FI92087B - Menetelmä kosteiden, huokoisten rakennusmateriaalien ja vastaavien käsittelemiseksi - Google Patents

Description

92087

Menetelmä kosteiden, huokoisten rakennusmateriaalien ja vastaavien käsittelemiseksi

Keksinnön kohteena on patenttivaatimuksen 1 johdannon 5 mukainen menetelmä.

Useilla yleisillä rakennusmateriaaleilla, kuten betonilla, kipsillä, tiilellä, tietyn tyyppisillä kivillä ja useilla eristysmateriaaleilla on kapil-10 laarisesti toimiva huokosrakenne. Ympäristön, esimer kiksi maaperän kosteuden vaikutuksesta nämä huokos-rakenteet saattavat toistuvasti täyttyä vedellä. Tällaiset olosuhteet pitkään jatkuessaan ovat rakennusmateriaalien kannalta epäsuotuisat ja saattavat 15 huonontaa oleellisesti materiaalien kuntoa.

Aikaisemmin tunnetut menetelmät kylläisten, huokoisten materiaalien kuivaamiseksi eivät ole osoittautuneet edes tyydyttäviksi. Perinteisesti kuivaus on toteutettu 20 lämmityksen ja ilmanvaihdon avulla. Tällaiset menetel mät ovat kuitenkin hyvin hitaita, ja ne tuhlaavat runsaasta energiaa. Lisäksi tällaisissa, kuten muissakin lämmitystä edellyttävissä menetelmissä saattaa lämpölaajeneminen aiheuttaa rakenteiden vääristymistä 25 sekä murtumista.

Veden poistaminen huokoisesta materiaalista sähköos-moosion avulla on myös aikaisemmin tunnettua. Tiedetään myös, että yleisimpien rakennusmateriaalien kapil-30 laariset huokoset ovat sähköisesti varautuneen, adsorboituneen vesikalvon, nk. sähköisen kaksoiskerrok-sen peitossa. On todettu, että tällaisen huokoisen rakenteen joutuessa sähkökenttään, osa kaksoiskerrok-sesta pyrkii kulkeutumaan kentän vaikutuksesta. Tällöin 35 osa materiaalin huokosissa olevasta vapaasta nesteestä kulkeutuu prosessin ansiosta pois, jolloin huokoisen materiaalin sisäinen kosteus saattaa vähentyä merkittävästi.

2 92087 Sähköosmoosion teoreettisesta edullisuudesta huolimatta, on sen merkitys kuitenkin käytännön sovellutuksissa ollut vähäinen, johtuen mm. siitä, että perinteisesti toteutetuilla menetelmillä kuivauksen lopputulos on 5 ollut käytännössä riittämätön. Käytännön sovellutuksissa, käytettäessä sähköistä varausta, kytketään huokoisessa rakennusmateriaalissa olevat, tai siihen jälkikäteen asennetut elektrodit huokoisen rakennusmateriaalin lävitse maadoittavaan elektrodiin. Kun 10 elektrodit ovat polaroituneet alkaa vesimolekyylien kulkeutuminen kohti negatiivista elektrodia. Kun edellä mainitun mukainen järjestelmä on ollut toiminnassa jonkin aikaa, alkavat elektrodit kuitenkin peittyä yhtenäisillä ohuilla kaasukerroksilla. Esimer-15 kiksi katodilla tämä kaasu on yleensä vetyä. Lisäksi elektrodien pinnoilla tapahtuvista sähkökemiallisista reaktioista johtuen muodostuu niille hyvin usein myös erilaisia oksidi-, sulfidi- ymv. -kalvoja. Näiden kerrosten sähköinen vastus on hyvin korkea, jolloin 20 ne huonontavat kyseisen järjestelmän sähköisiä ominaisuuksia ja näin muodoin heikentävät oleellisesti tällaisella järjestelmällä saavutettavaa kuivaustulos-ta.

25 Perinteisin keinoin sovelletun sähköosmoosion käytössä *. törmätään myös siihen, että järjestelmän positiivisesti varautuneet elektrodit ovat voimakkaan elektrolyyttisen korroosion vaikutuksen alaisina. Tästä johtuen varsinkin kuivauksen yhteydessä korroosio heikentää 30 oleellisesti tällaisen järjestelmän kuivaus tehokkuutta aiheuttaen lopulta mahdollisesti myös elektrodien sähköisen yhteyden katkeamisen. Käytännössä on usein edullista käyttää teräsbetonin sisäisiä teräsvahvis-teita positiivisina elektrodeina, jolloin voimakas 35 korroosio saattaa oleellisesti laskea myös itse rakenteen lujuutta.

V * * Julkaisussa SE-A-86/01888-4 on ehdotettu käytettäväksi purkauksenomaisia, nopeasti vaihtelevia, epäsymmetrisiä 40 aaltomuotoja sähköosmoottisen vaikutuksen aikaan- 3 92087 saamiseksi. Tällainen menetelmä on kuitenkin äärettömän epäkäytännöllinen johtuen sen edellyttämästä äärimmäisen korkeasta jaksottelun taajuudesta, jonka tuottaminen vaatii suunnattoman sähkötehon, ja joka 5 synnyttää runsaasti suurtaajuusinterferenssistä aiheutuvaa säteilyä.

