CN112554355A - 一种基于电渗原理的墙体防潮系统 - Google Patents

Abstract

本发明属于土木工程墙体维保技术问题，尤其涉及一种基于电渗原理的墙体防潮系统，包括由两电极配合电源组成的电场装置以及化学防潮装置，所述电场装置的两电极置于墙体的两侧；所述化学防潮装置包括用于喷射疏水剂的喷涂机构，喷涂机构一端与用于盛放疏水剂的原料容器通过管道连接，喷涂机构的喷射范围处于一电极与对应的墙体侧面之间且喷涂机构的喷射方向朝向所述的墙体侧面。本发明结构简单，可以对墙体结构的内部裂缝及材料本身的孔隙进行原位防潮处理，使得墙体由内到外实现疏水效果，防止水分反复浸润墙体而产生损伤。

Description

一种基于电渗原理的墙体防潮系统

技术领域

本发明属于土木工程墙体维保技术问题，尤其涉及一种基于电渗原理的墙体防潮系统。

背景技术

砖墙、砖混以及混凝土墙等工程类墙体，具有体量大、所述环境复杂、不可移动等特点。因此，处理好结构防潮、防腐、防蚀，不仅能够保护墙体本身，也可以提高其在使用过程中的舒适感官。墙体潮湿、渗水的主要来源有两个方面：空气中的气态水，或冷热空气交汇产生的冷凝水；墙体外部土壤中的水分渗入，尤其是地下室或墙体根部等地下墙体结构，由于其被土壤包埋，受到地下水的影响较大。虽然其在建设过程中，或者后其维护保养过程中会敷设防水层，但对抗慢渗性能较差。

对于混凝土地下室外墙而言，其防水卷材通常为有机材料，其在结构外表面会收到生物作用产生损伤和损坏。一旦材料老化，便会产生微裂缝，从而会失去防水效果。同时混凝土墙体是一种非匀质脆性材料，从微观结构看属于多孔结构，而多孔性材料的特点决定了孔隙对其渗透性有着重要的影响，水利用自重可以通过毛细孔隙和微裂缝等方式渗透到结构内部，并且毛细孔的微孔势能比大于重力势能，毛细孔径越小，渗水越明显。并且当存在水分蒸发时，孔隙中的毛细管表面张力发生变化，将引起毛细管的收缩裂缝，连续不断的收缩受限制后还可能导致由于其他原因（热致收缩、化学收缩、碳化收缩）产生的裂缝进一步扩展，从而造成建筑底层墙体和地基表面出现渗水和起翘等劣变工况。

对于传统砖石类墙体而言，砖和粘土、水泥等粘接剂的孔隙度、吸水性和膨胀系数都比较大，因此在毛细作用下，砖石极易吸收和渗透自然环境的水分，进而在水-热-盐-风等多场耦合作用下墙体出现裂缝、冻墙体等现象。

现有技术中，已经公开了采用电渗技术以解决墙体结构潮湿、渗水的问题，但是也存在很大的弊端，即电渗过程需要持续进行，不仅电耗较大，而且组成电场本身的电极也会很快腐蚀导致失效；同时电渗排水本身只是对问题治标，无法对墙体结构的内部裂缝及孔隙进行完全渗透的原位改良处理，导致墙体结构中的水分流动没有全面阻止，电渗排出的水分仍然会被墙体毛细回吸，导致潮湿、渗水现象的复发。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于电渗原理的墙体防潮系统，本发明结构简单，可以对墙体结构的内部裂缝及材料本身的孔隙进行原位防潮处理，使得墙体由内到外实现疏水效果，防止水分反复浸润墙体而产生损伤。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：

一种基于电渗原理的墙体防潮系统，包括由两电极配合电源组成的电场装置以及化学防潮装置：

所述电场装置的两电极置于墙体的两侧；所述化学防潮装置包括用于喷射疏水剂的喷涂机构，喷涂机构一端与用于盛放疏水剂的原料容器通过管道连接，喷涂机构的喷射范围处于一电极与对应的墙体侧面之间且喷涂机构的喷射方向朝向所述的墙体侧面。

