DE4235582A1

DE4235582A1 - Protective rehabilitation of structures esp. of high art-historical interest - using electro-osmotic process for desalination and draining of structures with application of DC voltage across two electrodes according to electrolysis method

Info

Publication number: DE4235582A1
Application number: DE19924235582
Authority: DE
Inventors: Goetz Becker; Ulrich Becker; Lothar Beyerlein; Jan Oettmeier
Original assignee: Tridelta GmbH
Current assignee: Tridelta GmbH
Priority date: 1992-10-22
Filing date: 1992-10-22
Publication date: 1994-05-05

Abstract

Areal and if required flexible cathodes or anodes are applied on the viewing surfaces of the structure; and rod shaped anodes or cathodes in a system applied in drillings with little detrimental effect on the structure so that a field build up is facilitated. Electrodes (2) of ceramic with electrically conducting wolfram layers are introduced in the region of a mural on a layer (3) of plaster on brickwork (1). A mineral fibre mat (4) is placed on the plaster with the mural, and a flexible plastic grid (5) coated with wolfram is fitted over the mat. ADVANTAGE - Measures prevent any destructive effect on worthwhile viewing surfaces without any loss in effectiveness of whole structure.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur schonenden elektroosmotischen Sanierung, d. h. Entsalzung und Trocken legung von Bauwerken, insbesondere solchen von hohem kunst historischen Wert.The invention relates to a method for gentle electroosmotic remediation, d. H. Desalination and drying laying of buildings, especially those of high art historical value.

Das physikalische Funktionsprinzip des Verfahrens besteht einfach ausgedrückt darin, daß die Ionen in der Mauerfeuch tigkeit gelöster Salze beim Anlegen einer Gleichspannung nach dem Prinzip der Elektrolyse nach Anode bzw. Kathode wandern. Bei bestimmter, in den Baustoffen und im Mörtel vorliegender Porengröße nehmen die eigentlich gefährlichen, zur Anode wandernden Anionen (Säurereste) Wassermoleküle mit, so daß zur Entsalzung in erwünschter Weise die Entwässerung hinzukommt (v. Ardenne/Musiol/Reball, Effekte der Physik und ihre Anwendungen, Berlin 1989, S. 289-290).The physical principle of operation of the method exists simply put, that the ions in the wall damp of dissolved salts when applying a DC voltage based on the principle of anode or cathode electrolysis hike. With certain, in the building materials and in the mortar existing pore size take the actually dangerous, Anions (acid residues) migrating to the anode Water molecules with, so that the desalination in the desired manner Drainage is added (by Ardenne / Musiol / Reball, effects der Physik and its applications, Berlin 1989, pp. 289-290).

