WO2000010940A2 - Verfahren und vorrichtung zur sanierung eines verunreinigten bauteils - Google Patents

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WO2000010940A2
WO2000010940A2 PCT/DE1999/002644 DE9902644W WO0010940A2 WO 2000010940 A2 WO2000010940 A2 WO 2000010940A2 DE 9902644 W DE9902644 W DE 9902644W WO 0010940 A2 WO0010940 A2 WO 0010940A2
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mat
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Rainer Gassen
Bertram Zeiler
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Siemens Aktiengesellschaft
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    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B41/00—After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone
    • C04B41/009—After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone characterised by the material treated
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B41/00—After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone
    • C04B41/53—After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone involving the removal of at least part of the materials of the treated article, e.g. etching, drying of hardened concrete
    • C04B41/5369—Desalination, e.g. of reinforced concrete
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E04—BUILDING
    • E04G—SCAFFOLDING; FORMS; SHUTTERING; BUILDING IMPLEMENTS OR AIDS, OR THEIR USE; HANDLING BUILDING MATERIALS ON THE SITE; REPAIRING, BREAKING-UP OR OTHER WORK ON EXISTING BUILDINGS
    • E04G23/00—Working measures on existing buildings
    • E04G23/002—Arrangements for cleaning building facades

Definitions

  • the invention is in the field of construction technology, specifically in the field of in-situ renovation in construction technology; used building materials.
  • the invention relates to a method for the renovation of a component made of a building material which is contaminated inside with an ionic pollutant.
  • the invention also relates to a device for the renovation of a component made of a building material which is contaminated inside with an ionic pollutant.
  • DE-OS 20 20 518 and DE 36 27 236 AI ion exchange membranes are known, inter alia, in which an ion exchange material is distributed in or on a substrate body.
  • Water-permeable building materials such as sandstone or concrete, are exposed to the influence of carbon dioxide or sulfur dioxide contained in the air or of chlorides contained in salts, in particular thawing salts. If one of the above
  • the reinforcement of the concrete is connected as a cathode in a DC circuit.
  • An anode is attached to the outside of the component to be renovated.
  • the electrodes are connected to one another in an ion-conducting manner by a liquid electrolyte introduced into the building material.
  • a voltage is applied, the anions migrate from the concrete to the anode and the area around the cathode is alkalized. This can stop the corrosion of the reinforcement.
  • This method is particularly complex due to the necessary electrical contacting, due to the necessary electrical auxiliary devices and due to the necessary special electrolytic liquids.
  • the electrochemical parameters In order to avoid hydrogen-induced stress corrosion cracking, the electrochemical parameters must also be adhered to very precisely, which increases the effort.
  • a method of the type mentioned is, for example, in the magazine "Swiss Engineer and TEKT ", issue no. 9, 22.02.1996, page 136 to 139, ben beschrie ⁇ .
  • the invention is accordingly an object of the invention to provide a method and an apparatus with which a ioni ⁇ shear pollutant m a component made of a building material safely, easily and can be removed with little technical effort.
  • the object is achieved in relation to a method of the type mentioned at the outset according to the invention in that the pollutant is brought out of the interior of the component using the diffusion, an ion exchange material being used to accelerate the diffusion.
  • the invention is based on the knowledge that the pollutant, i.e. the harmful ions diffuse from the inside of the component to the surface of the component if there is a concentration gradient.
  • the pollutant i.e. the harmful ions diffuse from the inside of the component to the surface of the component if there is a concentration gradient.
  • the ion exchanger forms a constant sink for the harmful ions. This increases the diffusion speed compared to a situation without ion exchange material in such a way that the said diffusion can be carried out within technically acceptable times.
  • a surface of the component is wetted with a rinsing fluid which is capable of penetrating the building material, and the rinsing fluid is in contact with the ion exchange material or is supplied to such after wetting.
  • the method is particularly easy to carry out. Only a small amount of winding fluid is required because the ion exchange is generally faster than the diffusion from inside the component to its surface. At least some of the flushing fluid penetrates into the building material.
  • the method according to the invention is applicable to all water-permeable building materials.
  • the building material preferably contains cement, sand, sandstone and / or concrete.
  • any ions and also ions of any polarity i.e. Anions or cations that can be removed from the building material.
  • the ion exchange material is preferably only suitable for the exchange of anions.
  • the use of such an anion exchange material is particularly advantageous for the renovation of a component made of concrete.
  • the pollutant is in particular a chloride, a sulfate and / or a carbonate.
  • acid anions e.g. Chloride, sulfate or carbonate are brought out of the component and fed to the anion exchanger material.
  • the cations e.g. Calcium ions or sodium ions mostly remain in the concrete and cause realcalization there. For example, if the component is damaged by road salt (de-icing salt, table salt), sodium hydroxide or calcium hydroxide remains in the concrete, causing the pH in the concrete to rise.
  • the ion exchange material is a so-called mixed bed exchanger, which takes up both anions and cations.
  • the component is largely desalinated.
  • the rinsing fluid is preferably water, in particular if desalination of the component or an anion exchange is desired or carried out.
  • the rinsing fluid is also preferably an alkaline solution, preferably if an anion exchange is carried out.
  • the alkaline solution is, for example, an (aqueous) solution of an alkaline earth hydroxide, e.g. of calcium hydroxide.
