Содержание к диссертации
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА I. Научно-технические предпосылки устройства биостойких каркасных полов предприятий молочной промышленности .
1.1. Характеристика микроорганизмов, заселяющихся на материалах иолов предприятий молочной промышленности .
1.2. Биохимический механизм повреждения материалов полов предприятий молочной промышленности
1.3. Особенности устройства полов каркасного типа
1.4. Защита строительных материалов от биоповреждений
ГЛАВА II. Материалы и методы исследований.
2.1. Материалы .
2.1.1. Крупный заполнитель .
2.1.2. Клеевые композиции .
2.1.3. Минеральные вяжущие вещества
2.1.4. Мелкий заполнитель .
2.1.5. Добавки .
2.1.6. Покрытия
2.2. Методы исследований
2.2.1. Методы исследований механических свойств разработанных каркасных полов.
2.2.2. Методы исследований поровой структуры и гидрофизических свойств одифицированной цементной матрицы
Методы исследований биостойкости и стойкости к воздействию агрессивных сред модифицированной цементной матрицы .
2.3. Математическое планирование эксперимента.
ГЛАВА III. Механические свойства разработанных каркасных полов
3.1. Разработка математической модели изменения условной вязкости матричной смеси
3.2. Прочность и деформативность .
3.3. Усадка .
3.4. Трещиностойкость .
3.5. Истираемость .
ГЛАВА IV. Результаты исследований норовой структуры и гидрофизических свойств модифицированной цечентно-песчаной матрицы .
4.1. Исследование поровой структуры...
4.2. Гидрофильно-гидрофобные свойства .
4.3. В одо поглощение .
ГЛАВА V. Результаты исследований биостойкости и стойкости в агрессивных средах разработанных покрытий каркасных полов .
5.1. Биостойкость .
5.2. Стойкость в агрессивных средах
ГЛАВА VI. Результаты внедрения и технико-экономическая
эффективность разработанных покрытий биостойких каркасных полов .
6.1. Внедрение результатов исследования .
6.2. Технико-экономическая эффективность разработанных покрытий биостойких каркасных полов
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ 141
ЛИТЕРАТУРА 143
ПРИЛОЖЕНИЯ 1
Введение к работе
Актуальность работы. На предприятиях молочной промышленности существуют идеальные условия для роста патогенных микроорганизмов. Почти ни один продукт питания не отличается такой высокой чувствительностью к бактериальной зараженности, как молоко. Уже небольшого количества микроорганизмов достаточно, чтобы испортить сотни литров молока. Особую опасность представляют бактерии и споры плесневых грибов, остающиеся незамеченными и попадающие в продукты питания (как, например, листерии в сыре из сырого молока), которые могут вызвать заболевания потребителей.
В молочной промышленности, как в технологии производства любых продуктов питания, требуется для обеспечения высокого качества продукции беспрекословное соблюдение іигиеньї на всех этапах. Наиболее важными аспектами успешной борьбы с биохимическими загрязнениями являются строгое соблюдение на предприятии гигиенических требований — чистоты воздуха и биостойкости материалов, прежде всего, покрытий полов, а также, их чистки и дезинфекции.
Практика показывает, что именно пол на объектах пищевой промышленности является своеобразным резервуаром для развития множества видов бактерий и плесневых грибов. В процессе уборки помещений щетками и уборочными машинами подобные микроорганизмы разносятся воздухом по обширным поверхностям и попадают на открытые пищевые продукты, что может негативно отразится на их качестве и даже оказаться вредным для здоровья потребителей и рабочих.
Таким образом, одним из основных факторов, определяющих соблюдение экологических требований, а, следовательно, здоровье потребителей и рабочих и качество молочной продукции, является правильный выбор типа напольного покрытия и материалов для его укладки на пищевых производствах.
Цсль диссертационной работы заключается в разработке композиций для систем напольных покрытий каркасного типа, обеспечивающих экологическую безопасность предприятий молочной промышленности.
