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EP 0 228 001 B1 |
(12) |
EUROPÄISCHE PATENTSCHRIFT |
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Hinweis auf die Patenterteilung: |
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07.02.1990 Patentblatt 1990/06 |
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Anmeldetag: 11.12.1986 |
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Internationale Patentklassifikation (IPC)5: E04B 1/70 |
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Verfahren zur Entsalzung, Trockenlegung und Trockenhaltung von Mauerwerk
Method for desalting, drying and keeping dry brickwork
Procédé pour éliminer les formation de salpêtre, pour le séchage et pour maintenir
à sec la maçonnerie
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Benannte Vertragsstaaten: |
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AT BE CH DE FR GB GR IT LI NL SE |
(30) |
Priorität: |
30.12.1985 DD 285727
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(43) |
Veröffentlichungstag der Anmeldung: |
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08.07.1987 Patentblatt 1987/28 |
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Patentinhaber: Bauakademie der Deutschen Demokratischen
Republik |
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DDR-1125 Berlin (DD) |
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Erfinder: |
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- Hübler, Manfred, Dr. Ing.
DDR-1280 Bernau (DD)
- Friese, Peter, Dr. rer. nat.
DDR-1183 Berlin (DD)
- Krüger, Klaus, Dipl.-Jur.
DDR-1120 Berlin (DD)
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Vertreter: Puchberger, Rolf, Dipl. Ing. et al |
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Patentanwälte, Dipl. Ing. Georg Puchberger
Dipl. Ing. Rolf Puchberger
Dipl. Ing. Peter Puchberger
Singerstrasse 13
Postfach 55 1010 Wien 1010 Wien (AT) |
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Entgegenhaltungen: :
DE-A- 3 430 449 US-A- 3 856 646
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DE-A- 3 430 450
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- BAUPHYSIK, Band 7, Nr. 4, August 1985, Seiten 105-109, Wilhelm Ernst & Sohn Verlag
für Architektur und technische Wissenschaften, Berlin, DE; P. FRIESE: "Elektrochemische
Entsalzung von Mauerwerk, Teil II"
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Anmerkung: Innerhalb von neun Monaten nach der Bekanntmachung des Hinweises auf die
Erteilung des europäischen Patents kann jedermann beim Europäischen Patentamt gegen
das erteilte europäischen Patent Einspruch einlegen. Der Einspruch ist schriftlich
einzureichen und zu begründen. Er gilt erst als eingelegt, wenn die Einspruchsgebühr
entrichtet worden ist. (Art. 99(1) Europäisches Patentübereinkommen). |
[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Entsalzung, Trockenlegung und Trockenhaltung
von Mauerwerk. Dies ist oft eine notwendige Voraussetzung zur vollständigen Sanierung
von Altbauten, in denen aus dem Boden Wasser aufsteigt, das lösliche Salze ins Mauerwerk
transportiert und in der Verdunstungszone anreichert.
[0002] Es ist oft versucht worden, feuchtes Mauerwerk mit elektroosmotischem Verfahren und
Vorrichtungen zu trocknen. Das erfolgte mit wechselndem Erfolg, so daß die Anwendung
dieser Verfahren und Vorrichtungen in der Fachliteratur bis heute umstritten ist.
Eine Ursache hierfür wird darin gesehen, daß nach Anwendung elektroosmotischer Verfahren
und Vorrichtungen die bauschädlichen und teilweise stark hygroskopischen Salze im
Mauerwerk verbleiben. Diese bewirken eine hygroskopische Restfeuchte, die bei hohen
Salzkonzentrationen bis 8 % betragen kann, und begünstigen das erneute Aufsteigen
des Wassers im Mauerwerk. In der DD-PS 200 398 wird, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs
1, vorgeschlagen, die aktive elektroosmotische Trocknung mit einer vorhergehenden
Entsalzung des Mauerwerks zu verbinden. Diese Erfindung hat jedoch den Nachteil, daß
korrosionsfeste Elektroden aus Graphit oder platiniertem Titan eingesetzt werden.
