DE4235582A1 - Verfahren zur schonenden elektroosmotischen Sanierung von Bauwerken - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur schonenden elektroosmotischen Sanierung, d. h. Entsalzung und Trocken­ legung von Bauwerken, insbesondere solchen von hohem kunst­ historischen Wert.

Das physikalische Funktionsprinzip des Verfahrens besteht einfach ausgedrückt darin, daß die Ionen in der Mauerfeuch­ tigkeit gelöster Salze beim Anlegen einer Gleichspannung nach dem Prinzip der Elektrolyse nach Anode bzw. Kathode wandern. Bei bestimmter, in den Baustoffen und im Mörtel vorliegender Porengröße nehmen die eigentlich gefährlichen, zur Anode wandernden Anionen (Säurereste) Wassermoleküle mit, so daß zur Entsalzung in erwünschter Weise die Entwässerung hinzukommt (v. Ardenne/Musiol/Reball, Effekte der Physik und ihre Anwendungen, Berlin 1989, S. 289-290).

Verschiedene bekannte Verfahren, die sich im wesentlichen in der Gestaltung der in das Mauerwerk einzubringenden Boh­ rungen sowie in der Gestaltung bzw. Anbringung der Auffang­ behälter die anfallenden Salz- und Säurelösungen unterschei­ den, verwenden Anoden aus Eisen oder Stahl, die sich als sogenannte Opferanoden durch chemische Reaktion mit den Anionen auflösen (DE-OS 34 30 449, DE-OS 39 37 477). Nachteilig an dieser technischen Lösung sind der fehlende Stauraum sowie die problematische Entsorgung für das haupt­ sächlich anfallende pastöse Eisenchlorid und andere Eisen­ verbindungen. Diese Verbindungen können zugleich wegen ihrer starken Färbewirkung das zu sanierende Gebäude unansehnlich werden lassen, was insbesondere bei Baudenkmälern sehr stört. Weil Rundeisen von 40 . . . 50 mm Durchmesser verwendet werden, müssen recht große Löcher gebohrt werden. Trotzdem verbrauchen sich diese Anoden so schnell, daß sie nach der Trockenlegungsphase für eine anschließende Sperrphase z. T. erneuert werden müssen. Verzichtet man auf diese Sperrphase, so müssen relativ große Löcher wieder verschlossen werden. Die vorgeschlagene Vorfertigung der funktionswichtigen Mörtelbrücke birgt die Gefahr, daß letztere auf dem Trans­ port oder bei der Handhabung abbröckelt. Die bei der Montage in den engen Zwischenraum zwischen Mörtelbrücke und Boh­ rungswandung einzubringende Mörtelschlämme, erreicht er­ fahrungsgemäß nicht alle Bereiche der Bohrungswandung.

Wenn man zusammen mit der Stahlanode gebrannten Kalk in die Mauerwerksbohrung einbringt und somit neben der elektro­ osmotischen Wirkung die chemische und physikalische Bin­ dungswirkung des gebrannten Kalks ausnutzt, kann die Aufzehrung der Anoden vermindert und eine teilweise Wieder­ verwendung derselben erreicht werden (DE-OS 34 30 450). Es bleibt der Nachteil der oben erwähnten Verfärbung des Mauerwerks. Hinzu kommen als Nachteile große Durchmesser­ unterschiede der wiederverwendeten Anoden und der nicht ganz ungefährliche Umgang mit gebranntem Kalk.

Schließlich ist auch der Einsatz von Elekroden aus Molybdän, Wolfram und sogar Iridium und Platin für die Trocknung von Bauwerken angeregt worden (Nägele, Praktische Aspekte der elektrischen Trocknung und Entsalzung poröser mineralischer Baustoffe, Bautenschutz + Bautensanierung 14 (1991), S. 129 + 137), wobei der Nachteil des hohen Preises der Edelmetalle ausdrücklich eingestanden wurde. Nimmt man den Preis für eine einmalige Ausstattung eines Satzes Anoden noch hin, so bleiben als Nachteile die schwierige, wegen der notwendigen "Mörtelbrücken" mechanische Schäden (Ausbrüche in der Umgebung der Bohrung) verursachende Entfernung der Anoden nach der Trockenlegung ohne die Möglichkeit der Aufrechter­ haltung einer weiteren elektroosmotischen "Absperrung" auf niederem Stromniveau sowie die Entfernung von Resten der Mörtelbrücken.

