PL163847B1 - Urzadzenie do elektrokinetycznego odsalania murów PL PL PL PL PL - Google Patents

Abstract

1. Urzadzenie do elektrokinetycznego odsalania murów zlozone z co najmniej jed- nej elektrody dodatniej zbierajacej sól, umie- szczonej w murze lub na jego powierzchni bocznej i calkowicie pokrytej, z wyjatkiem konców przylaczeniowych, unieruchamiaja- cym jony materialem buforowym oraz z co najmniej jednej elektrody ujemnej, do któ- rych to elektrod przylozone jest napiecie sta- le, przy czym na w arstw e m aterialu buforowego jest nalozona warstwa oddziela- jaca, znamienne tym, ze warstwe oddziela- jaca (10, 14, 19) stanowi mikroporowata przepona. FIG 1 F I G 3 PL PL PL PL PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest urządzenie do elektsokineWycznego odsalania murów.

Znane jest zagadnienie odsalania murów za pomocą wykorzystania zjawisk elektrokinetycznych Najczęściej występującymi, szkodliwymi z budowlanego punktu widzenia, solami są siarczany, chlorki i azotany. Pochodzenie tych soli jest różnorodne. Mogą one pochodzić z samych materiałów budowlanych, które wytwarza się najczęściej z surowców naturalnych, z nawozów z otaczającego gruntu wskutek włoskowatego przenoszenia wody oraz od soli rozproszonej, na przykład z atmosfery w wyniku kwaśnego deszczu. Sole zawarte w murach są najczęściej higroskopijne i dlatego przejmują wodę z powietrza w zależności od jego wilgotności. Powiększenie się objętości kryształów soli wywołuje duże ciśnienia hydratacyjne, które z kolei niszczy porowaty materiał budowlany. Sole zawarte w murach niszczą ponadto, w wyniku korozji, stale zbrojeniowe.

Suche metody elektrokinetycznego odsalania murów, oparte na zasadzie elektroosmozy w murze porowatym, można stosować tylko wówczas, gdy pomiędzy porowatą ścianką a elektrolitem jest dostateczny potencjał elektrokinetyczny. Zbyt duże stężenia rozpuszczalnych soli przeciwdziałają powstaniu tego potencjału elektrokinetycznego i osuszenie elektroosmozowe staje się niemożliwe.

Z tego powodu przed zastosowaniem elektroosmozy należy przeprowadzić daleko idące odsolenie mu s ów.

Znane jest z opisu zgłoszeniowego RFN nr 34 30 450 urządzenie do odsalania i suszenia porażonycn wilgocią musów przy zastosowaniu metody elektroosmotycznej i elektrod kombinowanych składających się z płyty z tworzywa sztucznego, pręta stalowego, płyty przykrywającej otworu odpływowego i wapna palonego. Rynienka z tworzywa sztucznego służy do odprowadzania reagentów z muru. Elektrody urządzenia są osadzone w musze w ten sposób, że w musze wierci się nachylone otwory, z których w każdy wstawiana jest jedna rynienka, któsa wypełniona jest zmielonym wypalanym wapnem. Następnie wprowadzany jest w mus przewodnik elektryczny, korzystnie pręt stalowy, także zanurzony w wapnie palonym. Zastosowany zespół elektrod nie gwarantuje skutecznego wiązania dyfundujących wstecznie produktów reakcji. Wskutek tego znacznie obniża się rzeczywista wydajność znanego urządzenia do odsalania i osuszania musów.

Istotą urządzenia do elektrokinetycznego odsalania murów, według wynalazku złożonego z co najmniej jednej elektrody dodatniej zbierającej sól, umieszczonej w musze lub na jego powierzchni bocznej i całkowicie pokrytej, z wyjątkiem końców przy łączowych, unieruchamiającym jony materiałem buforowym oraz z co najmniej jednej elektrody ujemnej, do których to elektrod przyłożone jest napięcie stałe, przy czym na warstwie materiału buforowego jest nałożona warstwa oddzielająca, jest to, że warstwę oddzielającą stanowi mikroporowata przepona.

