Способ осушения влажных пористых строительных элементов

 

Использование: с целью повышения эксплуатационных качеств элемента напряжение подают циклично. В качестве каждого цикла подают напряжение в течение времени для осуществления электролиза до образования продуктов коррозии на положительном электроде. Затем осуществляют смену полярности напряжений. При смене полярности напряжений производят регулирование напряжения для предотвращения излучения радиопомех. Смену полярности осуществляют со скоростью не выше 8 В в секунду. Плотность тока в пористом элементе составляет 0,01-1,0 А/м2. Напряжение подают величиной 20-40 В постоянного тока. 9 з.п.ф-лы, 7 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛ ИСТИЧ Е С К ИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 Е 04 В 1/70

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ (21) 4830038/33 (22) 08.06.90 (46) 30.08.93. Бюл. М 32 (Д1) 364580 (Д2) 09,06.89 (33) US (75) Джон Б.Миллер (GB) (56) Заявка Великобритании N- 2101188, кл.

Е 04 В 1/70, опублик. 1983, (54) СПОСОБ ОСУШЕНИЯ ВЛАЖНЫХ ПОРИСТЫХ СТРОИТЕЛЬНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ (57) Использование: с целью повышения эксплуатационных качеств элемента напряжение подают циклично. В качестве каждоИзобретение относится к строительству, а именно к электроосматическим способам осушения фундаментальных стен и аналогичных конструкций для уменьшения количества жидкости, находящегося в порах конструкций из бетона или другого пористого строительного материала, Целью изобретения является повышение эксплуатационных качеств элемента, осушение элементов из железобетона при образовании в них карбонизированных и подкисленных зон, обеспечение контроля поляризации положительного электрода и обеспечение осушения стен подвалов иэ пористых элементов.

На фиг.1 изображена диаграмма зависимости напряжения от времени; на фиг.2— фрагмент разреза элемента с внутренней арматурой; на фиг.3 — то же со слоем цементного раствора, нанесенного на наружную поверхность элемента; на фиг.4 — то же с несколькими отдельными элементами; на фиг.5 — то же с установкой электрода вне

„„. Ж„„1838534 АЗ го цикла подают напряжение в течение времени для осуществления электролиза до образования продуктов коррозии на положительном электроде. Затем осуществляют смену полярности напряжений, При смене полярности напряжений производят регулирование напряжения для предотвращения излучения радиопомех. Смену полярности осуществляют со скоростью не выше

8 В в секунду. Плотность тока в пористом элементе составляет 0,01-1,0 А/м, Напря2 жение подают величиной 20-40 В постоянного тока, 9 з.п.ф-лы, 7 ил. элемента; на фиг.б — то же со слоем цементного раствора и с установкой электрода вне элемента; на фиг.7 — диаграмма зависимости напряжения от времени для цикла изменения эталонного напряжения для регулирования работы электроосмотической системы, Способ осушения влажных пористых Ы строительных элементов осуществляют сле- QO дующим образом. Ql

Рабочий цикл имеет две основные фа- (Д зы. В первой основной фазе напряжение U> ф постоянного тока подают на электроды 1, 2, причем внутренний электрод 1 является анодом, т,е. положительным электродом, а (д) электрод 2 у открытой поверхности 3 конструкции является катодом (отрицательным электродом). Во второй основной фазе рабочего цикла напряжение реверсируют U2, в результате чего электроды 1, 2 меняют полярность и становятся катодом и анодом соответственно. Во время первой основной фазы цикла импульс01 напряжения вызыва1838534 ет течение тока в направлении осуществления электроосмотической сушки. Второй импульс U2 противоположной полярности прилагают. периодически, для того чтобы предотвратить или снизить до приемлемого уровня образование газовых или других изолирующих пленок на электродах и/или образование продуктов коррозии.

Для осуществления электроосмотической сушки необходимо обеспечивать подвод суммарной энергии в надлежащем направлении в ходе всего цикла. Поэтому подводимая энергия во время первой фазы

U цикла должна быть по крайней мере вдвое больше энергии, подводимой во второй фазе Uz цикла, Фактически отношение энергии, подводимой в первой фазе цикла, к энергии, подводимой во второй фазе, должно быть как можно большим, но не должно доходить до такой величины, которая ведет к нежелательным эффектам образования газовых пленок и/или черезмерному образованию продуктов коррозии. Опыт показывает. что эффективными являются отношения подводимых энергий от двух до десяти, но в некоторых случаях могут быть использованы отношения, значительно больше указанных, В конкретном случае эти отношения могут быть оптимизированы путем использования осциллоскопа, обеспечивающего возможность контроля цепи на выходе во время пуска системы. Для непрерывной оптимизации периодов цикла с целью обеспечения оптимальных эксплуатационных КПД может быть также исполь-. зован микропроцессор.

