DE4235583A1

DE4235583A1 - Anode für die elektroosmotische Sanierung von Bauwerken und Verfahren zum Betrieb solcher Anoden

Info

Publication number: DE4235583A1
Application number: DE4235583A
Authority: DE
Inventors: Goetz Becker; Ulrich Becker; Lothar Beyerlein; Bernd Gronde
Original assignee: Tridelta GmbH
Current assignee: Tridelta GmbH
Priority date: 1992-10-22
Filing date: 1992-10-22
Publication date: 1994-05-05

Description

Die Erfindung betrifft Anoden für die elektroosmotische Sa nierung, d. h. Entsalzung und Trockenlegung von Bauwerken und ein Verfahren zum Betrieb solcher Anoden, die nach ganz be stimmten Erfahrungswerten mit Gleichstrom versorgt werden müssen.

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 erforder liche große Stauraum sowie die problematische Entsorgung für das hauptsächlich anfallende pastöse Eisenchlorid und andere Eisenverbindungen. Diese Verbindungen können zugleich wegen ihrer starken Färbewirkung das zu sanierende Gebäude unansehnlich werden lassen, was insbesondere bei Baudenkmä lern 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 während der Entsalzung umfangreich Eisenverbindungen ent sorgt und vielfach sogar Anoden ersetzt werden müssen. Die Umrüstung zur Dauersperre ist bei diesen Eisenanoden sehr aufwendig und die großen Löcher erfordern erhöhte Arbeits- und Materialaufwendungen.

Die in der DE-OS 39 37 477 vorgeschlagene Vorfertigung der funktionswichtigen Mörtelbrücken birgt die Gefahr, daß letztere auf dem Transport oder bei der Handhabung abbröc keln. Die bei der Montage in den engen Zwischenraum zwischen Mörtelbrücke und Bohrungswandung einzubringende Mörtel schlämme, erreicht erfahrungsgemäß nicht alle Bereiche der Bohrungswandung und somit auch nicht den notwendigen Strom schluß.

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 aber der Nachteil der oben erwähnten Verfärbung des Mauerwerks durch Bildung von Eisenverbindungen, insbesondere Eisenchlorid. 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 Elektroden 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 diesen 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.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anode für die elektroosmotische Sanierung von Bauwerken zu schaffen, die unter Vereinfachung der Entsorgung aus dem Mauerwerk ent fernter Schadstoffe preiswert und haltbar ist und das Mauerwerk mechanisch (hinsichtlich der erforderlichen Bohrungen) und chemisch (hinsichtlich unerwünschter Farbwirkungen) möglichst wenig bzw. garnicht schädigt. Der Betrieb dieser Anoden soll den Anforderungen im Einzelfall angemessen flexibel sowie bei der Sanierphase und der Sperr phase wartungsarm sein und eine Erneuerung der Anoden beim Übergang von einer Phase zur anderen erübrigen. Größe und Ausführung der Anoden soll einen zugriffssicheren und für die Dauersperre geeigneten Verschluß der Anodenbohrung ermöglichen, welcher zugleich auch Träger der Oberflächen gestaltung ist.

All diese Ziele und Aufgaben werden durch die in den Patent ansprüchen beschriebene Erfindung erreicht bzw. erfüllt.

Die prinzipielle Ausführungsform nach dem Hauptanspruch sichert bereits die dauernde Verwendbarkeit der Anode, ohne daß störende stark färbende chemische Verbindungen entste hen. Dazu müssen Träger und leitfähige Schicht unter anodi schem Potential gegen Chlorwasserstoff-, Sulfat- und Nitrat ionen resistent sein.

Durch Plasmaspritzen lassen sich insbesondere Wolfram und leitfähige Keramik auf beliebige Unterlagen auftragen, die beide, Träger und Schicht, die obigen Forderungen erfüllen.

Die spreizdübelähnliche Ausführung nach Anspruch 3 und 4 hat vor allem zwei Vorzüge: Das Spreizen nach Auftragen einer Mörtelschicht und Einschieben in die Bohrung ergibt beson ders engen und sicheren Kontakt mit dem Mauerwerk. Der Längsschlitz erspart gesonderte Ablaufkanäle.

Das ausgetragene Schadstoffprodukt besteht im wesentlichen aus Säuren und ist insofern auch nicht ganz ungefährlich, aber gegenüber den pastösen Eisenverbindungen nach dem Stand der Technik kann es leicht durch Ausgießen gesammelt und durch Eintragung bspw. von Kalk neutralisiert werden. Die Sammelbehälter brauchen nicht ausgekratzt und mechanisch ge säubert zu werden.

