NO171606B - Framgangsmaate for aa stanse alkali-aggregat reaksjoner i betong o.l., samt en anordning for aa gjennomfoere denne framgangsmaaten - Google Patents

Description

Oppfinnelsen gjelder en framgangsmåte for å stanse alkaliaggregat reaksjoner i betong o.l., samt en anordning for å gjennomføre denne framgangsmåten.

Bakgrunn

I visse deler av verden er forringelse av betongkonstruksjoner p.g.a. såkalt "alkaliaggregat reaksjon" et stort problem. Reaksjonen opptrer når betongens tilslagsmateriale inneholder amorf silika, såsom flint, opal, vulkansk glass og beslektede mineraler. Silikaen reagerer med sementens alkalier under dannelse av vannrike alkalisilikater. Denne prosessen fører til en volumforøkelse i forhold til utgangsmaterialene. Forøkelsen er ledsaget av betydelige svelletrykk, som kan sprenge betongen, og derved føre til tap av bæreevne og åpne adgang for korrosive stoffer som kan tære på betongens armeringsstål.

Problemene forbundet med alkaliaggregat reaksjoner er velkjente i mange land. I Norden er de hyppig forekommende i Danmark, Island og Grønland. I dag finnes ingen praktisk reparasjonsprosedyre for slike skader, annet enn fjerning av den angrepne betongen og utstøping med ny betong.

I patentlitteraturen finnes mange eksempler på tørking av bygningskonstruksjoner. For eksempel DE utlegningsskrift 2 722 985 beskriver en framgangsmåte for uttørking av murverk ved bruk av elektroosmose. Her blir det imidlertid benyttet svært høy strømtetthet, og dersom denne metoden hadde blitt brukt på armert betong ville den høye strømtettheten raskt korrodert armeringsstålet. Denne framgangsmåten må derfor kunne anses som ubrukbar for å stanse alkali-silikatreaksjoner i betongkonstruksjoner.

GB patentsøknad 2 186 017 beskriver uttørking av betong ved bruk av elektrisk motstandsoppvarming, hvor armeringa anvendes som varmetråder, noe som er en svært tid- og energikrevende metode for å tørke betong.

EP patentsøknad 228 001/1987 beskriver elektroosmotisk uttørking av murverk. Denne framgangsmåten likner en del på den som er beskrevet i DE 2 722 985.

Videre beskriver SE utlegningsskrift 406 341 en framgangsmåte for å stanse fuktvandring i yttervegger av pussete murkonstruksjoner. Potensialforskjellen, som er den drivende kraft for fuktvandringa, elimineres ved at det påtrykkes en spenning mellom et jordspyd og ei metallskinne innført i murkonstruksjonen.

I US patentskrift er det beskrevet en metode for å stanse fuktvandring i grunnmurer, og har således visse likhetstrekk med SE-skriftet nevnt ovenfor. I den nedre del av bygningskonstruksjonen blir det innført to elektroder som påtrykkes en likespenning, hvorved det etableres en barriere ved de øverste elektrodene som hindrer ytterligere fuktvandring.

Videre beskriver EP patentsøknad 111306/1984 en framgangsmåte for å tørke murkonstruksjoner og å beskytte disse mot ny fuktinntregning. I korte trekk angår denne EP-søknaden innføring av en hydrofob forbindelse i murkonstruksjonen ved hjelp av

kapillartransport i et elektrisk felt.

De ovennevnte referansene omhandler imidlertid i all hovedsak tørking av murkonstruksjoner eller metoder for å stanse ytterligere fuktvandring i slike konstruksjoner. Murverk og betong er som kjent to vidt forskjellige kostruksjonsmaterialer, og på grunn av deres tilhørende forskjeller i struktur og egenskaper, kan ikke de ovennevnte framgangsmåte som er rettet mot murverk overføres til betongkonstruksjoner. Bortsett fra GB 2 186 017 er det ingen av disse referansene som verken beskriver eller foreslår noe i retning av å hindre alkali-kiselreaksjoner i betong, men selv i GB 2 186 017 har de ikke sett muligheten for å anvende en langt enklere og mindre energikrevende framgangsmåte.

Formål

Hovedformålet med oppfinnelsen er å komme fram til en raskere og rimeligere framgangsmåte for å stanse slike nedbrytende reaksjoner.

Oppfinnelsen

Oppfinnelsen er angitt i den karakteriserende del av patentkrav 1. Ytterligere særtrekk framgår av de øvrige kravene.