All diese Verfahren erfordern das Einbringen von Anoden in Bohrungen im zu sanierenden Bereich des Bauwerks, was vor allem unter kunsthistorischen und denkmalspflegerischen Ge­ sichtspunkten beispielsweise bei Wandgemälden oder wert­ vollen bildhauerischen Werken den Einsatz dieser ansonsten wirkungsvollen Verfahren ganz verbietet.

Zur Trockenlegung und Trockenhaltung von Bauwerken ist schließlich die Anwendung metallischer, also elektrisch lei­ tender, Gitter und Netze bekannt, die ohne ein angelegtes elektrisches Potential das elektrische Feld abbauen, das das Aufsteigen von Feuchtigkeit fördert (DE-OS 27 14 683). Abgesehen davon, daß mit diesem Verfahren nur das Eindringen im Wasser gelöster Salze vermindert werden kann, diese aber nicht aktiv entfernt werden können, hat dieses Verfahren den Nachteil, daß die Gitter und Netze im wesentlichen waage­ recht in den Baukörper einzufügen sind, was, wenn es nicht gleich bei der Errichtung des Bauwerkes geschieht, noch größere Eingriffe in die Bausubstanz erfordert als die zuvor kritisierten Verfahren. Beides verbietet sich insbesondere bei Baudenkmälern.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein aktives elektroosmotisches Verfahren zur Sanierung von Bauwerken zu schaffen, das ohne Einbuße an Wirksamkeit für den ganzen Baukörper Bohrungen oder andere zerstörende Eingriffe zumin­ dest an den schützenswerten Sichtflächen vermeidet.

Dies Aufgabe wird durch die beiden im Haupt- und Nebenan­ spruch beschriebenen, auf einem allgemeinem Grundprinzip aufbauenden Erfindungen gelöst.

Beim Verfahren nach dem Hauptanspruch 1 werden die schäd­ lichen, sich an der Anode sammelnden Stoffe von der wert­ vollen Sichtfläche nach innen zu den Anoden an weniger expo­ nierten Stellen des Bauwerks befördert. Nach Anspruch 3 muß hier zur Aufrechterhaltung der Leitfähigkeit sogar eine Zu­ fuhr reinen Wassers erfolgen.

Beim Verfahren nach dem Nebenanspruch 2 werden die schädli­ chen, sich an der Anode sammelnden Säurereste zwar an die besonders schützenswerte Sichtfläche aber dann noch weiter in die saugfähige Masse befördert, die zweckmäßigerweise mehrfach gewechselt und entsorgt werden sollte.

Welches der beiden Verfahren angewandt wird, muß anhand eines ganzen Komplexes von Faktoren, wie Empfindlichkeit der Sichtfläche, Leitfähigkeit des Baukörpers, Menge des aus dem Fundament nachdringenden Wassers usw., entschieden werden.

Die flächenhaften Elektroden nach den Ansprüchen 5 und 6 können zur Anwendung an Reliefs und Plastiken flexibel aus­ geführt werden; die nach wie vor in Bohrungen an versteckter Stelle einzusetzenden jeweils anderen Elektroden nach An­ spruch 5 erfordern, da sie sich nicht mehr verbrauchen, nicht mehr so große Bohrungen wie die Anoden nach dem Stand der Technik. Das Auftreten unangenehm färbender Eisensalze entfällt.

Die spezielle Ausbildung des Verfahrens nach Anspruch 7 findet Anwendung, wenn das Nachdringen von Feuchtigkeit aus dem Untergrund anderweitig oder durch eine gesonderte her­ kömmliche elektroosmotische Sperrschaltung unterbrochen wird und/oder die Anbringung der Kathoden im oberen Bereich weni­ ger Probleme als im unteren bereitet.

Vorteilhafterweise ist das Verfahren an waagerechten, senk­ rechten und auch an geneigten Flächen anwendbar.

Nachstehend wird die Erfindung an Hand eines Ausführungsbei­ spieles näher erläutert. Die beigefügte Zeichnung zeigt schematisch die Sanierung (Entwässerung, Entsalzung) eines Bauwerkes mit einer senkrechten, zu schonenden Putzfläche beispielsweise mit einem Wandgemälde.

