AT411169B

AT411169B - Behälter für eine flüssigkeit mit schutzelektrode

Info

Publication number: AT411169B
Application number: AT43397A
Authority: AT
Original assignee: Landesberger Maschinenvertrieb
Priority date: 1996-03-13
Filing date: 1997-03-13
Publication date: 2003-10-27
Also published as: CH692039A5; DE19609892A1; ATA43397A; DE19609892C2

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Behälter für eine Flüssigkeit, insbesondere einen Trink- wasserbehälter und eine Elektrode zum Schutz eines solchen Behälters vor einer Schädigung durch Stromfluss.

In den vergangenen Jahren wurden in Trinkwasserbehältern, die aus zementgebundenen Werkstoffen gefertigt sind, an den Behälterwänden inselförmige Aufweichungen beobachtet, die sich überwiegend in dem Bereich der Wände befinden, die ständig vom Trinkwasser benetzt ist.

Diese inselartigen Aufweichungen an der Behälterinnenfläche wurden aufgrund einer Verfärbung der Schadstellen optisch sichtbar. Solche Aufweichungen bzw. Schadstellen sind schon 6 Monate nach Herstellung der Oberfläche, aber auch erst nach vielen Jahren aufgetreten. Die beschädigten Stellen in der Behälterwand zeichnen sich dadurch aus, dass sie im Vergleich zur gewohnten Festigkeit der Betonwandung an Festigkeit verlieren und sich mühelos mit einem stumpfen Ge- genstand abkratzen lassen. Bei besonders schadhaften Stellen wurde bei Beseitigung des aufge- weichten Materials sogar die Bewehrung des Behälters freigelegt.

Dieses Phänomen beschränkt sich nicht ausschliesslich auf zementgebundene Beschichtun- gen, sondern konnte auch an Estrichen, Putzen und Beton festgestellt werden. Ursache dafür sind elektrische Felder, durch deren Einwirkung durch das poröse Gefüge des Betons eine lonenmigra- tion stattfindet. Das Erscheinungsbild und die Zusammensetzung des Betons verändert sich da- durch innerhalb kurzer Zeit, was zu einer Zunahme der Porosität und Permeabilität führte. Solche elektrische Felder werden durch unterschiedliche Stromquellen hervorgerufen, wie z. B. durch Streustrom von zu den Behältern benachbarten elektrischen Einrichtungen, durch galvanischen Strom zwischen der Stahlbewehrung des Behälters und höherwertigen Einbauteilen (z. B. Rohrlei- tungen, Drucktüren, Leitern) und durch Streuströme von Makroelementen.

In Wasserbehältern tritt diese Erscheinung besonders deutlich auf, da diese aufgrund ihrer Bauart die Schadensbildung sehr begünstigen : dieStahlbewehrung befindet sich im hochalkalischen Beton, das Wasser dient als Elektrolyt und Einbauten aus gleich- oder höherwertigen Materialien fungieren als Kathode.

Die oben erwähnten Makroelemente bilden sich, wenn unterschiedliche Metalle durch Eintau- chen in den gleichen Elektrolyten in elektrischem Kontakt stehen. Solche Makroelemente rufen Korrosionsströme hervor, die als lonenstrom durch die Beschichtung des Behälters und den Beton der Behälterwandung gehen. Durch diesen lokalen lonenfluss wird die lonenzusammensetzung der Porenlösung in der Beschichtung und der Wandung verändert. Diese Veränderung führt zu chemi- schen Umsetzungen in der Beschichtung und der Wandung, die unmittelbar eine Konvertierung des Zementsteines zur Folge hat. Die Behälterwandung weicht in diesen Bereichen des Stromflus- ses lokal auf, es bildet sich eine sich ständig vergrössernde Schadstelle.

Da der lonenfluss entlang des Weges mit dem geringsten Widerstand erfolgt, ist es somit jedoch nicht vorhersagbar, an welchen Stellen der Behälterinnenfläche die Beschädigungen auftreten können bzw. zu erwarten sind.

In diesem Zusammenhang ist auf die Veröffentlichungen von R. Müller und F. Tanner "Beton- schäden in Trinkwasserreservoirs", Sonderdruck Nr. 1311 aus gwa 10/93, Schweizerischer Verein des Gas- und Wasserfaches (SVGW), Zürich und von A. Gerdes und F. H. Wittmann "Beständigkeit zementgebundener Beschichtungen unter dem Einfluss elektrischer Felder", Internationale Zeit- schrift für Bauinstandsetzen, 1. Jahrgang, Heft 1, Januar 1995, AEDIFICATIO Verlag zu verweisen.

Darin werden Ursache und Wirkung der Umwandlungsprozesse detailliert beschrieben und als Lösungsmöglichkeit z. B. eine Fremdstromeinspeisung zur Aufhebung der störenden Makroele- mentströme vorgeschlagen.