  • a mat containing the ion exchange material, soaked in the rinsing fluid and placed on the surface of the component is used for wetting.
  • the mat is placed on a contaminated area of the component and left there for a certain period of time, which is sufficient to carry out the diffusion from the interior of the component to a desired degree.
  • the mat is protected from drying out with a cover impermeable to the rinsing fluid.
  • the cover also advantageously protects the mat from environmental influences.
  • the rinsing fluid wetting the surface of the component is continuously exchanged. This procedure is particularly Particularly advantageous if the component is particularly heavily contaminated and large amounts of flushing fluid and ion exchange material are therefore required.
  • Exchanged rinsing fluid removed from the surface is preferably supplied to the ion exchange material and then used again to wet the surface.
  • the ion exchanger material is then arranged, for example, spatially distant from the surface of a container and is therefore particularly easy to replace for the purpose of regeneration.
  • the ion exchange material is suspended in the rinsing fluid.
  • the suspension of rinsing fluid and ion exchange material can be circulated with or without a mat placed on the component and can be exchanged continuously.
  • the related to an apparatus of the type mentioned object is according to a first embodiment of the invention achieved by a Substratkorper, m or on a lonenhielermaterial is distributed, and the water on one side wasserun prepare for delivery, and the water on one side wasserun prepare for delivery, and the water on one side wasserun prepare for delivery, and the water on one side wasserun prepare for delivery, and the water on one side wasserun prepare for delivery, and the water on one side wasserun prepare for the water on one side wasserun tomiks serabilityfahig and on the other side ⁇
  • the substrate body preferably has an elastic mat that can absorb water.
  • an elastic mat is understood to mean any flat body which adapts to a largely arbitrarily shaped outer contour of the component
  • the ion exchange material in the form of fine particles, in particular largely homogeneously, can be distributed in the substrate body, ie in particular the mat.
  • the ion exchange material can also be on a surface, in particular on the surface facing the component, the mat.
  • the mat is made in particular from a sponge-like material. This ensures a particularly high water absorption capacity.
  • the substrate body preferably has a water-impermeable cover on its water-impermeable side.
  • a storage container for a flushing fluid having an ion exchange material b) a flushing line which is connected to the storage container and can be guided to the component, c) one with the storage container in connection and to the component feasible manifold for the flushing fluid and d) a circulating pump for circulating the flushing fluid through the reservoir, over the flushing line, over the component and over the manifold are available.
  • the ion exchange material is, as in the method and in the device according to the invention, preferably an organic synthetic resin.
  • An additional mechanical guide unit can be provided for guiding the flushing line and / or the collecting line.
  • the devices are preferably suitable for carrying out the method according to the invention.
  • Three embodiments of a device according to the OF INVENTION ⁇ are described in detail with reference to the schematic figures 1 to 4 dung.
  • the figures also serve to explain the method according to the invention. Show it:
  • FIG. 1 shows an embodiment of a device according to the first embodiment of the invention with a
  • FIG. 2 shows the mat shown in FIG. 1 for another use
  • FIG. 3 shows a first embodiment of a device according to the second embodiment of the invention.
  • FIG 4 shows a second embodiment of a device according to the second embodiment of the invention.
  • the component 1 shows a simply referred to as body rechtek- kigen cross section shown component 1, which is used in a contaminated area 3 with an ionic pollutant Seh ⁇ is undazzling.
  • the component 1 consists of a building material B, namely of concrete.
  • the ionic pollutant Seh containing a chloride, has penetrated into the water-permeable concrete.
  • a mat 7 is placed on the surface 5 of the component 1 from several sides.
  • the mat 7 is under From ⁇ use of the friction between the mat 7 and the component 1 to the component 1 is fixed.
  • the mat 7 can also be attached to the component 1 with the aid of a fixing device, for example a nail or a screw, in particular if the mat 7 is only placed on a vertical outer surface of the component 1.
  • the mat 7 contains an ion exchange material I, in particular an anion exchange material, which is receptive to chloride ions.
  • the mat 7 is also impregnated with a rinsing fluid S, namely with water or with a calcium hydroxide solution (Ca (OH) 2 ).
  • a coating or cover 9 also covers those areas of the surface 5 of the component 1 on which the mat 7 does not rest. This also prevents the component 1 from drying out, or at least slows it down.
  • the mat 7 has an open porosity on its component-facing side and is impenetrable to water on its opposite side.
  • S the concentration of the remaining ions can also be adjusted.
  • the mat 7 of FIG. 1 is placed on another component 10 with a surface 5 that is shaped differently from component 1.
  • FIG. 3 shows a first exemplary embodiment of a device according to the second embodiment of the invention, in which the ion exchange material I is arranged on a carrier 12 in a storage container 11.
  • a flushing line 13 extends from the storage container 11 and can be turned towards the surface 5 with an opening 14.
  • a circulation pump 15 conveys the flushing fluid S out of the reservoir 11 and continuously sprays or sprays it onto the surface 5 along which the flushing fluid S runs down.
  • the rinsing fluid S is therefore circulated in a circuit and continuously exchanged on the surface 5 for rinsing fluid S from which ions in the ion exchange material I have previously been removed.
  • the storage container 11 is exchanged together with the ion exchange material I for another similar storage container with fresh ion exchange material, so that the restoration process can be continued largely without interruption.
