Статья подготовлена компанией ISC/Penetron

Ключевые слова: Penetron BioMIC, Penetron, защита бетона, канализационные системы, дренажные конструкции, микробиологическая коррозия
Keywords: Penetron BioMIC, Penetron, concrete protection, sewer systems, drainage structures, microbiological corrosion

В статье показано, как с помощью Penetron BioMIC – новейшей разработки американской компании ISC/Penetron – обеспечивается защита бетонных конструкций от микробиологической коррозии. Приводятся данные экспериментальных тестов с образцами бетона, инокулированными бактериями рода Thiobacillus. Анализируются возможности и показаны сферы применения Penetron BioMIC.

Американская компания ISC/Penetron, головной офис которой находится в городе Восточный Сетокет (East Setauket), хорошо известна своими кристаллическими добавками, защищающими бетон. Пожалуй, самая знаменитая и наиболее часто используемая во всем мире – Penetron Admix [1]. При этом компания имеет и применяет множество иных технологических разработок, направленных на защиту бетона и бетонных конструкций [2]. Одна из новейших высокотехнологичных добавок для бетона – Penetron BioMIC. Сферы ее применения – канализационные и дренажные системы.

Когда мы слышим слово «бактерии», то сразу же вспоминаем о болезнетворных микроорганизмах, поражающих человека. Врачи в случае заболевания назначают лекарственные препараты для борьбы с этими бактериями. Если же характер инфекции не установлен или лекарства неэффективны, то эти бактерии делают нас больными, разрушают иммунную систему до такой степени, что организм перестает сопротивляться поражающим факторам и может в итоге погибнуть.

И конечно, при слове «бактерии» мы даже не вспоминаем или в самую последнюю очередь думаем о строительных материалах. Тем не менее процессы, происходящие со строительными материалами в результате бактериальных атак, очень напоминают то, что происходит с живым организмом. Бактериальное воздействие на стальные и бетонные конструкции весьма распространено и ежегодно приносит миллиардные убытки.

Подвержен бактериальным атакам и бетон – наиболее распространенный строительный материал в мире. Именно бетон образует костяк мировой инфраструктуры. Причем как в строительстве видимых сооружений (мостов, плотин, жилых домов и т.д.), так и сооружений почти невидимых, но не менее важных, к которым относятся прежде всего канализационные и дренажные системы. Когда эти подземные сооружения подвергаются губительным бактериальным атакам, то разрушаются не только они, риск пагубного воздействия распространяется и на вышерасположенные тротуары, дороги и здания.

Незащищенные бетонные трубы, канализационные люки и иные конструкции в канализационных и дренажных системах неизбежно подвергаются воздействию неочищенных сточных вод, что приводит к быстрому износу бетона из-за микробиологической коррозии (MIC – Microbiologically Induced Corrosion).

Микробиологическая коррозия происходит, когда анаэробные бактерии Thiobacillus, находящиеся в неочищенных стоках, стимулируются потоком сточных вод. Так, эти бактерии активизируются, и в результате их жизнедеятельности образуется сероводород. Этот газ, в свою очередь, вновь стимулирует рост бактерий, что ведет к образованию в канализационных системах серной кислоты. Чтобы представить опасность бактерий Thiobacillus, приведем лишь один факт: данные бактерии производят серной кислоты больше, чем вся мировая химическая промышленность.

Затем процесс набирает силу, становится более интенсивным. Серная кислота начинает постепенно разъедать цементную массу. По мере того как кислота проникает все глубже в бетонную матрицу, она также начинает поражать внутреннюю часть бетона и снижать его показатель рН, что приводит к нарушению защитного щелочного слоя на армирующей стали. В результате арматура ржавеет, нанося еще больший ущерб бетону, и в конечном итоге канализационные или дренажные сооружения разрушаются. Причем кислота не только воздействует на бетон и его составляющие, но в местах с усиленным газообразованием при недостаточной вентиляции она разъедает также металлические крепления и встроенные в канализационную систему лестницы. Такое сочетание травмирующих факторов в итоге нарушает структурную целостность канализационной или дренажной системы, выводя ее из строя (рис. 1 и 2).

Именно для решения описанной проблемы компанией ISC/Penetron была разработана уникальная антимикробная добавка Penetron BioMIC.

