RO138636A2 - Material hibrid reducător de apă pentru beton ecologic antimicrobian şi procedeu de realizare al acestuia - Google Patents

Abstract

Invenţia se referă la un procedeu de obţinere a unui material hibrid reducător de apă pentru beton ecologic antimicrobian. Procedeul, conform invenţiei, constă în etapele: selectarea cochiliilor de moluşte şi mărunţire până la o granulaţie de 0,01...0,2 mm, preparare a unui amestec hidroxiapatită/lignosulfat de sodiu sub formă de pulbere, amestecarea mecanică a componentelor, stocarea materialului rezultat în spaţiu uscat la temperatura camerei până la utilizare ca amestec cu apă până la obţinerea unei paste consistente, uniforme sub formă de mortar hibrid ecologic.

Description

MATERIAL HIBRID REDUCĂTOR DE APĂ PENTRU BETON ECOLOGIC ANTIMICROBIAN ȘI PROCEDEU DE REALIZARE AL ACESTUIA

Invenția prezentă se referă la un material hibrid reductor de apă antimicrobian, pentru producția cu o cantitate redusă de apă a unui beton ecologic cu proprietăți antimicrobiene, cu aplicabilitate în industria materialelor de construcții, industria construcților civile și/sau industriale, în conservarea și reabilitarea clădirilor de patrimoniu, la fabricarea de mortare, gresie și cărămizi, și procedeul de obținere și de utilizare. Materialul hibrid este constituit din: cochilii de moluște pulbere cu o granulație de 0,01...0,2 mm, ciment, nisip cu granulație de 0,1-1 mm, hidroxiapatită HAp, lignosulfonat de sodiu și apă. Procedeul de obținere a mortarului constă în următoarele etape: a) selectarea cochiliilor moluștelor și curățarea cu un înălbitor de tip hipoclorit de sodium comercial, spălare repetată cu apă, uscarea mărunțire într-o moară cu bile sau instalație dotată cu râșniță sau presă mecanică până la obținerea unei pulberi fine de culoare albă cu granulație de 0,01...0,2 mm, b) prepararea materialului hibrid hidroxiapatita/lignosulfonat de sodiu sub formă pulbere avînd dimensiunile particulelor de 80pm, c) amestecare mecanică a tuturor componetelor în cantitățile stabilite, la o viteză de turație de 60 ...100 rot/min timp de 0,4 ...1,5 h, în funcție de cantitatea de material, amestecul astfel obținut poate fi păstrat în saci de hârtie, material plastic într-un spațiu uscat la temperatura camerei până la utilizarea lui. Pentru utilizare, amestecul prezentat mai sus, se introduce într-un amestecător mecanic sau în alt recipient în care se poate amesteca cu un utilaj electromecanic de amestecare, se adaugă apa și se amestecă timp de 0,4...1,5 h până la obținerea unei paste consistente, uniformă sub formă de mortar hibrid cu proprietăți antimicrobiene. Mortarul astfel obținut se aplică pe suprafața curățată, pregătită anterior prin desprăfuire, eliminarea porțiunilor dislocate, a construcțiilor civile și/sau industriale, sau pe suprafața clădirilor de patrimoniu pentru conservarea și reabilitarea acestora. Mortarul se poate aplica în mai multe straturi cu grosimi de 2..3 mm, cu pauze pentru uscarea stratului liberă în aer liber, la o temperatură de 16...25°C timp de 16...24 de ore.

Se cunoaște că scoicile de animale acvatice (stridii, midii, și moluște) atunci când sunt transformate în pulbere pot fi utilizate ca înlocuitori parțiali ai cimentului Portland în compoziția de zidărie mortar, după cum este evidențiat prin proprietățile fizice, chimice și proprietățile mecanice, în special lucrabilitatea sa, densitate specifică și rezistența la compresiune.

însă scoicile utilizate doar ca și înlocuitor de ciment, nu rezolvă toate problemele ridicate de introducerea în amestec a unui component organic, ce contribuie la dezvoltarea unor populații microbiene, responsabile de degradările ulterioare pe care le poate suporta cimentul și implicit, construcția respectivă.

Sunt bine cunoscute, în prezent, preocupările omenirii de a reduce emisiile de CO2 și de a găsi cele mai convenabile soluții de economisire a energiei și resurselor de apă, prin reutilizarea diverselor tipuri de deșeuri și înglobarea acestora în diverse materiale de construcție, cum ar fi: materiale de la construcții și demolări: cărămizi, marmură, granit, polimeri, etc, dar și din alte sectoare industriale, cum ar fi acvacultura, electrocasnicele, etc.