优选的，所述电极由导电金属、石墨、导电塑料中的一种或多种混配组成，其中，导电金属可为钛、铁、铜等；所述混配是指金属、石墨、导电塑料择二或者共同混合组成的结构，如此电极中的石墨或和导电塑料成分可以有效抵抗腐蚀效果，延长电极寿命。

优选的，所述系统还包括与电极和电源串联的电流检测仪。

优选的，所述电源为直流电源或经整流后输出直流电的交流电源。

优选的，所述墙体侧面处设有可拆卸的排水机构，所述排水机构包括设置于墙体底部的集水容器或者与墙体侧面贴靠设置且可移动的吸水构件。

优选的，所述墙体朝向喷涂机构的侧面底部设有可拆卸的用于收集疏水剂的回收容器。

优选的，所述回收容器通过管道与原料容器连接，且管道内或端口处设有过滤网，管道上还设有回流泵。

优选的，所述喷涂机构为设置于电极与对应的墙体侧面之间管路，且管路上对应所述墙体侧面处开设有喷射孔。

优选的，连接喷涂机构与原料容器的管道上设有加压机构。

优选的，所述疏水剂为极性的有机硅防水剂溶液，更为具体的，例如体积浓度为3-5%、PH值为12-13的甲基硅酸钠溶液。

本发明工作过程如下：

电渗排水作业：

电源对两电极通电，两电极之间形成了将墙体囊括其中的电场，在电场作用下，墙体中的水分子以及有害的重金属离子朝阴极移动，并最终从墙体的侧面排出，同时利用集水容器或者由海绵等吸水构件收集排出的水，待墙体侧面不再有水排出，或者连续数次变换通电方向后，电流检测仪检测无电流后（较为干燥墙体的电阻极大），即完成墙体内水分外排。

化学防潮作业：

保持电场的存在，同时通过喷涂机构将原料容器中的疏水剂喷至对应的墙体侧面，然后移走喷涂机构，在电场作用下，疏水剂朝阴极方向移动，并最终穿过墙体而渗漏于墙体的另一侧面上。最终，关闭电源并使得墙体烘干或自然风干。如此，滞留于墙体内的疏水剂可以在墙体的砖、砂浆孔隙内表面及墙体附近土壤的孔隙内表面形成疏水膜，达到由内之外对水不亲润的目的，进而实现墙体自身疏水的效果。同时，疏水剂本身还可对墙体内微小空隙表面进行改性处理：大量有机硅分子经过水解、缩聚、凝胶作用在墙体内部孔隙之间形成防护膜，但分子间又存在连通的孔隙，使得透气性不受影响，从而使得改良后墙体砖块的力学性能有很大提升，进而使得墙体性能整体提升。

多喷出的疏水剂最终汇入回收容器并经过过滤网过滤后回流入原料容器中。

上述过程中，电源保持直流稳压或稳流供电，同时通过电流检测仪监测电流的大小，适时调整电场的强度和方向，进而控制直流电源进行间隔换向通电，在合理利用电能的基础上，保证了排水速率的稳定，以及疏水剂穿透浸润墙体的速度，进而提高疏水剂在墙体内部的分布均匀效果。更为具体的，于化学防潮作业过程中发现电流变化值趋于稳定时，且监测发现疏水剂扩散渗透至墙体另一侧面时，即可换向通电，直到电流变化值趋于稳定时，即可再换向通电，如此连续换向通电一定次数后，电流大小趋向于一个稳定值时，即可关闭电源。

本发明作业的原理如下：

在电场作用下，离子具有定向移动的趋势，本身水分子的氢键作用增强，水分子的偶极矩产生趋向电场方向的转向，而定向在电场方向上的水分子具有最稳定的状态，于是水分子就有一种定向排列的趋势并形成一定的电极偶。随着电场强度增加，水分子之间的约束力也越加减小。

