bakteriálna korózia betónu
DESCRIPTION
Oddelenie minerálnych biotechnológií Ústav geotechniky - Slovenská akadémia vied Watsonova 45, 043 53 Košice. Bakteriálna korózia betónu. Adam Lupták, 3. A. Úvod. - PowerPoint PPT PresentationTRANSCRIPT
![Page 1: Bakteriálna korózia betónu](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062423/56814315550346895daf69e1/html5/thumbnails/1.jpg)
Bakteriálna korózia betónuBakteriálna korózia betónu
Oddelenie minerálnych biotechnológiíOddelenie minerálnych biotechnológiíÚstav geotechniky - Slovenská akadémia vied Ústav geotechniky - Slovenská akadémia vied
Watsonova 45, 043 53 KošiceWatsonova 45, 043 53 Košice
Adam Lupták, 3. AAdam Lupták, 3. A
![Page 2: Bakteriálna korózia betónu](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062423/56814315550346895daf69e1/html5/thumbnails/2.jpg)
ÚvodÚvodMikroorganizmy sa nachádzajú všade na Zemi, aj na takých
miestach, kde by iná forma života nemohla už existovať. Ich základnou funkciou je aktívna účasť v biologickom kolobehu prvkov v prírode. Existuje obrovské množstvo rôznych mikroorganizmov. Ich základné rozdelenie je nasledovné(Obr.1):
Obr. 1. Základné rozdelenie mikroorganizmovObr. 1. Základné rozdelenie mikroorganizmov
![Page 3: Bakteriálna korózia betónu](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062423/56814315550346895daf69e1/html5/thumbnails/3.jpg)
„„Mikroorganizmy samy o sebe nie sú zlé ani dobré, záleží na okolnostiachMikroorganizmy samy o sebe nie sú zlé ani dobré, záleží na okolnostiach” ”
Postage (1982Postage (1982))
Dôsledky existencie a metabolizmu MODôsledky existencie a metabolizmu MO môžu byťmôžu byť
„„pozitívne“ apozitívne“ alebo lebo „negatívne“ . „negatívne“ .
Mikroorganizmy získavajú energiu pre svoj rast, pohyba rozmnožovanie na základe rôznych typov chemických reakcií. Týmto spôsobom látky rozkladajú (katabolické procesy) alebo syntetizujú (anabolické procesy).
![Page 4: Bakteriálna korózia betónu](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062423/56814315550346895daf69e1/html5/thumbnails/4.jpg)
„„pozitívnepozitívne“ -“ - účasť v biologickom kolobehu síry, odstraňovanie účasť v biologickom kolobehu síry, odstraňovanie ťažkých kovov a síranov z priemyselných odpadových vôd, ťažkých kovov a síranov z priemyselných odpadových vôd, bioluhovanie sulfidických minerálov, odstraňovanie síry bioluhovanie sulfidických minerálov, odstraňovanie síry z nafty,benzínov a uhliaz nafty,benzínov a uhlia
„„negatívne“negatívne“ - - bbiokorózia kovových potrubí a zariadení iokorózia kovových potrubí a zariadení (podzemná korózia), biokorózia betónov a stavebných(podzemná korózia), biokorózia betónov a stavebných materiálov, znehodnocovanie leteckých palív. materiálov, znehodnocovanie leteckých palív.
V predkladanej práci som sa zaoberal so síru-oxidujúcimi baktériami Aciditiobacillus thiooxidans a síran-redukujúcimi baktériami Desulfovibrio desulfuricans., ktoré sa zúčastňujú biologického kolobehu síry v prírode a predstavujú tzv. ,,Sulfuretum“. Dôsledky existencie a metabolizmu ,,Sulfureta“ môžu byť taktiež pozitívne alebo negatívne:
![Page 5: Bakteriálna korózia betónu](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062423/56814315550346895daf69e1/html5/thumbnails/5.jpg)
KoróziaKorózia je vo všeobecnosti považovaná za prirodzený proces degradácie a postupného znehodnocovania materiálov pôsobením okolitého prostredia.
