SINAN Sp z o.o. Materiały informacyjne dotyczące technologii SiNaN

Transkrypt

1 A.D. 2011

2 2 Opracowanie to kierowane jest do hodowców trzody chlewnej i osób technicznie obsługujących i nadzorujących te hodowle, jak i osób projektujących i wykonujących niezbędne w takich hodowlach prace budowlane i remontowe. Opis możliwości poprawy parametrów betonów, zapraw i farb ochronnych całej infrastruktury wykorzystywanej przy hodowli trzody chlewnej, w tym instalacji odprowadzania agresywnych odpadów z tym związanych, między innymi gnojowicy.

3 3 Wstęp Opis wybranych zagadnień związanych parametrami środowiskowymi, ilościowymi i jakościowymi na przykładzie gnojowicy. Gnojowica jest ciekłym odpadem powstającym w procesie produkcji trzody chlewnej. Stanowi ona mieszaninę kału i moczu z niewielką ilością wody. Powstaje w technologii bezściołowej, a jej skład może się zmieniać w zależności od ilości stosowanej wody, sposobu żywienia zwierząt itd. Naturalny stosunek kału do moczu u trzody chlewnej wynosi 40:60%, natomiast u bydła 60:40% (Pawełczyk A. i wsp., 2003). Rodzaje gnojowicy Do odchodów zwierząt gospodarskich dostaje się z reguły pewna ilość wody użytkowanej, głównie do mycia kojców, zwierząt i innych czynności sanitarnych. Ilość tej wody nie powinna przekraczać 10-20% ilości odchodów, czyli około 10 dm3 na dobę. W praktyce ilości wody są znacznie większe, szczególnie na fermach trzody chlewnej oraz tam, gdzie wspomagany jest spływ gnojowicy wodą. Zależnie od ilości wody w odchodach, gnojowica może być gęsta lub rozcieńczona, przy czym określa się granice podziału zawartością 8% suchej masy. Gnojowicę rozcieńczoną otrzymuje się, jeżeli dodatek wody przekracza 20% odchodów, a zawartość suchej masy jest mniejsza niż 8%. W procesach przygotowania gnojowicy do rolniczego wykorzystania powstaje gnojowica uzdatniona, z której można wyodrębnić: 1. Skratki zanieczyszczenia stałe zatrzymane podczas przepływu przez kraty, 2. Kożuch substancje stałe wyniesione na powierzchnię gnojowicy w procesie flotacji, podczas przetrzymywania w bezruchu, 3. Frakcję stałą oddzielone z gnojowicy części stałe, 4. Frakcję płynną składowa gnojowicy konsystencji płynnej, powstająca po oddzieleniu frakcji stałej (Kołacz R. i wsp., 2006). W niektórych fermach do gnojowicy doprowadzona jest gnojówka z budynków, gdzie stosuje się bezściółkowy system utrzymywania zwierząt. Doprowadzane są również do gnojowicy ścieki z pomieszczeń pomocniczych i towarzyszących fermie, lub ścieki z zewnątrz, zarówno bytowo-gospodarcze jak i przemysłowe. W związku z tym wprowadzono jeszcze podział gnojowicy na gnojowicę pełną (bez dodatku gnojówki i ścieków) i niepełną (z dodatkiem gnojówki i ścieków) (Kutera J., 1994). Odchody świń żywionych paszami zbożowymi zawierają więcej suchej masy, azotu i fosforu oraz mniej potasu w porównaniu do gnojowicy świń żywionych ziemniakami. Przy żywieniu ziemniakami gnojowica zawiera natomiast więcej potasu. Skład gnojowicy Głównymi składowymi gnojowicy jest kał i mocz. Kał będący odpadkowym produktem trawienia zawiera: pozostałości paszy; niestrawione oraz strawione albo niewchłonięte części, surowy włóknik, części zdrewniałe, celulozę, włosy, części roślin w różnym stopniu rozkładu oraz materiały mineralne i wodę, wydzieliny organizmu z przewodu pokarmowego; sekrecje, substancje mineralne i epitel jelit,