Um deren Wiederverwendung zu ermöglichen, wird vorgeschlagen, diese teuren Elektroden
nach der Entsalzung durch billigere zu ersetzen, doch hat sich gezeigt, daß die Elektroden
auch nach der Entsalzung einer starken Korrosion unterliegen. Bei Elektroden aus Eisen
vergrößert sich ihr Volumen infolge der anodischen Oxidation um ein Vielfaches, wodurch
die Elektroden aus dem Mauerwerk gedrückt und die elektrokinetische Dauersperre unterbrochen
werden kann. Ein Nachteil, den alle bekannten elektroosmotischen Verfahren zur Entsalzung
von Mauerwerk aufweisen, besteht darin, daß sie nicht an die Salzkonzentrationen unterschiedlicher
Zusammensetzung und an den unterschiedlichen Feuchtigkeitsgehalt im Mauerwerk angepaßt
sind. Bei den in DE-A-3 430 449, DE-A-3 430 350 und in Bauphysik, Heft 4/ 1985, Seiten
105 ff, veröffentlichten Verfahren und Elektrodenanordnungen zur elektrochemischen
Entsalzung und Trockenlegung von Mauerwerk werden Elektroden aus Eisen mit den o.g.
Nachteilen eingesetzt, die mit einem Mörtel mit dem Mauerwerk verbunden werden, der
einen hohen Anteil an Calciumhydroxid und Calciumkarbonat aufweist. Durch sie lassen
sich nur anodisch gebildete Chloridhydrate aus dem Mauerwerk austragen. Die im Mauerwerk
auch anzutreffenden löslichen Sulfate werden nicht ausreichend berücksichtigt. Diese
Sulfationen werden wie die Chloridionen an der Anode angereichert und können in größeren
Mengen den Entsalzungsprozeß stören. Eine Anpassung an den Feuchtigkeitsgehalt im
Mauerwerk ist erwünscht, um zu verhindern, daß das Mauerwerk vor Beendigung des Entsalzungsprozesses
austrocknet und den Entsalzungsprozeß unterbricht.
[0003] Ziel der Erfindung ist ein Verfahren, mit dem ein Mauerwerk, in dem Wasser aufsteigt,
auf einfache Weise entsalzt und trockengelegt und dauerhaft trockengehalten werden
kann.
[0004] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu finden, mit dem ein nässegeschädigtes
Mauerwerk mit beliebigem Feuchtigkeits-und Salzgehalt erst entsalzt, dann trockengelegt
und anschließend trockengehalten wird, ohne daß die Elektroden ausgewechselt werden
müssen und ohne daß dieser Prozeß durch vorzeitige Austrocknung oder durch die sich
an der Elektrode abgelagerten Salze und Eisenoxide unterbrochen wird. Erfindungsgemäß
wird die Aufgabe gelöst, gemäß dem Kennzeichen des Anpruchs 1.
[0005] Die Erfindung geht unter anderem von der Erkenntnis aus, daß die Richtung der Wasserströmung
im Mauerwerk ausschließlich durch das Vorzeichen des Zeta-Potentiales bestimmt wird.
Dieses resultiert aus der Ausbildung einer Doppelschicht elektrisch geladener Ionen
an der Phasengrenze Festkörper zur Flüssigkeit. Die Ladungsträger in unmittelbarer
Nähe des Festkörpers werden durch Ionen kompensiert, die sich in einer starren und
in einer diffusen Doppelschicht befinden. Das an der Grenze zwischen starrer und diffuser
Doppelschicht gemessene Potential wird Zeta-Potential genannt. Sein Vorzeichen und
seine Größe sind einerseits von der Struktur und der chemischen Zusammensetzung des
Festkörpers, also des Mauerwerks, abhängig und andererseits von den Eigenschaften
der angrenzenden Flüssigkeit. Bei einem negativen Zeta-Potential bewegt sich die Flüssigkeit
in Richtung Kathode, ein positives Zeta-Potential bewirkt eine Flüssigkeitsbewegung
in Richtung Anode. Im Ziegelmauerwerk kommen mit großer Sicherheit negative Zeta-Potentiale
vor. Die im oder am Mauerwerk angeordneten Elektroden werden in diesem Falle als Anode
geschaltet, die Erdelektroden als Kathoden.
[0006] Bei einem geringen Feuchtigkeitsgehalt von weniger als 8 % im Mauerwerk besteht die
Gefahr, daß das Mauerwerk an der Anode vor Abschluß der Entsalzung austrocknet. Aus
diesem Grunde werden dem Mörtel erfindungsgemäß Zusätze beigemischt, die das Zeta-Potential
klein halten und ein vorzeitiges elektrokinetisches Abströmen des Wassers aus dem
Anodenraum verhindern. Diese Zusätze können Calcium- oder Bariumsalze sein. Dieser
Effekt kann erfindungsgemäß durch Beimischung kationenaktiver Tenside, wie Cetyltrimethylammoniumbromid,
noch verstärkt werden, denn durch sie wird das Vorzeichen des Zeta-Potentials umgekehrt
und dies verursacht eine schwache Wasserströmung in Richtung Anode, wodurch die Entsalzung
gefördert wird.