Для реализации поставленной цели были определены следующие задачи:
1. Проведение обследований биоповреждений традиционных напольных покрытий предприятий молочной промышленности.
2. Анализ причин быстрого повреждения традиционных систем напольных покрытий предприятий молочной промышленности и выявление значимых экологических факторов, вызывающих их ускоренное разрушение.
3. Обоснование возможности создания биостойких систем напольных покрытий каркасного типа на основе модифицированной цементной матрицы с повышенными технологическими, прочностными и де-формативными свойствами.
4. Разработка оптимальных составов модифицированной цементной матрицы.
5. Определение зависимостей биологической стойкости модифицированной цементной матрицы от ее поро вой структуры и гидрофизических свойств.
6. Проведение производственного опробования результатов исследования.
Объектами исследований являются полы, уложенные в цехах предприятий молочной промышленности г. Москвы и Московской области, а также Удмуртской Республики.
Научная гипотеза диссертации. На предприятиях молочной промышленности широко применяются бетонные и плиточные керамические системы напольных покрытий. Однако, несмотря на их высокие эксплуатационные свойства, часто приходится наблюдать интенсификацию коррозионных разрушений этих систем, что связано с воздействием экологических факторов и специфических условий эксплуатации. Преобладающими процессами в таких условиях являются, как правило, биохимические за счет участия в них «пионерных» видов микроорганизмов, которые, поселяясь в объеме и на поверхности материалов, входящих в данные системы, занимают все экологическое пространство и определяют механизм их повреждения.
Сделано предположение, что переход от традиционных систем напольных покрытий к системам каркасного тина на основе модифицированной цементной матрицы позволит в значительной мере предотвратить заселение материала пола предприятий молочной промышленности микроорганизмами, неизбежно находящимися в воздушной среде помещений, и обеспечить экологическую безопасность этих предприятий.
В данной работе предлагается использовать в качестве матричного состава модифицированные цементные растворы, в т.ч. и из сухих смесей. Для повышения технологических свойств и обеспечения формирования устойчивой структуры цементной матрицы намечено использовать высокоэффективный суперпластификатор С-3 на основе сульфированных нафталинформальдегидных соединений и редиспергируемые полимерные порошки на основе сополимеров винилацетата с винилверсататом (РСПВВ).
Биологическая стойкость матрицы может быть достигнута путем повышения плотности, водонепроницаемости и ее прочности сцепления со щебеночным каркасом, а также путем снижения пылеотделения. Для повышения водостойкости и стойкости к истиранию поверхностного слоя цементной матрицы предлагается проверка различных покрытий, в т.ч. флюатов на основе растворов цинковой и магниевой солей кремнефтористоводородной кислоты, покрытий на основе полиуретановых полимеров и гидроизоляционных составов на основе портландцемента, кварцевого песка и аморфного кремнезема.
Научная новизна работы.
1. Разработаны теоретические положения решения важной экологической проблемы — повышения биостойкости полов предприятий МО -8-лочной промышленности путем применения систем напольных покрытий каркасною типа с повышенными тре щи но сто и костью, прочностными и дсформативными свойствами, плотностью, водонепроницаемостью, биохимической стойкостью, а также пониженным пылеотделением.
2. Доказана возможность использования в качестве матричного состава в системах напольных покрытий каркасного типа модифицированных цементных растворов, в т.ч. и из сухих смесей, в состав которых входит комплексная добавка на основе суперпластификатора С-3 и редиспергируемого полимерною порошка на основе сополимеров в и ни л ацетата с винилвсрсататом (РСПВВ).
3. Получены новые данные по зависимости прочности, линейной усадки, трещшюстойкости каркасных композитов от вида клеевой прослойки.
4. Доказана целесообразность применения различных добавок и покрытий с точки зрения снижения объема норового пространства, повышения гидрофобное™, водонепроницаемости и биохимической стойкости матричной композиции каркасных полов.