Verschiedene bekannte Verfahren, die sich im wesentlichen in der Gestaltung der in das Mauerwerk einzubringenden Boh rungen sowie in der Gestaltung bzw. Anbringung der Auffang behälter die anfallenden Salz- und Säurelösungen unterschei den, verwenden Anoden aus Eisen oder Stahl, die sich als sogenannte Opferanoden durch chemische Reaktion mit den Anionen auflösen (DE-OS 34 30 449, DE-OS 39 37 477). Nachteilig an dieser technischen Lösung sind der fehlende Stauraum sowie die problematische Entsorgung für das haupt sächlich anfallende pastöse Eisenchlorid und andere Eisen verbindungen. Diese Verbindungen können zugleich wegen ihrer starken Färbewirkung das zu sanierende Gebäude unansehnlich werden lassen, was insbesondere bei Baudenkmälern sehr stört. Weil Rundeisen von 40 . . . 50 mm Durchmesser verwendet werden, müssen recht große Löcher gebohrt werden. Trotzdem verbrauchen sich diese Anoden so schnell, daß sie nach der Trockenlegungsphase für eine anschließende Sperrphase z. T. erneuert werden müssen. Verzichtet man auf diese Sperrphase, so müssen relativ große Löcher wieder verschlossen werden. Die vorgeschlagene Vorfertigung der funktionswichtigen Mörtelbrücke birgt die Gefahr, daß letztere auf dem Trans port oder bei der Handhabung abbröckelt. Die bei der Montage in den engen Zwischenraum zwischen Mörtelbrücke und Boh rungswandung einzubringende Mörtelschlämme, erreicht er fahrungsgemäß nicht alle Bereiche der Bohrungswandung.Various known methods, which are essentially in the design of the Boh to be brought into the masonry as well as in the design or attachment of the catch differentiate the resulting salt and acid solutions use anodes made of iron or steel that are known as so called sacrificial anodes by chemical reaction with the Dissolve anions (DE-OS 34 30 449, DE-OS 39 37 477). The disadvantage of this technical solution is that it is missing Storage space and problematic disposal for the main pasty iron chloride and other iron links. These connections can be because of their strong coloring effect the building to be renovated unsightly be let, which is very much in particular with architectural monuments disturbs. Because round bars of 40. . . 50 mm diameter used quite large holes have to be drilled. Nevertheless these anodes wear out so quickly that after the Draining phase for a subsequent blocking phase z. T. need to be renewed. If you do without this blocking phase, relatively large holes must be closed again. The proposed prefabrication of the functionally important Mortar bridge carries the risk that the latter on the Trans port or crumbled during handling. The assembly in the narrow space between the mortar bridge and Boh mortar slurry to be introduced, he reaches not all areas of the borehole wall according to driving experience.

Wenn man zusammen mit der Stahlanode gebrannten Kalk in die Mauerwerksbohrung einbringt und somit neben der elektro osmotischen Wirkung die chemische und physikalische Bin dungswirkung des gebrannten Kalks ausnutzt, kann die Aufzehrung der Anoden vermindert und eine teilweise Wieder verwendung derselben erreicht werden (DE-OS 34 30 450). Es bleibt der Nachteil der oben erwähnten Verfärbung des Mauerwerks. Hinzu kommen als Nachteile große Durchmesser unterschiede der wiederverwendeten Anoden und der nicht ganz ungefährliche Umgang mit gebranntem Kalk.If you put lime burned together with the steel anode in the Brings masonry hole and thus next to the electro osmotic effect the chemical and physical bin the effectiveness of the burnt lime, the Consumption of the anodes diminished and a partial return use of the same can be achieved (DE-OS 34 30 450). It remains the disadvantage of the discoloration of the above Masonry. There are also large diameters as disadvantages distinguished the reused anodes and not quite safe handling of quicklime.

Schließlich ist auch der Einsatz von Elekroden aus Molybdän, Wolfram und sogar Iridium und Platin für die Trocknung von Bauwerken angeregt worden (Nägele, Praktische Aspekte der elektrischen Trocknung und Entsalzung poröser mineralischer Baustoffe, Bautenschutz + Bautensanierung 14 (1991), S. 129 + 137), wobei der Nachteil des hohen Preises der Edelmetalle ausdrücklich eingestanden wurde. Nimmt man den Preis für eine einmalige Ausstattung eines Satzes Anoden noch hin, so bleiben als Nachteile die schwierige, wegen der notwendigen "Mörtelbrücken" mechanische Schäden (Ausbrüche in der Umgebung der Bohrung) verursachende Entfernung der Anoden nach der Trockenlegung ohne die Möglichkeit der Aufrechter haltung einer weiteren elektroosmotischen "Absperrung" auf niederem Stromniveau sowie die Entfernung von Resten der Mörtelbrücken.Finally, the use of electrodes made of molybdenum, Tungsten and even iridium and platinum for drying Buildings have been stimulated (nails, practical aspects of electrical drying and desalination of porous mineral Building materials, building protection + building renovation 14 (1991), p. 129 + 137), the disadvantage of the high price of precious metals was expressly admitted. If you take the price for a one-off equipment of a set of anodes, so The disadvantages remain the difficult ones, because of the necessary ones "Mortar bridges" mechanical damage (outbreaks in the Removal of the anodes after draining without the possibility of upright holding another electro-osmotic "barrier" low current level and the removal of residues of the Mortar bridges.

