DE19818343C1 - Cathodically protecting metal-reinforced concrete surfaces, especially steel concrete in buildings using anode elements containing one of more solar cells - Google Patents
Cathodically protecting metal-reinforced concrete surfaces, especially steel concrete in buildings using anode elements containing one of more solar cellsInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum kathodischen Rostschutz zur Sanierung von metallarmierten Beton flächen, insbesondere Stahlbeton, durch Anbringen von vorgefertigten Anodenelementen.The invention relates to a method for cathodic Rust protection for the renovation of metal-reinforced concrete surfaces, especially reinforced concrete, by attaching prefabricated anode elements.
Aus der US-PS 5 366 604 ist es bekannt, Solarzellen für den kathodischen Korrosionsschutz zu verwenden. Dort sollen in der Erde verlegte metallische Körper, speziell Rohre, geschützt werden.From US-PS 5 366 604 it is known for solar cells to use cathodic corrosion protection. There metallic bodies laid in the ground, especially Pipes to be protected.
In der US-SIR H 1644 ist ebenfalls ein kathodischer Korrosionsschutz unter Verwendung von Solarzellen beschrieben. Dort sollen Hafenanlagen geschützt werden.In US-SIR H 1644 there is also a cathodic one Corrosion protection using solar cells described. Port facilities are to be protected there.
Aus der US-PS 5 672 214 ist eine spezielle Solarzelle bekannt, die durch Beton stabilisiert ist.A special solar cell is known from US Pat. No. 5,672,214 known that is stabilized by concrete.
Im Stahlbetonbau sind Bauwerke durch Rosten der Bewehrung statisch bedroht und häufig müssen regelmäßig wiederkeh rende Sanierungen durchgeführt werden. Diese Sanierungen sind sehr kostenaufwendig.In reinforced concrete construction, structures are caused by rusting of the reinforcement statically threatened and often have to return regularly renovations are carried out. These renovations are very expensive.
Im Artikel von Michael Raupach, kathodischer Korrosions schutz im Stahlbetonbau, Beton 12/92, Seite 674 ff. sind Verfahren zum kathodischen Korrosionsschutz im Stahlbeton bau beschrieben, ebenso in dem Firmenprospekt Heraeus "Titanode", Oktober 1990.In the article by Michael Raupach, cathodic corrosion protection in reinforced concrete construction, concrete 12/92, page 674 ff Process for cathodic corrosion protection in reinforced concrete construction described, also in the Heraeus company brochure "Titanode", October 1990.
Unter normalen Bedingungen ist der Stahl im Beton durch eine Passivierung geschützt. Durch das Eindringen von Salzwasser oder Kohlendioxid aus der Luft wird diese Passivierung zerstört und das Eisen der Bewehrung im Beton kann rosten. Aus dem Eisen entstehen positiv gela dene Eisenionen. Die dabei freigesetzten Elektronen rea gieren an anderen Stellen mit Sauerstoff und Wasser und bilden Hydroxylionen. Diese Hydroxylionen verbinden sich mit den positiv geladenen Eisenionen und bilden letztend lich Eisenoxide.Under normal conditions, the steel in the concrete is through passivation protected. By penetrating Salt water or carbon dioxide from the air becomes this Passivation destroyed and the iron of the reinforcement in the Concrete can rust. Positive iron arises from the iron iron ions. The released electrons rea yaw in other places with oxygen and water and form hydroxyl ions. These hydroxyl ions combine with the positively charged iron ions and ultimately form Lich iron oxides.
Das Fortschreiten des Rostens wird dadurch vermieden, daß der Elektronenabgabe dadurch entgegengewirkt wird, daß ein schwacher elektrischer Gegenstrom aufrechterhalten wird. Dieser Gegenstrom wird von einer zusätzlich ange brachten Anode bewerkstelligt. Hierbei setzen sich an der Anode die Hydroxylionen zu Sauerstoff, Wasser und Elektronen um und an der Kathode wird Sauerstoff und Wasser verbraucht durch Reduktion mittels der Elektronen und der Bildung wieder der Hydroxylionen.The progression of rusting is avoided in that the electron donation is counteracted by the fact that maintain a weak electrical counter current becomes. This counter current is additionally supplied by one brought anode accomplished. Here sit down at the Anode the hydroxyl ions to oxygen, water and Electrons around and on the cathode become oxygen and water consumed by reduction by means of the electrons and the Formation of the hydroxyl ions again.
