SK500432009A3 - Antimikrobiálne účinná látka pre stavebníctvo, spôsob jej výroby a použitie - Google Patents

Antimikrobiálne účinná látka pre stavebníctvo, spôsob jej výroby a použitie Download PDF

Info

Publication number
SK500432009A3
SK500432009A3 SK50043-2009A SK500432009A SK500432009A3 SK 500432009 A3 SK500432009 A3 SK 500432009A3 SK 500432009 A SK500432009 A SK 500432009A SK 500432009 A3 SK500432009 A3 SK 500432009A3
Authority
SK
Slovakia
Prior art keywords
slag
additives
cements
building
antimicrobial active
Prior art date
Application number
SK50043-2009A
Other languages
English (en)
Other versions
SK288106B6 (sk
Inventor
Pavel Martauz
Július Strigáč
Original Assignee
Považská Cementáreň, A. S.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Považská Cementáreň, A. S. filed Critical Považská Cementáreň, A. S.
Priority to SK50043-2009A priority Critical patent/SK288106B6/sk
Priority to EP10177563.3A priority patent/EP2329720B1/en
Publication of SK500432009A3 publication Critical patent/SK500432009A3/sk
Publication of SK288106B6 publication Critical patent/SK288106B6/sk

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B18/00Use of agglomerated or waste materials or refuse as fillers for mortars, concrete or artificial stone; Treatment of agglomerated or waste materials or refuse, specially adapted to enhance their filling properties in mortars, concrete or artificial stone
    • C04B18/04Waste materials; Refuse
    • C04B18/14Waste materials; Refuse from metallurgical processes
    • C04B18/141Slags
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A01AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01NPRESERVATION OF BODIES OF HUMANS OR ANIMALS OR PLANTS OR PARTS THEREOF; BIOCIDES, e.g. AS DISINFECTANTS, AS PESTICIDES OR AS HERBICIDES; PEST REPELLANTS OR ATTRACTANTS; PLANT GROWTH REGULATORS
    • A01N59/00Biocides, pest repellants or attractants, or plant growth regulators containing elements or inorganic compounds
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A01AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01NPRESERVATION OF BODIES OF HUMANS OR ANIMALS OR PLANTS OR PARTS THEREOF; BIOCIDES, e.g. AS DISINFECTANTS, AS PESTICIDES OR AS HERBICIDES; PEST REPELLANTS OR ATTRACTANTS; PLANT GROWTH REGULATORS
    • A01N59/00Biocides, pest repellants or attractants, or plant growth regulators containing elements or inorganic compounds
    • A01N59/06Aluminium; Calcium; Magnesium; Compounds thereof
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A01AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01NPRESERVATION OF BODIES OF HUMANS OR ANIMALS OR PLANTS OR PARTS THEREOF; BIOCIDES, e.g. AS DISINFECTANTS, AS PESTICIDES OR AS HERBICIDES; PEST REPELLANTS OR ATTRACTANTS; PLANT GROWTH REGULATORS
    • A01N61/00Biocides, pest repellants or attractants, or plant growth regulators containing substances of unknown or undetermined composition, e.g. substances characterised only by the mode of action
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2103/00Function or property of ingredients for mortars, concrete or artificial stone
    • C04B2103/60Agents for protection against chemical, physical or biological attack
    • C04B2103/67Biocides
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02WCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
    • Y02W30/00Technologies for solid waste management
    • Y02W30/50Reuse, recycling or recovery technologies
    • Y02W30/91Use of waste materials as fillers for mortars or concrete

Landscapes

  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Plant Pathology (AREA)
  • Environmental Sciences (AREA)
  • Zoology (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Dentistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Agronomy & Crop Science (AREA)
  • Pest Control & Pesticides (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Civil Engineering (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Curing Cements, Concrete, And Artificial Stone (AREA)
  • Agricultural Chemicals And Associated Chemicals (AREA)