Tämä keksintö tarjoaa täysin uuden ja kehitellyn, pääasiassa patenttivaatimuksen 1 tunnusmerkkiosassa 10 määritellyn menetelmän huokoisten materiaalien kuivaa miseksi siten, että vältytään tavanomaisilta elektrodien polaroitumisesta johtuvilta ongelmilta ja niiden aiheuttamalta kokonaistehokkuuden laskulta. Lisäksi vältytään järjestelmään liittyvien komponenttien ja 15 mahdollisesti jopa rakenteen itsensä sähköosmoosion aiheuttamalta kulumiselta. Keksintö soveltuu erityisesti käytettäväksi perustusten ja vastaavien rakenteiden yhteydessä, kuten esimerkiksi kosteiden kellariseinien kuivaukseen. Muina esimerkkeinä mainit-20 takoon betoniset vesisäiliöt, tukimuurit, siltakannet, rakenteiden pilarit jne. Yleisesti ottaen keksintö on käyttökelpoinen minkä tahansa kosteissa olosuhteissa olevan ja siten kapillaari-ilmiön heikentävän vaikutuksen alaisena olevan betonisen tai muun huokoisen 25 materiaalin yhteydessä.

Tietyt keksinnön yksityiskohdat ovat käyttökelpoisia myös karbonoimisen tuloksena hapottuneen teräsbetonin uudelleen alkaloinnissa.

30

Seuraavassa selityksessä keksintöä havainnollistetaan yksityiskohtaisesti samalla viittaamalla oheiseen piirustukseen, jossa 35 kuva 1 esittää keksinnön mukaisen sähköosmoottisen järjestelmän yksinkertaistettua, teoreettista jännite-aika-kuvaajaa, 4 92087 kuvat 2 ja 3 esittävät leikkauskuvantoina esimerkkejä keksinnön soveltamisesta tavanomaisiin maan päällisiin rakenteisiin, 5 kuvat 4-6 esittävät leikkauskuvantoina esimerkkejä keksinnön soveltamisesta tavanomaisiin maan alaisiin rakenteisiin, kuten perustuksiin, ja 10 kuva 7 esittää keksinnön mukaisena edullisena käytännön sovellutuksena käytettävän vertailu jännitteen periaatteellista jännite-aika-kuvaajaa, jota vertailujännitettä voidaan käyttää myös sähköosmoottisen 15 järjestelmän ohjaukseen.

Kuvassa 2 esitetty betoniseinärakenne 10, kuten esim. teräsbetoninen tukirakenne tmv., kuvaa ympäristön kosteudesta johtuen huokosveden kyllästämäksi tulevaa 20 rakennetta, jossa sisäiset jäykisteet 11 ovat tavan- * omaiset.

Rakenteen 10 sähköosmoottisessa käsittelyssä on edullista käyttää rakenteen sisäistä jäykistemetallia 25 11 järjestelmän positiivisena elektrodina eli anodina.

;· Suljetun sähköpiirin aikaansaamiseksi negatiiviselle elektrodille, on kuvan 2 mukaisessa järjestelmässä edullista valaa rakenteen pintaan elektrolyyttinen pinnoitemateriaali tai muu sopiva, huokoinen sähköä-30 johtava pinnoite 12. Tämän sähköäjohtavan pinnoitteen sisään asennetaan elektrodi 13, joka voi olla metalli-• verkko tmv. Säädettävissä oleva virtalähde 14 yhdistetään johtimien 15, 16 välityksellä vastaaville negatiivisille ja positiiviselle elektrodeille, jolloin 35 järjestelmään vaikuttaa säädettävissä oleva jännite, kuten jäljempänä tarkemmin selitetään.

5 92087

Keksinnön mukaisesti elektrodeihin 11, 13 vaikuttava jännite pyritään säätämään kuvan 1 mukaisesti, joka esittää graafisesti järjestelmään vaikuttavaa jännitettä ajan funktiona. Kuvan 1 mukaisesti menetelmä 5 käsittää periaatteessa kaksi vaihetta. Ensimmäisessä vaiheessa vaikuttaa tasavirtajännite 17 elektrodeihin 11, 13 siten, että rakenteen sisäinen elektrodi 11 toimii anodina, eli positiivisena elektrodina, ja rakenteeseen 10 pinnoitetussa kerroksessa 12 sijaitseva 10 elektrodi 13 katodina, eli negatiivisena elektrodina.

Toisessa vaiheessa jännite vaikuttaa käänteisesti 18, jolloin elektrodien 11, 13 napaisuus vaihtuu.

