Цеолитные нанопористые серосодержащие добавки для получения антикоррозийных и антибактериальных бетонов специального назначения
Георгий Петрович Цинцкаладзе E-mail: *****@***com, Омар Георгиевич Ломтадзе E-mail: o. *****@***com, Марине Гивиевна Зауташвили E-mail: marine. *****@***ge, Тинатин Владимировна Шарашенидзе E-mail: tiniko. *****@***ru, Вахтанг Михайлович Габуния E-mail: *****@***com, Нуну Исакиевна Шалвашвили E-mail: *****@***com, Зураб Сергеевич Амиридзе E-mail: zurab. *****@***ge
Тбилисский государственный университет им. Ив. Джавахишвили; Институт физической и органической химии им. , Тбилиси, Грузия
В целях повышения продуктивности сельскохозяйственных животных и выработки у них высокой устойчивости к воздействию неблагоприятных факторов внешней среды, наряду с полноценным кормлением, большое значение имеет создание благоприятных гигиенических условий их содержания.
Настоящая работа посвящена разработке серосодержащей цеолитной нанопористой добавки к цементу для получения бетона, обладающего наряду с повышенной эксплуатационной характеристикой бактерицидностью и долговечностью, а также оценке биоцидных свойств полученного бетона, приемлемого по ветеринарно-санитарным и гигиеническим характеристикам, для использования в качестве покрытия пола в животноводческих помещениях.
В качестве добавки к цементу была изучена возможность применения природного цеолита клиноптилолита (Грузия, Аспинзское месторождение). Содержание цеолитной фазы в образцах клиноптилолита колеблется в пределах 55-65%.
Химический (оксидный) состав изученного цеолита:
0,06K2O.0,30Na2O.0,11CuO.0,12MgO.0,18Fe2O3.0,03TiO2.0,02P2O5.Al2O3.4,59SiO2.1,18H2O
Нами была показано, что введение в состав цемента клиноптилолита, обработанного на наноуровне при различных температурах, способствует улучшению его физико-химических свойств.
Для того чтобы изначально исключить коррозию бетона и ускорить время схватывания, необходимо присутствие в составе цеолита определённого количество SO3. В обычных цеолитах количество SO3 мало. Для придания бетону антикоррозийных свойств необходимо содержание SO3, в 3-4 раза больше.
Ранее мы установили, что можно выбрать такие природные цеолиты, которые уменьшают жизнеспособность и число контактирующих с ними микроорганизмов. Следовательно, если проводить насыщение структуры таких цеолитов серой и серосодержащими соединениями (которые отличаются своими бактерицидными свойствами) можно получить такие микродобавки цемента, которые придают бетонам как антикоррозионные, так и биоцидные свойства.
Для обогащения цеолита серой, использован метод сплавления, внедрение аморфной массы серы в структуру клиноптилолита, вызывает определённую деформацию его структуры, на что указывают изменения интенсивности пиков в дифрактограммах.
Вероятно, в процессе сплавления происходит десорбция воды из каналов цеолита, а также миграция катионов, а их места в каналах занимают молекулы серы, что обусловило небольшие изменения структуры цеолита, хотя, основная микропористая структура клиноптилолита сохранена. На это указывает рентгенодифрактограмма образца после обработки клиноптилолита серой.
На проникновение серы в структуру цеолита указывают как наличие дополнительных полос на дифрактограммах расплава, так и исследование адсорбционных свойств по парам воды полученного материала. Исследования проводились при P/Ps=0,4; дегидратация же при 250оС в течение 110-120 часов. Если величина адсорбции исходного образца клиноптилолита составляет 3б35ммоль/г, то для сплавленных образцов эта величина уменьшается до 2,36-2,63ммоль/г соответственно.
Изучена возможность предотвращения развития среды, стимулирующей рост и размножение грибковой микрофлоры в бетонах, приготовленных на основе цемента с серосодержащей цеолитной добавкой. О фунгицидности бетонов, наполненных серосодержащими цеолитными добавками, судили их устойчивостью по отношению к плесневым грибам: Aspergillus flavus, Aspergillus fumigates, Aspergillus niger, Penicillium natatut, Alternaria alterna и Cladosporium.
По окончании испытании образцы подвергались анализу – осмотру при освещении невооружённым глазом, затем под микроскопом и оценивались грибкостойкость каждого образца по интенсивности развития грибов. Результаты оценки грибкостойкости исследуемых образцов приведены в таблицах 1 и 2.
Таблица 1. Устойчивость образцов бетона, содержащие исходный клиноптилолит, к воздействию плесневых грибов.
Культура плесневых грибов | Оценка устойчивости образца к действию плесневых грибов, Балл | Характеристика по ГОСТ |
Aspergillus flavus | 4 | негрибостойкий |
Aspergillus fumigates | 4 | негрибостойкий |
Aspergillus niger | 4 | негрибостойкий |
Penicillium natatut | 3 | негрибостойкий |
Alternaria alterna | 4 | негрибостойкий |
Cladosporium | 5 | негрибостойкий |
Таблица 2. Устойчивость образцов бетона, содержащие модифицированный серой клиноптилолит, к воздействию плесневых грибов.
Культура плесневых грибов | Оценка устойчивости образца к действию плесневых грибов, Балл | Характеристика по ГОСТ |
Aspergillus flavus | 1 | грибостойкий |
Aspergillus fumigates | 1 | грибостойкий |
Aspergillus niger | 1 | грибостойкий |
Penicillium natatut | 1 | грибостойкий |
Alternaria alterna | 1 | грибостойкий |
Cladosporium | 1 | грибостойкий |
На основе полученных результатов можно прогнозировать актуальность исследовании в направлении разработки эффективных антикоррозионных и биоцидных добавок цемента, посредством модифицирования природного цеолита серой, для получения бетонов специального назначения.
