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Verfahren und Vorrichtung zur Trockenlegung und Trockenhaltung
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unterirdischer Bauwerke bzw. Bauwerksteile durch Elektrodränage Die
vorliegellde Erfindung betrifft ein Verfahren zur Trockenlegung von Bauwerkes durch
Elektrodränage, wobei also keine herkömmliche Wasserabdichtung durch wasseroundurchlässige
Schichten erforderlich ist; insbesondere geht es um Gemische zur Herstellung der
Elektroden sowie um einen unmetallischen Erder.
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Es sind aus der Fachliteratur aktive und passive Verfahren zur Elektrodränage
feuchter unterirdischer Bauwerke bekannt.
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Als Pluselektroden sind dabei Drahtnetze oder Drähte vorgesehen, die
in normalem Putz eingebettet sind. Die als Minuselektroden verwendeten Erder sind
bei alleii bekannten Systemen metallisch.
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zwar kennt auch chemische Abdichtungsmethoden, bei denen in das FEuerwerk
von der Innet,seite her eine Substanz eingebettet wird; auch gibt es Abschirmungsverfahren
an der Außenseite der Kellergeschosse, bei denen also Abdictungsstoffe in den Boden
unmittelbar neben das Mauerwerk eingepreßt werdeii.
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Diese bekannten Verfahren weisen aber eine große Anzahl von Nachteilen
auf: - Bei den elektroosmotischen tIethoden sind die im Putz oder in den Fugen eingebetteten
Drahtnetze oder - adern der anodischen Korrosion ausgesetzt; - infolge der Unterbrechung
der Anoden als Drahtnetze bzw.
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-adern ist das elektrische Feld an der Außenseite des Bauwerkes nicht
mehr gleichmäßig, so daß die Feuchtigkeit zwischen den Drähteii durchdringen kann;
- die bekannten Methoden kennen keine Maßnahmen zur Begrenzung der Stromdichte,was
zu stärkeren Korrosionserscheinungen -anodisch oder kathodisch - führen kann; die
Gefahr der kathodischen Korrosion wird immer größer, so daß die metallischen Elektroden
nur eine Lebensdauer von höchstens 15 bis 20 Jahren haben; - bei den bekannten Verfahren
ist keine Atuomatisierung vorgesehen; es wäre dagegen zweckmäßig, de Strom zur Elektrodr
å/nage
automatisch nur dann einzuschalten, wenn Feuchtigkeit auftritt; - die oben ençähnten
Methoden benötigen komplizierte Technologien und sind demzufolge unwirtschaftlich;
- die chcmischeil Methoden sichern gegenwärtig nicht eine gleichmäßige Eindringung
der Einpressungsstoffe und sind unwirtschaftlich, weil der Preis der verwendeten
Werkstoffe sehr hoch ist; - die !methoden zur Abdichtung der Böden zwecks Abschirmung
der Außenseite der Bauwerke erfordern die Verwendung einer großen Menge von Werkstoffen
und spezialisierten Geräten sowie auch fachlich ausgebildetes Personal.
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Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die Llektrodranage
so auszubilden, daß sie auf einfache Weise billig und zuverlässig wirksam durchführbar
ist. Die Lösung dieser Aufgabe besteht darin, daß als Pluselektrode auf die Innenseite
der Wände ein elektrisch leitender Putz aus Zement und Graphit, insbesondere Elektrographit
oder ein Anstrich auf der Basis wässriger Polymeremulsion und Kollooidgraphit aufgebracht
wird, und daß als Minuselektroden außerhalb des Bauwerkes in manuell oder mechanisch
gebohrten Löchern von etwa 4 Zoll Durchmesser ein Gemisch Zement-Elektrographit
- nebst Wasser - eingebracht wird. Das Verhältnis Zement zu Elektrographit
ist
vorteilhaft etwa 1:3 in Volumeiianteilen.