Бетонные трубы и люки в канализационных и дренажных системах, обработанные Penetron BioMIC, как показывают эксперименты и опыт применения, полностью защищены от микробиологической коррозии, вызываемой бактериями, продуцирующими кислоту. Способ действия Penetron BioMIC можно кратко описать следующим образом: добавка запускает электрофизические механизмы разрушения стенок клеток бактерий, что вызывает их гибель; в результате кислота не образуется; без воздействия кислоты механизмы коррозии не запускаются. В итоге – полная защита бетона на весь срок службы конструкции [3].

Penetron BioMIC добавляется в бетонную смесь во время ее изготовления. Для предотвращения и защиты от высоких уровней микробиологической коррозии рекомендуется дозировать Penetron BioMIC из расчета 5 литров на кубометр бетона. Penetron BioMIC вводится в бетон с начальной загрузкой воды. При этом температура бетонной смеси должна быть не ниже 4°C. Следует также учитывать, что Penetron BioMIC должен быть защищен от замерзания. Если добавка перед применением была заморожена, то ее использовать не рекомендуется. С другой стороны, хранение продукта должно осуществляться при температуре не выше 25°C [4].

При соблюдении вышеуказанных условий Penetron BioMIC образует молекулярную связь с бетоном, препятствуя росту микроорганизмов и иных образований, повреждающих конструкции и вызывающих запах, таких как бактерии, водоросли и грибы. Причем полное электрофизическое разрушение бактерий и других микроорганизмов, которые вступают в контакт с Penetron BioMIC, не истощает свойства самой добавки – она устойчива к выщелачиванию и не мигрирует через бетон. Исследования показали, что Penetron BioMIC сохраняет свои свойства и эффективность в течение неопределенно длительного времени.

Указанные данные подтверждены в ходе независимого тестирования. Главная цель теста заключалась в том, чтобы установить, насколько Penetron BioMIC защищает бетон от микробиологической коррозии.

Сначала все образцы, используемые при проведении теста, подвергались процессу старения, чтобы уменьшить рН поверхности и создать тем самым подходящие условия для роста бактерий. Образцы считались готовыми к испытаниям после того, как поверхностный рН был снижен и оставался стабильным в диапазоне рН 6,5 (+/-0,5).

Часть образцов бетона была предварительно обработана Penetron BioMIC, после чего обработанные и необработанные (контрольные) образцы были подвергнуты воздействию бактерий рода Thiobacillus. Указанный род бактерий содержит широкий спектр видов. Для проведения теста был выбран вид Thiobacillus novellus.

Образцы, инокулированные («инфицированные», «пораженные») данными бактериями, инкубировали в течение 24 часов с последующим извлечением и высеванием микроорганизмов с поверхности образцов. Испытания проводились методами, соответствующими международному стандарту ISO 22196, – измерение антибактериальной активности на поверхности материалов. Наконец, обработанные Penetron BioMIC образцы сравнивались с необработанными (контрольными) образцами.

В таблице и на диаграммах (рис. 3, 4) приведены результаты испытаний.

Рис. 3 и 4. Результаты теста по стандарту ISO 22196 [5]

Как видно из результатов тестовых испытаний, в течение 24 часов Penetron BioMIC успешно убивает 99,9% бактерий, производящих серную кислоту.

Сфера применения Penetron BioMIC весьма многообразна. Во-первых, это сборный железобетон: люки, трубы, резервуары и другие подобные сборные конструкции, используемые в канализационных и дренажных системах. Во-вторых, добавка применима и в литых бетонных конструкциях, таких как очистные сооружения, системы канализации и дренажа, а также иных, где используется литой бетон. Кроме того, Penetron BioMIC применяется для восстановления («лечения») бетона.

Обобщим основные преимущества добавки Penetron BioMIC:

– предотвращает микробиологическую коррозию, вызванную кислотообразующими бактериями, запуская механизм электрофизического разрушения клеточных стенок бактерий;

– повторный контакт с бактериями не снижает эффективность Penetron BioMIC. Время работы добавки – весь срок службы самой бетонной конструкции;

– Penetron BioMIC при применении становится активной и неотъемлемой частью всей бетонной конструкции, поэтому добавка остается эффективной даже при шлифовании поверхности самой конструкции;

– Penetron BioMIC не содержит тяжелых металлов или канцерогенов. Применение продукта абсолютно безопасно для людей и экологии;

– Penetron BioMIC обеспечивает защиту от широкого спектра биоповреждающих воздействий, включая грамположительные и грамотрицательные бактерии, грибы, плесень и водоросли.

Действие Penetron BioMIC: https://www.youtube.com/watch?v=3PrkPBiP-CQ&feature=youtu.be