CH692039A5

CH692039A5 - Behälter für eine Flüssigkeit mit Schutzelektrode.

Info

Publication number: CH692039A5
Application number: CH61197A
Authority: CH
Inventors: Andreas Stahl
Original assignee: Landesberger Maschinenvertrieb
Priority date: 1996-03-13
Filing date: 1997-03-13
Publication date: 2002-01-15
Also published as: DE19609892A1; ATA43397A; AT411169B; DE19609892C2

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Behälter für eine Flüssigkeit, insbesondere einen Trinkwasserbehälter, 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 Gegenstand abkratzen lassen.

Bei besonders schadhaften Stellen wurde bei Beseitigung des aufgeweichten Materials sogar die Bewehrung des Behälters freigelegt.

Dieses Phänomen beschränkt sich nicht ausschliesslich auf zementgebundene Beschichtungen, 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 Ionenmigration stattfindet. Das Erscheinungsbild und die Zusammensetzung des Betons verändert sich dadurch 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. Rohrleitungen, Drucktüren, Leitern) und durch Streuströme von Makroelementen.

In Wasserbehältern tritt diese Erscheinung besonders deutlich auf, da diese aufgrund ihrer Bauart die Schadensbildung sehr begünstigen: die Stahlbewehrung 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 Eintauchen in den gleichen Elektrolyten in elektrischem Kontakt stehen. Solche Makroelemente rufen Korrosionsströme hervor, die als Ionenstrom durch die Beschichtung des Behälters und den Beton der Behälterwandung gehen. Durch diesen lokalen Ionenfluss wird die Ionenzusammensetzung der Porenlösung in der Beschichtung und der Wandung verändert. Diese Veränderung führt zu chemischen Umsetzungen in der Beschichtung und der Wandung, die unmittelbar eine Konvertierung des Zementsteines zur Folge hat. Die Behälterwandung weicht in diesen Bereichen des Stromflusses lokal auf, es bildet sich eine sich ständig vergrössernde Schadstelle.

Da der Ionenfluss 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 "Betonschäden 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 Zeitschrift 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 Makroelementströme vorgeschlagen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, einen Behälter für Flüssigkeiten zur Verfügung zu stellen, bei dem die oben erwähnten Schädigungen 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 Ionenströme durch die Bereitstellung mindestens eines 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 Sammelableiter, 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 Porzellanummantelung) 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 Potenzialen 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 sowohl fest als auch auswechselbar angebracht sein.

Der Behälter kann auf seinen Innenflächen zum Schutz der Behälterwandung eine zementgebundene Beschichtung geringer Porosität, wie z.B. 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 des erfindungsgemässen Behälters,
Fig. 2 eine erste erfindungsgemässe 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 Flüssigkeit 2 in der Behälterwandung 3 eine Bewehrung 6 auf. Der Behälter 1 selbst ist auf einem Fundament 11 angeordnet und besteht z.B. aus zementgebundenen Werkstoffen, wie etwa Beton. Auf der Behälterinnenfläche 12 kann eine erste Beschichtung 9 aus einem zementgebundenen Werkstoff 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 Bewehrung 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 aufweisen, 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 Oberfläche als der erste Abschnitt 7 auf.

Zwischen der Stahlbewehrung 6 und der Flüssigkeit im Behälterinneren auftretende Korrosionsströme können durch diesen erfindungsgemässen Behälter gezielt über die vorhandenen Ableiter 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.

Claims

1. Behälter für eine Flüssigkeit, dadurch gekennzeichnet, dass in einer Behälterwand (3) mindestens eine Einrichtung (5) zum Ableiten von Strömen aufgrund eines Potenzialunterschiedes zwischen der Flüssigkeit (2) und dem Behälter (1) vorgesehen ist.

2. Behälter nach Anspruch 1, wobei die mindestens eine Einrichtung zum Ableiten (5) eine Elektrode (4) aufweist.

3. Behälter nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Behälter (1) aus zementgebundenen Werkstoffen besteht.

4. Behälter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Behälter (1) eine Stahlbewehrung (6) aufweist.

5. Behälter nach Anspruch 4, wobei die Einrichtung zum Ableiten (5) mit der Stahlbewehrung (6) verbunden ist.

6. Behälter nach einem der Ansprüche 2 bis 5, wobei sich die Elektrode (4) in das Behälterinnere erstreckt.

7.

Behälter nach einem der Ansprüche 2 bis 5, wobei die Elektrode (4) mit der Behälterinnenfläche (12) bündig abschliesst.

8. Behälter nach einem der Ansprüche 2 bis 7, wobei die Elektrode (4) mit der Einrichtung zum Ableiten (5) auswechselbar verbunden ist.

9. Behälter nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die mindestens eine Einrichtung zum Ableiten (5) in der Behälterwand (3) rasterförmig angebracht sind.

10. Behälter nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die Flüssigkeit (2) als Elektrolyt wirkt.

11. Behälter nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei die Flüssigkeit (2) Wasser ist.

12. Behälter nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei der Behälter (1) aus Beton besteht.

13. Behälter nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei die Behälterwand (3) im Behälterinneren eine erste Beschichtung (9) aufweist.

14.

Behälter nach Anspruch 13, wobei die erste Beschichtung (9) aus zementgebundenen Werkstoffen besteht.

15. Behälter nach Anspruch 13, wobei die erste Beschichtung (9) aus Kunststoff besteht.

16. Behälter nach Anspruch 13 oder 14, wobei die Behälterwand (3) eine zweite Beschichtung (10) aus Kunststoff aufweist, wobei die zweite Beschichtung (10) auf der ersten Beschichtung (9) angeordnet ist.

17. Behälter nach einem der Ansprüche 1 bis 16, wobei die Einrichtung zum Ableiten (5) eine Ummantelung aufweist.

18. Behälter nach einem der Ansprüche 4 bis 17, wobei das Material der Einrichtung zum Ableiten (5) eine im Wesentlichen gleiche elektrische Leitfähigkeit wie die Stahlbewehrung (6) aufweist.

19.

Behälter nach einem der Ansprüche 4 bis 17, wobei das Material der Einrichtung zum Ableiten (5) eine unterschiedliche elektrische Leitfähigkeit wie die Stahlbewehrung (6) aufweist.

20. Behälter nach einem der Ansprüche 1 bis 19, wobei der Ableiter (5) glas- oder porzellanummantelt ist.

21. Elektrode für einen Behälter nach einem der Ansprüche 2 bis 20, wobei die Elektrode (4) einen ersten Abschnitt (7) aufweist, der mit dem Ableiter (5) lösbar in Eingriff steht.

22. Elektrode nach Anspruch 21, wobei die Elekt rode (4) einen zweiten Abschnitt (8) aufweist, der eine grössere Oberfläche als der erste Abschnitt (7) aufweist.

23. Elektrode nach Anspruch 22, wobei der zweite Abschnitt (8) eine im Wesentlichen zylindrische Form aufweist.

24. Elektrode nach Anspruch 22 oder 23, wobei der zweite Abschnitt (8) die Form einer Scheibe aufweist.