All diese Verfahren erfordern das Einbringen von Anoden in Bohrungen im zu sanierenden Bereich des Bauwerks, was vor allem unter kunsthistorischen und denkmalspflegerischen Ge sichtspunkten beispielsweise bei Wandgemälden oder wert vollen bildhauerischen Werken den Einsatz dieser ansonsten wirkungsvollen Verfahren ganz verbietet.All of these procedures require the insertion of anodes Drilling in the area of the building to be renovated, what before especially under art historical and monument preservation Ge viewpoints, for example, for murals or worth full sculptural works the use of these otherwise effective procedures completely prohibited.

Zur Trockenlegung und Trockenhaltung von Bauwerken ist schließlich die Anwendung metallischer, also elektrisch lei tender, Gitter und Netze bekannt, die ohne ein angelegtes elektrisches Potential das elektrische Feld abbauen, das das Aufsteigen von Feuchtigkeit fördert (DE-OS 27 14 683). Abgesehen davon, daß mit diesem Verfahren nur das Eindringen im Wasser gelöster Salze vermindert werden kann, diese aber nicht aktiv entfernt werden können, hat dieses Verfahren den Nachteil, daß die Gitter und Netze im wesentlichen waage recht in den Baukörper einzufügen sind, was, wenn es nicht gleich bei der Errichtung des Bauwerkes geschieht, noch größere Eingriffe in die Bausubstanz erfordert als die zuvor kritisierten Verfahren. Beides verbietet sich insbesondere bei Baudenkmälern.For draining and keeping buildings dry finally the use of metallic, i.e. electrically conductive tenders, grids and nets known without a laid out electrical potential to break down the electrical field that the Raising moisture promotes (DE-OS 27 14 683). Apart from the fact that with this procedure only penetration salts dissolved in water can be reduced, but these cannot be removed actively, this procedure has the Disadvantage that the grids and nets are essentially horizontal are right to insert into the building, what if it is not happens when the building is erected, still requires greater intervention in the building fabric than that before criticized procedures. Both are particularly forbidden for monuments.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein aktives elektroosmotisches Verfahren zur Sanierung von Bauwerken zu schaffen, das ohne Einbuße an Wirksamkeit für den ganzen Baukörper Bohrungen oder andere zerstörende Eingriffe zumin dest an den schützenswerten Sichtflächen vermeidet.The invention is therefore based on the object of being active electroosmotic process for the renovation of buildings create that without sacrificing effectiveness for the whole Structural holes or other destructive interference at least on the visible surfaces to be protected.

Dies Aufgabe wird durch die beiden im Haupt- und Nebenan spruch beschriebenen, auf einem allgemeinem Grundprinzip aufbauenden Erfindungen gelöst. This task is accomplished by the two in the main and next door described described on a general principle constructive inventions solved.

Beim Verfahren nach dem Hauptanspruch 1 werden die schäd lichen, sich an der Anode sammelnden Stoffe von der wert vollen Sichtfläche nach innen zu den Anoden an weniger expo nierten Stellen des Bauwerks befördert. Nach Anspruch 3 muß hier zur Aufrechterhaltung der Leitfähigkeit sogar eine Zu fuhr reinen Wassers erfolgen.In the process according to main claim 1, the damage materials that collect on the anode are of value full visible area inward to the anodes at less expo transported to the building. According to claim 3 must here even to maintain the conductivity drove pure water.

Beim Verfahren nach dem Nebenanspruch 2 werden die schädli chen, sich an der Anode sammelnden Säurereste zwar an die besonders schützenswerte Sichtfläche aber dann noch weiter in die saugfähige Masse befördert, die zweckmäßigerweise mehrfach gewechselt und entsorgt werden sollte.In the process according to the secondary claim 2, the harmful acid accumulating on the anode to the but especially worth protecting the visible area conveyed into the absorbent mass, which is expedient should be changed and disposed of several times.

