DK168228B1 - Fremgangsmåde til at standse alkali-tilslagsreaktioner i beton samt anordning til brug ved udøvelse af fremgangsmåden - Google Patents

Description

DK 168228 B1

Den foreliggende opfindelse angår en fremgangsmåde til at standse alkali-tilslagsreaktioner i beton, som har et forholdsvis stort indhold af amorf silicium, samt en anordning til brug ved udøvelse af fremgangsmåden.

5 I visse dele af verden er forringelse af betonkonstruktioner på grund af reaktioner mellem cementens alkalier og tilslagsmaterialet et stort problem. Reaktionerne opstår, når tilslagsmaterialet indeholder amorf silicium, såsom flint, opal, vulkansk glas og beslægtede mineraler. Siliciummet reagerer med cementens alkalier under dannelse af vandrige alkalisilikater. Denne proces fører til en volumenforøgelse i forhold til udgangsmaterialerne. Forøgelsen 10 er ledsaget af betydelige kvseldetryk, som kan sprænge betonen og derved føre til tab af bæreevne og åbne adgang for korrosive stoffer, som kan tære på betonens armeringsjern.

Disse problemer er velkendte i mange lande. I Norden er de hyppigst forekommende i Danmark, Island og Grønland. Der findes i dag ingen praktisk reparationsprocedure. Den an-15 grebne beton må fjernes, og ny beton indstøbes.

Formålet med opfindelsen er at anvise en hurtigere og billigere fremgangsmåde til at standse sådanne nedbrydende reaktioner.

20 Opfindelsen bygger på visse erkendelser i forbindelse med elektroosmose. I enkelte porøsé medier, hvor porerne er delvis eller helt fulde af vand, eller vandige opløsninger, antager vandet i kontakt med porevæggene og selve porevæggene modsatte elektriske ladninger. Dersom det porøse medium udsættes for et elektrisk felt, vil vandet i porerne bevæge sig mod den elektrode, som er modsat ladet i forhold til vandet. Dette fænomen kaldes elektroosmose.

25

Inden for byggeindustrien har elektroosmose været anvendt til bl.a. grundforstærkning ved reduktion af jordens vandindhold eller ved at skabe gunstige strømningsmønstre for grundvandet. Teknologien har også været anvendt til at sænke vandindholdet i kældermure for at fjerne fugtighed i kælderrum.

30 DE-C-2.722.985 er især rettet mod at holde et gulv tørt ved at anvende ganske store strømme. Strømstyrker af denne størrelsesorden ville meget hurtigt korrodere indstøbt stål og kan derfor ikke anvendes på armeret beton.

« 35 DK-B-60-555 er et blandt utallige patentskrifter om elektroosmotisk udtørring af murværk, dvs.

blokformede elementer, som er "limet" sammen med en kalkholdig mørtel. Beton er imidlertid et andet materiale med andre fysiske egenskaber.

DK 168228 B1 2 AU-B-474.824 og AT-B-298.006 angår begge udtørring af murværk, ikke beton. Spændinger, elektroder og elektrolytter er ganske forskellige sammenlignet med beton.

Det har vist sig, at der kan opnås gunstige resultater ved den i krav 1 viste fremgangsmåde.

5 NO-B-160.696 angår elektroosmotisk realkalisering. Dette adskiller sig fra opfindelsen ved at:

Ved realkalisering er den anvendte polaritet af armeringsstålet i betonen modsat af den, som kræves for udtørring. Under realkalisering tilføres betonen væske, dvs. den vil blive 10 vådere. Den foreliggende opfindelse indebærer, at betonen tørres ud, dvs. at væske fjer nes.

Realkalisering er en midlertidig proces, idet den udvendige anode med elektrolytisk medium fjernes efter endt behandling. Den foreliggende opfindelse indebærer, at installationerne må være permanente, i hvert fald når konstruktionerne har permanent tilgang af 15 fugt.