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Hierdurch wird eine wirksame elektroosmotische Förderung von der Innenseite
zur Außenseite erzielt, Korrosionserscheinungen weitestgehend vermieden und eine
hohe Wirksamkeit und Wirtschaftlichkeit erreicht. Um diese Vorteile weiter zu optimieren,
ist eine Begrenzung der Stromdichte an der Berührungsstelle bzw. -fläche zwischen
dem elektrischleitenden Putz bzw. Anstrich unter der Wand einerseits sowie auch
auf den Seitenflächen der Erder vorgesehen. Und zwar ist die Strom-bzw. festgelegt
dichte an der Erderoberfläche begrenzt/auf: jp L~ 10-4 (A/cm2) (hierbei ist p die
Stromdichte an der dem Bauwerk zugerichteten Oberfläche des Erders; bei einem Kreisquerschnitt
des Erders wird dabei der dem Gebäude zugewandte Halbkreis zugrundegelegt.) An der
Pluselektrode, also auf der Mauerinnenseite, ist die Stromdichte begrenzt auf -
jt # 0,25 x 10-4 t-1 (A/cm²) (wobei jt die Stromdichte auf der Wandoberfläche in
der Berührungsstelle mit dem elektriseh
leitenden Putz bzw. Anstrich
und t (cm) die Dicke der zu saniereuden Wand ist.) FUr den Putz wird Zement und
Elektrographit vorteilhaft im Volume,sverhältnis 1:3 mit der zugehörigen Wassermenge
zu einem leicht aufbringbaren Brei verrührt. Die Höchstdicke des Putzes ist 1 ci.
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Als Anstrich ist vorteilhaft ein Gemisch in Volumenanteilen aus 4
Teilen Kolloidgraphit, 1 Teil 25%ig wässriger Polymeremulsion und bis 2 Teile Mischwasser
vorgesehen; der Anstrich wird auf die gebeizte und aufgerauhte Wand vorteilhaft
in vier Schichten aufgestrichen oder aufgespritzt.
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Als elektrische Anschlüsse, durch welche der Strom von der Stromquelle
in die großflächigen Elektroden eingeleitet wird, sind vorteilhaft Batterie-Graphitstäbchen
vorgesehen, die mit ihren Metalldeckeln an je einen isolierten Leiter, also Leitungsdraht
angeschweißt sind; es können auch korrosionsbeständige Metallsieb- oder Gewebestreifen
in den Putz eingebetet bzw. auch mit dem Anstrich eingebettet bzw. überstrichen
werden.
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Die oben beschriebene Elektrodränageanlage zur Dränage des seitlich
eindringenden Wassers kann, wenn auch ein Kapillaranstieg vorhanden ist, falls keine
waagerechte Abdichtung verwendet wird, mit einem der Systeme aus zylinderförmig
gebohrten
in der Wand aufgebrachten Elektroden, aus vollen oder
rohrförmigen, von der Innenseite des Untererdgeschosses her, unmittelbar auf dem
Fußboden montierten Elektroden, die aus einem 1/3 Vol. Zement Elektrographitgemiscll
hergestellt werden, kombiniert sein. Nahe des Bodens werden also horizontale Löcher
in die Wand gebohrt, in die ebenfalls leitende Putzmasse eingebracht und elektrisch
leitend mit dem übrigen Verputz verbunde1 wird.
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Das Plusaufdrücken zur Elektroüberführung des Wassers zu den Erdern
der ersten Anlage kann auch ohne Leiter erfolgen, wenn deren Enden, von der Innenseite
des Untererdgeschosses her, unmittelbar in Putz oder in dem elektrisch leitenden
Anstrich, die den Pluspol der Anlage für die seitliche Elektrodränage des Wassers
darstellen, eingebettet sind.
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Die Stromzufuhr zu der Anlage für die Elektrodränage des Untererdgeschosses,
und zwar entweder nur die für Horizontalelektrodränage oder auch für die mit der
senkrechten Elektrodränage kombinierte, erfolgt mit Transistor Gleichrichtern, die
bemessen sind und in einer entsprechenden Anzahl verwendet, um nur die Stromdichtebedingungen
für die Elektroden, die den vorgeschriebenen Betrieb sichern, zu erfüllen.
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Zur näheren Erläuterung der Erfindung werden nachfolgend Ausführungsbeispiele
anhand der Zeichnung beschrieben.
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Fig. 1 zeigt schematisch im vertikalen Schnitt ein Ausführungsbeispiel.
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Fig. 2 ist eine Ansicht auf die Innenseite der Wand, mit teilweise
aufgebrachtem Elektrolytputz und Anschlüssen.
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Fig. 3 zeigt im größeren Maßstab Einzelheiten des elektrischen Anschlusses
der Fig. 2.
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Fig. 4 zeigt in Ansicht auf die Wand, ähnlich Fig. 2, eine Abwandlung,
und zwar mit Anschluß durch in den Elektrolyt putz eingebettete Eletallgewebestreifell.