Обычно импульс Ur напряжения в первой фазе цикла будет равен по величине импульсу Uz напряжения во второй фазе цикла, Следовательно, подводимая энергия для каждой фазы цикла. по существу, является функцией длительности импульса и отношения энергий зависят от длительности импульсов.

Способ в соответствии с изобретением обеспечивает регулируемый переход напряжения от положительного к отрицательному и наоборот. Такой регулируемый переход позволяет рассеивать любой емкостный заряд и, по существу, избежать излучения радиопомех.

Обычно величина импульсов U>, Uz напряжения составляет по крайней мере 20 В постоянного тока. Теоретически возможны и более низкие напряжения. Но время, необходимое для осуществления сколь-нибудь значительной степени высушивания, может оказаться черезмерно большим. Верхний предел диапазона напряжений обычно составляет максимум 40 В, Теоретически

20

30 . арматуры в бетоне. Это осуществляют путем заделки в бетон эталонного полуэлемента

40

55 верхний предел может быть намного выше

40 В, Но при повышении уровня напряжения более существенное значение приобретают соображения безопасности. Поэтому для типичньгх систем промышленного значения предпочитаются напряжения 20-40 В постоянного тока. Желательно переход напряжения от положительного к отрицательному (и наоборот) регулировать так, чтобы он проходил со скоростью не выше примерно 8 В в секунду, в результате чего переходные периоды 0з, U4 (фиг.1) от+40 до -40 В (или наоборот) составляли бы приблизительно 10 с или больше. При необходимости эти периоды могут быть эмпирически укорочены, но они должны быть отрегулированы достаточно для того, чтобы избежать существенных излучений радиопомех и/или обеспечить возможность рассеяния емкостного заряда.

Частота повторения. рабочего цикла может существенно колебаться. Желательно, однако, чтобы цикл был насколько возможно длинным в "положительном" направлении, т.е, направлении, в котором осуществляют электроосматическое удале-. ние воды. В предпочтительной системе циклированием управляют, контролируя состояние —. пассивное или непассивное— (электрода сравнения), такого как свинцовосвинцовоокисного, медно-медносульфатного, серебро-сереброхлоридного и т,д.

Полуэлемент располагают в бетоне на расстоянии 10-20 мм в зоне около стальной арматуры (или вставленных электродов, если пористый материал не имеет арматуры).

По известным соотношениям потенциал полуэлемента отражает пассивированное или депассивированное состояние внутренней стали. В соответствии с одним из вариантов осуществления изобретения, когда потенциал полуэлемента указывает на то, что сталь становится депассивированной, потенциал реверсируют с обеспечением перехода, причем обратный потенциал прилагают и поддерживают до тех пор, пока потенциал полуэлемента не укажет на то, что сталь находится в удовлетворительном состоянии, после чего вновь прилагают положительный потенциал, обеспечив отрегулированный переход.

В некоторых случаях первоначальное состояние пористого строительного материала может быть таким. что управление процессом исключительно по пассивированному или депассивированному состоянию внутренней арматуры не эффективно, В таких случаях используют

1838534 управление в обход основной системы, )беспечивая суммарное количество подво имой энергии (напряжение х время) в "поожительном" направлении, т.е. в вправлении, в котором осуществляют электроосмотическую сушку, по крайней ере вдвое большее, чем количество энерии, подводимой в обратном направлении. ,Обычно относительно редкие обстоятельст а, при которых необходимо преодолевать, правление посредством полуэлемента, бывают относительно временными и улучша,ются при продолжении обработки.

1Следовательно, обычно в некоторый момент процесса обработки система может

;быть возвращена к управлению посредст вом полуэлемента.

Время, необходимое для обеспечения требуемого уровня высушивания данной конструкции, является функцией многих переменных, включая размеры конструкции и скорость, с которой конструкция впитывает воду из окружающей среды. Например, большой и толстый фундамент электростанции был высушен от уровня влажности . 100 (полное насыщение) до примерно 80 (по существу, сухой) приблизительно за

9 мес. с использованием импульсов напряжения плюс-минус 40 В постоянного тока, Влажность обычной стены подвала дома, имеющей толщину около 300 мм. можно по низить от приблизительно 100% до прибли.зительно 77 за 2 мес„ используя плюс-минус 40 В постоянного тока, Процесс может быть самозаканчивающимся в том смысле,что при уровнях влажности ниже 80о неразрывность воды в порах становится ненадежной. Электроосмотическое действие в таких случаях заканчивается из-за отсутствия электропроводности цепи.

B обычной подвальной стене арматуры часто не бывает. В таких случаях необходимо вводить электродные элементы в стену, Выгодно располагать такие электроды по одному примерно через каждые 0;5 м в горизонтальном ряду примерно на полпути вверх по стене. Обычно необходимо или желательно сверлить стену, чтобы электроды можно было заделать глубоко в стену.