Description

Vynález sa týka antimikrobiálne účinnej látky pre stavebníctvo, spôsobu jej výroby a použitia.
Doterajší stav techniky
Problém výskytu mikroorganizmov ako sú baktérie, kvasinky (jednobunkové huby), plesne (vláknité huby), huby, machy, lišajníky na exteriéroch a v interiéroch budov a rôznych konštrukciách, príp. sinice, riasy (jednoduché rastliny) na vodných dielach, vodovodných a kanalizačných potrubiach, nie je závažný len z hľadiska hygienického, zdravotného a estetického, ale aj z hľadiska biodegradácie stavebných materiálov. Ich výskyt je podmienený vhodnými teplotno-vlhkostnými podmienkami, závisí od pH prostredia, prítomnosti kyslíka, žiarenia atď.
Biologická korózia betónov a mált je spôsobovaná organickými a anorganickými kyselinami, ktoré vznikajú pôsobením najmä baktérií a to sírnych a nitrifikačných (oxidačných), ktorých účinkom na sírovodík H2S vzniká až kyselina sírová H2SO4 a na amoniak NH3 kyselina dusičná HNO3, ktoré patria k najsilnejším anorganickým kyselinám. Pôsobením iných druhov baktérií vznikajú vysokomolekulárne organické kyseliny, ako sú kyselina humínová alebo pyrohroznová a nízkomolekulárne organické kyseliny ako kyselina mravčia, octová, propiónová, maslová, mliečna, šťavelová, jablčná, citrónová a iné. V betónoch a maltách reagujú tieto kyslé metabolity predovšetkým s vápenatými zložkami cementového a maltového kameňa za vzniku ich neväzobných vápenatých solí a tým dochádza k rozrušovaniu kameňa až do jeho hĺbky. V niektorých prípadoch môžu reagovať aj so zložkami kameniva, prípadne prímesami a prísadami.
Nebezpečenstvo napadnutia betónu a mált mikroorganizmami narastá pri použití organických prísad (polyvinilacetátu, kazeínu, metylcelulózy, lignosulfonanov a pod.), alebo prímesí (pazderia, pilín, drevných múčok, triesok, drevitej vlny, drevovlákien, drevnej štiepky a pod.). Okrem biochemického rozrušovania sa v prípade plesní pridružuje aj mechanické rozrušovanie napr. prerastaním ich hýf do objemu zatvrdnutého kameňa. Štruktúra kameňa sa rozrušuje, prípadne až rozpadá.
Antimikrobiálna ochrana stavieb a konštrukcií resp. miest s výskytom mikroorganizmov (vlhké murivo, základy budov atď.) alebo miest s ich potencionálnym výskytom (nemocnice, školy, kuchyne, kúpaliská, práčovne, hygienické zariadenia, predajne, potravinársky, mäsospracujúci, liehovarnícky, farmaceutický, kozmetický, chemický, drevospracujúci priemysel, rôzne biovýroby, poľnohospodárstvo, kafilérie, vodárenské spoločnosti, kanalizácie, čističky odpadových vôd, chladiarenské veže) je preto veľmi dôležitá.
Aby sa zamedzilo výskytu, rastu a rozmnožovaniu mikroorganizmov, pridávajú sa do betónov, mált, omietok, cementových lepidiel, drevených konštrukcií a drevoobsahujúcich výrobkov atď. biocídne prísady (Bajza, A. a Rouseková, I., Technológia betónu, Jaga, Bratislava, str. 70 a 156, 2006), ktoré zabezpečujú stavebným materiálom baktériocídne, baktériostatické a fungicídne a fungistatické vlastnosti. Tieto riešenia sú však finančne veľmi náročné s vysokými obstarávacími a prevádzkovými nákladmi a popri tom mnohé biocídne prísady majú iba selektívny antimikrobiálny účinok, nepokrývajúci široké spektrum mikroorganizmov, väčšina je vplyvom alkalického prostredia hydratujúceho betónového alebo makového kameňa nestála a má len krátkodobú účinnosť.
Väčšina biocídnych prísad obsahuje ako antimikrobiálne aktívnu zložku organické zlúčeniny. Na trhu je dostupné obrovské množstvo antibakteriálnych a protiplesňových prípravkov, ktoré však nie sú objektom tohto vynálezu.
Nevýhodou doteraz používaných biocídnych prísad je, že väčšina z nich má iba selektívny antimikrobiálny účinok, nepokrývajúci široké spektrum mikroorganizmov, väčšina je nestála a má len krátkodobú účinnosť a najväčšou nevýhodou je ich cena, pretože tieto prípravky sú veľmi nákladné. K tejto cene sa pripočítavajú ešte aj investičné náklady na zariadenia pre ich uskladnenie, dávkovanie, miešanie a homogenizáciu v cementoch a cement obsahujúcich zmesiach a taktiež prevádzkové náklady. Účinnosť biocídnych prísad ovplyvňuje ich rozpustnosť vo vode a spôsob ich aplikácie. Prísady vo vode dobre rozpustné, po pridaní zámesovej vody sa z betónu alebo cement obsahujúcej malty ľahko vyplavia a relatívne rýchlo strácajú účinnosť. Prísady vo vode horšie rozpustné môžu po dlhšej dobe z hydratovaného kameňa vydifundovať na povrch a rovnako relatívne rýchlo stratiť účinnosť.
Väčšina biocídnych prísad sa vplyvom alkalického prostredia hydratujúceho betónového alebo maltového kameňa rozkladá. Konvenčné dostupné biocídne prísady poväčšine ani nie sú vhodné do stavebných materiálov. No existujú aj výnimky US
7223443, US 4556426, RO 000000120968, JP 2005255551, JP 11012017, JP 03271206.
Ako ďalšou z možností sa javí použitie organických zlúčenín s naviazaným iónom kovu ako Cu2+, Zn2+, Ca2+, Ba2+, dávkovaných v množstve 0,025 až 2 % (hm.) na zmes WO 2006065259. Biocíd môže byť dávkovaný buď vo forme prášku, alebo môže byť naviazaný na pórovité sklo, keramiku, minerál alebo polymér s časovo postupným uvoľňovaním biocídu. Môže sa použiť aj kombinovaný organicko-anorganický kompozitný materiál zložený z organického polyméru s antibakteriálnou a antifungálnou funkčnou skupinou, na ktorý je naviazaná anorganická časť obsahujúca dvojmocné ióny kovou podľa JP 2002235008. Ako ďalšie nosiče antibakteriálnych činidiel môžu byť aj čiastočky kovov, skla, sklokeramiky WO 2006064060, na ktorých je nanesená oxidová, oxynitridová, oxycarbidová, nitridová, carbidová vrstvička s obsahom antibakteriálneho činidla Ag+, Cu2+ a Zn2+ vo forme anorganických zlúčenín alebo kovov. Okrem práškového skla s obsahom Ag+, Zn2+ a Cu2+ môžu byť nosičmi Ag+, Zn2+ a Cu2+ antimikrobiálnych činidiel aj zeolity US 6924325, zeolitový minerál mordenit (Ca,Na2,K2)Al2Sii0O24.7H2O podľa JP 08109108, keramika na báze žíhaného fosforečnanu vápenatého Ca3(PO4)2 a živcov podľa JP 08259298, kalcium fosforečnanových zlúčenín podľa JP 06024919, kryštalický alebo amorfný T1O2 podľa JP 2001106607. Aj samotný čistý T1O2 s fotokatalitickou schopnosťou vo forme kryštalickej, amorfnej, ako vláknitý, monoklinický, rútil, anatas môže byť použitý ako antibakteriálne činidlo do cementov podľa JP 2000219564. Antimikrobiálne činidlo pre cementy môže byť aj na báze niklovej Ni amorfnej zliatiny nanesenej na organických alebo anorganických nano a mikročasticiach podľa JP 09221347. Antimikrobiálne činidlo pre cementy môže byť aj na báze amónnych solí podľa JP 2003292358. Fungicídny zmesný materiál vhodný pre fungicídne cementy iné ako sú kremičitanové šedé a biele môže byť aj na báze minerálov alkalických kovou, kovou alkalických zemín, nekovových minerálov a vzácnych minerálov v kombinácii so zeolitmi, minerálmi boru, ílmi, kaolínom, bentonitom, kyslými ílmi, apatitmi, síranmi hliníka, zinku, vápnika, bária, uhličitanom stroncia, oxidmi zirkónu, sodíka, lantánu, céria a neodýmu, v ktorých fungicídny účinok vyvolávajú ióny vzácnych minerálov a ktoré sa do cementov pridávajú v množstve 3 až 20 % podľa JP 11302058.
Z doteraz známych antimikrobiálne účinných zložení s vysokým obsahom CaO a sklovitej fázy sú bioaktívne sklá zo systému SiO2-Na2O-CaO-P2O5 vo forme nanočastíc, ktoré pri styku s vodnými roztokmi časovo postupne uvoľňujú aktívne ióny, vytvárajú alkalické prostredie s antimikrobiálnym efektom (Waltimo, T. et al., J. Dent. Res., 86, (8) pp. 754-757, 2007). Uvoľnenie Na+, Ca2+ iónov a včlenenie H3O+ protónov do štruktúry skla zvyšuje pH okolitého prostredia. Antimikrobiálny účinok zvyšuje aj uvoľňovanie SiO2. Sú využívané najmä v dentálnej a ortopedickej medicíne. Antimikrobiálna účinnosť bioaktívnych skiel sa môže zvýšiť ich dopovaním s Ag+, ktorý má širokospektrálne antimikrobiálne účinky (Verné, E. et al., Biomaterials, 26:25, pp. 5111-5119, 2005).
Antimikrobiálne sklá môžu mať rôzne chemické zloženia, napr. antimikrobiálne sklo zo sústavy Ag2O-ZnO-CaO-B2O3-P2O5 s pomalým uvoľňovaním Ag+ iónov US 6831028. K systému SiO2-Na2O-CaO-P2Os sa môžu pridružiť aj B2O3, AI2O3, MgO, K2O, CaF2 a k nim sa pridávajú Ag+,Cu+, Cu2+ a Zn2+ ióny WO 2000015167 a US 7241459. Fluoridy sú základom aj pre fluorohlinitokremičité sklá SiO2-AI2O3-F‘ tzv. sklo-ionomérne cementy používané najmä v dentálnej medicíne, ktoré sú schopné tuhnúť aj tvrdnúť vo vodnom prostredí US 6765038. Sklo-ionomérne cementy sa skladajú zo zásady a kyseliny, ktoré po zmiešaní reagujú za vzniku vody a fluoridových solí. Dlhodobým vylučovaním fluoridov F' a taktiež zmenou pH prostredia patria medzi antimikrobiálne činidlá.
V kozmetike sa používajú rozpustné sklá na báze B2O3, SiO2, Na2O, Ag2O alebo Ρ2Οδ, CaO, AI2O3, Ag2O alebo P2O5, MgO, AI2O3, Ag2O alebo P2Os, K2O, CaO, CuO, obsahujúc minimálne jeden ión z radu Ag+, Cu+, Cu2+ alebo Zn2+ US 5290544 a US 57666111. Uvoľňované ióny do vodného roztoku zabezpečujú dlhodobý antibakteriálny a protiplesňový účinok bez negatív na pokožku.
No antimikrobiálne účinky má aj už stáročiami využívané samotné vápno CaO resp. vápenný hydrát Ca(OH)2, čo sa využíva napr. pri čistení odpadových vôd od mikroorganizmov (Grabow, W., O., K. et al., Applied and Environmental Microbiology, Vol. 35, No. 4, (8) pp. 663-669, 1978). Antimikrobiálny účinok materiálov s obsahom Ca(OH)2, akými sú napr. aj Ca(OH)2/salicylátové cementy, je závislí od rýchlosti uvoľňovania hydroxylových iónov OH' z pomaly rozpustného Ca(OH)2 a tým od pH prostredia (Vujaškovič, M. and Radoslavljevič, B., Serbian Dental J., Vol. 53, pp. 104111,2006). Zvýšenie pH>9 znemožňuje rast a biologickú aktivitu mikroorganizmov.
Bežné portlandské cementy, vyrábané veľkotonážne na celom svete, patria medzi kalcium kremičité cementy a svojím chemickým zložením prislúchajú do sústavy CaO-SiO2-AI2O3-Fe2O3. Produkujú sa z portlandského slinku, ktorého chemické zloženie je charakterizované rôznym pomerom týchto štyroch hlavných oxidov a to 55 až 70 % hm. CaO, 16 až 26 % hm. SiO2, 4 až 8 % hm. AI2O3 a 2 až 5 % hm. Fe2O3, ktoré pri vysokých teplotách rádovo 1450 °C vzájomne reagujú za vzniku hlavných slinkových minerálov v množstve v rozmedzí 50 až 85 % hm. alitu C3S, 15 až 30 % hm. belitu C2S, 5 až 15 % hm. C3A a 5 až 15 % hm. C4AF (C = CaO, S = SiO2, A = AI2O3, F = Fe2O3, M = MgO, P = P2O5, H = H2O, N = Na2O, K = K2O), s vysokým obsahom viazaného vápna a malým obsahom voľného vápna CaO do cca 2 % hm. Časť z daných CaO prereaguváva na Ca(OH)2 počas hydratácie slinkových fáz podľa reakcií (1-3), ktorý kryštalizuje ako minerál portlandit a samozrejme sa do roztoku uvoľňujú OH' skupiny, ktoré počas tuhnutia portlandského cementu zvyšujú pH okolitáho prostredia a majú antimikrobiálne účinky, čo sa využíva napr. pri čistení odpadových vôd od mikroorganizmov použitím vápna CaO resp. vápenného hydrátu Ca(OH)2 (Grabow, W., O., K. et al., Applied and Environmental Microbiology, Vol. 35, No. 4, (8) pp. 663-669, 1978).
CaO + H2O — Ca(OH)2 (1)
C3S + H2O -> C-S-H (gél) + Ca(OH)2 (2)
C2S + H2O C-S-H (gél) + Ca(OH)2 (3)
Tieto antimikrobiálne účinky hydratujúcich fáz sa ich rekryštalizáciou počas tvrdnutia časom úplne strácajú a preto je už prakticky zhydratovaný betónový resp. maltový kameň napadnuteľný mikroorganizmami.
Medzi kalcium kremičité cementy patria aj všetky cementy s prísadami a prímesami podľa európskej normy EN 197-1: 2000, špeciálne cementy ako biely a farebné cementy so zníženým obsahom C4AF, cementy síranovzdorné a cestné so zníženým obsahom C3A, belitické cementy a cementy s nízkym hydratačným teplom a s nízkou začiatočnou pevnosťou so zvýšeným obsahom C2S, cementy do mált na murovanie a omietanie.
Medzi osobitnú skupinu cementov s malým objemom výroby patria hlinitanové cementy prípadne aj malá skupina cementov na báze fázy 3CA.CaSO4, tzv. sulfoaluminát-belitových cementov, ktorých objem výroby je však zanedbateľný. Hlavnými fázami hlinitanových cementov sú kalcium alumináty a z nich najmä fáza CA, ďalšími sú C12A7, CA2 a C2AS, C2S. Tieto cementy hydratujú veľmi rýchlo bez uvoľňovania Ca(OH)2.
Hlinitanové cementy sa ale využívajú pre svoju vlastnosť rýchleho tuhnutia do špeciálnych zmesí s možnosťou prídavku antibakteriálnej prísady. Ako príklad môže byť suchá omietková zmes s obsahom hlinitanového cementu, piesku a antibakteriálnej prísady podľa JP 2006335597, hydraulická zmes obsahujúca kalcium aluminátové sklo a antibakteriálny kov zo skupiny Zn, Cu, a/alebo Ag podľa JP 2003206163, antibakteriálne a antifungálne expanzné činidlo na báze voľného vápna, anhydritu, hauynu (minerál hauyn (Na,Ca^eAleSieíO.S^ÍSCU.CI)^), kalcium feritov, kalcium aluminátferitu, kalcium silikátov a jedného alebo viacerých reprezentantov zo skupiny CuO, ZnO, alebo Ag2O podľa JP 2002087861.
Sulfoaluminát belitové cementy sa využívajú do expanzných cementových zmesí taktiež s možnosťou antibakteriálnej prísady. Ako príklad môže byť injektážna malta s expanzívnym činidlom na báze 3CA.CaSO4 a antibakteriálnymi uhlíkatými vláknami podľa kórejského patentu 100600440, náterová zmes na báze bieleho cementu, 3CA.CaSO4, metakaolín, CaCO3, SiO2, polyakrylátu a Ag+ nanočastíc podľa JP 1020060055116.
Špeciálnou skupinou sú kalcium fosforečnanové cementy používané v dentálnej a ortopedickej medicíne s hlavnými fázami zo sústavy CaO-H3PO4-H2O, tuhnúce acidobázickými reakciami. Medzi ne patria hydroxyapatitové cementy EP 0639366 na báze hydroxyapatitu Cai0(PO4)6(OH)2, a ďalších fosforečnanov vápenatých ako sú tetrakalcium fosfát (difosforečnan tetravápenatý) Ca4(PO4)2O, amorfný a kryštalický aa β- trikalcium fosfát (fosforečnan trivápenatý) Ca3(PO4)2, dikalcium fosfát dihydrát CaHPO4.2H2O, dikalcium fosfát CaHPO4, monokalcium fosfát monohydrát Ca(H2PC>4)2.H2O, monokalcium fosfát Ca(H2PO4)2, oktakalcium fosfát Ca8H2(PO4)6.5H2O, ďalej môžu obsahovať CaO, Ca(OH)2, CaCO3. Môže sa do nich pridávať aj antimikrobiálna prísada napr. na organickej báze US 5968253. Antimikrobiálne vlastnosti kalcium fosforečnanových cementov na báze Ca4(PO4)2O a Ca-io(P04)6(OH)2 sú dokonca vyššie než u Ca(OH)2/salicylátových cementov, v dôsledku tvorby amorfného Ca(OH)2 počas ich tuhnutia, ktorý má vyššiu rozpustnosť než u Ca(OH)2/salicylátových cementov a tým sa do okolia uvoľňuje aj viac OH skupín (Gbureck, U. et al., J. Biomedical Mat. Res. Part B: Applied Biomaterials, Vol. 83B, No. 1, pp. 132-137, 2007).
Apatit sa využíva aj v zmesi s wolastonitom CaO.SiO2 na výrobu pórovitej sklokeramiky, ktorá slúži ako nosič antibiotík (Kawanabe, K., et al., J. Bone Joint Surg, Vol. 80-B, No. 3 pp. 527-530, 1998).
Všetky tieto doterajšie riešenia sú však veľmi finančne náročné vzhľadom na vysoké nákupné ceny biocídnych prísad, vyžadujú investície do výrobných zariadení ako sú napr. skladovacie zásobníky, dávkovacie zariadenia, miešacie jadrá atď., sú spojené s vysokými prevádzkovými nákladmi, s hrozbou nehomogénneho rozloženia antimikrobiálnej prísady v rámci cementovej alebo cement obsahujúcej sypkej matrice stavebného materiálu, keďže množstvo antimikrobiálnej prísady je niekoľko násobne nižšie a taktiež hrozí odmiešanie antimikrobiálnej prísady počas prepravy a najmä v zámesi s vodou pri aplikácii stavebného materiálu na mieste jeho realizácie.
Výhodné by bolo získať bežne dostupnú antimikrobiálne účinnú látku pre stavebníctvo, ktorá by mohla slúžiť ako prísada, prímes alebo iná zložka pre cementy, stavebné spojivá, cement obsahujúce zmesi, stavebné hmoty a stavebné materiály so zvýšenými antimikrobiálnymi účinkami a to bez investičných nákladov a bez zvýšenia prevádzkových nákladov s dobrou homogenitou v zmesi, bez možnosti odmiešania sa v čerstvých cementových a maltových zámesiach s vodou. Bolo zistené, že uvedenou vhodnou látkou pre stavebníctvo sú metalurgické trosky.
Metalurgické trosky vznikajú ako vedľajšie produkty pri výrobe a spracovaní kovov. Patria medzi ne granulované vysokopecné trosky, vzduchom chladené vysokopecné trosky, oceliarenské trosky, panvové - vápenaté trosky a trosky odpadajúce pri výrobe, spracovaní a rafinácii neželezných kovov. Najširšie uplatnenie metalurgických trosiek je v stavebníctve, pri výrobe cementov, stavebných spojív, cement obsahujúcich zmesí, stavebných hmôt a stavebných materiálov.
V zásade ide o tieto hlavné typy trosiek:
- vysokopecné trosky z výroby železa
- oceliarenské trosky z výroby a rafinácie ocelí
- trosky sekundárnej metalurgie z procesov z panvových pecí
- trosky z výroby, rafinácie a spracovania neželezných kovov
Najväčšie množstvá trosiek vznikajú pri výrobe železa a ocelí. Tu trosky vznikajú v zásade v troch hlavných štádiách výroby - redukcia, výroba ocele a druhotná metalurgia (Sorrentino, F. and Gimenez, M., 11th Inter. Congress on the Chemistry of Cement 2003, Durban, South Africa, pp. 2139-2146, 2003). Výsledkom prvého štádia redukcie je surové železo a vysokopecná troska. V závislosti na spôsobe, ktorým sa roztavená vysokopecná troska ochladzuje a tuhne, sa vyrábajú štyri rozdielne typy trosiek granulovaná, vzduchom chladená, peletizovaná a expandovaná. V druhom štádiu sa zo surového železa vyrába oceľ a oceliarenská troska z oxidačného procesu v kyslíkovom konvertore a z elektrickej oblúkovej pece. V treťom štádiu - sekundárnej metalurgii vznikajú ušľachtilé ocele a trosky z procesu panvovej pece - panvové trosky. Trosky z druhého a tretieho štádia sú iba chladené vzduchom.
V súčasnosti sa vysokopecné roztavené trosky granulujú mokrou alebo polosuchou cestou (Demeter P., Mihok Ľ., Baricová D. and Seilerová K., Acta Metallurgica Slovaca, 12, pp. 67 - 75, 2006). Pri mokrej granulácii sa roztavená troska vylieva z panvy do bazénu s vodou, kde sa troska granuluje a stuhne v podobe samostatných zrniek, alebo sa leje cez vysokotlakové vodné trysky v granulačnom zariadení a potom troska padá do vodného bazéna. Ich mikroštruktúru tvorí v prevažnej miere sklo. Vysokopecná granulovaná troska sa vo veľkých množstvách používa pri výrobe cementov a betónov ako latentné hydraulická prímes. Možno ju využiť aj ako troskový piesok.
Vzduchom chladená vysokopecná troska vzniká liatim roztavenej trosky do troskových jám s kontrolovaným chladením, kde na vzduchu chladne za vzniku kryštalickej štruktúry s množstvom makropórov vzniknutých z vylúčených plynov počas chladnutia. Po jej stuhnutí je troska z jám vyťažená, drvená a triedená na rôzne frakcie. Využíva sa ako umelé hutné kamenivo - troskový štrk pre stavebné účely. Slúži ako náhrada prírodných kamenív pri výrobe betónov na betónové konštrukcie, výstavbu ciest, na cestné a veľkoplošné stabilizácie, rekultiváciu a pod.