Korzystne jest, gdy zgodnie z wynalazkiem warstwa oddzielająca otacza całkowicie warstwę materiału buforowego lub jest umieszczona tylko na jednej powierzchni dla płasko ukształtowanej warstwy materiału buforowego.

Dalsze korzyści zgodnie z wynalazkiem uzyskuje się, gdy warstwa materiału buforowego zawiera środek żelujący.

163 847

Zaleta rozwiązania według wynalazku polega na tym, że dzięki umieszczeniu warstwy oddzielającej w postaci mikroporowatej przepony wytwarza się barierę przed dyfuzją wsteczną produktów reakcji oo wnętrza muru. Warstwa oddzielająca powinna przy tym przylegać do unieruchamiającej warstwy materiału buforowego przynajmniej wszędzie tam, gdzie mur graniczy z nią bezpośrednio. Ponadto instalowanie i korzystanie z urządzenia według wynalazku jest proste i mało kosztowne, przy czym istnieje także możliwość zastosowania prefabrykowanych elektrod lub układu elektrod.

Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przykładach wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia schemat urządzenia do odsalania z zastosowaniem elektrod cylindrycznych, fig. 2 schemat urządzenia do odsalania z zastosowaniem elektrod płaskich, zaś fig. 3-5 przedstawiają szczegóły wykonania elektrod stosowanych w urządzeniu do odsalania.

Przedstawione na fig. 1 urządzenie do odsalania zawiera szereg umieszczonych w otworach wywierconych w murze 1 cylindrycznych elektrod dodatnich 2. Każda z cylindrycznych elektrod dodatnich 2 jest otoczona całkowicie, aż do końców przyłączeniowych, warstwą materiału buforowego unieruchamiającego jony. Z kolei warstwa materiału buforowego jest otoczona warstwą oddzielającą, która graniczy bezpośrednio za ściankami wywierconych w murze 1 otworów. Cylindrycz ne elektrody dodatnie 2 są połączone przewodem ze sobą i z dodatnim biegunem źródła prądu 3. Ujemny biegun źródła prądu 3 jest z kolei połączony przewodem z prętem uziemiającym 4 stanowiącym elektrodę ujemną. Do elektrod dodatnich 2 i ujemnej jest przyłożone napięcie stałe ze źródła prądu 3.

Cylindryczna elektroda dodatnia 2 może mieć postać naboju 6, jak to przedstawiono na fig. 3, i nadaje się w szczególności do instalowania w otworach wywiercanych w podlegającym odsalaniu murze 1. Rdzeń tej elektrody tworzy metalowy przewód 7, korzystnie miedziany, zaopatrzony w płaszcz 8 z przewodzącego tworzywa sztucznego. Dookoła tego rdzenia jest umieszczona warstwa 9 materiału buforowego, który wiąże chemicznie i fizycznie produkty reakcji. Materiał buforowy zawiera wodę, Ca(OH)?, CaCO3 i/lub CaO lub ich mieszaniny oraz dodatek środka żelującego. Środek żelujący działa unieruchamiająco i zatrzymuje wilgoć tak, że nie istnieje niebezpieczeństwo wyschnięcia obszaru dookoła elektrody dodatniej 2. Warstwa 9 materiału buforowego jest otoczona całkowicie warstwą oddzielającą 10 mającą postać mikroporowatej przepony. Warstwa oddzielająca 10 graniczy ze ścianką otworu wywierconego w murze 1.

W innym wykonaniu cylindryczna elektroda dodatnia 2 może mieć postać pręta 11, jak to przedstawiono na fig. 4, i nadaje się w szczególności do instalowania w szczelinach muru 1. Rdzeń 12 tej elektrody tworzy metalowy przewód zaopatrzony w płaszcz z przewodzącego tworzywa sztucznego, tak jak dla elektrody z fig. 3. Rdzeń 12 jest otoczony dookoła, aż do obu swych końców przyłączeniowych, warstwą 13 materiału buforowego. Warstwa 13 materiału buforowego jest otoczona warstwą oddzielającą 14 mającą postać mikroporowatej przepony. Warstwa oddzielająca 14 graniczy ze ściankami szczeliny w murze 1.

