CZ281440B6 - Způsob elektrochemické úpravy porézních stavebních materiálů - Google Patents

Abstract

Způsob elektro-osmického vysoušení k odstraňování vody z nasycených, porézních stavebních materiálů, jako jsou beton, cihly a pod. K elektrodovému systému se přiloží řízené, cyklické napětí, což způsobí osmotickou migraci vody od anody, umístěné uvnitř konstrukce nebo se jí dotýkající, ke katodě mimo konstrukci, ale do elektrického okruhu s konstrukcí zapojené. Operační cyklus zahrnuje první energetický impuls ve směru, ve kterém způsobí osmotickou migraci, následovaný podstatně kratším, ale nezávislým impulzem s obrácenou polaritou, aby se zabránilo nebo minimalizovalo tvoření izolujících plynných filmů a/nebo produktů koroze. Přechod od primárního impulzu k impulzu obrácenému a od obráceného impulzu k následujícímu primárnímu impulzu se dějě řízenou rychlostí, aby bylo umožněno vybíjení akumulátorového napětí jako funkce vlastní kapacitance systému a aby se zabránilo generování radiací vysokofrekvenčního rušení. Při úpravě železného betonu je lépe cyklování ovládaŕ

Description

Způsob elektrochemické úpravy vlhkého porézního stavebního materiálu

Oblast techniky

Vynález se týká způsobu elektrochemické úpravy vlhkého porézního stavebního materiálu, zejména pro jeho vysoušení a realkalizaci, při kterém se do vlhkého porézního stavebního materiálu uloží první elektrody jedné polarity a druhé elektrody opačné polarity se uspořádají s odstupem od prvních elektrod a od vlhkého porézního stavebního materiálu a k elektrodám se přivádí napětí pro dosažení elektrolytického účinku v oblasti mezi prvními elektrodami a druhými elektrodami. Mnoho běžných stavebních materiálů, jako je beton, sádra, cihly, některé kameny a řada izolačních materiálů obsahují póry tvořící kapilární systém. Tento kapilární systém je často naplněn vodou, zejména, když tyto materiály jsou spojeny se zdrojem vlhkosti, jako je vlhká zemina a podobně.

V mnoha případech takové dlouhodobé nasycení vlhkostí způsobí zhoršení životního prostředí v příslušné budově nebo také znehodnocení stavebního materiálu.

Dosavadní stav techniky

Známé způsoby vysoušení nasyceného porézního materiálu se ukázaly jako nevyhovující. Jedním z tradičních způsobů je použití kombinace topení a větrání.

Nejen, že jsou tyto způsoby pomalé, navíc vyžadují velké množství energie. A dále je zde nebezpečí, jako u všech způsobů používajících tepla, vzniku deformací nebo popraskání stavební konstrukce vlivem tepla.

Dalším známým způsobem odstraňování vody z porézního materiálu je elektroosmóza. Je známo, že stěny kapilár většiny známých stavebních materiálů jsou potaženy elektricky nabitým filmem adsorbované vody, který bývá někdy označován jako elektrická dvojitá vrstva. Bylo zjištěno, že když je takový porézní materiál vystaven působeni elektrického pole, má část této dvojité vrstvy snahu migrovat vlivem tohoto elektrického pole. Určité množství volné kapaliny obsažené v kapilárách se tímto způsobem odvádí, což může vést k podstatnému snížení obsahu vnitřní vlhkosti v porézním materiálu.

I když se tento způsob jeví teoreticky jako velmi atraktivní, v praktickém použití se projevila řada nedostatků. Jedním z nich je mimořádně nízká účinnost zjištěná u tohoto způsobu.

V tomto ohledu použití elektrického náboje ve stěně z porézního stavebního materiálu zahrnuje uložení elektrod do porézního materiálu a propojení elektrod tímto materiálem se zemnící elektrodou. Když se elektrody polarizují, dochází k migraci molekul vody směrem k záporné elektrodě. Avšak po určité době provozu se elektrody pokryji souvislou vrstvou plynného filmu, obvykle plynným vodíkem na katodě, a v jiných případech povlakem kysličníků, sirníků nebo jiných filmů, vytvořených elektrochemickými reakcemi na povrchu elektrod. Tyto filmy mají velmi vysoký elektrický odpor, který způsobí zhoršení elektrických charakteristik celého systému, jehož důsledkem je nízká provozní účinnost.