  • the storage container 11 with the exhausted ion exchange material I is then subjected to regeneration in parallel with the continued refurbishment process. Since the regeneration takes place considerably faster than the ion exchange, this storage container is available for an exchange of the other storage container when its ion exchange material is exhausted.
  • the start of the remediation is shown in FIG. 3:
  • the ionic pollutants Seh are still in total in component 1.
  • ionic pollutants Seh migrate into the collecting trough 16 and are fixed to the ion exchange material I in the storage container 11.
  • New flushing fluid S which is largely free of ionic pollutant Seh, is constantly fed to component 1 via the flushing line.
  • the collecting line 13 and the flushing line 17 can each be assigned a grid or sieve 20 through which the e.g. in the form of resin balls in the reservoir 11 existing ion exchange material I is retained there.
  • the second exemplary embodiment of a device according to the invention shown in FIG. 4 in the second embodiment is largely identical to the device shown in FIG. 3. In the device shown in FIG. 4, however, the ion exchange material I is not on an im
  • Storage container 11 located carrier 12 arranged. Instead ⁇ which form the flushing fluid S and the I lonen (2004) a suspension with which the reservoir 11 is filled to a fluid level 21st The suspension, ie the rinsing fluid S together with the ion exchanger material I, is continuously passed over the surface 5 of the component 1 by a circulation pump 15. With this procedure, a separate (not shown) suction mat can be arranged there to increase the dwell time of the suspension on the surface 5.
  • the device shown in FIG. 4 has the advantage that it can be used very efficiently even with a particularly high concentration of pollutants in component 1.
  • part of the suspension can be fed from a storage container 11 to an ion exchanger regeneration unit (not shown) during the continuous circulation of the suspension and from there return to the storage container 11, so that the method illustrated in FIG. 4 can also be carried out over a very long period of time without interrupting the wetting of the surface 5 with the suspension.
  • a weighed concrete block was treated with a concentrated saline solution overnight. After the treatment, the concrete block was rinsed off and weighed again. The concrete block was then treated with defined amounts of water and anion exchange resin in a beaker. For comparison, an amount of saline solution equivalent to the difference in the weighings of the concrete block was treated in the same way and with the same amounts of anion exchange resin and water. After about five hours the solution with concrete block had the same pH value and the same conductivity as the solution without concrete block. From this it can be concluded that the chloride had largely been removed from the concrete.

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Abstract

Es wird ein Verfahren zur Sanierung eines aus einem Baustoff (B) gefertigten Bauteils (1) beschrieben, das im Inneren mit einem ionischen Schadstoff (Sch) verunreinigt ist. Der Schadstoff (Sch) wird unter Ausnutzung der Diffusion aus dem Inneren des Bauteils (1) herausgebracht, wobei zur Beschleunigung der Diffusion ein Ionentauschermaterial (I) verwendet wird. Bevorzugt wird die Oberfläche (5) des Bauteils (1) mit einem Spülfluid (S) benetzt, das mit dem Ionentauschermaterial (I) in Kontakt steht oder nach dem Benetzen einem solchen zugeführt wird. Eine Vorrichtung zur Sanierung des Bauteils (1) weist beispielsweise eine elastische Matte (7) auf, in oder auf der ein Ionentauschermaterial (I) verteilt ist. Es wird auch eine Vorrichtung beschrieben, mit der das die Oberfläche (5) des Bauteils (1) benetzende Spülfluid (S) kontinuierlich austauschbar ist.

Description

Beschreibung
Verfahren und Vorrichtung zur Sanierung eines verunreinigten Bauteils
Die Erfindung liegt auf dem Gebiet der Bautechnik, und zwar auf dem Gebiet der Insitu-Sanierung von in der Bautechnik; verwendeten Baustoffen.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Sanierung eines aus einem Baustoff gefertigten Bauteils, das im Inneren mit einem ionischen Schadstoff verunreinigt ist. Die Erfindung bezieht sich gleichfalls auf eine Vorrichtung zur Sanierung eines aus einem Baustoff gefertigten Bauteils, das im Inneren mit einem ionischen Schadstoff verunreinigt ist.
Aus der DE 41 28 569 Cl, der DE-OS 20 20 518 und der DE 36 27 236 AI sind unter anderem Ionentauschermembranen bekannt, bei denen ein lonentauschermaterial in oder auf einem Substrat- körper verteilt ist.
Wasserdurchlässige Baustoffe, wie Sandstein oder Beton, sind dem Einfluß von in der Luft enthaltenem Kohlendioxid oder Schwefeldioxid oder von in Salzen, insbesondere Auftausalzen, enthaltenen Chloriden ausgesetzt. Falls eine der genannten
Chemikalien in den Baustoff eindringt, kommt es dort zu einer Erniedrigung des pH-Werts und infolge davon zu einer Karbona- tisierung, zu einer Sulfatisierung bzw. zu einer Chloridisie- rung des Baustoffs. Der Baustoff wird dadurch weniger belast- bar und im Extremfall brüchig.