4 4 bakterie i produkty ich przemiany materii. Mocz jest wodnym roztworem nieorganicznych i organicznych związków azotu z przemiany materii substancji białkowych i niebiałkowych oraz witamin, hormonów i enzymów (Kutera J., 1994). Na ilość wydzielin mają wpływ czynniki zależne od zwierząt oraz od systemu chowu. Ilość kału, moczu zależy od: gatunku, rasy, masy ciała, wieku, różnic genetycznych, stopnia rozwoju, fazy produkcji, ruchu i przyzwyczajeń zwierząt, a nawet takich psychicznych czynników jak strach i podniecenie. Z zewnętrznych czynników zasadniczy wpływ ma ilość i jakość paszy oraz jej obróbka i przygotowanie. Na pobieranie i wykorzystywanie paszy i zwiększenie ilości ekskrementów ma wpływ: rozdrabnianie, mielenie, podgrzewanie, przegrzanie, moczenie, pęcznienie, zamarzanie, paletowanie itp. Z zasady przy skarmianiu paszami soczystymi zwierzęta wydalają większe ilości odchodów niż przy żywieniu paszami suchymi. Na ilość wydzielanych ekstrementów mają wpływ warunki klimatyczne i ilość wypijanej wody przez zwierzęta (Głaszczka A. i wsp., 2004). Przeciętna ilość odchodów wydalanych przyjmuje się za przeciętną, jeśli zwierzęta wydzielają kał i mocz proporcjonalnie do swojej masy ciała w stosunku kału do moczu u trzody chlewnej 2/3, natomiast u bydła 3/2 (Tab. 1). kg/szt./doba Trzoda chlewna Kału Moczu Razem Prosięta 2 miesięcy 0,6 1,0 1,0 1,5 1,6 2,5 Warchlaki 4 miesięcy 1,0 14 1,5 2,1 2,5 3,5 Tuczniki i loszki 1,5 2,0 2,5 3,0 4,0 5,0 Maciory 2,0 2,4 3,0 3,6 5,0 6,0 Knury 1,7 2,1 2,8 3,4 4,5 5,5 Tabela (TAB. 1) Przeciętne ilości odchodów wydzielanych przez trzodę chlewną (Kutera J. 1994) Skład fizykochemiczny i biologiczny gnojowicy trzody chlewnej Na ustalenie składu gnojowicy mają wpływ: dokładność pobrania prób i prawidłowość oznaczeń; gatunek, wiek, sposób karmienia zwierząt; składniki gnojowicy; gospodarka gnojowicą. Skład chemiczny gnojowicy zależy głównie od rodzaju zadawanej paszy. Różnice w składzie dla trzody chlewnej dotyczą przede wszystkim potasu, w mniejszym stopniu suchej masy, azotu i wapnia. Odchody świń żywionych paszami zbożowymi zawierają więcej suchej masy, azotu i fosforu oraz mniej potasu w porównaniu do gnojowicy świń żywionych ziemniakami. Przy żywieniu ziemniakami gnojowica zawiera więcej potasu. W gnojowicy azot występuje w połączeniach organicznych i mineralnych. Wśród związków organicznych należy wymienić: białka, aminokwasy, mocznik, kwas hipurowy oraz inne. Około 50-60% azotu w gnojowicy trzody chlewnej występuje w formie amonowej, łatwo dostępnej dla roślin (Kołacz R. i wsp., 2006). Przeciętnie ilość podstawowych składników nawozowych w gnojowicy trzody chlewnej w kg od 1 DJP w ciągu roku wynoszą: N 105,6; P 28,8; K 41,1; Ca 35,3; Na 11,0; Mg 10,0. W odróżnieniu od obornika czy kompostu, gnojowica ma właściwości bliższe nawozom mineralnym, bowiem szybciej uwalnia do gleby substancje mineralne. W ciągu roku wykorzystanie azotu może wynieść nawet do 80%, podczas gdy, tradycyjny obornik uwalnia azot stopniowo, co może trwać nawet 3-5 lat. Także potas i fosfor z gnojowicy są wykorzystywane znacznie szybciej: odpowiednio do 95 i 65% rocznej dawki.

