Способ удаления солей из сооружения из капиллярно-пористого каменного материала — SU 1033669 (original) (raw)

ОЮЗ СОВЕТСКИХ.ОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 1)4 4 В 170 ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ СТВУ К АВТОРСКОМУ СВИ енретение отн у и может .б ьппения долг дующим промываяложением высасыполненного из ммаше.Известен спо,кладки, заключарабатываемой покого глиняногония которого сух ситсяк строи-.ть использовановечности стен па Изо тельст для по мятникнаибол лей. й воды и наластыря, вы-,типа папьенем стр вающего териал в архитек е опасных ы путем вывгкорастворимь б витя ийся в и солей крытии о лоем жид верхност Известны способ таллизовавшихся на путем механическойудаления выкри поверхности сол очистки с после ик сле высыха- отложившио ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(71) Московский инженерно-строительный институт им. В.В.Куйбышева иРоссийское республиканское специализированное научно-реставрационноеобъединение Росреставрация(56) Степанов В.Я Флоренский К.П.,Рудко М.В. Опыт борьбы с разрушениемкамня в памятниках архитектуры Х 11 Х 111.веков. Сб. Памятники культуры,М., 1960, с.209-229.Авторское свидетельство СССРУ 215459, кл. Е 04 В 1/64, 1968.Авторское свидетельство СССРВ 18441 0, кл, Е 04 В 1/64, 1963.Патент ФРГ И 2649611,кл. Е 04. В 1/70, опублик. 976.Костров П.И., Ногид И.Л. Удалениесолей из росписей древнего Пянджикта методом электродиалиэа. Сб.ВЦНИЛКР, М., 1960, с.54-61,2(54)(57) 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 электрического тока, р т л и ч а ю щ и й с я -.; тем, что, с целью предотвращения снижения прочностных характеристик обрабатываемого камня, удаления всего количества водорастворимых солей по толщине сооружения и снижения энергозатрат, одновременно с подачей на электроды постоянного электрического тока производят непрерывную промывку прианодной эоны с помощью тканевого фитиля, верхний конец которого опус". кают в резервуар с водой, а нижний в резергуар для сбора фильтрата, причем плотность электрического тока, подаваемого на электроды, составляет 0,01-0,1 мА/см3 103366мися слоями удаляется металлическойщеткЬй.Однако перечисленные способы даютвозможность очистить от солей толькоповерхностные слои. Слои, оставшиесяв толще, продолжают свое разрешительное действие и делают дорогоетоящиереставрации неэффективными,Известен способ электроосмотичес- ,10кого осушения стен, фундаментов зданий и сооружений, включающий замоноличивание в стены электродов, которыеразмещают в два ряда попарно параллельно друг другу, причем электроды 15каждой пары присоединяют к одномуи тому же элементу заземления, Поддействием разности потенциалов, созданных таким образом гальваническихэлементов, вода отжимается в грунт. 20Известен способ активного электроосмоса, отличающийся использованиемисточника постоянного электрическогополя, положительную клемму которогосоединяют:". электродом стены, а отрицательную - с электродом заземления.Этот способ позволяет повысить эффективность осушения.Однако использование вьплеизложен-.ных способов осушения с целью обессоливания,стен древних зданий присодержании в кладке водорастворимыхсолей более 3-67. по массе (в зависимости от пористости материала) невозможно, так как при таком содержа"нии солей часть иэ них кристаллизуется на поверхности пор и не поддается удалению. Кроме того, недопусти-.мым для памятников архитектуры является просверливание отверстий под , 40стержневые электроды.Наиболее близким решением по технической сущности является известныйспособ удаления солей из сооруженияиз капиллярно-пористых каменных материалов методом электродиализа,используемый в практике реставрациисравнительно небольших и ограниченных по габаритам музейных экспонатов. Способ включает укладку с двухсторон на поверхность предварительноуглажненного объекта влажных тканевых фитилей, установку на них плас-тинчатых свинцовых электродов (аноди катод) и подачу постоянного элек-;трического тока плотностью 2-3 мА/см55Под действием приложенной разности .потенциалов соли разлагаются на про".:тивоположно запряженные ионы, кото" 94рые 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 17. - ным раствором аммиака. Так, предварительно снятая со стены фреска площадью 1 м , толщиной 1 см за 7 ч обработки по указанному способу снизила засоленность с 1,57. до сотых долей процента.Однако испольэовать известный способ для обработки крупных объектов (например, стен зданий и сооружений) не представляется возможным, так как при действии тока плотностью 2-3 мА/смц в приэлектродных зонах интенсигно 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 3-4. В условиях здания данный показатель будет иметь еще более низкое эначе" ние, так как для поддерживания высокой плотности тока необходимо испольэовать электроды, соизмеримые с размерами стены, и замена фитилей становится технически трудно осушествимой задачей. Кроме того, при высоком содержании в кладке водорастворимых солей не может быть достигнуто полное обессоливание, так как отсутствует источник дополнительного увлажнения, необходимый для раство 1рения гсего 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 количества 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 обрабатываемую поверхность тканевого фитиля, установку на него пластинчатого анода, установку катода и подачу постоянного электрического тока, одновременно с подачей на электроды постоянного электрического, тока производят непрерывную промывку прианодной зоны с помощью тканевого фитиля, верхний конец которогоопускают в резервуар с водой, в нижний - в резервуар для сбора фильтрата,причем плотность электрическоготока, подаваемого на электроды составляет 0,01 - 0,1 мА/см.