DE69018510T2

DE69018510T2 - Verfahren zum Sanieren von innen bewehrtem Beton durch Chloridentfernung.

Info

Publication number: DE69018510T2
Application number: DE69018510T
Authority: DE
Inventors: John B. Oslo Miller; Ole Arfinn Drammen Opsahl; Oystein Trondheim Vennesland
Original assignee: Individual
Current assignee: Fosroc International Ltd
Priority date: 1989-05-16
Filing date: 1990-05-07
Publication date: 1995-12-21
Anticipated expiration: 2010-05-08
Also published as: PL166460B1; DK0398117T3; HU902666D0; RU2019654C1; IN178465B; FI100101B; PL285207A1; YU46950B; PT94043A; IS3573A7; YU94690A; FI902313A0; ATE121061T1; EP0398117B1; EP0398117A3; MY105975A; DE69018510D1; BR9000476A; CS9002336A2; HK1006165A1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren für die Sanierung von innen bewehrtem Beton durch die Entfernung von Chloriden, wie dies im Oberbegriff von Anspruch 1 angegeben ist.
Eines der wesentlichen Probleme im Zusammenhang mit der Instandhaltung von bewehrtem Beton liegt in der Korrosion der inneren Bewehrung. In vielen Fällen wird die Korrosion der Bewehrung durch eine Kontaminierung durch Chloride verursacht. Diese kann durch die allmähliche Absorption von Chloriden im Laufe der Zeit oder, in bestimmten Fällen, durch den Zusatz von Chloriden in den ursprünglichen Beton verusacht weden, um dessen Aushärtung zu beschleunigen.
Im Rahmen von konventionellen Techniken für die Sanierung von mit Chloriden kontaminiertem Beton muß das verseuchte Material entfernt und durch frischen Beton ersetzt werden. Dies ist zweifelsohne eine kostspielige und umständliche Lösung, zumindest soweit es sich um senkrechte Flächen oder um über Kopfliegende Flachen handelt.
Es wurde bereits früher vorgeschlagen, elektrolytische Techniken einzusetzen, um Chloride mit Hilfe von Ionenmigration zu entfernen. Ein Artikel von J.E. Slater veröffentlicht in Naterials Performance, 1976, Seiten 21 - 26, beschreibt ein solches Verfahren, bei dem ein elektrisches Potential zwischen der inneren Bewehrung und einer Oberflächenelektrode beaufschlagt wird, welche in einen flüssigen Elektrolyten auf der Oberfläche des Betons eingetaucht ist. Mit Hilfe der Oberflächenelektrode, welche den positiven Pol des elektrischen Feldes bildet, werden die negativen Chlorionen innerhalb des Betons veranlaßt durch den Beton nach außen in den Elektrolyten zu wandern, wo sie auf der positiven Elektrode zu Chlorgas oxidiert werden, oder aber chemisch mit den Komponenten des Elektrolyten reagieren.
Die in dem Artikel von Slater beschriebenen Versuche wurden auf mit Chloriden kontaminierten Brückenfahrbahnen durchgeführt, deren Bewehrung korrodiert hatte. Der Bereich der Brückenfahrbahn wurde in einzelne Abschnitte in einer Größe von etwa 3,5 m² unterteilt, die getrennt behandelt wurden. Diese Abschnitte wurden mit abgedichteten Sperrwänden ausgerüstet, in die die flüssige Elektrolytlösung eingefüllt wurde. Der verwendete Elektrolyt war eine Weißkalkhydratlösung mit und ohne Ionentauscher. Slater hat Stromspannungen zwischen 100 und 120 V verwendet und die Stromstärke schwankte zwischen 28 und 100 Amp pro Abschnitt. Slater ist es gelungen, in einem Zeitraum von 24 Stunden bis zu 90% der in dem Beton vorhandenen Chloride zu entfernen. Wenn der Elektrolyt ohne Ionentauscher eingesetzt wurde, so entwickelte sich Chlorgas auf den platinierten Titanelektroden und wurde als freies Chlorgas abgegeben.
Der Slater-Technik war jedoch kein kommerzieller Erfolg beschieden, und zwar aus verschiedenen Gründen: bei den von Slater für die Durchführung des Verfahrens vorgeschlagenen Stromspannungen ergeben sich wesentliche Probleme in Bezug auf die Sicherheit. Aber was noch wichtiger ist, die Slater-Methode ist nur für die Entfernung von Chloriden aus der oberen Fläche horizontaler Platten einsetzbar. Dagegen ist die konventionellere Methode der Auswechselung des Betons relativ einfach und kostengünstig, wenn eine nach oben zeigende horizontale Platte behandelt werden muß. Die Slater-Methode kann wesentlich teurer als konventionelle Techniken sein.
In einem bekannten verfahren für die elektrolytische Sanierung von innen bewehrtem Beton, welches die im Oberbegriff von Anspruch 1 aufgeführten Merkmale aufweist (EP-A-0 200 428), wird eine Beschichtung aus verzögertem unvermischtem Material verwendet. Eine solche Beschichtung kann jedoch nicht erneut befeuchtet werden, so daß sich deren Feuchtigkeitsgehalt und dementsprechend ihre Leitfähigkeit insbesondere dann verliert, wenn längere Zeiträume erforderlich sind, um Chloride aus einem kontaminierten bewehrten Beton zu entfernen, so daß eine solche Beschichtung im Laufe längerer Behandlungszeiträume mehrmals entfernt und erneut aufgetragen werden muß. Daher kann dieses bekannte Verfahren nicht wirtschaftlich eingesetzt werden.
Es ist das Ziel der vorliegenden Erfindung, ein wirtschaftliches elektrolytisches Verfahren für die Entfernung von Chloriden aus einem kontaminierten bewehrten Beton vorzuschlagen, welches in sicherer Weise und mit einem vertretbaren Aufwand an Energie abgewickelt werden kann, und das insbesondere auf senkrechten und nach unten zeigenden Oberflächen durchgeführt werden kann.