-1CZ 281440 B6

Dalším problémem spojeným s běžným používáním elektroosmózy je skutečnost, že kladné elektrody u tohoto způsobu podléhají ve velké míře elektrolytické korozi. Tam, kde jsou tyto elektrody nainstalovány speciálně k tomuto účelu, způsobí elektrolytická koroze nejdříve snížení účinnosti tohoto způsobu a popřípadě úplné elektrické přerušení elektrod. V mnoha případech je žádoucí používat vnitřní ocelové výztuže jako kladné elektrody. V takovém případě může silná koroze kladné elektrody silně poškodit vlastní konstrukci.

K dosažení účinku elektroosmózy bylo také navrženo použití vysokofrekvenčních impulzů rychle se střídajícího asymetrického průběhu. Tento způsob se však ukázal jako zcela nepraktický, protože mimořádně vysoká rychlost opakování cyklů způsobovala značnou výkonovou zátěž a značnou radiaci vysokofrekvenčního rušení.

Podstata vynálezu

Uvedené nedostatky do značné míry odstraní způsob elektrochemické úpravy vlhkého porézního stavebního materiálu, zejména pro jeho vysoušení a realkalizaci, při němž se první elektrody jedné polarity uloží do vlhkého porézního stavebního materiálu a druhé elektrody opačné polarity se uspořádají s odstupem od prvních elektrod a od vlhkého porézního stavebního materiálu, přičemž se k elektrodám přivádí napětí pro dosažení elektrolytického účinku v oblasti mezi prvními elektrodami a druhými elektrodami , přičemž v první části cyklu elektrochemické úpravy se k elektrodám přivádí první napětí a ve druhé části cyklu elektrochemické úpravy se k elektrodám přivádí druhé napětí s opačnou polaritou a v první části cyklu elektrochemické úpravy se dodává podstatně více energie než ve druhé části cyklu elektrochemické úpravy a tento cyklus se průběžně opakuje, podle vynálezu, jehož podstatou je, že doba první části cyklu elektrochemické úpravy a doba druhé části cyklu elektrochemické úpravy se řídí monitorováním polarizace prvních elektrod, uložených ve vlhkém porézním materiálu, pomocí poločlánkové referenční elektrody také uložené ve vlhkém porézním materiálu, a když referenční napětí vytvářené referenční elektrodou dosáhne úrovně označující, že se první elektrody začínají depasivovat, přepojí se napětí přivedené v první části cyklu elektrochemické úpravy na druhou část cyklu elektrochemické úpravy do té doby, až se referenční napětí vytvářené referenční elektrodou znovu vrátí na úrovně označující, že se první elektrody začínají znovu pasivovat, a potom se napětí přivedené ve druhé části cyklu elektrochemické úpravy přepojí na první část cyklu elektrochemické úpravy.

Počáteční hustota proudu se ve vlhkém porézním materiálu nastaví v rozsahu od 0,01 A/m² do 1,0 A/m².

Napětí pro elektrochemickou úpravu jsou stejnosměrná napětí v rozsahu 20 až 40 V.

Při změně polarity se přepojování napětí z první části cyklu elektrochemické úpravy na druhou část cyklu elektrochemické úpravy provádí rychlostí nižší než 8 V/s.

Když po dosažení své maximální hodnoty začne referenční napětí klesat, nastaví se přechod napětí z první části cyklu

-2CZ 281440 B6 elektrochemické úpravy na druhou část cyklu elektrochemické úpravy. po dosažení a udržení stálé záporné hodnoty referenčního napětí se nastaví přechod napětí z první části cyklu elektrochemické úpravy.

Porézní materiál je železobeton s oblastmi obsahujícími relativně větší množství uhlíku a kyselin a pro dosažení realkalizace oblastí s relativně vyšším obsahem uhlíku se jedna první elektroda uloží do vnějších uhlíkatých oblastí a jedna druhá elektroda se uloží do oblastí vyšší zásaditosti.

Tímto vynálezem byl vytvořen nový a zlepšený způsob provádění elektroosmotického vysoušení porézních konstrukcí, s cílem odstranění problémů, běžně vyplývajících z polarizace elektrod a z průvodní ztráty provozní účinnosti nebo zhoršení způsobu nebo z případného poškození vlastní konstrukce. Vynález má význam zejména pro základové zdi a podobné konstrukce. Je zejména vhodný ke snížení obsahu kapaliny v pórech vlhkých sklepních stěn. Další konstrukce, kde může být tento způsob podle vynálezu úspěšně uplatněn, jsou betonové vodní nádrže, opěrné stěny, mostovky, stavební nosníky, atd. Všeobecně lze říci, že způsob podle vynálezu je vhodný pro jakékoliv konstrukce z betonu nebo jiného porézního stavebního materiálu, který je vystaven působení vody a podléhá poškození vlivem kapilárního vzlínání. Způsobu podle vynálezu se dá také použít k realkalizaci železobetonu, u něhož vzrostla kyselost vlivem sycení oxidem uhličitým.

