DE3604912C2

DE3604912C2 -

Info

Publication number: DE3604912C2
Application number: DE19863604912
Authority: DE
Inventors: Eberhard Prof. Dr. 2000 Hamburg De Bock
Original assignee: Eberhard Prof. Dr. 2000 Hamburg De Bock
Current assignee: NITRA GESELLSCHAFT FUER BIOTECHNIK MBH, 2100 HAMBU
Priority date: 1986-02-17
Filing date: 1986-02-17
Publication date: 1988-09-29
Also published as: DE3604912A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ermittlung der Beständigkeit von Materialien wie Baustoffen gegenüber einem biogenen Säureangriff und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.The invention relates to a method for determining the Resistance to materials such as building materials a biogenic acid attack and a device for Execution of the procedure.

Korrosionsprüfverfahren zur Untersuchung von Werkstoffen und darauf aufgebrachten Schutzschichten sind z.B. aus DE-OS 34 05 024, DE-OS 31 35 819 sowie aus DE-Z Metall oberfläche, 29, (1975), seit langem bekannt. Hierbei han delt es sich um Kurzprüfungen, bei denen die zu untersu chenden Werkstoffe einem rein chemischen Angriff ausge setzt werden.Corrosion test method for the investigation of materials and protective layers applied thereon are e.g. out DE-OS 34 05 024, DE-OS 31 35 819 and DE-Z metal surface, 29, (1975), has been known for a long time. Here han are short examinations, in which the to be examined suitable materials from a purely chemical attack be set.

Es ist aber auch bekannt, daß bestimmte Mikroorganismen als Stoffwechselprodukte starke Mineralsäuren ausscheiden, die Oberflächen von Baukörpern wie z.B. Betonoberflächen angreifen und zerstören können. So sind in Abwasseranlagen auf den Betonoberflächen oberhalb des Abwasserspiegels Bakterien der Gattung Thiobacillus nachgewiesen worden, die reduzierte Schwefelverbindungen, vor allem Schwefel wasserstoff zu Schwefelsäure oxidieren. Die Schwefelsäure greift den Beton an, so daß Calciumanteile herausgelöst und in schwer lösliches Calciumsufat umgewandelt werden.But it is also known that certain microorganisms excrete strong mineral acids as metabolic products, the surfaces of structures such as Concrete surfaces can attack and destroy. So are in sewage systems on the concrete surfaces above the waste water level Bacteria of the genus Thiobacillus have been detected the reduced sulfur compounds, especially sulfur Oxidize hydrogen to sulfuric acid. The sulfuric acid attacks the concrete so that calcium is released and be converted into poorly soluble calcium sulfate.

Eine andere Gruppe von Mikroorganismen, die nitrifizieren den Bakterien, bilden ebenfalls als Endprodukt ihres Stoffwechsels eine starke Mineralsäure. Es sind grammnega tive chemolithoauthotrophe Bakterien, die anorganische Stickstoffverbindungen zu salpetriger Säure bzw. Salpeter säure oxidieren und die dabei frei werdende Energie zum Wachstum nutzen. Man unterscheidet bei diesen Organismen zwischen zwei Gruppen, den Ammoniakoxidanten und den Ni tritoxidanten. Vertreter der ersten Gruppe oxidieren Am moniak zu salpetriger Säure, während Bakterien der zweiten Gruppe salpetrige Säure zu Salpetersäure oxidieren. Another group of microorganisms that nitrify the bacteria, also form the end product of theirs Metabolism is a strong mineral acid. It's grammnega tive chemolithoauthotrophic bacteria, the inorganic Nitrogen compounds to nitrous acid or nitrate oxidize acid and the energy released in the process Use growth. One differentiates with these organisms between two groups, the ammonia oxidants and the Ni tritoxidants. Representatives of the first group oxidize Am moniac to nitrous acid, while bacteria the second Oxidize group nitrous acid to nitric acid.

Nitrifizierende Bakterien sind typische Bodenbakterien und spielen eine entscheidende Rolle im Stickstoffkreislauf der Natur, indem sie das bei der Mineralisation der orga nischen Substanz anfallende Ammoniak über Nitrit zu Nitrat oxidieren. Nach eigenen Untersuchungen kommen Ammoniak- und Nitritoxidanten aber auch auf Bauwerken vor, so daß dort ein biogener Salpetersäureangriff theoretisch möglich und bedeutsam erscheint.Nitrifying bacteria are typical soil bacteria and play a crucial role in the nitrogen cycle nature by doing this in the mineralization of the orga niche substance accumulating ammonia over nitrite to nitrate oxidize. According to our own investigations, ammonia and nitrite oxidants but also on buildings, so that there a theoretically possible biogenic nitric acid attack and appears significant.