[0007] Bei einem hohen Chloridgehalt des Mauerwerks wird dem Mörtel erfindungsgemäß Graphidpulver
beigemischt, in dessen Anwesenheit Chloridionen zu elementarem Chlor entladen werden.
Enthält das feuchte Mauerwerk einen 3 hohen Anteil Sulfate, so wird dem Mörtel erfindungsgemäß,
ein hoher Anteil von Bariumkarbonat oder Barytocalcid beigegeben, die die Sulfationen
als schwerlösliches Bariumsulfat binden. Die über die Mörtelbrücken mit dem Mauerwerk
verbundenen Elektroden werden untereinander elektrisch leitend verbunden, und gegen
ein System von Erderstäben wird unter Bsachtung des Arbeits- und Gesundheitsschutzes
eine möglichst hohe Gleichspannung angelegte. Diese wird so lange aufrechterhalten,
bis die Stromstärke auf einen konstanten Grenzwert abgesunken ist und damit anzeigt,
daß die Entsalzung abgeschlossen ist. Anschließend werden die sich in den Anodenräumen
angesammelten Salze und Eisenoxide mechanisch und durch Ausspülen mit Wasser entfernt,
sodann werden die Anodenräume mit einer Lösung aus Bariumhydroxid neutralisiert. Erforderlichenfalls
worden dabei beschädigte Mörtelbrücken erneuert. Anschließend wird wieder eine Gleichspannung
angelegt, so daß die Elektroden nun als elektrokinetische Dauersperre gegen aufsteigende
Feuchtigkeit wirken.
[0008] Die Erfindung soll nachstehend an einigen Ausführungsbeispielen erläutert werden:
Es soll ein Gebäude gegen aufsteigende Feuchtigkeit saniert werden, dessen Mauerwerk
weniger als 8 % Wasser, 1 x 10-
4 Mol/g Chlorid und wenig Sulfat enthält. In der Verdunstungszone werden in das Mauerwerk
zur Aufnahme der zylindrischen Elektroden in Abständen von etwa 40 cm Aussparungen
eingebracht, deren Volumen etwa 5 mal größer ist als das der Elektroden aus Eisen.
Die Elektroden werden in den Aussparungen durch zwei Mörtelbrücken folgender Zusammensetzungen
in Masseprozent abgestützt:
0,5 % Calciumchlorid
40 % Graphitpulver
[0009] der Rest ist zur Hälfte Calciumcarbonat und Calciumhydroxid. Unter den Elektroden
sind zwischen den Mörtelbrücken flüssigkeitsundurchlässige Rinnen angeordnet, welche
die abtropfenden Salzlösungen nach außen abführen. Nach der Entsalzung, die durch
ein Absinken der Stromstärke auf einen konstanten Wert angezeigt wird, werden nach
Abklemmung der Spannungsquelle die sich im Anodenraum angesammelten Salze und Eisenoxide
entfernt, und dann wird der Anodenraum mit einer Lösung aus Bariumhydroxid neutralisiert.
Danach wird wieder eine Gleichspannung angelegt, um durch eine elektrokinetische Dauersperre
ein Wiederansteigen des Wassers zu verhindern.
[0010] Enthält das Mauerwerk 5 bis 8 % Wasser, 5 x 10
-5 Mol/g Chlorid und 5 x 10
-5 MoVg lösliche Sulfate, so wird folgende Mörtelzusammensetzung in Masseprozent gewählt:
1 % Cetyltrimethylammoniumbromid
20 % Graphitpulver
der Rest je zur Hälfte Bariumkarbonat und Weißkalk. 4
[0011] Bei einem Mauerwerk mit 15 % Wasser, 4 x 10'
6 Mol/g Chlorid und 1 x 10
-4 Mol/g lösliches Sulfat wird Mörtel aus
10% Weißkalk und
90 % Bariumkarbonat
zusammengesetzt.
[0012] Bei diesen Ausführungsbeispielen wurde zur Entsalzung eine Gleichspannung von 50
V und zur Errichtung der elektrokinetischen Dauersperre eine Gleichspannung von 10
V angelegt.