而无论是疏水剂还是墙体内的水分，水分子为极性分子，在产生相应排列秩序的同时，更容易发生水合反应而生成水合离子，而在电场的电势差作用下，水合离子会带动附近的水分子朝向阴极方向移动。同时，对于砖石、砖混以及混凝土结构而言，其缝隙、毛细孔隙等的材料界面处在胶体-水结构作用下，材料晶层内部的同晶型替换、晶格缺陷或晶层表面矿物的离解现象，会使其自身表面带负电荷，并在静电引力作用下，其本身就会吸引周围的阳离子和极性水分子聚集于两相界面附近区域，从而形成了双电层，而双电层中的阳离子更多聚集于材料界面处，并在电场作用下利用粘滞力拖曳周围的水分子朝向阴极移处迁移。如此双重作用下，可以有效使得墙体的水分子朝向阴极处移动，进而实现先排除墙体内的固有水、再使得疏水剂穿透并浸润墙体，保证疏水剂中的有机硅分子能够有效附着在墙体内部的缝隙和毛细孔表面。

本发明与现有技术相比，具有如下优点：本发明结构简单，可以对墙体结构的内部裂缝及材料本身的孔隙进行原位防潮处理，使得墙体由内到外实现疏水效果，防止水分反复浸润墙体而产生损伤。

附图说明

图1为具体实施方式中基于电渗原理的墙体防潮系统的结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1所示，一种基于电渗原理的墙体防潮系统，包括由两电极11配合直流电源1并串联电流检测仪12组成的电场装置以及化学防潮装置，所述电场装置的两电极11置于墙体6的两侧，所述电极为金属钛网；

所述化学防潮装置包括用于喷射疏水剂的喷涂机构，喷涂机构一端与用于盛放疏水剂的原料容器5通过第一管道4连接，连接喷涂机构与原料容器的第一管道4上设有加压泵42，喷涂机构为设置于电极与对应的墙体侧面之间管路41，且管路41上对应所述墙体侧面处开设有喷射孔。

所述墙体侧面处设有排水机构，所述排水机构包括设置于墙体底部的可移动的集水容器2，所述墙体朝向喷涂机构的侧面底部设有用于收集疏水剂的回收容器3，所述回收容器3通过管道与原料容器5连接，且管道内或端口处设有过滤网，管道上还设有回流泵31。

所述疏水剂为极性的有机硅防水剂溶液，更为具体的，例如体积浓度为3-5%、PH值为12-13的甲基硅酸钠溶液。

本发明工作过程如下：

电渗排水作业：

电源对两电极通电，两电极之间形成了将墙体囊括其中的电场，在电场作用下，墙体中的水分子以及有害的重金属离子朝阴极移动，并最终从墙体的侧面排出，同时利用集水容器收集排出的水，待墙体侧面不再有水排出，或者连续数次变换通电方向后，电流检测仪检测无电流后（较为干燥墙体的电阻极大），即完成墙体内水分外排。同时将集水容器可以撤走，以留出回收容器的空间，使得墙体两侧底部均可以设置回收容器。

化学防潮作业：

保持电场的存在，同时通过喷涂机构将原料容器中的疏水剂喷至对应的墙体侧面，然后移走喷涂机构，在电场作用下，疏水剂朝阴极方向移动，并最终穿过墙体而渗漏于墙体的另一侧面上。最终，关闭电源并使得墙体烘干或自然风干。如此，滞留于墙体内的疏水剂可以在墙体的砖、砂浆孔隙内表面及墙体附近土壤的孔隙内表面形成疏水膜，达到由内之外对水不亲润的目的，进而实现墙体自身疏水的效果。同时，疏水剂本身还可对墙体内微小空隙表面进行改性处理：大量有机硅分子经过水解、缩聚、凝胶作用在墙体内部孔隙之间形成防护膜，但分子间又存在连通的孔隙，使得透气性不受影响，从而使得改良后墙体砖块的力学性能有很大提升，进而使得墙体性能整体提升。