Von besonderer Bedeutung ist die Erniedrigung des pH-Werts durch Schwefeldioxid oder Kohlendioxid bei Beton, z.B. hergestellt aus Zementmörtel und grobem Kies oder Steinschotter, da Beton bei sehr vielen, insbesondere großen, Ingenieurbauwerken Verwendung findet. Der Beton wird dann in der Regel durch Einbetten von Eisengittern oder Eisendrahtgeflechten, der sogenannten Armierung, stabilisiert. Der Beton haftet fest am Eisen und bewahrt dieses infolge seines hohen pH- Werts vor dem Verrosten. Die oben genannte Erniedrigung des pH-Werts infolge externer Einflüsse kann im mit Eisen armierten Beton auch zu einer verstärkten Rostbildung fuhren. Es besteht somit ein Bedarf, störende Ionen, und dabei speziell die saurebildenden Anionen, insbesondere Karbonate, Sulfate oder Chloride, aus dem Baustoff, insbesondere Beton, herauszubringen, so daß der Baustoff realkalisiert wird.
Zur Entfernung der Ionen schädlicher Salze aus einem aus dem Baustoff gefertigten Bauteil ist es bekannt, die kontaminierten Bereiche im Bauteil mechanisch zu entfernen und mit nicht verunreinigtem Baustoff zu ersetzen. Dabei wird m der Regel eine Oberflachenschicht abgetragen und eine neue Baustoffschicht aufgetragen, weshalb diese Vorgehensweise besonders aufwendig ist.
Weiterhin ist es bekannt, Chloride aus dem Baustoff elektro- chemisch zu entfernen. Dabei wird beispielsweise die Armierung des Betons als Kathode m einem Gleichstromkreis geschaltet. Eine Anode wird an der Außenseite des zu sanierenden Bauteils angebracht. Die Elektroden sind durch einen m den Baustoff eingebrachten flussigen Elektrolyten lonenlei- tend miteinander verbunden. Bei Anlegen einer Spannung wandern dann die Anionen aus dem Beton zur Anode und die Umgebung der Kathode wird alkalisiert. Dadurch kann die Korrosion der Armierung gestoppt werden. Dieses Verfahren ist aufgrund der notwendigen elektrischen Kontaktierung, aufgrund der not- wendigen elektrischen Hilfseinrichtungen sowie aufgrund der notwendigen speziellen elektrolytischen Flüssigkeiten besonders aufwendig. Zur Vermeidung Wasserstoffinduzierter Span- nungs-Riß-Korrosion müssen darüber hinaus die elektrochemischen Parameter besonders genau eingehalten werden, wodurch der Aufwand weiter steigt. Ein Verfahren der genannten Art ist z.B. m der Zeitschrift „Schweizer Ingenieur und Archi- tekt", Heft Nr. 9, 22.02.1996, Seite 136 bis 139, beschrie¬ ben.
Der Erfindung liegt demzufolge eine Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung anzugeben, mit der ein ioni¬ scher Schadstoff m einem aus einem Baustoff gefertigten Bauteil sicher, einfach und mit geringem technischen Aufwand entfernt werden kann.
Die Aufgabe wird bezogen auf ein Verfahren der eingangs genannten Art gemäß der Erfindung dadurch gelost, daß der Schadstoff unter Ausnutzung der Diffusion aus dem Inneren des Bauteils herausgebracht wird, wobei zur Beschleunigung der Diffusion ein lonentauschermaterial verwendet wird.
Dabei geht die Erfindung von der Erkenntnis aus, daß der Schadstoff, d.h. die schädlichen Ionen, aus dem Inneren des Bauteils heraus hm zu Oberflache des Bauteils diffundieren, falls ein Konzentrationsgradient besteht. Die weitere Uberle- gung geht nun davon aus, daß ein ausreichend großer Konzen- trationsgradient aufrechterhalten werden kann, falls ein lonentauschermaterial verwendet w rd, das die zur Oberflache diffundierten Ionen aufnimmt. Mit anderen Worten: Der Ionen- tauscher bildet eine standige Senke für die schädlichen Io- nen. Dadurch wird die Diffusionsgeschwmdigkeit gegenüber einer Situation ohne lonentauschermaterial in einer solchen Weise erhöht, daß die genannte Diffusion innerhalb technisch akzeptabler Zeiten durchfuhrbar ist.
Nach einer bevorzugten Ausgestaltung des Verfahrens wird eine Oberflache des Bauteils mit einem Spülfluid benetzt, das m den Baustoff eindrmgfahig ist, und das Spülfluid steht mit dem lonentauschermaterial Kontakt oder wird nach dem Benetzen einem solchen zugeführt.
In dieser Ausgestaltung ist das Verfahren ganz besonders einfach durchfuhrbar. Es wird nur eine geringe Menge an Spul- fluid benötigt, da der Ionenaustausch in der Regel schneller abläuft als die Diffusion aus dem Inneren des Bauteils zu seiner Oberfläche. Dabei dringt zumindest ein Teil des Spül- fluids in den Baustoff ein.
Das Verfahren nach der Erfindung ist bei allen wasserdurchlässigen Baustoffen anwendbar. Bevorzugt enthält der Baustoff Zement, Sand, Sandstein und/oder Beton.
Je nach Wahl des Ionentauschermaterials sind aus dem Baustoff beliebige Ionen und auch Ionen beliebiger Polarität, d.h. Anionen oder Kationen, aus dem Baustoff herausbringbar.
