DE3687286T2

DE3687286T2 - Beseitigung von chloriden aus beton.

Info

Publication number: DE3687286T2
Application number: DE8686302888T
Authority: DE
Inventors: Ole Arnfinn Opsahl; Oystein Vennesland
Original assignee: Norwegian Concrete Technologies AS
Current assignee: Fosroc International Ltd
Priority date: 1985-04-17
Filing date: 1986-04-17
Publication date: 1993-05-06
Anticipated expiration: 2006-04-18
Also published as: EG18053A; DE3687286D1; DK607485D0; DK158783C; EP0200428B1; DK607485A; EP0200428A3; DK158783B; NO156729C; EP0200428A2; ATE83474T1; NO851521L; NO156729B

Description

Die vorliegende Erfindung befasst sich mit der Entfernung von Chloriden aus Beton, vor allem aus armiertem Beton.
In der Praxis entstehen als Folge der Korrosion des Armierungsstahls in armierten Betonkonstruktionen sehr ernste Probleme. Der Hauptgrund für die Korrosion der Armierung ist, dass der die Armierung umgebende Beton seine Korrosionsschutzfähigkeit als Folge der Bildung von Karbonaten oder wegen hohem Chloridgehalt verliert.
Bei der Ausführung von Reparaturarbeiten an Betonbauwerken, die durch Korrosion beschädigt wurden, ist es notwendig, dass jeglicher mit Chloriden kontaminierte Beton oder Beton, welcher der Karbonatbildung in der Nähe der Armierung ausgesetzt war, entfernt wird, bevor Reparaturbeton aufgetragen wird, was normalerweise durch Sprühen erfolgt. Eine ähnliche Notwendigkeit, kontaminiertes Material zu entfernen, gilt auch für Bereiche, in denen die Schadensentwicklung klein ist.
Es ist sehr wichtig, den gesamten kontaminierten Bereich oder die Bereiche zu entfernen, denn wenn so ein Bereich nicht entfernt wird, so wird in kurzer Zeit wieder ein Schaden auftreten und fortschreitend rascher zunehmen.
Beton, der durch Korrosion beschädigt wurde, kann durch Meisseln entfernt werden. Dieses Vorgehen ist teuer, insbesondere wenn es an vertikalen und/oder nach unten gerichteten Oberflächen angewendet wird.
Wo die Korrosion der Armierung durch zu hohen Chloridgehalt verursacht worden ist, ist vorgeschlagen worden, die Chloride mit Hilfe von elektrischer Energie in Form von Gleichstrom zu entfernen.
Es ist bekannt, Chloride aus Beton durch die Verwendung von elektrischem Strom zu entfernen. Ein solcher Vorschlag ist aus Slater, J.E., Materials Performance, November 1976, Seite 21-26 bekannt. Das Verfahren, das Slater offenbart wurde, beinhaltet das Anlegen eines elektrischen Feldes zwischen der Armierung und einem Elektrolyten, der an der Betonoberfläche aufgebracht wird, wobei die Armierung als negativer Pol des angelegten Stromkreises dient. Wegen des elektrischen Feldes werden die negativen Chloridionen durch den Beton weg von der negativen Elektrode und hinaus in den Elektrolyt wandern, wo sie oxidiert werden, um Chlorgas an der positiven Elektrode zu erzeugen, oder chemisch mit Komponenten im Elektrolyt zu reagieren. Die Rate des Chloridtransportes, auch Elektro- Migration genannt, hängt von der elektrischen Feldstärke ab.
Slaters Experimente wurden an Chlorid-kontaminierten Brückendecken ausgeführt, wo die Armierung korrodiert war. Als Elektrolyt verwendete Slater eine Ca(OH)-Sösung, sowohl mit als auch ohne Ionentauscher. Ohne den Ionentauscher entstand das Chlorgas an den Elektroden, welche platinierte Titan-Elektroden waren. Mit Verwendung von Holzrahmen, die als Flüssigkeitsabdichtung gegen die Betonoberfläche angebracht wurden, wurde die Decke in Teile von 3.5 Quadratmetern unterteilt, die individuell behandelt wurden. Slater verwendete Spannungen von 100 bis 120 Volt, wobei der Strom zwischen 28 und 100 Ampere pro Abschnitt variierte. Mit diesen Strom und Spannungswerten wurden innerhalb von 24 Stunden bis zu 90% des Chlorides entfernt.
Die Technik, die Slater vorgeschlagen hat, erwies sich in der Praxis als nicht brauchbar. Die Gründe dafür sind:
1. Die grossen Energiemengen, die Slater als notwendig vorschlägt, sind hinderlich, sowohl aus Sicherheitsgründen (Minimum 54 Volt) als auch aus wirtschaftlichen Gründen (bei einer Oberfläche von 100 Quadratmetern wird ein Generator benötigt, der mindestens 100 Volt bei einem Strom von 1350 Ampere liefert);