Die Bildung starker Mineralsäuren ist für den Energieer haltungsstoffwechsel, das Wachstum und die Vermehrung der nitrifizierenden Bakterien essentiell. Im direkten Ver hältnis zur Bakterienzahl steht somit die Menge der gebil deten Säure. Ein gehäuftes Auftreten dieser Organismen bedeutet hiernach starke Säureproduktion. Für Bauwerke ist das Auftreten von Nitrifikanten mit einem starken Säurean griff verbunden.The formation of strong mineral acids is for the energizer postural metabolism, the growth and multiplication of the nitrifying bacteria essential. In direct ver The number of bacteria is related to the number of bacteria deten acid. An accumulation of these organisms means strong acid production. For buildings the appearance of nitricants with a strong acid grip connected.

Nitrifikanten stellen wie alle Organismen spezifische Anforderungen an die Umwelt. Grundsätzlich ist zum Wachstum Wasser notwendig. Ein anderer Wachstumsparameter ist die Umgebungstemperatur. Nitrifikanten gehören zu den mesophilen Bakterien, die optimale Wachstumsbedingungen bei 30°C finden. Unterhalb dieser Temperatur verlangsamt sich das Wachstum, doch werden auch niedrige Temperaturen selbst unterhalb des Gefrierpunktes und Zeiten langer Trockenheit ohne Schäden überdauert. Dabei kommt es jedoch nicht zur Bildung von Dauerformen.Like all organisms, nitrifying bacteria are specific Environmental requirements. Basically, the Water growth necessary. Another growth parameter is the ambient temperature. Nitrificants are among the mesophilic bacteria, the optimal growth conditions find at 30 ° C. Slows below this temperature growth, but also low temperatures even below freezing and longer times Drought persists with no damage. But it does happen not to form permanent forms.

Bakterien wachsen bei bestimmten Wasserstoffionenkonzen trationen ihrer Umwelt. Sämtliche bislang beschriebene Arten von Nitrifikanten benötigen ein schwach alkalisches Milieu mit pH-Werten um pH 7,8. Neuerdings konnten jedoch auf Bauwerken diese Organismen auch bei pH-Werten um pH 5 nachgewiesen werden. Diese Ergebnisse geben zur Vermutung anlaß, daß bislang unbekannte Arten vorkommen, die an andere pH-Werte angepaßt sind. Bacteria grow with certain hydrogen ion concentrations trions of their environment. All previously described Types of nitrificants require a weakly alkaline Environment with pH values around pH 7.8. Lately however on structures, these organisms even at pH values around pH 5 be detected. These results suggest occasion that previously unknown species occur that other pH values are adjusted.

Von besonderem Problem ist hierbei, daß die Mikroorganismen außerordentlich stark individuell abhängig sind von den örtlichen Randbedingungen wie betonchemischen und -physi kalischen Gegebenheiten, den Aufstellungsorten der Beton bauwerke, der Umgebungsatmosphäre, der Populationsdichte und dem Ernährungsverhalten der Nitrifikanten sowie die biogene Produktion von Salpetersäure. Aufgrund dieser komplexen Zusammenhänge ist eine analytische und/oder empirische Berücksichtigung des vorhandenen oder zu erwar tenden biogenen Säureangriffs auf Baustoffe nur sehr schwer möglich und wird daher in der Regel bei Neubauten und Sanierungsmaßnahmen nicht durchgeführt.A particular problem here is that the microorganisms are extremely heavily dependent on the individual local boundary conditions such as concrete chemistry and physics calic conditions, the locations of the concrete buildings, the surrounding atmosphere, the population density and the nutritional behavior of the nitrifying bacteria as well as the biogenic production of nitric acid. Based on these complex relationships is an analytical and / or empirical consideration of the existing or expected tendency to attack biogenic acid on building materials only very much difficult to do and is therefore usually used in new buildings and remedial measures not carried out.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren zur Ermittlung der Beständigkeit von Baustoffen gegenüber einem biogenen Säureangriff und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens aufzuzeigen, durch das inner halb eines begrenzten Zeitraumes Daten bezüglich des bio genen Säureangriffs für bestimmte Baustoffe bei vorgegebe nen Umweltbedingungen ermittelt werden können.The object of the invention is to provide a method for Determination of the resistance of building materials to a biogenic acid attack and a device for To demonstrate implementation of the procedure by the internal half a limited period of time data related to the bio acidic attack for certain building materials when specified environmental conditions can be determined.