Схема 4 генерирования напряжения соединена с контрольными электродами 5, 6.

Электрод 5 соединяют непосредственно со стальной арматурой или другим электродом, заделанным в тело бетона, а электрод

6 представляет собой полуэлемент задан ного состава, предпочтительно свинцовосвинцовоокисный полуэлемент, поскольку он имеет относительно низкую стоимость.

Для обеспечения электроосмотической активности в теле бетона к арматурному

25- ется весьма постепенно, а затем при при30

40

55 стержню подводят положительное напряжение. В ходе проявления этой электроосмотической активности арматурные стержни обычно постепенно поляризуются, доходя в конце концов до степени поляризации, способствующей ускорению коррозии арматурного стержня. При постепенной поляризации арматурного стержня происходит постепенное изменение напряжения между электродами 5, 6. Конкретная величина напряжения зависит от состава полуэлемента. Однако профиль кривой зависимости напряжения от времени для эталонного напряжения (фиг.7) от полуэлемента к арматурному стержню (называемого далее эталонным напряжением) совершенно разный и может быть использован для управления реверсированием напряжения предпочтительно с использованием простой микропроцессорной схемы. Так, как показано на фиг.7, при подаче на электроды импульса положительного напряжения от внешнего источника эталонное напряжение сначала увеличиваближении к максимуму быстро. Эталонное напряжение Ug остается в течение некоторого времени неизменным, прежде чем оно начнет постепечно падать.

Когда в продолжение импульса положительного напряжения от внешнего источника энергии эталонное напряжение начинает падать, это означает, что сталь становится депассированной до такой степени, что возникает проблема коррозии. Поэтому производят реверсирование эталонного напряжения, чтобы вызвать импульс обратного напряжения от внешнего генератора.

Реверсирование внешнего напряжения вызывает относительно резкое падение эталонного напряжения Ов, пока эталонное напряжение не достигнет отрицательного значения. Вскоре после этого эталонное напряжение достигает установившегося значения 0т. Это состояние указывает на то, что арматурная сталь стала деполяризованной и, следовательно, вновь пассивированной, Установившееся отрицательное напряжение, таким образом, может быть использовано для возобновления подачи положительного импульса U> от внешнего источника энергии. Этот цикл работы повторяют на протяжении всего процесса обработки.

Длительность импульсов под управлением полуэлемента может изменяться в очень широких пределах, зависящих от таких факторов, как влагосодержание, электрическая проводимость, количество и тип окисляющих и восстанавливающих ве7

1838534

30

3.5

45

55 ществ, находящихся в бетоне. В обычном случае положительный импульс может длиться до часа или даже весь день, прежде чем арматурная сталь поляризуется до такой степени, что возникает опасность коррозии.

Данный способ может быть применен различным образом в насыщенных влагой конструкциях, Например, как показано на фиг.3, надземная конструкция 7, доступная с обеих сторон, имеет с одной стороны нанесенный на нее пористый электролитический материал 8 в виде цементного раствора с заделанным в этот материал электродом 2. Противоположная сторона стенки снабжена электропроводящим покрытием 9 (таким, как электропроводящая краска и т.п.), К электродам 2, 9 присоединяют систему 4 генерирования циклического напряжения с программным управлением, используя проводящее покрытие 9 как анод, а заделанный электрод 2 как катод. При приведении системы в действие происходит электроосмотическая миграция воды в пористое покрытие 8. Покрытие 8 должно иметь достаточно пористую структуру, чтобы быть способным легко высыхать в результате испарения влаги, поступающей B него из собственно стенки.

Как показано на фиг.4, подземная конструкция, такая как фундаментальная стена

10, снабжена системой арматурных стержней 11, которые соединены с источником 4 генерирования напряжения. Близко, но на расстоянии от стены 10 в грунт 12 погружены один или несколько заземляющих электродов 13, соединенных с отрицательной стороной источника 4 генерирования напряжения и служащих в качестве катодов. В конструкции система заземляющих электродов 13 расположена со стороны 10, наиболее удаленной от системы арматурных стержней, что обеспечивает электроосмотическое действие в максимальном объеме стеновой конструкции, В подземной конструкции. показанной на фиг.5, стена сооружена без внутренней арматуры. В таких случаях в стене сверлят (под наклонным углом вниз) удлиненные отверстия 14, в которые заделывают электродные элементы 15. Систему 4 генерирования напряжения соединяют положительной стороной с заделанными электродами 15, а отрицательной стороной с заземляющей электродной системой 1 в виде одного или нескольких электродных элементов, погруженной в грунт 12. Установлено, что в обычных случаях достаточно расстояние между электродными элементами, равное 0,5 м.