5 5 Odczyn gnojowicy jest stabilny. Gnojowica bydlęca i trzody chlewnej ma odczyn zasadowy (bydlęca ok. 7,2, a trzody ok. 7,0) (Głaszczka A. i wsp., 2004). Gnojowica trzody chlewnej jest zasobniejsza w fosfor od gnojowicy bydlęcej. Zawartość wapnia, magnezu i sodu jest różna tylko w niewielkim stopniu. Gnojowica jest materiałem zasobnym w mikroelementy niezbędne dla rozwoju roślin. Gnojowica trzody chlewnej zawiera więcej cynku, manganu i żelaza oraz mniej kobaltu i boru od gnojowicy bydlęcej. Występują też różnice w zawartości miedzi i molibdenu między gnojowicami zagranicznymi, a pochodzącymi z ferm krajowych. * w powyższej części wykorzystano opracowanie, które zostało wykonane przez Damian Knecht, Anna Jankowska Instytut Hodowli Zwierząt, Uniwersytet Przyrodniczy we Wrocławiu Opis technologii SiNaN. Współczesne betony i zaprawy wykazują wraz z upływem czasu coraz szybsze oznaki korozji i erozji. W szczególności w kontakcie z gnojowicą. W tak niekorzystnym środowisku (agresywnym chemicznie) betony i zaprawy, jak i warstwy ochronne są narażone na szczególnie szybką degradację. Jednak nie zawsze tak było. Znamy z historii wiele przykładów architektury, które pomimo upływu setek lat (a niekiedy nawet i tysięcy) nadal trwają w całości. Dziś, już po kilku latach, niektóre nowe budowle wymagają remontu co najmniej zewnętrznej warstwy. To właśnie spowodowało zainteresowanie się autorów technologii SiNaN, dawnymi technologiami wytwarzania i obróbki betonów i zapraw, jak również ich napraw. Po przeanalizowaniu skutków stosowania poszczególnych, tradycyjnych rozwiązań, najbardziej trafne okazało się stosowanie naturalnych środków mineralnych i organicznych. Dawniej stosowane rozwiązania były dla autorów technologii SiNaN inspiracją do dokładnego studium nad tym, jak stworzyć optymalne środowisko do powstania najlepszej dla danego przeznaczenia trwałej struktury. W technologii SiNaN w zachodzących reakcjach chemicznych podczas wiązania betonu wykorzystywane są katalizatory organiczne lub mineralne umożliwiające powstanie specyficznej struktury. Czasami potrzebna jest struktura hydrofobowa, a innym razem struktura o dużej wytrzymałości mechanicznej, a jeszcze innym razem potrzebna jest struktura dająca dobre parametry termoizolacyjne. Zdarza się, że wymagane jest łącznie różnych parametrów. Nie ma jednej uniwersalnej struktury pozwalającej spełniać wszelkie oczekiwania. Dlatego twórcy SiNaN przygotowali cała gamę produktów i nadal trwają prace nad kolejnymi wariantami aplikacyjnymi. W przypadku napotkania problemu wcześniej nieuwzględnianego w tworzonych produktach technologii SiNaN twórcy są gotowi podjąć się rozwiązania nowego jakościowo zadania. Jest to możliwe dzięki opanowaniu inżynierii materiałowej dotyczącej wiązań mineralnych pozwalających osiągać zadane właściwości i ich parametry. Tak też było w przypadku podejścia do problemu korozji wywoływanej gnojowicą. Szczegółowa analiza składu chemicznego agresywnego chemicznie czynnika, jak i skutków jego działania w betonach pozwoliła na opracowanie modelu, który pozwala zarówno przywracać początkową wartość wytrzymałości i odporności jak i uzyskiwać lepsze parametry już na etapie tworzenia betonów i innych struktur mineralnych. Rozumiejąc dwa główne czynniki decydujące o powyższych parametrach możemy naprawiać struktury jak i nadawać im nowe cechy.