Scoicile, provenind din diferite moluște, contribuie la creșterea rapidă a deșeurilor. 10-20 de milioane de tone de deșeuri de coajă sunt raportate anual din prelucrarea scoicilor. Prezența scoicilor provoacă daune mediului și poluare atât din cauza cantităților mari din apă, a dificultăților de întreținere a depozitelor de deșeuri, dar și a mirosurilor neplăcute pe care le produc. Din aceste considerente, se impune găsirea de soluții de valorificare, reciclare și reutilizare a acestor deșeuri, ia rcochiliile de moluște sunt materiale cu potențial ridicat pentru a devein înlocuirea parțială a cimentului pentru diverse betoane. Prin conținutul lor ridicat de carbonat de calciu (CaCO3)-90%, dar și prin prezența aragonitului în compoziția lor, cochiliile marine reprezintă o alternativă în producția de ciment Portland, conducând la așa-numitul beton verde, cu rezistența mecanică și densitate mai mari decât pulberea de calcar.

Se cunosc o serie de brevete de invenție referitoare la mortare ce conțin deșeuri de scoici, după cum urmează:

în brevetul US nr. 4.239.550, Flowing agent for concrete and mortar and process for producing the same, este prezentat un agent de curgere pentru beton și mortar pe bază de lignosulfonat și pe substanțe aromatice sulfonate sau sulfometilate. Conform invenției, agentul de curgere confer betonului sau mortarului o fluiditate ridicată, fără a duce la timpi de reglare nedorit de lungi. Mortarul este constiutit din 100 părți de formaldehidă de 30%, condensată la 30-50°C timp de 12 ore; se adaugă: 400-500 părți 45% lignină sulfonat, se agită 30 minute la 30-80°C; se adaugă: 20-50 părți uree, se agită 30 minute la 30-80°C; se adaugă: 50-100 părți 30% formaldehidă, se agită 30 minute la 30-80°C; se adaugă: 30-60 părți sulfit de sodiu, se agită 30 minute la 30-80°C; se adaugă: apa pana se obține substanța uscata dorita; ajusta și pH-ul la 4-8 compusul aromatic selectat este sulfonat cu acid sulfuric până când este solubil în apă și limpede, apoi se efectuează condensarea cu uree și formaldehidă. Conform unei variante a procedeului sulfit, acesta are loc apoi cu sulfit de sodiu, iar ulterior, după adăugarea de lignosulfonat, are loc o reacție de condensare cu uree și formaldehidă. Invenția are dezavantajul utilizării unui număr mare de materiale care prezintă toxicitate pentru mediu și om. (sursa wipo.com, www.uspto.gov)

Brevetul US nr. 4.460.720, Multicomponent concrete superplasticizer, prezentă un adaos de ciment superplastifiant pentru compoziții pe bază de ciment Portland format dintr-un poliacrilat de metal alcalin cu greutate molecular mică încombinație cu un metal alcalin sau metal alcalinopământos polinaftalinsulfonat-formaldehidă sau un lignosulfonat de metale alkaline sau un lignosulfonat de metalealcalino-pământoase sau amestecuri ale acestora. O compoziție de superplastifiant de ciment care cuprinde de la 5 la 95 la sută în greutate poliacrilat de metal alcalin având o greutate moleculară medie în greutate de la 500 la 25.000 în combinație cu de la 5 la 95 la sută în greutate (a) un polinaftalen sulfonat de metal alcalin sau alcalino-pământos-condens de formaldehidă sau (b) un amestec în orice proporție de polinaftalen sulfonat-formaldehidă de metal alcalin sau alcalino-pământos și lignosulfonat de metal alcalin sau alcalino-pământos. Invenția are dezavantajul că se utilizează doar ca adaos pentru ciment. Invenția nu folosește materialele descrise in invenția noastră, (sursa wipo.com, www.uspto.gov) în brevetul US nr. 4.623.682 Cement mixes and admixtures thereof, sunt dezvăluite amestecuri de ciment cu o lucrabilitate extinsă fără pierderi substanțiale ale ratei de întărire atunci când conțin o combinație de amestec de condensat de naftalen-formaldehidă sulfonat și ligninăsulfonată fracționată, cum ar fi lignosulfonatul ultrafiltrat. într-un amestec de ciment cu conținut redus de apă care cuprinde ciment hidraulic, agregat, apă și agent de reducere a apei de gamă înaltă;îmbunătățirea cuprinzând folosirea în acesta ca agent de reducere a apei de gamă înaltă a unei combinații de amestec de condensat sulfonat naftalen-formaldehidă și lignină sulfonată fracționată în cantități combinate suficiente pentru a menține amestecul operabil, așa cum este indicat prin prezentarea a mai mult de 60% din scăderea sa inițială, pt.o perioadă de timp mai mare decât timpul în care viteza de întărire este prelungită printr-o astfel de combinație de amestec. Amestec de beton cu apă redusă conform revendicării 1, în care lignina sulfonată fracționată este lignosulfonat ultrafiltrat, cantitatea combinată de condensat sulfonat naftalen-formaldehidă și lignosulfonat ultrafiltrat este de la 0,2 la 0,8% în greutate raportat la greutatea uscată aciment, naftalen-formaldehida sulfonată condensată este prezentă într-o cantitate de la 0,05 până la 0,35% în greutate raportat la greutatea uscată a cimentului, lignosulfonatul ultrafiltrat este prezent într-o cantitate de la 0,075 până la 0,5% în greutate raportat la uscat.greutatea cimentului, raportul în greutate dintre numitul lignosulfonat și numitul condensat este în intervalul de la 0,7:1 până la 3:1 și în care capacitatea de prelucrare a amestecului este menținută timp de cel puțin aproximativ 1 oră.(sursa wipo.com,www.uspto.gov). Invenția nu utilizează materialele din invenția noastră, iar procedeul și materialele sunt complexe și toxice mediului și omului.