Jej vznik a priebeh je podmienený mnohými vplyvmi, medzi ktoré okrem najviac študovaných fyzikálnych a chemických, nesporne patria aj biologické vplyvy.
Tieto predstavujú vplyv vegetácie a vplyv činnosti Tieto predstavujú vplyv vegetácie a vplyv činnosti mikroorganizmovmikroorganizmov a spôsobujú tzv. a spôsobujú tzv. biokoróziubiokoróziu. Nežiadúce zmeny . Nežiadúce zmeny vlastností materiálov spôsobené vplyvom mikroorganizmov sú v vlastností materiálov spôsobené vplyvom mikroorganizmov sú v odbornej literatúre označované ako odbornej literatúre označované ako mikrobiálna koróziamikrobiálna korózia. .
Mikroorganizmy (MO) sa značnou mierou podieľajú aj na Mikroorganizmy (MO) sa značnou mierou podieľajú aj na degradácií a znehodnocovaní rôznych stavebných materiálov. degradácií a znehodnocovaní rôznych stavebných materiálov. Štúdiom nežiadúcich zmien stavebných materiálov pôsobením Štúdiom nežiadúcich zmien stavebných materiálov pôsobením MO sa zaoberá vedný odbor – MO sa zaoberá vedný odbor – BiodeterioráciaBiodeteriorácia stavieb a MO sú stavieb a MO sú v tomto prípade označované ako v tomto prípade označované ako biodeteriogény.biodeteriogény.
![Page 6: Bakteriálna korózia betónu](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062423/56814315550346895daf69e1/html5/thumbnails/6.jpg)
K najčastejšie používaným stavebným materiálom patrí betón. Aj v prípade betónu môžeme pozorovať preukázateľný výsledok pôsobenia MO.
Biokoróziu betónu spôsobujú rôzne typy mikroorganizmov (pliesne, baktérie, aktinomycéty, riasy, sinice a pod.).
Biokoróziu betónových kanalizačných rúr (Obr. 2A, B, C) spôsobujú najmä síru-oxidujúce baktérie rodov Acidithiobaccillus, Leptospirillum a síran-redukujúce baktérie (SRB) rodov Desulfovibrio, Desulfotomaculum.
Obr. 2. Biokorózia betónovej kanalizačnej rúryObr. 2. Biokorózia betónovej kanalizačnej rúry
(A)(A) (B)(B) (C)(C)
![Page 7: Bakteriálna korózia betónu](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062423/56814315550346895daf69e1/html5/thumbnails/7.jpg)
Obrázok č.3 znázorňuje priebeh biokorózie betónovej kanalizačnej rúry. Na dne rúry v spodnej časti prepravovanej vody, ktorá skoro vždy obsahuje sírany sa nachádzajú SRB, ktoré redukujú sírany na sulfán. Ten potom stúpa do hornej časti potrubia, kde kondenzuje. Tu sa nachádzajú síru-oxidujúce baktérie, ktoré oxidujú sulfán na kyselinu sírovú, ktorá koroduje betón. Postupne dochádza k rozpínaniu betónu, vzniku trhlín a prasklín, strate pevnosti a k celkovému rozpadu betónu.
Obr. 3. Priebeh biokorózie betónovej kanalizačnej rúryObr. 3. Priebeh biokorózie betónovej kanalizačnej rúry
![Page 8: Bakteriálna korózia betónu](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062423/56814315550346895daf69e1/html5/thumbnails/8.jpg)
Cieľ práceCieľ práce
- pozorovanie - pozorovanie zmzmienien povrchu betónových vzoriek povrchu betónových vzoriek pod pod vplyvvplyvomom baktérii baktérii Acidithiobacillus thiooxidansAcidithiobacillus thiooxidans a a DesulfovibrioDesulfovibrio desulfuricans desulfuricans
![Page 9: Bakteriálna korózia betónu](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062423/56814315550346895daf69e1/html5/thumbnails/9.jpg)
Experimentálna ćasťExperimentálna ćasťMikroorganizmy
sírusíru-o-oxidujúce baktérie - xidujúce baktérie - Acidithiobacillus thiooxidansAcidithiobacillus thiooxidans ((Obr. 4.)Obr. 4.)
