Анотація до роботи:

Ціак Н. Хімічна та мікробіологічна стійкість бетонів, модифікованих сіркою. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.23.05 – будівельні матеріали та вироби. – Національна академія природоохоронного та курортного будівництва Міністерства освіти і науки України, Сімферополь, 2007 р.

Дисертація присвячена аналізу причин і механізмів біохімічного руйнування бетонів, модифікованих сіркою, і розробці ефективних складів і способів їх захисту від біопошкоджень в результаті життєдіяльності тіонових бактерій і рідких хімічно активних середовищ.

В дисертації наведені результати тривалих випробувань в різних рідких середовищах зразків бетонів, модифікованих сіркою. Швидкість деградації бетону знаходиться в прямій залежності від сумісної дії хімічного і біологічного середовищ. Деградаційні процеси зразків експонованих в середовищах, не заражених тіоновими бактеріями, протікали менш активно, ніж в заражених. Показано, що руйнування зразків залежить від виду середовища і активної життєдіяльності бактерій. Розроблені основні заходи для підвищення довговічності бетонів, модифікованих сіркою, які полягають в запобіганні агресії і в застосуванні компонентів бетону максимально стійких в даному середовищі. Здійснення заходів можливо досягти підвищенням рН середовища до 10 і вище або введенням до складу бетону біоцидних добавок, наприклад, солі важких металів. Показано, що перспективним методом прогнозування біохімічної деградації бетонів, модифікованих сіркою, є метод деградаційних функцій.

1. Корозія бетонів, модифікованих сіркою, є слідством комплексу взаємозв’язаних біологічних і хімічних процесів. Ініціаторами біологічної корозії є тіонові бактерії виду Thiobacillus, для яких сірчане середовище і її сполуки є джерелами життєдіяльності. Не дивлячись на велику кількість публікацій з питань корозії бетонів, єдиний погляд на механізм мікробіологічної корозії відсутній.

2. Пористість і технологічна ушкодженність структури бетону визначають глибину зони окислення сірки і її сполук тіоновими бактеріями Thiobacillus. Механізм руйнування залежний як від швидкості дифузії та хімічного впливу середовища, так і від рівня розвитку та накопичення бактеріальної маси бактерій. Швидкість зміни концентрації агресивного середовища в бетоні визначається глибиною проникнення продуктів метаболізму та зміною вмісту сірки, яка вживається бактеріями.

3. Результати тривалих випробувань зразків бетонів, модифікованих сіркою, в різних рідких агресивних середовищах показали, що швидкість деградації бетону знаходиться в прямій залежності від сумісної дії хімічного і біологічного середовищ. Руйнування зразків, експонованих тільки в хімічних агресивних середовищах, незаражених тіоновими бактеріями, протікало менш активно, ніж в заражених, а ступень руйнування залежить від виду середовища і активної життєдіяльності бактерій.

4. Розроблені заходи для підвищення довговічності бетонів, модифікованих сіркою. Вони полягають як в запобіганні агресії, так і в застосуванні компонентів бетону максимально стійких в даному середовищі. Показана можливість підвищення біостійкості сірковміщуючих матеріалів за рахунок підвищення рН середовища (вище 10), використання бетонів підвищеної густини (оскільки існуючі види цементу не забезпечують достатньої стійкості при біокорозії), введенням до складу кислотостійких і вапнякових наповнювачів і заповнювачів, сприяючих підтримці лужності.

5. Другим напрямом є введення до складу бетону біоцидних добавок, які повинні припиняти життєздатність бактерій (що беруть участь в утворенні сірководню і сірчаної кислоти) та бути сумісними з процесом полімеризації сірки. Традиційними біоцидними добавками є солі важких металів ( вивчено , , ), які в концентрації 3-4% знижують та припиняють приріст біомаси.

6. Встановлений позитивний вплив на припинення життєдіяльності тіонових бактерій концентрацій добавок: нафталіну (2,5 %), тимолу (2,0), алкилметілбензиламоній хлориду (0,35), та ін. Показано, що дослідженні біоцидні добавки підвищують стійкість сірковміщуючого бетону в рідкому середовищі з культурами thiooxidans, ferrooxidans, в порівнянні до бетону без добавок. Запропонована технологічна схема введення добавок легко вписується в існуючі технології виробництва сірчаних мастик та бетонів, для яких доцільно використовувати запропоновані способи захисту.