Brevetul de invenție US nr. 4.351.671,Water reducing agent with reduced air, prezintă un aditiv pentru agentul de reducere a apei de tip lignină care reduce antrenarea aerului în amestecul de beton. O compoziție de aditiv pentru ciment hidraulic constând în principal din (a) un agent de reducere a ligninei-apă și (b) 2 până la 8 % în greutate, raportat la agentul de reducere a apei ligninei, în care R este octil sau nonilși n este 10 până la 18. 2. Compoziție conform revendicării 1, în care agentul de reducere a apei ligninei are compoziția, în părți în greutate: lignosulfonat 15-25, trietanolamină 0-15, acid formic 0-3, acid acetic 0-3, formaldehida 0-4, zaharide 0-15 și apă 40-70. 3. Compoziție conform revendicării 2, în care agentul de reducere a apei ligninei are în mod substanțialcompoziția:Lignosulfonat de calciu 21.2 Trietanolamină 9.6 Acid formic 0,9 Formaldehidă 2.8 Sirop de porumb 10.2 Apa 55.3.

Brevetul de invenție US nr. 4.367.094, Slump reduction-preventing agent and method for improving applicability of mortar concrete, este dezvăluit un agent pentru prevenirea deteriorării proprietăților de alunecare ale betonului mortar, conținând ca ingredient principal un sulfonat de lignină. Invenția descrie metoda de îmbunătățire a lucrabilității betonului mortar, care cuprinde adăugarea la acesta a unui agent pentru prevenirea deteriorării proprietăților de înclinare ale acestuia, agent care conține ca ingredient principal un sulfonat de lignină având un conținut de grupe carboxil de cel puțin 0,2 moli și o grupare sulfonică, cu conținut de cel puțin 0,1 moli per unitate de fenil propan, într-o cantitate de 0,05 până la 0,5% în raport cu ciment și la punctul de început al amestecării, în timpul amestecării sau în orice moment între amestecare și introducere, urmată de amestecaresau re-amestecare. O metodă de îmbunătățire a lucrabilității betonului mortar folosind un dispersant de ciment, care cuprinde adăugarea la acesta, în afară de respectivul dispersant, a unui agent pentru prevenirea deteriorării proprietăților de slump ale acestuia, agent care conține ca ingredient principal un sulfonat de lignină având o grupare carboxil.conținut de cel puțin 0,2 moli și un conținut de grupare sulfonică de cel puțin 0,1 moli per unitate fenil propan, într-o cantitate de 0,05 până la 0,5% în raport cu ciment și la punctul de început al amestecării, în timpul amestecării sau în orice momentde timp dintre amestecare și plasare, urmată de amestecare sau reamestecare.(sursa wipo.com,www.uspto.gov).

Brevetul de invenție PH22018000766 (UI) - A process of producing concrete hollow blocks (chb) from crushed seashells, sand, water and cement, prezintă un proces de realizare a blocurilor goale din beton folosind cantități eficiente de scoici zdrobite, nisip cernut, apă și ciment, cuprinzând etapele de strângere a scoicilor goale, spălarea scoicilor goale pentru a îndepărta murdăria, zdrobirea scoicilor folosind o mașină de șlefuit pt. 10 minute, amestecând bine 2 kg din cojile zdrobite și pulverizate cu 1,5 kg de nisip cernut și 1 kg de ciment folosind o mașină de malaxor timp de 8 minute, adăugând 1 litru de apă la agregatele amestecate la mașina de amestecare, amestecând bine toate agregatele timp de 6 până la 8 minute, turnarea și umplerea amestecului de beton și păstrarea blocurilor din beton (CHB) timp de 21 de zile pentru a câștiga rezistență la compresiune mai mare. Cu toate acestea, invenția utilizează o cantitate mare de apaă atât pentru preparare cât și pentru întărire.(sursa wipo.com) Invenția are dezavantajul că nu prezintă proprietăți antibacteriene și utilizează cantități mari de ciment și apă.