Przedstawione na fig. 2 urządzenie do odsalania zawiera szereg, umieszczonych na powierzchni bocznej muru 1, płaskich elektrod dodatnich 5. Płaskie elektrody dodatnie 5 są otoczone całkowicie, aż do swych końców przyłączeniowych, materiałem buforowym. Warstwa oddzielająca, przylegająca do warstwy z materiału buforowego, jest umieszczona jedynie na powierzchni zwróconej ku murowi 1. Płaskie elektrody dodatnie 5 są połączone przewodem ze sobą i z dodatnim oiegunem źródła prądu 3. Ujemny biegun źródła prądu 3 jest z kolei połączony przewodem z prętem uziemiającym 4 stanowiącym elektrodę ujemną. Do elektrod dodatnich 5 i ujemnej jest przyłożone napięcie stałe ze źródła prądu 3.

Płaska elektroda dodatnia 5 w postaci prostopadłościanu 16, przedstawiona na fig. 5, jest umieszczona na powierzchni bocznej muru 15. Rdzeń 17 tej elektrody, utworzony przez przewód metalowy otoczony przewodzącym tworzywem sztucznym, jest osadzony w warstwie 18 materiału buforowego. Rdzeń 17 ma postać zwojów wężownicy rozciągających się na całej powierzchni tej płaskiej elektrody. Na zwróconej ku murowi 15 powierzchni warstwy 18 materiału buforowego jest umieszczona warstwa oddzielająca 19 mająca postać mikroporowatej przepony.

Flektrody dodatnie stosowane w urządzeniu do odsalania mogą mieć, tak jak przedstawiono powyżej, postać elektrod cylindrycznych, płaskich lub też taśmowych i być wykonane z metalu, grafitu, przewodzącego tworzywa sztucznego lub z otoczonego takim tworzywem przewodu metalowego albo przewodu z włókien grafitowych. Materiał buforowy stosowany w elektrodach dodatnich

163 847 urządzenia zawiera, tak jak w przykładzie wykonania elektrody z fig. 3, w zasadzie wodę, Ca(OH)?, CaCO3 i/lub CaO albo ich mieszaniny, przy czym korzystne jest dodanie środka Żelującego. Środek Żelujący działa unieruchamiająco i zatrzymuje wilgoć tak, że nie istnieje niebezpieczeństwo wyschnięcia obszaru dookoła elektrody dodatniej. Jako środek żelujący można stosować w zasadzie każdy dostępny w handlu środek, w szczególności agar lub karboksymetylocelulozę.

Warstwa oddzielająca elektrody dodatniej, granicząca bezpośrednio z murem, służy jako bariera przed dyfuzją wsteczną produktów reakcji do wnętrza muru. Warstwę oddzielającą stanowi mikroporowata przepona, która ze względu na rozkład swych porów przepuszcza dobrze określone jony, natomiast zapobiega przechodzeniu większych skupień. Przydatne są również przepony przepuszczające jony selektywnie. Ogólnie przepony według wynalazku powinny wykazywać dużą przewodność jonową, dużą selektywność względem przenoszenia określonych jonów, dużą zwilżalność!, dużą wytrzymałość mechaniczną, brak przewodności elektrycznej oraz odporność chemiczną względem elektrolitu i produktów reakcji. Przepony te mogą być wykonane z policzterofluoroetylenu, azbestu, polichlorku winylu, polietylenu, polipropylenu, celulozy związanej z tworzywem sztucznym i/lub wzmocnionej włóknami szklanymi, celulozy regenerowanej, celofanu lub orientowanych folii tworzywa sztucznego.