Um dieses Ziel zu erfüllen, beinhaltet die Erfindung ein verfahren mit den Merkmalen von Anspruch 1. Bevorzugte Ausgestaltungen des Verfahrens sind Gegenstand der rückbezogenen Ansprüche.
Nach einem wichtigen Aspekt der Erfindung wird in dem Verfahren ein elektrolytisches Material in Form einer selbsthaftenden Beschichtung verwendet, die auf senkrechte Flächen und auf sogar nach unten gerichtete Flächen aufgetragen werden und daran sicher haftet. Eine verteilte Elektrode wird in die selbsthaftende Beschichtung eingebettet und bildet das positive Terminal des elektrischen Systems. Wenn das verfahren abgeschlossen ist, das heißt, wenn der Grad der Kontaminierung mit Chloriden auf einen gewünschten Wert reduziert worden ist, werden sowohl die selbsthaftende Beschichtung als auch die Elektrode von der Oberfläche des Betons entfernt. In dieser Hinsicht unterscheidet sich das erfindungsgemäße Verfahren ganz wesentlich von kathodischen Schutzsystemen, bei denen die Systeme zum Beispiel permanent installiert werden müssen, um fortlaufend ein elektrisches Potential zwischen der inneren Bewehrung und der Oberflächenelektrode aufrechtzuerhalten.
Entsprechend der vorliegenden Erfindung besteht das Material der selbsthaftenden elektrolytischen Beschichtung aus einer Mischung aus einer Pulpe aus Zellulosefasern und Wasser oder einer anderen Lösung, welche selbsthaftend auf die Oberfläche des Betons aufgetragen wird. Die Faserpulpe, die zweckmäßigerweise aus recyceltem Zeitungspapier hergestellt wird, wird mit der flüssigen Lösung am Auslaß einer Sprühdüse vermischt und die Mischung aus Fasern und Flüssigkeit wird anschließend auf die Oberfläche des zu behandelnden Bereiches aufgespritzt. Die Oberfläche des Betons absorbiert einen gewissen Anteil der Lösung aus der aufgespritzten Mischung und bewirkt, daß die Mischung fest an der Oberfläche des Betons haftet.
Entsprechend der vorliegenden Erfindung wird der zu behandelnde Bereich des Betons dadurch getestet, daß Kerne entnommen werden, die auf ihren deren Chloridgehalt überprüft werden. Auf der Grundlage dieser anfänglichen Tests kann die ungefähre Zeit abgeschätzt werden, welche notwendig ist, um einen gewünschten Grad der Reduzierung der enthaltenen Chloride zu erreichen. Die Behandlung kann fortgeführt werden, bis die geschätzte Zeit in etwa verstrichen ist, wonach ein erneuter Satz von Kernen entnommen werden kann, um die endgültigen Prozeßbedingungen festzulegen.
Für ein besseres Verständnis der Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung wird hiermit Bezug genommen auf die nachstehende Beschreibung der bevorzugten Ausführungsarten und auf die beigefügten Zeichnungen.
In den Zeichnungen ist eine bevorzugte Ausführungsart der vorliegenden Erfindung dargestellt und wird hier in Verbindung mit diesen Zeichnungen erklärt, in denen folgendes dargestellt ist:
Die Fig. 1 zeigt eine teilweise Seitenansicht einer Betonmauer, welche für eine erfindungsgemäße Behandlung vorbereitet wird, wobei bestimmte Teile weggebrochen wurden, um bestimmte zusätzliche Details zu zeigen.
Die Fig. 2 zeigt einen vergrößerten Teilquerschnitt entlang der Linie 2-2 aus der Fig. 1, und
Die Fig. 3 zeigt eine vereinfachte Darstellung einer typischen Kurve der Stromspannung über der Zeit einer Referenzspannung, welche gesteuert wird, um den Zustand des Bewehrungsstahls des behandelten Betons zu bestimmen.
In den Fig. 1 und 2 ist der Körper 10 einer stahlbewehrten Betonstruktur gezeigt, welche die Form einer senkrechten Wand oder einer über Kopfliegenden Struktur haben kann. Die Betonwand enthält eine Reihe von eingebetteten Bewehrungsstangen 11 aus Stahl eines konventionellen Typs.
Eine Betonstruktur 10, 11, welche mit Chloriden kontaminiert ist, kann dadurch saniert werden, daß eine selbsthaftende elektrolytische Beschichtung 12 auf eine Oberfläche der Struktur aufgetragen wird, und zwar vorzugsweise auf die am stärksten kontaminierte Oberfläche. Eine temporäre verteilte Elektrode 13, welche vorteilhafterweise eine gitteratige Struktur aus leitenden Drähten aufweist, wird in die elektrolytische Beschichtung 12 eingebettet. Eine Quelle 14 für die Lieferung von Gleichstrom wird zwischen den inneren Bewehrungsstangen 11 und der temporären Elektrode 13 angeschlossen. Mit Hilfe des elektrischen Feldes wird über einen gewissen Zeitraum eine elektrolytische Migration von Chlorionen aus den inneren Bereichen der Betonmauer in der Nähe der Bewehrungsstange 11 in das elektrolytische Medium 12 durchgeführt. Nach den weiter gefaßten Aspekten der vorliegenden Erfindung wird nach einer vorbestimmten Behandlungszeit, während der der Chloridgehalt des Betons ausreichend reduziert wurde, die Stromquelle 14 abgeschaltet, und die Elektrode 13 und das elektrolytische Medium werden entfernt und die äußere Fläche 15 wird in typischer Weise mit einer (nicht gezeigten) Versiegelung beschichtet, um so das spätere Eindringen von Zusammensetzungen zu verhinden, welche Chloride enthalten.
