Устройство для электрокинетического обессоливания каменных кладок Советский патент 1993 года по МПК E04B1/70 

Изобретение относится к устройствам для электрокинетического обессоливания каменных кладок от солей повреждающих здание.

Цель изобретения - повышение степени обессоливания при одновременном по вышении надежности устройства.

На фиг. 1 изображено схематически устройство для электрокинетического обессоливания с электродом в виде стержня; на фиг. 2 -то же с электродом пластинчатой формы; на фиг. 3 - электрод в виде патрона; на фиг. 4 - электрод в виде стержня со слоем буферного материала: на фиг. 5 -плоскостной электрод в виде мендровых петель.

Наиболее часто появляющимися солями, повреждающими строения, являются сульфаты, хлориды и нитраты. Природа происхождения солей различна, как например: из самих строительных материалов,. которые в большинстве случаев изготавливаются из природного исходного материала; удобрения из окружающего грунта в результате капиллярной транспортировки воды; из распыленной соли, специально в цокольной зоне; из атмосферы, как, например, в результате выпадения кислотных дождей.

Соли каменных стен в большинстве случае гигроскопичны и поэтому в зависимости от влажности воздуха поглащают из него воду. Это увеличение объема кристаллов солей вызывает высокие гидрэтационные давления, которые вновь разрушают пористый строительный материал.

Кроме того, эти соли каменных стен разрушают в результате коррозии стальную арматуру и стальные стяжки.

Электрофизические способы сушки в соответствии с принципом электроосмоса в пористой каменной кладке могут функционировать только тогда, когда между пористой стенкой и электролитом может образовываться достаточный дзетапотен- циал. Слишком высокие концентрации растворимых солей препятствуют образованию этого дзетапотенциала и осушение с помощью злектроосмоса становится невозможным. По этой причине перед

W

ё

а ос Ј чз а

с

со

применением электроосмоса стены должны быть в значительной степени обессолены.

Принцип удаления солей из каменной кладки основывается на использовании электрокинетического разделения заряда.

При приложении постоянного напряжения в электролите носители зарядов (ионы) перемещаются в электрическом поле к соответствующим электродам и концентрируются на этих электродах или вокруг них (отрицательные ионы, анионы, перемещаются к аноду, положительные ионы, катионы, перемещаются к катоду), Таким образом можно непрерывно и в значительной степени удалять высокие концентрации анионов на аноде из каменной кладки. Скорости перемещения зависят от типа ионов, их размера и от внешних условий, как, например, давление, температура, растворитель и концентрация, и составляют для:

ОН 0,00167 см2/удельный объем CI 0,00062 см2/удельный обьем ЫОз 0,00058 см /удельный объем S04 0,00059 см2/удельный объем В каменной кладке .перемещение ионов происходит значительно медленнее, однако еще с достаточной скоростью, чтобы обессолить каменную кладку в течение приемлемого промежутка времени.

Устройство для электрокинетического обессоливания каменных кладок содержит с несколько проложенных в отверстиях в стене 1 электродов 2. которые соединены проводом друг с другом. Электроды 2 до концов для подключения полностью окружены иммобилизирующим ионы слоем буферного материала. Этот слой окружен сепарационным слоем, который непосредственно примыкает к стенкам отверстий. С помощью источника тока 3 при наличии стержня заземлителя 4, приложено постоянное напряжение. Электроды 2 могут быть выполнены плоскими и расположенными на поверхности стены 1. Заделанные до конца для подключения в иммобилизирующий ионы буферный материал электроды соединены проводом друг с другом и подключены к источнику тока 3, причем относительно стержня заземлителя приложено постоянное напряжение. В этом варианте выполнения обессоливающего устройства прилегающий к слою буферного материала сепарационный слой расположен только на обращенной к стенке поверхности.

Электрод 2 может быть выполнен в виде патрона, который особенно пригоден для прокладки в расположенных в обессоливаемой каменной кладке отверстиях. Сердечник патрона образует металлический, предпочтительно медный проводник 5 покрытый проводящим синтетическим материалом 6. Вокруг этого сердечника расположен слой 7 из буферного материала, который физически и химически связывает

продукты реакции. Буферный материал включает в основном воду, Са(ОН)2, СаСОз и/или СаО или смеси из них, причем предпочтительной является добавка желирую- щего средства. Это средство действует

иммобилизирующе и является влагосодер- жащим, так что нет никакой опасности высыхания зоны вокруг электрода.

Слой буферного материала полностью окружен образованным из микропористой

5 мембраны сепарационным слоем 8, который в проложенном состоянии в отверстии в каменной кладке примыкает к стенке отверстия.

Электрод 2 может быть выполнен в виде

0 стержня или прутка. Этот слой затем прилегает в смонтированном состоянии в пазу в кладке стены к его стенкам.

Плоский электрод 2 образован из покрытого проводящим синтетическим мате5 риалом металлического проводника электрода 5, заделанного в форме простирающихся по всей поверхности анодной системы петель змеевика в слое 7 буферного материала. На обращенной к стене стороне

0 слоя буферного материала расположен сепарационный слой 8..