In US 4 506 485 A wird eine Methode zur Sanierung von durch Korrosion beeinträchtigte Be- tonelemente vorgeschlagen, indem eine Betonschicht abgetragen, eine elektrisch leitende Metall- schicht auf Betonkonstruktionen mit Eisenbewehrung aufgesprüht, die Metallschicht mit der Be- wehrung verbunden und an eine Stromquelle angeschlossen wird. Diese Methode ist für Beton- konstruktionen vorgesehen, die feuchter, salzhaltiger Luft ausgesetzt sind. Diese Lösung ist aber technisch aufwändig und somit mitunter teuer und benötigt externe Stromquellen.

In US 5 292 411 A wird ein kathodischer Schutz für Betonkonstruktionen mit Bewehrung vor- gesehen, indem eine mit der Bewehrung verbundene und mit einem gelartigen Material umhüllte Anode in das Betonelement einbetoniert wird. Der Einsatz gelartiger Massen (sog. "Hydrogelen") erhöht jedoch die Kosten und den Aufwand einer solchen Lösung.

Beide genannten US-Patente beziehen sich allerdings nicht auf den Korrosionsschutz von

Trinkwasserbehältern aus zementgebundenen Werkstoffen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Behälter für Flüssigkeiten zur Verfügung zu stellen, bei dem die oben erwähnten Schädigungen sowie die Nachteile gemäss dem Stand der Technik nicht auftreten. Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen der Ansprüche gelöst.

Bei der Lösung geht die Erfindung von dem Grundgedanken aus, die von den Makroelementen hervorgerufenen lonenströme durch die Bereitstellung mindestens einen Ableiters bzw. einer Elektrode eines geeigneten Materials gezielt durch die Behälterwand zu führen.

Bei einem solchen Behälter wird das unkontrollierte Austreten von Strömen aus den Bauteilen des Bauwerkes reduziert und so die Beständigkeit zementgebundener Materialien verbessert.

Auftretende Ströme können gezielt auf vorbestimmten Bahnen durch die Behälterwand geleitet werden. In Verbindung mit Oberflächenschutzsystemen mit niedriger Permeabilität kann so eine erhebliche Reduzierung der Aufweichungen und Schadstellen ermöglicht werden.

Der erfindungsgemässe Behälter nutzt dazu eine vorhandene Bewehrung als flächigen Sam- melableiter, der den Strom über geeignete Ableiter durch die Bausubstanz an die Oberfläche der flüssigkeitsbenetzten Behälterwand bzw. des Behälterbodens leitet, wobei mindestens ein Ableiter in die Bausubstanz integriert ist. Der Ableiter ist einerseits mit der Bewehrung verbunden und ragt andererseits in die Flüssigkeit, also in den Elektrolyten im Behälterinnern hinein. Die Ableiter können dazu isoliert oder unisoliert oder auch korrosionsgeschützt (z. B. durch Glas- oder Porzel- lanummantelung) ausgeführt sein und im Vergleich zu dem Material der Bewehrung aus Material mit gleicher oder höherer elektrischer Leitfähigkeit bestehen.

Der durch die Ableiter von dem Baustahl der Bewehrung an die Oberfläche der Bausubstanz geführte Strom wird dort über eine geeignete Elektrode an das Wasser oder andere elektrisch leitfähige Materialien bzw. Flüssigkeiten kontrolliert abgeleitet.

Die Anzahl und Grösse der Ableiter ist den vorhandenen Bedingungen und Potentialen der Makroelemente geeignet anzupassen und die Ableiter können über die Innenwände des Behälters gleichmässig, etwa in Form eines Rasters, verteilt werden.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform können die am Ableiter angebrachten Elektroden so- wohl fest als auch auswechselbar angebracht sein.

Der Behälter kann auf seinen Innenflächen zum Schutz der Behälterwandung eine zementge- bundene Beschichtung geringer Porosität, wie zB. Estrich, Zementputz, Zementmörtel und/oder eine Kunststoffbeschichtung aufweisen.

Die Erfindung wird nachstehend mit Bezug auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1. eine Teileinsicht das erfindungsgemässen Behälters,
Fig. 2 eine erste erfi ndungsgemässe Ausführungsform der Anordnung der Elektrode an dem
Ableiter des Behälters, und
Fig. 3 eine zweite erfindungsgemässe Ausführungsform der Anordnung der Elektrode an dem
Ableiter des Behälters.

Gemäss Fig. 1 weist eine erfindungsgemässe Ausführungsform des Behälters 1 für eine Flüssig- keit 2 in der Behälterwandung 3 eine Bewehrung 6 auf. Der Behälter 1 selbst ist auf einem Funda- ment 11 angeordnet und besteht z. B. aus zementgebundenen Werkstoffen, wie etwa Beton. Auf der Behälterinnenfläche 12 kann eine erste Beschichtung 9 aus einem zementgebundenen Werk- stoff aufgebracht sein. Diese hat zum Schutz der Behälterwandung eine geringere Porosität als das Material der Wandung. Zudem kann auf oder anstatt der ersten Beschichtung 9 eine zweite Beschichtung 10 aus Kunststoff aufgebracht sein.