Erfindungsgemäß erfolgt die Lösung der Aufgabe dadurch, daß Materialprüfkörper mit oder ohne Oberflächenschutzan strichen unterschiedlicher Rezepturen des Materials und der Anstrichsysteme in einer Atmosphären-Milieu-Simula tionsprüfkammer einen definierten und kontrollierten Be fall mit Mikroorganismen reaktionsverstärkender und -be schleunigender Überintensität ausgesetzt werden. Hierdurch ist es z.B. möglich, im Rahmen eines Zeitrafferexperiments eine schnellere und eindeutigere Identifizierung möglicher Ursachen-/Wirkungskombinationen bei Betonkorrosionsvorgän gen zu erzielen als es mit sehr langwierigen und äußerst aufwendigen Untersuchungen an Prüfobjekten unter natürli chen Umgebungsbedingungen möglich wäre. Hierdurch kann ferner im Einzelfall bei z.B. Betonwerkstoffen nachgewie sen werden, wie hoch in Abhängigkeit von der Betonoberflä chenbeschaffenheit wie chemische Betonzusammensetzung, Oberflächenschutzanstriche usw. und der Beschaffenheit des klimatischen und biologischen Umgebungsmilieus der Einfluß insbesondere von Nitrifikanten durch deren Salpetersäure produktion und die dadurch erfolgende Calciumnitrat-Bil dung in Reaktion mit den Calciumbestandteilen des Betons auf die Betonkorrosion im Zusammenwirken mit anderen Kor rosionseinflußfaktoren ist.According to the invention, the object is achieved by that material test specimens with or without surface protection deleted different recipes of the material and of paint systems in an atmosphere-environment simula tion test chamber a defined and controlled loading case with microorganisms reaction-enhancing and -be accelerating over-intensity. Hereby is it e.g. possible as part of a time-lapse experiment faster and clearer identification of possible Combinations of causes and effects in concrete corrosion processes to achieve than with very lengthy and extremely extensive investigations on test objects under natural conditions Chen environmental conditions would be possible. This can also in individual cases e.g. Verified concrete materials how high depending on the concrete surface like the chemical composition of concrete, Surface protection coatings etc. and the nature of the climatic and biological environments the influence in particular of nitrificants through their nitric acid production and the resulting calcium nitrate bil in reaction with the calcium components of the concrete on concrete corrosion in interaction with other cor is rosion influencing factors.

Besonders Vorteilhaft ist es ferner, in einer gasdichten Prüfkammer solche gasförmigen Stickstoffverbindungen wie z.B. NO_x, die auch in der Natur und vor allem in stark umweltbelasteten Gebieten vorkommen, als mögliche Stick stoff- und Energiequelle für nitrifizierende Bakterien einzusetzen.It is also particularly advantageous to use, in a gas-tight test chamber, such gaseous nitrogen compounds, such as NO _x , which also occur in nature and above all in areas which are highly polluted, as a possible nitrogen and energy source for nitrifying bacteria.

Das Verfahren kann erfindungsgemäß mittels einer Vorrich tung durchgeführt werden, die eine gasdichte Prüfkammer zur Ausbildung einer definierten Atmosphäre, Halteeinrich tungen für Materialprüfkörper, eine Einrichtung mit Sprüh düsen zur Zufuhr von Nährlösungen, eine Einrichtung zum Einbringen von Gas, eine Einrichtung zum Entfernen wäßri ger Lösungen und eine Abgaseinrichtung aufweist und bei der jedem Materialprüfkörper eine Sprühdüse für Nährstoff lösungen oder mineralische Grundlösungen und eine Auffang schale für vom Materialprüfkörper abfließende wäßrige Lösungen zugeordnet ist und die Atomosphäre in der Simula tionsprüfkammer in bezug auf Temperatur und Luftfeuchtig keit mittels einer Befeuchtungseinrichtung und einer Heiz einrichtung zur Temperierung der Wand- und Bodenflächen der Prüfkammern einstellbar ist. Diese Vorrichtung ermög licht es, nach dem erfindungsgemäßen Verfahren die im einzelnen Anwendungsfall erforderlichen Daten zu ermit teln, auf denen aufbauend dann z.B. ökonomische betonbau technische und relevante bautenschutztechnische Maßnahmen entwickelt und eingesetzt werden können, mit denen zumin dest ein Teil der Betonkorrosionsursachen und -wirkungs prozesse vertretbar abgeschwächt oder gar verhindert wer den kann. The method can according to the invention by means of a Vorrich device to be carried out using a gas-tight test chamber to create a defined atmosphere, Halteinrich for test specimens, a device with spray nozzles for feeding nutrient solutions, a device for Introducing gas, a device for removing aq ger solutions and an exhaust device and each material test specimen has a spray nozzle for nutrients solutions or mineral basic solutions and a catchment shell for aqueous runoff from the material test specimen Solutions are assigned and the atomosphere in the simula tion test chamber in terms of temperature and humidity speed by means of a humidifier and a heater device for tempering the wall and floor surfaces the test chambers is adjustable. This device enables light it, according to the inventive method in data required for individual use cases on which, e.g. economical concrete construction technical and relevant building protection measures can be developed and used with which at least least part of the causes and effects of concrete corrosion processes are reasonably weakened or even prevented that can.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung werden in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.Advantageous developments of the invention are in the dependent claims described.