Peletizovaná troska vzniká rozprestretím roztavenej trosky na uhlíkatej doske (tzv. deflektore), kde sa vrstva trosky rozbíja prúdom vody na kúsky, ktoré sú vrhané do vzduchu odstredivou silou rotujúceho bubna. Pri styku častíc trosky so vzduchom tieto získavajú oblé guľovité tvary a expandujú pod tlakom uzavretých plynov v objeme pod stuhnutým povrchom. Výsledkom sú pórovité guľovité pelety, odseparované podľa veľkosti častíc na základe kriviek ich letu.
Expandovaná troska vzniká liatím roztavenej vysokopecnej trosky do plytkých jám s dnom opatreným prúdovými vodnými tryskami. Voda je cez trysky injektovaná do roztavenej trosky, vyparuje sa a v tuhnúcej štruktúre trosky vytvára bubliny, za vzniku produktu s nízkou objemovou hmotnosťou. Stuhnutá porézna troska sa následne vyťaží, drví a triedi. Expandovaná troska sa využíva v stavebníctve ako expandovaný troskový štrk pre výrobu ľahkých betónov.
Špeciálnymi postupmi chladenia tekutej vysokopecnej trosky sa pripravujú aj výrobky ako trosková vata, plsť a hutná pemza. Materiály majú nízku objemovú hmotnosť, dobré tepelno a zvukovo izolačné vlastnosti, preto sú vhodné na výrobu rôznych druhov izolačných vrstiev.
Oceliarenská troska vzniká pri rafinácii kovového železa v kyslíkovom konvertore a elektrickej oblúkovej peci. Obsahuje značnú časť rafinovaného kovového železa surovej ocele. Takto vzniknutá oceliarenská troska sa potom delí na dve časti, na kovovú časť - oceľový šrot a demetalizovanú trosku, vo viacstupňovom procese drvenia, mletia a elektromagnetickej separácie. Oceľový šrot sa recykluje prídavkami do vysokopecnej a oceliarenskej vsádzky a demetalizovaná oceliarenská troska sa po triedení využíva pri výrobe cementov ako surovinová zložka - železitá korekcia cementárskych surovinových zmesi, v stavebníctve ako kamenivo pre podkladové vrstvy ciest, železníc, veľkometrážnych plôch, priehrad, na stabilizáciu pôd. Jej využitiu ako kameniva na prípravu betónov pre stavebné konštrukcie a cementobetónové kryty vozoviek bráni prítomnosť voľného vápna, ktoré v prítomnosti vlhkosti hydratuje na portlandit Ca(OH)2 a objemové zmeny danou reakciou by rozrušili betónový kameň a spôsobili deštrukciu celej konštrukcie. Táto prekážka sa môže zmierniť prirodzeným starnutím demetalizovanej oceliarenskej trosky voľne na vzduchu, kde dochádza k interakcii voľného vápna a vzdušnej vlhkosti resp. s vodou zo zrážok, snehu a námraz. Tento proces sa dá urýchliť starnutím vodnou parou, vodnou parou pod tlakom, hydratáciou a prevzdušnením, prídavkami - injektovaním kremenného piesku už do tekutej oceliarenskej trosky, kde sa viaže s prítomným voľným vápnom za vzniku kalcium silikátov.
Trosky z procesu panvovej pece - panvové trosky nazývané aj vápenaté trosky vznikajú pri výrobe rôznych druhov ocelí v panvových peciach. Rôzne druhy ocelí si vyžadujú rôzne metódy spracovania, čim vznikajú rôzne druhy panvových trosiek s rozdielnym zložením a vlastnosťami a spravidla s veľmi nízkou možnosťou ich zužitkovania, preto sa väčšina z nich iba skládkuje. Trosky obsahujú vysoký podiel voľného vápna, ktorého hydratáciou prebieha samodegradácia ich štruktúry. Ich potenciál tkvie v ich využití ako zdroja CaO, SiO2, AI2O3, MgO v cementárskych surovinových zmesiach.
Trosky z výroby, rafinácie a spracovania neželezných kovov vznikajú v procesoch farebnej metalurgie takých kovov ako sú meď, titán, nikel atď. Tieto trosky sú využiteľné max. na výrobu umelých kamenív určených najmä na rôzne podkladové vrstvy a stabilizácie. Vo výrobe cementov sa môžu využiť ako tavivá pri výpale cementárskych slinkov.
Všetky druhy metalurgických trosiek sa od seba líšia chemickým zložením a mineralogickým zložením. V chemickom zložení sa veľmi líšia v obsahu CaO a Fe2O3 resp. FeO a v mineralogickom zložení sa líšia v obsahu sklovitej fázy a vo fázovom zložení vykryštalizovanej časti.
Použitie metalurgických trosiek do cementov, stavebných spojív, cement obsahujúcich zmesí, stavebných hmôt a stavebných materiálov predpisujú platné európske a národné normy.
Granulované vysokopecná troska vhodná do cementov je definovaná podľa európskej normy EN 197-1: 2000 a mletá granulovaná vysokopecná troska na použitie do betónu, mált a injektážnych mált podľa európskej normy EN 15167-1: 2006 ako sklovitý materiál vznikajúci rýchlym schladením vhodne zloženej troskovej taveniny získanej pri tavení železitej rudy vo vysokej peci, ktorá sa skladá najmenej z dvoch tretín hmotnostných zo sklovitej fázy s chemickým zložením pozostávajúcim najmenej z dvoch tretín hmotnostných zo sumy oxidu vápenatého (CaO), oxidu horečnatého (MgO) a oxidu kremičitého (SiO2). Zvyšok musí obsahovať oxid hlinitý (AI2O3) spolu s malým množstvom iných zlúčenín. Hmotnostný podiel (CaO + MgO)/(SiO2) musí byť väčší než 1,0. Rýchle schladenie zahrňuje prudké ochladenie vo vode (granuláciu) a nástrek cez vodu a vzduch (peletizáciu).
Použitie granulovanej vysokopecnej trosky vhodnej ako zložky do cementov do mált na murovanie a omietky je definované podľa EN 413-1: 2004, do cementov s nízkym hydratačným teplom je definované podľa EN 197-1: 2000/A1: 2004, do cementov s veľmi nízkym hydratačným teplom je definované podľa EN 14216: 2004, do vysokopecných cementov s nízkou začiatočnou pevnosťou je definované podľa EN 197-4: 2004, do vysokopecných síranovzdorných cementov je definované podľa STN 72 2103.
Podľa EN 206-1: 2000 sa jemne mletá granulovaná vysokopecná troska môže zaradiť medzi prímesi do betónu II. druhu - puzolánové alebo latentné hydraulické a práškové kryštalické trosky sa môžu zaradiť medzi prímesi I. druhu - takmer inertné prímesi. Prímesi II. druhu - jemne mletý anorganický, puzolánový, alebo latentné hydraulický materiál sa pridávajú do betónu, aby sa zlepšili určité vlastnosti, alebo aby sa dosiahli špeciálne vlastnosti. Prímesi I. druhu slúžia v betóne viac menej ako filer.
Podľa EN 12620: 2002 sa trosky zaraďujú medzi umelé kamenivo do betónu. Hutné kamenivo vyrobené zo vzduchom chladenej vysokopecnej trosky nesmie vykazovať rozpad kremičitanu vápenatého ani rozpad železa, musí byť objemovo stále.
Trosky sa môžu použiť ako umelé kamenivo aj do mált na murovanie, omietanie, podlahy, vyrovnávanie, podklady, sanáciu, injektáž podľa EN 13139: 2002, ako umelé kamenivo do nestmelených a hydraulicky stmelených materiálov používaných v staviteľstve a pri výstavbe ciest podľa EN 13242: 2002. Pokiaľ sa expandovaná troska použije ako ľahké kamenivo do ľahkých betónov, mált a injektážnych mált, jej vlastnosti sú definované v EN 13055-1: 2002.
V doterajších antimikrobiálnych cement obsahujúcich zmesiach sa zomletá vysokopecná granulované troska používala ako latentné hydraulická prímes alebo ako plnivo, bez ohľadu na jej iné aplikačné možnosti. Ako príklad je možné spomenúť cementovú zmes na báze hlinitanového cementu, jemne zomletej vysokopecnej granulovanej trosky a antibakteriálnej prísady na báze Ag+ a/alebo Cu+ podľa JP 2006327866, cementovú zmes na báze kalcium hlinitanových zlúčenín a kolemanitu (minerál kolemanit je hydratovaný triboritan vápenatý Ca[B3O4(OH)3].H2O), ktorá ďalej obsahuje jednu alebo viac druhov prímesí typu jemne zomletá vysokopecná granulované troska, popolček, kremičitý úlet a do cementovej zmesi sa môžu pridať aj anorganické soli podľa JP 2005139010, antibakteriálne penetračné tvrdnúce činidlo penetračné tvrdnúce činidlo na sanáciu kamenných konštrukcií, ktoré obsahuje 1 až 12 % antibakteriálnych organických zlúčenín a anorganických plnív pozostávajúcich z práškového pomletého prírodného kameňa, častíc vodou granulovanej vysokopecnej trosky, portlandského cementu, sadrovca a anorganických pigmentov podľa JP 10025175, betónová zmes odolná voči riasam a plesniam, ktorá je zložená z cementu, kameniva a obsahuje aspoň jeden materiál taký ako kremičitý úlet, popolček a jemne zomletá vysokopecná granulované troska do ktorej sa pridáva selektívny organický herbicíd a/alebo anorganické činidlo obsahujúce ión antibakteriálneho kovu v množstve 0,3 až 6 kg/m3 betónovej zmesi podľa JP 09002859.
Podstata vynálezu
Podstata vynálezu spočíva v tom, že antimikrobiálne účinná látka pre stavebníctvo je metalurgická troska.
Podstata vynálezu taktiež spočíva v spôsobe výroby antimikrobiálne účinnej látky pre stavebníctvo, pri ktorom sú metalurgické trosky antimikrobiálne aktivované mechanicky a/alebo chemicky.
Podstata vynálezu ďalej spočíva v použití metalurgických trosiek ako antimikrobiálne účinnej látky pre stavebníctvo.
Vynález sa netýka doteraz používaných antimikrobiálnych prísad ako sú bežné biocídy na báze organických zlúčenín a anorganických zlúčenín s obsahom Ag+, Cu2+ a Zn2+, bioaktívnych skiel, sklo-ionomérnych cementov, medicínskych cementov a farmaceutických a dezinfekčných prípravkov.
Antimikrobiálna účinnosť metalurgických trosiek je aktivovaná mechanicky a/alebo chemicky.
Mechanická aktivácia sa realizuje drvením a/alebo mletím a/alebo rozotieraním a/alebo triedením a/alebo miešaním. Trosky sú dávkované buď do drviacich agregátov v procese drvenia a/alebo do mlecích agregátov v procese mletia a/alebo do triediacich agregátov v procese triedenia a/alebo do miešacích agregátov v procese miešania buď trosiek samotných a/alebo pri príprave cementov a/alebo stavebných spojív a/alebo cement obsahujúcich zmesí a/alebo stavebných hmôt a/alebo stavebných materiálov. Mechanickou úpravou sa aktivujú trosky zmenou veľkosti častíc, granulometrie metalurgických trosiek, zrnitostnej distribúcie častíc, merného povrchu, povrchových nábojov častíc, povrchového napätia, alebo síl povrchovej energie. Po mechanickej aktivácii je množstvo častíc väčších ako 500 pm maximálne 99 % hm. z celkovej granulometrie.
Chemická aktivácia sa realizuje prídavkom aktivátorov do trosiek takých ako sú anorganické a/alebo organické zlúčeniny napr. zlúčeniny s naviazanými iónmi alkalických kovov (Na+, K+...) a kovov alkalických zemín (Ca2+, Ba2+...), cementárskych slinkov, cementov, prísad a prímesí používaných pri výrobe cementov napr. intenzifikátory mletia, regulátory tuhnutia, prísady používané pri výrobe betónov, mált, suchých omietkových zmesí napr. plastifikátory, prevzdušňovacie prísady, urýchľujúce prísady, spomaľujúce prísady, vápno, vápenný hydrát, vápenec, dolomit, sadrovec, anhydrit, sadra a/alebo vlhčením a/alebo parením a/alebo autoklávovaním a/alebo tepelnou úpravou sušením a/alebo pretepľovaním a/alebo výpalom. Chemickou úpravou sa aktivujú trosky buď modifikovaním ich chemického zloženia a/alebo ich mineralogického zloženia a/alebo rozrušením štruktúry trosiek a/alebo nabudením hydratačných reakcií a/alebo nabudením väzobných procesov a/alebo vylučovaním iónov a komplexných zlúčenín zo štruktúry trosiek vrátane ťažkých kovov a/alebo zmenou pH a/alebo zmenou povrchového náboja a/alebo fázovými zmenami vplyvom hydratačných zmien a/alebo fázovými zmenami vplyvom teplotných zmien.
Pre stavebné účely sa antimikrobiálne aktívne metalurgické trosky aplikujú iba jednoduchým prídavkom na miesto určenia a/alebo prídavkom do cementov, stavebných spojív, cement obsahujúcich zmesí, stavebných hmôt a stavebných materiálov.
Prídavky antimikrobiálne aktívne metalurgických trosiek do cementov, stavebných spojív, cement obsahujúcich zmesí, stavebných hmôt a stavebných materiálov zabezpečujú ich antimikrobiálnu odolnosť.
Veľmi dôležité pre tento vynález je chemické zloženie metalurgických trosiek, najmä obsah CaO a taktiež aj mineralogické zloženie. Čím je vyšší podiel sklovitej fázy, tým je troska energeticky bohatšia a tým hydraulickejšia s vyšším východiskovým antimikrobiálnym potenciálom. Nie všetky trosky sú úplne vhodné, niektoré s nízkym obsahom CaO alebo nízkym obsahom sklovitej fázy sa len ťažko aktivujú, resp. po ich aktivácii majú nízky antimikrobiálny potenciál.
Vysokopecné granulované a vzduchom chladené trosky sú chemickým zložením skoro identické, no mierou prekryštalizovania sa diametrálne líšia. Vzduchom chladená troska je vykryštalizovaná úplne, granulované bežne obsahuje viac než 90 % hm. skloviny. Chemické zloženie vysokopecných trosiek je závislé od zloženia vsádzok do vysokej pece a samozrejme od chemického zloženia železitých rúd. Po odpichu roztavených vsádzok chladením vznikajú vysokopecné trosky. Konečnú vysokopecnú trosku tvoria oxidy a sulfidy prvkov, ktoré sa vo vysokej peci vôbec neredukujú CaO, MgO, AI2O3 MnO, FeO, FeS, MnS ako aj ďalšie zložitejšie zlúčeniny (napr. silikáty, ferity atď.). Chemické zloženie majoritných zložiek vysokopecných trosiek sa pohybuje v rozmedzí 30 až 52 % hm. CaO, 28 až 43 % hm. SiO2, 5 až 24 % hm. AI2O3, 0,2 až 3 % hm. oxidov železa FeO + Fe2O3, 1 až 18 % hm. MgO, 0,2 až 3 % hm. S2', 0,2 až 2 % hm. MnO.
Hydraulická aktivita trosiek sa vyjadruje pomocou modulu zásaditosti MH, čo je hmotnostný pomer súčtu zásaditých oxidov k súčtu oxidov kyslých podľa vzťahu (4). Čím je vyšší, tým je troska hydraulicky aktívnejšia v procese hydratácie.
Mh = (CaO + MgO) / (SiO2 + AI2O3) (4)
Podľa modulu zásaditosti sa vysokopecné trosky delia na zásadité MH > 1, neutrálne MH = 1 a kyslé Mh < 1. Zásaditosť trosiek je veľmi dôležitá pri tavbe vysokopecnej vsádzky, pretože, aby sa zabezpečila dobrá odsírovacia schopnosť trosky je potrebné dosiahnuť hodnoty zásaditosti nad 1. Aktivitu trosiek definuje aj modul aktívnosti MA, čo je hmotnostný pomer oxidu hlinitého k oxidu kremičitého podľa vzťahu (5).
Ma = AI2O3 / SiO2 (5)
Modul aktívnosti MA sa zvyčajne pohybuje v rozmedzí 0,1 - 0,5. Čím je vyšší, tým je troska aktívnejšia.
Pri výrobe železa troska vzniká roztavením hlušiny železnej rudy, troskotvorných prísad a popola z koksu. Všetky nečistoty obsiahnuté v železnej rude (tzv. hlušina zložená z kremenného piesku, hliny, ílov, uhličitanov, zlúčenín síry a fosforu) a kokse (popol) končia v troskách. V troskách končia aj otavené podiely žiaruvzdorných materiálov z výmuroviek pecí. Najmä zlúčeniny síry a fosforu zhoršujú kvalitu surového železa. Pretože tieto nečistoty môžu pri určitých kombináciách zvyšovať teplotu tavenia zmesi, čo je neekonomické, pridávajú sa do vsádzky vysokej pece korigujúce troskotvorné prímesi, najčastejšie vápenec a dolomit. Zloženie trosky je preto dôkladne kontrolované a relatívne stále, aby sa dosiahli čo najnižšie teploty tavenia. Roztavená troska má nižšiu hustotu 2800 kg/m3 než surové železo s hustotou 7000 kg/m3, takže roztavená troska pláva na povrchu roztaveného železa a môže byť vypúšťaná, odpichovaná oddelene. Troskotvorné prísady pri teplotách do 1800 °C reagujú so zložkami hlušiny a anorganickou časťou paliva a tvoria ľahkotaviteľné kremičitany a hlinitokremičitany vápenaté a horečnaté. Tekutá troska je mikronerovnomerná tavenina, ktorá sa skladá z katiónov Ca2+, Mg2+, Na+, K+, Mn2+, Fe2+, atď. a aniónov SÍ2O52·, SÍ2O76; ΑΙΟβ9', ΡΟΛ SO42-,S2-, o2 atď., ktoré pri chladení trosky navzájom zreagujú za vzniku komplexných reťazcov[-Me-O-Si-]n (Me je ión kovu a n vyjadruje dĺžku reťazca)s rôznou dĺžkou a usporiadaním. Pri rýchlom chladení taveniny sa komplexné ióny nestačia rozložiť a vytvoriť jednoduchšie a pohyblivejšie zoskupenia iónov, ktoré by mohli v tavenine ľahko difundovať a stať sa kryštalizačnými zárodkami. Rýchlym schladením sa tavenina prechladí a zatvrdne na sklo. Štruktúra troskového skla je podobná štruktúre obyčajného skla. Tvorí trojrozmernú mriežku, ktorá je vyplnená komplexnými aniónmi a katiónmi. Amfotérne prvky Al a Fe môžu v štruktúre skla tvoriť skupiny s kyslým charakterom AlO/’a FeO45', alebo zásaditým charakterom AIO69’a FeC>69', vlastnosti skla sa výrazne menia s pomerom skupín MeO69* / MeO45'. Niektoré troskové taveniny, najmä s vysokým obsahom S1O2 a Na2O sa pri chladení rozdeľujú na dve tekutiny, segregujú vylúčením jednej kvapaliny v druhej v podobe malých kvapiek, čo spôsobuje mikroheterogénnosť štruktúry skla. V troskovom skle sa objavujú aj kryštáliky, kryštalizačné zárodky ako usmernené zoskupenia iónov. Najstabilnejšími zoskupeniami iónov sú Ca2SiO4, CaSiO3, Na2Si2O5, Na2SiO3 a iné.
Od spôsobu jej chladenia potom vznikajú rôzne druhy trosiek. Ak sa troska chladí pomaly na vzduchu vzniká vzduchom chladená troska. Ak sa chladí vodou vo vodných bazénoch alebo prúdom vody vzniká granulovaná troska vo forme hrubého piesku žltohnedej až sivej farby. Vzduchom chladené trosky sú tmavšie sivej farby. Rýchle schladenie trosky vodou, zabraňuje jej prekryštalizovaniu a troska má sklovitý charakter a bezprostredne po granulácii môže obsahovať až 30 % vody. Toto množstvo vody sa behom skladovania, manipulácie a transportu granulovanej trosky v podobe hrubého piesku mení, klesá k hodnotám cca 10 %. Ak je troska chladená kombinovane vzduchom a vodou na granulačnom kotúči, tak vzniká peletizovaná troska v podobe sférických častíc s minimálnym obsahom vody.
Zásadité trosky kryštalizujú rýchlo, kyslé pomaly. Pomaly chladené zásadité trosky prakticky úplne vykryštalizujú. Sú tvorené konglomerátom rôznych stálych kryštalických fáz spojených malým množstvom sklovitej fázy s premenlivým zložením. Kyslé trosky aj pri pomalom chladení kryštalizujú menej, v dôsledku rýchleho narastania ich viskozity. SiO2 vytvára veľmi viskóznu taveninu. Pri rýchlom schladení trosky len čiastočne vykryštalizujú a z 90 až 95 % sú tvorené sklovitou fázou. Základnými minerálmi v pomaly chladených kyslých vysokopecných troskách sú anortit CAS2, diopsid CMS2, hedenbergit CaO.FeO.2SiO2. V neutrálnych a zásaditých troskách sa nachádzajú najmä gehlenit C2AS, akermanit C2MS2, melilit - tuhý roztok gehlenitu a akermanitu, merwinit C3MS2, wollastonit β-CS, pseudowollastonit α-CS, belit P-C2S, shanonit y-C2S, rankinit C3S2, montičelit CMS, kalcium alumináty CA, C-|2A7, CA2, horečnatý spinel MA, enstatit MS a forsterit M2S. Druhotné zložky ako Fe2O3, MnO, síra v množstve do 2 % tvoria so základnými minerálmi tuhé roztoky. Pri vyššom obsahu môžu tvoriť samostatné fázy magnetit FeO.Fe2O3, hematit Fe2O3, wustit FeO, oldhamit CaS, alabandit MnS, pyrhotin FeS, tefroit 2MnO.SiO2, rodonit MnO.SiO2, mangánatý spinel MnO.AI2O3 a ďalšie. V niektorých troskách sa môžu vyskytovať aj perovskit CaO.TiO2, ilmenit FeO.TiO2, fluorit CaF2 a karbidy.
Pri pomalom chladení zásaditých trosiek nastáva tzv. silikátový rozpad, spôsobený premenou P-C2S na y-C2S, ktorá je sprevádzaná zväčšením objemu o 10 %. Rozpad trosky môže nastať aj hydratáciou voľného CaO tzv. vápenatý rozpad alebo voľného MgO tzv. horečnatý rozpad. Sulfid mangánatý MnS a železnatý FeS reagujú s vodou podľa reakcie (6).