Сущность способа заключается вследующем.Под действием, постоянного электрического тока плотностью 0,010,1 мА/см в капиллярно-пористойсистеме кладки преобладает электроосмотическое отжатие раствора солейиз мелких пор в более крупные - дренирующие с последующим сбросомвгрунт под действием, гравитационныхсил. В работу включается вся толщастены. Критерием окончания процессаобессоливания является содержаниесолей в цокольной части стены наглубине 5-10 см от поверхности, определяемое путем химического анализапроб,В предлагаемом способе, в отличиерт известного, нормальная среда уанода поддерживается не сменой фитиля, а с помощью промывки, осуществляемой непрерывно в процессе всеговремени обработки, что гарантирует. сохранение прочностных характеристикповерхностных слоев камня, Кроме то"го, промывка обеспечивает дополнительное увлажнение стены, необходимое для растворения всего запаса солей.На чертеже изображена схема, поясняющая способ, который осуществля. ется следующим образом.Вдоль верхней грани обрабатываемого участка стены 1 устанавливаютпластинчатый анод 2, который можетбыть 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-Зм. Иеждуанодом 2 и стеной 1 пропускают фитиль4 из хлопчатобумажной ткани, обладающей высокими капиллярными свойствами.Верхний конец фитиля 4 опускают в резервуар с водой 5, нижний - в резер. - .вуар для сбора фильтрата 6, которыерасполагают соответственно выше иниже анода. Анод 2 соединяют с положительной клеммой регулируемого источника 7 постоянного тока, катод 3- с отрицательной. В течение всего периода сбработки на электроды кругло" суточно подается постоянный электрический ток плотностью 0,01-0,1 мА/см Обработка ведется до достижения со- держания солей в нижней части стены допустимой величины,Выбор оптимальной плотности тока проводится в лабораторных условиях на искусственно засоленных образцах из известняка размером ЗХЗ к 5 см(Смрад = 3,5% по массе). Электроды из свинца (ЗхЗ см, д= 4 мм) прижимались через тканевый фитиль из хлопчатобумажного трикотажа к торцамобразца с помощью бандажа, Верхнийконец фитиля опускался в резервуарс водой, нижний - в резервуар длясбора фильтрата. После 15 "ти часовой обработки током различной плотности образцы делились на три части:анодную, среднюю и катодную для определения средней засоленности. Втабл,1 приведены результаты обработ-. ки.Химический анализ фильтрата при плотностях тока З,О и 1,0 мА/см сви,- детельствует о наличии некоторого количества продуктов электролиза, что нежелательно, Кроме того, при ис) пользовании тока плотностью 3,0 мА/см рекомендуемой известным спосбом, по сравнению с= 0,1 мА/см один и тот же результат достигается большой затратой электроэнергии (в 30 раз), Поэтому наиболее целесообразно вести обработку .током х= 0,1 мА/см, использование тока0,01 мА/см .допустимо, но процесс идет значительно медленнее.Пример 1. Искусственно засоленная кладка из кирпича (С = 3,7%) размером 0,5 х 1,0 х 2,0 (Ь) м.обрабатывалась в течении 8-ми недель током плотностью 0,1 мА/см с постоянной промывкой прианодной зоны с помощью тканевого фитиля из хлопчатобумажной ткани. Анод из листового свинца (0,2 к 1,0 м, Р = 2.мм) закреплялся с помощью деревянных пробок и скруток вдоль верха стены. Катод в виде трех стальных труб Ф= 3 см был установлен в грунт на расстоянии 2-х метров от стены. После разбора стенки с целью определения засоленности по толщине оказалось, что из верхних рядов соль практически удалена (на 95%), иэ1033669 После обработки было проведено сравнение прочности на дробление поверх" ностного слоя образцов по методу Про тодьяконова (см. табл.2).Использование предлагаемого способа позволит удалить из стен древ" них зданий разрушающие камень водо- растворимые соли и тем самым создать условия для нормализации их температурно-влажностного режима. Это даст воэможность с большей технико-экономической эффективностью проводить реставрацию и консервацию историчес" ких объектов, увеличить межреставрационные сроки и повысить в конечном итоге долговечность памятников архитектуры. Т а б л и ц а 1 6 С Обессоливание -- 1007 по зонамрН Плотно стьтока,мА/см ф анод катод анодная средняя катодная 3,0 1,0 0,1 1,01 6 б 7 79 75,7 55,6 85,6 9 70)4 51,8 .79,2 7 89 э 257 в 4 6817 7 68,3 438 54,2 Т а б л и ц а 2 тока, работкимА/см2анод катод без замены фитиля 6 962 64 . 7,5 4,5 с промывкой 7 7 67 67 0 ;0 без замены фитиля 2"3 1047 50 29,5 25 3,0 с заменой 3-4 10 56 60 16 10 Контрольный образец 67 нижних 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 засолен ные образцы из известняка (ЗкЗх 5 см) в течение 1 О 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.17.-ным раствором аммиака, с непрерывной промывкой приэлектродных:зон. рНПлотность Режим обПрочность, Снижение прочкг/см .ности 3анод катод анод катод1033669 ктор Л.Письма Ходанич Корректор Э.Лончако х ГКНТ СССР Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 10 Заказ 49) 5 Тираж 640 ВНИИПИ Государственного комитета по изоб 113035, Москва, Ж, Ра

Смотреть

Способ удаления солей из сооружения из капиллярно-пористого каменного материала