Napięcie stałe ze źródła prądu, przykładane do elektrod urządzenia do odsalania, powinno być jak największe by zapewnić dostatecznie szybkie przenoszenie jonów, na przykład od 10 do 50 V. Po przyłożeniu napięcia stałego zachodzi przemieszczanie jonów jako nośników ładunku w polu elektrycznym ku odpowiednim elektrodom, przy czym ładunki te skupiają się na tych elektrodach lub wokół nich. Jony ujemne, aniony, wędrują do elektrody dodatniej, natomiast

jony	ddo^^^n:^^,	kationk,		uj	elcetgoOo	-jemmm. W tet oż^we-	est 4	wiągłe 1 dda
leko	pydsnlwtg	usuwanus	w mur-	duu-cd lloUco	cw-onnw sk-puauycychsię ęprz	elektrodzie dodat-
niej	. Prędkości	przemieszczania	się	zależą od rodzaju jonów, ich rozmiarów	oraz	od warunków
zewnętrznych takich jak	ciśnienie,	temperatura, rozpuszczalniki i stężenie,	przy	czym wynoszą
one i	dla:
	OH- ·	4 0,00174	cm6/sV,
	ci- -	4 0,00064	cm6/sV,
	HO3- -	- 0,00084	cm6/sV,
	SO4- -	- 0,00052	(:(η6^ν.

W murze przenoszenie jonów jest znacznie wolniejsze, jednak jeszcze wystarczające do tego, aby odsolić mur w akceptowalnym przedziale czasu.

Efektywność urządzenia do odsalania oraz elektrod dodatnich według wynalazku zostanie omówiona poniżej w oparciu o instalację próbną.

Dla instalacji próbnej elektrody dodatnie w postaci prętów wykonano z przewodów miedzianych, zaopatrzonych w płaszcz z przewodzącego tworzywa sztucznego i osadzonych w mieszaninie zawierającej wagowo 4% karboksymetylocelulozy i 96% CaCO3. Te elektrody wsunięto w otwory wywiercone w murze. Otwory są umieszczane jeden metr nad fundamentem w strefie parowania dyfuzyjnego. Elektrodą ujemną jest rura stalowa wbita w grunt. Instalacja jest zasilana napięciem stałym wynoszącym 36 V. Sprawność przemiany anionowo-solnej na anodzie wynosi od 44 do 50% w zależności od stopnia zasolenia i wilgotności otaczającego muru.

W ciągu 60 dni zużywa się łącznie 40 gramów CaCO3 i po upływie 4ege czzau można usunąć elektrody z produktami reakcji z muru. Analiza wykazała, że na elktioodzie wiżZe się ponad 90% produktów reakcji.

163 847

/76.4

TŹG.5

163 847

FżG.2

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz. Cena 10 000 zł

Claims (4)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Urządzenie do elektrokinetycznego odsalania murów złożone z co najmniej jednej elektrody dodatniej zbierającej sól, umieszczonej w murze lub na jego powierzchni bocznej i całkowicie pokrytej, z wyjątkiem końców przyłączeniowych, unieruchamiającym jony materiałem buforowym oraz z co najmniej jednej elektrody ujemnej, do których to elektrod przyłożone jest napięcie stałe, przy czym na warstwę materiału buforowego jest nałożona warstwa oddzielająca, znamienne tym, że warstwę oddzielającą (10, 14, 19) stanowi mikroporowata przepona.
2. 2. Urządzdniewwełuu zastrz. 1, znamienne tym, że waastwa oddzielająca (10,

   14) otacza całkowicie warstwą (9, 13) materiału buforowego.
3. 3. UΓZrdądΠlewwełuu zastrz. 1, znamienne tym, że wwass»^^ oddzielająca (19) jest umieszczona tylko na jednej powierzchni dla płasko ukształtowanej warstwy (18) materiału buforowego.
4. 4. UΓurdądnlnwweług zastrz. 1, znamienne tym, że wwarstw (9, 13, 18) materiału buforowego zawiera środek żelujący.

   * * *