în cererea de brevet de invenție RO2023-00442 se prezintă un mortar ecologic antimicrobian care este constituit din 27..32 părți cochilii de moluște cu o granulație de 0,02...0,2 mm, 27...32 părți de ciment, 18..22 părți de nisip,1...3 părți hidroxiapatită HAp și 10 ...14 părți de apă. Invenția are dezavantajul că utilizează o cantitate mai mare de ciment Portland și o cantitate mai mare de apă decât invenția din descrierea noastră.

Betonul verde este betonul care a fost produs folosind material natural reciclate sau deșeurile.Compozițiile din ciment sunt aduse într-o formă viabilă prin amestecarea componentelor solide cu o cantitate de apă mai mare decât cea necesară pentru hidratarea componentelor de ciment din acestea. în timpul întăririi, o parte din excesul de apă rămâne creind cavități în unitatea structural format și, astfel, reduce rezistența mecanică a unității structurii rezultate. Este bine cunoscut faptul că rezistența la compresiune a structurii rezultante are, în general, o relație inversă cu raportul apăciment al amestecului inițial. Necesitatea unor cantități mai mici de apă este limitată de proprietățile necesare de curgere și lucrabilitate ale amestecului proaspăt.

Amestecarea lignosulfonatului de sodiu cu un component anorganic, precum hidroxiapatita, rezolvă problema referitoare la reducerea apei utilizate la prepararea mortarului, cu menținerea fluidității pe termen lung,dar și a proprietăților antimicrobiene pe termen lung pe care trebuie să le prezinte un astfel de material de construcție. Având în vedere natura organică a scoicilor, hidroxiapatita, cunoscută ca unul dintre cei mai buni agenți antimicrobieni cu timp îndelungat de activitate, constituie o soluție pentru stoparea populațiilor microbiene ce se pot dezvolta în cazul betonului verde.

Hidroxiapatita (HA), Cas(PO4)3(OH), este un compus anorganic al fosfatului de calciu present în natură, inclusive în corpul uman. Hidroxiapatita are o structură cristalină cu simetrie hexagonal și parametrii celulei a = 9.418 Â, c = 6.881 Â, b = 120° și densitate d=3.156 g/cm³, unitatea celulară fiind orientată de-a lungul axei justificând orientarea preferențială care creează un aspect acicular. Structura apatitică este contruită dintr-un schelet hexagonal de ioni ortofosfați PO4³· care creează două tunele libere pentru așezarea ionilor de calciu. Cei 6 cationi Ca²⁺ vor forma un tunel principal în care sunt prezente grupările hidroxil. Aceste tunele conferă hidroxiaptitei proprietatea de a accepta schimburi ionice. Hidroxiapatit conține 39.84 % calciu în masă și 18.52 % fosfor. Raportul atomic Ca/P a hidroxiapatitei stoechiometrice este de 1.67.

Lignosulfonatul de sodiu este un derivat al ligninei, polimer natural care se găsește în pereții celulari ai plantelor lemnoase. Este un produs rezultat din industria celulozei și hârtiei, din procesul de prelucrare a pastei cu sulfiți, care implică tratarea așchiilor de lemn cu dioxid de sulf. Acest process descompune lignina din așchiile de lemn pentru a forma lignosulfonat de sodiu. Este utilizat pe scară largă în diverse industrii datorită proprietăților sale unice: ca dispersant, putând dispersa particule solide în apă pentru a forma suspensii stabile, ca agent higroscopic, ceea ce înseamnă că poate absorbi umiditatea din mediu.

Problema tehnică pe care o rezolvă invenția noastră constă în realizarea unui material hibrid reducător de apă - hidroxiapatită/lignosulfonat de sodiu, pentru producția unui beton ecologic cu proprietăți antimicrobienecare folosește o cantitate redusă de ciment și de apă, și are încorporat deșeuri de scoici subformă de pulbere, ca înlocuitor de ciment, cu aplicabilitate în industria construcțiilor civile și/sau industriale în conservarea și reabilitarea clădirilor de patrimoniu, la fabricarea de mortare, gresie și cărămizi.