1. Verfahren zur Entsalzung, Trockenlegung und Trockenhaltung von Mauerwerk unter
Verwendung von im oder am Mauerwerk angeordneten Elektroden aus Eisen, die über Mörtelbrücken
mit dem Mauerwerk verbunden sind und an die eine Gleichspannung angelegt ist, dadurch
gekennzeichnet, daß dem Mörtel in Abhängigkeit von dem gemessenen Feuchtigkeits- und
Salzgehalt des Mauerwerkes Bariumsalze, kationenaktive Tenside und/oder Graphitpulver
beigemischt werden, daß nach der Entsalzung die sich in dem Raum zwischen Mauerwerk
und Elektroden abgelagerten, löslichen Salze und Eisenoxide mechanisch und durch Wasserspülung
entfernt werden und daß dieser Raum, bevor eine für die Errichtung einer elektrokinetischen
Dauersperre ausreichende Gleichspannung angelegt wird, mit einer Lösung aus Bariumhydroxid
neutralisiert wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem Feuchtigkeitsgehalt
von weniger als 8 % im Mauerwerk dem Mörtel bis zu 1 Masse-% Barium- und Calciumsalze
beigemischt werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem Feuchtigkeitsgehalt
von weniger als 5 % im Mauerwerk dem Mörtel bis zu 1 Masse-% eines kationenaktiven
Tensides, wie Cetyftrimethylammoniumbromid, beigemischt werden.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem Chloridgehalt
von ca. 5 x 10-5 Mol/g im Mauerwerk dem Mörtel bis zu 80 Masse-% Graphftpulver beigemischt werden.
5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem hohen Sulfatgehaft
von ca. 5 x 10-5 Mol/g im Mauerwerk dem Mörtel bis zu 40 Masse-% Bariumkarbonat oder Barytocalcid
beigemischt werden.
1. Method for desalting, drying and keeping dry brickwork using iron electrodes positioned
in or on the brickwork and connected by means of mortar bridges with the brickwork
and subjected to a direct voltage, characterised by the fact that to the mortar is
added, in accordance with the measured moisture and salt content of the brickwork,
barium salts, cation-active surfactants and/or graphite powder, after the desalting
the soluble salts and iron oxides deposited in the space between the brickwork and
the electrodes are removed mechanically by rinsing with water and that the space is
neutralised with a solution of barium hydroxide before the application of a direct
voltage sufficient for the creation of a permanent electrokinetic barrier.
2. Method in accordance with claim 1, characterised by the fact that in the case of
a moisture content of less than 8 % in the brickwork up to 1 % by mass of barium salts
and calcium salts are added to the mortar.
3. Method in accordance with claim 1, characterised by the fact that in the case of
a moisture content of less than 5 % in the brickwork up to 1 % by mass of a cationactive
surfactant, such as cetyl trimethyl ammonium bromide, is added to the mortar.
4. Method in accordance with claim 1, characterised by the fact that in the case of
a chloride content of about 5 x 10-5 Mol/g in the brickwork up to 80 % by mass of graphite powder is added to the mortar.
5. Method in accordance with claim 1, characterised by the fact that in the case of
a high sulphate content of about 5 x 10'5 Mol/g in the brickwork up to 40 % by mass of barium carbonate or baryta calcide is
added to the mortar.
1. Procédé pour l'élimination des sels, l'assèchement et le maintien à sec de la maçonnerie
par emploi d'électrodes en fer placées dans ou sur la maçonnerie qui sont reliées
à la maçonnerie par l'intermédiaire de ponts de mortier et auxquelles est appliquée
une tension continue, caractérisé en ce que, en fonction de la teneur en humidité
et en sels mesurée de la maçonnerie, le mortier est additionné de sels de baryum,
d'agents de surface cationiques et/ou de poudre de graphite, qu'après l'élimination
des sels, les sels solubles et les oxydes de fer déposés dans l'espace entre la maçonnerie
et les électrodes sont éliminés mécaniquement et par rinçage à l'eau et qu'avant l'application
d'une tension continue suffisante pour l'établissement d'une barrière électrocinétique
permanente, cet espace est neutralisé avec une solution d'hydroxyde de baryum.
2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'à, une teneur en humidité
de la maçonnerie de moins de 8 %, il est incorporé au mortier jusqu'à 1 % massique
de sels de baryum et de calcium.
3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'à une teneur en humidité
de la maçonnerie de moins de 5 %, il est incorporé au mortier jusqu'à 1 % massique
d'un agent de surface cationique tel que le bromure de cétyltriméthylam- monium.
4. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'à une teneur en chlorures
de la maçonnerie d'environ 5 x 10.5 moles/g, il est incorporé au mortier jusqu'à 80 % massique de poudre de graphite.
5. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'à une teneur élevée en sulfates
de la maçonnerie d'environ 5 x 10-5 moles/g, il est incorporé au mortier jusqu'à 40 % massique de carbonate de baryum
ou de barytocalcite.