Agro_evrohim_VL_3

Испытание на прочность: применение в АПК плит из экструзионного полистирола

0 434

Текст: Д. Ю. Власов, д-р биол. наук, проф.; С. А. Старцев (при содействии Ассоциации полимерных энергоэффективных технологий «РАПЭТ»)

Быстровозводимые конструкции из сэндвич-панелей с применением теплоизоляционных плит из экструзионного полистирола сегодня активно замещают консервативные материалы и технологии, поскольку являются менее затратными, простыми в использовании и недорогими. В строительстве агропромышленных сооружений подобные решения также становятся все более популярными.

Ангары, овоще- и зернохранилища из быстровозводимых конструкций сейчас востребованы практически в каждой полосе России, так как подходят для любых климатических условий. Нередко при использовании подобных технологий применяются плиты из экструзионного полистирола (XPS), которые также отлично показали себя в сфере аграрного строительства. Они обладают рядом важных характеристик — высокой прочностью при деформации, способностью удерживать тепло, небольшой плотностью, гидрофобностью и высокой устойчивостью к воздействию разлагающих микроорганизмов. Благодаря этим особенностям такие плиты могут обеспечить необходимые для хранения урожая температурные условия, что делает их одними из наиболее эффективных теплоизоляционных материалов.

БИОЛОГИЧЕСКАЯ УГРОЗА

Нередко в процессе эксплуатации хранилищ приходится сталкиваться с биоповреждением стройматериалов. Данная проблема представляет серьезную эколого-технологическую проблему, которая в РФ до сих пор недостаточно оценена с точки зрения экономических потерь и воздействия на здоровье населения. Помимо этого, развитие и изменение техногенной среды заметно увеличивает интенсивность процессов разрушения, что делает сооружения недолговечными и опасными для эксплуатации. Сегодня биодеструкторы как негативный фактор в современных экосистемах выходят на мировую арену, а объемы ущерба от них достигают огромных значений.

Основные причины биоповреждений — повышенная влажность и органические компоненты в составе отделочных и иных материалов. Первый фактор нередко обусловлен несоблюдением температурно-влажностного режима, повреждением гидроизоляции, появлением различных протечек, нарушением технологических требований условий хранения продукции в сельскохозяйственных ангарах и комплексах. Сегодня специалисты в области производства материалов для строительства уже понимают, что все испытания изоляционных компонентов следует проводить с расширенным кругом тест-объектов, то есть микроорганизмов-деструкторов. При этом необходимо включать в анализ те виды патогенов, которые развиваются в конкретном веществе в реальных условиях среды, а также использовать различные сочетания микроорганизмов, встречающиеся в природе в виде биопленок, и особо резистентные к внешним воздействиям образцы. Кроме того, нужно менять условия проведения испытаний, максимально приближая их к естественной агрессивной среде.

РЯД ФАКТОРОВ

В связи с этим специалисты при проведении тестирования на устойчивость к биовоздействию фрагментов минеральных и полистирольных вспененных экструзионных плит использовали как известные, так и принципиально новые, отвечающие современным взглядам на испытания материалов методы. Более того, во время экспериментов они наблюдали за развитием процессов биоповреждений в динамике — от этапа, когда образец только подвергся заражению, до видимых изменений вследствие разрушения. Для исследований были взяты виды микромицетов и бактерий, рекомендованные РВСН 20-01-2006 и основными нормативными документами, в частности ГОСТом 9.048-89, ГОСТом 9-049-91 и СП 28.13330.2012. Отбирались, главным образом, наиболее агрессивные и устойчивые формы микроорганизмов, встречающихся в сельскохозяйственных ангарах, хранилищах овощей и зерна, а также чаще всего поражающих теплоизоляционные и сопутствующие стройматериалы в различных температурных условиях. При проведении испытаний учитывался тот факт, что в виде чистых культур в естественной среде микроорганизмы практически не встречаются, а существуют в виде различных ассоциаций, что было доказано рядом исследований последних лет. Такое объединение делает бактерии особо устойчивыми к внешним воздействиям, способствует освоению новых видов материалов и позволяет потреблять максимум доступных питательных веществ. Помимо этого, специалисты приняли во внимание практику использования опытных образцов плит при различной влажности, по причине чего тесты проводились в разных питательных средах и влажностных режимах.

В ходе исследования отмечались признаки роста колоний микроорганизмов, проявление гидрофобности материала, видоизменения биопленок или отдельных патогенов. Происходящие перемены фиксировались макро- и микрофотосъемкой. Темп развития грибов на испытываемом материале оценивался по балльной шкале, рекомендованной ГОСТ 9.048-89. Данные, полученные в процессе опыта, были сопоставлены с потенциальными условиями использования полистирольных плит и минеральной ваты, на основе чего были сделаны выводы о степени их подверженности и устойчивости к поражению в агрессивных условиях. По итогам проведенных исследований образцы во всех вариантах получили оценку 0–1 балл.