Tällöin elektrodi 11 toimii katodina ja elektrodi 13 15 vastaavasti anodina. Ensimmäisen vaiheen aikana vaikuttava jännitesykäys 17 käynnistää rakenteen sisäisen veden sähköosmoottisen kulkeutumisen, jolla aikaansaadaan rakenteen kuivuminen. Toinen, tietyin väliajoin toistuva vastakkainen sykäys 18 estää tai 20 minimoi elektrodeilla muodostuvien kaasujen ja/tai muiden eristävien kerrosten muodostumista sekä korroosion vaikutusta.

Sähköosmoottisen kuivaamisen edellytyksenä on, että 25 kuivauksen vaatima nettonergia syötetään kokonaispro- ... sessin toiminnan kannalta "oikein päin". Näin ollen ensimmäisen vaiheen 17 aikana syötetyn sykäyksen energia tulee olla vähintään kaksinkertainen toisessa vaiheessa 18 syötettävään energiaan nähden. Tällöin 30 täytyy toisaalta kuitenkin varoa, ettei ylitetä sellaista arvoa, joka aiheuttaa haitallisten kaasuker-rosten liiallista muodostumista ja/tai liiallista • · korroosiota. Käytännössä on todettu, että primääri- ja sekundäärisykäysten energioiden suhteen ollessa 35 kahdesta kymmeneen menetelmä toimii tehokkaasti.

Tietyissä olosuhteissa voidaan käyttää jopa huomattavasti edellä esitettyä korkeampaakin suhdetta.

** Esitetyn sovellutusesimerkin mukaisesti voidaan tämän 6 92087 suhteen arvo optimoida käyttämällä apuna oskilloskoop-pia, joka tarkkailee virtapiirin toimintaa käynnistämisvaiheessa. Mikroprosessin käyttö on myös mahdollista, jolloin sen avulla voidaan jatkuvasti optimoida 5 jaksojen kestoa. Tällöin myös keksinnön mukaisen menetelmän toimintatehokkuus saadaan optimoitua.

Yleensä jännite ensimmäisen vaiheen sykäyksen 17 aikana on sama kuin toisen vaiheen sykäyksessäkin 18.

10 Tästä johtuen eri vaiheiden aikana syötetty energia ja siten myös niiden suhde on olennaisesti verrannollinen sykäysten kestoaikaan.

Sovellettaessa menetelmää tyypilliseen, esimerkiksi 15 kuvan 2 mukaiseen rakenteeseen, voi rakenteen ominais-kapasitanssi olla hyvin korkea. Tätä silmällä pitäen on keksinnön mukaisella menetelmällä mahdollista säätää jännitteen muutosnopeutta positiivisesta negatiiviseksi ja päinvastoin. Tämän säädön ansiosta 20 on mahdollista purkaa oleellisesti kaikki kapasitiivi-nen varaus, jolloin suurtaa juusinterferenssistä aiheutuvaa säteilyä ei myöskään oleellisesti tapahdu.

Normaalisti tasavirran jännite on sykäyksissä 17, 18 25 itseisarvoltaan vähintään 20 volttia. Teoreettisesti ottaen alhaisemmatkin jännitetasot ovat mahdollisia, jolloin kuitenkin merkittävän kuivaustuloksen saavuttaminen vaatii suhteettomasti aikaa. Toisaalta tasavirran jännite voi olla maksimissaan itseisarvoltaan 30 noin 40 volttia ja teoreettisesti vielä korkeampikin. Jännitteiden kasvaessa on kuitenkin kiinnitettävä yhä enemmän huomiota turvallisuusnäkökohtiin. Edellä mainituista syistä johtuen on edullista pitää tavanomaisten sovellutusten jännitetasot 20-40 voltin 35 välissä. Lisäksi on edullista säätää jännitteen muutosnopeus positiivisesta negatiiviseksi ja päinvastoin korkeintaan arvoon 8 volttia/ sekunti siten, että esimerkiksi kuvan 2 muutosvaiheiden 19, 20 7 92087 kestoajat + 40 voltista - 40 volttiin tai päinvastoin olisivat keskimäärin vähintään 10 sekuntia. Käytännön kokemusten karttuessa näitä aikoja saatetaan kyetä lyhentämään, jolloin on kuitenkin tarkoin seurattava, 5 että merkittävää suurtaa juusinterferenssistä aiheutuvaa säteilyä ei tapahdu ja/tai, että kapasitiivinen varaus saadaan oleellisesti purettua.