Soluția acestei probleme tehnice constă în utilizarea a două componente hidroxiapatită și lignosulfonatul de sodiu pentru obținerea unui material hibrid reductor de apă, care contribuie la realizarea unui beton ecologic cu activitate antimicrobiană, în combinație cu pulberea de cochilii de scoici marine, ca înlocuitor al ponderii cimentului din componența betonului. Materialul hibrid reductor de apă pentru mortarul ecologic antimicrobianeste constituit din: cochilii de moluște cu o granulație de 0,01...0,2 mm, ciment într-un raport masiccochiliiximent de 3...4:1..1,5, nisip cu granulație de 0,1-1 mm într-un raport masic cochilii nisip de 1:1, hidroxiapatită HAp lignosulfonat de sodiu în raport de 1:1 și într-un raport cochilii amestec HAp lignoceluloză de 1: 0,007...0,07 și apă în raport cu cantitatea de cochilii de 0,3 ...0,5. Procedeul de obținere a mortarului constă în următoarele etape:

a) selectarea cochiliilor moluștelor și curățarea cu un înălbitor de tip hipoclorit de sodium comercial, spălare repetată cu apă, uscarea timp de celpuțin 1...2 h, apoi mărunțire într-o moară cu bile sau instalație dotată cu râșniță sau presă mecanică până la obținerea unei pulberi fine de culoare albă cu granulație de 0,01...0,2 mm, b) prepararea materialului hidroxiapatita/lignosulfonat de sodiu sub formă pulbere avînd dimensiunile particulelor de 80 pm, astfel: într-o râșniță se introduce cantitățile de hidroxiapatită și lignosulfonat de sodiu și supuse măcinării timp de 1 oră pentru a fragmenta și amesteca ingredientele, apoi se continuă măcinarea într-o moară cu bile timp de încă o oră pentru a obține o omogenitate adecvată a materialului, măcinarea a fost continuată timp de 2 ore, urmată de cernerea materialului printr-o sită de 80 pm, c) într-un amestecător mecanic împreună cu pulberea de cochilii și amestecul hidroxiapatita/lignosulfonatul de sodiu se introduc cimentul, nisipul în cantitățile stabilite. Toate aceste componente se amestecă la o viteză de turație de 60 ...100 rot/min timp de 0,4 ...1,5 h, în funcție de cantitatea de material. Amestecul astfel obținut poate fi păstrat în saci de hârtie, material plastic într-un spațiu uscat la temperatura camerei până la utilizarea lui. Pentru utilizare amestecul, prezentat mai sus, se introduce înt-un amestecător mecanic sau în alt recipient în care se poate amesteca cu un utilaj electromecanic de amestecare, se adaugă apa și se amestecă timp de 0,4... 1,5 h până la obținerea unei paste consistente, omogenă sub formă de mortar. Mortarul astfel obținut se aplică pe suprafața curățată, pregătită anterior prin desprăfuire, eliminare porțiunilor dislocate, a construcțiilor civile și/sau industriale, sau pe suprafață clădirilor de patrimoniu pentru conservarea și reabilitarea acestora. Mortarul se poate aplica în mai multe straturi cu grosimi de 2..3 mm, cu pauze pentru uscarea stratului liberă în aer liber, la o temperatură de

16. ..25°C timp de 16...24 de ore. Amestecul determină o reducere a apei de la aproximativ 5% la 15%, și reducereacantității de ciment cu 30...50% rezultând o rezistență mai mare a betonului și o rezistență îmbunătățită la îngheț și dezgheț.

Invenția prezintă următoarele avantaje:

• îmbunătățește fluiditatea materialului pentru o perioadă mai lungă de timp, ceea ce permite uniformizarea suprafeței • îmbunătățește rezistenta suprafeței pe care este aplicat materialul în procesul de înghețdezgheț, datorat diferențelor de temperatură ale condițiilor climatice pe perioada anotimpurilor • procedeu ușor de realizat • procedeu ecologic, importanță pentru protecția mediului • costuri reduse prin reducerea consumului de ciment și apă • reducerea amprentei de carbon prin consumul redus de ciment • material hibrid netoxic, ce îmbunătățește proprietățile fizice, mecanice ale betonului, cât și proprietățile antimicrobiene ale acestuia.

In continuare se da exemplu de realizare a invenției:

Exemplul 1

Pentru a obține material hibride hidroxiapatita/lignosulfonat de sodiu cu un raport de greutate de 1: 1, cantități adecvate din fiecaredintre aceste componente au fostcântărite și apoi plasatei ntr-o râșniță de mortar și supuse măcinării timp de 1 oră pentru a fragmenta și amesteca ingredientele. Apoi, produsul a fost măcinatîntr-o moară cu bile timp de încă o oră. Vasul cu materialele omogenizate a fost plasat concentric pe baza rotativă a unei mori planetare cu bile. Pentru a obține o omogenitate adecvată a materialului final, măcinarea a continuat timp de 2 ore. Imediat după măcinare, materialele hibride hidroxiapatită/ lignosulfonat de sodiu au fost cernute printr-o sită de 80 pm.

