Способ удаления солей из сооружения из капиллярно-пористого каменного материала Советский патент 1989 года по МПК E04B1/70 

Изобретение относится к строи-i тельству и может .быть использовано доя повьш1ения долговечности стен памятников архитектуры лутем вывода наиболее опасных легкорастворимых солей.

Известны способы удаления выкристаллизовавшихся на поверхности солей путем механической очистки с последующим промыванием струей воды и наложением высасывающего пластыря, вы-, полненного из материала типа папьемаше.

Известен способ вытяжки солей из кладки, заключающийся Е покрытии обрабатываемой поверхности слоем жидкото глиняного шликера, после высыхания которого сух;ая корка с отложившимнся слоями удаляется металлической щеткбй. Однако перечисленные способы дают возможность очистить от солей только поверхностные слои. Слои, оставшиеся в толще, продолжают свое разрешитель ное действие и делают дорогостоящие реставрации неэффективными. Известен способ электроосмотического осушения стен, фундаментов зданий и сооружений, включающий замоноличивание в стены электродов, которы размещают в два ряда попарно параллельно друг другу, причем электроды каждой пары присоединяют к одному и тому же элементу заземления. Под действием разности потенциалов, созданных таким образом гальванических элементов, вода отжимается в грунт. Известен способ активного электро осмоса, отличающийся использованием источника постоянного электрического поля, положительную клемму которого соединяют с электродом стены, а отри дательную - с электродом заземления. Этот способ позволяет повысить эффек тивность осушения. Однако использование вьшеизложенных способов осушения с целью обесг-. соливанияI стен древних зданий при содержании в кладке водорастворимых солей более 3-6% по массе (в зависимости от пористости материала) невозможно, как при таком содержании солей часть из них кристаллизуется на поверхности пор и не поддает ся удалению. Кроме того, недопустимым для памятников архитектуры является просверливание отверстий под стержневые электроды. Наиболее близким решением по технической сущности является известный способ удаления солей из сооружения из капиллярно-пористых каменных материалов методом электродиализа, используемый в практике реставрации сравнительно небольших и ограниченных по габаритам музейных экспонатов. Способ включает укладку с дву сторон на поверхность предварительно увлажненного объекта влажных тканевых фитилей, установку на них пласг: тинчатых свинцовых электродов (анод и катод) и подачу постоянного электрического тока плотностью 2-3 мА/см Под действием приложенной разности потенциалов соли разлагаются на про тивоположно запряженные ионы, которые устремляются к соответствующим электродам-и задерживаются в тканевых фитилях. Фитили меняются каждые полчаса, причем анодный фитиль для нейтрализации образующейся у анода кислоты перед укладкой смачивают 1%ным раствором аммиака. Так, предварительно снятая со стены фреска площадью 1 м, толщиной I см за 7 ч обработки по указанному способу снизила засоленность с 1,5% до сотых долей процента. Однако использовать известный способ для обработки крупных объектов (например, стен зданий и сооружений) не представляется возможным, так как при действии тока плотностью : , ., 2-3 мА/см в приэлектродных зонах интенсивно образуется соответственно кислота и основание, под действием которых происходит разрушение поверхностного слоя камня. Даже при частой замене фитилей и нейтрализации кислоты раствором аммиака водородный показатель у анода снижается до 3-. В условиях здания данный показатель будет иметь еще более низкое значение, так как для поддерживания высокой плотности тока необходимо использовать электроды, соизмеримые с размерами стены, и замена фитилей становится технически трудно осуществимой задачей. Кроме того, при высоком содержании в кладке водорастворимых солей не может быть достигнуто полное обессоливание, так как отсутствует источник дополнительного увлажнения, необходимьй для растворения Есего запаса солей. Использование тока плотностью 2-3 мА/см для обработки зданий также влечет за собой большие энергозатраты. Цель изобретения - предотвращение снижения прочностных характеристик обрабатываемого камня, удаление количеств-а водорастворимых солей по толщине сооружения и снижение энергозатрат. Поставленная цель достигается тем, что в способе удаления солей из сооружения из капиллярно-пористого каменного материала, включающем укладку на обрабатьшаемую поверхность тканевого фитиля, установку на него пластинчатого анода, установку катода и подачу постоянного электрического тока, одновременно с подачей на электроды постоянного злек-трического

тока производят непрерывную,промывку прианодной зоны с помощью тканевого фитиля, верхний конец которого опускают в резервуар с водой, в нижний - в резервуар для сбора фильтрата, причем плотность электрического тока, подаваемого на электроды составляет 0,01 - 0,1 мА/см.

Сущность способа заключается в : следующем.

Под действием ,постоянного электрического тока плотностью 0,010,1 мА/см в капиллярно-пористой системе кладки преобладает электроосмотическое отжатие раствора солей из мелких пор в более крупные - дренирующие с последующим сбросомв грунт под действием гравитационных сил. В работу включается вся толща стены. Критерием окончания процесса обессоливания является содержание солей в цокольной части стены на глубине 5-10 см от поверхности, определяемое путем химического анализа проб,

В предлагаемом способе, в oтлиvиe рт известного, нормальная среда у анода поддерживается не сменой фитиля, а с помощью промывки, осуществляемой непрерывно в процессе всего времени обработки, что гарантирует сохранение прочностных характеристик поверхностных слоев камня. Кроме того, промывка обеспечивает дополнительное увлажнение стены, необходимое для растворения всего запаса солей.