Menetelmän mukaisten vaiheiden toistokertojen määrä 10 voi oleellisesti vaihdella. Prosessia on kuitenkin edullista jatkaa mahdollisimman pitkään "positiiviseen" suuntaan; eli siten, että sähköosmoosion kuivaus-vaikutus toimii. Keksinnön mukaisessa kehittyneemmässä sovelluksessa jaksottelua ohjataan tarkkailemalla 15 teräsbetonin sisäisten teräsvahvi s teiden passiivisuuden tai epäpassiivisuuden tilaa. Tällaisen sovellutuksen yhteydessä betoni varustetaan vertailusähköparilla, kuten lyijy- lyijyoksidi, kupari-kuparisulfaatti, hopea- hopeakloridi tmv. Vertailusähköparin toinen 20 elektrodi sijoitetaan betonin sisään, lähelle (noin 10- 20 mm:n etäisyydelle) teräsvahvistetta (tai huokoiseen materiaaliin asennettua elektrodia, mikäli materiaalissa ei ole sisäisiä teräsvahvisteita). Vertailusähköparin jännite on tunnetusti riippuvainen 25 sisäisten teräsvahvisteiden passiivisuuden/ epäpas siivisuuden tilasta. Tällaisella keksinnön mukaisella edullisella sovellutuksella voidaan täten vertailusähköparin avulla todeta teräsvahvisteen epäpassivoitu-minen ja säätää järjestelmään vaikuttava jännite 30 vastakkaiseksi. Tämä vastakkainen jännite ylläpidetään niin kauan, kunnes vertailusähköparin jännite osoittaa teräsvahvisteen palautuneen riittävästi passiiviseen > 9 4 tilaan, jolloin edellä esitetyin järjestelyin säädetään jännite jälleen positiiviseksi.

Tietyissä olosuhteissa saattaa huokoisen rakennusmateriaalin tila olla sellainen, että pelkästään teräsvahvisteen em. passiivisuuden/epäpassiivisuuden 35 8 92087 seurannasta ei ole hyötyä. Tällaisissa tapauksissa voidaan prosessia käyttää siten ,että syötetään järjestelmään vähintään kaksinkertainen "positiivinen", eli sähköosmoosion kuivausvaikutuksen kannalta edul-5 linen, kokonaisenergia verrattuna vastakkaisessa vaiheessa syötettävään energiaan. Käytännössä tällaiset olosuhteet, jolloin vertailusähköparin avulla tapahtuva säätö joudutaan em. käsittelyllä ohittamaan, ovat suhteellisen harvinaisia ja paranevat em. käsittelyä 10 jatkettaessa riittävästi, jolloin tietyssä vaiheessa voidaan jälleen palauttaa järjestelmä vertailusähkö parin avulla toimivan säädön piiriin.

Aika, joka kuluu rakenteen kuivaamiseksi halutulle 15 tasolle, riippuu monesta muuttujasta, kuten esim.

rakenteen koosta ja siitä miten rakenne absorboi kosteutta ympäristöstään. Eräänä esimerkkinä mainittakoon erään voimalaitoksen laajat, paksut perustukset, jotka kuivattiin 100 % kosteuden arvosta, eli täysin 20 kylläisestä tilasta, noin 80 % arvoon, eli oleellisesti kuivaan tilaan, yhdeksän kuukauden kuluessa käyttämällä jännitettä +/- 40 volttia. Tavallisen asuinrakennuksen kellariseinän, jonka paksuus on esimerkiksi 300 mm, kosteus voidaan laskea lähes 100 %:sta 77 %:iin 25 kahdessa kuukaudessa käyttämällä jännitettä +/- 40 . volttia. Prosessi voi olla automaattisesti loppuva, • · ' koska kosteuden laskiessa alle 80 %:n huokosveden sähkönjohtavuus heikkenee ja sähköosmoosion toiminta lakkaa sähköpiirin katketessa.

30

Tavanomaisissa kellariseinissä ei yleensä ole teräsvah- .. visteita, jolloin on välttämätöntä asentaa seinän • * .

yhteyteen elektrodielementti. Elektrodien asentaminen voidaan suorittaa tällöin edullisimmin siten, että 35 sijoitetaan yksittäisiä elektrodeja noin puolen metrin välein, vaakasuoraan, noin seinän puolenvälin korkeudelle sijoittuvaan, riviin. Jotta elektrodit saadaan > · * 9 92087 riittävän syvälle rakenteeseen, on niiden asennuksessa yleensä käytettävä poraamista.

Yleensä on edullista pitää primääri- ja vastakkaisy-5 käysten jännitteet yhtä suurina. Tämän ei ole kuitenkaan todettu olevan kriittistä, joten on päädytty siihen, että em. jännitteet voivat olla myös erilaiset. Tällöin primäärivaiheen aikana syötetyn energian ja vastakkaisvaiheen aikana syötetyn energian keskinäisen 10 suhteen aikaansaamiseksi halutuksi, tulee sen vaiheen kestoa pidentää, jossa vaikuttaa alhaisempi jännite, jotta em. energioiden suhde vastaa tavoitetta.

Kuvan 2 keksinnön mukaisessa edullisessa sovellutuk-15 sessa virtalähde 14 on yhdistetty tarkkailuelektrodei-hin El, E2. Elektrodi El on yhdistetty suoraan betonin sisäiseen teräsvahvisteeseen tai betoniin asennettuun elektrodiin. Elektrodit El ja E2 esittävät tietyn tyyppistä vertailusähköparia, joka on edullisuutensa 20 vuoksi yleensä lyijy- lyijyoksidielementti.

