ФГБОУ ВПО «МГУ им. Н.П. Огарёва» Архитектурно-строительный факультет БИОЦИДНЫЕ ЦЕМЕНТЫ Докладчик: Родин Александр Иванович

Биоповреждение бетонных и железобетонных материалов, изделий и конструкций – актуальная проблема современного строительного материаловедения Под действием микроорганизмов были разрушены: - Шоллар-Бакинский бетонный водопровод; - Бетонные стены силовой и шлюзовой станций Свирь-ГЭС; - Железобетонные конструкции на Кировоградском, Каменец-Подольском, Киевском и других мясокомбинатах; - Бетонные стены в туннеле Варшавского метро; - Козырек станции метро «Сенная площадь» в г. Санкт-Петербурге и мн. др. Фото часто встречающихся биоповреждений зданий и сооружений:

3 Основные негативные характеристики биоповреждений строительных материалов, изделий и конструкций: - снижаются физико-механические показатели строительных материалов, изделий и конструкций (установлено, что в настоящее время более 50 % общего объема регистрируемых в мире повреждений связано с деятельностью микроорганизмов); - увеличивается риск возникновения легочно- дыхательных, сердечнососудистых и других заболеваний людей (Аспергиллус фумигатус (A. fumigatus) и Аспергиллус нигер (A. niger) - черная аспергилла - вызывают инвазивный легочный аспергиллез, бронхолегочный аспергиллез (ABPA), хронический некротизирующий легочный аспергиллез, аллергический грибковый гайморит и отит, повреждают ген р53 в 234-м кодоне 8-го экзона, таким образом аспергиллы потенциально онкогенны); Фото «черной аспергиллы» на поверхности бетона - увеличиваются финансовые вложения на восстановление пораженных частей зданий (в настоящее время ежегодный экономический ущерб от биоповреждений в мире оценивается в 40 млрд долларов. А еще в 1950-х гг. величина ущерба приравнивалась к 2% стоимости всей промышленной продукции, производимой человеком на планете) и др.

4 Современные методы защиты строительных материалов, изделий и конструкций от биоповреждений Биоцидные добавки, используемые в строительных композитных материалах в России и за рубежом: -1,2-дибром-2,4-дицианобутан; -Гексахлорэтан; -Латекс АБП-40; -Ртуть-, урансодержащие препараты и т.п. Проблема современных химических методов защиты строительных материалов, изделий и конструкций от биоповреждений: - снижение физико-механических характеристик строительных материалов, изделий и конструкций; - быстрая утрата фунгицидных и бактерицидных свойств материалом; - токсическое воздействие биоцидных препаратов на здоровье человека и животных; - значительное увеличение стоимости получаемых строительных материалов, изделий и конструкций.

5 Цель и задачи проекта Цель проекта: Разработка технологии получения биоцидных цементов отличающихся экологичностью, высокими физико-механическими и эксплуатационными показателями и относительно низкой себестоимостью производства. Поставленные задачи: - анализ мирового опыта в области биозащиты строительный материалов на основе цементных связующих; - выбор методов защиты и химических препаратов отвечающих поставленной цели; - оптимизация составов биоцидных цементов по показателям фунгицидности и бактерицидности; - оптимизация составов по физико-механическим, эксплуатационным и другим показателям; - производственная апробация биоцидных цементов.

6 Суть предложенного метода. Применяемые материалы и методы исследования Суть предложенного метода получения биоцидных цементов: совместный помол цементного клинкера, двуводного гипса и разработанных нами биоцидных добавок. Применяемые материалы: - Клинкер: цементного завода ОАО «Мордовцемент» минералогического состава 3CaOSiO 2 (59-63%), 2CaOSiO 2 (16-18%), 3CaOAl 2 O 3 (6-7,5%), 4CaOAl 2 O 3 Fe 2 O 3 (11-12%); - Двуводный гипс: (CaSO 4 2H 2 O) второго сорта Порецкого месторождения (ГОСТ 4013); - Биоцидные добавки: смесь простых, дешевых, нетоксичных, хорошо растворимых химических препаратов. Методы исследования: - Исследование физико-механических свойств полученных цементов проводилось в соответствии с ГОСТ. Водоцементное отношение для всех составов определялось исходя из нормальной густоты цементного теста. - Исследование биологической стойкости цементного камня к воздействию плесневых грибов проводилось в соответствии с ГОСТ (метод 1 и метод 3).