Pentru obținerea betonului verde s-au cântărit următoarele componente: 150g de pulbere de cochilii au fost amestecate cu 50g de ciment. Raportul dintr ecochilii și ciment este de 3:1. S-au adăugati50 g nisip cu φ < 1,0 mm, 60 ml apă și un amestec constituit din 1-5 g lignosulfonat de sodiu, 1-5 g hidroxiapatită. Nisipul și cimentul au fost plasate direct în mixer, în timp ce lignosulfonatul de sodiu împreună cu hidroxiapatită au fost inițial dispersate în apă și apoi turnate în mixer, unde au fost amestecate timp de aproximativ 2 minute la 300 rpm.

LtO

Materialul astfel realizat se poate aplica pe suprafețele de lucru cu utilaje mecanice sau prin drișcuire, cu mistria, îndreptarul, prin pensulare sau cu dispozitive pneumatice realizanduse straturi uniforme, omogene del...3 mm grosime sau 2...3 straturi multiple, cu condiția de a se lăsă stratul anterior depus să se usuce în aer liber, la o temperatură de 16...25°C timp de 16...24 de ore.

Pentru testarea acestui beton verde, s-au preparat eșantioane 40x40x30 mm, prin turnarea acestui amestec în forme din silicon, si lăsate să se usuce timp de 24 ore.

Test de absorbție a apei

Eșantioanele (40x40x30 mm) au fost preparate în laborator din ciment, pulbere de cochilii de scoici, lignosulfonat de sodiu, hidroxiapatită, nisip și apă. Inițial s-a omogenizat cimentul cu nisipul, iar după aceea s-a adăugat apa, până când s-a obținut consistența unei paste, s-a turnat într-o matriță, ulterior s-au uscat în etuvă timp de 9 ore, la temperatura de 40 °C și după aceea 3 ore la 100 °C. Testul de absorbție a apei (AA) a fost efectuat pentru a determina gradul de absorbție pentru probele investigate. Acest parametru este strâns legat de gradul de deteriorare a artefactelor, respectiv de eficacitatea tratamentelor de conservare. Testul de AA presupune uscarea probelor într-un cuptor timp de 8 ore la 50 °C. După uscare, probele au fost lăsate la temperatura camerei să se răcească și apoi cântărite (Wi). Ulterior, probele au fost imersate în apă distilată timp de 24 de ore, la temperatura camerei. După 24 de ore, probele au fost scoase din apă, șterse cu un prosop de hârtie și cântărite (W2). AA a fost calculată utilizând ecuația (1). Determinările pe eșantioanele pregătite în laborator au fost efectuate, în conformitate cu EN 1015-3.

AA =

W₂ -W1 W1

X100 (%) (1)

Tabel 1. Absorbția apei la probele investigate

Proba	Absorbție apă, %
Martor	36.47
Proba specimen cu lignosulfonat de sodiu	29.10
Proba specimen cu HAp și lignosulfonat de sodiu	8.75

Teste mecanice

Testul de rezistență la compresiune s-a făcut cu un ciocan de încercare Silver Schmidt HammerProceq, tip L cu energie de impact 0,735 Nm, în conformitate cu ASTM C805.

Intervalul de testare a rezistenței cu ciocanul Silver Schmidt este de la 10-100 N/mm². S-au efectuat 10 măsurători pentru fiecare probă, iar înregistrările s-au făcut la o distanță minimă de testare de 25 mm între fiecare două puncte de testare și o distanță minimă de margine de 25 mm. Ciocanul a fost poziționat la 90° în jos, iar valoarea numărului de recul (Q) este calculată ca medie a citirilor cu scopul de a găsi o relație între duritatea suprafeței și rezistență la compresiune cu o eroare acceptabilă. S-au folosit măsurătorile numărului de recul și apoi s-a determinat rezistența la compresiune conform ASTM C805. Pentru fiecare probă s-au efectuat 10 măsurători, iar ciocanul se poziționează perpendicular pe suprafața probei. Valoarea numărului de reculuri se calculează ca media aritmetică, pentru a găsi o relație între duritatea suprafeței și rezistența la compresiune, cu o eroare acceptabilă.

Rezistența la compresiune, exprimată în MPa, s-a calculat utilizând ecuația (2): Rez.Co_mpr-2,77*e°-⁰⁴⁸*^Q (2) unde: 2,77- reprezintă constanta aparatului și Q- număr de reculuri.