7. Процес зміни властивостей елементів під впливом біологічно активного середовища може бути описаний за допомогою деградаційних функцій, запропонованих для оцінки хімічного опору полімер бетонів, які виражають і результат біодеградації шарів матеріалу в часі. Гранична біохімічна стійкість досягається в момент часу дії всіх напружень, коли несуча здатність елементів стає рівною робочим навантаженням і критичним напруженням.

Публікації автора:

1. Орловський Ю.I., Орловська К.В., Цiак Н. Бiоушкодження бетонiв i критерiп оцiнки пх бiохiмiчноп стiйкостi / Актуальні проблеми будівництва та інженерії довкілля. – Львів: Львівська політехніка, 2001. – С. 471 – 477. (Особистий внесок здобувача – проведення експериментальних досліджень, обробка результатів).

2. Ciak N., Leszczewski M., Orіowska E., Orіowski J. Korozja biochemiczna rozci№ganego zbrojenia stalowego. Konferencja Naukowo-Techniczna „Aktualne problemy naukowo-badawcze budownictwa”, Olsztyn-aсsk, 2002. Uniwersytet Warmiсsko-Mazurski, 2002. – S.39 – 49. (Проведення експериментальних досліджень, обробка результатів).

3. Химическая стабильность и токсикологическая безопасность производства материалов и изделий, модифицированных серой / Орловский Ю., Батлук В., Орловская Е., Ляшенко В., Циак Н. // Экотехнологии и ресурсосбережение. – 2003. – № 1. – С. 61 – 64. (Проведення експериментальних досліджень, розрахунок токсикологічної безпеки).

4. Orіowski J., Orіowska K., Ciak N. Korozja biologiczna betonow nasyconych siarka. – Зб. наукових праць Жешувської політехніки. – № 211: Строительство и инженерия среды, № 37. – Жешув: Видавн. Жешувської політехніки, 2004. – С. 41 – 48. (Проведення експериментальних досліджень, обробка результатів).

5. Орловская Е.В., Циак Н.А. Микробиологическая и химическая коррозия бетонов модифицированных серой // Сб. научн. тр. Строительство и техногенная безопасность. – Симферополь: НАПКС. – 2005. – вып. 12. – С. 101 – 107. (Проведення експериментальних досліджень, обробка результатів).

6. Орловский Ю.И., Орловская Е.В., Циак Н.А. Пористость и структура цементных систем, пропитанных расплавом серы // Aktualne problemy naukowo-badawcze budownictwa. – Olsztyn: Uniwersytet Warmiсsko-Mazurski w Olsztynie. – 2006. – S. 345 – 358. (Проведення експериментальних досліджень, обробка результатів).

7. Циак Н. Способы и методы биохимической защиты бетонных и железобетонных конструкций // Збірник наукових праць Луганського Національного аграрного університету. Серія: Технічні науки. – Луганськ: Видавництво ЛНАУ, 2007. – № 71(94). – С. 227-233.

8. Ciak N., Orіowska K. Biodegradacja i odpornoж na agresjк biologiczn№ materiaіуw kompozytowych modyfikowanych siark№ /Materiaіy II Konferencji Naukowej. уd, Politechnika уdzka, 2001. – S. 264 – 267. ( розрахунок швидкості біодеградації).

9. Орловская Е.В., Циак Н.А. Повышение коррозионной стойкости серных бетонов в условиях биологической агрессии // Моделирование и оптимизация в материаловедении. – Одесса: «Астропринт», 2001. – С. 64 – 65. (Проведення експериментальних досліджень).

10. Циак Н., Орловская Е. Микробиологическая коррозия серных бетонов, содержащих металлическую пыль // Прогнозирование в материаловедении.– Одесса: «Астропринт», 2002. – С.82 – 83. (Проведення експериментальних досліджень, обробка результатів).