Přehled obrázků na výkrese

Vynález bude blíže osvětlen pomocí připojeného výkresu, kde na obr. 1 je schematicky znázorněn diagram s idealizovaným průběhem napětí v závislosti na čase, znázorňující provádění elektroosmotického způsobu podle vynálezu, na obr. 2 a 3 jsou v částečném příčném řezu znázorněny typické nadzemní konstrukce s použitím způsobu podle vynálezu, na obr. 4 až 6 jsou v částečném příčném řezu znázorněny typické podzemní konstrukce jako jsou základy, s použitím způsobu podle vynálezu a na obr. 7 je znázorněn diagram cyklu referenčního napětí, se zjednodušeným průběhem křivky napětí v závislosti na čase, vycházející z praktického uplatnění vynálezu, s možností použití pro řízení průběhu elektroosmotického způsobu pro odstraňování vlhkosti

Příklady provedení vynálezu

Na obr. 2 je znázorněna betonová konstrukce 10 stěny, jako je například železobetonová opěrná stěna nebo podobně, která je vystavena vlhkosti a její póry jsou pravděpodobně nasyceny vodou. Konstrukce 10 stěny je opatřena vnitřní ocelovou výztuží běžného typu. Aby bylo možno použít způsobu elektroosmotického vysoušení konstrukce 10 stěny, je výhodné využít vnitřní ocelové výztuže jako první elektrody 11 s kladným nábojem neboli anody. K vytvoření úplného obvodu se zápornou elektrodou, je výhodné použít elektolytické malty jako omítky, nebo jiné vhodné porézní vodivé omítky 12 na lícní ploše konstrukce 10 stěny. Omítka 12 z vodivé malty obvykle obsahuje zalitou druhou elektrodu 13 opačné polarity, ve formě drátěné mříže nebo podobné. K jednotlivým elektrodám 11 a 13 je pomocí vodičů 15, 16 připojen řízený zdroj 14 napětí, pro přívod řízeného napětí, jak bude dále popsáno. Napětí se při

-3CZ 281440 B6 vádí k jednotlivým elektrodám 11 a 13 podle obr. 1. Na obr. 1, je znázorněn diagram průběhu napětí v závislosti na čase jednoho provozního cyklu podle vynálezu. Provozní cyklus podle obr. 1 je znázorněn ve dvou základních částech. V první základní části 17 cyklu se přivede k elektrodám 11 a 13 stejnosměrné napětí tvořící první napěťový impuls, kde první elektroda 11 tvoří anodu neboli kladnou elektrodu a druhá elektroda 13 na lícní ploše konstrukce 10 stěny tvoří katodu neboli zápornou elektrodu. Ve druhé základní části 18 cyklu se napětí obrátí na opačný napěťový impuls, takže elektrody 11 a 13 získají opačnou polaritu a stane se z nich katoda, respektive anoda. Během první základní části 17 cyklu, způsobí první napěťový impuls, že proud protéká ve směru, při němž dochází k elektroosmotickému vysoušení. Opačný napěťový impuls opačné polarity se periodicky přivádí pro zabránění nebo snížení tvorby plynů nebo jiných izolačních filmů na elektrodách na přijatelnou úroveň nebo pro zabránění tvorby koroze.

Aby došlo k elektroosmotickému vysoušení, musí se příkon ze sítě přivádět ve vhodném směru v průběhu celého cyklu. Příkon v průběhu první části 17 cyklu musí být proto alespoň dvojnásobný než příkon v průběhu druhé části 18 cyklu. Poměr příkonu v průběhu první části 17 cyklu by měl být ve skutečnosti maximalizován s ohledem na příkon v průběhu druhé části 18, cyklu, přičemž by se mělo zabránit dosažení tak velikého poměru, kdy by docházelo k nežádoucí tvorbě plynného filmu nebo k nadměrné tvorbě koroze. V praxi bylo zjištěno, že je účinný poměr příkonů od dvojnásobku do desetinásobku, ale v některých případech se může použít poměru podstatně většího. V daném nastavení může být tento poměr optimalizován pomocí osciloskopu tak, aby výkon obvodu mohl být monitorován při spuštění. K průběžné optimalizaci period cyklu se může také použít mikroprocesoru, pro odvození optimální provozní účinnosti. První část 17 cyklu se obvykle rovná napětí druhé části 18 cyklu. Proto je příkon pro každou základní část v podstatě funkcí časového průběhu cyklu a poměr příkonů je funkcí trvání cyklu.

