость и прочностные характеристики, но также позволяет повысить их стойкость в кислотах и их водных растворах.