11. Циак Н., Орловская Е., Ерофеев В. Микробиологическая и химическая коррозия полимерсерных бетонов //Сборник материалов Ш научно-технического семинара 11-12.11.2003 г.: Структура, свойства и составов бетона. – Рiвно: Вид-во Рiвненського державного центру науково-технiчноп i економiчноп iнформацiп, 2003. – С. 174 – 180. (на англ. языке). (Проведення експериментальних досліджень, обробка результатів).

12. Ciak N., Orіowska K. Korozja mikrobiologiczna I chemiczna betonow modifikowanych siarka polimerowa // Workshop on Effective use Building Materiale. Сопот, 8-9.10.2003 г. – Gdansk: Centre fjr Urban Construc-tion and Rehabilitation CURE, 2003. – S. 95 – 98. (Проведення експериментальних досліджень, обробка результатів).

13. Циак Н., Орловская Е.В. Моделирование деградации строительных композитов, содержащих серу в условиях воздействия биохимически активних сред // Материалы к 42-му международному семинару по моделированию и оптимизации композитов – МОК’42: Моделирование и оптимизация в материаловедении. – Одесса, 2003. – Одесса: «Астропринт», 2003. – С. 120 – 123. (Аналіз моделі деградації).

14. Ciak N., Orіowski J., Orіowska K. Analiza przyczyn niszczenia betonуw przy jednoczesnym dziaіaniu / Konferencja Naukowo- Techniczna: Awarie budowlane. – Szczecin, 2003. – S.747 – 754. (Проведення експериментальних досліджень, обробка результатів).

15. Ciak N., Orіowska K. Biological and Chemical Corrosion of Concretes Modified with Polymer sulfur // Internationale Baustoffta-gung “Ibausil – 15”. – Weimar: Bauhaus – Uniwersitat Weimar, 2003. Band 2. – S. 2-0993 – 2-1004. (Проведення експериментальних досліджень).

16. Ciak N., Orіowska K. Biodegradation and Resistance to Biological Activity Modified by Sulphur // International Biodeterioration and Biodegradation. – 2004. – n. 53. – P. 190 – 191. (Проведення експериментальних досліджень, обробка результатів).

17. Ciak N., Orіowski J. Chemical stability and toxicological safety in manufacture of sulphur modified materials and products // Зб. доповідей на IV Міжнародній конференції «Concrete and Concrete Structures», Жиліна, Словачина, 2005. – Zilina: University Publisher, 2005. – C. 21 – 27. (Проведення експериментальних досліджень, обробка результатів).

18. Ciak N., Orіowska K., Karpinska M. Transport wilgoci w betonie // Моделирование и оптимизация в материаловедении. – Одесса: «Астропринт», 2005. – С. 100 – 101. (Проведення експериментальних досліджень, обробка результатів).

19. Ciak N., Orіowski J., Zamshev F. Bezpieczenstwo toksykologiczne produkcji wyrobow modyfikowanych siarka // Materialy Budowlane. – 2006. – n. 3. – S. 83 – 85. (Проведення експериментальних досліджень, обробка результатів).

20. Рекомендации по методам испытаний серосодержащих строительных композитов на химическую и биохимическую стойкость / Орловская Е.В., Пархоменко Р.В., Шналь Т.Н., Циак Н., Маргаль И.В. Под ред. Ю.И. Орловского. – Львов: ЛИПБ МЧС Украины, 2005. (Розробка методики випробування матеріалів).

21. Пат. 60901 А Україна, МКИ С04 В 28/36. Сірчане в’яжуче / Ю. Орловський, Т. Шналь, В. Пархоменко (Україна), Н. Ціак. (Польща). – Заявл. 28.03.2003. Опубл.: 2003, Бюл. № 10. – 4 с. (Проведення експериментальних досліджень).

22. Патент 354150 Польща, МКИ С04 В 28/36. Antyradiacyjny material budwlany / А. Козловський , М. Лєщевський, Д. Клєщевський, Н. Ціак (Польща), Ю. Орловський (Україна). – Заявл. 27.05.2002. Опубл.: Biuletyn urzedu patentowego. – № 24 (781), 2003. – 4 с. (Проведення експериментальних досліджень).