Zweckmäßigerweise ist die äußere Elektrode 13 eine verteilte Elektrode. In sehr vorteilhafter Weise kann dies dadurch erreicht werden, daß eine gitterförmige Struktur verwendet wird, die aus einem ersten Satz von Drähten 16 besteht, welche im rechten Winkel zu einem zweiten Satz von Drähten 17 angeordnet sind, und in der die Drähte an den Schnittpunkten durch Punktschweißung oder eine andere Verfahrensweise verbunden sind. Eine besonders vorteilhafte Form der Struktur der Elektrode 16 besteht, wie dargestellt, aus einem aus Drähten 16, 17 hergestellten Gitter, in dem die Drähte einen ungefähren Durchmesser von 6 mm haben und so angeordnet sind, daß sie ein Gitter mit Seitenöffnungen mit einer Weite von etwa 10 - 15 cm bilden. Die spezifische Form der Elektrodenstruktur kann selbstverständlich unbeschränkt verändert werden, solange gewährleistet ist, daß die Elektrode relativ gleichmäßig über die gesamte Oberfläche des zu behandelnden Bereiches verteilt ist.
In zahlreichen elektrolytischen Systemen für die Behandlung von Beton, wie zum Beispiel einem kathodisches Schutzsystem, oder dem in dem oben erwähnten Slater-Artikel verwendeten System, besteht das äußere Elektrodensystem aus einem Material, wie zum Beispiel platiniertem Titan, welches mit den wandernden Chlorionen nicht reagieren kann. Unter geeigneten Umständen kann die in dem erfindungsgemäßen Verfahren eingesetzte verteilte Elektrode aus einem ähnlichen Werkstoff hergestellt werden. Solche Materialien haben jedoch den Nachteil, daß sie freies Chlorgas in die Umgebung abgeben, wenn nicht irgendeine Art eines Ionen tauschenden Materials verwendet wird. Es versteht sich, daß die Freisetzung von Chlorgas gewisse Sicherheitsprobleme mit sich bringen kann, wenn keine geeignete Entlüftung vorgesehen wird. Die Verwendung von Ionen tauschenden Materialien verursacht jedoch zusätzliche Kosten.
In einer bevorzugten Ausführungsart der vorliegenden Erfindung besteht die äußere Elektrode 13 aus Stahl. Während der Abwicklung des Verfahrens reagieren die freien Chlorionen mit dem Stahl und bewirken, daß der Stahl korrodiert. Dies verringert ganz wesentlich die mögliche Freisetzung von freiem Chlorgas. Während einem gewissen Zeitraum reduziert die verursachte Korrosion den Querschnitt der einzelnen Drähte und es wird dann üblicherweise notwendig, die Stromspannung etwas zu erhöhen, um die gewünschten Dichten des Stromflusses aufrechtzuerhalten. In bestimmten Fällen, in denen das Problem der Kontaminierung durch Chloride besonders stark auftritt, kann die Bildung von Korrosionsprodukten sogar gewisse Unstetigkeiten in der Struktur der verteilten Elektrode bewirken, so daß diese Elektrode 13 dann ersetzt werden sollte.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsart der vorliegenden Erfindung wird das Drahtgitter der Elektrode 13 mit Hilfe von Rippen 18, die typischerweise die Form von hölzernen Latten mit einer Seitenabmessung von 2 cm haben, in leichtem Abstand von der Vorderfläche 15 der Betonstruktur gehalten. Wie in der Fig. 1 gezeigt, können die Rippen 18 an der Vorderfläche der Struktur in der Form eines Gitters großer Abmessung befestigt werden, welches zum Beispiel eine Seitenabmessung von etwa zwei Metern haben kann, Die Struktur der verteilten Elektrode 13 wird dann an den Rippen 18 durch Verklammern oder in einer anderen Weise befestigt, so daß die äußere Elektrode in einem geeigneten Abstandsverhältnis an der Oberfläche 15 der Betonstruktur abgestützt wird.
Das elektrolytische Medium 12 enthält ein Zellulosematerial nach der Art von Papiermaché, welches aus einer Mischung aus Faserpulpe und Wasser oder einer anderen Lösung besteht, wie zum Beispiel einer Weißkalkhydratlösung. Vorteilhafterweise wird in dem Verfahren eine konventionelle Form einer Papier bildenden Pulpe eingesetzt, welche vorzugsweise aber nicht zwingend aus einem recycelten Papier besteht. Die Zellulosepulpe wird auf die Oberfläche der Betonstruktur aufgetragen, indem sie in einer Spritzdüse 19 mit der entsprechenden Lösung vermischt und dann auf die Oberfläche der Betonstruktur aufgespritzt wird, während die vermischten Materialien aus der Düse 19 austreten.
Zweckmäßigerweise wird die Betonstruktur für den Auftrag des Zellulosemediums dadurch vorbereitet, daß sie anfänglich auf ihren Feuchtigkeitsgehalt überprüft wird, der gegebenenfalls justiert werden muß. Dies kann dadurch erreicht werden, daß in den Beton an einer geeigneten Stelle eine Einsenkung eingebracht wird, und dann anschließend der Auslaß dieser Einsenkung lange genug verschlossen wird, damit sich der Grad der relativen Feuchtigkeit der Luft in dieser Einsenkung stabilisieren kann. Danach wird mit Hilfe konventioneller Instrumentierungen die relative Feuchtigkeit dieser Luft gemessen. Wenn der Grad der Feuchtigkeit 90 % oder weniger beträgt, sollte die Außenfläche des Betons bis zum Punkt ihrer Sättigung mit Wasser besprüht werden. Nach einer kurzen Zeit der Trocknung der Oberfläche wird die Mischung aus Zellulosepulpe und Wasser oder einer anderen Lösung auf die gesamte Oberfläche des befeuchteten Betons aufgespritzt. Aufgrund des porösen Charakters des Betons haftet die Mischung aus Zellulosepulpe und Wasser oder die Mischung aus Pulpelösung fest an der Oberfläche 15, da die Flüssigkeit der Pulpemischung von den Poren des Betons aufgesaugt wird.