U typické stavební konstrukce, u které má být tohoto způsobu použito, jak je znázorněno na obr. 2, může vlastní stavební konstrukce vytvářet dosti velký kapacitní odpor. Způsob podle vynálezu proto vytváří řízený přechod napětí od kladného k zápornému a naopak. Takový řízený přechod umožňuje rozptýlení jakéhokoliv kapacitního náboje a zajišťuje, že v podstatě nedojde k radiaci vlivem vysokofrekvenčního rušení. Velikost napětí první a druhé části 17, 18 cyklu je obvykle alespoň 20 V při stejnosměrném napětí. Teoreticky by mohlo být použito nižšího napětí. Doba potřebná k uskutečnění podstatného stupně vysoušení by však byla neúměrně dlouhá. Obvykle je maximální mez rozsahu stejnosměrného napětí 40 V. Teoretická horní mez může být však mnohem vyšší než 40 V. Když však vzroste úroveň napětí, stává se důležitým hledisko bezpečnosti. Proto u běžného komerčního použití se napětí pohybuje zejména v rozsahu 20 až 40 V stejnosměrného napětí. Je žádoucí, aby přechod od kladné k záporné polaritě a naopak byl řízen tak, aby probíhal rychlostí maximálně asi 8 V/s, takže přechodové úseky 19 a 20 od + 40 V do - 40 V nebo obráceně, podle obr. 1, by měly trvat přibližně 10 s nebo i déle. Tyto úseky se mohou v případě potřeby empiricky zkrátit, ale měly by se dostatečně řídit pro zamezení radiace vlivem vysokofrekvenčního rušení nebo pro rozptýlení jakéhokoliv kapacitního náboje.

-4CZ 281440 B6

Rychlost opakování provozního cyklu se může podstatně měnit. Je to však žádoucí, pokud je to praktické, jen v kladném směru, to je ve směru, v němž je odstraňování vody elektroosmotickým způsobem účinné. V přednostním příkladu provedení je změna cyklu řízena monitorováním pasivace a depasivace ocelové výztuže v betonu. Toho se dosáhne zalitím referenčního poločlánku do betonu, přičemž tento poločlánek je vyroben z materiálu olovo - oxid olovnatý, měd - síran mědnatý, stříbro - chlorid stříbrný, atd. Tento poločlánek je umístěn v betonu v oblasti vzdálené 10 až 20 mm od ocelové výztuže nebo vložených elektrod, pokud porézní materiál nemá výztuž. S ohledem na velice známé vztahy představuje napětí poločlánku odraz podmínek pasivace nebo depasivace vnitřní ocelové výztuže. Podle jednoho hlediska vynálezu, když napětí poločlánku označuje, že ocelová výztuž se začíná depasivovat, potenciál se obrátí pomocí řízeného přechodu, jak již bylo uvedeno a opačné napětí se přivádí a udržuje, dokud napětí poločlánku neoznačí uspokojivé podmínky pasivace ocelové výztuže, potom se znovu přivede kladné napětí po již uvedeném řízeném přechodu.

Za určitých okolností mohou být počáteční podmínky porézního stavebního materiálu takové, že řízení tohoto způsobu výlučně podle podmínek pasivace nebo depasivace vnitřní ocelové výztuže by bylo neúčinné. V těchto případech se použije posunutého řízení tak, že celková použitá energie, to je napětí x čas, v kladném směru, to je ve směru, v němž je odstraňování vody elektroosmotickým způsobem účinné, je alespoň dvojnásobná, než energie použitá v opačném směru. Za typické situace jsou mimořádné okolnosti, při nichž je nutné posunout řízení pomoci poločlánku, poměrně přechodné, a zlepší se s pokračující úpravou stavebního materiálu. Proto se obvykle v určitém časovém úseku způsobu úpravy stavebního materiálu může opět použít řízení pomocí poločlánku.