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Fig. 5 zeigt einen vertikalen Schnitt durch einen Erder bzw.
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Elinuselektrode.
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Fig. 6 zeigt im größeren Querschnitt in Bodennähe in die Mauerung
eingebrachte Pluselektroden aus Elektrolytputz.
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Gemäß der Erfindung ist auf die Innenseite der Wand 2 eines Kellergeschosses
zur Elektrodränage als Pluselektrode eine elektrisch leitende Putzschicht bzw. ein
Anstrich 1 aufgetrage; außen ist ein System von Erdern vorgesehen, und zwar sind
im Abstand von der Wand in das Erdreich senkrechte Löcher gebohrt, in die ebenfalls
eine elektrisch leitende Masse als Erder 3 bzw. Minuselektroden eingebracht ist.
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Der Putz/Anstrich 1 und die Erder 3 sind an eine derart bemessene
und angeordnete Gleichstromquelle 4 ständig eingeschlossen, um den elektro-kapillaren
Wasseranstieg, der die Neigung seitlich im Untererdgeschoß einzudringen zeigt, zu
hemmen, und es in entgegengesetzter wichtung, von der Wand 2 an den Erdern 3 durch
gleichlaufende Stromlinien zu führen.
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Man empfiehlt dafür handelsübliche 12-24 V und maxim 4 A von 110/220
V, 50 IIz WechseJstromnetz unmittelbar gespeisten Transistor-Gleichrichter zur Ladung
der Autobatterien, einzusetzen. Der eventuelle Kapillaranstieg 6, der gkichzeitig
auftreten kann, wird mit einem der Systeme mit gebohrten und in der Wand 2 befestigten
Elektroden 7, von der Innenseite des Untererdgeschosses her unmittelbar auf dem
Fußboden montierten Elektroden 8, mit Pluspolung, gehemmt und dadurch eine elektroosmotische
berührung des Wassers am Erder 3 entsprechend der Stromlinien 9 erreicht. Das Ausmaß
und die Anzahl der Erder 3 wird in Abhängigkeit von der Oberfläche der Flachelektroden
1 festgelegt entsprechend dem Kriterium, daß die Stromdichte auf der Erdoberfläche
3 und der Berührungsfläche zwischen den Flachelektroden 1 und der Wand 2 die folgenden
Beziehungen befriedigen soll: - jp p 10-4 A/cm2 wobei jp die Stromdichte auf der
Oberfläche der Erder, die dem Bauwerk zugerichtet ist; bei einem Kreisquerschnitt
entspricht ein Halbzylinder
- jt # 0,25 x 10-4 x t-1 A/cm² wobei
jt die Stromdichte auf der Wandoberfläche in der Berührungsstelle mit dem elektrisch
leitenden Putz/Anstrich und t (cm) die Dicke - 25 cm bis 200 cm - der zu sanierenden
Wand ist und durch die Kurve des beiliegenden bzw. beizufügenden Diagramms angegeben
sind.
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Die Vollelektroden können aus folgenden Gemischen hergestellt werden:
- ein Gemisch in Volumenteilen, aus 1 Teil Portlandzement und 3 Teile Elektrographitpulver
- Kornzusammensetzung O bis 1 mm -einschließlich Mischwasser zur Herstellung eines
als Putz leicht auftragbaren Breies, dessen Dicke 1 cm nicht überschreiten soll;
- ein Gemisch aus 4 Teilen Kolloidgraphit, 1 Teil wässriges Polyvinylazetat, Vinylchloridemulsion
oder ein anderes geeignetes Polymer und bis 2 Teile Wasser als Anmachflüssigkeit,
alle Bestandteile in Volumenteilen; der Anstrich kann auf der gebeizten u.ld aufgerauhten
Wand mit dem Pinsel oder durch Spritzen aufgetragen werden.
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Die Plusspannung kann auf dem elektrisch leitenden Putz oder Anstrich
mit Kontakten, die auch in zwei Varianten hergestellt sind, angebracht werden;
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mit einer Reihe von etwa 7 mm dicken und 7 cm langen Graphitstäbchen 10 vollständig
im Putz 1 eingebettet, die Metalldeckel um eine Gummischeibe 12 wischen dem Metalldeckel
11 und dem Putz 1 haben, auf den Deckel ist ein Speiseleiter 1.3 gelötet, der mit
dem Pluspol der uleiciistromquclle 4 verbunden ist, Der £ hweißpiinkt ist mit wasserbeständigem
Epoxykitt 14 korrosionsgeschützt; (Fi. 3) - mit einem Streifen 15 aus korrosionsbeständigem
Metallsiebgewebe z. fl. aus Messing oder Inox-Stalll oder einem etwa o,o5 bis 0,1
mm Metallband, z. B. aus Kupfer oder aluminium, in den elektrisch leitenden Putz
bzw. Anstrich 1 eingebettet und auf der zu trocknenden hand befestigt.