Zweckmäßigerweise besteht die Mischung aus Pulpelösung aus einer zerkleinerten Pulpe, welche gleichmäßig mit der Lösung in einem Verhältnis von etwa 2,7 - Liter bis etwa 4,0 - Liter Wasser oder einer anderen Lösung pro kg Trockenfaser vermischt worden ist. Die beiden Materialien werden an der Mischdüse 19 vereint, welche mit der Faserpulpe beliefert wird, die mit Hilfe von Luft durch eine Einlaßrohr 22 mitgerissen wird, an dem sie mit der durch ein Rohr 23 zugelieferten flüssigen Komponente vermischt wurde. Die Mischung aus Pulpelösung verfestigt sich rasch in Form eines Materials in der Art von Papiermaché, welches selbsthaftend an dem Beton befestigt wird und einen hohen Grad der Eigenkohärenz besitzt. Zweckmäßigerweise wird eine erste Schicht aus Papiermaché auf die Oberfläche des Betons in einer Tiefe aufgespritzt, welche etwa gleich der Dicke der hölzernen Rippen 18 ist (das heißt, etwa 2 cm). Nachdem diese erste Schicht aufgetragen worden ist, wird das verteilte Elektrodengitter 13 an den freiliegenden Flächen 24 der Rippen über der gerade aufgetragenen Schicht aus Papiermachè befestigt.
Anschließend wird eine zusätzliche Menge der Mischung aus Pulpelösung auf die Oberseite der verteilten Gitterstruktur aufgespritzt, um dadurch eine Gesamtschicht mit einer Dicke von etwa 4 - 5 cm zu bilden. Insgesamt wird die Mischung aus Pulpefaserlösung jeder einzelnen Schicht auf die Oberfläche des Betons in einer Menge von etwa 2,5 - 3,0 kg Trockenfaser vermischt mit 8 - 10 Liter Wasser oder einer anderen Lösung aufgetragen.
Das Material in der Art von Papiermaché, welches die elektrolytische Beschichtung 12 bildet, hat wegen seines konstanten Feuchtigkeitsgehaltes einen ausreichend hohen Grad der Leitfähigkeit, ums dadurch zu ermöglichen, daß das Verfahren in vorteilhafter Weise durchgeführt werden kann. Daher kann die Stromquelle 14 an das System angeschlossen werden, sobald das flüssige Pulpematerial in der vorbeschriebenen Weise aufgetragen worden ist. Selbstverständlich ist es notwendig, einen bestimmten Grad der Feuchtigkeit in der Beschichtung 12 aus Papiermaché aufrechtzuerhalten, und dies wird dadurch erreicht, daß die Oberfläche der elektrolytischen Beschichtung 12 so oft, wie notwendig, erneut besprüht wird. Üblicherweise ist zweimal pro Tag ausreichend.
Entsprechend der vorliegenden Erfindung wird die Stromspannung solange erhalten, bis der Gehalt der Chloride in der Betonstruktur auf ein akzeptables Niveau abgesenkt worden ist. Normalerweise werden vor Beginn der Durchführung des Verfahrens an ausgewählten Punkten Kernproben entnommen, und auf der Grundlage des an diesen anfänglichen Kernproben gemessenen Chloridgehaltes kann die in etwa die erforderliche Dauer des Sanierungsverfahrens abgeschätzt werden. Bei Annäherung an diesen geschätzten Zeitraum kann, falls gewünscht, ein weiterer Satz von Kernproben entnommen werden, um mit einem höheren Grad der Genauigkeit die restliche erforderliche Behandlungsdauer festzustellen, um dadurch den Gehalt an Chloriden des Betons auf einen vorbestimmten zufriedenstellenden Wert abzusenken.
In einem typischen Fall wird die durch die Stromquelle 14 beaufschlagte Stromspannung wie notwendig justiert, um zwischen den internen und den externen Elektrodensystemen eine Stromdichte von etwa einem Fünftel Amp/m² der Oberfläche des Betons zu erreichen. Üblicherweise werden jedoch aus Gründen der Sicherheit unter allen Umständen Stromstärken von 40 Volt oder weniger eingehalten.
Nach einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung kann dafür gesorgt werden, daß der Zustand des Bewehrungsstahls überwacht werden kann, um dadurch seine Polarisierung im Laufe der Zeit zu verhindern. Insbesondere in solchen Fällen, in denen der Bewehrungsstahl unter Spannung gehalten wird, wie zum Beispiel bei bestimmten Arten von nachträglich verspannten oder vorher verspannten Betonstrukturen, wird es wegen der Gefahr der Versprödung durch Wasserstoff normalerweise nicht vorgesehen, ein wie oben beschriebenes Verfahren einzusetzen, um Chloride zu entfernen. Daher wird im Laufe der Abwicklung des Verfahrens der Bewehrungsstahl allmählich polarisiert. Wenn die Polarisierung einen kritischen Grad erreicht, welcher bei einem typischen Verfahren innerhalb weniger Wochen auftreten kann, wird die Entstehung von Wasserstoff begünstigt und ein unter Spannung stehender Stahl kann eine Versprödung durch Wasserstoff erleiden. Solche Umstände würden selbstverständlich für eine solche vorgespannte Struktur außerordentlich schädliche Auswirkungen haben.