In das Ziegelmauerwerk 1 sind Elektroden 2 aus Keramik mit elektrisch leitfähiger Wolframbeschichtung in der Umgebung eines schützenswerten Wandgemäldes auf einer Putzschicht 3 eingelassen. Auf dieser Putzschicht 3 mit dem Wandgemälde befindet sich eine Mineralfasermatte 4 und darauf ein gleichfalls mit Wolfram beschichtetes Gitter 5 aus Plast­ werkstoff mit 4 mm Maschenweite. Für Reliefs oder Plastiken wird man bei ansonsten prinzipiell gleicher Anordnung ein flexibles durch Plasmaspritzen mit Wolfram beschichtetes saugfähiges Gewebe anstelle des Gitters 5 wählen.

Die angegeben Polungen der Elektroden beziehen sich auf Anspruch 1 sowie in Klammern auf Anspruch 2. Die Schaltung des Gitters 5 als Kathode wird man insbesondere wählen wenn die Putzschicht 4 im wesentlichen aus Kalk besteht und die in konzentrierter Form zu einer Anode wandernden Säurerest­ ionen die Schäden des Bauwerks an dessen Sichtfläche noch vergrößern würden.

Umgekehrt wird man die in Klammern angegebene Polung wählen wenn der Bereich um die in Bohrungen befindlichen Elektroden 2, wiewohl nicht sichtbar, vom Material her empfindlicher ist.

Die saugfähige Fasermatte 4 ist bei der erstgenannten Polung durch Sprühen mit reinem Wasser feucht zu halten, da sonst ihre Leitfähigkeit infolge Wassertransport zur Anode und Ver­ dunstung bald nicht mehr ausreichen würde. Bei der in Klam­ mern angegebenen Polung reichern sich in der Mineralfaser­ matte 4 die Säuren an, so daß diese in regelmäßigen Abstän­ den entsorgt werden muß.

Die Stromversorgung erfolgt zweckmäßigerweise mit (nicht dargestellten) Moduln bei 60 V Schutzspannung und Strömen von 4A bezogen auf einen bestimmten zu sanierenden Mauer­ abschnitt. Nach Entfernung aller Schadstoffe nimmt man die Mineralfasermatte 4 und das Gitter 5 ab, die dann für andere Einsatzfälle verwendet werden können. Die Elektroden 2 ver­ bleiben für die sogenannte Absperrphase im Mauerwerk 1, wobei dann deren Polung gruppenweise geändert und ein ge­ ringerer Strom von etwa 1A eingestellt wird. An den anodisch geschalteten sind auf jeden Fall Auffangbehälter anzubringen.

Claims (9)

1. Verfahren zur schonenden elektroosmotischen Sanierung von Bauwerken, insbesondere solchen von hohem kunsthistorischem Wert, dadurch gekennzeichnet, daß flächenhafte, erforderli­ chenfalls flexible Kathoden auf den Sichtflächen und stab­ förmige Anoden in einer das Bauwerk wenig beeinträchtigen­ den, jedoch eine Feldausbildung ermöglichenden Anordnung in Bohrungen angebracht werden.

2. Verfahren zur schonenden elektroosmotischen Sanierung von Bauwerken, insbesondere solchen von hohem kunsthistorischen Wert, dadurch gekennzeichnet, daß flächenhafte, erforderli­ chenfalls flexible Anoden auf den Sichtflächen und stabför­ mige Kathoden in einer das Bauwerk wenig beeinträchtigenden, jedoch eine Feldausbildung ermöglichenden Anordnung in Bohrungen angebracht werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen die Kathode und die Sichtfläche eine letztere nicht schädigende, angefeuchtete poröse Masse eingebracht wird.

4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen die Anode und die Sichtfläche eine auswechselbare saugfähige, vorzugsweise textile Masse eingebracht wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, gekennzeichnet durch die Verwendung von Anoden und Kathoden aus einem nichtmetalli­ schen Träger mit einer thermisch aufgespritzten, anodisch resistenten, leitfähigen Schicht.

6. Verfahren nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch die Ver­ wendung metallisierter Gewebe als flächenhafte, flexible Anoden oder Kathoden.

7. Verfahren nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch die Ver­ wendung metallisierter Wabenkörper.

8. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, gekennzeichnet durch die Verwendung von textilen Flächengebilden, in die Metallfäden eingebracht sind.

9. Verfahren nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Bohrungen räumlich über der Sichtfläche befin­ den.