Das erfindungsgemäße Betriebsverfahren der Anoden nach Anspruch 11 und 12 gestattet zum einen die Anpassung an unterschiedlich geschädigte Bereiche ein und desselben Bau werkes unter Einbeziehung von Analysenergebnissen im Sinne eines Regelkreises. Zum anderen ist ein besonders einfacher Übergang von der Sanierungs- zur Erhaltungs- (Absperr-)Phase möglich, wobei in beiden Fällen nur der jeweils genau erfor derliche Aufwand an Material (in Gestalt der Transformatoren und Gleichrichter) und Energie getrieben wird. Damit können schließlich auch höchste Qualitätsanforderungen bei der je weiligen Sanierungsaufgabe erfüllt werden.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand von Ausführungsbei spielen näher erläutert.

Die beigefügten Zeichnungen stellen dar:

Fig. 1 eine geschlitzte Anode nach Anspruch 3;

Fig. 2 eine gelochte Anode nach Anspruch 2;

Fig. 3 eine Abflußrinne für eine Anode nach Anspruch 2 Fig. 4 ein Sammelgefäß.

Die Anoden nach Fig. 1 und 2 bestehen aus einem rohrförmigen Körper aus Al₂O₃ mit einem Außendurchmesser von 25 mm und einer Wanddicke von 2 mm. Außen ist eine 200 µm dicke Wolf ramschicht aufgespritzt und es sind hier nicht dargestellte Kontaktfahnen aus Wolframdraht angelötet.

In das Mauerwerk werden Bohrungen von 55 min Durchmesser ein gebracht und zwar oben 150 mm tief und darunter zur Aufnahme des Sammelgefäßes nach Fig. 4 50 mm tief. Die beiden Löcher werden durch Fräsen langlochartig verbunden. Am Einbau ort wird eine Mörtelschicht auf die Anode aufgetrage, dieselbe nach Einlegen einer Abflußrinne nach Fig. 3 in die obere Bohrung eingeschoben und durch einen nicht darge stellen Keil aus Polyamid gespreizt, bis sie ganz fest- sitzt.

Dann wird der durchsichtige Sammelbehälter mit Verschluß deckel aus Polystyrol mit einer verputzfähigen Oberfläche eingesetzt und die Bohrung damit verschlossen. Dadurch kann man leicht erkennen, wann entsorgt werden muß, was nach dem oben Gesagten auf jeden Fall seltener erforderlich ist als nach dem Stand der Technik.

In das Erdreich am Mauerfuß werden Kathoden eingetrieben, an deren Material keine besonderen Anforderungen bestehen, außer daß sie elektrisch leitfähig sein müssen und an die Gleichrichtermodule angeschlossen, die bei einer Schutz spannung von 60 V derart parallel mit sämtlichen Kathoden und gruppenweise mit den Anoden eines bestimmten, zum sanierenden Abschnittes des Mauerwerks verbunden sind, daß in der Trocknungs- und Entsalzungsphase ein Strom von 4A und in der Absperrphase einen solcher von 1A mit einer Restwelligkeit von 5% fließt.

Claims

1. Anode für die elektroosmotische Sanierung von Bauwerken, gekennzeichnet durch einen nichtmetallischen Träger mit einer thermisch aufgespritzten, anodisch resistenten, leit fähigen Schicht.

2. Anode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die leitfähige Schicht durch Plasmaspritzen aufgebracht ist.

3. Anode nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger ein radial spreizbarer, ein oder mehrteiliger, vorzugsweise zylindrischer Hohlkörper ist.

4. Anode nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der mehrteilige Träger aus Hohlzylindersektoren besteht.

5. Anode nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger aus Keramik besteht.

6. Anode nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger aus Polymerwerkstoff besteht.

7. Anode nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die leitfähige Schicht aus elektrisch leitfähiger Keramik besteht.

8. Anode nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die leitfähige Schicht aus Nichteisenmetallen besteht.

9. Anode nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die leitfähige Schicht aus hochschmelzenden Metallen besteht.

10. Anode nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die leitfähige Schicht aus aus Wolfram besteht.

11. Verfahren zum Betrieb von Anoden nach einem der vorher gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß deren Strom versorgung durch eine sekundärseitige Parallelschaltung genormter Gleichrichtermodule erfolgt, deren Anzahl in der Parallelschaltung beim Übergang von der Entsalzungs- und Trocknungsphase zur Phase der Sperrung gegen aufsteigende Feuchtigkeit vermindert wird.

12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß einzelne Anoden oder Gruppen von ihnen eine gesonderte Stromversorgung aufweisen.