Электроды могут быть выполнены в виде стержневых, полосовых или плоских электродов и состоят из металла, графита,

5 проводящего синтетического материала или из покрытых такими материалами металлических проводников или проводников из графитового волокна. В качестве желирую- щего средства в принципе могут использо0 ваться все имеющиеся подобные средства, однако предпочтительно используются агар-агар или карбоксиметилцеллюлоза.

Непосредственно примыкающий в проложенном состоянии к каменной кладке се5 парационный слой служит в качестве барьера против обратного диффундирования продуктов реакции в каменную кладку. Таким сепаратором является микропористая мембрана, которая пропускает преиму0 щественно определенные ионы, и препятствует прохождению более крупных агломератов. Пригодны также ионоселек- тивные мембраны.

Эти мембраны должны иметь следую5 щие свойства: хорошая ионная проводимость; большая избирательность относительно переноса определенных ионов; хорошая смачиваемость; высокая механическая прочность: отсутствие электрической проводимости; химическая

стойкость относительно электролита и продуктов реакции.

Эти мембраны состоят из: политетрафторэтилена, асбеста, поливинилхлорида, полиэтилена, пирофосфэта, связанной синтетическим связующим веществом и/или усиленной стекловолокном целлюлозы, регенерированной целлюлозы, целлофана или вытянутой синтетической пленки.

Приложенные постоянные напряжения должны быть настолько высоки, насколько это возможно, чтобы обеспечить достаточно быстрый перенос ионов 10-50 В/.

П р и м ё р. В опытной установке стержневые электроды изготавливают из покрытых проводящим синтетическим материалом медных проводов, которые заделаны в смесь из 4 мас.% кэрбоксимети- ленцеллюлозы и 96 мас.% СаСОз. В качестве сепаратора служит чулок из колбасной оболочки, закрытый с обоих концов. Эти стержневые электроды вставлены в отверстия в каменной кладке. Отверстия расположены в зоне испарения на высоте одного метра над фундаментом. В качестве катода служит вбитая в почву железная труба. Установка эксплуатировалась с использованием постоянного напряжения 36 В. Кулоновский коэффициент полезного действия преобразования аниона (соли каменной кладки) на аноде составил 40-50%, в зависимости от степени загрязнения солевыми отложениями и влажности окружающей каменной кладки.

По истечение 60 дней было израсходовано 40 г СаСОз, а электроды с продуктами реакции можно было удалять из стены, Анализ показал, что свыше 90% продуктов реакции было связано с электродом.

Формула изобретения

1. Устройство для электрокинетического обессоливания каменных кладок, включа- ющее по крайней мере один расположенный на поверхности или внутри каменной кладки положительный электрод, контактирующий с иммобилиэирующим ионы слоем буферного материала, содержащего окись кальция, гидроокись кальция и/или карбонат кальция, и по крайней мере один отрицательный электрод, соединенный с источником постоянного напряжения, отличающееся тем, что, с целью повышения степени обессоливания при одновременном повышении надежности уст5 ройства, оно снабжено сепарационным слоем, контактирующим со слоем буферного материала, причем положительный электрод размещен в слое буферного материала с выведенными за пределы слоя концами

0 для подключения.

2.Устройство по п.1, о т л и ч а ю щ е е- с я тем, что сепарационный слой расположен на слое буферного материала.

3.Устройство по п. 1,отличающее- 5 с я тем, что электрод выполнен в виде стержня или прутка, или патрона.

4.Устройство по пп. 1иЗ, отличающее с я тем, что электрод выполнен плоскостной или пластинчатой формы, либо в виде

0 решетки или меандровых петель.

5.Устройство по пп. 1 и 2, отличающее с я тем, что при плоскостном выполнении электрода сепарационный слой расположен на поверхности слоя буферного

5 материала со стороны каменной кладки.

6.Устройство по п. 1,отличающее- с я тем, что сепарационный слой выполнен в виде микропористой и/или ионоселектив - ной мембраны из политетрафторэтилена,

0 пирофосфата, связанной синтетическим связующим веществом и/или усиленной стекловолокном целлюлозы, регенерированной целлюлозы, целлофана или вытянутой синтетической пленки.

5 7. Устройство по п. 1 ,о т л и ч а ю щ е е- с я тем, что положительный электрод выполнен в виде проводника, покрытого проводящим синтетическим материалом, или из меди, или углерода, или графитового волок0 на, или из проводящего синтетического материала.

8. Устройство по п. 1, о т л и ч а ю щ е е- с я тем, что буферный слой дополнительно содержит желирующее средство.

5 9. Устройство по п. 1, от л и ч а ю щ е е- с я тем..что буферный слой выполнен из растворенного в воде буферного материала или эмульгированного в воде буферного материала, или из содержащего воду буферно0 го материала.

(pt/&.1

Использование: в устройстве для электрокинетического обессоливания каменных кладок положительный электрод выполнен с сепарационным слоем, контактирующим со слоем буферного материала. Электрод выполнен в виде стержня или прутка, либо в виде патрона. Сепарационный слой выполнен в виде микропористой и/или ионо- селективной мембраны. 8 з.п. ф-лы, 5 ил.

7

фи&2

фиг. 5

ЈЙУс