Nachstehend wird die Erfindung anhand der in den Zeichnun gen dargestellten Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Vorrichtung näher erläutert. Es zeigt:The invention based on the in the drawings gene illustrated embodiments of the invention Device explained in more detail. It shows:

Fig. 1 die schematische Ansicht einer vereinfachten Simulationsprüfkammer, Fig. 1 is a schematic view of a simplified Simulationsprüfkammer,

Fig. 2 die Anlagenschaltung einer weiteren Ausbildung einer Simulationsprüfkammer. Fig. 2, the conditioning circuit of a further embodiment of a Simulationsprüfkammer.

In Fig. 1 ist eine vereinfachte Simulationsprüfkammer 1 dargestellt, bei der in einem Gehäuse 29 auf Halteeinrich tungen 3 Materialprüfkörper 4 gelagert sind. Unter den Halteeinrichtungen 3 befindet sich jeweils eine Auffang schale 6 in der von den Materialprüfkörpern 4 herab fließende wäßrige Lösung sammelt. Ferner ist für die Simulationsprüfkammer 1 eine Bodenentleerung 30 vorgese hen. In der Simulationsprüfkammer 1 sind Sprühdüsen 5 angeordnet, über die mittels Druckluft eine NH₄⁺-Lösung auf die Materialprüfkörper 4 gesprüht werden kann. Die NH₄⁺-Lösung wird einem Behälter 31 entnommen. Die Druck luftzufuhr erfolgt über eine getrennte Druckluftanschluß leitung 32.In Fig. 1, a simplified simulation test chamber 1 is shown, in which in a housing 29 lines on Halteinrich 3 material test specimens 4 are stored. Under the holding devices 3 there is a collecting tray 6 in which the aqueous solution flowing from the material test specimens 4 collects. Furthermore, a bottom drain 30 is hen vorgese for the simulation test chamber 1 . In the simulation test chamber 1 , spray nozzles 5 are arranged, via which an NH ₄ ⁺ solution can be sprayed onto the material test bodies 4 by means of compressed air. The NH ₄ ⁺ solution is removed from a container 31 . The compressed air supply is via a separate compressed air connection line 32nd