In einer bevorzugten Ausführungsart der vorliegenden Erfindung wird der Zustand des inneren Bewehrungsstahls von Zeit zu Zeit überprüft. Wenn die Polarisierung einen gefährlichen Grad erreicht, kann das Verfahren lange genug unterbrochen werden, damit sich die Polarisierung auflöst oder der Stromfluß kann für eine kurze Zeit umgekehrt werden, um dadurch die Polarisierung beschleunigt aufzulösen.
Zweckmäßigerweise wird die Überwachung der Polarisierung mit Hilfe einer Referenzhalbzelle 25 durchgeführt, welche in den Beton in unmittelbarer Nähe der Bewehrungsstange eingebettet wird. Wenn die zwischen der Bewehrungsstange und der Referenzhalbzelle hergestellte Stromspannung (nachstehend als Referenzspannung bezeichnet) eine vorbestimmte Stärke erreicht, welche einen kritischen Grad der Polarisierung anzeigt, können die gewünschten Verfahrensänderungen (d.h. Unterbrechung der Spannung oder Umkehr der Spannung) durchgeführt werden. Wenn die Referenzhalbzelle 25 eine Kupfer-Kupfersulfatzelle ist, würde eine Spannung von minus 1000 Millivolt die Annäherung an den gefährlichen Zustand anzeigen, in dem das Verfahren vorübergehend unterbrochen oder der Strom für eine kurze Zeit umgekehrt werden sollte. Wenn die Referenzhalbzelle 25 eine Blei-Bleioxidzelle ist, zeigt eine Messung von plus 500 Millivolt eine gefährliche Stärke an.
Um die Referenzspannung zwischen der Bewehrungsstange 11 und der Referenzhalbzelle 25 zum Beispiel mit Hilfe eines Voltmeters V korrekt zu messen, ist es notwendig, die Zufuhr der primären Behandlungsspannung aus der externen Quelle 14 zu unterbrechen. Auf diese Weise wird nach einer vorteilhaften Art des Einsatzes der vorliegenden Erfindung die externe Stromspannung in regelmäßigen Abständen unterbrochen, wie zum Beispiel in etwa alle zehn Minuten. Wie in der Fig. 3 dargestellt, löst sich die Referenzspannung, wenn die externe Stromspannung unterbrochen wird, entlang einer Kurve 30 zuerst sehr schnell und dann langsamer, während sie sich einem Grenzzustand nähert, welcher die wirkliche Referenzspannung reflektiert. Nach einer Unterbrechung mit einer Dauer von fünf bis zehn Sekunden beginnt die Kurve, sich abzuflachen und der Betrachter kann dann feststellen, ob die Referenzspannung einen vorbestimmten Spannungswert 31 erreichen wird, dessen Wert von der Zusammensetzung der Referenzhalbzelle abhängt. In der in der Fig. 3 gezeigten Darstellung sind drei Unterbrechungszyklen aufgezeigt. In dem ersten Zyklus hat die Referenzspannung am Ende des Unterbrechungszeitraumes eine Stärke, welche durch die Bezugsnummer 32 gekennzeichnet ist und welche deutlich über dem vorbestimmten Gefahrenpunkt liegt. Dementsprechend wird die externe Spannung aus der Quelle 14 wieder zugeschaltet. In dem zweiten dargestellten Unterbrechungszyklus, der etwa zehn Minuten später liegt, nähert sich die Abflachungskurve 33 der Referenzspannung, erreicht jedoch noch nicht den gefährlichen Wert 31, und die externe Spannung wird daher für einen weiteren Zyklus wieder zugeschaltet. Am Ende des dritten dargestellten Unterbrechungszyklus sinkt die Kurve 34 des Spannungsabfalls unter die Linie, welche einen entpassivierten Zustand der inneren Stahlbewehrung anzeigt. Zu diesem Zeitpunkt wird die externe Stromspannung entweder über einen ausreichenden Zeitraum unterbrochen, damit sich die Polarisierung des Stahls auflösen kann, oder die externe Spannung kann für kurze Zeit in entgegengesetzter Richtung beaufschlagt werden.
Wie man leicht erkennen kann, kann das Verfahren in einfacher Weise voll automatisch mit Hilfe eines Mikroprozessors gesteuert werden, welcher zum Beispiel so programmiert ist, daß er die externe Spannung auf einer vorbestimmten Grundlage periodisch abschaltet und die Zerfallskurve der Referenzspannung steuert.
Soweit gewünscht, kann der aus einer Halbzelle bestehende Monitor natürlich auch in Verbindung mit jeder anderen beliebigen Art einer innen bewehrten Struktur eingesetzt werden, und zwar unabhängig davon, ob sich die innere Bewehrung unter Spannung befindet. Die Verwendung solcher Kontrollvorrichtungen wird in Verbindung mit unter Spannung stehenden Bewehrungen als sehr wichtig betrachtet.
Das erfindungsgemäße Verfahren bietet eine besonders vorteilhafte und wirksame Methode für die Entfernung von überschüssigen Chloriden aus Betonstrukturen in einer wenig aufwendigen Art. Die Verwendung eines selbsthaftenden entfernbaren Materials als elektrolytisches Oberflächenmedium ermöglicht es, elektrolytische Techniken sowohl an senkrechten Flächen als auch an nach unten gerichteten über Kopfliegenden Flächen einzusetzen. Das selbsthaftende Medium bleibt ausreichend feucht, um für eine genügende Leitfähigkeit zu sorgen, während es gleichzeitig während des Einsatzes selbsthaftend und zusammenhängend bleibt und nach Abschluß des Verfahrens in einfacher Weise wieder entfernt werden kann.