MnS + 2H2O H2S + Mn(OH)2 (6)
Objem reakciou vzniknutých fáz je výrazne väčší ako pôvodných zložiek, čo spôsobuje tzv. mangánatý alebo železnatý rozpad trosky. Pri železe môže vo vlhkom prostredí dôjsť aj k oxidácii Fe2+ na Fe2+ za vzniku síranu železnatého aj železitého, čo je spojené s nárastom objemu o 40 %. Nebezpečenstvo rozpadu granulovaných trosiek spočíva aj v ich pomalej rekryštalizácie za vzniku kryštálov gehlenitu, akermanitu, men/vinitu a ďalších fáz.
Vzduchom chladené vysokopecné trosky sú chemickým zložením totožné s granulovanými vysokopecnými troskami, no mineralogický veľmi rozdielne, buď neobsahujú skelnú fázu, alebo ju obsahujú v minimálnych obsahoch. Sú dobre prekryštalizované a mineralogický sú tvorené melilitom tuhým roztokom gehlenitu C2AS a akermanitu C2MS2, merwinitom CsMS2, kalcium aluminátferitom C4AF, kremeňom SiO2.
Oceliarenské a panvové trosky majú úplne iné chemické ako aj mineralogické zloženie než vysokopecné trosky. Od daných trosiek z výroby a rafinácie železa a ocelí sa v chemickom a mineralogickom zložení zas úplne odlišujú trosky z farebnej metalurgie.
Oceliarenské trosky sú bohatšie na FeO resp. Fe2O3. Chemické zloženie majoritných zložiek demetalizovaných oceliarenských trosiek sa pohybuje v rozmedzí Fe celkové 17 až 30 % hm., 24 až 43 % hm. oxidov železa FeO + Fe2O3, 40 až 51 % hm. celkového CaO, voľné vápno CaO 4,5 až 11 % hm., 8 až 17 % hm. SiO2, 1 až 8 % hm. AI2O3, 1 až 8 % hm. MgO, celkovú síru S 0,04 až 0,25 % hm., 1 až 5 % hm. MnO. Hlavnými minerálmi sú wtistit FeO, tuhý roztok magnéziowustit (Fe,Mg)O, dikalcium silikáty a'-C2S a P-C2S, trikalcium silikát C3S, voľné vápno CaO, ktoré potom hydratuje na portlandit Ca(OH)2 a po karbonatácii sa mení na kalcit CaCO3, kalcium ferity C2F, CF, CF2, kalcium aluminátferit C4AF, kalcium alumináty CA, C-|2A7, C3A, melilit tuhý roztok gehlenitu C2AS a akermanitu C2MS2, merwinit C3MS2, hematit a- Fe2O3, βFe2O3, magnetit Fe3O4, periklas MgO. Fosfor v troske je viazaný s dikalcium silikátom voforme tuhého roztoku C2S - C3P, síra ako CaS je viazaná s vápenatým feritom ako Ca-S ferit. Oceliarenské trosky sa negranulujú a prakticky skelnú fázu neobsahujú.
Vápenaté panvové trosky sú bohaté na CaO s rozkolísaných chemickým zložením podľa druhu ocele pri ktorej sa využívajú, v podstate v desiatich hlavných zloženiach. Môžu obsahovať 38 až 60 % hm. CaO, 9 až 32 % hm. S1O2, 7 až 19 % hm. AI2O3, 0,01 až 3 % hm. Fe2O3, 0,6 až 9 % hm. FeO, 0,5 až 2 % hm. SO3, 3,3 až 13 % hm. MgO, 0,1 až 5 % hm. MnO s možným obsahom CaF2 0 až 10 % hm. Vápenaté trosky obsahujú aj kovové želeso vo forme sĺz, ktoré je však možné magneticky odseparovať. Obsah skelnej fázy je závislý od rýchlosti chladenia, no ani tieto trosky sa negranulujú, preto je jej obsah aj v tomto prípade nízky. Mineralogické zloženie vápenatých trosiek pozostáva z larnitu B-C2S, trikalcium aluminátu C3A, gehlenitu C2AS, kalcium aluminátferitu C4AF, shanonitu y-C2S, ktorý je príčinou samovoľného rozkladu a rozpráškovania sa, voľného vápna CaO, kremeňa S1O2, kovového železa, sadrovca CaSO4.2H2O.
Trosky z výroby, rafinácie a spracovania neželezných kovov sú väčšinou kyslé so zvýšeným obsahom S1O2 27 až 45 % hm a železa Fe 14 až 32 % hm a malým množstvom CaO 5 až 23 % hm., množstvo síry S sa pohybuje 0,1 až 3 % hm. Hlavnými minerálmi týchto trosiek sú fayalit 2FeO.SiO2, magnetit Fe3O4, anortit CAS2 a minerály pyroxénovej skupiny typu ABT2O6 (A - Na+, Ca2+, Fe2+, Mg2+, Zn2+, Mn2+, Li+; B - Al3+, Fe 3+, Mg2+, Mn2+, Ti3+, Cr3+; T - Si4+, Al3+). Pri rýchlom chladení sa tieto trosky prakticky úplne menia na sklo, ktoré je ťažko meliteľné, pri pomalom chladení obsah sklovitej fázy klesá na 20 až 40 % hm.
Výhodné je, keď metalurgické trosky obsahujú zvýšené množstvo fluoridov, alebo fluór obahujúcich zlúčenín.
Značné rozdiely v chemickom a mineralogickom zložení metalurgických trosiek si vyžadujú rozdielne prístupy pri ich aktivácii za účelom generácie ich antimikrobiálnych účinkov.
Ako bolo uvedené metalurgické trosky sú na dosiahnutie antimikrobiálnych účinkov aktivované mechanicky a/alebo chemicky.
Mechanická aktivácia zahŕňa zmenu veľkosti častíc, zmenu granulometrie metalurgických trosiek, zrnitostnej distribúcie častíc, merného povrchu, povrchových nábojov častíc, povrchového napätia, síl povrchovej energie.
Pri mechanickej aktivácii zdrobňovaním dochádza k rozrušovaniu elektrovalenčných väzieb typu Si-0 a k tvorbe nevyvážených primárnych valenčných síl opačnej polarity na oboch novovzniknutých povrchoch mletých častíc. Elektrostatické náboje existujú iba na povrchu častíc jemne pomletých trosiek. Statické elektrické náboje opačnej polarity spôsobujú zhlukovanie častíc jemne pomletých trosiek počas mletia - aglomeráciu. Sily povrchovej energie sa priamoúmerne zväčšujú s povrchom mletých častíc. Aglomerácia je tým väčšia čím jemnejšie sú pomleté častice, čím väčší je merný povrch jemne mletých trosiek.
Povrchový náboj častíc jemne mletých trosiek ovplyvňuje životaschopnosť mikroorganizmov. Veľkosť povrchového náboja sa dá regulovať intenzifikátormi mletia. Intenzifikátory mletia sú antistatické polárne zlúčeniny. Vzhľadom na ich polaritu, tieto zlúčeniny sa preferenčne viažu na reaktívne centrá povrchu zŕn jemne pomletých trosiek, ktoré sa tvoria rozrušením elektrovalentných väzieb počas mletia. Intenzifikátory mletia takto znižujú sily povrchového napätia, ktoré spôsobujú aglomeráciu mletých častíc trosiek. Týmto zväčšujú aktívny povrch trosiek aj pri hydratácii a tým uvoľňovanie iónov do okolia. Uvoľňované ióny taktiež ovplyvňujú životaschopnosť mikroorganizmov.
Aj samotná voda ako polárna molekula ovplyvňuje povrchový náboj. Vzhľadom na prítomnosť polárnej kovalentnej väzby H-O, kyslík je elektronegatívnejší než vodík a má zlomkový záporný náboj, avšak v porovnaní s intenzifikátormi mletia je tento vplyv nízky.
Chemická aktivácia úzko súvisí s obsahom sklovitej fázy, chemickým a mineralogickým zložením metalurgických trosiek. Granulovaná vysokopecná troska s najvyšším obsahom sklovitej fázy sa používa ako väzobné aktívna prímes, ostatné trosky v stavebných zmesiach plnia skôr úlohu neaktívnej výplne priestoru v stavebnom výrobku.
Granulovaná vysokopecná troska má latentné hydraulické vlastnosti, podmienené jej chemickým a fázovým zložením, najmä obsahom sklovitej fázy. Jej väzobné vlastnosti sa dajú vybudiť prídavkom cementu, vznikajú tým portlandské cemety s granulovanou vysokopecnou troskou ako doplňujúcou zložkou, portlandské troskové cementy, portlandské zmesové cementy s granulovanou vysokopecnou troskou ako hlavnou zložkou alebo ako doplňujúcou zložkou, vysokopecné cementy, alebo zmesové cementy, resp. všetky cementy s granulovanou vysokopecnou troskou ako doplňujúcou zložkou, špeciálne cementy ako sú cementy síranovzdorné, cementy s nízkym hydratačným teplom, cementy s nízkou začiatočnou pevnosťou, cementy do mált na murovanie a omietky s prídavkom granulovanej vysokopecnej trosky a rôzne cement obsahujúce zmesi s prídavkom granulovanej vysokopecnej trosky. Ďalej sa dajú vybudiť prídavkom sadrovca, anhydritu alebo sadry vznikajú tým trosko-síranové spojivá, prídavkom vzdušného alebo hydraulického vápna alebo vápenného hydrátu vznikajú tým trosko-vápenaté spojivá alebo prídavkom hydroxidov, uhličitanov, kremičitanov sodných Na alebo draselných K vznikajú tým spojivá na báze alkalický aktivovaných trosiek resp. geopolymérne spojivá.
Schopnosť sklovitých ako aj kryštalických trosiek reagovať s vodou, tuhnúť a tvrdnúť závisí od ich miery prekryštalizovania. Úplne vykryštalizované vysokopecné trosky reagujú s vodou veľmi málo resp. vôbec. Keď hydratujú tvorí sa len veľmi malé množstvo gélovitých produktov, prevažne gélu kyseliny kremičitej. Sklovité trosky reagujú s vodou aktívnejšie ako kryštalické. Kým v kryštalickom stave má hydraulické vlastnosti len málo troskových minerálov napr. C2S, v sklovitom stave ich má väčšina. Sklo je metastabilnou fázou a pri kontakte s vodou sa snaží prejsť na stabilnejšiu kryštalickú fázu. Vysoká vnútorná energia skla zabezpečuje jeho zvýšenú rozpustnosť pri kontakte s vodou. Z hľadiska hydratácie trosiek je veľmi dôležitá prítomnosť komplexných aniónov a z nich najaktívnejších monokremičitanových [SiO4]4a monoaluminátových iónov [AIO4]5/ Podľa hodnoty pH vznikajú rôzne komplexy AI(OH)4', AI(OH)5 2' alebo AI(OH)63'. Na začiatku hydratácie vznikajú metastabilné presýtené roztoky z ktorých neskôr kryštalizúvajú hydratačné produkty. Hydratácia prebieha topochemicky iba na povrchu zŕn trosiek. Na hydratujúcich zrnách sa tvoria koloidné vrstvičky prevažne gélov Si(OH)4 a AI(OH)3, ktoré sťažujú prístup vody k nezhydratovanému povrchu zŕn a do roztoku sa uvoľňujú ióny Ca2+. Rýchlosť hydratácie sklovitých trosiek narastá, podobne ako aj u trosiek kryštalických, v prítomnosti vápna a vápenatých síranov. Zrýchlenie hydratácie sklovitej trosky v prítomnosti zásaditých Caz+ iónov spôsobuje rozrušenie koloidných kyslých obalov Si(OH)4 a AI(OH)3 a vytváranie siete kapilár cez ktoré má voda prístup k nezhydratovaným zrnám. Ca2+ ióny reagujú s Si(OH)4 a AI(OH)3 za vzniku primárnych nízkozásaditých kalciumhydrosilikátových C-S-H a hydroaluminátových C-A-H gélov. Pri hydratácii nastáva výmena iónov kovov (Na+, K+, Mg2+ atď.) za H+ z vodného prostredia, čo spôsobuje deformáciu štruktúry trosky a zrýchlenie jej rozpúšťania, pričom sa do roztoku uvoľňujú aj ióny ťažkých kovov. Väzby Me-0 (Me: Ca, Mg), Si-O-Si, Si-O-AI, AlO-AI sa na povrchu zŕn trosky v prítomnosti OH' a elektrodonorných iónov Na+ a K+ v silne alkalickom prostredí štiepia. Väzby Me-0 sú slabšie než Si-0 a Al-O a preto viac Ca a Mg sa uvoľňuje do okolitého vodného prostredia než Si a Al, ktoré obohacujú povrch hydratujúcich zŕn trosiek. Záporné náboje Si-θ' aniónov sú kompenzované prítomnými alkáliami za vzniku väzieb Si-O -Na+ a takto vzniknuté alkalické kremičitany sú schopné reakcie s dvojmocnými iónmi tvoriac komplexy typu Si-O-Ca-OH.
V prítomnosti iónov SO4 2~ vznikajú kalciumhydrosulfoalumináty ettringit C3A.3CaSO4.32H2O, ktorý po čase prechádza na monosulfát C3A.CaSO4.12H2O. Ióny SO42- sťažujú tvorbu vodonepriepustných vrstvičiek Si(OH)4 a AI(OH)3, čo zlepšuje hydratáciu trosiek. Pri použití Na+alebo K+ zlúčenín pri budení hydratácie trosiek vznikajú nátrium N-C-S-H alebo kálium hydrosilikáty K-C-S-H, ktoré postupne prekryštalizúvajú na kalciumhydrosilikáty. Počas hydratácie dochádza k lokálnym zmenám pH, preto je udržiavanie vysokého pH v roztoku, ktoré napomáha v pokračovaní hydratácie trosky veľmi dôležité. Ďalšia hydratácia trosky už prebieha jej priamou reakciou s vodou, pričom vznikajú majoritne C-S-H gély so zníženým pomerom C/S a zvýšeným obsahom Al, hydratačné produkty typu C4AH13, C2ASH8, tuhé roztoky minerálu hydrotalcitu Mg6AI2CO3(OH)16.4H2O a hydrogranátov C3AS3-nHn, C6AFS2H8 a ettringit. Druh a chemické zloženie hydratačných produktov závisí od chemického a mineralogického zloženia trosky, od druhu aktivátora, od merného povrchu a spôsobu ošetrovania tuhnúcej zmesi. Pri zvýšenej koncentrácii alkálií môžu vznikať aj amorfné zlúčeniny zeolitového typu Men[-(Si-O2)z-AI-O2-]n.xH2O, ktorých vznik je podporený so vzrastom pomeru Al/Si a poklesom pomeru Ca/Si.
Chemická aktivácia podporuje uvoľňovanie iónov a rôznych komplexných zlúčenín do vodného prostredia - vodného roztoku. Uvoľňovanie iónov a komplexných zlúčenín do okolitého vodného prostredia najmä v blískosti povrchu častíc rastie aj so zvyšujúcim sa merným povrchom. V okolitom prostredí potom dochádza k zmenám pH vodného prostredia. Prítomnosť iónov vo vodnom roztoku ovplyvňuje aj osmózu t. j. tlak iónov v roztoku na bunkovú membránu mikroorganizmov. Primárne C-S-H gély sú metastabilné. Metastabilné hydratačné fázy majú vyššiu energiu, majú tendenciu prechádzať na stabilnejšie hydratačné fázy, až na kryštalické formy a tým vydávať energiu a ovplyvňovať energetický potenciál okolia.
Aktivovaná hydratujúca troska znižuje permeabilitu cementového kameňa. Nerozpustné koloidné zlúčeniny, ktoré utesňujú pórový systém cementovej matrice, vznikajú reakciou rozpustných alkalických kremičitanov s hydroxidom vápenatým uvoľneným pri hydratácii kalcium silikátov. Z alkalických síranov vzniká síran vápenatý, ktorý ďalšou reakciou tvorí s kalcium aluminátmi ettringit resp. monosulfát. Znížená permeabilita cementového kameňa zabraňuje prerastaniu hýf z povrchových plesní do objemu. Keďže trosky hydratujú podstatne dlhšie v porovnaní s cementárni, aj po prerušení prísunu vody sú po opätovnom dostatku vlhkosti schopné ďalšej hydratácie, t.j. odberu vody z okolia, ktorá by bola potrebná pre život mikroorganizmov.
Mikroorganizmy na svoj rast potrebujú určité optimálne podmienky vonkajšieho prostredia (vlhkosť, živiny, osmotický tlak, teplota, svetlo, pH prostredia....), pri ktorých je ich rast maximálny.
Mikroorganizmy rastú v rozmedzí pH od 2,5 do 9 a optimum pre rôzne mikroorganizmi je medzi pH 5 a 7,5, hoci existujú aj výnimky. Všeobecne väčšina baktérií lepšie rastie v neutrálnom a mierne alkalickom prostredí (pH 7 a mierne nad 7), kým väčšina vláknitých húb (plesní) vyžaduje kyslé prostredie, teda niže pH 7. Pokiaľ sa metalurgické trosky aktivujú, aby vo vlhkom prostredí zvyšovali pH nad 7, dosahuje sa tým znižovanie rastu húb a nad pH 9 aj rastu baktérií. Nad pH 9 sa aktivovanými metalurgickými troskami dosahuje až cídny (usmrcujúci) účinok na mikroorganizmy.
Mikrobiálne bunky majú väčšiu vnútornú koncentráciu rozpustných látok než okolité vodné prostredie a majú preto väčší osmotický tlak (osmotický tlak - tlak iónov na membránu bunky). Pokiaľ sa bunky nachádzajú v prostredí s rovnakým osmotickým tlakom ako je vo vnútri bunky (izotonické prostredie), bunka normálne rastie a rozmnožuje sa. V prostredí s nižším somotickým tlakom ako je vo vnútri bunky (hypotonické prostredie) prestupujú molekuly vody z vonkajšieho prostredia do vnútra bunky, s cieľom znížiť tlak iónov solí na vnútornú membránu bunky. V dôsledku toho by bunka s nadbytkom vody mohla prasknúť. V prípade húb a väčšiny baktérií tomuto nadmernému vnikaniu vody do buniek zabraňuje relatívne pevná bunková stena. Vláknité huby (plesne) majú na koncoch hýf iba tenkú stenu, preto ich prenesenie do prostredia s veľmi malým osmotickým tlakom (hypotonické prostredie) môže mať za následok pukanie koncových buniek a vytekanie cytoplazmy do okolia. Naopak v prostredí s vyšším osmotickým tlakom ako vo vnútri bunky (hypertonické prostredie) má bunka snahu zrieďovať vysokú koncentráciu solí mimo bunky. Voda uniká z bunky do okolia, čím sa bunka scvrkáva, a to aj vo svojej relatívne pevnej bunkovej stene. V takomto prostredí, vzhľadom na minimalizovanú chemickú aktivitu, mikrobiálna bunka len prežíva, nerozmnožuje sa. Metalurgické trosky je možné aktivovať aj týmto smerom antimikrobiálnej účinnosti voči mikroorganizmom podľa daného riešenia.
Rast mikroorganizmov je možné potlačiť nielen zmenou faktorov vonkajšieho prostredia, ale aj uvoľnením antimikrobiálne pôsobiacich látok z aktivovaných metalurgických trosiek. Tieto látky inhibujú rast a rozmnožovanie buniek, pričom môžu zasahovať do ich metabolizmu rozmanitým spôsobom (1.inhibujú syntézu bunkových stien, 2. ovplyvňujú funkciu bunkových membrán, 3. inhibujú energetický metabolizmus,
4. účinkujú ako antimetabolity, 5. inhibujú syntézu nukleových kyselín, 6. inhibujú proteosyntézu). Tá istá zlúčenina môže postihnúť bunku mikroorganizmov na viacerých miestach, avšak pri použití obmedzenej koncentrácie danej látky vo vodnom roztoku zasiahne táto látka iba jedno miesto, ktoré je na jej pôsobenie najcitlivejšie.
1. Mikroorganizmy a makroorganizmy okrem živočíchov majú ochrannú povrchovú vrstvu buniek - bunkovú stenu. Jednotlivé typy organizmov sa vyznačujú charakterictickým zložením bunkovej steny. V bunkovej stene všetkých organizmov sa nachádza typická zložka, ktorá tvorí makromolekulovú sieť a dáva bunke charakteristický tvar a pevnosť. Túto molekulovú sieť v stenách húb tvorí chitín, zatiaľ čo u väčšiny baktérií je to peptidoglykán. Do syntézy peptidoglykánu môžu zasahovať viaceré látky, ktoré môžu inhibovať (potláčať) enzýmy biosyntézy, viazať sa na lipidové prenášače alebo viazať sa na substráty (východiskové látky chemických reakcií). Steny baktérií a kvasiniek sú podobné v tom, že ich hlavnými zložkami je chitín, ktorý sa vyskytuje hlavne v rastúcich vrcholkoch hýf. Niektoré antifungálne aktívne látky inhibujú (potláčajú aktivitu enzýmu) enzým chitínsyntetázu, v dôsledku čoho vrcholy hýf napučiavajú a praskajú.
2. Bunkové membrány sú tvorené z dvoch vrstiev fosfolipidov, do ktorých sú ponorené väčšie či menšie molekuly bielkovín, ktoré ich vzájomne aj spájajú. Štruktúra prokaryotických organizmov (baktérií) je pomerne jednoduchá. Cytoplazamtickú membránu majú len jednu, na povrchu bunky, hoci niektoré baktérie majú na vnútornej strane membrány rozmanité záhyby. Bakteriálna cytoplazmatická membrána je miestom mnohých biochemických činností v bunke (dýchanie, energetický metabolizmus, vylučovanie odpadových látok...). Bunková štruktúra eukaryotických organizmov (kvasinky, vláknité huby) je zložitejšia. Bunková membrána sa nachádza nielen na povrchu bunky, ale aj na povrchu niektorých organel vo vnútri bunky (mitochondrie, chloroplasty). Dôležitým komponentom eukaryotických membrán (kvasiniek, vláknitých húb), ktorým sa zásadne odlišujú od prokaryotických, sú steroly. Cytoplazmatické membrány sú semipermeabilné (polopriepustné), transport látok cez neje prísne regulovaný, čím si bunka zachováva svoju rovnováhu a stabilitu vnútorného prostredia. Pri správnej činnosti cytoplazmatickej membrány je transport živín, iónov, matabolitov cez membránu regulovaný, no vplyvom niektorých látok membrána stráca svoju regulačnú činnosť, čo má za následok kolaps bunky.
3. Antimkrobiálne aktívne látky, ktoré poškodzujú funkcie membrán, majú často účinok aj na energetický metabolizmus (dýchanie), keďže procesy energetického metabolizmu sú v úzkej súvislosti s bunkovými membránami. V prokaryotických bunkách (baktériách) prebiehajú reakcie energetického metabolizmu (dýchanie) v záhyboch vnútornej strany cytoplazmatickej membrány, zatiaľ čo v eukaryotických bunkách (kvasinkách, vláknitých hubách) prebiehajé tieto procesy v mitochondriách a chloroplastoch, ktoré sú tiež obalené bunkovou membránou.