Um insbesondere den biogenen Säureangriff auf Material prüfkörper 4 ermitteln zu können, dient die Simulations prüfkammer 2. Diese besteht aus zwei Prüfkammern 7, 8 in denen jeweils Halteeinrichtungen 3 zur Halterung von Mate rialprüfkörpern 4 angeordnet sind. Jedem Materialprüfkör per 4 ist eine Sprühdüse 5 für eine Nährstofflösung oder eine mineralische Grundlösung und eine Auffangschale 6 für vom Materialprüfkörper 4 abfließende wäßrige Lösung zugeordnet. Zur Konstanthaltung der Atmosphäre in den Prüfkammern 7, 8 der Simulationsprüf kammer 1, 2 in bezug auf die Temperatur und Luft feuchtigkeit ist eine Befeuchtungseinrichtung 9, 10 und eine Heizeinrichtung 11 zur Temperierung der Wand- und Bodenflächen der Prüfkammern 7, 8 vorgesehen. Die Regelung der Befeuchtungseinrichtung 9, 10 und der Heiz einrichtung 11 erfolgt in für Klimakammern bekannter Weise durch eine nicht näher dargestellte Regelanlage. Die Prüfkammer 8 dient zur Ermittlung des chemischen Säureangriffs, die Prüfkammer 7 zur Ermittlung des biogenen Säureangriffs. Bei beiden Prüfkammern 7, 8 werden die Materialprüfkörper 4 über Sprühdüsen 5 je weils einer Sprühdüsenanordnung 12 mit einer Substrat- Sprühlösung beaufschlagt, die sich in einem Sammel behälter 17, 18 befindet, der mit der jeweiligen Sprüh lösung befüllt wird. Jeder Sammelbehälter 17, 18 ist ferner mit einer Druckluftanschlußleitung 19 verbunden, wodurch die in dem Sammelbehälter 17, 18 befindliche Sprühlösung mittels Druckluft zur Sprühdüsenanordnung 12 gefördert und über die Sprühdüsen 5 ausgesprüht wird. Hierzu sind die Sammelbehälter 17, 18 jeweils mittels einer Rohrleitung 33 mit der Sprühdüsenanordnung 12 verbunden. Oberhalb der Sprühdüsenanordnungen 12 mündet jeweils eine Rohrleitung 34 in die Prüfkammern 7, 8, über die die Prüfkammern 7, 8 mit Schadgas beaufschlagt werden können. Ebenfalls oberhalb der Sprühdüsenanordnun gen 12 ist jeweils ein Anschluß für einen Fortluftkanal 13, 14 vorgesehen. An die Fortluftkanäle 13, 14 ist jeweils ein Schadgasanalysator 15 zur Regulation der Schadgaskonzentration angeschlossen. Ergänzend ist der Fortluftkanal 13 mit einem Fortluftfilter 16 verbunden in dem ein Filtereinsatz aus z. B. Aktivkohle oder dgl. angeordnet sein kann. Die Fortluft aus den Fortluft kanälen 13, 14 kann in bekannter Weise mittels Fort luftventilatoren über das Dach der Simulationsprüfkammer 2 abgeführt werden.In order to determine in particular the biogenic acid attack on material specimens 4, the simulation used test chamber. 2 This consists of two test chambers 7 , 8 in which holding devices 3 for holding mate rialprüfkörpern 4 are arranged. Each Materialprükkör by 4 is assigned a spray nozzle 5 for a nutrient solution or a mineral base solution and a drip tray 6 for the aqueous solution flowing out of the material test body 4 . To keep the atmosphere in the test chambers 7 , 8 of the simulation test chamber 1 , 2 with respect to the temperature and humidity, a humidifier 9 , 10 and a heating device 11 for temperature control of the wall and floor surfaces of the test chambers 7 , 8 is provided. The control of the humidifier 9 , 10 and the heating device 11 is carried out in a manner known for climate chambers by a control system, not shown. The test chamber 8 serves to determine the chemical acid attack, the test chamber 7 serves to determine the biogenic acid attack. In both test chambers 7 , 8 , the material test specimens 4 are applied via spray nozzles 5 each because of a spray nozzle arrangement 12 with a substrate spray solution which is located in a collecting container 17 , 18 , which is filled with the respective spray solution. Each collecting container 17 , 18 is also connected to a compressed air connection line 19 , whereby the spray solution in the collecting container 17 , 18 is conveyed by means of compressed air to the spray nozzle arrangement 12 and sprayed out via the spray nozzles 5 . For this purpose, the collecting containers 17 , 18 are each connected to the spray nozzle arrangement 12 by means of a pipeline 33 . Above the spray nozzle arrangements 12 , a pipe 34 opens into the test chambers 7 , 8 , via which the test chambers 7 , 8 can be exposed to harmful gas. Also above the Sprühdüsenanordnun gene 12 , a connection for an exhaust air duct 13 , 14 is provided. A pollutant gas analyzer 15 for regulating the pollutant gas concentration is connected to the exhaust air ducts 13 , 14 . In addition, the exhaust air duct 13 is connected to an exhaust air filter 16 in which a filter insert made of e.g. B. activated carbon or the like. Can be arranged. The exhaust air from the exhaust air channels 13 , 14 can be removed in a known manner by means of exhaust air fans via the roof of the simulation test chamber 2 .

Die Befeuchtungseinrichtungen 9, 10 bestehen jeweils aus einer Befeuchterkammer 23, 24, die mit geregelt ein stellbarem temperiertem Wasser gefüllt ist. In den Befeuchterkammern 23, 24 befindet sich ferner jeweils ein Druckluftverteiler 25, der mit Druckluftversorgungs einrichtungen 26 verbunden ist. Mittels Rohrleitungen 21, 22 sind die Befeuchterkammern 23, 24 mit jeweils mindestens einem Düsenrohr 20 verbunden, das in der Prüfkammer 7, 8 unterhalb der Halteeinrichtung 3 für die Materialprüfkörper 4 angeordnet ist. An die Rohrleitung 22 ist ein Ozonerzeuger 27 angeschlossen, der mit einer Sauerstoffquelle 28 verbunden ist. Das durch den Ozonerzeuger 27 erzeugte Ozon dient zur Sterilisa tion der Prüfkammer 8.The humidifiers 9 , 10 each consist of a humidifier chamber 23 , 24 , which is filled with regulated, adjustable temperature water. In the humidifier chambers 23 , 24 there is also a compressed air distributor 25 which is connected to compressed air supply devices 26 . The humidification chambers 23 , 24 are each connected to at least one nozzle pipe 20 by means of pipelines 21 , 22 , which is arranged in the test chamber 7 , 8 below the holding device 3 for the material test specimen 4 . An ozone generator 27 is connected to the pipeline 22 and is connected to an oxygen source 28 . The ozone generated by the ozone generator 27 is used for the sterilization of the test chamber 8th