6 6 Stosując SiNaN osiągamy znaczną (do kilkudziesięciu procent) poprawę odporności chemicznej (na zasady, kwasy, sole oraz oleje i smary) i mechanicznej betonów (zarówno na ściskanie jak i na rozciąganie) i zapraw. Uzyskujemy to głównie poprzez sterowanie procesami krystalizacji nowych wiązań (w przypadku nowotworzonych betonów z dodatkami SiNaN) jak i rekrystalizacji niezwiązanych wcześniej wiązań wewnątrz betonów (utworzonych bez dodatków SiNaN). Poprawę parametrów uzyskuje się poprzez odpowiednie ukierunkowanie przepływów energii pomiędzy poszczególnymi komponentami struktur betonów i zapraw. Dzięki zaprogramowaniu na poziomie nano- i mikroskopowym procesów zachowań poszczególnych grup krystalitów oraz szybkości penetracji w strukturze inhibitorów powstawania nowych, trwałych wiązań (z niezwiązanych komponentów wewnątrz struktur mineralnych) w technologii SiNaN, panujemy nad procesami krystalizacji i rekrystalizacji 100% wiązań. Dzięki tym mechanizmom możemy również sterować procesami wiązania wody wewnątrz powstałych struktur. Dzięki sterowaniu procesami przepływu energii (w tym tworzącej wiązania) są przewidywalne i ukierunkowane zgodnie z założeniami twórców. Dzięki temu możemy wykonywać struktury skutecznie odporne na wiele czynników takich jak mróz, sole, kwasy, zasady, oleje i smary, które w normalnych betonach mają duży wpływ na ich przyspieszoną korozję i erozję. Technologia SiNaN pozwala na regulację obiegu i dostępności wody podczas tworzenia się wiązań, jak i po ich powstaniu (w przypadku napraw struktur powstałych bez użycia technologii SiNaN). Dzięki temu produkty SiNaN potrafią skutecznie łączyć ze sobą niezależne rodziny już związanych struktur betonów oraz zwiększać ich wytrzymałość (tzw spawanie betonów). Wiąże się to m.in. z tym, że podczas powstawania wiązań (krystalizacji) w klasycznym betonie powstaje wysoka temperatura, która znacznie utrudnia (a niekiedy nawet lokalnie uniemożliwia) dostępność wody w całej objętości. W wyniku tych trudności w klasycznych betonach po zakończeniu czasu wiązania powstaje od kilkunastu do kilkudziesięciu procent niezwiązanych wiązań krystalicznych, które wpływają na to, że w strukturze powstają mikro i makropory oraz mikrokapilary, którymi klasyczny beton może być penetrowany m.in. przez wodę. W przypadku technologii SiNaN woda będąc w stanie związanym w postaci żel/zolowej jest uwalniania stopniowo i w momencie, w którym jest to wymagane przez powstające wiązania krystaliczne. Uwalnia się tam, gdzie jest potrzebna, ponieważ jest obecna w całej objętości (uzyskuje się to poprzez dobór wielkości parametrów fizykochemicznych, anizotropowych makroskopowo struktur o odpowiednich potencjałach chemicznych). Dzięki temu rozwiązaniu temperatura betonu z dodatkami SiNaN nie ulega wahaniom (poza krótkimi i niewielkimi odchyłami opis w dalszej części opracowania). Dodatkową cechą jest taka konfiguracja wiązań wody i pozostałych komponentów, że są one sitem molekularnym w całej objętości. Odpowiednia konfiguracja postaci żel/zolowej pozwala programować szybkość i jakość powstałych struktur molekularnych, co decyduje o końcowych parametrach fizykochemicznych i zachowaniu się względem środowiska naturalnego w sposób neutralny. Dlatego możemy uzyskiwać wodoszczelność, odporność na sole, kwasy, zasady oraz oleje i smary jak i zwiększać wytrzymałość struktur mineralnych (nawet tych już istniejących). Ponieważ woda jest w stanie związanym, betony z dodatkami SiNaN można wiązać w temperaturze ujemnej (nawet do -25 C nie ma oznak zamarzania), bez jakiejkolwiek utraty parametrów, a w niektórych przypadkach (jak np. wytrzymałość końcowa) można zauważyć nawet ich polepszenie. Temperatura ujemna, ma jedynie wpływ na szybkość krystalizacji wiązań.

7 7 Najnowsze opracowania SiNaN pozwalają cieszyć się również możliwością połączenia klasycznej technologii wiązań mineralnych jak i wiązań polimerowych. Pozwala to uzyskiwać jeszcze lepsze parametry zwłaszcza w dziedzinie inplantacji w strukturę dodatkowych składników. Dzięki elastycznej recepturze możemy doprowadzić do użycia klasycznych betonów (z dodatkami SiNaN) jako separatorów i/lub ochrony przed zagrożeniami, w tym przed skutkami promieniowania neutronowego. Klasyczne betony (w tym tzw. betony ciężkie np z dodatkiem barytu) nie wyczerpywały w pełni pokładanych w nich oczekiwań, zwłaszcza w dedykowanych zastosowaniach do pracy w ekstremalnie trudnych warunkach. Technologia SiNaN jako dedykowany produkt przewyższa dziś dostępne na rynku produkty. Zwiększona wytrzymałość betonów i struktur powstałych przy użyciu technologii SiNaN dotyczy zarówno wytrzymałości na ściskanie jak i na rozciąganie. Ma to ogromne znaczenie zwłaszcza w rejonach, w których często występują trzęsienia ziemi, bowiem w krótkim czasie rozciągania betonów podczas wstrząsów dochodzi do największych ich zniszczeń. Dzięki SiNaN konstrukcje będą bardziej odporne również na wstrząsy. Przeprowadzone badania. Przeprowadzono wiele badań, zarówno parametrów fizycznych i chemicznych jak i względem przemian w samej strukturze betonu związanej ze znajdująca się tam wodą. Wybrane badania: Przeprowadzone w IEA (Instytucie Energii Atomowej) obecnie od września 2011 roku NCBJ (Narodowe Centrum Badan Jądrowych) w Świerku badania miały na celu sprawdzenie, co się dzieje z wodą związaną w strukturze betonów z dodatkami SiNaN oraz jak przebiegają reakcje krystalizacji w ujęciu energetycznym (zmiana typu reakcji tworzenia się wiązań z egzotermicznej na endotermiczneną). Poniżej znajdują się zdjęcia ukazujące stopień penetracji wody w strukturze. Zdjęcie 1a Zdjęcie 1b Zdjęcie 1 (a i b) przedstawia obraz uzyskany metodą neutronografii. W kolorze niebieskim (a) oznaczone są próbki przed wygrzewaniem 12h w temperaturze 200 C, a w kolorze czerwonym (b) po wygrzewaniu. Betony związane przez 4 tygodnie znajdowały się