ЗАЩИТНЫЙ БАРЬЕР

Результаты опытов показали, что в плитах XPS отсутствуют питательные вещества, которые могли бы способствовать росту плесневых грибов на их поверхности. Более того, данный материал обладает гидрофобными свойствами, то есть не впитывает влагу, благодаря чему отсутствуют дополнительные возможности для размножения микроорганизмов. При динамическом наблюдении специалисты отметили, что в течение всего срока испытаний споры микромицетов и клетки бактерий на этом образце оставались неактивными. Подобное явление доказывает, что и в естественных условиях эксплуатации попадание влаги на поверхность плит XPS, содержащей микроорганизмы, не приведет к биопоражению, поскольку оно будет сдерживаться благодаря свойствам материала.
Во время эксперимента с помещением блоков на газон плесневых грибов наблюдалось локальное прикрепление клеток к поверхности материала за счет наличия питательной среды. Однако после удаления плиты с газона дальнейшее размножение организмов купировалось и создавался защитный барьер, то есть полистирольные блоки могли останавливать разрастание микромицетов. В естественных условиях эксплуатации подобная ситуация может произойти при соприкосновении материала с очагом повышенного роста биодеструкторов на других субстратах. Экспериментальное применение плит в жидкой среде, содержащей насыщенное микробное сообщество, также продемонстрировало удивительные свойства этого продукта — отдельные колонии микроорганизмов развивались исключительно на границе воздушной и водной среды, не поражая сам материал.

СЛАБЫЕ СТОРОНЫ

Минеральная вата также была протестирована на устойчивость к биодеструкции. На образец наносились разрушающие микроорганизмы в различных соотношениях — раствор с патогенами в чистом виде, компоненты полной среды Чапека и только минеральные вещества из нее. Фрагмент материала, заселенный микроорганизмами, помещался во влажную камеру и на питательную среду в термостат, как и при тестах с плитами XPS.
В ходе опытов было установлено, что в самой минеральной вате содержится некоторый объем питательных веществ. Они являются благоприятной средой для неинтенсивного роста плесневых грибов, в основном в толще материала, ведь его структура характеризуется слоистостью и наличием волокон. Наблюдения показали, что во время испытаний поверхность образцов минеральной ваты в основном оставалась незагрязненной, но грибы все же формировали биопленки внутри блоков в местах скопления влаги. Их рост с трудом отслеживался из-за особенностей материала, но показатели практически не менялись в течение испытаний. При проникновении в зону инокуляции было отмечено присутствие биопленки, причем самое активное развитие сообщества наблюдалось при добавлении полной среды Чапека. Удалить скопления микроорганизмов оказалось невозможно из-за слоисто-волокнистой структуры материала.

ЯВНОЕ ПРЕИМУЩЕСТВО

Безусловно, стеклянное или базальтовое волокно в чистом виде не содержат органических веществ, которые могут послужить питательной средой для различных микроорганизмов. Однако подобные компоненты сходят в состав клеевых средств, обычно используемых для изготовления таких плит. Кроме того, в условиях естественной эксплуатации сооружений сельскохозяйственного назначения минеральная вата за счет своей структуры впитывает пылевые частицы и грязь, что, конечно же, усиливает аккумуляцию в ней биодеструкторов. При гиперувлажнении данного материала существенно возрастает риск формирования микробных биопленок, которым хватает для разрастания даже минимума влаги и органического вещества. Условия для деструкции создает и сама структура таких блоков: пространства между волокнами, в которых задерживается вода, — идеальная среда для жизни и роста биоразрушителей.
Таким образом, проведенные специалистами практические испытания минеральных и полистирольных вспененных экструзионных плит наглядно продемонстрировали их основные преимущества и недостатки. С точки зрения устойчивости к биодеструкции более эффективными оказались блоки XPS, поскольку они являются нейтральными по химическим и физическим показателям, гидрофобными, стойкими к воздействию жизнедеятельности микроорганизмов из различных таксономических и экологических групп, а также к широкому кругу биодеструкторов в условиях воздушной и влажной среды хранения овощей и злаков. По этим причинам полистирольные экструзионные плиты рекомендуется использовать в сфере аграрного строительства.

Подписаться на статьи

Наши новости
Cпециальные предложения
Cобытия и конференции

Баннер_400х400_на_сайт_Page_2
Яндекс.Метрика

© 2013 Агробизнес. Ежедневное интернет-издание о новом поколении предпринимателей. Использование материалов Агробизнеса разрешено только с предварительного согласия правообладателей. Все права на картинки и тексты в разделе Новости принадлежат их авторам. Сайт может содержать контент, не предназначенный для лиц младше 18-ти лет.