7 Состав и свойства биоцидных цементов

8 Обрастаемость образцов цементного камня Цемент серый Биоцидный цемент Вольский для бетонов ПЦ 500 ДО I-го поколения Зараженность микроорганизмами цементного камня после выдерживания 28 суток в помещении вновь возводимого здания в г. Саранске (январь 2012 г.)

9 Калькуляция стоимости составляющих биоцидных цементов до загрузки их в шаровую мельницу

10 Среднерыночная стоимость рядового портландцемента М500 в Республике Мордовия – руб. за тонну. Среднерыночная стоимость рядового портландцемента М600 в Республике Мордовия – руб. за тонну, что на 62% больше, чем цена портландцемента марки М500. Стоимость биоцидного цемента для бетонов I-го поколения М600 – 3110 руб. за тонну, что на 51% меньше стоимости рядового портландцемента М600. Увеличение прибыли от производства биоцидного цемента для бетонов I-го поколения может составит: 1590 руб. с каждой тонны. Экономическая эффективность применения биоцидного цемента для бетонов I-го поколения при производстве строительного расвора М100 составит: 88 руб. 4 коп. на 1 м3 строительного раствора. (0,2857*2900 – 0,2381*3110 = 828,53 – 740,49) Экономическая эффективность производства биоцидного цемента для бетонов I-го поколения

11 Экономическая эффективность от эксплуатации материалов, изделий и конструкций на основе биоцидных цементов Экспериментально доказано, что долговечность строительных материалов, изделий и конструкций на основе биоцидных цементов, эксплуатируемых в биологически агрессивных средах, увеличивается в два раза и более. В связи с чем, финансовые вливания на ремонтно- восстановительные работы сокращаются также в два раза и более. Все выше перечисленные факты подтверждают заинтересованность, как производителей, так и потребителей нового строительного материала (биоцидного цемента). Биоцидные цементы займет достойное место, как на рынке строительной продукции России, так и на мировом строительном рынке.

12 Итоги проделанной работы Разработаны «Биоцидные цементы» - эффективные для защиты строительных материалов, изделий и конструкций от биоповреждения с характерными свойствами: улучшенными физико-механическими показателями строительных материалов, изделий и конструкций на основе нового связующего; увеличенным сроком действия фунгицидных и бактерицидных свойств материалов, изделий и конструкций; отсутствием токсического воздействия строительных материалов, изделий и конструкций на основе биоцидных цементов на здоровье человека и животных; сокращением стоимости получения биоцидных цементов и строительных материалов, изделий и конструкций на его основе.

13 Научный задел исследователей по проекту к маю 2012 г. По тематике проекта работают: 2 доктора наук, 7 кандидатов наук, 9 аспирантов, 18 студентов. Опубликовано 20 статей, из них 4 в рецензируемых изданиях рекомендованных ВАК РФ. Подано 4 заявки на изобретения марта 2011 г. в рамках IX Международной специализированной выставки «Мир биотехнологий 2011» в конкурсе на лучшую продукцию экспонируемую на выставке разработка «Биоцидные цементы и сухие смеси» отмечена дипломом и медалью. В 2011 г. Родин А.И. с разработкой «Биоцидный портландцемент» стал победителем программы «Участник молодежного научно-инновационного конкурса» марта 2012 г. в рамках X Международной специализированной выставки «Мир биотехнологий 2012» в конкурсе на лучшую продукцию экспонируемую на выставке разработка «Биоцидные высокопрочные и сверхвысокопрочные бетоны нового поколения» отмечена дипломом и медалью.

14 Команда проекта Ерофеев Владимир Трофимович, декан архитектурно-строительного факультета, заведующий кафедрой строительный материалов и технологий МГУ им. Н. П. Огарёва, д.т.н., профессор, опыт работы 36 лет, руководитель команды. Смирнов Василий Филиппович, заведующий отделом биологических исследований НИИ химии ННГУ им. Н.И. Лобачевского, д.б.н., профессор, опыт работы 34 года, заместитель руководителя команды. Богатов Андрей Дмитриевич, заместитель декана по научной работе, доцент кафедры строительных материалов и технологий МГУ им. Н. П. Огарёва, к.т.н., доцент, опыт работы 15 лет, ответственный исполнитель. Казначеев Сергей Валерьевич, доцент кафедры строительных материалов и технологий МГУ им. Н. П. Огарёва, к.т.н., доцент, опыт работы 12 лет, ответственный исполнитель. Родин Александр Иванович, аспирант кафедры строительных материалов и технологий МГУ им. Н. П. Огарёва, опыт работы 1 год, ответственный исполнитель.

15