Визначення закономірностей впливу взаємопов’язаної біохімічної корозії на бетонні будівельні конструкції в умовах хімічного підприємства

Автор(и)

DOI:

https://doi.org/10.15587/1729-4061.2021.226587

Ключові слова:

біохімічна корозія бетону, сульфатна кислота, бактерія Thiobacillus thiooxidans, мікроміцети Aspergillus fumigatus

Анотація

Встановлено влив мікробної та хімічної корозії на бетонні споруди, що експлуатуються в умовах хімічних підприємств з метою надійного прогнозування термінів виведення останніх із функціонування для попередження виробничих катастроф. Незважаючи на те, що будівництво велось із урахуванням всіх будівельних норм, бетонні конструкції з часом піддаються хімічній та біологічній корозії.

Запропоновано як новацію дослідження глибини та ступеню пошкодження бетону на мікроскопічному рівні метод растрової електронної мікроскопії. Крім того, для визначення кількісного та якісного стану карбонатних складових бетону та сполук сірки запропоновано метод TPD-MS.

Дослідженнями встановлено, що в зразках бетону в цеху з виробництва діоксиду титану кількість виділення двоокису вуглецю в два рази менше, ніж у контрольних зразках при t=600 °С, а рівень двоокису сірки навпаки відповідно зростає. Це пов’язано із здатністю тіонових бактерій накопичувати сульфатну кислоту, яка руйнує цементуючу складову у бетоні. Отримані результати підтверджують вплив продуктів життєдіяльність мікроорганізмів Acidithiobacillus thiooxidans на корозійні процеси у бетоні.

Крім того, методом TPD-MS у приміщені зберігання готової продукції встановлено, що при нагріванні контрольного зразка бетону виділяється значна кількість СО2 при t 580–600 °С. Однак у дослідних зразках бетону сполуки карбону практично відсутні через те, що кислотні метаболіти мікрогрибів перешкоджають його формуванню. Мікроскопічними та РЕМ дослідженнями виявлено локалізацію в бетоні Acidithiobacillus thiooxidans та Aspergillus fumigatus.

Дослідженнями встановлені закономірності між механізмом утворення хімічних сполук в бетоні та метаболізмом мікроорганізмів

Біографії авторів

Оксана Іванівна Шкромада, Сумський національний аграрний університет

Докторка ветеринарних наук, професорка

Кафедра акушерства та хірургії

Вікторія Дмитрівна Івченко, Сумський національний аграрний університет

Кандидатка технічних наук, доцентка

Кафедра терапії, фармакології, клінічної діагностики та хімії

Вадим Дмитрович Чіванов, Інститут прикладної фізики НАН України

Доктор сільськогосподарських наук, доцент

Відділ радіаційної біофізики

Людмила Анатоліївна Циганенко, Сумський національний аграрний університет

Кандидатка технічних наук, доцентка

Кафедра будівельних конструкцій

Геннадій Михайлович Циганенко, Сумський національний аграрний університет

Старший викладач

Кафедра будівельних конструкцій

Володимир Борисович Москаленко, Інститут прикладної фізики НАН України

Головний інженер комплексної установки

Відділ ядерно-фізичних досліджень

Ірина Миколаївна Кирчата, Харківський національний автомобільно-дорожній університет

Кандидатка економічних наук, доцентка

Кафедра економіки і підприємництва

Олена Миколаївна Шершенюк, Харківський національний автомобільно-дорожній університет