Bevorzugt ist das lonentauschermaterial ausschließlich zum Austausch von Anionen geeignet. Die Anwendung eines solchen Anionen-Tauschermaterials ist insbesondere für die Sanierung eines aus Beton gefertigten Bauteils vorteilhaft.
Der Schadstoff ist insbesondere ein Chlorid, ein Sulfat und/oder ein Karbonat.
Bei Verwendung eines Anionen-Tauschermaterials zur Sanierung von Beton werden Säure-Anionen, wie z.B. Chlorid, Sulfat oder Karbonat, aus dem Bauteil herausgebracht und dem Anionen-Tau- schermaterial zugeführt. Die Kationen, z.B. Kalzium-Ionen oder Natrium-Ionen, bleiben größtenteils im Beton zurück und bewirken dort eine Realkalisierung. Beispielsweise bleibt im Fall einer Schädigung des Bauteils durch Streusalz (Auftausalz, Kochsalz) Natriumhydroxid oder Calziumhydroxid im Beton zurück, wodurch der pH-Wert im Beton steigt.
Bei Verwendung eines Anionen-Tauschermaterials diffundieren also im Gegenzug zu den herausdiffundierenden schädlichen Ionen andere Ionen, beispielsweise Hydroxid-Ionen, aus dem Spülfluid in das Bauteil hinein. Da die Kationen überwiegend im Bauteil verbleiben, findet keine, zumindest keine vollständige, Entsalzung statt. Nach einer anderen Ausgestaltung ist das lonentauschermaterial ein sogenannter Mischbett-Tauscher, der sowohl Anionen als auch Kationen aufnimmt. Bei Verwendung eines solchen Mischbett-Tauschers wird das Bauteil weitgehend entsalzt.
Das Spülfluid ist bevorzugt Wasser, insbesondere falls eine Entsalzung des Bauteils oder ein Anionentausch angestrebt oder durchgeführt wird.
Das Spülfluid ist auch bevorzugt eine alkalische Lösung, und zwar vorzugsweise falls ein Anionentausch durchgeführt wird. Die alkalische Lösung ist beispielsweise eine (wäßrige) Lösung eines Erdalkalihydroxids, z.B. von Calziumhydroxid.
Nach einer bevorzugten Weiterbildung des Verfahrens wird zum Benetzen eine das lonentauschermaterial enthaltende, mit dem Spülfluid getränkte und auf die Oberfläche des Bauteils aufgelegte Matte verwendet.
Da bei dieser Weiterbildung Umwälzeinrichtungen für das Spülfluid nicht zwingend erforderlich sind, ergibt sich der Vorteil einer ganz besonders einfachen technischen Durchführbarkeit. Die Matte wird beispielsweise auf einen verunreinigten Bereich des Bauteils aufgelegt und dort für eine bestimmte Zeitspanne belassen, die ausreichend ist, um die Diffusion aus dem Inneren des Bauteils heraus bis zu einem gewünschten Grad durchzuführen.
Die Matte ist beispielsweise mit einer für das Spülfluid un- durchlässigen Abdeckung vor dem Austrocknen geschützt.
Durch die Abdeckung ist die Matte auch in vorteilhafter Weise vor Umwelteinflüssen geschützt.
Nach einer anderen bevorzugten Weiterbildung des Verfahrens wird das die Oberfläche des Bauteils benetzende Spülfluid kontinuierlich ausgetauscht. Diese Vorgehensweise ist insbe- sondere vorteilhaft, falls das Bauteil besonders stark verunreinigt ist und demzufolge große Mengen an Spülfluid und lonentauschermaterial benotigt werden.
Ausgetauschtes, von der Oberflache entferntes Spülfluid wird vorzugsweise dem lonentauschermaterial zugeführt und anschließend erneut zum Benetzen der Oberflache verwendet. Das lonentauschermaterial ist dann beispielsweise räumlich entfernt von der Oberflache einem Behalter angeordnet und so- mit besonders einfach zum Zwecke einer Regenerierung austauschbar.
Nach einer anderen bevorzugten Weiterbildung des Verfahrens ist im Spülfluid das lonentauschermaterial suspendiert. Die Suspension aus Spülfluid und lonentauschermaterial kann mit oder ohne auf das Bauteil aufgelegter Matte m einem Kreislauf gefuhrt und kontinuierlich ausgetauscht werden.
Die auf eine Vorrichtung der eingangs genannten Art bezogene Aufgabe wird gemäß einer ersten Ausfuhrungsform der Erfindung gelost durch einen Substratkorper, m oder auf dem ein lonentauschermaterial verteilt ist, und der auf einer Seite was- seraufnahmefahig und auf der anderen Seite wasserundurchläs¬
Bevorzugt weist der Substratkorper eine elastische Matte auf, der Wasser aufnehmbar ist.
Unter einer elastischen Matte wird im Zusammenhang mit der Erfindung jeder flachenhafte Korper verstanden, der an eine weitgehend beliebig geformte Außenkontur des Bauteils anpa߬
In dem Substratkorper, d.h. insbesondere der Matte, kann das lonentauschermaterial Form feiner Partikel - insbesondere weitgehend homogen - verteilt sein. Das lonentauschermaterial kann aber auch an einer Oberflache, insbesondere an der dem Bauteil zugewandten Oberfläche, der Matte aufgetragen sein.