Keksinnön mukaisen menetelmän tarkoituksen mukaisesti sähköosmoosio teräsbetonissa 10 aikaansaadaan aiheuttamalla positiivinen jännite teräsvahvisteeseen 11.

25 Tämän sähköosmoottisen prosessin jatkuessa nämä teräsvahvisteet tavallisesti polaroituvat hyvin • · progressiivisesti, jolloin niiden syöpyminen myös voimistuu. Tällöin teräsvahvisteen progressiivisesti polaroituessa, aiheutetaan keksinnön mukaisesti 30 elektrodien El ja E2 välille progressiivisesti vaih- televa jännite, jonka arvo riippuu käytettävästä vertailusähköparista. Tällaisen vertailuelektrodin • #« ja teräsvahvisteen välisen jännitteen, jota tässä kutsutaan vertailu jännitteeksi, jännite-aika-kuvaa ja 35 (kuva 7) on selvästi erottuva. Tätä vertailujännitettä voidaan myös käyttää hyväksi jännitteen muutoksen säätämiseen sopivimmin esimerkiksi mikroprosessorin .. tms. yhteydessä. Kuten kuvasta 7 voidaan havaita 10 92087 aiheuttaa ulkoisesta virtalähteestä 14 elektrodille tuotettu positiivinen jännitesykäys vertailu jännitteen aluksi hyvin hitaan ja lopuksi, vertailujännitteen lähestyessä maksimiaan, nopean kasvun. Vertailu jännite 5 pysyy suhteellisen vakaana jonkin aikaa, ennen kuin se asteittain rupeaa laskemaan 60.

Kun vertailujännite rupeaa laskemaan positiivisen jännitesykäyksen jatkuessa virtalähteestä 14, on se 10 merkki siitä, että teräs on epäpassivoitumassa siinä määrin, että korroosion vaikutus korostuu. Tällöin voidaan vertailujännitteen laskun tapahtuessa voidaan ohjata virtalähdettä 14 tuottamaan vastakkainen jännitesykäys.

15

Ulkoisen jännitteen muuttuminen vastakkaiseksi aiheuttaa vertailujännitteen suhteellisen nopean laskun 61, kunnes se saavuttaa negatiivisen arvon. Lyhyen ajan kuluessa vertailu jännite saavuttaa pysyvän negatiivisen 20 arvon 62. Tämä tilanne tarkoittaa sitä, että teräsvah-viste on depolaroitumassa ja näin ollen myös uudelleen passivoitumassa. Tasaista negatiivista jännitettä voidaan käyttää laukaisemaan virtalähde 14 tuottamaan jälleen positiivinen sykäys.

25

Sykäysten kesto, käytettäessä vertai lusähköpar ia • · < prosessin ohjaukseen, voi vaihdella hyvin runsaasti riippuen mm. sellaisista asioista kuten esim. betonin kosteus, sähkönjohtokyky, sen sisältämät erilaiset 30 hapettumis- ja pelkistymistuotteet ja niiden kokonaismäärä . Normaalisti positiivinen sykäys saattaa kestää ... tunnin tai jopa vuorokauden, ennen kuin on syytä > · huolestua teräsvahvisteen mahdollisesta syöpymisestä, jota tämän keksinnön myötä on mahdollista tarkkailla 35 seuraamalla vertailusähköparin jännitettä.

Joissakin olosuhteissa pelkästään elektrodeilla El, .. E2 toteutettu automaattinen ohjaus saattaisi aiheuttaa 11 92087 poikkeavia tuloksia. Tällainen tilanne saattaa tulla esimerkiksi silloin, kun ensimmäisessä vaiheessa syötetty energia ei ole riittävästi suurempi kuin vastakkaisvaiheessa syötetty energia, jolloin menetel-5 män toimintarkoituksen mukaista lopputulosta ei saavuteta. Tätä varten on keksinnön mukaisesti mahdollista, mikäli vertailusähköparin ohjaaman positiivisen sykäyksen energia on esim. puolitoistakertainen negatiivisessa vaiheessa syötettyyn energiaan nähden, 10 ohittaa vertailusähköparilla tapahtuva ohjaus esimerkiksi erillisellä aikaan perustuvalla varmistusjärjestelmällä, jolloin positiivisten sykäysten kesto voidaan säätää aina vähintään kaksinkertaiseksi negatiivisiin sykäyksiin verrattuna.

15

Yhteenvetona tilanteista, joissa automaattinen, vertailuelektrodien avulla toteutettava säätö saatettaisiin joutua ohittamaan, mainittakoon seuraavats (a) Betoni tai muu vastaava huokoinen rakennusmate- 20 riaali sisältää runsaasti hapettumis-pelkistys- tuotteita; (b) Materiaali sisältää haitallisia aineita, kuten esimerkiksi hometta tai bakteereita, jolloin vertailusähköpari pilaantuu; 25 (c) Teräsvahvisteet ovat erilaisten häiritsevien, ; sähköisten vaikutusten alaisina, esimerkiksi » · .

käytetystä maadoitustavasta johtuen; (d) Vertailu järjestelmä vahingoittuu esimerkiksi oikosulun, sähköisen yhteyden katkeamisen tmv.