2. Das Slater Verfahren ist nur für die Behandlung der oberen Oberflächen horizontaler Platten oder Tafeln geeignet, da ein flüssiger Elektrolyt verwendet wird; und
3. Entsprechend ist nach der Beschreibung von Slater das vorgeschlagene Verfahren für das Entfernen von Chloriden aus Beton auf der oberen Oberfläche von horizontalen Tafeln gedacht. Das von Slater vorgeschlagene Verfahren zur Entfernung von Chloriden aus horizontalen Betonoberflächen ist teuer, verglichen mit einfachen mechanischen Verfahren, da das Entfernen von Beton von horizontalen Oberflächen mit mechanischen Methoden relativ einfach und daher nicht teuer ist. Es ist die Hauptaufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zu Schaffen, das eine geringere Menge an elektrischer Energie benötigt, und welches nicht nur an horizontalen, sondern auch an anderen Oberflächen angewendet werden kann, und das auch zusätzlich weniger teuer ist, als das bekannte Verfahren.
Erfindungsgemäss wird die Aufgabe von einem Verfahren zur Entfernung von Chloriden aus Beton gelöst, welcher durch mindestens einem darin eingebetteten Armierungselement armiert ist, wobei durch Anlegen eine Gleichspannung zwischen mindestens einem der erwähnten Armierungselemente, welches als interne Elektrode wirkt, und einer äusseren Elektrode, die in elektrischem Kontakt mit dem Beton steht, gekennzeichnet durch die Schritte
(a) Anbringen eines elektrisch leitenden Netzes an den besagten Beton in der Art, dass eine externe Elektrode gebildet wird, die auf einer benachbarten Betonoberfläche verteilt ist;
(b) Einhüllen des besagten Netzes mit einer Schicht eines Elektrolyten, welcher einen Kontakt mit der benachbarten Betonoberfläche herstellt, um sicherzustellen, dass eine tatsächliche elektrische Verbindung zwischen dem Netz und irgendeiner der besagten dem Netz benachbarten Betonoberfläche besteht; besagter Elektrolyt ist elektrisch leitend, viskos, selbsthaftend an jeglicher Betonoberfläche auf die er aufgebracht wird, und zwar so, dass er eine selbsthaftende Schicht auf einer Betonoberfläche bildet; während der Chloridentfernung bleibt er in seinem viskosen Zustand, und ist von jeder Betonoberfläche, auf welche er aufgebracht wurde, einfach, zu entfernen;
(c) durch Anlegen einer Gleichspannung mit einem Wert zwischen 3 bis 15 Volt und einem entsprechend niedrigem Strom zwischen der internen und externen Elektrode mit der elektrischen Polarität in der Art, dass die Chloridionen innerhalb des Betons durch den Beton zur Oberfläche zu den benachbarten externen Elektroden und in die benachbarte Elektrolytschicht wandern;
(d) Überwachen der Höhe der Chlorid - Migration im besagten Elektrolyt und Beendigung der Gleichstromzufuhr, wenn die Konzentration einen vorgegebenen Wert erreicht hat; und
(e) Entfernen des besagten Elektrolyten und der externen Elektrode -von der Betonoberfläche nach erreichen des gewünschten Masses der Chloridentfernung.
Mit dem Verfahren der vorliegenden Erfindung konnte der Bedarf an elektrischer Energie dramatisch reduziert werden, obwohl die chemische Behandlung mehr Zeit beanspruchte als jene, die von Slater vorgeschlagen wurde.
Ausserdem wurde festgestellt, dass es besser ist, einen anderen Elektrolyt zu verwenden, als den von Slater vorgeschlagenen, um auch andere Arten von Oberflächen elektrolytisch behandeln zu können. Die Hauptanforderungen an so einen Elektrolyt sind, dass er eine hohe Leitfähigkeit hat, und dass er an vertikalen und anderen nicht horizontalen Oberflächen und ebenso an abwärts geneigten Oberflächen haftet. Der Elektrolyt muß leicht entfernbar sein und muß so beschaffen sein, dass er die Haftfähigkeit jeglichen Reparaturbetons der nachträglich aufgebracht werden soll, nicht reduziert.
Es ist auch vorteilhaft, dass der Elektrolyt mit der gleichen Ausrüstung aufgetragen werden kann, die in Verbindung mit der Aufbringung des nachfolgenden Reparaturbetons verwendet wird.
Für ein besseres Verständnis der Erfindung wird das Verfahren gemäss der Erfindung detaillierter mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen betrachtet, die einfache Zeichnung stellt einen vertikalen Schnitt durch eine Betonkonstruktion mit Armierung dar; die Abbildung illustriert schematisch die Art der Durchführung der Erfindung.