4. Mnohé antimikrobiálne aktívne látky vrátane látok z aktivovaných metalurgických trosiek sa svojou štruktúrou podobajú primárnym metabolitom (primárne metabolity - látky, ktoré vznikajú počas normálneho metabolizmu bunky, a následne vstupujú do ďalších biochemických procesov v bunke) a môžu vstupovať v úlohe antimetabolitov (látky, ktoré bunka nevie zaradiť do svojho metabolizmu, avšak štruktúrou sa podobajú primárnym metabolitom) ako ich inhibítory. Dochádza tým k vzniku defektného produktu biochemickej reakcie, čím sa naruší normálne fungovanie bunky, dôsledkom čoho je jej smrť. Sú známe typické antimetabolity aminokyselín (zložky bielkovín), purínov (zložky nukleových kyselín), pyrimidínov (zložky nukleových kyselín), a vitamínov (látky potrebné na normálnu funkciu enzýmov).
5. Antimikrobiálne účinné látky, ktoré inhibujú (potláčajú) biosyntézu nukleových kyselín DNA (deoxyribonukleová kyselina) a RNA (ribonukleová kyselina), môžu do týchto procesov zasahovať na rozličných úrovniach. Prvou úrovňou je metabolizmus nukleotidov, ktoré sú prekurzormi (stavebnými zložkami) nukleových kyselín. Môžu inhibovať samotnú syntézu nukleotidov, alebo sa priamo zabudovať miesto analogických nukleozidov (stavebné jednotky nukleových kyselín) do DNA alebo RNA, čím vznikajú biochemický neúčinné nukleové kyseliny.
Druhou úrovňou zásahov je samotná polymerizácia (vytváranie kópií) nukleových kyselín. Antimikrobiálne aktívne látky sa viažu na DNA, tvoria s nimi komplexy a znemožňujú ich funkcie pri polymerizačných reakciách.
6. Biosyntéza proteínov (proteosyntéza) v bunkách je zložitý proces. Inhibítory proteosyntézy môžu inhibovať (potláčať) prokaryotické (v baktériách), eukaryotické (v kvasinkách, vláknitých hubách) alebo obidva systémy súčasne. Proteosyntéza prebieha víroch fázach: inicializácia (začiatok), propagácia (pokračovanie) a terminácia (ukončenie), pričom zásah v každej fáze má pre bunku fatálne následky. Lokalizácia zásahu je závislá od intenzity aktivácie metalurgických trosiek.
Vysoké koncentrácie uvoľnených iónov a komlexých zlúčenín z antimikrobiálne aktivovaných metalurgických trosiek pôsobia na mikrobiálnu bunku inhibične, postihujúc životne dôležité funkcie. Inhibujú elektrónový transportu počas dýchania prebiehajúceho v membráne baktérií a mitochondriách (organely v eukaryotických bunkách) kvasiniek a plesní.
Antibakteriálne účinné látky z antimikrobiálne aktivovaných metalurgických trosiek zasahujú do buniek baktérií a húb viacerými spôsobmi. Toxicita na mikrobiálne bunky sa prejavuje už vo veľmi nízkych koncentráciách. Aktivita iónov a komplexných zlúčenín závisí od teploty a pH prostredia. Ióny a komplexné zlúčeniny inhibujú aktivitu viacerých enzýmov, reagujú s elektrón donorovými skupinami, bočnými reťazcami aminokyselín, karboxylovými skupinami (-COOH) a tioskupinami (-SH) proteínov, inhibujú respiračné procesy (dýchanie), zabraňujú odvíjaniu sa dvojzávitnice DNA (deoxyribonukleová kyselina). Mnohé enzýmy sú potrebné na produkciu energie bunky, no pokiaľ sú denaturované iónmi a komplexnými zlúčeninami z aktivovaných metalurgických trosiek, danú funkciu už nevedia plniť.
Ióny a komplexné zlúčeniny z antimikrobiálne aktivovaných metalurgických trosiek majú chemiosmotický účinok, interagujú s proteínmi a pravdepodobne aj fosfolipidmi, ktoré fungujú ako protónové pumpy v bunkových membránach. Mikromolárne koncentrácie iónov z aktivovaných metalurgických trosiek na povrchu membrány bunky vyvolávajú totálne porušenie ΔρΗ a potenciálového gradientu (ΔΨ). Spôsobujú kolaps protónového gradientu v membránach, čím dochádza k poruchám bunkového metabolizmu (chemických reakcií v bunke) a následne k smrti bunky.
Ióny a komplexné zlúčeniny z antimikrobiálne aktivovaných metalurgických trosiek teda nemajú len jeden mechanizmus účinku. Mechanizmus závisí od koncentrácie iónov a komplexných zlúčenín z aktivovaných metalurgických trosiek v prostredí a od senzitivity (citlivosti) bunky na ne.
Ihibičný účinok iónov a komplexných zlúčenín z antimikrobiálne aktivovaných metalurgických trosiek na mikrobiálne bunky je spôsobený oxidáciou tioskupín (-SH) aminokyselín.
Ióny a komplexné zlúčeniny z antimikrobiálne aktivovaných metalurgických trosiek majú schopnosť viazať sa pevnou a stabilnou väzbou na biomolekuly ako proteíny a enzýmy. Tieto ióny reagujú s tioskupinami (-SH) cysteínu (aminokyselina) a atómami síry (-SCH3) v metioníne (aminokyselina). Takéto metaloaminokyseliny môžu byť potom v organizme zabudované do proteínov a enzýmov, pričom vznikajú poškodené a nefunkčné formy enzýmov.
Aby antimikrobiálne aktivované metalurgické trosky boli v rôznych druhoch cementov, stavebných spojív, cement obsahujúcich zmesí, stavebných hmôt a stavebných materiálov antimikrobiálne účinné, musia byť prítomné v určitých koncetráciách. Na rozdiel od bežných komerčných biocídnych prísad, ktorých účinné koncentrácie sa pohybujú rádovo v desatinách až jednotkách hm. %, u antimikrobiálne aktivovaných metalurgických trosiek sú dané koncentrácie rádovo v desiatkach hm. %. Minimálna inhibičná koncentrácia látky (MIC) je koncentrácia, ktorá inhibuje (potláča) rast mikroorganizmov na 100 %. Rast mikroorganizmov je na 100 % inhibovaný, no mikroorganizmy môžu pri tejto koncentrácii prežívať. Minimálna mikrobicídna koncentrácia látky (MMC) je koncentrácia, ktorá má na mikroorganizmy cídny účinok (usmrcuje ich). Vzhľadom na účinnosť a koncentráciu biocídnej prísady, majú tieto rôzny účinok na mikroorganizmy. Mikrobistatický účinok znamená, že daná látka v danej koncentrácii inhibuje rast mikroorganizmov (bez bližšej špecifikácie) na 100 %, pričom ich neusmrcuje, ale materiál nie je mikroorganizmami napadnutý. Mikrobicídny účinok znamená, že daná látka v danej koncentrácii inhibuje rast mikroorganizmov (bez bližšej špecifikácie) na 100 %, pričom ich usmrcuje. Bakteristatický účinok znamená, že daná látka v danej koncentrácii inhibuje rast baktérií na 100%, pričom ich neusmrcuje, ale materiál nie je baktériami napadnutý. Baktericídny účinok znamená, že daná látka v danej koncentrácii inhibuje rast baktérií na 100 %, pričom ich usmrcuje. Fungistatický účinok znamená, že daná látka v danej koncentrácii inhibuje rast húb na 100%, pričom ich neusmrcuje, ale materiál nie je hubami napadnutý. Fungicídny účinok znamená, že daná látka v danej koncentrácii inhibuje rast húb na 100 %, pričom ich usmrcuje.
Pri stavebných materiáloch a výrobkoch sa ich odolnosť proti plesniam skúša podľa normy ČSN 72 4310: 1977. Miera ich odolnosti voči plesniam sa vyjadruje na základe stupnice hodnotenia uvedenej v tabuľke č.1.
Tabuľka 6.1; Stupnica hodnotenia miery odolnosti stavebných materiálov a výrobkov voči plesniam podľa ČSN 72 4310:1977.
Stupeň rastu plesne Slovný popis
0 Pleseň nerastie
1 Rast je nepatrný (roztrúsené kolónie plesne)
2 Rast je pozvolný (početné malé kolónie húb alebo súvislý ľahký porast, ktorý pokrýva menej ako 25 % povrchu vzorky)
3 Rast je intenzívny (porast plesne pokrýva do 50 % povrchu vzorky)
4 Rast je veľmi intenzívny (porast plesne pokrýva do 75 % povrchu vzorky)
5 Porast plesne je úplný (porast plesne pokrýva 100 % povrchu vzorky)
Rôzne chemické a mineralogické zloženia metalurgických trosiek si vyžadujú rôznu formu antimikrobiálnej generácie a následne rôzne formy uplatnenia v praxi, pričom dnes je v stavebníctve najpoužívateľnejším druhom metalurgických trosiek granulované vysokopecná troska.
Aktivovaná granulované vysokopecná troska s antimikrobiálnymi účinkami ako latentné hydraulická prímes je vhodná k výrobe portlandských cementov, portlandských troskových cementov, portlandských zmesových cementov s granulovanou vysokopecnou troskou ako hlavnou zložkou, vysokopecných cementov, zmesových cementov a všetkých cementov s granulovanou vysokopecnou troskou ako doplňujúcou zložkou, špeciálnych cementov ako sú cementy síranovzdorné, cementy s nízkym hydratačným teplom, cementy s nízkou začiatočnou pevnosťou, cementy do mált na murovanie a omietky s prídavkom granulovanej vysokopecnej trosky, cestné cementy, cementy pre cementobetónové kryty a rôznych cement obsahujúcich zmesí s prídavkom granulovanej vysokopecnej trosky. Podiel vysokopecnej granulovanej trosky v cementoch sa môže pohybovať v rozmedzí 0,01 až 95 % hm. na množstvo portlandského slinku, podľa druhu cementu, pričom toto rozmedzie zahrňuje použitie granulovanej vysokopecnej trosky buď ako hlavnej zložky alebo doplňujúcej zložky a/alebo špeciálnej zložky.
Cement obsahujúce zmesi a stavebné hmoty sú bežné betónové zmesi, betónové zmesi na výrobu tvárnic a prefabrikátov, betónové zmesi pre cementobetónové kryty vozoviek, tunely, mosty, viadukty, cement obsahujúce zmesi pre stabilizačné podklady, kamenivá spevnené cementom, betóny pre masívne a veľkoobjemové stavby, striekané betóny, potery, cementové lepidlá na obklady a dlažby, cementové lepidlá pre zateplovacie systémy, tepelnoizolačné malty, vodoizolačné zmesi, škárovacie hmoty, malty na murovanie, malty na omietanie, stierky, štuky, suché omietkové zmesi, nivelizačné zmesi, injektážne zmesi, tesniace suspenzie, zmesi na ochranu a opravu betónových konštrukcií, sanačné zmesi, zmesi na báze hlinitanového cementu a iných špeciálnych druhov cementov a spojív a pod.
Stavebné spojivá a špeciálne cementy môžu byť tvorené okrem spojív na báze portlandského slinku aj spojivami ako sú hlinitanové cementy na báze kalcium aluminátov, žiaruvzdorné cementy na báze kalcium aluminátov a iných fáz, belitové cemety na báze zvýšeného obsahu C2S, sulfoaluminát belitové cementy na báze fáz
3CA.CaSO4 a C2S, biele cementy, farebné cementy, hydrofóbne cementy, cementy na báze alkalický aktivovaných trosiek, geopolymérne spojivá, trosko-síranové a troskovápenaté spojivá, románsky cement, hydraulické vápna, spojivá s prídavkom vzdušného vápna alebo vápenných hydrátov, vápenatosíranové spojivá, sadrové spojivá, anhydritové spojivá, horečnaté spojivá a iné.
Stavebné materiály sú bežne komerčne dostupné stavebné výrobky aplikované na miesta s potenciálnym výskytom mikroorganizmov ako sú napr. obkladové dosky, dosky na báze cementu a drevitej vlny, drevovlákien, betónové tvárnice na báze cementu a drevnej štiepky, nosné prvky, stropné prvky, konštrukčné prvky, panely, a pod.
V cementoch, stavebných spojivách, cement obsahujúcich zmesiach, stavebných hmotách a stavebných materiáloch okrem aktivovanej granulovanej vysokopecnej trosky s antimikrobiálnymi účinkami môžu byť využité aj všetky ostatné aktivované metalurgické trosky s antimikrobiálnymi účinkami ako sú vzduchom chladené vysokopecné trosky, oceliarenské trosky, panvové - vápenaté trosky, alebo trosky odpadajúce pri výrobe, spracovaní a rafinácii neželezných kovov. Tieto aktivované trosky s antimikrobiálnymi účinkami v daných kompozitoch môžu tvoriť buď hrubé kamenivo a/alebo jemné kamenivo a/alebo drobné kamenivo a/alebo pieskový podiel a/alebo štrkopiesok (štrkodrvina) a/alebo piesok a/alebo jemné častice a/alebo jemné zrná a/alebo plnivo - filer a/alebo kamennú múčku a/alebo mikročastice a/alebo nanočastice a/alebo pigmenty a/alebo nosiče iných substrátov a/alebo podiely upravujúce zmesnosť a/alebo podiely upravujúce niektoré vlastnosti cement obsahujúcich zmesiach a/alebo recyklované kamenivo.
V cementoch, stavebných spojivách, cement obsahujúcich zmesiach, stavebných hmotách a stavebných materiáloch sa môžu použiť všetky druhy aktivovaných metalurgických trosiek s antimikrobiálnymi účinkami samostatne, alebo ako zmes trosiek v množstve 0,01 až 99,99 % hm. na daný kompozit. Zmes trosiek môže obsahovať buď dve alebo viac resp. všetky druhy trosiek v potrebných pomeroch pričom binárna zmes môže obsahovať jednu z trosiek v množstve od minimálnej koncentrácie po maximálnu v zmesi t.j. 0,01 až 99,99 % hm. a toto pravidlo platí aj pre viaczložkové zmesi, pričom každá troska môže byť zastúpená v množstve od minimálnej koncentrácie po maximálnu v zmesi.
So zvyšujúcim obsahom antimikrobiálne aktivovanej metalurgickej trosky resp. trosiek v cementoch, stavebných spojivách, cement obsahujúcich zmesiach, stavebných hmotách a stavebných materiáloch rastie ich antimikrobiálna účinnosť voči mikroorganizmom.
Antimikrobiálne účinné metalurgické trosky znižujú celkové náklady na vytvorenie antimikrobiálne čistého prostredia. V spojení s cementárni, stavebnými spojivami, cement obsahujúcimi zmesami, stavebnými hmotami a stavebnými materiálmi sú mimoriadne vhodné najmä pri výstavbe novostavieb, kedy ešte vlhké nevyzreté omietky v uzavretom prostredí majú tendenciu oplesnieť. Taktiež sú vhodné pri rekonštrukciách budov, bytových jednotiek, sanáciách mikrobiologický poškodených miest.
Antimikrobiálne účinky aktivovaných metalurgických trosiek týmto riešením sú podstatne dlhodobejšie než je to u bežných biocídnych prostriedkoch. V zmesi s cementárni, stavebnými spojivami, cement obsahujúcimi zmesami, stavebnými hmotami a stavebnými materiálmi antimikrobiálne účinky aktivovaných metalurgických trosiek však s časom klesajú, čo závisí od starnutia hydratujúceho stavebného spojiva, prekryštalizovávania hydratačných fáz a zabudovávania aktívnych antimikrobiálnych častíc antimikrobiálne aktivovaných metalurgických trosiek do hydratačných fáz hydratujúceho kameňa spojiva.
Príklady uskutočnenia vynálezu
Príklad 1
Ako prvá sa stanovila antimikrobiálna aktivita vzoriek jednotlivých trosiek na vybraných zástupcoch biodeteriogénnej mikroflóry. Antimikrobiálna aktivita sa stanovovala na vzorkách trosiek 1. - vysokopecná granulované troska VGT, 2. vysokopecná vzduchom chladená troska VCHT, 3. - demetalizovaná oceliarenská troska DOT, 4. - vápenatá panvová troska VAP, 5. - troska z rafinácie medi CuT. Trosky boli aktivované mletím na merný povrch 400 m2/kg bez použitia intenzifikátorov mletia. Chemické zloženie jednotlivých trosiek je uvedené v tabuľke č.1 a mineralogické zloženie v tabuľke č.2. Vysokopecná granulované troska obsahovala sklovitú fázu nad 90 % hm. a vysoký obsah sklovitej fázy nad 60 % hm. bol aj v troske z rafinácie medi, vysokopecná vzduchom chladená troska, oceliarenská a vápenatá panvová troska boli prakticky bez sklovitej fázy.
Tabuľka č.2; Chemické zloženie jednotlivých trosiek v hmotnostných jednotkách.
Druh trosky VGT VCHT DOT VAP CuT
Číslo trosky Jednotka 1. 2. 3. 4. 5.
Str. žíh. [%] 0,95 0,09 6,02 5,32 + 4,30
S1O2 [%] 42,17 40,57 12,81 13,97 27,26
AI2O3 [%] 6,87 8,12 1,64 17,77 7,01
Fe2O3 [%] 0,32 2,81 29,78 1,90 46,64
CaO [%] 41,92 41,73 52,30 58,97 7,48
TiO2 [%] 0,42 0,11 0,34 0,14 0,21
MgO [%] 10,39 8,44 2,54 3,30 1,90
K2O [%] 0,60 0,72 0,04 0,06 0,40
Na2O [%] 0,17 0,19 0,07 0,07 1,07
SO3 [%] 1,84 2,39 0,28 1,98 0,15
MnO [%] 0,68 2,31 3,54 0,38 0,61
p2o5 [%] 0,05 0,14 0,48 0,05 1,26
Cl [%] 0,01732 0,01115 0,01375 0,0017 0,0012
V [PPm] 27,0 32,0 298 54,0 41,0
Cr [ppm] 69,6 65,0 981,0 419,0 5740,0
Co [PPm] 21,1 21,5 98 37,6 307,0
Ni [ppm] 1,9 3,4 9,9 9,8 1893,0
Cu ÍPPm] 1,2 1,5 10,1 4,9 7273,0
Zn [ppm] 98,1 18,7 41,3 12,3 50 341
As [ppm] 0,7 1,4 3,2 22,1 66,65
Cd [ppm] 11,6 12,0 24,3 22,0 5,0
Sb [PPm] 1,5 1,8 2,0 26,7 50,2
Hg [PPm] 2,9 1,9 6,6 4,2 28,5
TI [PPm] 1,5 3,3 5,6 6,0 19,0
Pb [PPm] 4,0 17,6 3,2 7,5 9203,3
Tabuľka č. 3; Identifikované mineralogické zloženie trosiek
1. melilit - tuhý roztok gehlenitu C2AS a akermanitu C2MS2
2. melilit - tuhý roztok gehlenitu C2AS a akermanitu C2MS2, C4AF, kremeň S1O2
3. wustit FeO, C4AF, voľné vápno CaO, portlandit Ca(OH)2, P-C2S, kremeň SiO2
4. voľné vápno CaO, P-C2S, shanonit Y-C2S, gehlenit C2AS, C3A, CaSO4.2H2O, kremeň S1O2
5. fayalit 2FeO.SiO2, anortit CAS2, pyroxén typu CaAIAIO6
Ako modelové mikroorganizmy sa použili Baktérie: (G+) - Bacillus subtilis, Staphylococcus aureus , Micrococcus luteus, (G') - Escherichia coli, Pseudomonas aeruginosa, Serratia marcescens, Kvasinky: Candida albicans, Rhodotorula glutiniss,
Mikroskopické mycéliové huby: Aspergillus niger, Penicillium funiculosum, Chaetomium globosum, Alternaria alternata, Trichoderma viride, Cladosporium herbarum.
Antimikrobiálna aktivita testovaných materiáloch bola sledovaná na predtaviteľoch baktérií, kvasiniek a vláknitých húb, s cieľom získať komplexnejší pohľad na účinok testovaných materiálov.
Ako živné médiá sa použili mäsopeptónový bujón na inokuláciu baktérií, mäsopeptónový agar na kultiváciu baktérií, Sabouraudo-glukózový bujón na inokuláciu kvasiniek a sladinový agar na kultiváciu kvasiniek a mycéliových húb.
Na zriedenie inokula baktérií a kvasiniek bol použitý fyziologický roztok, na prípravu sporového inokula roztok Tweenu 80.
Podmienky skúšky:
- Počet testovaných vzoriek: 5
- Teplota v inkubátore: baktérie 30 °C, kvasinky 28 °C, vláknité huby 25 °C
- Relatívna vlhkosť v inkubátore: 95%
Postup skúšky: Antimikrobiálna aktivita bola stanovovaná dilučnými metódami v stužených živných médách tak, aby výsledná koncentrácia testovaných látok v živnom médiu móla 10, 20, 40 a 60%. pH živného média s prídavkom trosiek bolo silne alkalické (pH 11), preto polovica vzoriek každej trosky bola testovaná pri tomto pH, a druhá polovica vzoriek pri upravenom pH (baktérie pH 7,2, kvasinky a vláknité huby pH 6,6). Prvá polovica vzoriek s pôvodným pH predstavovala reálne podmienky pre rast mikroorganizmov v cemente, druhá polovica vzoriek s upraveným pH predstavovala ideálne podmienky pre rast mikroorganizmov. Intenzita rastu mikroorganizmov bola porovnávaná s rastom na kontrolnom živnom médiu bez prítomnosti inhibičnej látky. V prípade, že nebol zaznamenaný rast modelových mikroorganizmov v prítomnosti trosiek, bol disk s inokulom prenesený na čerstvé živné médium. Po 96 hodinovej inkubácii sa zisťoval účinok trosiek: mikrobistatický (mikroorganizmy sa rozrastajú) a mikrobicídny (smrtiaci) (mikroorganizmy nerastú).
Výsledky skúšky: Najvyššou antibakteriálnou aktivitou disponovala troska vápenatá (4), ktorá intenzívne inhibovala rast G+ aj G baktérií, čo sa prejavilo aj pri najnižšej koncentrácii trosky (10%) v živnom médiu. 100%-ná inhibícia rastu niektorých baktérií bola zaznamenaná len pri vzorkách trosiek 4, 3 a 2 v koncentráciách 20% 60% trosky. Antibakteriálna aktivita vzoriek trosiek klesala v poradí: 4 > 3 > 2 >1 > 5.
Rast všetkých modelových kvasiniek bol 100 %-ne inhibovaný už pri koncentrácii 20% trosky 1 (vysokopecná granulovaná troska VGT) a 3 (demetalizovaná oceliarenská troska DOT), a 10% trosky 4 (troska vápenatá). Protikvasinková aktivita trosiek klesala v poradí: 4 > 1 = 3>2>5.