30 takia.

'·· Huolimatta em. olosuhteista, prosessia ohjaisi tällöin edellä esitetty varmistusjärjestelmä pitäen huolta siitä, että "positiivisen" energian syöttö on vähintään 35 kaksinkertainen "negatiiviseen" energiaan verrattuna.

>·« 12 92087

Tyypillisissä käytännön olosuhteissa syyt, joiden vuoksi varmistusjärjestelmään jouduttaisiin turvautumaan, eliminoituvat menetelmän mukaisella käsittelyllä. Lisäksi normaalitapauksissa voidaan kuivauskäsittelyn 5 hyvin varhaisessa vaiheessa siirtyä automaattiseen, vertailuelektrodien seurantaan perustuvaan ohjaukseen.

Keksinnön mukaista järjestelmää voidaan soveltaa hyvin monella tavoin käytettäväksi kylläisten raken-10 teiden yhteydessä.

Kuva 3 on esimerkkinä maan päällisestä, molemmilta puolilta luoksepäästävästä rakenteesta 25, joka on toiselta pinnaltaan päällystetty huokoisella, elektro-15 lyyttisellä pinnoitemateriaalilla 26, johon on sijoitettu elektrodi 27. Rakenteen vastakkainen pinta on pinnoitettu sähköäjohtavalla pinnoitteella 28, kuten esimerkiksi sähköäjohtavalla maalilla tmv. Ohjelmoitu, jaksollinen virtalähde 14 kytketään elektrodeihin 27, 20 28 siten, että sähköäjohtava pinnoite 28 toimii anodina ja elektrodi 27 katodina. Järjestelmän ollessa toiminnassa vesi kulkeutuu sähköosmoosion vaikutuksesta huokoiseen materiaaliin 26. Pinnoitteen 26 tulee olla riittävän huokoista ja hyvin haihduttavaa, jotta se 25 kykenee vastaanottamaan hyvin siihen kulkeutuvan kosteuden.

•tl

Kuva 4 on esimerkkinä maan alla olevasta rakenteesta 30, kuten esim. perustuksesta, joka sisältää teräsvah-30 visteet 31, jotka on yhdistetty ohjelmoituun virtalähteeseen 14. Yksi tai useampi maadoittava elektrodi 32 on asennettu erilleen seinästä 30, läheiseen maaperään 33. Nämä maadoitetut elektrodit ovat kytketyt virtalähteen 14 negatiiviseen napaan, jolloin ne 35 toimivat prosessissa katodina. Kuvassa esitetyn järjestelmän mukaisesti maadoittavat elektrodit sijaitsevat oleellisesti sillä puolella rakennetta, .. josta niiden etäisyys betonin teräsvahvisteisiin 31 13 92087 on suurin, jotta sähköosmoosio vaikuttaa suurimpaan osaan rakenteesta.

Kuva 5 on esimerkkinä maan pinnalla olevasta rakentees-5 ta 40, jossa ei ole sisäisiä teräsvahvisteita. Tällöin porataan rakenteeseen pitkänomaiset, alaspäin vinosti suuntautuvat reiät ja asennetaan niihin' elektrodiele-mentit 42. Virtalähteen 14 positiivinen napa kytketään elektrodielementteihin 42 ja negatiivinen napa maadoit-10 tavaan elektrodi järjestelyyn 43, joka koostuu yhdestä tai useammasta maaperään 44 asennetusta elektrodista. Käytännössä on todettu, että elektrodien 42 välinen etäisyys on sopivimmin 0,5 metriä.

15 Kuva 6 on esimerkkinä vahvistamattomasta betoniseinästä 50, kuten esimerkiksi kellariseinästä tai tukimuurista, joka on toiselta pinnaltaan 51 päällystetty ja vastakkaiselta seinältään 53 kytketty maahan 52. Tällaisissa asennuksissa on edullista pinnoittaa rakenteen vapaa 20 pinta elektrolyyttisellä, elektrodiristikon 55 sisältävällä pinnoitemateriaalilla 54 tmv., jossa elektrodi-ristikko voi olla sopivimmin esimerkiksi metalliverkko. Ohjelmoidun virtalähteen 14 positiivinen napa kytketään pinnoitteessa sijaitsevaan elektrodiristikkoon 55 ja 25 negatiivinen napa maaperään 52 asennettuihin maadoittaviin elektrodeihin 56.

• · «

Kuten edellä esitetyistä kuvista voidaan todeta, on kuvassa 6 jännitteen kytkentä päinvastainen kuvaan 3 30 nähden, jolloin kuvan 6 mukaisessa järjestelmässä aiheutetaan veden sähköosmoottinen kulkeutuminen ympäröivään maaperään. Tähän liittyen on vielä todet-tava, että kuvissa 2-6 esitetyt napaisuudet viittaavat kuvan 1 mukaiseen ensimmäiseen jännitesykäykseen 17.