Welches der beiden Verfahren angewandt wird, muß anhand eines ganzen Komplexes von Faktoren, wie Empfindlichkeit der Sichtfläche, Leitfähigkeit des Baukörpers, Menge des aus dem Fundament nachdringenden Wassers usw., entschieden werden.Which of the two methods is used must be determined a whole complex of factors like sensitivity of the Visible area, conductivity of the structure, amount of from the Foundation of penetrating water, etc., must be decided.

Die flächenhaften Elektroden nach den Ansprüchen 5 und 6 können zur Anwendung an Reliefs und Plastiken flexibel aus geführt werden; die nach wie vor in Bohrungen an versteckter Stelle einzusetzenden jeweils anderen Elektroden nach An spruch 5 erfordern, da sie sich nicht mehr verbrauchen, nicht mehr so große Bohrungen wie die Anoden nach dem Stand der Technik. Das Auftreten unangenehm färbender Eisensalze entfällt.The flat electrodes according to claims 5 and 6 can be applied flexibly to reliefs and sculptures be led; which is still hidden in holes at Place the other electrodes to be used according to An requirement 5, since they no longer consume, no longer as large holes as the anodes according to the state of the technique. The appearance of unpleasant coloring iron salts not applicable.

Die spezielle Ausbildung des Verfahrens nach Anspruch 7 findet Anwendung, wenn das Nachdringen von Feuchtigkeit aus dem Untergrund anderweitig oder durch eine gesonderte her kömmliche elektroosmotische Sperrschaltung unterbrochen wird und/oder die Anbringung der Kathoden im oberen Bereich weni ger Probleme als im unteren bereitet.The special embodiment of the method according to claim 7 applies when moisture penetration occurs the surface otherwise or by a separate one conventional electroosmotic blocking circuit is interrupted and / or the attachment of the cathodes in the upper area problems than the one below.

Vorteilhafterweise ist das Verfahren an waagerechten, senk rechten und auch an geneigten Flächen anwendbar.The method is advantageously on horizontal, vertical right and also applicable to inclined surfaces.

Nachstehend wird die Erfindung an Hand eines Ausführungsbei spieles näher erläutert. Die beigefügte Zeichnung zeigt schematisch die Sanierung (Entwässerung, Entsalzung) eines Bauwerkes mit einer senkrechten, zu schonenden Putzfläche beispielsweise mit einem Wandgemälde.The invention will now be described by way of an embodiment game explained in more detail. The attached drawing shows schematically the renovation (drainage, desalination) of a Building with a vertical, gentle cleaning surface for example with a mural.

In das Ziegelmauerwerk 1 sind Elektroden 2 aus Keramik mit elektrisch leitfähiger Wolframbeschichtung in der Umgebung eines schützenswerten Wandgemäldes auf einer Putzschicht 3 eingelassen. Auf dieser Putzschicht 3 mit dem Wandgemälde befindet sich eine Mineralfasermatte 4 und darauf ein gleichfalls mit Wolfram beschichtetes Gitter 5 aus Plast werkstoff mit 4 mm Maschenweite. Für Reliefs oder Plastiken wird man bei ansonsten prinzipiell gleicher Anordnung ein flexibles durch Plasmaspritzen mit Wolfram beschichtetes saugfähiges Gewebe anstelle des Gitters 5 wählen.Electrodes 2 made of ceramic with an electrically conductive tungsten coating are embedded in the brick masonry 1 in the vicinity of a wall painting worth protecting on a plaster layer 3 . On this plaster layer 3 with the mural there is a mineral fiber mat 4 and thereon a grid 5 also coated with tungsten made of plastic material with a mesh size of 4 mm. For reliefs or sculptures, one would choose a flexible absorbent fabric coated with tungsten coated with plasma instead of the grid 5 with an otherwise basically identical arrangement.