In besonders vorteilhafter Weise besteht das elektrolytische Medium aus einem Material in der Art von Papiermaché, welches aus einer Zellulosepulpe hergestellt wird, die üblicherweise eine Pulpe aus Zeitungspapier sein kann, die zerkleinerte Pulpefasern enthält. Das Pulpematerial kann jungfräulich sein, aber aus Kostengründen ist es besser, recyceltes Zeitungspapier zu verwenden. Das Pulpematerial wird an Ort und Stelle mit der Flüssigkeit vermischt und auf eine Betonfläche aufgespritzt, die dadurch vorbereitet wurde, daß sie auf einen Grad von mindestens etwa 90 % relative Feuchtigkeit befeuchtet wurde. Das an Ort und Stelle aufgetragene Papiermaché-Material bringt für das Verfahren große Vorteile mit sich, da es wegen seines hohen Grades der Selbsthaftung an der behandelten Betonfläche auch in einfacher Weise auf senkrechte Flächen oder über Kopf liegende Flächen aufgetragen werden kann. Außerdem hat das Material ein geringes Eigengewicht, was ebenfalls seinen Einsatz auf senkrechten Flächen und über Kopfliegenden Flächen vereinfacht, wie man leicht erkennen kann. Der Auftrag des elektrolytischen Mediums aus Papiermaché auf die Oberfläche des Betons ist einfach und kostengünstig durchzuführen und kann mit Hilfe einer Sprühdüse erreicht werden, die sowohl als Vorrichtung für die Vermischung als auch für den Auftrag des Materials dient. Wegen des geringen Gewichts des Papiermaché-Materials, ist es zweckmäßig, bei der Verwendung dieses Materials das externe Elektrodengitter getrennt zu befestigen, was üblicherweise mit Hilfe von Rippen aus Holz oder einem anderen relativ nichtleitenden Material durchgeführt wird.
Das als elektrolytisches Medium eingesetzte Papiermaché- Material ist in einfacher Weise verwendbar. Es kann leicht befeuchtet werden, indem man es regelmäßig mit zusätzlichem Wasser oder einer anderen Lösung besprüht. Es ist auch sehr haltbar, so daß es während der erforderlichen Dauer der Behandlung, die üblicherweise zwischen zwei bis acht Wochen beträgt, gut an Ort und Stelle verbleiben kann. Hinzu kommt, und das ist ebenfalls sehr wichtig, daß das Papiermaché-Material nach Abschluß der Behandlung zum Beispiel mit Hilfe von Hochdrucksprühdüsen in einfacher Weise entfernt werden kann. Die Entsorgung des verbrauchten Materials ist sehr einfach und relativ kostengünstig.
Für die meisten Einsatzzwecke wird in dem erfindungsgemäßen Verfahren vorteilhafterweise eine externe Gitterelektrode aus Stahl verwendet, welche in das selbsthaftende elektrolytische Medium eingebettet wird. Wenn eine Gitterelektrode aus Stahl verwendet wird, bewirken die aus dem Beton freigesetzten Chloride, welche in das elektrolytische Medium wandern, daß der Stahl korrodiert, wodurch Korrosionsprodukte mit dem Stahl gebildet werden, statt freies Chlorgas abzugeben. Inter zahlreichen Umständen kann die Freisetzung von wesentlichen Mengen von freien Chlorgasen aus Sicherheitsgründen nicht toleriert werden. Die Verwendung eines Elektrodengitters aus Stahl, die bewirkt, daß die Elektrode durch die Korrosionsprodukte aufgebraucht wird, stellt eine weit bessere Lösung dar, als zum Beispiel der Einsatz von Ionentauschern. In den meisten Fällen kann die Entstehung von Korrosionsprodukten dadurch ausgeglichen werden, daß man die Stromstärke erhöht (bis zum dem gewünschten Höchstwert von 40 Volt). In besonders ungünstigen Fällen muß die Elektrode nach einer gewissen Zeit ersetzt werden, bevor das Verfahren abgeschlossen werden kann. Obwohl das erfindungsgemäße Verfahren die Verwendung von konventionelleren Materialien für die Elektrode, wie zum Beispiel von platiniertem Tita, nicht. ausschließt, wird der Einsatz von Elektroden aus Stahl hier vorgezogen und erweist sich in den meisten Fällen als sehr vorteilhaft.
In seinen verschiedenen möglichen Veränderungen kann in dem erfindungsgemäßen Verfahren eine Überwachung der Polarisierung der inneren Stahlbewehrung als wichtiges Kotrollkriterium durchgeführt werden. Wegen der Gefahr der Versprödung durch Wasserstoff wurde es bisher als nicht durchführbar angesehen, ein wie hier beschriebenes elektrolytisches Verfahren für die Entfernung von Chloriden in Fällen einzusetzen, in denen die innere Stahlbewehrung unter Spannung gehalten wird, insbesondere dann, wenn es sich um vorher verspannte oder nachträglich verspannte Strukturen handelte. Nach einem seiner Aspekte beinhaltet das erfindungsgemäße Verfahren die Überwachung des Zustandes der Polarisierung mit Hilfe von Mitteln, wie zum Beispiel einer eingebetteten Referenzhalbzelle. Während sich die Polarisierung der inneren Bewehrung verstärkt, wird mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens eine solche Polarisierung regelmäßig gemessen. Sobald sie einen Grad erreicht, an dem die Entstehung von Wasserstoffgas begünstigt wird, und daher die Wahrscheinlichkeit besteht, daß eine Versprödung des Stahls durch Wasserstoff auftritt, wird das Verfahren entweder für eine gewisse Zeit unterbrochen, oder aber die Polarität der beaufschlagten Spannung wird für kurze Zeit umgekehrt, um auf diese Weise eine Auflösung des Zustandes der Polarisierung zu bewirken. Auf diese Weise kann das Verfahren in sicherer Weise im Zusammenhang mit unter Spannung stehenden Strukturen eingesetzt werden.

