DE4403094A1

DE4403094A1 - Anode and it's operation for electro-osmotic treatment of buildings

Info

Publication number: DE4403094A1
Application number: DE19944403094
Authority: DE
Inventors: Goetz Becker; Ulrich Becker; Lothar Beyerlein; Jan Oettmeier
Original assignee: Tridelta GmbH
Current assignee: BECKER, GOETZ, 06712 ZEITZ, DE BECKER, ULRICH, 067
Priority date: 1992-10-22
Filing date: 1994-02-02
Publication date: 1995-08-03

Abstract

The invention concerns an anode for electro-osmotic treatment of building stonework in accordance with the main patent (patent application P 4235583.4-25). It is characterised by the fact that the anode - either singly or in groups - is provided with a separate current source with constant-current circuitry, and is operated at a constant current level.

Description

Die Erfindung betrifft eine Anode für die elektroosmotische Sanierung, d. h. Entsalzung und Trockenlegung von Bauwerken, und ein Verfahren zum Betrieb solcher Anoden, die nach bestimmten Erfahrungswerten mit Gleichstrom versorgt werden müssen, gemäß Hauptpatent (Patentanmeldung P 42 35 583.4-25).The invention relates to an anode for electroosmotic remediation, i. H. Desalination and drainage of structures, and a process for Operation of such anodes, which according to certain experience with DC power must be supplied according to the main patent (patent application P 42 35 583.4-25).

Das physikalische Funktionsprinzip des Verfahrens besteht darin, daß die Ionen von in der Mauerfeuchtigkeit gelösten Salzen beim Anlegen einer Gleichspannung nach dem Prinzip der Elektrolyse zur 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).The physical principle of operation of the method is that the Ions of salts dissolved in the wall moisture when applying one DC voltage based on the principle of electrolysis to the anode or cathode hike. With certain, existing in the building materials and in the mortar The actually dangerous, migrating to the anode take pore size Anions (acid residues) with water molecules, so that for desalination in drainage should be added (v. Ardenne / Musiol / Reball, Effects of physics and their applications, Berlin 1989, pp. 289-290).

Verschiedene bekannte Verfahren, die sich im wesentlichen in der Gestaltung der in das Mauerwerk einzubringenden Bohrungen sowie in der Gestaltung bzw. Anbringung der Auffangbehälter für die anfallenden Salz und Säurelösungen unterscheiden, 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 diesen technischen Lösungen sind der erforderliche 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 Baudenkmälern sehr stört. Weil Rundeisen von 40 . . . 50 mm Durchmesser verwendet werden, müssen relativ große Löcher gebohrt werden. Trotzdem verbrauchen sich diese Anoden so schnell, daß während der Entsalzung umfangreiche Eisenverbindungen entsorgt und vielfach sogar Anoden ersetzt werden müssen. Various known methods, which are essentially in the design the holes to be drilled into the masonry and the design or attaching the collecting container for the salt and Differentiate acid solutions, use iron or steel anodes that themselves as so-called sacrificial anodes through chemical reaction with the anions resolve (DE-OS 34 30 449, DE-OS 39 37 477). A disadvantage of this Technical solutions are the large storage space required and the problematic disposal for the mainly pasty Iron chloride and other iron compounds. These connections can the building to be renovated at the same time because of its strong coloring effect make it unsightly, which is particularly annoying when it comes to monuments. Because round bars of 40. . . 50 mm diameter must be used relatively large holes are drilled. Nevertheless, these are used up Anodes so quickly that extensive during desalination Iron compounds disposed of and in many cases even anodes have to be replaced.

Die Umrüstung zur Dauersperre ist bei diesen Anoden sehr aufwendig, und die großen Löcher erfordern erhöhte Arbeits- und Materialaufwendungen.The conversion to permanent lock is very expensive with these anodes, and that large holes require increased labor and material costs.