Die angegeben Polungen der Elektroden beziehen sich auf Anspruch 1 sowie in Klammern auf Anspruch 2. Die Schaltung des Gitters 5 als Kathode wird man insbesondere wählen wenn die Putzschicht 4 im wesentlichen aus Kalk besteht und die in konzentrierter Form zu einer Anode wandernden Säurerest ionen die Schäden des Bauwerks an dessen Sichtfläche noch vergrößern würden.The specified polarities of the electrodes relate to claim 1 and in brackets to claim 2. The circuit of the grid 5 as the cathode will be chosen in particular if the plaster layer 4 consists essentially of lime and the acid residues migrating in concentrated form to an anode damage of the structure would increase in its visible area.

Umgekehrt wird man die in Klammern angegebene Polung wählen wenn der Bereich um die in Bohrungen befindlichen Elektroden 2, wiewohl nicht sichtbar, vom Material her empfindlicher ist.Conversely, the polarity indicated in brackets will be selected if the area around the electrodes 2 in the bores, although not visible, is more sensitive to the material.

Die saugfähige Fasermatte 4 ist bei der erstgenannten Polung durch Sprühen mit reinem Wasser feucht zu halten, da sonst ihre Leitfähigkeit infolge Wassertransport zur Anode und Ver dunstung bald nicht mehr ausreichen würde. Bei der in Klam mern angegebenen Polung reichern sich in der Mineralfaser matte 4 die Säuren an, so daß diese in regelmäßigen Abstän den entsorgt werden muß.The absorbent fiber mat 4 is to be kept moist at the first polarity by spraying with pure water, since otherwise its conductivity would soon no longer be sufficient due to water transport to the anode and evaporation. At the polarity specified in brackets, the acids accumulate in the mineral fiber mat 4 , so that these must be disposed of at regular intervals.

Die Stromversorgung erfolgt zweckmäßigerweise mit (nicht dargestellten) Moduln bei 60 V Schutzspannung und Strömen von 4A bezogen auf einen bestimmten zu sanierenden Mauer abschnitt. Nach Entfernung aller Schadstoffe nimmt man die Mineralfasermatte 4 und das Gitter 5 ab, die dann für andere Einsatzfälle verwendet werden können. Die Elektroden 2 ver bleiben für die sogenannte Absperrphase im Mauerwerk 1, wobei dann deren Polung gruppenweise geändert und ein ge ringerer Strom von etwa 1A eingestellt wird. An den anodisch geschalteten sind auf jeden Fall Auffangbehälter anzubringen.The power supply is expediently carried out with modules (not shown) at 60 V protective voltage and currents of 4A based on a specific wall section to be renovated. After all pollutants have been removed, the mineral fiber mat 4 and the grid 5 are removed, which can then be used for other applications. The electrodes 2 remain ver for the so-called shut-off phase in the masonry 1 , the polarity of which is then changed in groups and a lower current of about 1A is set. Collection containers must be attached to the anodically connected devices.

Claims

1. A method for the gentle electro-osmotic renovation of buildings, especially those of high art historical value, characterized in that areal, if necessary flexible cathodes on the visible surfaces and rod-shaped anodes in a little affect the structure, but a field formation possible arrangement in holes will.

2. Process for the gentle electroosmotic remediation of Buildings, especially those of high art-historical Value, characterized in that areal, necessary if necessary, flexible anodes on the visible surfaces and rod-shaped cathodes in a structure that does little to however, an arrangement in Holes are made.

3. The method according to claim 1, characterized in that between the cathode and the visible surface the latter is not damaging, moistened porous mass is introduced.

4. The method according to claim 2, characterized in that a removable one between the anode and the visible surface absorbent, preferably textile mass is introduced.

5. The method according to claim 1 to 4, characterized by the Use of anodes and cathodes from a non-metallic carrier with a thermally sprayed, anodic resistant, conductive layer.

6. The method according to claim 5, characterized by the Ver Use of metallized fabric as flat, flexible Anodes or cathodes.

7. The method according to claim 5, characterized by the ver metallized honeycomb body.

8. The method according to claim 1 to 4, characterized by the Use of textile fabrics in the metal threads are introduced.

9. The method according to claim 1 to 8, characterized in that the holes are spatially above the visible surface the.