Mit der Bewehrung 6 ist mindestens ein Ableiter 5 verbunden, der sich ausgehend von der Be- wehrung 6 durch die Behälterwandung ins Behälterinnere erstreckt. An dem Ende des Ableiters 5, das in das Behälterinnere ragt, ist eine Elektrode 4 angebracht. Diese Elektrode 4 kann sowohl fest mit dem Ableiter 5 verbunden, aber auch auswechselbar sein. Weiterhin kann diese Elektrode 4 wie in Fig. 2 gezeigt, entweder von der Behälterinnenfläche 12 vorstehen oder aber, wie in Fig. 3 gezeigt, mit der Behälterinnenfläche 12 bündig abschliessen (siehe auch Fig. 1). Die Elektrode selbst weist einen ersten Abschnitt 7 auf, über den die Elektrode 4 mit dem Ableiter 5 verbunden ist (z. B. über ein Schraubgewinde). Weiterhin kann die Elektrode einen zweiten Abschnitt 8 aufwei- sen, der zylinderförmig oder scheibenförmig ist.

Ein derartiger scheibenförmiger zweiter Abschnitt 8 bildet eine grosse Kontaktfläche zwischen Elektrode und Flüssigkeit, was den Stromfluss zwischen Elektrode und Flüssigkeit weiter erleichtert. Dazu weist der zweite Abschnitt 8 eine grössere Ober-

fläche als der erste Abschnitt 7 auf.

Zwischen der Stahlbewehrung 6 und der Flüssigkeit im Behälterinneren auftretende Korrosi- onsströme können durch diesen erfindungsgemässen Behälter gezielt über die vorhandenen Ablei- ter und Elektroden abgeleitet werden.

Grundsätzlich kann der erfindungsgemässe Behälter auch ohne Bewehrung ausgeführt sein.

Doch auch in diesem Fall bietet der in der Wandung vorgesehene Ableiter durch geeignete Erdung den entstehenden Strömen die Möglichkeit, über den Ableiter als Weg mit geringstem Widerstand abzufliessen.

PATENTANSPRÜCHE:
1. Behälter aus zementgebundenen Werkstoffen für Trinkwasser, dadurch gekennzeichnet, dass in einer Behälterwand (3) mindestens eine in direktem Kontakt mit der Flüssigkeit ste- hende Elektrode (4,5) zum Ableiten von Strömen aufgrund eines Potentialunterschiedes zwischen der Flüssigkeit (2) und dem Behälter (1) ohne Fremdstromeinspeisung vorgese- hen ist, wobei die Elektrode (4,5) mit der Stahlbewehrung (6) verbunden ist.

Claims

2. Behälter nach Anspruch 1, wobei sich die Elektrode (4,5) in das Behälterinnere erstreckt.

3. Behälter nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Elektrode (4,5) mit der Behälterinnenfläche (12) bündig abschliesst 4. Behälter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Elektrode (4) mit einer Einrichtung zum Ableiten (5) auswechselbar ist.

5. Behälter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei Elektroden (4,5) in der Behälterwand (3) rasterförmig angebracht sind.

6. Behälter nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Flüssigkeit (2) ein Elektrolyt ist.

7. Behälter nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei der Behälter (1) aus Beton besteht.

8. Behälter nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Behälterwand (3) im Behälterinne- ren eine erste Beschichtung (9) aufweist.

9. Behälter nach Anspruch 8, wobei die erste Beschichtung (9) aus zementgebundenen Werkstoffen besteht.

10. Behälter nach Anspruch 8, wobei die erste Beschichtung (9) aus Kunststoff besteht.

11. Behälter nach Anspruch 9 oder 10, wobei die Behälterwand (3) eine zweite Beschichtung (10) aus Kunststoff aufweist, wobei die zweite Beschichtung (10) auf der ersten Beschich- tung (9) angeordnet ist.

12. Behälter nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei die Elektrode (4,5) eine Ummantelung aufweist.

13. Behälter nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei das Material der Elektrode (4,5) eine im wesentlichen gleiche elektrische Leitfähigkeit wie die Stahlbewehrung (6) aufweist.

14. Behälter nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei das Material der Elektrode (4,5) eine unterschiedliche elektrische Leitfähigkeit wie die Stahlbewehrung (6) aufweist.

15. Behälter nach einem der Ansprüche 1 bis 14, wobei die Elektrode (4,5) glas- oder porzel- lanummantelt ist.

16. Behälter nach einem der Ansprüche 1 bis 15, wobei die Elektrode (4) einen ersten Ab- schnitt (7) aufweist, der mit dem Ableiter (5) lösbar in Eingriff steht.

17. Behälter nach Anspruch 16, wobei die Elektrode (4) einen zweiten Abschnitt (8) aufweist, der eine grössere Oberfläche als der erste Abschnitt (7) aufweist.

18. Behälter nach Anspruch 16 oder 17, wobei der zweite Abschnitt (8) eine im wesentlichen zylindrische Form aufweist.

19. Behälter nach Anspruch 16,17 oder 18, wobei der zweite Abschnitt (8) die Form einer Scheibe aufweist.

HIEZU 2 BLATT ZEICHNUNGEN