8 8 całkowicie pod wodą (były zanurzone na głębokości około 10cm pod powierzchnią wody). Pozwoliło to na uznanie ich za całkowicie nasączone wodą, co potwierdziło obrazowanie neutronowe. Próbki zawierały odpowiednio: - próbka 1 związaną strukturę betonu bez dodatków SiNaN (po czterech tygodniach od rozpoczęcia wiązania) - próbka 2 niezwiązaną strukturę betonu bez dodatków SiNaN (bezpośrednio po wmieszaniu składników betonu) - próbka 3 związaną strukturę betonu z dodatkami SiNaN (po czterech tygodniach od rozpoczęcia wiązania) - próbka 4 niezwiązaną strukturę (bezpośrednio po wymieszaniu składników betonu + SiNaN) Rozmycie krawędzi na zdjęciu 1a próbki 2 i 4 wynika z faktu umieszczenia w badanej próbce niezwiązanej struktury przez co zawierały one początkowo dużo niezwiązanej wody. Na zdjęciu 1b widać wyraźnie, że próbki betonu (związanego i niezwiązanego podczas umieszczania w próbce 1 i 2) bez dodatków SiNaN wyschły (woda odparowała jaśniejszy kolor). Oznacza, to że taki beton nie ma w sobie wolnej wody. Jednak taki stan wcale nie jest dobry, bowiem w miejsca po odparowanej wodzie w miarę dostępności wody w otoczeniu (po jej pojawieniu się) wniknie nowa woda z zewnątrz i doprowadzi do szybszego procesu erozji/korozji. W przypadku betonów z dodatkami SiNaN woda jest cały czas obecna w objętości betonu, ale w formie związanej i dzięki temu nie ma możliwości, aby woda z zewnątrz mogła spenetrować przestrzeń betonów z SiNaN. Ta związana woda jest skuteczną zaporą dla wody (sitem molekularnym) znajdującej się na zewnątrz struktury i nie ulega mieszaniu się z nią. Rys. 2. Układ testowy przesiąkliwości. Aby sprawdzić, czy woda umieszczona w betonach z dodatkami SiNaN jest trwale związana przeprowadzono drugi test. Polegał on na umieszczeniu w wodzie wszystkich próbek. Próbki ustawiono tak, że wszystkie były zanurzone dokładnie 2 cm pod woda, a woda miał dostęp do całej podstawy próbki (bez możliwości nasiąkania bokami). Widok układu testowego przedstawia poniższa wizualizacja (w trosce o zachowanie tajemnicy oraz dla zwiększenia czytelności autorzy, pracujący nad ochroną produktów SiNaN, w tym opracowaniu zamieszczają jedynie w postaci wizualizacji). Ponieważ betony z dodatkami SiNaN nie pozwalają na penetrację wody (bo stanowią dla niej blokadę), dlatego, aby doświadczenie było miarodajne usunięto pewną ilość betonów z dodatkami SiNaN (kolor niebieski), a powstałą w ten sposób przestrzeń wypełniono materiałami o bardzo dużej higroskopijności z włóknami ułożonymi w sposób pozwalający na wystąpienie zjawiska osmozy (kolor biały nad kolorami niebieskim i czerwonym). Dokładnie