多喷出的疏水剂最终汇入回收容器并经过过滤网过滤后回流入原料容器中。

上述过程中，电源保持直流稳压或稳流供电，同时通过电流检测仪监测电流的大小，适时调整电场的强度和方向，进而控制直流电源进行间隔换向通电，在合理利用电能的基础上，保证了排水速率的稳定，以及疏水剂穿透浸润墙体的速度，进而提高疏水剂在墙体内部的分布均匀效果。更为具体的，于化学防潮作业过程中发现电流变化值趋于稳定时，且监测发现疏水剂扩散渗透至墙体另一侧面时，即可换向通电，直到电流变化值趋于稳定时，即可再换向通电，如此连续换向通电一定次数后，电流大小趋向于一个稳定值时，即可关闭电源。

本发明作业的原理如下：

在电场作用下，离子具有定向移动的趋势，本身水分子的氢键作用增强，水分子的偶极矩产生趋向电场方向的转向，而定向在电场方向上的水分子具有最稳定的状态，于是水分子就有一种定向排列的趋势并形成一定的电极偶。随着电场强度增加，水分子之间的约束力也越加减小。

而无论是疏水剂还是墙体内的水分，水分子为极性分子，在产生相应排列秩序的同时，更容易发生水合反应而生成水合离子，而在电场的电势差作用下，水合离子会带动附近的水分子朝向阴极方向移动。同时，对于砖石、砖混以及混凝土结构而言，其缝隙、毛细孔隙等的材料界面处在胶体-水结构作用下，材料晶层内部的同晶型替换、晶格缺陷或晶层表面矿物的离解现象，会使其自身表面带负电荷，并在静电引力作用下，其本身就会吸引周围的阳离子和极性水分子聚集于两相界面附近区域，从而形成了双电层，而双电层中的阳离子更多聚集于材料界面处，并在电场作用下利用粘滞力拖曳周围的水分子朝向阴极移处迁移。如此双重作用下，可以有效使得墙体的水分子朝向阴极处移动，进而实现先排除墙体内的固有水、再使得疏水剂穿透并浸润墙体，保证疏水剂中的有机硅分子能够有效附着在墙体内部的缝隙和毛细孔表面。

Claims (9)

1.一种基于电渗原理的墙体防潮系统，其特征在于，包括由两电极配合电源组成的电场装置以及化学防潮装置：

所述电场装置的两电极置于墙体的两侧；所述化学防潮装置包括用于喷射疏水剂的喷涂机构，喷涂机构一端与用于盛放疏水剂的原料容器通过管道连接，喷涂机构的喷射范围处于一电极与对应的墙体侧面之间且喷涂机构的喷射方向朝向所述的墙体侧面；所述电极由导电金属、石墨、导电塑料中的一种或多种混配组成。

2.如权利要求1所述的基于电渗原理的墙体防潮系统，其特征在于，所述系统还包括与电极和电源串联的电流检测仪。

3.如权利要求1所述的基于电渗原理的墙体防潮系统，其特征在于，所述电源为直流电源或经整流后输出直流电的交流电源。

4.如权利要求1所述的基于电渗原理的墙体防潮系统，其特征在于，所述墙体侧面处设有可拆卸的排水机构，所述排水机构包括设置于墙体底部的集水容器或者与墙体侧面贴靠设置且可移动的吸水构件。

5.如权利要求1所述的基于电渗原理的墙体防潮系统，其特征在于，所述墙体朝向喷涂机构的侧面底部设有可拆卸的用于收集疏水剂的回收容器。

6.如权利要求5所述的基于电渗原理的墙体防潮系统，其特征在于，所述回收容器通过管道与原料容器连接，且管道内或端口处设有过滤网，管道上还设有回流泵。

7.如权利要求1所述的基于电渗原理的墙体防潮系统，其特征在于，所述喷涂机构为设置于电极与对应的墙体侧面之间管路，且管路上对应所述墙体侧面处开设有喷射孔。

8.如权利要求1所述的基于电渗原理的墙体防潮系统，其特征在于，连接喷涂机构与原料容器的管道上设有加压机构。

9.如权利要求1-8任一所述的基于电渗原理的墙体防潮系统，其特征在于，所述疏水剂为极性的有机硅防水剂溶液。

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