Результат интеллектуальной деятельности: Способ моделирования взаимодействия строительных материалов со средой, вызывающей биологические повреждения строительных изделий и конструкций

Изобретение относится к методам испытаний строительных материалов в условиях лабораторий заводов - изготовителей.

Проблема биоповреждений актуальна для строительных материалов, так как биологические повреждения - явление, присущее естественной среде и приводящее к снижению прочностных характеристик материалов, изменению их формы и внешнего вида, а также к изменению состава окружающей среды (микроклимата) в зданиях и сооружениях.

Известен способ испытаний строительных материалов на биостойкость, при котором осуществляют моделирование взаимодействия строительных материалов со средой, вызывающей биологические повреждения строительных изделий и конструкций, путем погружения образцов строительных материалов в слабоагрессивную среду, в качестве которой используют смесь органических кислот: уксусной, лимонной и щавелевой кислот, и последующей выдержки образцов в этой среде (патент RU 2471188, МПК G01N 33/38, дата публикации 27.12.2012).

Реализация данного способа не требует воспроизведения среды с микроорганизмами, отсутствует необходимость использования специальных установок. Такой способ испытания образцов строительных материалов может быть применен в условиях лаборатории заводов-изготовителей строительных материалов без специального разрешения органов санитарно-эпидемиологического надзора и без вреда для здоровья человека, ввиду отсутствия контакта с патогенными микроорганизмами.

Недостаток способа состоит в том, что не учитывается воздействие температуры как фактора, реально существующего при воздействии среды с микроорганизмами и обуславливающего различные результаты.

Задача заключается в усовершенствовании моделирования взаимодействия строительных материалов со средой, вызывающей биологические повреждения строительных изделий и конструкций, использующегося при испытании строительных материалов.

Технический результат, достигаемый при решении указанной задачи, заключается в повышении точности моделирования указанной среды за счет учета температурного фактора.

Технический результат достигается тем, что в способе моделирования взаимодействия строительных материалов со средой, вызывающей биологические повреждения строительных изделий и конструкций, заключающийся в погружении образцов строительных материалов в слабоагрессивную среду, в качестве которой используют смесь органических кислот: уксусной, лимонной и щавелевой кислот, и последующей выдержке образцов в этой среде, выдержку образцов строительных материалов проводят, изменяя температуру в диапазоне±15 градусов относительно комнатной температуры.

Состояния среды, вызывающей биологические повреждения строительных изделий и конструкций, имитируют, варьируя факторы, моделирующие эту среду: концентрации и соотношения органических кислот, значения температуры, при которых проводят выдержку, по плану полного факторного эксперимента.

При этом используют смесь органических кислот следующих концентраций: уксусная кислота 0,9-1,1%, лимонная кислота 0,9-1,1%, щавелевая кислота 0,09-0,12%, и в соотношении 1,8:2,7:0,8-2,1:3,1:1,2.

При имитации состояния среды, вызывающей биологические повреждения строительных изделий и конструкций, используют минимальные и максимальные значения диапазонов концентраций и соотношений органических кислот.

Выдержку образцов строительных материалов проводят, используя заданные значения температуры в указанном диапазоне.

Предлагаемые усовершенствования позволяют расширить спектр моделируемых биосред, в том числе сократить пребывание испытуемых образцов в слабоагрессивной среде (например, четверо суток при повышенной температуре, в то время как при пониженной температуре это время превышает 28 суток).

Предложенный способ может быть проиллюстрирован примером матрицы планирования (МП) многофакторного эксперимента, где в качестве варьируемых факторов выбраны процентные уровни (концентрации) органических кислот (x1 - уксусной, х2 - лимонной, х3-щавелевой). В качестве уровней варьирования указанных факторов выбраны: минимальный (-) соответственно - 0,9; 0,9 и 0,04; и максимальный (+) соответственно - 1,1; 1,1 и 0,12 при соблюдении соотношений компонентов в композиции.

Введенный четвертый фактор (х4) - температура варьировалась на уровнях ±15°С относительно комнатной («-» - нижний уровень температуры, «+» - верхний уровень), где комнатная температура составляет от +15 до +25 градусов С согласно определению, которое представляет XII Государственная фармакопея Российской Федерации часть 1. Выдержку образцов строительных материалов проводят, выбирая крайние значения температуры в указанном диапазоне. Конкретные значения температуры выбирают согласно матрице планирования. Контролируемым параметром (Пк) является также продолжительность пребывания в слабоагрессивной среде, вызывающая повреждение.

Контроль осуществляется как визуально, так и путем измерения прочности образцов, подверженных воздействию слабоагрессивной среды.

МП для исследования сформирована традиционно для реализации полного факторного эксперимента (2⁴) при четырех факторах. Средняя продолжительность пребывания образцов в слабоагрессивной среде показала идентичность повреждений при повышенной и пониженной температурах при нахождении всех факторов на нижнем уровне (увеличение времени экспозиции) и верхнем уровне (уменьшение времени экспозиции) при разных продолжительностях экспозиции.

Предложенный способ позволяет выбирать ту комбинацию варьируемых факторов, которая больше устраивает производителя строительных материалов, включая важный фактор эксплуатационной среды - температуру, и отражающий специфику биосреды, в которой применяются строительные материалы.

При разных составах сырья и добавок возможны изменения продолжительности экспозиции при разных сочетаниях факторов, что определит выбор изготовителя окончательной совокупности воздействий при моделировании процессов биоповреждений. Учитывая, что биостойкость строительных материалов - один из признаков качества, подтверждение должно происходить на этапе изготовления продукции, а выбор моделирующей композиции (совокупность факторов) - на этапе подготовки производства и отработки технологии изготовления строительных материалов