Proba	Rezistența la compresiune MPa
	după 7 zile	după 26 zile
Martor	10	11
Proba specimen cu lignosulfonat de sodiu	10.6	13
Proba specimen cu HAp și lignosulfonat de sodiu	23	37

Teste îngheț-dezgheț

Testul artificial îngheț-dezgheț se utilizează pentru a verifica rezistența materialului la îngheț. Determinarea comportamentului la testul de îngheț-dezgheț s-a făcut pe parcursul a 20 de cicluri și sa efectuat conform STAS 6200/15 83.

Probele specimen se usucă în etuvă la temperatura de 105 ± 5 °C, timp de 1 oră, până la masă constantă (ml). Aceasta se presupune a fi realizată atunci când diferența dintre două cântăriri successive nu este mai mare de 0,1% din prima dintre aceste două mase. Probele specimen se imersează în apă distilată timp de 15 minute la temperature camerei și se cântărește (m2). Pentru introducerea în instalația frigorifică, epruvetele se așează pe grătare la o distanță de 10-20 mm între ele, cât și între grătare, spre a se realiza o circulație normală a aerului și a obține o răcire uniformă. După aceea proba se menține timp de 3 h la temperatura de -18 ± 5 °C în congelator. Probele specimen înghețate se scot din instalația frigorifică și se introduce în vase cu apă, care să asigure dezghețarea la temperatura camerei.

Supunerea probelor la îngheț timp de 3 h și dezghețarea lor în apădistilată constituie un ciclu îngheț dezgheț. Se repetă procesul de îngheț - dezgheț, în aceleași condiții, până la realizarea a 20 de cicluri. Probele specimen dezghețate după ultimul ciclu se reexaminează și se cântăresc (m₃), notându-se eventualele modificări (desprinderi, exfolieri, fisuri, etc.), sau alte observații, care să explice comportarea la îngheț-dezgheț a probei respective.

Operația de îngheț-dezgheț se repetă până la efectuarea a 20 de cicluri, după care se constată următoarele:

- se observă deteriorările evidente;

- se examinează, notându-se eventualele fisuri;

- pierderile de masă suferite în timpul procesului de îngheț-dezgheț, exprimate prin coeficientul de gelivitate, pg, și se calculează conform ecuației (3):

pg (%) = (m2 - m₃)/rm * 100 (3) unde: pg - coeficient de gelivitate;

mi- masa inițială a probei, determinată după uscarea la 105°C până la masa constantă și înaintea saturării cu apă distilată, în g;

m2 - masa probei saturate cu apă, determinată înaintea primului ciclu îngheț-dezgheț, în g; m₃ - masa probei dezghețate, determinată după ultimul ciclu de îngheț-dezgheț, în g.

Proprietatea materialelor de a se degrada, sub acțiunea repetată a fenomenelor de îngheț și dezgheț, poartă denumirea de gelivitate.

RO 138636 Α2 ϊΤ

Tabel 2. Coeficienții de gelivitate pentru probele investigate

Proba	Coeficient de gelivitate, pg (%)
Martor	3,15
Proba specimen cu lignosulfonat de sodiu	2.5
Proba specimen cu HAp și lignosulfonat de sodiu	0.14

După efecturea testului de îngheț - dezgheț se poate observa că martorul a prezentat o gelivitate de 3,15 %, iar în cazul probelor care au fost tratate prin imersare, iar probele au rezistat celor 20 de cicluri ale testului îngheț - dezgheț, prezentând o degradare nesemnificativă.

Testarea activității antimicrobiene

Probele specimen, au fost introduce în două tipuri de medii de cultura, pe plăci Petri, și anume: Mediul cu geloză nutritivă - pentru număr total de germeni (NTG) și Mediul Sabouraud - pentru miceți (M). Compoziția mediului mediul Sabouraud solid (g/L): 10, peptona; 40, glucoza; 15, agar; pH = 5.6. Compoziție AFS (apa fiziologică sterilă) (g/1): 8.5, NaCl.

Mediile astfel preparate au fost sterilizate 20 minute la 121°C. După sterilizare și răcire au fost turnate în plăci Petri sterile.

Plăcile au fost incubate într-un incubator Sanyo, la 28°C, la întuneric, în hotă cu flux laminar și s-au examinat plăcile după 72 de ore. Cele mai bune rezultate pentru proprietatea fungicidă asupra Aspergillus niger și Penicillium chrysogenum, s-au obținut la proba cu hidroxiapatită. Probele specimen au fost inoculate în patru repetiții, câte 30 μΐ/spot sau disc, pe mediul însămânțat cu inoculul microorganismelor testate, cu densitatea de 1-3x10⁵ UFC/ml. Plăcile au fost incubate 48-72 de ore la 28°C în cazul fungilor filament Asperillusniger si Penicillium chrysogenum. Activitatea antimicrobiană s-a evaluat prin măsurarea diametrului zonei de inhibiție, zoneiclare (halou) ce apare în jurul inoculării probelor. în tabelul 3 se prezintă diametrul zonei de inhibiție.