Um eine gleichmäßige Temperierung der Atmosphäre in den Prüfkammern 7, 8 zu erzielen, sind in den Wänden und dem Boden der Prüfkammern 7, 8 Rohrschlangen verlegt, durch die ein Heizmedium strömt. Die Temperatur des Heizmediums kann durch bekannte Erhitzer in Verbindung mit einer Beipaßschaltung innerhalb feiner Toleranzen geregelt werden.To achieve a uniform temperature control of the atmosphere in the test chambers 7 to obtain 8, in the walls and the bottom of the test chambers 7, 8 laid pipe coils through which flows a heating medium. The temperature of the heating medium can be regulated within known tolerances by known heaters in conjunction with a bypass circuit.

Zur Durchführung der Simulationsprüfungen der einzelnen Materialprüfkörper 4 wird in den Prüfkammern 7, 8 eine Luftfeuchtigkeit von mindestens 95% bei einer Tempera tur von 30° konstant gehalten. Ursächlich hierfür ist, daß sowohl für Nitrifikanten wie auch für Thiobacillen die optimale Wachstumstemperatur bei 30°C liegt. Unter halb der Temperatur verlangsamt sich das Wachstum, während bei höheren Temperaturen schnell eine Wachstums hemmung und irreversible Schädigung der Zellen auftreten können. Zu berücksichtigen ist auch, daß neben den Temperaturen die Wasserstoffionenkonzentrationen für das Bakterienwachstum von großer Bedeutung sind, und daher berücksichtigt werden müssen. Zur Durchführung der Untersuchungen ist es erforderlich, die Materialprüf körper mit destilliertem Wasser zu besprühen, um eine gleichmäßige Durchfeuchtung und damit die Grundvoraus setzung für das Ansiedeln von Bakterien auf den Prüf körpern zu schaffen. Nach dem Besprühen der Material prüfkörper 4 mit einer Nährlösung werden die physikali schen und chemischen Parameter zur Definition des Aus gangszustandes gemessen. Die Beimpfung der Material prüfkörper 4 erfolgt durch Versprühen von Zellsuspen sionen nitrifizierender Bakterien. Für die Beimpfung der Materialprüfkörper 4 zur Durchführung der Simulation werden z.B. aus Oberflächen von Betonbauten isolierte Bakterien eingesetzt. Zur Optimierung der Animpfphase werden in einem jeweils bestimmten Rhythmus alternierend Bakteriensuspensionen und Substratlösungen auf die Materialprüfkörper 4 versprüht. Damit soll einerseits erreicht werden, daß durch die Sprühintervalle ein möglichst großer Anteil der eingebrachten Bakterien auf der Oberfläche der Materialprüfkörper 4 haften bleibt; andererseits muß ein möglichst optimales Anwachsen der Nitrifikanten auf den Materialprüfkörpern 4 gewähr leistet sein.To carry out the simulation tests of the individual Materialprüfkörper 4 8 a humidity of at least 95% is kept constant at a tempera ture of 30 ° in the test chambers 7. The reason for this is that the optimal growth temperature is 30 ° C for both nitrificants and thiobacilli. Growth slows below half the temperature, while growth inhibition and irreversible damage to the cells can quickly occur at higher temperatures. It should also be taken into account that, in addition to the temperatures, the hydrogen ion concentrations are of great importance for bacterial growth and must therefore be taken into account. To carry out the investigations, it is necessary to spray the material test specimen with distilled water in order to create a uniform moisture content and thus the basic prerequisite for the settlement of bacteria on the test specimen. After spraying the material test specimen 4 with a nutrient solution, the physical and chemical parameters for defining the initial state are measured. The inoculation of the material test specimen 4 is carried out by spraying cell suspensions of nitrifying bacteria. Bacteria isolated from the surfaces of concrete structures are used, for example, to inoculate the material test specimens 4 to carry out the simulation. To optimize the Animpfphase bacterial suspensions and substrate solutions are sprayed onto the Materialprüfkörper 4 alternately in a certain rhythm, respectively. This is to ensure on the one hand, that by the spray intervals, the largest possible proportion of the introduced bacteria 4 remains adhered to the surface of the Materialprüfkörper; on the other hand, the optimal possible growth of the nitrifiers on the material test specimens 4 must be guaranteed.