В конструкции, показанной на фиг.б, бетонная стена может быть, например, стеной подвала или подпорной стенкой и имеет открытую поверхность 16 и противоположную поверхность 17, находящуюся в контак.те с грунтом 12, В такой конструкции на открытую поверхность 16 стены наносят электролитический материал 8 в виде цементного раствора и заделывают в него сетчатый электрод 18,который может быть выполнен, например, в виде проволочной сетки. Систему 4 генерирования напряжения соединяют ее положительной стороной с заделанным в цементный раствор электродом 18, а отрицательной стороной с системой заземляющих электродов 13, погружен н ых в грунт 12.

Применение данного способа обеспечивает управляемое циклическое реверсирование полярности импульсов энергии для предотвращения образования нежелательных газовых пленок и продуктов коррозии с одновременным обеспечением возможности создания результирующего потока энергии, позволяющего осуществлять электроосмотические процессы с удовлетворительными уровнями эффективности и без опасности нарушения целостности конструкции.

Важно и то, что многие варианты осуществления изобретения применимы не только в электроосмотической обработке пористых строительных материалов, но и к другим видам обработки, например к повторному подщелачиванию бетона с использованием электрохимических процессов. В случае повторного подщелачивания желательно осуществлять электролитическую миграцию гидроксильных ионов из одной эоны в другую существующей бетонной конструкции, карбонизированной и, следовательно, подкисленной до состояния, грозящего серьезной коррозией внутренней арматуре.

По способу по изобретению перемену полярности во всех случаях осуществляют в соответствии с регулируемым переходом, что позволяет эффективно избежать излучения радиопомех и/или обеспечить возможность разряда собственной емкости конструкции с собственной ее скоростью, такой, что перемена полярности не влечет за собой излишних затрат энергии на преодоление противодействующих остаточных напряжений.

Особым преимуществом является управление процессом посредством контроля напряжения полуэлемента, благодаря чему на любой стадии процесса, когда внутренняя стальная арматура (или заделанный

1838534

10 электрода с влажным пористым элементом,. 15 размещение на расстоянии от него отрицательного электрода с образованием электри20 электрод, если арматура отсутствует) становится поляризованной, депассивированной и подверженной коррозии, прилагаемое налряжение может быть реверсировано, причем обратный импульс напряжения поддерживают до тех пор, пока не будет восстаНовлено удовлетворительное состояние пассивности.

Формула изобретения

1, Способ осушения влажных пористых строительных элементов, включающий установку и соединение положительного неской связи между электродами через по райней мере часть пористого материала и подачу напряжения на электроды, о т л и ч а ю}ц и и с я тем, что, с целью повышения эксплуатационных качеств элемента, напряжение подают циклично, причем вначале каждого цикла подают напряжение в течение времени для осуществления электролиза до образования продуктов коррозии на положительном электроде, а затем осуществляют смену полярности напряжений, причем при смене полярности производят регулирование напряжения для предотвращения излучения радиопомех, при этом энергия, потребляемая в начале цикла, превышает энергию, потребляемую при смене полярности.

2. Способ поп1.отл ича ющийся тем, что, с целью обеспечения осушения элементов из железобетона при образовании в них карбонизированных и подкисленных зон, перед началом цикла один из электродов устанавливают в карбонизированной зоне, а другой — в зоне повышенной щелочности.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что, с целью обеспечения контроля поляризации положительного электрода, одновременно с положительным электродом перед началом цикла устанавливают электрод в виде полуэлемента с последующим измерением напряжения между эталон н ым и положительным электродами.

4Способ по пЛ, отл и ч а ю щ и йс я тем, что плотность тока в пористом элементе составляет 0,01-1,0 А/м .

5. Способ по пЛ, отличающийся тем, что подают напряжение величиной 2040 В постоянного тока, 6. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве пористого материала используют слой цементного раствора, каторый наносят на наружную поверхность элемента положительный электрод устанавливают в этом слое, а отрицательный pBcflo лагают с противоположной стороны элемента.

7. Способ по п.1, отличающийся тем, что, с целью обеспечения осушения стен подвалов из пористых элементов, положительный электрод перед началом цикла выполняют из нескольких отдельных электродов, которые устанавливают в стене выше ее основания на расстоянии 0,5 м друг от друга.

8. Способ по п.1, от л и ч а ю шийся тем, что энергия, потребляемая при смене полярности напряжений, в каждом цикле составляет не более половины энергии, потребляемой в начале цикла.

9. Способ по п.1 и 2, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что в качестве положительного электрода используют стальную арматуру эле-мента, а отрицательный электрод устанавливают снаружи элемента.

10. Способ по пЛ, отличающийся тем, что смену полярности напряжений осуществляют со скоростью не выше 8 В в 1 с, 1838534

1838534

Составитель M.Âèíorðàäoâà

Техред М.Моргентал Корректор М.Шароши

Редактор

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 2911 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035. Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5