Кандидатка економічних наук, доцентка

Кафедра економіки і підприємництва

Юлія Володимирівна Ліцман, Сумський державний університет

Кандидатка педагогічних наук, доцентка

Кафедра теоретичної та прикладної хімії

Посилання

  1. Qiu, L., Dong, S., Ashour, A., Han, B. (2020). Antimicrobial concrete for smart and durable infrastructures: A review. Construction and Building Materials, 260, 120456. doi: https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2020.120456
  2. Noeiaghaei, T., Mukherjee, A., Dhami, N., Chae, S.-R. (2017). Biogenic deterioration of concrete and its mitigation technologies. Construction and Building Materials, 149, 575–586. doi: https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2017.05.144
  3. Shkromada, O., Skliar, O., Pikhtirova, A., Inessa, G. (2019). Pathogens transmission and cytological composition of cow’s milk. Acta Veterinaria Eurasia, 45, 73–79. doi: https://doi.org/10.26650/actavet.2019.19004
  4. Shkromada, O., Paliy, A., Nechyporenko, O., Naumenko, O., Nechyporenko, V., Burlaka, O. et. al. (2019). Improvement of functional performance of concrete in livestock buildings through the use of complex admixtures. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 5 (6 (101)), 14–23. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2019.179177
  5. Shkromada, O., Paliy, A., Yurchenko, O., Khobot, N., Pikhtirova, A., Vysochin, I. et. al. (2020). Influence of fine additives and surfactants on the strength and permeability degree of concrete. EUREKA: Physics and Engineering, 2, 19–29. doi: https://doi.org/10.21303/2461-4262.2020.001178
  6. Marquez-Peñaranda, J. F., Sanchez-Silva, M., Husserl, J., Bastidas-Arteaga, E. (2015). Effects of biodeterioration on the mechanical properties of concrete. Materials and Structures, 49 (10), 4085–4099. doi: https://doi.org/10.1617/s11527-015-0774-4
  7. Petrov, A., Pavliuchenkov, M., Nanka, A., Paliy, A. (2019). Construction of an algorithm for the selection of rigid stops in steel concrete beams. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 1 (7 (97)), 41–49. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2019.155469
  8. Sun, C., Chen, J., Zhu, J., Zhang, M., Ye, J. (2013). A new diffusion model of sulfate ions in concrete. Construction and Building Materials, 39, 39–45. doi: https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2012.05.022
  9. Bonakdar, A., Mobasher, B., Chawla, N. (2012). Diffusivity and micro-hardness of blended cement materials exposed to external sulfate attack. Cement and Concrete Composites, 34 (1), 76–85. doi: https://doi.org/10.1016/j.cemconcomp.2011.08.016
  10. Bastidas-Arteaga, E. (2018). Reliability of Reinforced Concrete Structures Subjected to Corrosion-Fatigue and Climate Change. International Journal of Concrete Structures and Materials, 12 (1). doi: https://doi.org/10.1186/s40069-018-0235-x
  11. Bordunova, O. G., Loboda, V. B., Samokhina, Y. A., Chernenko, O. M., Dolbanosova, R. V., Chivanov, V. D. (2020). Study of the Correlations Between the Dynamics of Thermal Destruction and the Morphological Parameters of Biogenic Calcites by the Method of Thermoprogrammed Desorption Mass Spectrometry (TPD-MS). Microstructure and Properties of Micro- and Nanoscale Materials, Films, and Coatings (NAP 2019), 37–50. doi: https://doi.org/10.1007/978-981-15-1742-6_5
  12. Kuznetsov, V. N., Yanovska, A. A., Novikov, S. V., Starikov, V. V., Kalinichenko, T. G., Kochenko, A. V. et. al. (2015). Study of Thermal Activated CO2 Extraction Processes from Carbonate Apatites Using Gas Chromatography. Jоurnal of Nano- and Electronic Physics, 7 (3), 03034. Available at: https://jnep.sumdu.edu.ua/en/full_article/1557
  13. Hilal, A. A. (2016). Microstructure of Concrete. High Performance Concrete Technology and Applications. doi: https://doi.org/10.5772/64574
  14. Nnaji, C. C., Amadi, U. H., Molokwu, R. (2016). Investigative Study of Biodeterioration of External Sandcrete/Concrete Walls in Nigeria. Research Journal of Environmental Toxicology, 10 (2), 88–99. doi: https://doi.org/10.3923/rjet.2016.88.99
  15. Pokrovskiy, V. A. (2000). Temperature-programmed Desorption Mass Spectrometry. Journal of Thermal Analysis and Calorimetry, 62, 407–415. doi: https://doi.org/10.1023/A:1010177813557
  16. Waksman, S. A., Joffe, J. S. (1922). Microörganisms Concerned in the Oxidation of Sulfur in the Soil: II. Thiobacillus Thiooxidans, a New Sulfur-oxidizing Organism Isolated from the Soil. Journal of Bacteriology, 7 (2), 239–256. doi: https://doi.org/10.1128/jb.7.2.239-256.1922
  17. Nieminen, S. M., Kärki, R., Auriola, S., Toivola, M., Laatsch, H., Laatikainen, R. et. al. (2002). Isolation and Identification of Aspergillus fumigatus Mycotoxins on Growth Medium and Some Building Materials. Applied and Environmental Microbiology, 68 (10), 4871–4875. doi: https://doi.org/10.1128/aem.68.10.4871-4875.2002
  18. Wasik, A. (2007). Electron Microscopy: Methods and Protocols, by J. Kuo, ed. Humana Press 2007. 608 pp. ISSN 1064-3745. Acta Biochimica Polonica, 54 (4), 887–888. Available at: https://ojs.ptbioch.edu.pl/index.php/abp/article/view/5078/4128
  19. Skomoroha, V. N., Zarechniy, V. G., Vorob'eva, I. P., Vakal, S. V.; Skomoroha, V. N. (Ed.) (2002). Proizvodstvo dvuokisi titana pigmentnoy sul'fatnym sposobom. Sumi: ATZT «Arsenal-Press», 204. Available at: https://essuir.sumdu.edu.ua/handle/123456789/2527?locale=uk
  20. Yang, L., Zhao, D., Yang, J., Wang, W., Chen, P., Zhang, S., Yan, L. (2019). Acidithiobacillus thiooxidans and its potential application. Applied Microbiology and Biotechnology, 103 (19), 7819–7833. doi: https://doi.org/10.1007/s00253-019-10098-5
  21. Justs, J., Bajare, D., Korjakins, A., Mezinskis, G., Locs, J., Bumanis, G. (2013). Microstructural Investigations of Ultra-High Performance Concrete Obtained by Pressure Application within the First 24 Hours of Hardening. Construction Science, 14. doi: https://doi.org/10.2478/cons-2013-0008
  22. Wei, S., Jiang, Z., Liu, H., Zhou, D., Sanchez-Silva, M. (2013). Microbiologically induced deterioration of concrete: a review. Brazilian Journal of Microbiology, 44 (4), 1001–1007. doi: https://doi.org/10.1590/s1517-83822014005000006
  23. Song, Y., Tian, Y., Li, X., Wei, J., Zhang, H., Bond, P. L. et. al. (2019). Distinct microbially induced concrete corrosion at the tidal region of reinforced concrete sewers. Water Research, 150, 392–402. doi: https://doi.org/10.1016/j.watres.2018.11.083
  24. Van de Veerdonk, F. L., Gresnigt, M. S., Romani, L., Netea, M. G., Latgé, J.-P. (2017). Aspergillus fumigatus morphology and dynamic host interactions. Nature Reviews Microbiology, 15 (11), 661–674. doi: https://doi.org/10.1038/nrmicro.2017.90
  25. Cwalina, B. (2008). Biodeterioration of concrete. Architecture Civil Engineering Environment, 1 (4), 133–140. Available at: http://yadda.icm.edu.pl/yadda/element/bwmeta1.element.baztech-article-BSL2-0022-0118
  26. Yakovleva, G., Sagadeev, E., Stroganov, V., Kozlova, O., Okunev, R., Ilinskaya, O. (2018). Metabolic Activity of Micromycetes Affecting Urban Concrete Constructions. The Scientific World Journal, 2018, 1–9. doi: https://doi.org/10.1155/2018/8360287