Um die Betonkorrosion in den Simulationsversuchen be schreiben, beurteilen und in Relation zur Mikroflora setzen zu können, ist es erforderlich, in regelmäßigen Abständen Untersuchungen an den Materialprüfkörpern 4 in bezug auf den Bakterienbewuchs und den dadurch verur sachten Schaden vorzunehmen. In order to be able to write, assess and relate the concrete corrosion in the simulation experiments to the microflora, it is necessary to carry out regular tests on the material test specimens 4 in relation to the bacterial growth and the damage caused thereby.

Die Untersuchung der Bakterienflora beinhaltet die Zellzahlbestimmung nitrifizierender Bakterien, die Bestimmung des Gesamtproteingehaltes auf den Material prüfkörpern 4, sowie den quantitativen Nachweis hetero tropher Bakterien und Pilze.The examination of the bacterial flora includes the cell count of nitrifying bacteria, the determination of the total protein content on the material test specimens 4 , and the quantitative detection of heterotrophic bacteria and fungi.

Zusätzlich sind die Messung physikalischer und chemi scher Parameter wie pH-Wert, Temperatur, Nitrit- und Nitratkonzentration notwendig. Die biogen verursachten Korrosionsschäden an den Materialprüfkörpern 4 können photographisch dokumentiert werden, um qualitative Vergleiche mit anderen Versuchsreihen durchführen zu können. Unter Berücksichtigung der Zellzahlen, der Nitratbildung, der Calciumauswaschung und des Substanz verlustes läßt sich eine Einteilung der Materialprüf körper 4 in bezug auf ihre Resistenz gegenüber dem biogenen Salpetersäureangriff vornehmen.In addition, the measurement of physical and chemical parameters such as pH, temperature, nitrite and nitrate concentration are necessary. The biogenically caused corrosion damage to the material test specimens 4 can be documented photographically in order to be able to carry out qualitative comparisons with other test series. Taking into account the cell counts, the nitrate formation, the calcium leaching and the loss of substance, the material test body 4 can be classified in terms of its resistance to the biogenic nitric acid attack.

Die im Ablaufwasser bestimmten Ionenkonzentrationen lassen eine Berechnung der Substratoxidationen von Amonium zu Nitrat zu. Der Substratumsatz ist gleich zeitig ein Maß für die Stoffwechselaktivität beider Nitrifikationsstufen und für die Menge gebildeter Sal petersäure. Die Stärke der durch die Nitrifikanten hervorgerufenen Korrosionen ist sowohl von der Zellzahl der Nitrifikanten und ihrer Stoffwechselaktivität als auch von der Widerstandsfähigkeit des jeweils zu unter suchenden Materials abhängig. So können z.B. dichte Betonprüfkörper mit feinen Zuschlagstoffen weniger korrosionsanfällig sein als dichte Betonprüfkörper mit groben Zuschlagsstoffen.The ion concentrations determined in the drain water allow a calculation of substrate oxidations from Ammonium to nitrate too. The substrate turnover is the same a measure of the metabolic activity of both Nitrification levels and the amount of sal formed nitric acid. The strength of the by the nitrifiers Corrosion is caused by both the cell count of the nitrifiers and their metabolic activity as also from the resilience of each to under dependent material. For example, density Concrete test specimens with fine aggregates less be susceptible to corrosion as a dense concrete test specimen coarse aggregates.

Claims

1. A method for determining the resistance of mate rials such as building materials to a biogenic acid attack, characterized in that Materialprüfkör with or without surface protection coatings under different recipes of the material and coating systems in an atmosphere-environment simulation test chamber with a defined and controlled infestation Microorganisms are exposed to reaction-intensifying and accelerating over-intensity.

2. The method according to claim 1, characterized in that the material test specimen at a constant air humidity activity of at least 95% and a constant temp rature of e.g. Incubate 30 ° C.

3. The method according to claim 1 and 2, characterized records that the material test specimen by spraying of cell suspensions of nitrifying bacteria be vaccinated.

4. The method according to claim 1 to 3, characterized in net that periodically substrate solution for nitricants is sprayed onto the material test specimen.