35

Keksintö tarjoaa tunnettuihin menetelmiin verrattuna merkittävästi kehittyneemmän menetelmän, vesikylläisen .. tai lähes kylläisen, betonin tai muun vastaavan 14 92087 huokoisen materiaalin kuivaamiseksi. Vaikkakin sähköosmoosioon perustuvia menetelmiä tunnetaan entuudestaan, ei niitä ole kaupallisesti hyödynnetty, johtuen käytännössä havaituista ongelmista, kuten 5 esimerkiksi erityisesti katodilla syntyvistä, eristä vistä kaasukerroksista ja anodin syöpymisestä. Tyypillisesti tällainen prosessi menettää nopeasti tehonsa syntyvien kaasukerrosten vaikutuksesta, koska tällöin prosessin sähköisen piirin vastus nousee kaasun 10 muodostumisen myötä. Syöpymisen kannalta taas, sen lisäksi, että se aiheuttaa myös järjestelmässä huomattavan sähköisen vastuksen kasvun tai jopa sähköisen yhteyden katkeamisen, on todettava, että käsiteltävä rakenne saattaa vakavasti vahingoittua, joko sisäisten 15 teräsvahvisteiden syöpymisen takia, tai sitä ympäröivän materiaalin murtumisen takia, joka johtuu korroosion aiheuttamasta, rakenteen sisäisen paineen kasvamisesta.

Käyttämällä keksinnön mukaista menetelmää voidaan 20 säädettävän, jaksollisen energiasykäysten napaisuuden vaihdon avulla hallita epäedullisten kaasukerrosten syntymistä ja korroosiota, jolloin samanaikaisesti voidaan myös pitää prosessiin syötetty nettoenergia sellaisena, että prosessi toimii riittävän tehokkaasti, 25 eikä itse käsiteltävälle rakenteelle aiheuteta vahin koja.

On myös selvää, että sähköosmoottisen käsittelyn lisäksi menetelmää voidaan soveltaa myös muihin 30 huokoisten rakennusmateriaalien käsittelyihin, kuten esimerkiksi betonin sähkökemialliseen uudelleen alkalointiin. Tällöin on edullista aiheuttaa betonissa olevien hydroksyyli-ionien elektrolyyttinen kulkeutuminen. Uudelleen alkaloitava betoni on tyypillisesti 35 karbonoitunut ja näin ollen myös hapottunut siinä määrin, että sen sisäisten teräsvahvisteiden vakava 15 92087 syöpyminen on ilmeistä. US-hakemuksessa 143 971 (vastaa PCT/N087/000-30) esitetyn mukaisesti voidaan tällaiset runsaasti karbonoituneet betoni-rakenteet käsitellä erikseen sijoitettavin elektrodein, joista 5 toinen sijaitsee rakenteen suhteellisen runsaasti karbonoituneella alueella, ja toinen vastaavasti lähes karbonoimattomalla alueella, tai erillisesti asennetussa, runsaasti hydroksyyli-ioneja sisältävässä kerroksessa. Käsiteltävän materiaalin rakenteesta 10 riippuen tällaisen käsittelyn yhteydessä voi teräsvah- visteiden passiivisuus vähentyä tai niiden pinnoille kehittyä kaasukerros. Molemmissa em. tapauksissa voidaan keksinnön mukaisesti ohjattavalla menetelmällä käsittelyjännitteen napaisuutta säädetysti vaihtamalla 15 suojata sisäisiä teräsvahvisteita syöpymiseltä ja/tai parantaa oleellisesti sähköosmoottista vaikutusta.

Keksinnön mukaisesti jännitteen napaisuuden vaihto toteutetaan aina säädetysti niin, että suurtaajuusin-20 terferenssistä johtuvaa säteilyä ei oleellisesti tapahdu, ja/tai, että rakenteen sisäinen varautumiskyky pääsee optimaalisesti purkautumaan siten, ettei napaisuuden vaihdon yhteydessä aiheudu turhia energiakustannuksia vastakkaisen jäännösjännitteen kumoami-25 sesta.

· ·

Erityisen edullisesti sovellettuna, voidaan prosessia ohjata vertailusähköparin avulla, jolloin missä prosessin vaiheessa tahansa, voidaan sisäisten teräs-30 vahvisteiden (tai erillisten asennettujen elektrodien, mikäli teräsvahvisteita ei ole) polaroitumista, de- ;·; passivoitumista ja mahdollista syöpymistä tarkkaile- « maila muuttaa vaikuttava jännite vastakkaiseksi ja ylläpitää sitä kunnes teräsvahviste on palautunut 35 riittävän passiiviseen tilaan. Tällainen menettely mahdollistaa optimaalisen kuivaustehon, koska positiivisen, eli varsinaisesti kuivattavan, sähköisen • · 92087 16 energiasykäyksen kestoaika voidaan maksimoida, ja vastaavasti negatiivisen minimoida.