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Der für diese Erfindung etitwickelte Erder 3 ist unmetalliscj und
aus einem Gemisch Zement-Elektrographitpulver der KornurlO O bis 1 mm, im tsischungsverhaltnis
1/3 Volumenteilen hergestellt; dieses Gemisch wird in ein manuell mit einem Bohrmeißel
oder mechanisch mit einem geeigneten Gerät gebohrtes Bohrloch gegossen. Der Durchmesser
des Bohrloches ist etwa 3 bis 4 " und der hergestellte Erder soll mindestens gleich
der Tiefe des (;ntererdgeschosses sein, und wenn auch horizontale Elektroden 7 gegen
den Kapillareinstieg verwendet werden, wird die Länge zusätzlich größer um die Häfte
der Untererdgeschoßtiefe. Der elektrische Kontakt wird mit einem Graphit-oder Inox@@ahlstab
18, eingebettet in dem Gemisch IG, erhalten, auf dem durch Pressen, Schweißen oder
Löten das an den Minuspol
der Gleichstromquelle angesclllossene
Kabel befestigt ist. Der kontaktbereich ist dicht und korrosionsbeständig mit einer
Vergußmasse 20 voJJstündig bedeckt, und die Gemischoberfläche 16 sowie auch der
Bereich der Vergußmasse 20 sollen mit einem Beton-, Ton-, Asphaltstöpsel 21 usw.
gegen Temperaturschwankungen geschützt werden (Fig. 5).
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I)ie andeJektroden 7 sind gegebenenfalls mit ihren Enden unmittelt>ar
an dem elektrisch leitenden Putz oder Anstrich 1 ein gebettet. (Verbindungsbereich
22 in Fig. 6) Die Wandelektroden 7 kiinnen voll oder - wic in Fig. G gezeigt - rohrförmig
sein.
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Dic Vortcile der Erfindung sind: Sic - vermeidet kostspieligen Lrdaushub
um das Bauwerk herum, der inshesonderc in Städten stört, zur Aufbringung der üblichen
Wasserabdichtungen von der Außenseite her; beseitigt die Korrosionsgefahr an Flachelektroden,
die auf der Wand aufgetragen oder auf Wänden befestigt werden (zylinderfdrmig, voll
oder rohrförmig) sowie auch der Erder dadurch, daß diese aus einem unmetallischen
Gemisch (Zement-Graphit oder Kol loidgraphitanstricll) hergestellt werden; - im
Vergleich zu ähnlichen Methoden zur Trockenlegung der Untererdgeschosse, die als
auf der Innenseite der Untererdgeschoßräume befestigte Elektroden Metallnetze verwenden,
beiiützt
die Erfindung einen elektrisch leitenden Putz oder Anstrich, für dessen Auftragung
eine viel leichtere und wirtschaftlichere Technologie zur Anwendung kommt; - die
Einbettung der Enden der gebohrten Elektroden 7 in der Wand, gegen Kapillaranstieg,
im Putz oder in Berührung (Kontak ) mit dem elektrisch leitenden Anstrich, die dadurch
augenblicklich positiv elektrisch werden, beseitigt die Montage eines üblichen Stromkreises;
- die kombinierte Verwendung der Elektrodränage in horizontaler Richtung (mit auf
der Wand aufgetragenen Putzen (Anstrichen) mit der senkrechten (mit waagerecht in
der Wand befestigten Elektroden) macht nicht mehr nötig die senkrechte sowie auch
die waagerechte Wasserabdichtung; - begrenzt die Stromdichte auf das unbedingt nötige
Maß für die Trockenlegung und beseitigt dadurch die Gefahr der elektro chemischen
Korrosion an den Elektroden und erhöht demzufolge die Betriebssicherheit und die
Benutzungsdauer der Anlagen.
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Literatur: FR-PS 1 272 139 GB-PS 892 906 US-PS 3 523 884
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