На чертеже изображена схема, поясняющая способ, который осуществляется следующим образом.

Вдоль верхней грани обрабатываемого участка стены 1 устанавливают пластинчатьш анод 2, который может быть выполнен из листового свинца, алюминия или другого металла, а также из:токопроводящей пластмассы. Катод 3 в виде металлических труб ф 25 см размещают в прилегающий к фундаменту грунт на расстоянии 2-3м. Между анодом 2 и стеной 1 пропускают фитил А из хлопчатобумажной ткани, обладающей высокими капиллярными свойствами Верхний конец фитиля 4 опускают в резервуар с водой 5, нижний - в резервуар для сбора фильтрата 6, которые располагают соответственно вьппе и . ниже анода. Анод 2 соединяют с положительной клеммой регулируемого источника 7 постоянного тока, катод 3-с отрицательной. В течение всего периода обработки на электроды круглосуточно подается постоянный электрический ток плотностью 0,01-0,1 мА/см, Обработка ведется до достижения со-, держания солей Р нижней части стены допустимой величины.

Выбор оптимальной плотности тока проводится в лабораторных условиях на искусственно засоленных образцах из известняка размером см ..(Cuioct 3,5% по массе).Электроды

5 из свинца ( см, 5 4 мм)- прижимались через тканевый фитиль из хлопчатобумажного трикотажа к торцам образца с помощью бандажа. Верхний конец фитиля опускался в резервуар

0 с водой, нижний - в резервуар для сбора фильтрата. После 15 -ти часовой обработки током различной плотности образцы делились на три части: анодную, среднюю и катодную для определения средней засоленности, В

табл.1 приведены результаты обработ-г . кй.

Химический анализ фильтрата при плотностях тока 3,0 и 1,0 мА/см свит

0 детельствует о наличии некоторого количества продуктов электролиза, « что нежелательно. Кроме того, при ис) пользовании тока плотностью 3,0 мА/см рекомендуемой известным спосбом, по

5 сравнению с i 0,1 мА/см один и тот же результат достигается большой затратой электроэнергии (в 30 раз). Поэтому наиболее целесообразно вести обработку током i 0,1 мА/см, использование тока i 0,01 мА/см .допустимр, но процесс идет значительно медленнее.

Пример 1, Искусственно засоленная кладка из кирпича (С 3,7%)

5 размером 0,5x1,0x2,0 (h) м.обрабатывалась в течении 8-ми недель током плотностью 0,1 мА/см с постоянной промывкойприанодной зоны с помощью тканевого фитиля и хлопчатобумажной ткани. Анод из листового свинца (0,2д1,0м, $ 2,мм) закреплялся с помощью деревянных пробок и скруток вдоль верха стены. Катод в виде трех стальных труб Р 3 см был установлен в грунт на расстоянии 2-х метрог. от стены. После разбора стенки с целью определения засоленности по толщине оказалось, что из верхних рядов соль практически удалена (на 95%), из

нижни рядов приблизительно на 10 , меньше, что может быть компенсировано увеличением времени обработки.

Использование способа позволяет произвести обессоливание по всей толщине стены и вместе с тем сохранить прочностные характеристики кам ня, что подтверждается примером 2,

Пример 2. Искусственно засоленные образцьь из известняку (3x3x5 см) в течение 10 ч обрабатывались током плотностью .0,1 и 3,0 мА/см без замены фитиля в течение всего периода обработки, с заменой фитиля каждые полчаса и смачиванием анодного фитиля 1%-ным раствором аммиака, с непрерывной промьшкой приэйекуродных 3он.

анод катод анодная средняя катодная

После обработки было проведено сравнение прочности на дробление поверхностного слоя образцов по методу Протодьяконова (см. табл.2).

Использование предлагаемого способа позволит удалить из стен древних зданий разрушающие камень водорастворимые соли и тем самым создать

условия для нормализации их темпераТ-урно-влажностного режима. Это даст возможность с большей технико-экономической эффективностью проводить реставрацию и консервацию исторических объектов, увеличить межреставрационные сроки и повысить в конечном итоге долговечность памятников архитектуры.

Таблица 1

Обессоливание100% по зонам

vuw.,

СПОСОБ УДАЛЕНИЯ СОЛЕЙ ИЗ СООРУЖЕНИЯ ИЗ КАПИЛЛЯРНО-ПОРИСТОГО КАМЕННОГО МАТЕРИАЛА, включающий укладку на обрабатываемую поверхность тканевого фитиля, установку на него пластинчатого анода, установку катода и подачу постоянного злектрического тока, р тлич ающий тем, что, с целью предотвращения снижения прочностных характеристик обрабатьгоаемого камня,удаления всего количества водорастворимых солей по толщине сооружения и снижения энергозатрат, одновременно с подачей на электроды постоянного электрического тока производят непрерывную промывку § прианодной зоны с помощью тканевого фитиля, верхний конец которого опус- Л кают в резервуар с водой, а нижний в резервуар для сбора фильтрата, причем плотность электрического тока, подаваемого на электроды, составляет 0,01-0,1 мА/см. СО QO о: О5 X)

без замены фитиля 6

с промывкой 7

Контрольньй образец

Таблица2

62 64

7,5 4,5

67

67

67

/

X