##submission.downloads##

Опубліковано

2021-04-12

Як цитувати

Шкромада, О. І., Івченко, В. Д., Чіванов, В. Д., Циганенко, Л. А., Циганенко, Г. М., Москаленко, В. Б., Кирчата, І. М., Шершенюк, О. М., & Ліцман, Ю. В. (2021). Визначення закономірностей впливу взаємопов’язаної біохімічної корозії на бетонні будівельні конструкції в умовах хімічного підприємства. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 2(6 (110), 52–60. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2021.226587

Номер

Том 2 № 6 (110) (2021): Технології органічних та неорганічних речовин

Розділ

Технології органічних та неорганічних речовин

Ліцензія

Авторське право (c) 2021 Оксана Ивановна Шкромада, Виктория Дмитриевна Ивченко, Вадим Дмитриевич Чиванов, Людмила Анатольевна Цыганенко, Геннадий Михайлович Цыганенко, Владимир Борисович Москаленко, Ирина Николаевна Кирчатая, Елена Николаевна Шершенюк, Юлия Владимировна Лицман

Creative Commons License

Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.

Ліцензійний договір – це документ, в якому автор гарантує, що володіє усіма авторськими правами на твір (рукопис, статтю, тощо).
Автори, підписуючи Ліцензійний договір з ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР», мають усі права на подальше використання свого твору за умови посилання на наше видання, в якому твір опублікований. Відповідно до умов Ліцензійного договору, Видавець ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР» не забирає ваші авторські права та отримує від авторів дозвіл на використання та розповсюдження публікації через світові наукові ресурси (власні електронні ресурси, наукометричні бази даних, репозитарії, бібліотеки тощо).
За відсутності підписаного Ліцензійного договору або за відсутністю вказаних в цьому договорі ідентифікаторів, що дають змогу ідентифікувати особу автора, редакція не має права працювати з рукописом.
Важливо пам’ятати, що існує і інший тип угоди між авторами та видавцями – коли авторські права передаються від авторів до видавця. В такому разі автори втрачають права власності на свій твір та не можуть його використовувати в будь-який спосіб.