Разработка композиций для каркасных полов с целью обеспечения экологической безопасности предприятий молочной промышленности

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 гигиены 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 иолов, 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.

Цель диссертационной работы заключается в разработке композиций для систем напольных покрытий каркасного тина, 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 поровой 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 типа 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 молочной промышленности путем применения систем напольных покрытий каркасною типа с повышенными трещиностойкостью, прочностными и деформативными 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 полимерного порошка на основе сополимеров винилацетатас винилверсататом (РСПВВ).

3. Получены новые данные, но зависимости прочности, линейной усадки, трещи постой кости каркасных композитов от вида клеевой прослойки.

4. Доказана целесообразность применения различных добавок и покрытий с точки зрения снижения объема норового пространства, повышения гидрофобности, водонепроницаемости и биохимической стойкости матричной композиции каркасных полов.

5. Установлено, 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.

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.

— 93. Установлено, что введение суперпластификатора С-3 и добавки на основе РСПВВ в матрицу с образованием пор радиусом менее 10″ 7 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 пола 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.

— 104. 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 защигу выносятся:

1. Теоретические положения решения важной экологической проблемы — повышения биостойкости полов предприятий молочной промышленности путем применения систем напольных покрытий каркасного типа с повышенными трещиностойкостью, 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 трещиностойкости 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 химического состава добавок и покрытий;

7. Зависимости изменения гидрофизических свойств, биостойкости и стойкости в агрессивных средах от состава добавок и покрытий.

8. Оптимальный состав, технология приготовления и применения биостойкого покрытия каркасного пола;

9. Результаты внедрения разработанной биостойкой системы напольных покрытий каркасного типа.

Структура и объем диссертации

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.

— 141 -ОБЩИЕ ВЫВОДЫ.

1. Установлено, что проблема обеспечения экологической безопасности предприятий молочной промышленности требует комплексного подхода. Во-первых, необходимо правильно выбрать тип напольного покрытия и материалов для его укладки с учетом воздействия экологических факторов и специфических условий эксплуатации. Во-вторых, необходимо повышать плотность, гидрофобность, водонепроницаемость и биохимическую стойкость материалов путем применения специальных добавок и покрытий с учетом их химическою состава.

2. Обоснована возможность обеспечения трещиностойкости и прочности полов предприятий молочной промышленности путем применения систем напольных покрытий каркасного типа.

3. Предложено использовать в качестве матричного состава каркасных иолов модифицированных цементных растворов, в т. ч. и из сухих смесей.

4. Разработана математическая модель первою порядка, описывающая изменение условной вязкости матричной смеси от внешнего давления на матрицу, среднего радиуса пустот каркаса и толщины пропитываемого каркаса.

5. Разработан и оптимизирован состав матричной композиции для биостойких систем напольных покрытий каркасного типа с повышенными трещиностойкостыо, прочностными и деформативными свойствами, истиу раемостью — 0,55 г/см*, включающий в себя портландцемент марки М-500, песок, суиерпластификатор С-3 в количестве 0,5% от массы цемента и редис-пергируемый полимерный порошок на основе сополимеров винилацетата и винилверсатата в количестве 3% от массы цемента.

6. Методом эталонной порометрии подтверждено, что введение комплексной добавки на основе суперпластификатора С-3 и редиспергируемого полимерною порошка па основе сополимеров винилацетата с винилверсататом (РСПВВ) в состав матричной композиции с последующей обработкой поверхности флюатами на основе растворов магниевой и цинковой солей кремнефтористоводородной кислоты позволяет снизить общий объем пор в 1,3 раза и положительно влияет на характер их распределения.

7. Установлено, что гидрофобность материалов не всегда является определяющим фактором их биостойкости.

8. Рассмотрена целесообразность применения в составе матричной композиции сунерпластификатора С-3 и РСПВВ с последующей обработкой поверхности флюатами на основе растворов магниевой и цинковой солей кремнефтористоводородной кислоты с точки зрения повышения биостойкости полов предприятий молочной промышленности.

9. Разработана технология укладки биостойких систем напольных покрытий каркасного типа, включающая раздельное приготовление каркаса и матричной композиции.

10. Осуществлено опытно-промышленное внедрение разработанных биостойких биостойких систем напольных покрытий каркасного типа на молочном комбинате в селе Бабино УР и на фабрике мороженого ЗАО БРПИ (Баскин Роббинс) по адресу: Москва, Огородный пр., 16.

11. Расчет технико-экономической эффективности разработанных биостойких систем напольных покрытий каркасного типа показал, что годол вой экономический эффект от их применения составляет 525 руб./м .

— 143.