9 9 tak samo uczyniono z betonami bez dodatków SiNaN (kolor czerwony). Wysokość na jaką mogła dojść woda w sączkach jest wyznacznikiem jej dostępności na górnej powierzchni betonów w ilości możliwej do przesiąknięcia przez zadaną grubość betonów (testowano grubość 4 cm). Badania wykazały, że po niespełna 48 godzinach przez zwykły beton (bez dodatków SiNaN) o grubości około 4 cm przejdzie woda (pojawi się na powierzchni). Przez beton o grubości 4 cm powstały w wyniku wygrzewania w komorze termicznej z mokrej zaprawy betonowej, woda była wstanie spenetrować w czasie niecałych 5 godzin. Prawdopodobnie jest to spowodowane zbyt szybkim osuszaniem w komorze termicznej (wiązania w tak powstałym betonie są nieregularne i stanowią łatwy do pokonania opór). Zdjęcie 3. Zdjęcie 3 pokazuje brak różnic w przenikaniu wody w betonie z dodatkami SiNaN po 28 dniach (1) i po kilku godzinach (2) od zmieszania składników. Poniżej znajdują się wykresy wykazujące zmiany charakteru powstawania wiązań z egzotermiczności w endotermiczność (przed i po zadziałaniu SiNaN) i z upływem czasu w końcowym efekcie w postaci reakcji endotermicznej (po zadziałaniu SiNaN) w przeciwieństwie do klasycznych betonów, których reakcje są egzotermiczne). Próby były przeprowadzone w temperaturach z zakresu od -30 C do +50 C. Poniżej przedstawiamy otrzymane wyniki dla kilku temperatur (30 C, 40 C i 50 C).

10 10 Wykresy (4) zmiany temperatury w próbkach betonów z dodatkiem SiNaN podczas wiązania w trakcie procesu namakania prowadzonego przy temperaturze otoczenia wynoszącej 30 ºC (a), 40 ºC (b) i 50 ºC (c). Punkty pomiaru temperatury G. H, I, J znajdowały się odpowiednio 21, 31, 41 i 100 mm od dolnego (zanurzonego w wodzie) końca próbki. Dwa powyższe badania wykazały, że zmieniają się parametry betonu już na etapie krystalizacji struktur (ich powstawania). A zmiany te mają bardzo duże znaczenie dla końcowo uzyskiwanych parametrów struktur. Poprawiają ich wytrzymałość nawet o kilkadziesiąt procent względem identycznych składów betonów, ale bez dodatku SiNaN. Zmienia się cała struktura, zarówno wewnątrz jak i na zewnątrz.

11 11 Zwiększa się hydrofobowość powierzchni narażonych na kontakt z wodą i cieczami agresywnymi. Może to mieć zastosowanie w korytach prowadzących ciecze agresywne lub o znacznym stopniu toksyczności. Przy zastosowaniu SiNaN znacznie zmniejszamy porowatość struktury. Nawet bez warstwy wygładzającej osiągamy bardzo dużą gładkość. Poniższe zdjęcia przedstawiają powierzchnię betonu z dodatkiem SiNaN powstałą samoistnie (bez wygładzania mechanicznego) w normalnych warunkach środowiskowych. a) b) Zdjęcie 5. Widok powierzchni betonu z dodatkami SiNaN powiększony mikroskopem optycznym a) 100 razy, b) 200 razy Aby naprawić strukturę betonowych rur lub rynien należy użyć betonu z dodatkami SiNaN. Jeśli wcześniej nie użyto SiNaN jako dodatku do betonu z którego rury lub rynny zostały zbudowane (zdjęcie 6a) należy nanieść warstwę naprawczą SiNaN (zdjęcie 6b). Po upływie zadanego czasu cały beton ulegnie naprawie (zdjęcie 6c) w całej swojej objętości. a) b) c) Zdjęcie 6. Naprawa rur i rynien betonowych bez dodatku SiNaN. Do szczególnie agresywnych lub niebezpiecznych (np. radioaktywnych) cieczy zaleca się zastosowanie specjalnego hydrofobizatora powierzchni również z rodziny SiNaN. W takim przypadku prowadnice koryta lub rynny od wewnętrznej strony powinny zostać wykonane z betonu z dodatkami SiNaN a dodatkowo na tak powstałą strukturę należy nanieść specjalny dodatek SiNaN dodatkowo zwiększający zarówno gładkość jak i hydrofobowość powierzchni. W przypadku, gdy naprawiamy lub przystosowujemy do cieczy agresywnych prowadnice cieczy wykonane z klasycznych betonów bez dodatków SiNaN