Die Betonkonstruktion 1 ist armiert 2 und hat eine nach unten gerichtete Oberfläche 5. Ein Elektrodennetz 3 ist in dem Bereich der Betonkonstruktion befestigt, der nach dem Verfahren der Erfindung behandelt werden soll, nämlich an der Oberfläche 5. Eine Beschichtung 4 mit einem Material, das elektrolytische Eigenschaften hat, wird auf die zu behandelnde Oberfläche aufgebracht 5, dass sie das Netz 3 wirksam umhüllt. Die Armierung der Betonkonstruktion, d. h. die äusseren Teile davon, und das Elektrodennetz werden an den negativen bzw. an den positiven Pol einer Gleichstromquelle angeschlossen. Wie in der Abbildung gezeigt wird, kann ein negatives Erdungssystem verwendet werden.
Das Verfahren der Erfindung kann wie folgt ausgeführt werden:
Zu Beginn werden Kern-Proben aus dem armierten Betons entfernt, um den Chloridgehalt bestimmen zu können. Danach werden Elektrodennetze aus Graphit an der Oberfläche des armierten Betons befestigt, zum Beispiel mittels "Anschiessen" oder andere Verfahren zum Befestigen des Netzes an der Betonoberfläche 5.
Die verwendeten Elektroden können steif oder flexibel sein, wie es gerade geeignet ist.
Jedes Netz 3 hat einen Anschluss für die Verbindung zur Stromquelle. Eine Schicht eines viskosen Mediums, welches die Chlorid-Ionen absorbieren kann und welches diese Eigenschaften für einen genügenden Zeitraum entsprechend der Behandlungszeit des erfindungsgemässen Verfahrens behält, wird auf die Betonoberfläche und über das Netz 3 aufgebracht. Die Schicht beinhaltet ein Material oder eine Mischung von Materialien, so daß die Schicht die Eigenschaft hat, an der Betonoberfläche zu haften, elektrolytische zu wirken und am Ende des Behandlungsprozesses leicht von der Betonoberfläche entfernbar zu sein. Ein solches Material ist unter den Namen "verzögerter Spritzbeton" bekannt. Andere geeignete Materialien können aus leitfähigen Anstrichen und Gelen bestehen.
Die Schicht kann eine Dicke entsprechend den Eigenschaften des verwendeten Materials/Materialien haben. Folglich kann die Schichtdicke im allgemeinen zwischen 1 und 30 Millimeter liegen. Aus praktischen Gründen wie Bequemlichkeit, Wirtschaftlichkeit, etc., kann der Bereich der Dicke 10 bis 20 Millimeter sein. Selbstverständlich können andere Schichtdicken verwendet werden, wenn es geeigneter erscheint.
Eine elektrische Stromversorgung wird dann zwischen dem Armierungsstahl und dem Netz angeschlossen. Diese Stromversorgung hat sehr niedrige Spannung im Vergleich zu den Vorschlägen von Slater, nämlich zwischen 3 und 15 Volt, und spezielle wenn Spritzbeton verwendet wird, 6 bis 12 Volt. Die Stromwerte sind ebenso entsprechend niedrige.
Während des Behandlungsprozesses werden Proben aus dem Spritzbeton genommen, um den Anstieg des Chloridgehaltes darin zu überwachen. Nach einer genügenden Zeitdauer, abhängig vom Chloridgehalt des Betons, werden Kernproben genommen und im Hinblick auf deren Chloridgehalt analysiert.
Die aufgebrachte Elekolytbeschichtung, welche im vorliegenden Beispiel aus verzögertem Spritzbeton besteht, ist nach dem Gebrauch leicht zu entfernen, weil Spritzbeton durch Waschen mit Wasser oder mittels einfacher mechanischer Methoden leicht entfernt werden kann. Wenn der Spritzbeton entfernt worden ist, werden die Graphitnetze entfernt, und die Oberfläche des so behandelten Betons wird sandgestrahlt. Der Reparaturbeton wird auf die sandgestrahlte Oberfläche aufgespritzt, wobei vorteilhaft dieselbe Ausrüstung wie für das Aufbringen der Elektrolytbeschichtung verwendet wird.
Es hat sich herausgestellt, dass die Verwendung der Beschichtung oder Schicht 3 die Hafteigenschaften des Reparaturbetons nicht beeinträchtigt, d. h. nicht vermindert. Es hat sich auch gezeigt, dass das Verfahren gemäss der vorliegenden Erfindung einen beachtlichen Vorteil gegenüber dem Stand der Technik darstellt. Bei Anwendung des erfindungsgemässen Verfahrens kann die erforderliche Menge der elektrischen Energie wesentlich vermindert werden. Weiter ist es aufgrund des nichtflüssigen Zustandes des Elektrolyten möglich, auch andere Oberflächen als nach oben gerichtete horizontale Oberflächen zu behandeln. Weiter ist diese Methode billiger als die bekannten Verfahren.

