Deterioration of concrete in hydroelectric power plants- chemical and microbiological factors

Degradacija betona može da bude posledica različitih fizičkih promena kao što su korozija, pucanje, preopterećenje itd. Osim fizičkih promena, na izdržljivost betona mogu da utiču i mikroorganizmi u procesu biodeterioracije. Iako biodeterioracija retko može biti direktan uzrok degradacije, ona znatno ubrzava druge štetne procese kao što su prodor hlorida i karbonacija koji narušavaju strukturu betona [1]. U procesima biodeterioracije mogu da učestvuju različiti mikroorganizmi kao što su bakterije, gljive, alge, lišajevi [2]. Oni utiču na procese deterioracije betona na tri načina: narušavanjem izgleda, što je posledica formiranja biofilma, mehaničkim pucanjem usled rasta i kretanja mikroorganizama i hemijskim putem usled ekskrecije metabolita [3]. Na početku, pH betonske površine je veoma visoka, pa će, ukoliko je vlažnost i količina hranljivih supstanci dovoljna, doći do kolonizacije alkalifilnim i tionskim bakterijama. Produkcijom oksidovanih sumpornih jedinjenja snižava se pH vrednost što povećava kolonizaciju betonske površine neutrofilnim, a potom i acidofilnim mikroorganizmima. Osim promene pH vrednosti, kiseline koje se proizvode direktno utiču na strukturni integritet betona pošto razgrađuju cementni materijal [2]. Usled deterioracije, troškovi održavanja betonskih konstrukcija je povećavaju, što svake godine prouzrokuje znatnu ekonomsku štetu [1, 2, 3]. U okviru ove studije ispitivan je odnos između mikrobnog rasta i različitih hemijskih svojstava uzoraka poreklom iz tri hidroelektrane u Srbiji (HE Đerdap, HE Potpeć, HE Uvac). Uzorkovanje je radjeno na dva mesta na svakoj lokaciji. Ispitivan je broj ukupnih, gvožđevitih, sulfat-redukujućih i tionskih bakterija, kvasaca i plesni kao i pH vrednost i sadržaj sulfata, nitrata, hlorida, mangana, gvožđa, magnezijuma i kalcijuma. Vrednosti pH su bile u opsegu od 8,39- 9,09, koncentracije gvožđa su bile između 151,0- 61.100,0 mg/L, mangana 7,2- 4.900,0 mg/L, sulfata 37,4- 623,7 mg/L, nitrata 1,0- 11,3 mg/L, hlorida 88,2- 1.104,2 mg/L, kalcijuma 5,48- 19,93% i magnezijuma 0,11- 1,26%. Maksimalan broj ukupnih bakterija je bio 6,24x108 cfu/g, kvasaca i plesni 3,12x105 cfu/g, sulfat redukujućih bakterija 2,20x103 cfu/g , tionskih bakterija 2,50x104 cfu/g, a gvožđevitih bakterija 6.4 x 106 cfu/g. Broj mikroorganizama i njihova aktivnost se uobičajeno povezuje sa osnovnim fizičko-hemijskim i hemijskim karakteristikama ispitivanih uzoraka. Hemijski faktori se u ovim uzorcima znatno razlikuju u zavisnosti od mesta uzorkovanja, zbog čega nije moguće odrediti jedan faktor koji bi bio indikator biodeterioracije. Ipak, uzorci uzeti iz HE Đerdap imaju najveći broj tionskih i sulfat-redukujućih bakterija, kao i najveću koncentraciju hlorida. Jedan od uzoraka uzetih iz HE Potpeć imao je najniži broj svih određivanih mikroorganizama kao i ekstremno visoke koncentracije gvožđa i mangana