12 12 nakładamy dwie warstwy (od zewnątrz i od wewnątrz zdjęcie 7a). Jeżeli konstrukcje dla cieczy agresywnych są wykonane z betonów z dodatkami SiNaN wystarczy jedna warstwa ochronna (od wewnątrz zdjęcie 7b). Dzięki temu rozwiązaniu zyskamy optymalną wytrzymałość zarówno mechaniczną jak i chemiczną. a) b) Zdjęcie 7. Naprawa i/lub budowa rur i rynien Betonowych z przeznaczeniem do szczególnie agresywnych cieczy. Aby naprawić popękaną strukturę mineralną (tzw. spawanie betonów), w pierwszej kolejności należy uzupełnić szczeliny betonem z dodatkami SiNaN, a następnie nanieść warstwę hydrofobizującą SiNaN (podobnie jak na zdjęciu 7a). Wówczas uzyskamy zarówno wzmocnioną ochronę powierzchni, jak i penetrację wewnątrz zniszczonej struktury. Dzięki zastosowaniu SiNaN powstanie lita struktura o dużej wytrzymałości. Zdjęcie 8 pokazuje wzmocnienie istniejącej struktury mineralnej do wartości pierwotnej lub niekiedy ją przewyższającej. Dzięki temu w dużym zakresie można naprawić potencjalne błędy całej struktury mineralnej. Niekiedy w wyniku błędu ludzkiego, lub awarii maszyn dochodzi do powstania struktury o niższych parametrach niż zakładane, np. mniejsza wytrzymałość mechaniczna, czy słabsza odporność na czynniki zewnętrzne. Jeśli nie doszło do pokrycia takiej struktury izolacyjnymi membranami (nie będących integralną częścią struktury, a jedynie połączonymi z nią powierzchniowo środkiem) np. z żywic czy syntetycznych polimerów, które uniemożliwią mechanicznie penetrację, to preparaty SiNaN będą mogły przywrócić pierwotnie zakładane parametry. Uczynią to, poprzez rekrystalizację i krystalizację niezwiązanych wiązań krystalicznych znajdujących się w strukturze (Rys 8). a) odwiert wykonany 7 dni po nałożeniu warstwy naprawczej b) naprawiona struktura po 3 latach od nałożenia warstwy naprawczej Zdjęcie 8. Naprawa klasycznymi wypełniaczami, bez penetracji i naprawy struktury.

13 13 Na Zdjęciu 8a widać wyraźnie, że spoiwo łączące kruszywo jest znacznie słabsze i dlatego wokół kruszywa widać wyraźne głębsze ślady po wiertnicy niż na samym kruszywie. Po rekrystalizacji wiertnica zostawia ślady identycznej głębokości co oznacza, że twardość spoiny jest równa twardości kruszywa. Wzmocnienie spoiny łączącej kruszywo wynika z rekrystalizacji oraz krystalizacji niezwiązanych wcześniej wiązań, które występują w klasycznych betonach. Większa ilość wiązań skutkuje większą wytrzymałością, a ich nowa konfiguracja powoduje zwiększenie gęstości i zwiększa stopień rozdrobnienia kryształów bazowych, co skutkuje m.in. większa gęstością. Dodatkowo jako wariant, naprawiana struktura dzięki technologii SiNaN może nabyć nowe cechy (np. odporność na zadane czynniki chemiczne lub fizyczne). Wynika to głównie z nowej konfiguracji wiązań. W zależności od rodzaju środowiska istnieje potrzeba dostosowania struktur betonowych. Dzięki technologii SiNaN możemy wpływać na rodzaj powstającej nowej struktury lub modyfikację starej. Technologia SiNaN daje możliwość połączenia dwóch różnych rodzin betonów. Technologia SiNaN może być zastosowana do tzw. spawania betonów o ile wcześniej nie były w szczelinach i pęknięciach naprawianych struktur umieszczane inne środki. Inne niż SiNaN środki najczęściej powodują powstanie membrany uniemożliwiającej głęboką penetrację naprawianych struktur, same jednak również ich nie penetrując. Powierzchowne związanie struktur daje słabe możliwości wytrzymałościowe spoiny łączącej (Rys. 9). Z czasem pęknięcia się powiększą i trzeba będzie uzupełniać nowo powstałe przestrzenie. a) nowy beton b) popękana struktura c) struktura naprawiona wypełniaczem, który nie penetruje Rys. 9 naprawa klasycznymi wypełniaczami, bez penetracji i naprawy struktury. Analogicznie można tę sytuacje porównać do słabego i silnego korzenia rośliny. Tylko i wyłącznie silny korzeń utrzyma w trudnych warunkach roślinę, ponieważ ma dużo odgałęzień i potrafi dzięki temu wytworzyć dużą odporność na wyrwanie (duża wartość siły zrywającej przyczepność). Podobnie jest w przypadku łączenia dwóch różnych struktur mineralnych (betonowych) lub naprawy tej samej, ale spękanej i/lub ze szczelinami. Tylko i wyłącznie głęboka penetracja wewnątrz struktur zapewni odpowiednio dużą wytrzymałość mechaniczną i/lub chemiczną. Technologia SiNaN potrafi zapewnić dostateczną penetrację, by powstała spoina łącząca o wytrzymałości takiej samej jak łączone materiały (Rys. 10). Jeśli potrzebna będzie taka spoina to może ona przewyższać wytrzymałość łączonej struktury.