Die in der DE-OS 39 37 477 vorgeschlagene Vorfertigung von funktionswichtigen Mörtelbrücken birgt die Gefahr in sich, daß letztere auf dem Transport oder bei der Handhabung zerbröckeln. Die bei der Montage in die engen Zwischenräume zwischen Mörtelbrücken und Bohrungswandungen einzubringenden Mörtelschlämme erreichen erfahrungsgemäß nicht alle Bereiche der Bohrungswandungen und somit auch nicht den notwendigen Stromschluß.The prefabrication proposed in DE-OS 39 37 477 Functional mortar bridges run the risk of the latter opening up crumble during transport or handling. The when assembling in the narrow gaps between mortar bridges and borehole walls Experience has shown that not all mortar sludges to be applied reach all Areas of the bore walls and therefore not the necessary Short circuit.

Wenn man zusammen mit der Stahlanode gebrannten Kalk in die Mauerwerksbohrung einbringt und somit neben der osmotischen Wirkung die chemische und physikalische Bindungswirkung des gebrannten Kalks ausnutzt, kann die Aufzehrung der Anode vermindert und eine teilweise Wiederverwendung derselben erreicht werden (DE-OS 34 30 450). Es bleibt aber der Nachteil der oben erwähnten Verfärbung des Mauerwerks durch Bildung von Eisenverbindungen, insbesondere von Eisenchlorid. Hinzu kommen als Nachteile große Durchmesserunterschiede der wiederverwendeten Anoden und der nicht ganz ungefährliche Umgang mit gebranntem Kalk.If you put lime burned together with the steel anode in the Masonry drilling brings and thus in addition to the osmotic effect uses chemical and physical binding effects of the burnt lime, can reduce the consumption of the anode and partially Reuse of the same can be achieved (DE-OS 34 30 450). It stays but the disadvantage of the above-mentioned discoloration of the masonry Formation of iron compounds, especially iron chloride. In addition Disadvantages are large differences in diameter of the reused Anodes and the not entirely safe handling of quicklime.

Schließlich ist auch der Einsatz von Elektroden aus Molybdän, Wolfram bzw. 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 und 137), wobei der Nachteil des hohen Preises der Edelmetalle ausdrücklich eingestanden wird. Nimmt man diesen Preis für eine einmalige Ausstattung eines Satzes Anoden noch in Kaufe so bleibt als Nachteil die schwierige, wegen der notwendigen Mörtelbrücken mechanische Schäden (Ausbrüche in der Umgebung) verursachende Entfernung der Anoden nach der Trockenlegung ohne die Möglichkeit der Aufrechterhaltung einer weiteren elektroosmotischen Absperrung auf niederem Stromniveau.Finally, the use of electrodes made of molybdenum, tungsten or Iridium and platinum have been stimulated to dry buildings (Nails, practical aspects of electrical drying and desalination porous mineral building materials, building protection + building renovation 14 (1991), Pp. 129 and 137), the disadvantage of the high price of precious metals is expressly admitted. If you take this price for a one time Equipping a set of anodes still in Buy remains as a disadvantage difficult mechanical damage due to the necessary mortar bridges (Eruptions in the area) causing removal of the anodes after the Draining without the possibility of maintaining another electroosmotic shutoff at low current level.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anode gemäß Hauptpatent P 42 35 583.4-25 zu schaffen, die unter Vereinfachung der Entsorgung aus dem Mauerwerk entfernter Schadstoffe preiswert und haltbar ist und das Mauerwerk mechanisch (hinsichtlich der erforderlichen Bohrungen) und chemisch (hinsichtlich unerwünschter Farbwirkungen) möglichst wenig bzw. gar nicht schädigt. Der Betrieb dieser Anoden soll den Anforderungen im Einzelfall angemessen flexibel sowie bei der Sanierphase und der Sperrphase wartungsarm sein und eine Erneuerung der Anoden beim Übergang von einer Phase zur anderen erübrigen. Die Größe und Ausführung der Anoden soll einen zugriffsicheren und für die Dauersperre geeigneten Verschluß der Anodenbohrungen ermöglichen, welcher zugleich auch Träger der Oberflächengestaltung ist.The invention has for its object an anode according to the main patent P 42 35 583.4-25 to create, simplifying the disposal the masonry of removed pollutants is inexpensive and durable and that Masonry mechanically (with regard to the required holes) and chemically (with regard to undesirable color effects) as little as possible or doesn't harm at all. The operation of these anodes should meet the requirements in Appropriately flexible in individual cases as well as during the renovation phase and the blocking phase be low-maintenance and renewal of the anodes when changing from one Spare phase to another. The size and design of the anodes should be a secure and suitable for the permanent lock the Allow anode drilling, which also supports the Surface design is.