Čas potřebný pro dosažení požadované úrovně vysoušení dané stavební konstrukce je funkcí mnoha proměnných, včetně velikosti konstrukce a rychlosti, kterou konstrukce absorbuje vodu z okolního prostředí. V jednom příkladu byl velký, silný základ elektrárny vysoušen z úrovně vlhkosti 100 %, to je z plného nasycení, na úroveň vlhkosti asi 80 %, což je v podstatě suchá konstrukce, po dobu asi devíti měsíců, při použití stejnosměrného napětí ± 40 V. Na příklad u typické domovní sklepní zdi tloušťky 300 mm je možné snížit vlhkost přibližně ze 100 % na přibližně 77 % za dobu dvou měsíců, při použití stejnosměrného napětí ± 40 V. Provádění způsobu se může samočinně ukončit, v tom smyslu, že při vlhkosti pod 80 % se kontinuita vody v pórech stává neurčitou. Elektroosmotické působení má v těchto případech tendenci k samočinnému ukončení v důsledku nedostatku kontinuity obvodu. Typická sklepní stěna nemá obvykle ocelovou výztuž. V těchto případech je nutné zabudovat do stěny elektrodové prvky. Ve výhodném příkladu uspořádání se elektrody umístí každých 0,5 m ve vodorovné řadě asi v polovině výšky sklepní stěny. Obvykle je nutné nebo žádoucí navrtat otvory do stěny tak, aby elektrody mohly být zapuštěny hluboko do stěny, první a opačné napěťové impulsy budou mít zejména tutéž velikost. Není však jisté, jestli je tento požadavek nutný, ale předpokládá se, že jedno z těchto napětí může mít jinou velikost. V těchto případech, pro dosaženi předem daného poměru příkonu v průběhu prvního impulsu ve srovnání s opačným impulsem, by musela být dostatečně prodloužena doba přivádění

-5CZ 281440 B6 nižšího napěťového impulsu pro udržení požadovaného souladu poměru příkonu.

Ve výhodném příkladu provedení způsobu podle vynálezu, podle obr. 2 je zdroj 14. napětí spojen s monitorovacími elektrodami El, E2. První monitorovací elektroda El je přímo spojena s ocelovou výztuží nebo s jinou elektrodou zalitou v betonovém tělese, zatímco druhá monitorovací elektroda E2 představuje poločlánek, předem daného složení, zejména olovooxid olovnatý, z důvodu poměrně nízkých nákladů. Kladné napětí se přivádí na vnitřní ocelovou výztuž, tvořící první elektrodu 11 pro vytvoření elektroosmotické činnosti uvnitř konstrukce 10 stěny. Během elektroosmotické činnosti se vnitřní ocelová výztuž, tvořící první elektrodu 11, postupné polarizuje, popřípadě až do rozsahu, kdy se začíná vytvářet koroze. Když se vnitřní ocelová výztuž začíná postupně polarizovat, vzniká mezi monitorovacími elektrodami El, E2 postupně se měnící napětí. Specifická hodnota tohoto napětí je funkcí složení poločlánku. Avšak obrys křivky napětí v závislosti na čase referenčního napětí poločlánku vzhledem k ocelové výztuži, podle obr. 7, označené jako referenční napětí, je zcela jasný a může se použít k řízení reverzace napětí, zejména s použitím jednoduchých mikroprocesorových obvodů. Jak je možno tedy pozorovat na obr. 7, když se k elektrodám přivádí kladné napětí z vějšího zdroje 14 napětí, vzrůstá kladné referenční napětí 60 nejdříve postupně a potom prudce, až dosáhne maxima. Toto kladné referenční napětí 60 zůstává po určitou dobu poměrně stálé, než začne postupně klesat, jak je znázorněno na obr. 7. Když kladné referenční napětí 60 začne klesat v průběhu kladného napěťového impulsu z vějšího zdroje 14 napětí, dochází k tomu, že ocelová výztuž se začíná depasivovat až do rozsahu, kdy vzniká problém koroze. Proto se obrátí napětí, k iniciování opačného napěťového impulsu z vějšího zdroje 14 napětí. Jak je znázorněno na obr. 7, reverzace vnějšího napětí způsobí poměrně prudký pokles přechodného referenčního napětí 61, dokud toto referenční napětí nedosáhne záporné hodnoty, označené jako záporné referenční napětí 62. Tato podmínka označuje, že ocelová výztuž se začíná depolarizovat, a proto se začíná znovu pasivovat. Stálého záporného napětí se tedy může použít k opětovnému zahájení kladného impulsu v první základní části 17 cyklu z vějšího zdroje 14 napětí. Tento provozní cyklus se opakuje v průběhu celého způsobu elektrochemické úpravy vlhkého porézního stavebního materiálu.