5. Установлено, что физико-химические исследования методами ТГА, Д ГА и ДТГА позволяют проводить оценку биокоррозионных процессов на ранней стадии их развития на поверхности и в объеме строительных материалов и конструкций.
Практическая значимость.
1. Изучены причины и факторы биохимической коррозии напольных покрытий в условиях эксплуатации на предприятиях молочной промышленности.
2. Разработаны биостойкие системы напольных покрытий каркасного типа для повышения экологической безопасности предприятий молочной промышленности.
3. Установлено, что введение суперпластификатора С-3 и добавки на основе РСПВВ в матрицу с образованием пор радиусом менее 10" м приводит к тому, что она делается устойчивой к действию воды и биохимических загрязнений.
4. Доказано, что физико-химические исследования методами ТГА, ДТА и ДТГА позволяют проводить оценку биокоррозионных процессов на ранней стадии их развития на поверхности и в объеме строительных материалов и конструкций.
5. Разработан и оптимизирован состав биостойкого покрытия каркасного иола повышенной долговечности (не менее 17 лет в условия эксплуатации, существующих на данный момент).
6. Предложена математическая модель, описывающая изменение условной вязкости растворной смеси от внешнего давления на матрицу, среднего радиуса пустот каркаса и толщины пропитываемого каркаса.
Внедрение результатов исследований.
Произведена укладка биостойкого покрытия каркасного пола площа-дыо 364 м" на молочном комбинате в селе Бабино Удмуртской Республики и площадью 310 м" на фабрике мороженого ЗАО БРПИ (Баскин Роббинс) по адресу: Москва, Огородный пр., 16.
Апробация работы.
Основные результаты и положения работы докладывались:
1. На XIV польско-российско-словацком семинаре «Теоретические основы строительства», Варшава, 2005 г.
2. На семинаре «Современное строительство монолитно-каркасным способом. Цемент, бетон, сухие смеси, добавки», Москва, КВЦ «Сокольники», 2005 г.
3. На Пятой юбилейной научно-практической и учебно-методической конференции «Фундаментальные науки в современном строительстве», Москва, МГСУ, 2006 г.
4. На семинаре «Эффективные строительные материалы и технологии, используемые при реализации программы «Доступное жилье», Москва, СК «Олимпийский», 2006 г.
5. На семинаре «Инновационные технологии в современном строительстве», Москва, КВЦ «Сокольники», 2006 г.
На защиту выносятся:
1. Теоретические положения решения важной экологической проблемы — повышения биостойкости полов предприятий молочной промышленности путем применения систем напольных покрытий каркасного типа с повышенными трещи нестойкостью, прочностными и деформативными свойствами, плотностью, водонепроницаемостью, биохимической стойкостью, а также пониженным пылеотделением.
2. Математическая модель, описывающая изменение условной вязкости растворной смеси от внешнего давления на матрицу, среднего радиуса пустот каркаса и толщины пропитываемого каркаса.
3. Зависимость прочности каркасных композитов от вида клеевой прослойки и зерновою состава заполнителя.
4. Изменения линейной усадки матричного состава и каркасных композитов на различных клеевых прослойках,
5. Характеристики трещи но стой кости и истираемости разрабатанных систем напольных покрытий каркасного типа, связанные с исследованиями различных модификаторов и добавок.
6. Зависимости общего объема пор и характера их распределения в материале модифицированной цементно-песчаной матрицы от химическою состава добавок и покрытий;
7. Зависимости изменения гидрофизических свойств, биостойкости и стойкости в агрессивных средах от состава добавок и покрытий.
8. Оптимальный состав, технология пршотовления и применения биостойкого покрытия каркасного пола;
9. Результаты внедрения разработанной биостойкой системы напольных покрытий каркасного типа. Структура и обьсм диссертиции. Диссертация состоит из введения, шести глав, общих выводов, списка используемой литературы из 157 наименований и приложений. Работа изложена на 169 страницах машинописного текста, включая 39 рисунков и 25 таблиц.