Die Matte ist insbesondere aus einem schwammartigen Material gefertigt. Dadurch wird eine besonders hohe Wasseraufnahmefähigkeit erreicht.
Weiterhin bevorzugt weist der Substratkörper auf seiner wasserundurchlässigen Seite eine wasserundurchlässige Abdeckung auf.
Die auf eine Vorrichtung der eingangs genannten Art bezogene Aufgabe wird gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung dadurch gelöst, daß a) ein ein lonentauschermaterial aufweisender Vorratsbehälter für ein Spülfluid, b) eine mit dem Vorratsbehälter in Verbindung stehende und zum Bauteil führbare Spülleitung, c) eine mit dem Vorratsbehälter in Verbindung stehende und zum Bauteil führbare Sammelleitung für das Spülfluid und d) eine Umwälzpumpe zum Umwälzen des Spülfluids über den Vorratsbehälter, über die Spülleitung, über das Bauteil und über die Sammelleitung vorhanden sind.
Das lonentauschermaterial ist dabei, wie auch bei dem Verfahren und bei der Vorrichtung nach der Erfindung, bevorzugt ein organisches Kunstharz.
Beispielsweise ist eine Auffangwanne vorhanden, aus der mit Hilfe der Sammelleitung das Spülfluid angesaugt wird.
Für das Führen der Spülleitung und/oder der Sammelleitung kann eine zusätzliche mechanische Führungseinheit vorhanden sein.
Die Vorrichtungen sind bevorzugt zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung geeignet. Drei Ausführungsbeispiele einer Vorrichtung nach der Erfin¬ dung sind anhand der schematischen Figuren 1 bis 4 näher beschrieben. Die Figuren dienen auch der Erläuterung des Verfahrens nach der Erfindung. Es zeigen:
FIG 1 ein Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung nach der ersten Ausfuhrungsform der Erfindung mit einer
Matte,
FIG 2 die in Figur 1 dargestellte Matte bei einer anderen Verwendung,
FIG 3 ein erstes Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung nach der zweiten Ausfuhrungsform der Erfindung und
FIG 4 ein zweites Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung nach der zweiten Ausfuhrungsform der Erfindung.
Figur 1 zeigt ein der Einfachheit halber als Körper rechtek- kigen Querschnitts dargestelltes Bauteil 1, das in einem verunreinigten Bereich 3 mit einem ionischen Schadstoff Seh ver¬ unreinigt ist. Das Bauteil 1 besteht aus einem Baustoff B, nämlich aus Beton. Im verunreinigten Bereich 3 ist in den wasserdurchlässigen Beton der ionische Schadstoff Seh, ent- haltend ein Chlorid, eingedrungen.
Zum Entfernen des Schadstoffs Seh aus dem Bauteil 1 ist erfindungsgemäß eine Matte 7 - von mehreren Seiten - auf die Oberfläche 5 des Bauteils 1 aufgelegt.
Im Ausführungsbeispiel der Figur 1 ist die Matte 7 unter Aus¬ nutzung der Reibung zwischen der Matte 7 und dem Bauteil 1 am Bauteil 1 fixiert. Zur Fixierung kann die Matte 7 aber auch mit Hilfe einer Fixiereinrichtung, z.B. eines Nagels oder ei- ner Schraube, am Bauteil 1 befestigt werden, insbesondere falls die Matte 7 nur an einer vertikalen Außenfläche des Bauteils 1 aufgelegt wird. Die Matte 7 enthält ein lonentauschermaterial I, insbesondere ein Anionen-Tauschermaterial, das für Chlorid-Ionen aufnahmefähig ist. Die Matte 7 ist auch mit einem Spülfluid S, und zwar mit Wasser oder mit einer Calziumhydroxid-Lösung (Ca(OH)2), getränkt. Um eine Austrocknung der Matte 7 zu verhindern, ist diese mit einer Beschichtung oder Abdeckung 9 überzogen. Die Abdeckung 9 deckt auch solche Bereiche der Oberfläche 5 des Bauteils 1 ab, auf denen die Matte 7 nicht aufliegt. Dadurch wird auch ein Austrocknen des Bauteils 1 verhindert oder zumindest verlangsamt.
Beispielsweise hat die Matte 7 auf ihrer bauteilzugewandten Seite eine offene Porosität und ist auf ihrer gegenüberliegenden Seite für Wasser undurchdringbar .
Während die Matte 7 mit dem Spülfluid S und dem lonentauschermaterial I auf das Bauteil 1 aufgelegt ist, diffundieren die Chlorid-Ionen aus dem Inneren des Bauteils 1 zur Oberfläche 5. In der Matte 7 wird durch das lonentauschermaterial I die Konzentration an freien Chlorid-Ionen gering gehalten, so daß bezüglich dem Inneren des Bauteils 1 ständig ein starkes Konzentrationsgefälle herrscht. Deshalb diffundieren ständig und mit hoher Geschwindigkeit weitere Chlorid-Ionen aus dem Inneren des Bauteils 1 zur Oberfläche 5 und in Gegenrichtung Hydroxyl-Ionen (OH") vom lonentauscher in das Bauteil hinein. Falls - für eine vollständige Sanierung - dieser Diffusionsprozeß nach einer vollständigen Beladung des Ionentauscherma- terials I fortgesetzt werden muß, wird die mit schädlichen Ionen beladene Matte 7 abgenommen und durch eine andere gleichartige, unbeladene Matte ersetzt.