Trvání impulsů během řízení pomocí poločlánku se může měnit ve velmi širokém rozsahu, v závislosti na takových faktorech, jako je obsah vlhkosti, elektrická vodivost a množství a druh oxidačních a redukčních látek obsažených v betonu. V běžném případě může kladný napěťový impuls trvat až hodinu nebo dokonce celý den, než se ocelová výztuž polarizuje až do rozsahu, kdy vzniká problém koroze. Tento průběh se může podle vynálezu automaticky řídit monitorováním napětí poločlánku. Za určitých podmínek by mohlo automatické řízení pouze podle napětí indikovaného mezi monitorovacími elektrodami El, E2 způsobit abnormální výsledky. Když množství energie přiváděné během kladného impulsu není dostatečně větší než množství energie přiváděné během záporných impulsů, budou podstatně ohroženy základní cíle tohoto způsobu. Když během řízení pomocí poločlánku je příkon přiváděný během kladného impulsu nižší než polovina příkonu přiváděného během záporného impulsu, posune se řízení pomocí poločlánku řízením časo

-6CZ 281440 B6 vého cyklu tak, že v každém případě je doba trvání kladného napětí alespoň dvojnásobná než doba trvání záporného napětí. Všeobecné lze říci, že v následujících případech může být posunuto řízení pomocí poločlánku:

a) beton nebo jiný porézní materiál obsahuje velké množství oxidačně redukčních látek,

b) vznikne problém poškození poločlánku nežádoucími látkami plísněmi nebo bakteriemi,

c) ocelová výztuž je nepříznivě ovlivněna některými rušivými elektrickými podmínkami, například určitými typy uzemnění,

d) výskyt určitých závad v řídícím systému pomocí poločlánku, způsobených krátkým spojením, přerušením obvodu, atd.

Ve všech uvedených případech může být způsob ovládán pomocí záložního posunutého řízení tak, aby příkon přiváděný během kladného impulsu byl alespoň přibližně dvojnásobný než příkon přiváděný během záporného impulsu. Za typické situace jsou podmínky, při nichž je nutné posunout automatické řízení pomocí poločlánku, eliminovány v průběhu úpravy stavebního materiálu. Proto se v normálním případě může použít automatického řízení pomocí monitorování poločlánku, v určitém časovém úseku od začátku provádění způsobu úpravy stavebního materiálu.

Způsobu podle vynálezu se může používat u různých nasycených stavebních konstrukcí. Na obr. 3 je znázorněn příklad nadzemní stavební konstrukce 25 stěny, přístupné z obou stran, která je opatřená z jedné strany vrstvou porézní elektrolytické malty tvořící porézní vodivou omítku 26 se zalitou druhou elektrodu 27. Opačná strana stavební konstrukce 25 stěny je opatřena vodivým povlakem, jako je vodivý nátěr nebo podobně, tvořící první elektrodu 28. Vnější zdroj 14 napětí, tvořený programovatelným generátorem napětí, používá první elektrody 28, ve formě vodivého nátěru, jako anody a druhé, zalité elektrody 27, jako katody. Při aktivování tohoto systému nastává elektroosmotická migrace vody do vodivé omítky 26. Tato vodivá omítka 26 musí mít dostatečně porézní strukturu, uzpůsobenou ke snadnému vysoušení vlhkosti jejím odpařováním, když do ní migruje vlhkost z vlastní stěny stavební konstrukce 25.

Na obr. 4 je znázorněna podzemní stavební konstrukce 30 stěny, jako je základová stěna, konstruovaná s ocelovou výztuží tvořící první elektrody 31, spojené s vnějším zdrojem 14 napětí, tvořeným programovatelným generátorem napětí. Jedna z mnoha zemnících elektrod, tvořících druhé elektrody 32, j^e zaražena do země 33, a je uspořádána poblíž, ale s určitým odstupem od stavební konstrukce 30 uvedené stěny, přičemž zemnící elektrody, tvořící druhé elektrody 32., jsou připojeny k zápornému pólu vnějšího zdroje 14 napětí, a vytvářejí katodický elektrodový člen. Ve zobrazeném uspořádání je sytém zemnících elektrod, tvořících druhé elektrody 32, uspořádán na straně stavební konstrukce 30 uvedené stěny, která je nejvíce vzdálená od ocelové výztuže tvořící první elektrody 21/ takže elektroosmosa působí v maximálním objemu stavební konstrukce 30.

U podzemní konstrukce podle obr. 5 byla konstruována stavební konstrukce 40 stěny bez vnitřní ocelové výztuže. V takových případech se do stěny navrtají šikmo dolů podélné otvory 41, do nichž se zapustí první elektrody 42· Kladný pól vnějšího zdroje

-7CZ 281440 B6

14. napětí se spojí s těmito zapuštěnými prvními elektrodami 42. a záporný proud se spojí se zemnícími elektrodami tvořícími druhé elektrody 43., ve formě jedné nebo několika elektrod zaražených do země 44. Bylo ověřeno, že při typické instalaci se osvědčila rozteč elektrod 0,5 m.