Použité modelové vláknité huby boli na prítomnosť vzoriek trosky citlivé rôznym spôsobom. Ako je z výsledkov inhibície zrejmé, všetky trosky inhibovali rast vláknitých húb v koncentrácii 60% hm rast húb na 100% - 50%. Najcitlivejčie reagovali na prítomnosť všetkých trosiek vláknité huby Aspergillus niger a Trichoderma viride, rast ktorých v koncentráciách 20% - 60% všetkých vzoriek trosiek, bol inhibovaný na 100% so statickým účinkom (zastavovali rast húb), a v koncentrácii 60% hm trosky 4 (vápenatá panvová troska VAP) s cídnym účinkom (usmrcoval huby). Najrezistentnejšou vláknitou hubou bola Alternaria alternata. Jej rast bol najintenzívnejšie inhibovaný troskou 4 (vápenatá panvová troska VAP), 100%-ná inhibícia bola pozorovaná pri 40% - 60% hm trosky, so statickým účinkom. Najvyššou inhibičnou aktivitou na všetky huby disponovala troska 4 (vápenatá panvová troska VAP), ktorá rast takmer všetkých modelových vláknitých húb v koncentráciách 20% 60% inhibovala na 100% so statickým účinkom.
Vzhľadom na to, že modelová vláknité huby boli selektívne citlivé na prítomnosť testovaných trosiek, možno stanoviť len orientačné poradie účinnosti inhibície trosiek na vláknité mikromycéty: 4>1 = 3>2 = 5.
Hodnoty pH živných médií výraznejšie neovplyvnili intenzitu inhibície rastu modelových mikroorganizmov.
Príklad 2
Skúšky mechanicky aktivovanej jemne mletej vysokopecnej granulovanej trosky s merným povrchom 440 m2.kg'1
Testovaná vzorka: jemne mletá granulovaná troska s merným povrchom 440 rrŕ.kg'1 v zmesiach s cementom CEM 142,5 N v koncentráciách 80 % hm. (čo zodpovedá vysokopecnému cementu CEM lll/B 32,5 N podľa normy EN 197-1: 2000), 40 % hm. (čo zodpovedá vysokopecnému cementu CEM lll/A 32,5 N podľa normy EN 197-1: 2000), 20 % hm. (čo zodpovedá portlandskému troskovému cementu CEM ll/A-S
32,5 R podľa normy EN 197-1: 2000) a 10 % hm. (čo zodpovedá portlandskému troskovému cementu CEM ll/A-S 32,5 R podľa normy EN 197-1: 2000).
Ako modelové mikroorganizmy sa použili Baktérie: (G+) - Bacillus subtilis, Staphylococcus aureus , Micrococcus luteus, (G ) - Escherichia coli, Pseudomonas aeruginosa, Serratia marcescens, Kvasinky: Candida albicans, Rhodotorula glutiniss, Mikroskopické mycéliové huby: Aspergillus niger, Penicillium funiculosum, Chaetomium globosum, Alternaria alternata, Trichoderma viride, Cladosporium herbarum.
Napriek tomu, že v stavebnom priemysle je významná najmä odolnosť materiálov proti plesniam, s cieľom získať komplexnejší pohľad na účinok testovaných materiálov, bola antimikrobiálna aktivita sledovaná aj na zástupcoch baktérií a kvasiniek.
Na kultiváciu boli použité živné médiá: mäsopeptónový bujón (kultivácia baktérií), mäsopeptónový agare (kultivácia baktérií), Sabouraudo-glukózový bujón (kultivácia kvasiniek), Sladinový agar (kultivácia kvasiniek, mycéliových húb), Czapek-Doxov bujón (inokulácia povrchu tehličiek biodeteriogénmi). Ako pomocné roztoky boli použité: fyziologický roztok, roztok Tweenu 80, roztok minerálnych prvkov.
Postup skúšky: Antimikrobiálna aktivita bola stanovovaná dvomi rozličnými metódami:
Metóda 1
V teto metóde bola antimikrobiálna aktivita trosky stanovovaná dilučnými metódami v stužených živných médách tak, aby výsledná koncentrácia testovanej látky v živnom médiu bola 10, 20 a 40 %. pH živného média s prídavkom trosky bolo silne alkalické (pH 10 až 11), preto polovica vzoriek trosky bola testovaná pri tomto pH, a druhá polovica vzoriek pri upravenom pH (baktérie pH 7,2, kvasinky a vláknité huby pH 6,6). Prvá polovica vzoriek s pôvodným pH predstavovala reálne podmienky pre rast mikroorganizmov v cemente, druhá polovica vzoriek s upraveným pH predstavovala ideálne podmienky pre rast mikroorganizmov. V prípade, že nebol zaznamenaný rast modelových mikroorganizmov v prítomnosti trosiek ani po 14 dňoch, bol disk s inokulom prenesený na čerstvé živné médium. Po 96 hodinovej inkubácii sa zisťoval účinok trosiek: mikrobistatický (mikroorganizmy sa rozrastajú) a mikrobicídny (smrtiaci) (mikroorganizmy nerastú). Teplota v nikubátore bola 30 °C pre baktérie a 25 až 28 °C pre kvasinky a vláknité huby, relatívna vlhkosť v inkubátore bola 95 %.
Intenzita rastu mikroorganizmov bola porovnávaná s rastom na kontrolnom živnom médiu bez prítomnosti inhibičnej látky.
Metóda 2
Betónové tehličky boli pripravené, inokulované zmesnou biodeteriogénnou mikroflórou a inkubované podfa postupov uvedených v ON 72 2127 „Fungistatické maltoviny“ a ČSN 72 4310 „Zkoušení odolnosti stavebních výrobku a materiálu proti plísním“. V súvislosti s overovaním antimikrobiálnej aktivity jemne mletej granulovanej trosky s merným povrchom 440 m2.kg'1, alikvotná časť portlandského cementu CEM I 42,5 N pri príprave betónových tehličiek bola nahradená troskou v hmotnostnom pomere 80 % trosky : 20 % cementu, 40 % trosky : 60 % cementu, 20 % trosky : 80 % cementu, 10 % trosky : 90 % cementu. Ako kontrolná vzorka boli použité tehličky so 100 % cementu. Rast mikroorganizmov bol sledovaný na pôvodných betónových tehličkách s neupraveným pH (pH 10 až 11), aj na tehličkách neutralizovaných vyvarením v destilovanej vode s prídavkom HCI na fenolftaleín do neutrálnej reakcie. Prvá polovica vzoriek s pôvodným pH predstavovala reálne podmienky pre rast mikroorganizmov v cemente, druhá polovica vzoriek s upraveným pH predstavovala ideálne podmienky pre rast mikroorganizmov. Inokulované betónové tehličky boli inkubované podľa ČSN 72 4310, 4 mesiace. Tehličky, na ktorých nebol pozorovaný rast mikroorganizmov ani po 4 mesiacoch, boli po 4-mesačnej inkubácii položené na 30 minút na povrch čerstvého Sladinového agaru (odtlačok tehličky na živnom médiu) s cieľom zistiť, či biodeteriogénna mikroflóra nestráca viabilitu (životaschopnosť) na povrchu betónových tehličiek.
Intenzita rastu mikroorganizmov bola hodnotená podľa ČSN 72 4310.
Výsledky skúšky: Antimikrobiálna aktivita jemne mletej granulovanej trosky s merným povrchom 440 m2.kg'1 bola testovaná v podmienkach in vitro na modelových predstaviteľoch baktérií (= prokaryotické mikroorganizmy, t.j. mikroorganizmy s jednoduchšou bunkovou štruktúrou) a húb (= eukaryotické mikroorganizmy, t.j. mikroorganizmy so zložitejšou bunkovou štruktúrou), pričom boli použité vybrané druhy jednobunkových húb (kvasiniek) a mnohobunkových húb (mikroskopických vláknitých húb).
Zo získaných výsledkov je zrejmé, že testovaná vzorka z dlhodobého aspektu výraznejšie neovplyvnila rast modelových baktérií. Intenzívna inhibícia rastu grampozitívnych aj gramnegatívnych baktérií pri Metóde 1 (dilučná metóda) bola zaznamenaná len pri koncentrácii 40 % granulovanej trosky, a to pri pH 7,2 ako aj pH 10, pričom po 14 dňoch bola inhibícia rastu 100 %-ná.
Rast modelových kvasiniek (jednobunkových húb) pri dilučnej metóde testovania (Metóda 1) v prítomnosti granulovanej trosky nebol z dlhodobého hľadiska výraznejšie inhibovaný, testované látky spôsobili len oneskorený nárast kvasiniek. Výrazný inhibičný účinok na rast modelových kvasiniek bol zistený len pri granulovanej troske v koncentrácii 40% pri pH 6,6, kedy po 14 dňoch nebol pozorovaný rast, čiže inhibícia rastu kvasiniek bola 100%-ná.
Z dosiahnutých výsledkov je zrejmé, že granulovaná troska má významnú selektívnu toxicitu voči mikroskopickým vláknitým hubám, pričom niektoré vláknité mikromycéty boli citlivejšie viac, iné menej na prítomnosť granulovanej trosky v živnom médiu.
Z hľadiska praktickej aplikácie boli zistené zaujímavé výsledky pri sledovaní intenzity rastu biodeteriogénov (baktérie, kvasinky, vláknité huby) na povrchu betónových tehličiek (Metóda 2) uložených na povrchu sladinového agaru alebo nad hladinou destilovanej vody. Počas 2-, resp. 4- mesačnej inkubácie betónových tehličiek inokulovaných suspenziou biodeteriogénov buď nebol zaznamenaný rast mikroorganizmov na povrchu tehličiek s granulovanou troskou, alebo bol zaznamenaný len ojedinelý výskyt mikrokolónií. Tento jav bol pozorovaný jednak pri tehličkách uložených na povrchu sladinového agaru ako aj pri tehličkách uložených nad povrchom destilovanej vody, a to pri alkalickom aj neutrálnom pH betónových tehličiek.
Jedinou výnimkou boli vzorky obsahujúce najvyšší testovaný podiel granulovanej trosky (troska 80 %, cement 20 %), pri tehličkách uložených na povrchu sladinového agaru. Pri týchto vzorkách bol pozorovaný rast baktérií a kvasiniek na povrchu betónových tehličiek, nezávisle od pH. Zistenie, že na povrchu spomínaných tehličiek rástli práve baktérie a kvasinky, korešpondovalo s predchádzajúcimi kultivačnými výsledkami (Metóda 1), pri ktorých bola pozorovaná takmer selektívna toxicita granulovanej trosky na vláknité mikromycéty.
Pri hodnotení rastu vybraných biodeteriogénov na povrchu betónových tehličiek s granulovanou troskou bola zistená dokonca redukcia rastu biodeteriogénov v porovnaní s kontrolou, a to pri všetkých testovaných pomeroch granulovanej trosky a cementu, s výnimkou vzorky troska 80 % : cement 20 %.
Pozorovaním odtlačkov tehličiek na živnom médiu bolo zistené, že časť biodeteriogénnej mikroflóry nestratila viabilitu (životaschopnosť) na betónových tehličkách ani po 4-mesačnej inkubácii.
Na základe získaných výsledkov možno konštatovať, že antimikrobiálny účinok granulovanej trosky, pridanej vo vhodnom pomere k cementu má pozitívny vplyv na dlhodobú ochranu betónu voči biodeteriogénnej mikroflóre, pri alkalickom i neutrálnom pH.
Príklad 3
Pripravil sa vysokopecný cement CEM lll/B 32,5 N podľa normy EN 197-1: 2000 a to zmiešaním mechanicky aktivovanej - mletej granulovanej vysokopecnej trosky v množstve 75 % hm. na portlandský slinok, ktorý bol predmletý s regulátorom tuhnutia - sadrovcom. Portlandský slinok a sadrovec po zmiešaní so zámesovou vodou iniciovali chemickú aktiváciu mechanicky aktivovanej granulovanej vysokopecnej trosky. Cement sa použil na výrobu betónu pevnostnej triedy C 12/15 s ^hutným kamenivom z mechanicky aktivovanej - drvenej a následne do frakcií delenej metalurgickej trosky z rafinácie medi Cu, ktorý sa aplikoval do stabilizačnej spodnej vrstvy novobudovanej skládky odpadov. Odolnosť betónu C 12/15 proti plesniam sa skúšala podľa normy ČSN 72 4310: 1977. Na základe výsledkov skúšok možno daným stavebným materiálom priradiť stupeň rastu plesní 0 a cement CEM lll/B 32,5 N resp. betón z neho vyrobený C 12/15 ohodnotiť ako fungistatický.
Príklad 4
Pripravil sa vysokopecný cement s nízkym hydratačným teplom CEM lll/C 32,5 N podľa EN 197-1: 2000/A1: 2004 a to zmiešaním mechanicky aktivovanej - mletej granulovanej vysokopecnej trosky v množstve 85 % hm. na portlandský slinok, ktorý bol predmletý s regulátorom tuhnutia - sadrovcom. Portlandský slinok a sadrovec po zmiešaní so zámesovou vodou iniciovali chemickú aktiváciu mechanicky aktivovanej granulovanej vysokopecnej trosky. Cement sa použil na výrobu betónu pevnostnej triedy C 16/20 s hutným kamenivom z mechanicky aktivovanej - drvenej a následne do frakcií delenej oceliarenskej trosky, ktorý sa aplikoval do betonáže telesa hrádze vodného diela. Odolnosť betónu C 16/20 proti plesniam sa skúšala podľa normy ČSN 72 4310: 1977. Na základe výsledkov skúšok možno daným stavebným materiálom priradiť stupeň rastu plesní 0 a cement CEM lll/C 32,5 N resp. betón z neho vyrobený C 16/20 ohodnotiť ako fungistatický.
Príklad 5
Pripravil sa cement do mált na murovanie a omietky MC 12,5X podľa normy EN 413-1: 2004 a to zmiešaním mechanicky a chemicky aktivovanej vápenatej panvovej trosky, bežne používanej pri výrobe surovinovej zmesi na výpal portladského slinku v množstve 25 % hm. na cement do mált na murovanie a omietky a 15 % hm. mechanicky a chemicky aktivovanej granulovanej vysokopecnej trosky. Zdaného cementu sa pripravila malta na murovanie a omietky s pieskom z mechanicky aktivovanej - drvenej a mletej vzduchom chladenej vysokopecnej trosky, ktorá sa aplikovala na murovanie a omietky v novostavbe rodinného domu. Odolnosť malty proti plesniam sa skúšala podľa normy ČSN 72 4310: 1977. Na základe výsledkov skúšok možno daným stavebným materiálom priradiť stupeň rastu plesní 0 a cement do mált na murovanie a omietky MC 12,5X resp. maltu z neho vyrobenú ohodnotiť ako fungistatickú.
Príklad 6
Pripravila sa suchá omietková zmes určená na vnútornú štukovú omietku pre vytvorenie jemnej filcovanej štruktúry interiérovej vrchnej omietky so smernou receptúrou:
Viaty kremičitý piesok 0-0,6 mm 800 kg
CEM ll/B-S 32,5 R 40 kg
Vápenný hydrát 190 kg
Plastifikačné a disperzné činidlo 0, 5 kg
Pričom cement CEM ll/B-S 32,5 R obsahoval 35 % hm. pomletej chemicky aktivovanej granulovanej vysokopecnej trosky a 1/3 vápenného hydrátu bola nahradená zhydratovanou vápenatou panvovou troskou. Zmes určená na vnútornú štukovú omietku sa aplikovala na sanáciu starej plesňami napadnutej vnútornej omietky v historickom objekte. Odolnosť zmesi na vnútornú štukovú omietku proti plesniam sa skúšala podľa normy ČSN 72 4310: 1977. Na základe výsledkov skúšok možno danému stavebnému materiálu priradiť stupeň rastu plesní 0 a zmes na vnútornú štukovú omietku ohodnotiť ako fungistatickú.
Príklad 7
Pripravila sa suchá omietková zmes určená na škárovaciu hmotu, ktorá je použiteľná na vyplnenie škár obkladov a dlažieb v interiéri alebo exteriéri so smernou receptúrou:
Piesok z vysokopecnej trosky vzduchom chladenej do 0,25 mm 500 kg
Cem ll/B-S 32,5 R 110 kg
Cem ll/A-S 42,5 R 400 kg
Práškový pigment z trosky z rafinácie medi 10 kg
Plastifikačné a disperzné činidlo 25 kg
Piesok z vysokopecnej trosky vzduchom chladenej bol aktivovaný mechanicky mletím pod 0,25 mm a chemicky prídavkom 8 % hm. vodného skla Na2SiO3, cement CEM ll/A-S 42,5 R obsahoval 20 % hm. pomletej mechanicky aktivovanej granulovanej vysokopecnej trosky a CEM ll/B-S 32,5 R obsahoval 35 % hm. pomletej mechanicky aktivovanej granulovanej vysokopecnej trosky. Ako práškový pigment sa použila mechanicky aktivovaná troska z rafinácie medi. Škárovacia hmota sa aplikovala pri výstavbe závodných kuchynských priestorov. Odolnosť škárovacej hmoty proti plesniam sa skúšala podľa normy ČSN 72 4310: 1977. Na základe výsledkov skúšok možno danému stavebnému materiálu priradiť stupeň rastu plesní 0 a škárovaciu hmotu ohodnotiť ako fungistatickú.
Príklad 8
Skúšanie odolnosti stavebných výrobkov a materiálov proti plesniam
Bolo stanovené podľa ČSN 72 4310.
K skúške bola použitá zmes plesní Aspergillus niger (CCM 8155), Chaetomium globosum (CCM 8156), Penicillium funiculosum (CCM F-161), Paecilomyces variotii (CCM F-566) a Gliocladium virens (CCM 8042) - kultúry dodané z Českej zbierky mikroorganizmov.
Podmienky skúšky:
- Počet testovaných vzoriek: 9
- Veľkosť vzorky: 0 5,5 cm
- Teplota v inkubátore: 28±1 °C
- Rel. vlhkosť v inkubátore: 95 %
- Doba inkubácie: 3 mesiace
Výsledok: hodnotenie vzorky stupňom podľa tabuľky č. 1
Stupeň rastu plesne Slovný popis
0 Pleseň nerastie
1 Rast je nepatrný (roztrúsené kolónie plesne)
2 Rast je pozvoľný (početné malé kolónie húb alebo súvislý ľahký porast, ktorý pokrýva menej ako 25% povrchu vzorky)
3 Rast je intenzívny (porast plesne pokrýva do 50% povrchu vzorky)
4 Rast je veľmi intenzívny (porast plesne pokrýva do 75% povrchu vzorky)
5 Porast plesne je úplný (porast plesne pokrýva 100% povrchu vzorky)
Výsledky skúšok:
Tabuľka č.4; výsledky skúšok hodnotenia miery odolnosti stavebných materiálov a výrobkov voči plesniam podľa ČSN 72 4310: 1977.
vzorka Skúšobná metóda stupeň rastu slovné hodnotenie
Troska M P (428)*** ČSN 72 4310 0 pleseň nerastie
Troska M P (501) ČSN 72 4310 0 pleseň nerastie
CEM I 42,5 N (95% T 501) ČSN 72 4310 0 pleseň nerastie
CEM I 42,5 N (80% T 501) ČSN 72 4310 0 pleseň nerastie
CEM I 42,5 N (60% T 501)** ČSN 72 4310 1 rast je nepatrný
CEM I 42,5 N (40% T 501) ČSN 72 4310 2 rast je pozvoľný
CEM I 42,5 N (60% T 428) ČSN 72 4310 1 rast je nepatrný
CEM I 42,5 N (40% T 428) ČSN 72 4310 2 rast je pozvoľný
CEM lll/A 32,5 N* ČSN 72 4310 2 rast je pozvoľný
*** Troska MP (428) - jemne zomletá granulovaná vysokopecná troska na merný povrch 428 m2.kg'1 ** CEM I 42,5 N (60% T 501) - zmes portlandského cementu CEM I 42,5 N a 60 % hm. jemne zomletej granulovanej vysokopecnej trosky na merný povrch 501 m2.kg'1 * CEM lll/A 32,5 N vysokopecný cement s obsahom granulovanej vysokopecnej trosky 50 % hm.
Z výsledkov vyplýva, že čím bude vyšší podiel jemne zomletej granulovanej vysokopecnej trosky antimikrobiálne mechanicky aktivovanej, tým bude daná, cement obsahujúca zmes, antimikrobiálne účinnejšia. Zmesi CEM I 42,5 N (40% T) a CEM I
42,5 N (60% T) zodpovedajú vysokopecnému cementu triedy CEM lll/A 32,5 N, zmes CEM I 42,5 N (80% T) zodpovedá vysokopecnému cementu triedy CEM lll/B 32,5 N a zmes CEM I 42,5 N (95% T) zodpovedá vysokopecnému cementu triedy CEM lll/C 32,5 N podľa normy EN 197-1: 2000. Vysokopecné cementy tried CEM lll/B 32,5 N (obsah granulovanej vysokopecnej trosky 66 až 80 % hm.) a CEM lll/C 32,5 N (obsah granulovanej vysokopecnej trosky 81 až 95 % hm.) s vyšším resp. najvyšším obsahom granulovanej vysokopecnej trosky sú antimikrobiálne najúčinnejšie najmä proti hubám s fungistatickým účinkom.
Priemyselná využiteľnosť
Metalurgické trosky s aktivovanými antimikrobiálnymi účinkami sú využiteľné na zamedzenie výskytu, rastu a rozmnožovaniu mikroorganizmov najmä pre stavebníctvo. Z nich pripravené cementy, stavebné spojivá, cement obsahujúce zmesi, stavebné hmoty a stavebné materiály majú široké aplikačné možnosti od preventívneho využitia až po sanačné účely. Sú vhodné na dosiahnutie mikrobiálne čistého prostredia ako napr. farmaceutické výroby, operačné sály, biochemické laboratóriá, mraziarenské boxy, kuchyne, práčovne, potravinárske výroby, sklady ovocia a zeleniny, živočíšnu výrobu, verejné kúpaliská, bazény, hygienické zariadenia a všade tam kde sa bežne vyskytuje voda, zvýšená vlhkosť resp. vodná para. Aplikácia je mimoriadne výhodná pri sanáciách starých vlhkých múrov, pri opravách domov v oblastiach postihnutých povodňami, pri opravách rôznych havárií spojených s priesakom vôd alebo kanalizácií. Môžu sa úspešne využiť aj pri bytovej výstavbe, sú vhodné na výrobu antibakteriálnych a protiplesňových betónových zmesí, murovacích mált a mált na omietanie, suchých omietkových zmesí, cementových lepidiel, podlahových zmesí, sanačných cementových náterov a iných aktivované metalurgické trosky obsahujúcich stavebných výrobkov.