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe durch die im Kennzeichen der Patentansprüche angegebenen Merkmale gelöst.According to the invention, this object is achieved by the Features specified resolved.

Die prinzipielle Ausführungsform gemäß Hauptpatent sichert bereits die dauernde Verwendbarkeit der Anode, ohne daß störende stark färbende chemische Verbindungen entstehen. Dazu müssen Träger und leitfähige Schicht unter anodischem Potential gegen Chlorwasserstoff-, Sulfat- und Nitrationen resistent sein. Durch Plasmaspritzen lassen sich insbesondere Wolfram und leitfähige Keramiken auf beliebige Unterlagen auftragen, die beide, Träger und Schicht, die obigen Anforderungen erfüllen. Die spreizdübelähnliche Ausführung der Anoden hat vor allem zwei Vorzüge: Das Spreizen nach Auftragen einer Mörtelschicht und Einschieben in die Bohrung ergibt einen 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; gegenüber den pastösen Eisenverbindungen kann es leicht durch Ausgießen gesammelt und durch Eintragung bspw. von Kalk neutralisiert werden. Die Sammelbehälter brauchen nicht ausgekratzt und mechanisch gesäubert zu werden.The basic embodiment according to the main patent already secures the permanent usability of the anode without annoying strongly staining chemical compounds are formed. This requires carriers and conductive Layer under anodic potential against hydrogen chloride, sulfate and Nitrate resistant. Plasma spraying can be used in particular Apply tungsten and conductive ceramics to any substrate that both carrier and layer meet the above requirements. The Anode-like design of the anodes has two main advantages: The Spread after applying a layer of mortar and pushing it into the hole results in close and safe contact with the masonry; the longitudinal slot saves separate drainage channels. The discharged pollutant product exists essentially from acids and is therefore not entirely harmless; compared to the pasty iron compounds, it can easily be poured out collected and neutralized by entering lime, for example. The Collection containers do not need to be scraped out and mechanically cleaned will.

Das erfindungsgemäße Verfahren zum Betreiben der Anoden gestattet einmal die Anpassung an unterschiedlich geschädigte Bereiche ein und desselben Bauwerkes 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 erforderliche Aufwand an Material in Gestalt der Transformatoren und Gleichrichter und an Energie getrieben werden muß. Damit können schließlich auch höchste Qualitätsanforderungen bei der jeweiligen Sanierungsaufgabe erfüllt werden.The method according to the invention for operating the anodes allows one time the adaptation to differently damaged areas of one and the same Building including analysis results in the sense of a Control loop. On the other hand, a particularly simple transition from the Refurbishment to the maintenance (shut-off) phase possible, in both cases only the exact amount of material required in the form of the Transformers and rectifiers and must be powered. This means that even the highest quality requirements can be met at respective remediation task can be fulfilled.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von vier in der schematischen Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:The invention is illustrated below with reference to four in the schematic Drawing illustrated embodiments explained in more detail. Show it:

Fig. 1 eine geschlitzte Anode, Fig. 1 a slotted anode,

Fig. 2 eine gelochte Aide, Fig. 2 is a perforated Aide,

Fig. 3 eine Abflußrinne für eine Anode und Fig. 3 is a trough for an anode and

Fig. 4 ein Sammelgefäß. Fig. 4 is a collecting vessel.