Infolge der Verwendung eines Anionen-Tauschermaterials bleiben die Natrium-Kationen im Beton zurück und führen dort zu einer Alkalisierung, wobei sich Natriumhydroxid bildet.
Falls zusätzlich ein Kationen-Tauschermaterial verwendet wird, kann durch Wahl der verwendeten Menge an Spülfluid S auch die Konzentration der zurückbleibenden Ionen eingestellt werden.
In der Figur 2 ist die Matte 7 der Figur 1 auf ein anderes Bauteil 10 mit einer gegenüber dem Bauteil 1 anders geformten Oberfläche 5 aufgelegt.
Figur 3 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung nach der zweiten Ausfuhrungsform der Erfindung, bei dem das lonentauschermaterial I auf einem Träger 12 in einem Vorratsbehälter 11 angeordnet ist. Von dem Vorratsbehälter 11 geht eine Spülleitung 13 aus, die mit einer Öffnung 14 der Oberfläche 5 zuwendbar ist. Eine Umwälzpumpe 15 fördert das Spülfluid S aus dem Vorratsbehälter 11 und spritzt oder sprüht es kontinuierlich auf die Oberfläche 5, an der entlang das Spülfluid S herunterläuft. Im unteren Bereich des Bauteils 1 ist eine Auffangwanne 16 angeordnet, in die das herunterlaufende Spülfluid S gelangt. Von dort wird das Spülfluid S mittels einer Sammelleitung 17, deren Ansaugstut- zen 19 in die Auffangwanne 16 eintaucht, zurück zum Vorratsbehälter 11 gefördert. Das Spülfluid S wird also in einem Kreislauf umgewälzt und an der Oberfläche 5 kontinuierlich gegen solches Spülfluid S ausgetauscht, dem im lonentauschermaterial I zuvor Ionen entzogen wurden.
Ist das lonentauschermaterial I erschöpft, d.h. vollständig beladen, wird der Vorratsbehälter 11 zusammen mit dem lonentauschermaterial I gegen einen anderen gleichartigen Vorratsbehälter mit frischem lonentauschermaterial ausgetauscht, so daß der Sanierungsprozeß weitgehend ohne Unterbrechung fortgeführt werden kann. Der Vorratsbehälter 11 mit dem erschöpften lonentauschermaterial I wird dann parallel zum fortgeführten Sanierungsprozeß einer Regenerierung unterworfen. Da die Regenerierung erheblich schneller abläuft als der Ionen- austausch, steht dieser Vorratsbehälter für einen Austausch des anderen Vorratsbehälters zur Verfügung, wenn dessen lonentauschermaterial erschöpft ist. In Figur 3 ist der Beginn der Sanierung dargestellt: Die ionischen Schadstoffe Seh befinden sich noch gesamt im Bauteil 1. Im Laufe des Sanierungsprozesses wandern ionische Schadstoffe Seh in die Auffangwanne 16 und sie werden am Io- nentauschermaterial I im Vorratsbehälter 11 fixiert. Über die Spülleitung wird dabei ständig neues Spülfluid S, das weitgehend frei von ionischem Schadstoff Seh ist, zum Bauteil 1 geleitet .
Anstelle des Trägers 12 oder zusätzlich hierzu kann der Sammelleitung 13 und der Spülleitung 17 je ein Gitternetz oder Sieb 20 zugeordnet sein, durch die das z.B. in Form von Harzkugeln im Vorratsbehälter 11 vorliegende lonentauschermaterial I dort zurückgehalten wird.
Das in Figur 4 dargestellte zweite Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung nach der Erfindung in der zweiten Ausfuhrungsform ist weitgehend mit der in Figur 3 dargestellten Vorrichtung identisch. Bei der in Figur 4 dargestellten Vorrichtung ist das lonentauschermaterial I allerdings nicht auf einem im
Vorratsbehälter 11 befindlichen Träger 12 angeordnet. Statt¬ dessen bilden das Spülfluid S und das lonentauschermaterial I eine Suspension, mit der der Vorratsbehälter 11 bis zu einem Fluidpegel 21 gefüllt ist. Die Suspension, d.h. das Spül- fluid S zusammen mit dem lonentauschermaterial I, wird durch eine Umwälzpumpe 15 kontinuierlich über die Oberfläche 5 des Bauteils 1 geführt. Bei dieser Vorgehensweise kann zur Erhöhung der Verweildauer der Suspension an der Oberfläche 5 dort eine gesonderte (nicht gezeichnete) Saugmatte angeordnet sein.
Die in Figur 4 dargestellte Vorrichtung bietet den Vorteil, daß sie auch bei einer besonders hohen Schadstoffkonzentration im Bauteil 1 sehr effizient einsetzbar ist. Es kann z.B. aus dem Vorratsbehälter 11 während des kontinuierlichen Um- wälzens der Suspension ein Teil der Suspension einer (nicht gezeigten) Ionentauscher-Regenerier-Einheit zugeführt werden und von dieser zurück in den Vorratsbehälter 11 gelangen, so daß das mit der Figur 4 veranschaulichte Verfahren auch über eine sehr große Zeitspanne ohne Unterbrechung der Benetzung der Oberfläche 5 mit der Suspension durchgeführt werden kann.