Claims

1. Verfahren zur Beseitigung von Chloriden aus Beton, welcher durch mindestens ein darin eingebettetes Armierungselement armiert ist, durch Anlegen einer Gleichspannung zwischen mindestens einem der erwähnten Armierungselemente (2), welches als interne Elektrode wirkt, und einer äusseren Elektrode, die in elektrischem Kontakt mit dem Beton steht, bestehend aus den Schritten

(a) Anbringen eines elektrisch leitenden Netzes (3) an den besagten Beton in der Art, dass eine externe Elektrode gebildet wird, die auf einer benachbarten Betonoberfläche (5) verteilt ist;

(b) Einhüllen des besagten Netzes (3) mit einer Schicht eines Elektrolyten (4), welcher einen Kontakt mit der benachbarten Betonoberfläche (5) herstellt, um sicherzustellen, dass eine tatsächliche elektrische Verbindung zwischen dem Netz und jeder der besagten, dem Netz benachbarten Betonoberflächen besteht, wobei der besagte Elektrolyt (4) elektrisch leitend, viskos und selbsthaftend an jeglicher Betonoberfläche ist, auf die er aufgebracht wird, so daß er eine selbsthaftende Schicht auf einer Betonoberfläche bildet, wobei er während der Chloridentfernung viskos bleibt und von jeder Betonoberfläche, auf welche er aufgebracht wurde, einfach zu entfernen ist;

(c) Anlegen einer Gleichspannung mit einem Wert zwischen 3 bis 15 Volt und einem entsprechend niedrigen Strom zwischen der internen und externen Elektrode (2,3) mit einer solchen elektrischen Polarität, dass die Chloridionen innerhalb des Betons durch den Beton (1) zur Oberfläche (5) zu den benachbarten externen Elektroden (3) und in die benachbarte Elektrolytschicht (4) wandern;

(d) Ueberwachen der Rate der Chlorid-Migration im besagten Elektrolyt und Beendigung der Gleichstromzufuhr, wenn die Konzentration einen vorgegebenen Wert erreicht hat; und

(e) Entfernen des besagten Elektrolyten und der externen Elektrode von der Betonoberfläche nach Erreichen des gewünschten Masses der Chloridentfernung.

2. Verfahren gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektrolyt ein Gel ist.

3. Verfahren gemäss Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektrolyt Gunit enthält.

4. Verfahren gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektrolyt ein leitender Anstrich ist.

5. Verfahren gemäss Anspruch 1, 2, 3, oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Entfernen des Elektrolyten durch Waschen mit Wasser erfolgt.

6. Verfahren gemäss Anspruch 1, 2, 3, 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Netzelektrode aus Graphitfasern besteht, die eine hohe elektrische Leitfähigkeit haben.

7. Verfahren gemäss Anspruch 1, 2, 3, 4, 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektrolyt (4) an der äusseren Betonoberfläche durch Besprühen aufgetragen wird, wodurch das Anbringen des Elektrolyten auf den Beton erleichtert wird, gleichgültig, ob die Oberfäche(n) des Betons, auf dem der Elektrolyt aufgetragen wird, horizontal, vertikal und/oder zur Vertikalen oder Horizontalen geneigt ist (sind).

8. Verfahren gemäss einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass genügend Elektrolyt aufgetragen wird, um eine Elektrolytschicht zu erhalten, die eine Dicke zwischen 10 und 20 mm hat.

9. Verfahren gemäss einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich die äussere(n) Oberfläche(n) einer Betonkonstruktion anschiessend an die Chloridentfernung sandgestrahlt werden, und danach eine Schicht Reparaturbeton auf die sandgestrahlte Oberfläche aufgebracht wird.

10. Verfahren gemäss einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die angelegte Spannung zwischen der internen und externen Elektrode im Bereich von 6 bis 12 Volt liegt, wenn der Elektrolyt Gunit enthält.