Tabelul 3. Diametrul zonei de inhibiție

Microorganisme	Diametrul zonei de inhibiție (mm)
Martor	Proba specimen cu lignosulfonat de sodiu	Proba specimen cu lignosulfonat de sodiu și HAp
A.niger	9.7	10,5	17
P.chrysogenum	11	14.5	25

între tulpinile testate, probele specimen cu HAp au exercitat acțiunea inhibitoare mai ridicată față de P. chrysogenum> A.niger.

Claims (5)

1. MATERIAL HIBRID REDUCĂTOR DE APĂ PENTRU BETON ECOLOGIC ANTIMICROBIAN ȘI PROCEDEU DE REALIZARE AL ACESTUIA

   Revendicări

   1. Material hibrid reducător de apă pentru mortarul ecologic antimicrobian caracterizat prin aceea că este constituit din cochilii de moluște cu o granulație de 0,01...0,2 mm, ciment într-un raport masic cochilii .‘ciment de 3...4:1..1,5, nisip cu granulație de 0,1-1 mm întrun raport masic cochilii nisip de 1:1, hidroxiapatită HAp lignosulfonat de sodiu în raport de 1:1 și într-un raport cochilii amestec HAp-lignoceluloză de sodiu de 1: 0,007...0,07 și apă în raport cu cantitatea de cochilii de 0,3 ...0,5.
2. 2. Material hibrid reducător de apă pentru mortarul ecologic antimicrobian, conform revendicării 1, caracterizat prin aceea că prezintă proprietăți antimicrobiene cu acțiune inhibitoare ridicată față Penicilliutn chrysogenum și Aspergillus niger.
3. 3. Material hibrid reducător de apă pentru mortarul ecologic antimicrobian, conform revendicării 1, care poate fi păstrat în locuri uscate la temperatura camerei până la prelucrarea cu apă în scopul aplicării pe suprafețele de acoperit.
4. 4. Procedeu de obținere a materialului hibrid reducător de apă pentru mortarul ecologic, conform revendicării 1, care constă în următoarele etape: a) selectarea cochiliilor moluștelor și curățarea cu un înălbitor de tip hipoclorit de sodium comercial, spălare repetată cu apă, uscarea timp de cel puțin 1...2 h, apoi mărunțire într-o moară cu bile sau instalație dotată cu râșniță sau presă mecanică până la obținerea unei pulberi fine de culoare albă cu granulație de 0,01...0,2 mm, b) prepararea hidroxiapatita/lignosulfonatul de sodiu sub formă pulbere avînd dimensiunile particulelor de 80 pm, astfel: într-o râșniță se introduc cantitățile de hidroxiapatita și lignosulfonat de sodiu și supuse măcinării timp de 1 oră pentru a fragmenta și amesteca ingredientele, apoi se continuă măcinarea într-o moară cu bile timp de încă o oră pentru a obține o omogenitate adecvată a materialului, măcinarea a fost continuată timp de 2 ore, urmată de cernerea materialului printr-o sită de 80 pm, c) amestecarea mecanică a pulberii de cochilii de moluște cu o granulație de 0,01...0,2 mm, ciment într-un raport masic cochilii:ciment de 3...4:1..1,5, nisip cu granulație de 0,1-1 mm într-un raport masic cochilii nisip de 1:1, și a amestecului hidroxiapatită HAp lignosulfonat de sodiu în raport de 1:1 și într-un raport cochilii amestec HAp-lignosulfonat de sodiu de 1: 0,007...0,07, la o viteză de turație de 60 ... 100 rot/min timp de 0,4 ... 1,5 h, în funcție de cantitatea de material, adaugare apă întrun raport cu cantitatea de cochilii de 0,3 ...0,5 se continuă amestecarea timp de 0,4... 1,5 h până la obținerea unei paste consistente, omogenă sub formă de mortar.
5. 5. Procedeu de utilizare a materialului hibrid reducător de apă pentru mortarul ecologic antimicrobian, conform revendicării 1, caracterizat prin aceea că materialul astfel realizat se poate aplica pe suprafețele de lucru cu utilaje mecanice sau prin drișcuire, cu mistria, îndreptarul, prin pensulare sau cu dispozitive pneumatice realizandu-se straturi uniforme, omogene de 1.. .3 mm grosime sau 2...3 straturi multiple, cu condiția de a se lăsă stratul anterior depus să se usuce în aer liber, la o temperatură de 16...25°C timp de 16...24 de ore.