Claims

1. Verfahren für die Sanierung von innen bewehrtem Beton (10), bei dem auf die Außenseite des Betons vorübergehend eine Beschichtung (12) aus einem elektrolytischen Material aufgetragen und in diese Beschichtung eine Elektrode (13) eingebettet wird, und anschließend eine Gleichstromspannung zwischen der inneren Bewehrung (11) des Betons und der Elektrode (13) beaufschlagt wird, und diese Spannung unterbrochen wird, sobald eine ausreichende elektrochemische Behandlung des Betons erfolgt ist, wonach die Elektrode und die Beschichtung entfernt werden, dadurch gekennzeichnet, daß als elektrolytisches Material eine fasrige Zellulosepulpe verwendet wird, deren Pulpefasern vorher mit einer Flüssigkeit vermischt wurden, um dadurch ein selbsthaftendes Material herzustellen, und dadurch, daß anschließend dieses selbsthaftende Material auf die Außenfläche (15) des Betons (10) aufgespritzt wird und dann in die Beschichtung (12) eine verteilte Elektrode (13) eingebettet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die verwendete Flüssigkeit Wasser oder eine wässrige Lösung ist.

3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß an der Außenfläche (15) des Betons (10) Rippen (18) aus einem relativ nichtleitenden Material im Abstand befestigt werden, bevor die Beschichtung (12) und die Elektrode (13) angebracht werden, und dadurch, daß eine erste Schicht der selbsthaftenden Beschichtung (12) auf der Außenfläche (15) zwischen den Rippen (18) aufgebracht wird und daß danach die Elektrode (13) an der Außenseite der Rippen (18) und der ersten Schicht angebracht wird, und dadurch, daß schließlich eine zweite Schicht der selbsthaftenden Beschichtung (12) über der Elektrode (13) aufgetragen wird.