In Figur 4 ist der Sanierungsprozeß ebenfalls zu Beginn dargestellt. Während des Sanierungsprozesses reichert sich das über die Spülmittelleitung 13 und die Sammelleitung 17 umgewälzte Spülfluid S mit ionischem Schadstoff Seh an.
Die Ausführbarkeit der Erfindung wird nachfolgend anhand eines Laborversuchs demonstriert:
Ein gewogener Betonstein wurde über Nacht mit einer konzen- trierten Kochsalzlösung behandelt. Nach der Behandlung wurde der Betonstein abgespült und erneut gewogen. Anschließend wurde der Betonstein mit definierten Mengen an Wasser und Anionen-Austauscherharz in einem Becherglas behandelt. Zum Vergleich wurde eine der Differenz der Wägungen des Beton- steins äquivalente Menge an Kochsalzlösung in gleicher Weise und mit gleichen Mengen an Anionen-Tauscherharz und Wasser behandelt. Nach ca. fünf Stunden hatte die Lösung mit Betonstein den gleichen pH-Wert und die gleiche Leitfähigkeit wie die Lösung ohne Betonstein. Daraus läßt sich folgern, daß das Chlorid weitgehend aus dem Beton entfernt worden war.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Sanierung eines aus einem Baustoff (B) gefertigten Bauteils (1), das im Inneren mit einem ionischen Schadstoff verunreinigt ist, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der Schadstoff unter Ausnutzung der Diffusion aus dem Inneren des Bauteils (1) herausgebracht wird, wobei zur Beschleunigung der Diffusion ein lonentauschermaterial (I) verwendet wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , a) daß eine Oberflache (5) des Bauteils (1) mit einem Spülfluid (S) benetzt wird, das m den Baustoff (B) emdnng- fähig ist, und b) daß das Spülfluid (S) mit dem lonentauschermaterial (I) m Kontakt steht (Fig. 1, 2 und 3) oder nach dem Benetzen einem solchen zugeführt wird (Fig. 4) .
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der Baustoff (B) Zement, Sand, Sandstein und/oder Beton enthalt.
4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der Schadstoff ein Chlorid, ein Sulfat und/oder ein Karbonat ist.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß das Spul- fluid (S) Wasser oder eine alkalische Losung ist.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß das lonentauschermaterial (I) ausschließlich zum Austausch von Anionen geeignet ist.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß zum Benetzen eine das lonentauschermaterial (I) enthaltende, mit dem Spülfluid (S) getränkte und auf die Oberfläche (5) des Bau- teils (1) aufgelegte Matte (7) verwendet wird (Fig. 1 und 2) .
8. Verfahren nach Anspruch 7, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Matte (7) mit einer für das Spülfluid (S) undurchlässigen Ab- deckung (9) vor dem Austrocknen geschützt ist.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß das die Oberfläche (5) des Bauteils (1) benetzende Spülfluid (S) kon- tinuierlich ausgetauscht wird (Fig. 3 und 4) .
10. Verfahren nach Anspruch 9, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß ausgetauschtes, von der Oberfläche (5) entferntes Spülfluid (S) dem lonentauschermaterial (I) zugeführt und anschließend erneut zum Benetzen der Oberfläche (5) verwendet wird (Fig. 3) .
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 9, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß im Spül- fluid (S) das lonentauschermaterial (I) suspendiert ist (Fig. 1, 2 und 4) .
12. Vorrichtung zur Sanierung eines aus einem Baustoff (B) gefertigten Bauteils (1), das im Inneren mit einem ionischen Schadstoff verunreinigt ist, mit einem Substratkörper, in oder auf dem ein lonentauschermaterial verteilt ist, und der auf einer Seite wasseraufnahmefähig und auf der anderen Seite wasserundurchlässig ist, bevorzugt zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 8.
13. Vorrichtung nach Anspruch 12, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der Sub- stratkörper eine elastische Matte (7) aufweist, in der Wasser aufnehmbar ist.
14. Vorrichtung nach 7Anspruch 13, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die
Matte (7) aus einem schwammartigen Material gefertigt ist.
15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12_ bis 14, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der Sub- stratkörper auf seiner wasserundurchlässigen Seite eine wasserundurchlässige Abdeckung (9) aufweist.
16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 15, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß das Ionen- tauschermaterial (I) ein organisches Kunstharz ist.
17. Vorrichtung zur Sanierung eines aus einem Baustoff (B) gefertigten Bauteils (1), das im Inneren mit einem ionischen Schadstoff verunreinigt ist, bevorzugt zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 6 oder 9 bis 11, g e k e n n z e i c h n e t d u r c h a) einen ein lonentauschermaterial (I) aufweisenden Vorratsbehälter (11) für ein Spülfluid (S) , b) eine mit dem Vorratsbehälter (11) in Verbindung stehende und zum Bauteil (1) führbare Spülleitung (13), c) eine mit dem Vorratsbehälter (11) in Verbindung stehende und zum Bauteil (1) führbare Sammelleitung (17) für das Spülfluid (S) und d) eine Umwälzpumpe (15) zum Umwälzen des Spülfluids (S) über den Vorratsbehälter (11), über die Spülleitung (13), über das Bauteil (1) und über die Sammelleitung (17) .
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