Oppfinnelsen er basert på visse erkjennelser i forbindelse med elektro-osmose. I enkelte porøse media hvor porene er delvis eller helt fulle av vann eller vandige løsninger, antar vannet i kontakt med poreveggene, og selve poreveggene, motsatte elektriske ladninger. Dersom det porøse mediet utsettes for et elektrisk felt, vil vannet i porene bevege seg mot den elektroden som er motsatt ladet i forhold til vannet. Dette fenomen kalles elektro-osmose.

Gjennom labratorieforsøk er det funnet at dersom betongen tørkes ut, slik at den relative fuktighet i betongens poreluft kan reduseres til under 80%, opphører alkaliaggregat reaksjoner.

Innenfor bygningsindustrien har elektro-osmose vært anvendt til bl.a.grunnforsterkning ved reduksjon i grunnens vanninnhold, eller ved å skape gunstige strømningsmønstre for grunnvann. Denne teknologien har også vært brukt til å senke vanninnholdet i kjellermurer for å fjerne fuktighet i kjellerrom.

Over terreng stanses reaksjonene på følgende måte: På den ene sida av konstruksjonsdelen som skal behandles, anbringes en elektrode i et egnet elektrolytisk medium. Elektrodene kan bestå av tråder, stenger, plater, folier, eller film av metall, ledende plastoffer eller andre elektrisk ledende materialer. Elektrolytten kan være sterkt retardert sprøytebetong, eller elektrolytiske løsninger enten i væskeform eller oppsugd i et porøst medium såsom mineralull, cellulosemasse, sagflis, leire o.l. eller saltholdig gel.

Konstruksjonsdelens motsatte side males eller bekles med et elektrisk ledende vannfritt stoff, som f.eks. kan være metallplater eller maling eller pasta inneholdende finfordelte metaller eller grafitt som fyllstoff, eller pigment i tilstrekkelig mengde til å danne en kontinuerlig elektrisk ledende film. Denne filmen tjener som den andre elektroden i elektro-osmose cellen. Alternativt kan et armeringslag tjene som denne elektrode, dersom konstruksjonsdelen inneholder et egnet slikt lag. Det er også mulig å benytte seg av metalliske elektroder som er innboret for formålet. Elektrodene i det elektrolytiske mediet, samt elektroden som består av ledende film eller armeringslag, koples til hver sin pol på en elektrisk likestrømskilde.

På armerte betongkonstruksjoner under terrengnivå brukes metoden ved at spenningen påtrykkes mellom armeringen eller evt. innborete elektroder og et nedgravet eller nedrammet metallisk legeme, f.eks. ei skinne eller et jordspyd. Elektrolytten dannes da av jordmassene omkring konstruksjonen og metallegemet.

Ved påsetting av strømmen beveger vannet seg mot den ene elektroden, og dette resulterer i at vannet trekkes ut av betongen og ansamles i den tilhørende elektrolytten, som derved får et økende vanninnhold. Polariteten må bestemmes i hvert enkelt tilfelle. I betong vil vannet normalt bevege seg mot minuspolen.

Uttørkingens hurtighet og grad avhenger av den anvendte likespenning, som igjen er avhengig av betongens og den anvendte elektrolyttens ledningsevne, av betongens porøsitet, av elektrodetettheten og avstanden mellom elektrodene. For vanlige forekommende bygningskonstruksjoner ligger den anvendte spenning i området 10-100 V, avhengig av uttørkingsgraden, hvorved uttørking blir utført i løpet av dager eller uker.

I tilfelle konstruksjoner over terrenget gjelder følgende: Etter at betongens vanninnhold er redusert tilstrekkelig til at målinger av relativ fuktighet i lukkete borehull viser, at denne fuktigheten er mindre enn 80%, fjernes elektrolytten ved skraping, børsting, blåsing, banking, suging eller annen egnet metode, før strømmen brytes. Etter at strømmen er brutt, fjernes elektrodematerialet samt eventuelle elektrolyttrester.

Til slutt forsegles de flatene på den uttørkete konstruksjonsdelen som kan utsettes for fukt, mot ny fuktinntrengning ved å påføre dem et belegg som er ugjennomtrengelig for vann og vanndamp. Dette belegget, foruten å være tett, må også være tilstrekkelig elastisk til ikke å briste ved mindre, termiske eller belastningsbetingete bevegelser i konstruksjonsdelen.

Egnede belegg kan f.eks. være polyuretan, gummi, akryl eller liknende

Under terrengnivå må strømtilførselen være permanent innkoplet for å holde fuktigheten kontinuerlig nede.

