Министерство образования и науки российской федерации

   Волжский  политехнический институт (филиал)

   Государственного  образовательного учреждения

   высшего профессионального образования

   «Волгоградский государственный технический университет»

   Кафедра: «Химическая технология полимеров и промышленная экология» 
 
 
 

   Семестровая работа

   по  дисциплине «Биология и микробиология»

   на  тему: «Биокоррозия и биоразрушение конструкционных материалов и сооружений» 
 
 
 

                                                  Выполнил:

                                                  студент группы ВХТ-401

                                                  Благодатская Н. А.

                                                  Проверил:

                                                  ст. преподаватель

                                                  Соколова Н. А. 
 
 

Волжский 2011

Содержание

Введение

1.Понятие биокоррозии.

2.Конструкционные и строительные материалы. Общее понятие.

3.Биокоррозия стройматериалов.

4.Экологические аспекты биоразрушения и конструкционные меры защиты деревянных строений.

5.Химические и физико-химические свойства стройматериалов.

6.Защита от биокоррозии.

7.Средства защиты от биокоррозии.

Заключение.

Список литературы. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Введение

      БИОКОРРОЗИЯ (от греч. bios - жизнь и позднелат. corrosio - разъедание), разрушение конструкционных материалов и противокоррозионных защитных покрытий под действием присутствующих в среде микроорганизмов (бактерий, грибов, водорослей, дрожжей). Первые сведения об участии микроорганизмов в коррозии материалов появились в конце 19 в. Освоение воздушного и водного пространств, недр Земли сопровождается неизбежным распространением микроорганизмов и увеличением масштабов биокоррозии. Заметный ущерб наносит биокоррозия в нефте- и газодобывающей промышленности  (около 70% всех коррозионных разрушений), трубопроводному транспорту, морскому флоту, средствам связи и водоснабжения.

     Общая теория биокоррозии отсутствует. Полагают, что в процессе жизнедеятельности микроорганизмов образуются продукты обмена веществ, повышающие коррозионную активность среды (минеральные и органические кислоты, щелочи, пероксиды, H₂S и др.). В частности, быстрый выход из строя нефте- и газопроводов обусловлен деятельностью сульфатвосстанавливающих бактерий, повышающих агрессивность грунта и грунтовых вод в результате продуцирования H₂S. Некоторые виды тионовых бактерий вырабатывают H₂SO₄, понижая рН почвы и грунта до ~ 0,5. Грибы, присутствующие в водной фазе авиационного топлива, приводят к биокоррозии алюминиевых баков самолетов. Биокоррозия полимерных материалов связана с вырабатываемыми микроорганизмами ферментами, резко ускоряющими деструкцию макромолекул.

      В данном реферате мы рассмотрим биокоррозию и биоразрушение конструкционных материалов и сооружений. 
 

     1.Понятие биокоррозии.

     Биокоррозия (биологическая коррозия) -  тип коррозионного разрушения в условиях воздействия микроорганизмов.  Продукты жизнедеятельности различных микроорганизмов, которые присутствуют в воде, грунте, интенсифицируют процесс коррозии.

     Биокоррозию можно рассматривать, как самостоятельный  вид разрушения, но чаще всего процессы биологической коррозии протекают  параллельно с другими, например, почвенной (грунтовой), морской, атмосферной, коррозией в неэлектролитах, водных растворах.

     Повреждениям  от биокоррозии подвергаются различные  подземные конструкции (трубопроводы, резервуары, сваи, метро и т.п.), сооружения и трубопроводы, находящиеся в  воде. Биокоррозия – неотъемный спутник нефте- и газопромышленности.

     Первые  догадки о влиянии на процесс  коррозионного разрушения биологических  организмов появились только в конце  ХIХ века.

     В результате протекания биокоррозии  на поверхности металла появляются небольшие углубления (блестящие  либо шероховатые), раковины,  неровности, которые могут быть заполнены продуктами коррозии. Биокоррозия в большинстве случаев носит язвенный либо питтинговый характер. Чаще всего биокоррозия является локальным разрушением.

     Виды  биологической коррозии(биокоррозии).

     Биокоррозия подразделяется на бактериальную, микологическую. Иногда разрушение может быть вызвано  присутствием в коррозионной среде  дрожжей, других микроорганизмов. Все  микроорганизмы делятся на аэробные и анаэробные. Аэробные существуют и размножаются только  при наличии кислорода. Анаэробным же для нормальной жизнедеятельности кислород не требуется. Среди аэробных микроорганизмов наиболее опасными являются серобактерии и железобактерии (обитают в почве). В природных средах аэробные и анаэробные микроорганизмы существуют совместно.

     Чаще  всего протекает  бактериальная биокоррозия. Она же и наиболее разрушительна.  Данный вид встречается в воде, почве, топливе при наличии бактерий. Бактерии очень быстро размножаются и легко приспосабливаются к всевозможным условиям окружающей среды.  Бактериальная биокоррозия может протекать при рН среды от 1 до 10,5 и температуре (чаще всего) 6 – 40 °С при наличии различных органических и неорганических веществ, содержащих кислород, углерод, водород, железо, азот, калий, серу и т.д.