14 14 a) nowy beton b) popękana struktura c) struktura naprawiona SiNaN, po naprawie tworzona jest nowa jednolita struktura Rys. 10 naprawa z zastosowaniem SiNaN, z penetracją i naprawą struktury. Podobnie możemy wzmacniać wytrzymałość i odporność na korozję i erozję zbiorników odstojnikowych, szamb jak i stanowisk na których przybywają zwierzęta. Pozwoli to na zwiększenie żywotności boksów jak i całego obejścia łącznie z rynienkami spływowymi. PODSUMOWANIE Powyższe materiały przedstawiają możliwości technologii SiNaN. Przypomnijmy najważniejsze dane zawarte w tym opracowaniu: Technologia SiNaN pozwala: - tworzyć nowe struktury mineralne, wykazujące większą odporność na agresywne środowisko chemiczne - naprawić osłabione lub zniszczone struktury mineralne - dodawać nowe cechy (właściwości) strukturom mineralnym - łączyć różne rodziny betonów - trwałe usunięcie pęknięć poprzez tworzenie monolitowej struktury Aplikacja SiNaN Aby naprawić popękaną strukturę należy oczyścić jej powierzchnię z substancji nie będących naprawianą strukturą (farby, kleje, dodatkowe warstwy ochronne). Jeżeli szczelina jest mniejsza niż 5 mm należy ją poszerzyć do rozmiarów umożliwiających swobodne umieszczenie w niej spoiwa SiNaN. W przypadku pęknięć głębszych niż 5 cm należy przed przystąpieniem do uzupełniania ubytków zastosować produkt SiNaN w postaci mleczka, którego szybkość penetracji jest bardzo duża. Szczegółowe opisy wykonania konkretnych działań będą przekazywane uczestnikom na specjalistycznych szkoleniach w firmie SiNaN. Tylko i wyłącznie ukończenie takiego kursu będzie umożliwiało w pełni poprawne posługiwanie się tą technologią. Na kursie uczestnicy poza wiedzą teoretyczną nabędą umiejętności praktyczne. Poznają szczegółowo każdy etap przygotowania zarówno samych struktur, jak i produktów SiNaN do ich aplikacji. Wymogi te są podyktowane specyficznymi, innymi niż stosowane dziś w budownictwie, właściwościami fizycznymi produktów SiNaN. Również technologia aplikowania i przygotowywania produktów SiNaN odbiega od dziś stosowanych w budownictwie

15 15 technologii. Wiedza nabyta na kursie pozwoli w pełni wykorzystać możliwości technologii SiNaN. Powyższe informacje nie wykorzystują w całości możliwości całej palety produktów SiNaN. Opisane przypadki stanowią jedynie przykładowe możliwości aplikacyjne tej technologii. W przypadku, jeśli macie Państwo jakiekolwiek problemy związana ze strukturami mineralnymi i/lub polimerowymi wykorzystywanymi we wszelkich możliwych rozważaniach inżynieryjnych (drogowych, budowlanych, restauratorskich, naprawczych w tym przy pozbyciu się grzybów, pleśni i wilgoci oraz innych pokrewnych problemów) prosimy o przedstawienie problemu, a nasz zespół naukowy dostosuje we wszystkich możliwych wariantach nasze produkty do użycia ich w celu rozwiązania problemu. Jeżeli mają Państwo pytania, wątpliwości, lub konkretny problem do rozwiązania zapraszamy do kontaktowania się sinan@sinan.pl Telefon: Zapraszamy do współpracy