Eksempel

I tegningen er det vist skjematisk et eksempel på en utførelsesform, idet

fig. 1-2 viser vertikalsnitt gjennom to murkonstruksjoner som rager opp over marknivå og som på forskjellig vis er forsynt med en anordning for å gjennomføre framgangsmåten i samsvar med oppfinnelsen, mens

fig. 3-5 viser tilsvarende snitt for murkonstruksjoner som ligger nedgravd.

I figurene er det vist en mur 11 støpt av betong med tilslagsmateriale som angitt i innledningen.

I fig. 1 er det i muren 11 innlagt et armeringsnett 12. På den side av muren 11 som ligger lengst fra armeringsnettet 12 er det pålagt et lag 13 av mineralull som er fuktet med et elektrolytisk medium. I dette laget 13 er det innlagt en elektrode 14 i form av et metallnett. Metallnettet 14 er tilkoblet den negative elektroden til ei likespenningskilde 15, som med den positive elektroden er tilkoblet armeringsnettet 12.

I fig. 2 er det vist en mur 11 uten armeringsnett, men med en elektrisk ledende film 16 som tørr motelektrode. Ellers er anordningen som i fig. 1.

I fig. 3 er det vist en nedgravd mur 11 med et armeringsnett 12 og et jordspyd 17 som de respektive elektrodene.

I fig. 4 er det vist en nedgravd mur 11 med et jordspyd 17 og ei eller flere innstøpte metallstenger 18 som de respektive elektrodene.

I fig. 5 er det vist en nedgravd mur 11 med et jordspyd 17 som "tørrelektrode" og et metallnett 14 innleiret i et mineralullag 13 som "våtelektrode".

Bruken av elektroder og materialer i eksemplene kan varieres som det er antydet foran og som definert i patentkravene.

Claims (8)

1. Framgangsmåte for å stanse alkaliaggregat reaksjoner i betong som har et relativt høyt innhold av amorf silika, karakterisert ved at det i eller opptil den betongkonstruksjonen som skal behandles plasseres en elektrode i et elektrolytisk medium ("våtelektrode"), hvor elektroden med det elektrolytiske mediet plasseres i flatekontakt med betongen når betongen som skal behandles ligger over bakkenivå, eller hvor elektroden, f.eks.i form av ett eller flere jordspyd, på i og for seg kjent måte stikkes ned i jorda slik at selve jorda virker som elektrolytisk medium at det på motstående side av betongen plasseres et elektrisk ledende organ i et tørt miljø som ytterligere elektrode ("tørrelektrode"), f.eks. i form av eksisterende armering, innstøpte elektroder, pålagte plater eller liknende, og at det mellom våtelektroden og tørrelektroden påtrykkes en likespenning, for derved å trekke ut vann ved elektro-osmose inntil betongens relative fuktighetsinnhold er redusert til under 80%, hvorved vannets elektroosmotiske vandring stanser av seg selv.

2. Framgangsmåte i samsvar med patentkrav 1, karakterisert ved at det elektrisk ledende organet består av en vannfri film, for eksempel påført som maling med innhold av elektrisk ledende partikler.

3. Framgangsmåte i samsvar med patentkrav 1, karakterisert ved at det elektrisk ledende organet omfatter et armeringsnett.

4. Framgangsmåte i samsvar med et av patentkravene 1-3, karakterisert ved at det som elektrolytisk medium brukes sterkt retardert sprøytebetong.

5. Framgangsmåte i samsvar med et av patentkravene 1-3, karakterisert ved at det som elektrolytisk medium brukes en elektrolytisk løsning som tilføres i væskeform eller brukes oppsugd i et porøst medium, så som mineralull, cellulosemasse, sagflis, leire.

6. Framgangsmåte i samsvar med et av patentkravene 1-3, karakterisert ved at det som elektrolytisk medium brukes en saltholdig gel.

7. Anordning for gjennomføring av framgangsmåten i samsvar med patentkrav 1, karakterisert ved at den omfatter en elektrode (14) som er anbragt i et relativt elektrolytisk miljø opptil et betonglegeme (11) som skal behandles, og en andre elektrode (12) som er plassert i eller ved betonglegemet slik at den blir plassert i et relativt tørt miljø.

8. Anordning i samsvar med patentkrav 7, karakterisert ved at den omfatter elektroder 04) i et elektrolytisk medium, såsom en elektrolytisk løsning oppsugd i mineralull (13) og ved den motsatte sida av betongkonstruksjonen et elektrisk ledende flatebelegg, f.eks. i form av maling som inneholder elektrisk ledende partikler.