     Характерные признаки биоповреждений

 
 
 
 
 
 

     2.Конструкционные и строительные материалы.

     Понятие конструкционных и строительных материалов охватывает множество различных  материалов, применяемых для изготовления деталей конструкций, зданий, мостов, дорог, транспортных средств, а также  бесчисленных других сооружений, машин  и технических изделий. Возможность  создания какой-либо конструкции и  ее работоспособность зависят от наличия материалов с подходящими  механическими свойствами. Например, для изготовления современного автомобиля необходимы легированные стали, а металлический самолет стал реальностью лишь с появлением технологичных и прочных алюминиевых сплавов. Для гидроэлектростанций необходимы те сорта бетона и цемента, из которых можно построить долговечные плотины. Современные высотные здания выглядели бы по-другому, если бы не было стеклянных материалов.

     Конструкционные материалы подразделяются: по природе  материалов — на металлические, неметаллические  и композиционные материалы, сочетающие положительные свойства тех и  других материалов; по технологическому исполнению — на деформированные (прокат, поковки, штамповки, прессованные профили  и др.), литые, спекаемые, формуемые, склеиваемые, свариваемые (плавлением, взрывом, диффузионным сращиванием  и т.п.); по условиям работы — на работающие при низких температурах, жаропрочные, коррозионно-, окалино-, износо-, топливо-, маслостойкие и т.д.; по критериям прочности — на материалы малой и средней прочности с большим запасом пластичности, высокопрочные с умеренным запасом пластичности.

     В составе конструкционных материалов нашли своё применение почти все  элементы таблицы Менделеева, а эффективность  ставших уже классическими для  металлических сплавов методов  упрочнения путём сочетания специально подобранного легирования, высококачественной плавки и надлежащей термической  обработки снижается, перспективы  повышения свойств конструкционных  материалов связаны с синтезированием материалов из элементов, имеющих предельные значения свойств.

     Историю культуры часто делят на каменный, бронзовый и железный века – по тем материалам, из которых изготавливались  орудия труда и оружие. В наши дни в распоряжении конструктора имеется широкий спектр материалов: чугуны, стали и сплавы цветных  металлов, керамические, каменные материалы, бетон, стекло и полимеры. Разработка и применение таких материалов –  профессиональное занятие инженера-технолога  и инженера-конструктора. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

    3.Биокоррозия  строительных материалов.

    Строительные материалы — это природные и искусственные материалы, используемые при ремонте и реконструкции зданий и инженерных сооружений.

Под биокоррозией принято понимать разрушение бетона, вызванное заселением и развитием  бактерий, грибов, актиномицетов, которые  могут представлять серьёзную опасность  как непосредственно для конструкций  зданий и сооружений, так и для  здоровья людей. Как известно множество  строительных материалов (бетон, кирпич, дерево и т.д.), потенциально являются благоприятной средой обитания для  микроорганизмов (бактерий, грибов, лишайников и т.д.), что оказывает влияние  как на прочностные, декоративные свойства материала, так и на срок их службы.

      Следует отметить, что опасность и интенсивность биологических разрушений и загрязнений различных зданий и сооружений неуклонно возрастает в большей степени для городов, в пределах которых находятся крупные промышленные предприятия. Она усугубляется пренебрежением экологическими нормами при строительстве зданий и сооружений, невыполнением норм при их эксплуатации, а также средой в которой эксплуатируются здания и сооружения.

      Микроорганизмы-биодеструкторы способны уничтожить буквально любые строительные материалы и конструкции. Биоповреждения минеральных строительных материалов сводятся к нарушению сцепления составляющих компонентов этих материалов в результате воздействия органических кислот микробного происхождения. Бетонные конструкции разрушаются вследствие химических реакций между цементным камнем и продуктами жизнедеятельности микроорганизмов.

С точки  зрения условий развития процессов  биологической коррозии, связанных  с жизнедеятельностью микроорганизмов, следует различать два основных случая биокоррозии.

      В первом случае биоорганизмы находятся в непосредственном контакте с наружной или внутренней (для пористых материалов) поверхностью строительной конструкции. В процессе метаболизма они взаимодействуют с материалом, в результате чего снижается прочность или ухудшаются другие эксплуатационные качества материала (происходит повреждение материала и    сокращение сроков его службы).

      Во втором случае биоорганизмы являются продуцентами веществ, агрессивных по отношению к строительному материалу, но непосредственно со строительной конструкцией не связаны. Коррозионные процессы могут развиваться на расстоянии от места обитания биоорганизмов, вырабатывающих агрессивные вещества. Например, тионовые бактерии, поселяющиеся на поверхности карбонатного слоя бетона, разрушают цементный камень, изменяя рН прилегающей воды за счет образуемой ими кислоты.