Det er ikke ansøgers hensigt at forsøge at opnå patent på elektroosmose i sig selv; heller ikke i og for sig anvendelsen til udtørring af beton. Opfindelsen er baseret på: 20 - konstatering af at elektroosmose anvendt som beskrevet fjerner vand fra beton, konstatering af at fjernelsen af vand herved kan drives tilstrækkelig langt, til at kvæld-ningen, som forårsages af alkalireaktioner, ophører.

Over terræn standses reaktionerne på følgende måde: På den ene side af konstruktionsdelen, 25 som skal behandles, anbringes en elektrode i et egnet elektrolytisk medium. Elektroderne kan bestå af tråde stænger, plader, folier eller film af metal, ledende plast eller andre ledende materialer. Elektrolytten kan være stærkt retarderet sprøjtebeton eller elektrolytiske opløsninger enten i væskeform eller opsuget i et porøst medium såsom mineraluld, cellulosemasse, savspåner eller saltholdig gel.

30

Konstruktionsdelens modsatte side males eller beklædes med et elektrisk ledende, vandfrit materiale, eksempelvis metalplader eller maling eller pasta indeholdende fint fordelte metaller eller grafit, eller pigment i tilstrækkelig mængde til at danne en kontinuerlig elektrisk film. Denne film tjener som den anden elektrode i elektroosmosecellen. Alternativt kan et armeringslag 35 tjene som denne anden elektrode, hvis konstruktionen indeholder et sådant egnet lag. Det er også muligt at anvende metalliske elektroder, som er indboret til formålet. Elektroderne i det elektrolytiske medium samt elektroden, som består af ledende film eller armeringslag, forbindes til hver sin pol på en elektrisk jævnstrømskilde.

DK 168228 B1 3 På armerede betonkonstruktioner under terræn anvendes metoden, ved at spændingen påtryk-^ kes mellem armeringen eller eventuelt indborede elektroder og et nedgravet eller nedrammet metallisk legeme, eksempelvis en skinne eller et jordspyd. Elektrolytten dannes da af jordmassen omkring konstruktionen og metallegemet.

5

Ved tilslutning af strømmen bevæger vandet sig mod den ene elektrode, og dette medfører, at vand trækkes ud af betonen og opsamles i elektrolytten, som derved får forøget vandindhold. Polariteten skal bestemmes i hvert enkelt tilfælde. I beton vil vandet normalt bevæge sig mod minuspolen.

10

Udtørringens hurtighed og grad afhænger af den anvendte jævnspænding, som igen er afhængig af betonens og elektrolyttens ledningsevne, af betonens porøsitet, af elektrodetæthe-den og af afstanden mellem elektroderne. For sædvanligt forekommende bygningskonstruktioner ligger den anvendte spænding i området 10-100 V , afhængigt af udtørringsgraden, hvorved 15 udtørring bliver udført i løbet af dage eller uger.

Ved konstruktioner over terræn gælder følgende: Når betonens vandindhold er reduceret tilstrækkeligt, til at målinger af relativ fugtighed i lukkede borehuller viser, at denne fugtighed er mindre end 80%, fjernes elektrolytten ved skrabning, børstning, blæsning eller anden egnet 20 måde, inden strømmen afbrydes. Derefter fjernes elektrodematerialet og eventuelle elektrolytrester.

Til sidst forsegles de overflader på den udtørrede konstruktionsdel, som kan udsættes for fugt, mod ny fugtindtrængning, ved at overfladerne påføres en belægning, som er uigennemtrænge· 25 lig for vand og vanddamp. Denne belægning skal, foruden at være tæt, være tilstrækkelig elastisk til ikke at briste ved mindre termiske eller belastningsbetingede bevægelser i konstruktionsdelen.

Egnede belægninger kan eksempelvis være polyuretan, gummi, akryl eller lignende materialer.

30

Under terræn må strømtilførslen være permanent for til stadighed at holde fugtigheden nede. -

Opfindelsen skal i det følgende forklares nærmere i forbindelse med tegningen, hvor 35 fig. 1 og 2 viser et lodret snit gennem to murkonstruktioner over terræn, og fig. 3-5 tilsvarende snit gennem tre nedgravede konstruktioner.

DK 168228 B1 4 I alle figurer er vist en mur 11, som er støbt af beton med tilslagsmateriale som omtalt indledningsvist.