U podzemní konstrukce podle obr. 6, stavební konstrukce 50 betonové stěny, která může například tvořit sklepní stěnu nebo opěrnou stěnu, má odkrytou lícní plochu 51 a opačnou plochu 53, která je v dotyku se zemí 52,. U tohoto provedení je na odkrytou lícní plochu 51 nanesena elektrolytická malta tvořící porézní vodivou omítku 54 se zalitou první elektrodou 55, která může být provedena například ve formě drátěné mříže. Kladný pól vnějšího zdroje 14 napětí, který je tvořený programovatelným generátorem napětí, je spojen se zalitou první elektrodou 55 a záporný pól je spojen se zemnící elektrodou, tvořící druhou elektrodu 56, zaraženou do země 52. Uspořádání podle obr. 6 se liší od uspořádání podle obr. 3 tím, že zapojení vnějšího zdroje 14 napětí je obrácené. Uspořádání podle obr. 6 znázorňuje, že elektroosmotická migrace částeček vody probíhá směrem do okolní země. V tomto ohledu je zřejmé, že označení ± na jednotlivých obr. 2 až 6 výkresu se týká polarity napěťového impulsu první části 17 cyklu, jak je znázorněno na obr. 1.

Uvedený způsob elektrochemické úpravy vlhkého porézního stavebního materiálu podle vynálezu přináší značnou výhodu proti známým způsobům vysoušení betonových konstrukcí a dalších stavebních konstrukcí z porézního materiálu, které jsou nasyceny vodou. I když je znám způsob elektroosmotického vysoušení, nebyl plně hospodářky využit z důvodů potíží při praktickém použití, majících za následek tvorbu izolačního filmu, zejména na katodě a tvorbu koroze na anodě. V případě izolačního filmu se tento způsob rychle stává neúčinný, protože velikost odporu vrůstá s tvorbou plynného filmu. V případě tvorby koroze, kromě vytváření značného odporu nebo skutečného přerušeni elektrického obvodu, může být upravovaná stavební konstrukce vážně poškozena zeslabením vnitřní ocelové výztuže nebo popraskáním okolního materiálu z důvodu vnitřních tlaků vytvářených rozpínáním produktů koroze. Při použití způsobu podle tohoto vynálezu zabraňuje řízené cyklické přepojování polarity tvorbě nežádoucích plynných filmů a produktů koroze, zatímco současně umožňuje, aby proud procházel sítí tak, že způsob elektroosmotického vysoušení se může provádět s přijatelnou úrovní účinnosti a bez ohrožení celistvosti stavební konstrukce.

Je zřejmé, že způsob podle vynálezu není použitelný jen k elektroosmotické úpravě porézního stavebního materiálu, ale také k takové úpravě, jako je realkalizace betonu pomocí elektrochemické úpravy. V případě realkalizace se požaduje dosažení elektrolytické migrace hydroxylových iontů z jedné do druhé oblasti stávající betonové konstrukce, která byla nasycena oxidem uhličitým, a tím u ní vzrostla kyselost na úroveň, při níž může bezprostředné hrozit značná koroze vnitřní výztuže. Obnovení železobetonových konstrukcí, které jsou postiženy nežádoucím stupněm nasycení oxidem uhličitým, se může provést přivedením napětí mezi elektrody uspořádané se vzájemným odstupem, přičemž jedna elektroda je umístěna v oblasti betonové konstrukce, která je poměrně nasycena oxidem uhličitým, a druhá elektroda je umístěna

-8CZ 281440 B6 bud v oblasti téže betonové konstrukce, která je poměrné nenasycena oxidem uhličitým, anebo druhá elektroda je zalita v nanesené vrstvě elektrolytického materiálu, bohatého na hydroxylové ionty. Podle jednotlivého uspořádání stavební konstrukce, která má být upravována, může být ocelová výztuž vystavena depacifikaci nebo tvorbě povlaku plynného filmu. V každém případě se může tento řízený způsob úpravy podle vynálezu, umožňující řízené přepojování napětí, velice výhodně použít k ochraně vnitřní ocelové výztuže proti korozi nebo ke zlepšení účinnosti tohoto způsobu. Při provádění způsobu podle vynálezu se přepojováni polarity ve všech případech provádí pomocí řízeného převodu, takže rušivá radiace vysokofrekvenčního kmitočtu se účinné anuluje, nebo příslušná kapacita stavební konstrukce se může vybít podle své vlastní rychlosti vybíjení tak, že přepojování polarity nepřináší zbytečnou spotřebu energie při překonávání opačného zbytkového napětí.