Die Anoden gemäß 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 auf die Anoden eine 200 m dicke Wolframschicht aufgespritzt, und es sind hier nicht dargestellte Kontaktfahnen aus Wolframdraht angelötet.The anodes according to FIG. 1 and 2 consist of a tubular body made of Al₂O₃ having an outer diameter of 25 mm and a wall thickness of 2 mm. A 200 m thick tungsten layer is sprayed onto the outside of the anodes, and contact tabs made of tungsten wire, not shown here, are soldered on.

In das Mauerwerk werden Bohrungen von 55 mm Durchmesser eingebracht, und zwar oben 150 mm tief und darunter zur Aufnahme des Sammelgefäßes (Fig. 4) 50 mm tief. Die beiden Löcher werden durch Fräsen langlochartig verbunden. Am Einbauort wird eine Mörtelschicht auf die Anode aufgetragen, dieselbe nach Einlegen einer Abflußrinne gemäß Fig. 3 in die obere Bohrung eingeschoben, und durch einen nicht dargestellten Keil aus Polyamid gespreizt, bis sie fest sitzt. Dann wird das durchsichtige Sammelgefäß mit einem Verschlußdeckel aus Polystyrol und einer verputzfähigen Oberfläche eingesetzt und damit die Bohrung verschlossen. Auf diese Weise 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.Bores 55 mm in diameter are made in the masonry, namely 150 mm deep at the top and 50 mm deep below to hold the collecting vessel ( FIG. 4). The two holes are connected in a slot-like manner by milling. At the installation site, a layer of mortar is applied to the anode, the same is inserted into the upper bore after inserting a trough as shown in FIG. 3, and spread through a polyamide wedge, not shown, until it is firmly seated. Then the transparent receptacle with a sealing cap made of polystyrene and a surface that can be plastered is used to close the hole. In this way, it is easy to see when it is necessary to dispose of it, which, according to what has been said above, is less often required than in the prior art.

In das Erdreich am Mauerfuß werden Kathoden eingetrieben, an deren Material keine besonderen Anforderungen gestellt werden, außer daß sie elektrisch leitfähig sein müssen. Diese Kathoden werden an die Gleichrichtermodule angeschlossen, die bei einer Schutzspannung von 60 V derart parallel mit sämtlichen Kathoden und gruppenweise mit den Anoden eines bestimmten, zu sanierenden Abschnittes des Mauerwerks verbunden sind, so daß in der Trocknung- und Entsalzungsphase ein Strom von 4 A und in der Absperrphase ein Strom von 1 A mit einer Restwelligkeit von 5% fließt. Pro Elektrode soll gemäß der Erfindung der Strom auf 30 . . . 100 mA einstellbar sein. Dabei ist die Anordnung mit der höchst zulässigen Schutzspannung von 60 V versehen.Cathodes are driven into the soil at the base of the wall Material no special requirements are made, except that they must be electrically conductive. These cathodes are attached to the Rectifier modules connected with a protective voltage of 60 V so in parallel with all cathodes and in groups with the anodes a certain section of the masonry to be renovated are, so that in the drying and desalination phase a current of 4 A and in a current of 1 A with a residual ripple of 5% flows during the shut-off phase. According to the invention, the current per electrode should be 30. . . 100 mA be adjustable. The arrangement is the one with the highest permissible Provide protective voltage of 60 V.

Claims

1. Anode for the electro-osmotic renovation of buildings according to the main patent (patent application P 42 35 583.4-25), characterized in that it has a separate power supply with constant current circuit individually or in groups.

2. Anode according to claim 1, characterized in that it with a adjustable constant current of 30. . . 100 mA is applied and their permissible protective voltage is 60 V.

3. A method for using at least one anode according to claim 1 and 2. characterized in that it is operated with constant current.

4. The method according to claim 3, characterized in that the Constant current with a maximum permissible protective voltage of 60 V in a range of 30. . . 100 mA is set.