I fig. 1 er der i muren 11 indlagt et armeringsnet 12. På den side af muren, som ligger længst 5 fra armeringsnettet 12, er påført et lag 13 af mineraluld, som er fugtet med et elektrolytisk medium. I dette lag 13 er indlagt en elektrode 14 i form af et metalnet. Metalnettet 14 er tilsluttet den negative elektrode på en jævnspændingskilde 15, hvis positive elektrode er tilsluttet arme-, ringsnettet 12.

10 I fig. 2 er vist en mur 11 uden armeringsnet, men med en elektrisk ledende film 16 som "tør" modelektrode. I øvrigt er opstillingen som vist i fig. 1.

I fig. 3 er vist en nedgravet mur 11 med et armeringsnet 12 og et jordspyd 17 som de respektive elektroder.

15 I fig. 4 er vist en nedgravet mur 11 med et jordspyd 17 og eneiler flere indstøbte metalstænger 18 som de respektive elektroder.

I fig. 5 er vist en nedgravet mur 11 med et jordspyd 17 som "tør" elektrode og ét metalnet 14 20 indlejret i et mineraluldslag 13 som “våd" elektrode.

Claims (8)

1. Fremgangsmåde til at standse alkali-tilslagsreaktioner i beton, som har et forholdsvis stort indhold af amorf silicium, ved reduktion af betonens fugtighedsniveau, kendetegnet ved, 5 at man i eller op mod den betonkonstruktion, som skal behandles, placerer en elektrode i et elektrolytisk medium ("våd" elektrode), hvor elektroden med det elektrolytiske medium placeres i fladekontakt med betonen, når betonen, som skal behandles, ligger over jordniveau, eller hvor elektroden, fx i form af et eller flere jordspyd, på i og for sig kendt måde stikkes ned i jorden, således at selve jorden virker som elektrolytisk medium, at man på den modstående side af 10 betonen placerer et elektrisk ledende organ i et tørt miljø som yderligere "tør" elektrode, fx i form af eksisterende armering, indstøbte elektroder eller pålagte plader, og at man mellem den våde og den tørre elektrode påtrykker en jævnspænding for derved at trække vand ud af konstruktionen ved elektroosmose, indtil betonens relative fugtighed er reduceret til under 80%*, hvorved vandets elektroosmotiske vandring standser af sig selv. 15

2. Fremgangsmåde ifølge krav 1, kendetegnet ved, at det elektrisk ledende organ består af en vandfri film, eksempelvis påført som en maling med indhold af elektrisk ledende partikler.

3. Fremgangsmåde ifølge krav 1, kendetegnet ved, at det elektrisk ledende organ be står af et armeringsnet.

4. Fremgangsmåde ifølge krav 1-3, kendetegnet ved, at man som elektrolytisk medium anvender stærkt retarderet sprøjtebeton. 25

5. Fremgangsmåde ifølge krav 1-3, kendetegnet ved, at man som elektrolytisk medium anvender en elektrolytisk opløsning, som tilføres i væskeform eller opsuget i et porøst medium, såsom eksempelvis mineraluld, cellulosemasse, savspåner eller ler.

6. Fremgangsmåde ifølge krav 1-3, kendetegnet ved, at man som elektrolytisk medium anvender en saltholdig gel.

7. Anordning til brug ved udøvelse af fremgangsmåden ifølge krav 1, kendetegnet ved, at den omfatter en elektrode (14), som er anbragt i et forholdsvis elektrolytisk miljø op mod et 35 betonlegeme (11), som skal behandles, og en anden elektrode (12), som er placeret i eller ved betonlegemet, således at den er placeret i et forholdsvis tørt miljø. DK 168228 B1

8. Anordning ifølge krav 7, kendetegnet ved, at den omfatter elektroder (14) i et elektro-lytisk medium, såsom en elektrolytisk opløsning opsuget i mineraluld (13), og ved den modsatte side af betonkonstruktionen en elektrisk ledende overfladebelægning, eksempelvis i form af maling, som indeholder elektrisk ledende partikler. 5