4.Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß diese Pulpe wenigstens zu einem größeren Teil aus recyceltem Zeitungspapier besteht.

5.Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Feuchtigkeitsgehalt des Betons (10) getestetwird, bevor die selbsthaftende elektrolytische Schicht (12) aufgetragen wird und, falls notwendig,erneut befeuchtet wird, um einen relativen Feuchtigkeitsgehalt von etwa 90 % zu erzielen, und dadurch, daß die Oberfläche des Betons nach der erneutenbefeuchtung von Oberflächenwasser befreit wird, bevor diese selbsthaftende Beschichtung (12) aufgespritzt wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die verteilte Elektrode (13) ein Gittermaterial aufweist.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrode (13) aus einem eisenhaltigen Material besteht, welches während der Behandlungkorrodiert, wodurch die Freisetzung von Chlorgas verringertwird.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrode ein gitterförmiges Material aufweist, welches aus Drähten (16, 17) mit einem Durchmesser in der Größenordnung von etwa 4 mm bis 8 mm besteht und die Struktur eines Gitters hat, welches Seitenöffnungen in einer Größenordnung von 10 cm bis 15 cm bildet.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurchgekennzeichnet, daß zwischen der Elektrode (13) und der inneren Bewehrung (11) ein Gleichstrom beaufschlagt wird, welcherer stark genug ist, um eine Stromzufuhr von etwa 1 Amp/m² zu liefern, und dadurch, daß diese Stromspannung, je nach Bedarf, von Zeit zu Zeit justiert wird, um eine solche Stromzufuhr aufrechtzuerhalten.

10. verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß diese Stromspannung auf einen Wert begrenzt wird, welcher nicht wesentlich höher als 40 Volt ist, wobei die Stromzufuhr auch unter diesen gewünschten Bereich absinken kann.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Faserpulpe auf die Außenfläche (15) des Betons (10) in einer ungefähren Menge von etwa 2,5 bis 3,0 kg/m² Oberfläche aufgetragen wird.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Faserpulpe vorher mit einer Flüssigkeit in einer ungefähren Menge von etwa 8 bis 10 l/m² Oberfläche vermischt worden ist.

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die selbsthaftende elektrolytische Beschichtung (12). nach ihrem Auftrag auf die Außenfläche (15) des Betons (10) periodisch wieder befeuchtet wird.

14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die anfängliche Feuchtigkeit des Betons (10) gemessen wird und daß der Beton, soweit notwendig, erneut befeuchtet wird, um dadurch einen Feuchtigkeitsgehalt von mindestens etwa 90 % einzustellen, und daß eine Außenfläche (15) des Betons (10) mit einer ersten Schicht aus einer Mischung aus Faserpulpe und Flüssigkeit in der Form einer selbsthaftenden Beschichtung besprüht wird, und dadurch, daß eine verteilte Elektrode (13) über der ersten Schicht angebracht wird, und daß eine zweite Schicht aus einer Mischung aus Faserpulpe und Flüssigkeit als selbsthaftende Schicht (12) auf die verteilte Elektrode (13) gespritzt wird, und dadurch, daß ein Gleichstrom zwischen der inneren Bewehrung (11) des Betons (10) und der verteilten Elektrode (13) in einer Stärke beaufschlagt wird, welche ausreichend ist, um eine Stromzufuhr von mindestens etwa 1 Amp/m² zu gewährleisten, und dadurch, daß die selbsthaftende Schicht periodisch erneut befeuchtet wird, und dadurch, daß der Chloridgehalt des Betons (10) nach einem vorbestimmten Zeitraum der Beaufschlagung eines Gleichstroms gemessen wird, und daß die Stromspannung unterbrochen und die selbsthaftende Beschichtung (12) entfernt wird, wenn ein gewünschtes Maß an Chloridgehalt in dem Beton erreicht worden ist.

15. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die selbsthaftende Beschichtung (12) in einer Fasermenge von etwa 2,5 kg bis etwa 3,0 kg Fasern pro Quadratmeter Oberfläche aufgetragen wird, welche vorher mit einer Flüssigkeitsmenge von etwa 8 l bis etwa 10 l pro Quadratmeter vermischt worden ist.

16. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die verteilte Elektrode (13) ein gitterförmiges Material aufweist, welches aus eisenhaltigen Drähten (16, 17) besteht, die mit Chlorionen reagieren können.

17. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß Laufe der gesamten Verfahrensabwicklung die Differenz des Potentials der inneren Bewehrung im Vergleich zu der Referenzelektrode periodisch gemessen wird, und dadurch, daß die Beaufschlagung des Gleichstroms immer dann unterbrochen wird, wenn die Differenz des Potentials Bedingungen anzeigt, welche die Entstehung von Wasserstoff begünstigen, und die dazu führen, daß eine Versprödung durch Wasserstoff der inneren Bewehrung eintritt.

18. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß während der zeitweiligen Unterbrechung der Beaufschlagung der Gleichstromspannung ein Gleichstrom umgekehrter Polarität zwischen der inneren Bewehrung (11) und der elektrolytischen Beschichtung (12) beaufschlagt wird.

19.Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß die verwendete Flüssigkeit eine Lösung aus Weißkalkhydratlösung ist.