Claims (32)

  1. PATENTOVÉ NÁROKY
    1. Antimikrobiálne účinná látka pre stavebníctvo vyznačujúca sa tým, že je tvorená metalurgickými troskami.
  2. 2. Antimikrobilálne účinná látka pre stavebníctvo podľa nároku 1, vyznačujúca sa tým, že metalurgické trosky sú antimikrobiálne aktivované mechanicky a/alebo chemicky.
  3. 3. Antimikrobiálne účinná látka pre stavebníctvo podľa nároku 2, vyznačujúca sa tým, že mechanická aktivácia zahŕňa zmenu veľkosti častíc, zmenu granulometrie, zrnitostnej distribúcie častíc, merného povrchu, povrchových nábojov častíc, povrchového napätia, alebo síl povrchovej energie.
  4. 4. Antimikrobiálne účinná látka pre stavebníctvo podľa nároku 2 alebo 3, vyznačujúca sa tým, že mechanická aktivácia sa uskutočňuje drvením a/alebo mletím a/alebo rozotieraním a/alebo triedením a/alebo miešaním.
  5. 5. Antimikrobiálne účinná látka pre stavebníctvo podľa nároku 2, 3 alebo4, vyznačujúca sa tým, že po mechanickej aktivácii je množstvo častíc väčších ako 500 pm maximálne 99 % hm. z celkovej granulometrie.
  6. 6. Antimikrobiálne účinná látka pre stavebníctvo podľa nároku 2, 3, 4 alebo 5, vyznačujúca sa tým, že chemická aktivácia zahŕňa modifikáciu chemického zloženia a/alebo modifikáciu mineralogického zloženia a/alebo rozrušenie štruktúry trosiek a/alebo nabudenie hydratačných reakcií a/alebo nabudenie väzobných procesov a/alebo vylučovanie iónov a komplexných zlúčenín zo štruktúry trosiek vrátane ťažkých kovov a/alebo zmenu pH a/alebo zmenu povrchového náboja a/alebo fázové zmeny vplyvom hydratačných zmien a/alebo fázové zmeny vplyvom teplotných zmien.
  7. 7. Antimikrobiálne účinná látka pre stavebníctvo podľa nárokov 2, 3, 4, 5 alebo 6, vyznačujúca sa tým, že chemická aktivácia sa uskutočňuje prídavkom aktivátorov do trosiek, cementárskych slinkov, cementov, prísad a prímesí používaných pri výrobe cementov, betónov, mált, suchých omietkových zmesí a/alebo vlhčením a/alebo parením a/alebo autoklávovaním a/alebo tepelnou úpravou sušením a/alebo pretepľovaním a/alebo výpalom.
  8. 8. Antimikrobiálne účinná látka pre stavebníctvo podľa nároku 7, vyznačujúca sa tým, že aktivátory sú prísady anorganické a/alebo organické zlúčeniny napr. zlúčeniny s naviazanými iónmi alkalických kovov (Na+, K+...) a kovov alkalických zemín (Ca2+, Ba2+...).
  9. 9. Antimikrobiálne účinná látka pre stavebníctvo podľa nároku 7 alebo 8, vyznačujúca sa tým, že prísady a prímesi používané pri výrobe cementov sú intenzifikátory mletia, regulátory tuhnutia, prísady používané pri výrobe betónov, mált, suchých omietkových zmesí ako plastifikátory, prevzdušňovacie prísady, urýchľujúce prísady, spomaľujúce prísady, vápno, vápenný hydrát, vápenec, dolomit, sadrovec, anhydrit, sadra.
  10. 10. Spôsob výroby antimikrobiálne účinnej látky pre stavebníctvo, vyznačujúci sa tým, že metalurgické trosky sú antimikrobiálne aktivované mechanicky a/alebo chemicky.
  11. 11. Spôsob výroby antimikrobiálne účinnej látky pre stavebníctvo podľa nároku 10, vyznačujúci sa tým, že mechanická aktivácia zahŕňa zmenu veľkosti častíc, zmenu granulometrie, zrnitostnej distribúcie častíc, merného povrchu, povrchových nábojov častíc, povrchového napätia, alebo síl povrchovej energie.
  12. 12. Spôsob výroby antimikrobiálne účinnej látky pre stavebníctvo podľa nároku 10 alebo 11, vyznačujúci sa tým, že mechanická aktivácia sa uskutočňuje drvením a/alebo mletím a/alebo rozotieraním a/alebo triedením a/alebo miešaním.
  13. 13. Spôsob výroby antimikrobiálne účinnej látky pre stavebníctvo podľa nárokov 10, 11 alebo 12, vyznačujúci sa tým, že po mechanickej aktivácii je množstvo častíc väčších ako 500 pm maximálne 99 % hm. z celkovej granulometrie.
  14. 14. Spôsob výroby antimikrobiálne účinnej látky pre stavebníctvo podľa nárokov 10, 11, 12 alebo 13, vyznačujúci sa tým, že chemická aktivácia zahŕňa modifikáciu chemického zloženia a/alebo modifikáciu mineralogického zloženia a/alebo rozrušenie štruktúry trosiek a/alebo nabudenie hydratačných reakcií a/alebo nabudenie väzobných procesov a/alebo vylučovanie iónov a komplexných zlúčenín zo štruktúry trosiek vrátane ťažkých kovov a/alebo zmenu pH a/alebo zmenu povrchového náboja a/alebo fázové zmeny vplyvom hydratačných zmien a/alebo fázové zmeny vplyvom teplotných zmien.
  15. 15. Spôsob výroby antimikrobiálne účinnej látky pre stavebníctvo podľa nárokov 10, 11, 12, 13 alebo 14, vyznačujúci sa tým, že chemická aktivácia sa uskutočňuje prídavkom aktivátorov do trosiek, cementárskych slinkov, cementov, prísad a prímesí používaných pri výrobe cementov, betónov, mált, suchých omietkových zmesí a/alebo vlhčením a/alebo parením a/alebo autoklávovaním a/alebo tepelnou úpravou sušením a/alebo pretepľovaním a/alebo výpalom.
  16. 16. Spôsob výroby antimikrobiálne účinnej látky pre stavebníctvo podľa nároku 15, vyznačujúci sa tým, že aktivátory sú prísady anorganické a/alebo organické zlúčeniny napr. zlúčeniny s naviazanými iónmi alkalických kovov (Na+, K+...) a kovov alkalických zemín (Ca2+, Ba2+...).
  17. 17. Spôsob výroby antimikrobiálne účinnej látky pre stavebníctvo podľa nároku 15 alebo 16, vyznačujúci sa tým, že prísady a prímesi používané pri výrobe cementov sú intenzifikátory mletia, regulátory tuhnutia, prísady používané pri výrobe betónov, mált, suchých omietkových zmesí ako plastifikátory, prevzdušňovacie prísady, urýchľujúce prísady, spomaľujúce prísady, vápno, vápenný hydrát, vápenec, dolomit, sadrovec, anhydrit, sadra.
  18. 18. Použitie antimikrobiálne účinnej látky pre stavebníctvo podľa nárokov 1 až 17 na výrobu cementov, stavebných spojív, cement obsahujúcich zmesí, stavebných hmôt a stavebných materiálov.
  19. 19. Použitie antimikrobiálne účinnej látky pre stavebníctvo podľa nárokov 1 až 17 na výrobu stavebných prvkov, stavebných dielcov a stavebných konštrukcií.
  20. 20. Použitie antimikrobiálne účinnej látky pre stavebníctvo podľa nárokov 1 až 17 na zamedzenie výskytu, rastu a rozmnožovaniu mikroorganizmov.
  21. 21. Použitie metalurgických trosiek ako antimikrobiálne účinnej látky pre stavebníctvo.
  22. 22. Použitie podľa nároku 21, kde antimikrobiálna účinnosť metalurgických trosiek je aktivovaná mechanicky a/alebo chemicky.
  23. 23. Použitie podľa nároku 22, kde mechanická aktivácia zahŕňa zmenu veľkosti častíc, zmenu granulometrie, zrnitostnej distribúcie častíc, merného povrchu, povrchových nábojov častíc, povrchového napätia, alebo síl povrchovej energie.
  24. 24. Použitie podľa nároku 22 alebo 23, kde mechanická aktivácia sa uskutočňuje drvením a/alebo mletím a/alebo rozotieraním a/alebo triedením a/alebo miešaním.
  25. 25. Použitie podľa nároku 22, 23, alebo 24, kde po mechanickej aktivácii je množstvo častíc väčších ako 500 pm maximálne 99 % hm. z celkovej granulometrie.
  26. 26. Použitie podľa nároku 22, 23, 24 alebo 25, kde chemická aktivácia zahŕňa modifikáciu chemického zloženia a/alebo modifikáciu mineralogického zloženia a/alebo rozrušenie štruktúry trosiek a/alebo nabudenie hydratačných reakcií a/alebo nabudenie väzobných procesov a/alebo vylučovanie iónov a komplexných zlúčenín zo štruktúry trosiek vrátane ťažkých kovov a/alebo zmenu pH a/alebo zmenu povrchového náboja a/alebo fázové zmeny vplyvom hydratačných zmien a/alebo fázové zmeny vplyvom teplotných zmien.
  27. 27. Použitie podľa nároku 22, 23, 24, 25 alebo 26, kde chemická aktivácia sa uskutočňuje prídavkom aktivátorov do trosiek, cementárskych slinkov, cementov, prísad a prímesí používaných pri výrobe cementov, betónov, mált, suchých omietkových zmesí a/alebo vlhčením a/alebo parením a/alebo autoklávovaním a/alebo tepelnou úpravou sušením a/alebo pretepľovaním a/alebo výpalom.
  28. 28. Použitie podľa nároku 27, kde aktivátory sú prísady anorganické a/alebo organické zlúčeniny napr. zlúčeniny s naviazanými iónmi alkalických kovov (Na+, K+...) a kovov alkalických zemín (Ca2+, Ba2+...).
  29. 29. Použitie podľa nároku 27 alebo 28, kde prísady a prímesi používané pri výrobe cementov sú intenzifikátory mletia, regulátory tuhnutia, prísady používané pri výrobe betónov, mált, suchých omietkových zmesí ako plastifikátory, prevzdušňovacie prísady, urýchľujúce prísady, spomaľujúce prísady, vápno, vápenný hydrát, vápenec, dolomit, sadrovec, anhydrit, sadra.
  30. 30. Použitie podľa ktoréhokoľvek z nárokov 21 až 29 na výrobu cementov, stavebných spojív, cement obsahujúcich zmesí, stavebných hmôt a stavebných materiálov.
  31. 31. Použitie podľa ktoréhokoľvek z nárokov 21 až 29 na výrobu stavebných prvkov, stavebných dielcov a stavebných konštrukcií.
  32. 32. Použitie podľa ktoréhokoľvek z nárokov 21 až 29 na zamedzenie výskytu, rastu a rozmnožovaniu mikroorganizmov.
SK50043-2009A 2009-09-23 2009-09-23 Antimicrobial effective substance, method of production thereof and use SK288106B6 (sk)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SK50043-2009A SK288106B6 (sk) 2009-09-23 2009-09-23 Antimicrobial effective substance, method of production thereof and use
EP10177563.3A EP2329720B1 (en) 2009-09-23 2010-09-20 Antimicrobially active agent for building industry, method of its production and use