- vyizolované z kyslej banskej vody (acid mine drainage - AMD), vytekajúcej so šachty Pech (Obr. 5.) , z ložiska Smolník,
- na izoláciu a následnú kultiváciu bola použitá selektívna živná pôda podľa Waksmana a Joffeho.
Obr. 5. Výtok AObr. 5. Výtok AMD z banskej šachtyMD z banskej šachty Pech Pech ((ložisko ložisko Smolník Smolník))
Obr. 4.Obr. 4. Baktérie Baktérie Acidithiobacillus Acidithiobacillus thiooxidans thiooxidans vyvyizolováné z Aizolováné z AMD zo šachty Pech, ložisko MD zo šachty Pech, ložisko Smolník Smolník..
![Page 10: Bakteriálna korózia betónu](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062423/56814315550346895daf69e1/html5/thumbnails/10.jpg)
síransíran--redukujúce baktérie - redukujúce baktérie - DesulfovibrioDesulfovibrio desulfuricans desulfuricans (Obr. 6(Obr. 6) )
- vyizolované zo zmiešanej bakteriálnej kultúry, získanej z pitnej minerálnej vody Gajdovka (Obr. 7) , Košice-sever,
- na izoláciu a následnú kultiváciu bola použitá selektívna živná pôda podľa Postgate.
Obr. 6. Prameň Gajndovka- pitná Obr. 6. Prameň Gajndovka- pitná minerálna vodaminerálna voda, Kosice-, Kosice-sever.sever.
Obr. 7. BaktérieObr. 7. Baktérie DesulfovibrioDesulfovibrio desulfuricans desulfuricans vyizolované z pitnej minerálnej vody vyizolované z pitnej minerálnej vody (Gajdovka(Gajdovka). ).
Mikroorganizmy
![Page 11: Bakteriálna korózia betónu](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062423/56814315550346895daf69e1/html5/thumbnails/11.jpg)
Vzorky betónuSSkúšobné vzorky betónu vo forme valcov boli vyhotovené z betónových kúšobné vzorky betónu vo forme valcov boli vyhotovené z betónových blokovblokov (Obr. 8A) (Obr. 8A) najskôr pomocou vŕtacieho zariadenia STAM s najskôr pomocou vŕtacieho zariadenia STAM s jadrovým vrtákom. Takto vyvŕtané betónové valce, boli následne jadrovým vrtákom. Takto vyvŕtané betónové valce, boli následne narezané kotúčovou pílou na menšie vzorkynarezané kotúčovou pílou na menšie vzorky (Obr. 8B a 8C) (Obr. 8B a 8C), ktoré boli , ktoré boli ešte pred vlastným použitím v experimente obrusované a leštenéešte pred vlastným použitím v experimente obrusované a leštené. .
Obr. 8.Obr. 8. Betónové vzorkyBetónové vzorky
(A)(A)(B)(B)
(C)(C)
![Page 12: Bakteriálna korózia betónu](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062423/56814315550346895daf69e1/html5/thumbnails/12.jpg)
Biokorózia vzoriek betónu prebiehala v laboratórnej aparatúre zobrazenej na Obr.9, ktorá umožňovala simuláciu sulfureta, teda simultánne pôsobenie baktérií Acidithiobacillus thiooxidans (A.t.) a Desulfovibiro desulfuricans (D.d.) v modelových podmienkach.
Laboratórna aparatúra pozostávala z dvoch sklenených nádob, vzájomne prepojených s exikátorom, ktorý svojou konštrukciou najviac vyhovoval našim experimentálnym podmienkam. V prvej nádobe sa nachádzala aktívna bakteriálna SRB a v druhej nádobe octan kademnatý pre zachytenie prebytočného biogénného sulfánu.