Významnou výhodu přináší řízeni způsobu v každém jeho stádiu, kde pomocí napětí poločlánku lze monitorovat sklon vnitřní ocelové výztuže nebo zalité elektrody tam, kde není výztuž, k polarizaci, depasivaci a korozi, přičemž přiváděné napětí se může přepojovat a může se udržovat opačný napěťový impuls, dokud se neobnoví uspokojivý stav pasivace. V typickém případě umožňuje tento způsob dosažení optimální účinnosti, protože kladný nebo provozní napěťový impuls elektrického příkonu se může udržovat v nejvyšším možném rozsahu a periody opačné polarity se mohou minimalizovat.

Claims (7)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   1. Způsob elektrochemické úpravy vlhkého porézního stavebního materiálu, zejména pro jeho vysoušení a realkalizaci, při němž se první elektrody (11,28,31,42,55) jedné polarity uloží do stavební konstrukce (10,25,30,40,50) z vlhkého porézního stavebního materiálu a druhé elektrody (13,27,32,43,56) opačné polarity se uspořádají s odstupem od prvních elektrod a od vlhkého porézního stavebního materiálu, přičemž se k elektrodám přivádí napětí pro dosažení elektrolytického účinku v oblasti mezi prvními elektrodami a druhými elektrodami, přičemž v první části (17,60) cyklu elektrochemické úpravy se k elektrodám přivádí první napětí a ve druhé části (18,62) cyklu elektrochemické úpravy se k elektrodám přivádí druhé napětí s opačnou polaritou a v první části (17,60) cyklu elektrochemické úpravy se dodává podstatně více energie než ve druhé části (18,62) cyklu elektrochemické úpravy a tento cyklus se průběžně opakuje, vyznačující se tím, že doba první části (17,60) cyklu elektrochemické úpravy a doba druhé části (18, 62) cyklu elektrochemické úpravy se řídí monitorováním polarizace prvních elektrod (11,28,31,42,55), uložených ve stavební konstrukci (10,25,30,40,50) z vlhkého porézním materiálu, pomocí poločlánkové referenční elektrody (E2) také uložené ve stavební konstrukci (10,25,30,40,50) z vlhkého porézního materiálu, a když referenční napětí vytvářené referenční elektrodou (E2) dosáhne úrovně označující, že se první elektrody (11,28,31,42,55) začínají depasivovat, pře

   -9CZ 281440 B6 pojí se napětí přivedené v první části (17,60) cyklu elektrochemické úpravy na druhou část (18,62) cyklu elektrochemické úpravy do té doby, dokud referenční napětí vytvářené referenční elektrodou (E2) nedosáhne úrovně označující, že první elektrody (11,28,31,42,55) jsou pasivovány, a potom se napětí přivedené ve druhé části (18,62) cyklu elektrochemické úpravy přepojí na první část (17,60) cyklu elektrochemické úpravy.
2. 2. Způsob elektrochemické úpravy podle nároku 1, vyznačující se tím, že počáteční hustota proudu se ve stavební konstrukci (10,25,30,40,50) z vlhkého porézního materiálu nastaví v rozsahu od 0,01 A/m² do 1,0 A/m².
3. 3. Způsob elektrochemické úpravy podle nároků 1 nebo 2, vyznačující se tím, že napětí pro elektrochemickou úpravu jsou stejnosměrná napětí v rozsahu 20 až 40 V.
4. 4. Způsob elektrochemické úpravy podle nároků 1 až 3, vyznačující se tím, že při změně polarity se přepojování napětí z první části (17,60) cyklu elektrochemické úpravy na druhou část (18,62) cyklu elektrochemické úpravy provádí rychlostí nižší než 8 V/s.
5. 5. Způsob elektrochemické úpravy podle nároků 1 až 4, vyznačující se tím, že když po dosažení své maximální hodnoty začne referenční napětí klesat, nastaví se přechod (19,61) napětí z první části (17,60) cyklu elektrochemické úpravy na druhou část (18,62) cyklu elektrochemické úpravy.
6. 6. Způsob elektrochemické úpravy podle nároků 1 až 5, vyznačující se tím, že po dosažení a udržení stálé záporné hodnoty referenčního napětí se nastaví přechod napětí zpět do první části (17,60) cyklu elektrochemické úpravy.
7. 7. Způsob elektrochemické úpravy podle nároků 1 až 6, vyznačující se tím, že porézní materiál stavební konstrukce (10) je železobeton s oblastmi obsahujícími relativně větší množství uhlíku a kyselin a pro dosažení realkalizace oblastí s relativně vyšším obsahem uhlíku se jedna první elektroda (11) uloží do vnějších uhlíkatých oblastí a jedna druhá elektroda (13) se uloží do oblastí (12) vyšší zásaditosti.