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SK50043-2009A SK288106B6 (sk) 2009-09-23 2009-09-23 Antimicrobial effective substance, method of production thereof and use

Publications (2)

Publication Number Publication Date
SK500432009A3 true SK500432009A3 (sk) 2011-04-05
SK288106B6 SK288106B6 (sk) 2013-08-02

Family

ID=43821709

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SK50043-2009A SK288106B6 (sk) 2009-09-23 2009-09-23 Antimicrobial effective substance, method of production thereof and use

Country Status (2)

Country Link
EP (1) EP2329720B1 (sk)
SK (1) SK288106B6 (sk)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2473494C1 (ru) * 2011-09-30 2013-01-27 Юлия Алексеевна Щепочкина Сырьевая смесь для получения штукатурки
CN111057556A (zh) * 2019-12-24 2020-04-24 鞍钢集团矿业有限公司 一种滨海盐碱地改良剂以及改良方法
CN114276056B (zh) * 2021-12-21 2022-10-11 邯郸市建业建设工程质量检测有限公司 一种多元固废协同利用制备蒸压灰砂砖的方法
CN114538449A (zh) * 2022-02-10 2022-05-27 贵州理工学院 一种用微硅粉为原料制备工业硅精炼渣剂的方法

Family Cites Families (35)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4556426A (en) 1983-06-13 1985-12-03 Tile Council Of America, Inc. Fungicidal grout composition
DE3821730A1 (de) 1988-06-28 1990-01-11 Daimler Benz Ag Bremsgeraet
JP3057773B2 (ja) 1991-02-05 2000-07-04 不二製油株式会社 パイの製造方法
US5766611A (en) 1991-02-22 1998-06-16 Ishizuka Garasu Kabushiki Kaisha Cosmetic products containing a soluble glass
JP3271206B2 (ja) 1993-03-18 2002-04-02 ソニー株式会社 自動処理装置
EP0639366A1 (en) 1993-08-19 1995-02-22 Kingstar Technology Limited (Uk) Hydroxyapatite cement as bone or tooth replacement
JPH08109108A (ja) 1994-10-07 1996-04-30 Yuusuke Ogura モルデナイトを利用した複合素材からなる抗菌性を具えた建築用資材と、その製造方法
JPH08259298A (ja) 1995-03-17 1996-10-08 Toyo Coated Sando Kk 抗菌・防カビ性セメント系モルタル材
JPH092859A (ja) 1995-06-21 1997-01-07 Nippon Concrete Ind Co Ltd 防藻および防カビコンクリート
JPH09221347A (ja) 1996-02-13 1997-08-26 Toyo Ink Mfg Co Ltd コンクリートまたはモルタル用劣化防止剤、それを含有するコンクリート、モルタル、ならびにコンクリートまたはモルタル用塗料
JP2978116B2 (ja) 1996-07-09 1999-11-15 正栄建装株式会社 石造物の修復方法
JPH11302058A (ja) 1998-04-17 1999-11-02 Nakadoi Riken Kk カビ菌の殺菌セメントおよびその製造方法
JPH1112017A (ja) 1998-05-08 1999-01-19 Toto Ltd 防菌防カビ性を有する建築用基材
EP0979607A1 (en) * 1998-06-29 2000-02-16 Nobushige Maeda Inorganic antibacterial-mildewproofing agent, antibacterial resin composition and antibacterial resinous article using the agent
US5968253A (en) 1998-07-31 1999-10-19 Norian Corporation Calcium phosphate cements comprising antimicrobial agents
WO2000015167A1 (en) 1998-09-10 2000-03-23 Usbiomaterials Corporation Anti-inflammatory and antimicrobial uses for bioactive glass compositions
JP2000219564A (ja) 1999-02-02 2000-08-08 Otsuka Chem Co Ltd セメント組成物
JP2001106607A (ja) 1999-10-04 2001-04-17 Kubota Corp コンクリート/モルタル劣化防止用抗菌剤および抗菌剤含有コンクリート又はモルタル
RO120968B1 (ro) 2000-07-06 2006-10-30 S.C. Chematex Import Export S.R.L. Compoziţie pe bază de ciment cu adaosuri pentrubetoane adezive, cu proprietăţi fungicide
JP4642202B2 (ja) * 2000-09-18 2011-03-02 電気化学工業株式会社 セメント混和材及びセメント組成物
CN1202034C (zh) 2000-09-29 2005-05-18 兴亚硝子株式会社 抗菌性玻璃及其制造方法
US20050126430A1 (en) 2000-10-17 2005-06-16 Lightner James E.Jr. Building materials with bioresistant properties
JP2002235008A (ja) 2001-02-09 2002-08-23 Asahi Kasei Corp 有機−無機複合材料
DE10122262A1 (de) 2001-05-08 2002-11-21 Schott Glas Polymere mit bioaktivem Glas mit antimikrobieller Wirkung
US6765038B2 (en) 2001-07-27 2004-07-20 3M Innovative Properties Company Glass ionomer cement
JP4291543B2 (ja) 2002-03-29 2009-07-08 三洋化成工業株式会社 セメント用抗菌・防カビ剤
US6924325B2 (en) 2002-06-21 2005-08-02 Kerr Corporation Silver-containing dental composition
JP3973546B2 (ja) 2002-12-06 2007-09-12 電気化学工業株式会社 抗菌・抗カビ性を有する水硬性材料、セメント組成物、及びそれを用いた抗菌・抗カビ剤
JP3993850B2 (ja) 2003-11-04 2007-10-17 電気化学工業株式会社 セメント組成物
JP4676709B2 (ja) 2004-03-09 2011-04-27 日本エンバイロケミカルズ株式会社 殺菌組成物、その製造方法及び殺菌方法
BRPI0514897B1 (pt) 2004-09-03 2019-09-10 Microban Products composição de cimento antimicrobiana e método para sua fabricação
WO2006064060A1 (en) 2004-12-16 2006-06-22 Glaverbel Substrate with antimicrobial properties
JP4942949B2 (ja) 2005-05-26 2012-05-30 電気化学工業株式会社 セメント組成物
JP2006335597A (ja) 2005-06-01 2006-12-14 Saeki:Kk ドライ型プレミックスモルタル組成物
KR100600440B1 (ko) 2005-08-05 2006-07-13 정시영 유동성이 우수한 무기계 그라우트 조성물과 이를 항균성탄소섬유패널과 함께 이용한 콘크리트 구조물 보강공법

Also Published As

Publication number Publication date
EP2329720A2 (en) 2011-06-08
EP2329720A3 (en) 2012-02-15
SK288106B6 (sk) 2013-08-02
EP2329720B1 (en) 2018-02-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101370976B1 (ko) 천연 항산화물을 포함한 지오폴리머 모르타르 및 이의 시공방법
KR101367790B1 (ko) 친환경 저알칼리성 콘크리트 형성용 조성물
KR102173957B1 (ko) 내산 기능을 가진 미생물과 고황산염 시멘트를 이용한 콘크리트 구조물 보수보강용 수중 불분리 모르타르 조성물 및 이를 이용한 시공방법
KR100917452B1 (ko) 다성분계 혼합시멘트, Na형―인공Zeolite및 성능향상용 신소재를 이용한 고내구성의 친환경 고기능성 콘크리트의 제조방법
KR101931158B1 (ko) 인산계 세라믹 조성물 모르타르와 이를 이용한 콘크리트 구조물 단면보수 및 표면보호 시공방법
KR101779935B1 (ko) 박테리아 슬라임 기반 콘크리트 보호 코팅재 개발
EP4071124A1 (en) Concrete oyster attachment base and preparation method therefor, and marine ecological engineering construction method
SK500432009A3 (sk) Antimikrobiálne účinná látka pre stavebníctvo, spôsob jej výroby a použitie
Strigáč et al. The fungistatic properties and potential application of by-product fly ash from fluidized bed combustion
Mondal et al. Biomineralization, bacterial selection and properties of microbial concrete: A review
JP6785771B2 (ja) 防草材及びその使用方法
CN108264259A (zh) 复合型粉煤灰激发剂及应用
JP2002363560A (ja) 高含水軟弱土壌改良用団粒状固化剤
JP7060935B2 (ja) 防草材及びそれの使用方法
JP4942949B2 (ja) セメント組成物
MX2009009209A (es) Cemento resistente al sulfato.
JP2002128550A (ja) アルカリ系硬化剤ならびに耐水・耐熱性固化体とその用途
Strigáč et al. Fungistatic properties of granulated blastfurnace slag and related slag-containing cements
JP3394113B2 (ja) 抗菌・抗カビ性を有する水硬性材料、セメント組成物、及びそれを用いた抗菌・抗カビ剤
JP2002249348A (ja) 常温水硬性固化材ならびに多孔質の耐水・耐熱性固化体
JP7532327B2 (ja) セメント組成物及びそれを用いた補修方法、並びに、コンクリート構造物
KR20110073780A (ko) 미생물을 이용한 고기능성 흙조성물
KR20010025183A (ko) 폐기물의 중금속 용출방지를 위한 고형체 제조방법 및이에 의해 제조된 고형체
Tan et al. Aerobic non-ureolytic bacteria-based self-healing cementitious composites: a novel approach without added calcium precursor
Abd Elgaleel Hossin et al. The Anti-Bacterial Lime Mortar Used in the Restoration of Ancient Limestone Buildings by Adding Heavy Metal Oxide

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A Patent lapsed due to non-payment of maintenance fees

Effective date: 20230923