Obr. 9.Obr. 9. Použitá laboratórna aparatúraPoužitá laboratórna aparatúra
Baktérie Desulfovibrio desulfuricansBaktérie Desulfovibrio desulfuricans
ExikátorExikátor
OOctan kademnatýctan kademnatý
![Page 13: Bakteriálna korózia betónu](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062423/56814315550346895daf69e1/html5/thumbnails/13.jpg)
Vzorky betónov boli uložené do kadičiek, naplnených odpadovou vodou (kadička č.1), kyslou banskou vodou (kadička č.2), živným médiom pre A.t. (kadička č.3) a destilovanou vodou (kadička č.4). a následne boli uložené do exikátora na povrch porcelánovej platne (Obr. 10).
Obr. 10. Exikátor s nainokulovanýmí betónovými vzorkami Obr. 10. Exikátor s nainokulovanýmí betónovými vzorkami uloženými v kadičkáchuloženými v kadičkách
Kadička č. 1
Kadička č. 2
Kadička č. 3
Kadička č. 4
![Page 14: Bakteriálna korózia betónu](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062423/56814315550346895daf69e1/html5/thumbnails/14.jpg)
Potom bol povrch vzoriek inokulovaný baktériami A.t. Dno exikátora až po úroveň cca 1 cm nad úroveň porcelánovej platne bolo naplnené destilovanou vodou. Po uzatvorení exikátora a jeho prepojenia s nádobami, nasledoval kontinuálny prívod bakteriálne vyprodukovaného sulfánu pomocou inertného plynu – dusíka, z prvej nádoby na dno exikátora. Potom bol systém uzatvorený.
Inokulácia vzoriek betónov baktériami A.t. bola realizovaná v 7 Inokulácia vzoriek betónov baktériami A.t. bola realizovaná v 7 dňových intervaloch. V tých istých intervaloch bola realizovaná aj dňových intervaloch. V tých istých intervaloch bola realizovaná aj výmena selektívného živného média DSM-63 pre rast síran-výmena selektívného živného média DSM-63 pre rast síran-redukujúcich baktérii. Bakteriálne vyprodukovaný sulfán bol redukujúcich baktérii. Bakteriálne vyprodukovaný sulfán bol pôsobením baktérií A.t. oxidovaný na Hpôsobením baktérií A.t. oxidovaný na H
22SOSO44, ktorá korodovala vzorky , ktorá korodovala vzorky
betónov.betónov.
![Page 15: Bakteriálna korózia betónu](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062423/56814315550346895daf69e1/html5/thumbnails/15.jpg)
Kryštáliky CaSO4
A
Obr. 12. Obr. 12. Vzorka betónu po 30 dňoch - Vzorka betónu po 30 dňoch - ppovrch výplne medzi kamenivom je ovrch výplne medzi kamenivom je porušený a pokrytý bielymi kryštálmi porušený a pokrytý bielymi kryštálmi pravdepodobne pravdepodobne sadrovca, čo sadrovca, čo znamená, že dochádza k uvoľňovaniu Ca z betónového matrixu pod znamená, že dochádza k uvoľňovaniu Ca z betónového matrixu pod vplyvom bakteriálne vyprodukovanej Hvplyvom bakteriálne vyprodukovanej H
22SOSO44, čím postupne dochádza , čím postupne dochádza
k narúšaniu štruktúry betónu. Niektoré zložky kameniva boli úplne k narúšaniu štruktúry betónu. Niektoré zložky kameniva boli úplne odstránené (bod A ).odstránené (bod A ).
Obr. 11. Vzorka betónu na začiatku experimentu - hladký povrch výplne medzi kamenivom.
VýsledkyVýsledky
![Page 16: Bakteriálna korózia betónu](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062423/56814315550346895daf69e1/html5/thumbnails/16.jpg)
Ďakujem za pozornosť.Ďakujem za pozornosť.