On selvää, että keksintö ei rajoitu edellä esitettyihin 5 sovellutusesimerkkeihin vaan sitä voidaan esitettyjen periaatteiden mukaisesti muunnella runsaastikin.

* • <. .

« » i • «

Claims (8)

17 92087

1. Menetelmä kosteiden, huokoisten rakennusmateriaa-5 lien ja vastaavien käsittelemiseksi, jolloin polaarinen elektrodijärjestely (11; 28; 31; 41; 55) on yhteydessä kosteaan, huokoiseen materiaaliin (10; 25; 30; 40; 50) ja polaarisuudeltaan vastakkainen elektrodi järjestely (13; 27; 32; 43; 56) on sijoitettu 10 erilleen huokoiseen materiaaliin sijoitetusta ensin mainitusta positiivisesta elektrodijär jestelystä, jolloin elektrolyyttisen vaikutuksen aikaansaamiseksi elektrodijärjestelyjen väliselle alueelle kytketään jännite, jolloin elektrodien välillä vaikuttaa ensim-15 mäinen jännite prosessin ensimmäisessä, elektrolyyttisesti vaikuttavassa vaiheessa (17; 60), jolloin prosessin toisessa vaiheessa (18; 62) elektrodien välillä vaikuttaa toinen, polaarisuudeltaan vastakkainen jännite, jolloin ensimmäinen ja toinen jännite 20 sekä prosessin ensimmäinen ja toinen vaihe on järjestetty siten, että prosessin ensimmäisen vaiheen aikana käytetty energia on oleellisesti suurempi kuin prosessin toisessa vaiheessa käytetty energia, ja prosessin peräkkäisiä vaiheita jatkuvasti, tietyn aikaa tois-25 tetaan, tunnettu siitä, että korkeataajuusinter-ferenssin aiheuttaman säteilyn välttämiseksi kunkin käsittelykierroksen ensimmäistä (17; 60) jätöistä (18; 62. vaihetta säädellään tarkkailemalla kosteaan, huokoiseen materiaaliin sijoitettujen elektrodien 30 polarisaatiota sähköparivertailuelektrodin (E2) avulla, joka on myös sijoitettu kosteaan, huokoiseen materiaaliin, siten, että jos vertailuelektrodi osoittaa kosteaan, huokoiseen materiaaliin sijoitettua elektrodi j ärjestelyä edustavan vertailujännitteen ak-35 tivoituvan, vaikuttava jännite vaihdetaan prosessin ensimmäisestä vaiheesta (17; 60) toiseen vaiheeseen (18; 62) , kunnes vertailuelektrodi osoittaa elektrodien jännitteen passivoituvan uudelleen, jolloin jännite 92GB7 18 vaihdetaan prosessin toisesta vaiheesta (18; 62) ensimmäiseen vaiheeseen (17; 60).

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu 5 siitä, että huokoiseen materiaaliin (10; 25; 30; 40; 50. aikaansaadaan alkutilanteessa sähkövirran tiheydeksi 0.01 - 1.0 Amp/m2.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, 10 tunnettu siitä, että ensimmäisessä ja toisessa vaiheessa käytetään jännitteeltään 20—40 V:n tasavir-taa.

4. Jonkin patenttivaatimuksista 1—3 mukainen mene-15 telmä, tunnettu siitä, että vaikuttavan jännitteen polaarisuuden vaihtuessa jännitteen muutos prosessin ensimmäisestä vaiheesta (17; 60) toiseen vaiheeseen (18; 62) aikaansaadaan nopeudella, joka ei oleellisesti ylitä 8 V/s. 20

5. Jonkin patenttivaatimuksista 1—4 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että vertailujännitteen saavuttaessa maksimiarvonsa ja alkaessa laskea aloitetaan muutos (19; 61) ensimmäisestä jännitteestä (17; 25 60) toiseen jännitteeseen (18; 62).

6. Jonkin patenttivaatimuksista 1—5 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että vertailujännitteen saavuttaessa ja säilyttäessä tasaisen negatiivisen 30 arvon aloitetaan vaihto uudelleen ensimmäiseen jännitteeseen (17; 60).

7. Jonkin patenttivaatimuksista 1—6 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kulkeutetaan vettä 35 sähköosmoottisesti elektrodijärjestelyn (11; 28; 31; 41; 55) alueelta kohti toista elektrodi järjestelyä (13; 27; 32; 43; 56). 19 92087

8. Jonkin patenttivaatimuksista 1—7 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että huokoinen rakennus materiaali (10) on teräsvahvisteista betonia, jonka tietyt ulkoalueet ovat karbonoituneet ja hapottuneet, 5 jolloin yksi elektrodi (11) sijoitetaan karbonoitu- neille ulkoalueille ja toinen elektrodi (13) sijoitetaan emäksisemmälle alueelle (12), jolloin emäksisten ainesten siirtyminen emäksisemmältä alueelta (12) karbonoituneille alueille aikaansaadaan sähköisesti 10 mainittujen suhteellisten karbonoituneiden alueiden alkaloimiseksi. i 20 92087