5. The method according to claim 4, characterized in that gaseous in a gas-tight simulation test chamber Nitrogen compounds as a substrate for nitrification bacteria are used.

6. The method according to claim 4 and 5, characterized in that gaseous NO _x compounds are used as the substrate for nitrifiers.

7. The method according to claim 1 to 6, characterized in net that pure culture isolated from stone surfaces of nitrifiers can be used.

8. The method according to claim 1 to 7, characterized in net that pure cultures of individual types of nitrifican ten are used, which are determined taxonically and differ physiologically.

9. The method according to claim 8, characterized in that Use pure cultures of individual types of nitrifiers det in their growth needs of never other pH values are adjusted.

10. The method according to claim 1 to 6, characterized in net that mixed culture isolated from stone surfaces of nitrifiers can be used.

11. The method according to claim 5, characterized in that gaseous N compounds adapted to the nitrificants gene can be used.

12. The method according to claim 1 to 11, characterized in net that the throughput volume of the nutrient solution through the Nebulizers and the spray pressure of the nutrient solution adapting to the growing conditions of a individual types of bacteria is set.

13. The method according to any one of claims 1 to 12, characterized characterized in that the material test specimens with deti sprayed water until they are the same are moderately moist.

14. The method according to claim 1 to 13, characterized in net that periodically to optimize the inoculation phase alternating bacterial suspensions and substrate solutions be sprayed onto the material test specimens.

15. The method according to claim 14, characterized in that periodically alternating bacterial suspensions and mineral base solutions in the presence of a defined atmosphere from gaseous substrates the material test specimens are sprayed.

16. The method according to claim 1 to 15, characterized in net that the cell numbers of nitrifying bacteria the surface of the material test specimen can be determined.

17. The method according to claim 1 to 15, characterized in net that the acidification on the rock surface is determined by measuring the pH.

18. The method according to claim 1 to 15, characterized in net that the nitrate formation on the rock surface is determined quantitatively.

19. The method according to claim 1 to 15, characterized in net that the washed from a material test specimen Calcium quantity is determined quantitatively.

20. The method according to claim 1 to 15, characterized in net that to determine the durability of materi al test specimen against a biogenic acid attack Substance loss of individual material test specimens determined becomes.

21. The method according to claim 1 to 20, characterized in net that with material test specimens of the same consistency the biogenic acid attack and that by purely chemical Process-related acid attack is examined.

22. The method according to claim 21, characterized in that the purely chemical processes of acid formation exposed material test specimens periodically with ozone be sterilized.

23. An apparatus for performing the method according to claim 1 to 22, characterized in that it has a test chamber for forming a defined atmosphere, holding devices for material test specimens, a device with spray nozzles for supplying liquids, a device for introducing gas, a device for Removal of aqueous solutions and an exhaust device has that each material test piece ( 4 ) is assigned a spray nozzle ( 5 ) for nutrient solutions or mineral base solutions and a drip tray ( 6 ) for the material test piece ( 4 ) flowing out aqueous solution and that the atmosphere in the simulations Test chamber ( 1 , 2 ) in terms of temperature and air humidity by means of a humidification device ( 9 , 10 ) and a heating device ( 11 ) for temperature control of the wall and floor surfaces of the test chambers ( 7 , 8 ) is adjustable.

24. The apparatus according to claim 23, characterized by a simulation test chamber ( 2 ) formed from two test chambers ( 7 , 8 ), of which the one test chamber ( 8 ) for determining the chemical acid attack with a device for periodic sterilization of the introduced material test specimen ( 4 ) and the other test chamber ( 7 ) for the simultaneous determination of the biogenic acid attack is equipped with a device for loading the material test specimen ( 4 ) with harmful gas.

25. The apparatus of claim 23 and 24, characterized in that the exhaust air above the Sprühdüsenan arrangement ( 12 ) via an exhaust air duct ( 13 , 14 ) is suction bar.

26. The apparatus according to claim 25, characterized in that on the exhaust air duct ( 13 , 14 ) harmful gas analyzers ( 15 ) for regulating the harmful gas concentration are connected.

27. The apparatus of claim 25 and 26, characterized in that an exhaust air filter ( 16 ) with an insert made of activated carbon is net angeord on the exhaust air duct ( 13 ).

28. The device according to claim 23, characterized in that the moistening device ( 9 , 10 ) has a nozzle tube ( 20 ) arranged under the collecting trays ( 6 ) of the material test body ( 4 ) and is connected to a compressed air supply device ( 26 ).

29. The device according to claim 28, characterized in that an ozone generator ( 27 ) is connected to the pipe ( 22 ), which is connected to an oxygen source ( 28 ).