Es ist Stand der Technik, als Anode schlangenförmige, polymerbeschichtete Kupferdrähte zu verwenden oder platin oxidbeschichtete Titannetze am Beton anzubringen. Auch vorgefertigte Netzanoden, die nachträglich eingemörtelt werden, gehören zum Stand der Technik. It is state of the art that the anode is serpentine, to use polymer-coated copper wires or platinum attach oxide-coated titanium nets to the concrete. Also Prefabricated mesh anodes, which are subsequently mortared are part of the state of the art.
Der kathodische Korrosionsschutz erfordert eine Gleichstromquelle. Die Anoden müssen deshalb ständig über Drahtverbindungen unter Gleichstrom stehen. Der Stromverbrauch ist jedoch insge samt gesehen sehr gering.Cathodic corrosion protection requires a direct current source. The anodes must therefore are constantly under direct current via wire connections. However, the electricity consumption is total seen very little overall.
Eine Fläche von ca. 1000 m2 Beton erfordert eine Leistung von ca. 100 Watt. Die Heranschaffung einer geeigneten Stromquelle sowie deren regelmäßige Kontrolle erfordern einen hohen finanziel len Aufwand und regelmäßige Überprüfungen.An area of approx. 1000 m 2 of concrete requires an output of approx. 100 watts. The procurement of a suitable power source and its regular control require a high financial outlay and regular checks.
Aufgabe der Erfindung war es deshalb, ein Verfahren vorzuschlagen, bei dem der kathodische Korrosionsschutz wirtschaftlicher auf allen zu sanierenden Betonflächen betrieben werden kann und/oder die Zurverfügungstellung von Gleichstrom aus dem öffentlichen Stromnetz vermieden wird.The object of the invention was therefore to propose a method in which the cathodic Corrosion protection can be operated more economically on all concrete surfaces to be renovated and / or the provision of direct current from the public power grid is avoided becomes.
Die Aufgabe der Erfindung konnte durch den kennzeichnenden Teil des Anspruch 1 gelöst wer den.The object of the invention could be solved by the characterizing part of claim 1 the.
Hierbei werden bevorzugt vorgefertigte dünnschichtige Anodenelemente in Plattenform verwen det, in die eine eigene Stromversorgung eingebaut ist. Es ist auch jede x-beliebige andere Form möglich. Die Stromversorgung wird durch Solarzellen erreicht.Here prefabricated thin-layer anode elements are preferably used in plate form det, in which a separate power supply is installed. It is also any other shape possible. The power supply is achieved by solar cells.
Die Anodenelemente werden deshalb bevorzugt auf der Oberfläche des Betons angebracht und können flächendeckend mit einer Solarzelle oder mehreren Solarzellen bedeckt sein. Die Anordnung der Solarzellen in einer größeren Fläche kann auch architektonische Gestaltung haben.The anode elements are therefore preferably attached to the surface of the concrete and can be covered with one or more solar cells. The arrangement of the solar cells in a larger area can also be architectural design to have.
Eine Möglichkeit der Oberflächengestaltung besteht auch in der Oberflächenstruktur der platten förmigen Anodenelemente, bei der von glatt bis stark strukturiert alle Variationen möglich sind und der Phantasie keine Grenzen gesetzt werden können und sollen.One possibility of surface design is the surface structure of the panels shaped anode elements, in which all variations are possible from smooth to strongly structured and there are no limits to the imagination.
Die Anodenelemente können auch mit Solarzellen leitend verbunden sein und zwischen An odenelement und Solarzelle kann ein gewisser Abstand bestehen.The anode elements can also be conductively connected to solar cells and between An There can be a certain distance between the element and the solar cell.
Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung entsteht dadurch, wenn die dünnschich tigen, plattenförmigen Anodenelemente eingearbeitete Solarzellen aufweisen. Die Solarzellen können sowohl flächenbündig, hervorstehend oder zurückliegend in die Anodenelemente eingear beitet werden.A particularly advantageous embodiment of the invention arises when the thin layer term, plate-shaped anode elements incorporated solar cells. The solar cells can be flush-fitted, protruding or recessed into the anode elements be prepared.
Bei Auftreffen von Licht auf die Solarzellen wird Strom erzeugt, der zur Aufrechterhaltung des Gleichstroms für den kathodischen Rostschutz benutzt wird.When light hits the solar cells, electricity is generated that is used to maintain the Direct current is used for the cathodic rust protection.
Die Anodenelemente, bevorzugt dünnschichtig und plattenförmig, bestehen aus Anodenmaterial und einem Trägerstoff. The anode elements, preferably thin-film and plate-shaped, consist of anode material and a carrier.
In diesen Trägerstoff können die Solarzellen eingebaut oder darauf befestigt und mit dem An odenmaterial verbunden werden.The solar cells can be built into this carrier or attached to it and attached to it ground material are connected.
Der Trägerstoff kann aus verschiedensten Materialien bestehen, die alle bevorzugt nach einer ab schließenden Oberflächenschutzbehandlung den Witterungseinflüssen standhalten müssen.The carrier material can consist of a wide variety of materials, all preferably starting from one closing surface protection treatment must withstand the weather.
Dieser kann sein: Alle geeigneten anorganischen Materialien, z. B. Zementmörtel oder kunststoff vergüteter Zementmörtel oder Betonersatzmaterial oder auch Spritzbeton (vergüteter Spritzbe ton), wenn Anodenmaterial und Solarzellen vorher befestigt worden sind.This can be: All suitable inorganic materials, e.g. B. cement mortar or plastic hardened cement mortar or concrete substitute or shotcrete (hardened spray ton) if anode material and solar cells have been attached beforehand.
Ebenso ist Kunststoff grundsätzlich als Trägerstoff geeignet, wie z. B. EP-Harz, auch als Binde mittel, wobei aus gewichtstechnischen Gründen auch Styrodur oder ein ähnliches Material mög lich ist, das auch wärmedämm-mäßig günstig sein kann und so Wärme- bzw. Kältebrücken aus schalten bzw. beseitigen kann.Likewise, plastic is basically suitable as a carrier, such as. B. EP resin, also as a bandage medium, with Styrodur or a similar material possible for weight reasons Lich, which can also be inexpensive in terms of thermal insulation and thus bridges heat and cold can switch or eliminate.
Um die elektrolytische Ankopplung an die Bewehrung aufrechtzuerhalten werden im Trägerma terial Kanäle oder Nuten und/oder auch nur kegelförmige Vertiefungen eingearbeitet. Derartige Verbindungsanschlüsse entstehen auch durch die Struktur des Trägerstoffes selbst. Über diese Kanäle, Nuten, kegelförmigen Vertiefungen oder anderen Strukturen findet der elek trolytische Kontakt zwischen Anodenmaterial und Kathode (Bewehrung) statt. Gleichzeitig sind es die Wanderwege für Elektrolyte/Salze, insbesondere für die Chloride, weg von der Bewehrung (Kathode), die somit nicht mehr rosten kann.In order to maintain the electrolytic coupling to the reinforcement in the beam material channels or grooves and / or only conical recesses incorporated. Such Connection connections are also created by the structure of the carrier material itself. Via these channels, grooves, conical depressions or other structures, the elek trolytic contact between anode material and cathode (reinforcement) instead. Are at the same time it the trails for electrolytes / salts, especially for the chlorides, away from the reinforcement (Cathode), which can no longer rust.
Die Verbindung von vorgefertigtem Anodenelement und Betonfläche, deren lose Betonteile vor her zu entfernen sind und die Bewehrung dadurch punktuell freigelegt wird, kann mit elektrisch leitenden Mörteln aus anorganischen Materialien, elektrisch leitenden, organischen Kunststoffen oder einer Mischung aus beiden Materialien oder auch mit Stahlfaservergussmörtel hergestellt werden.The connection of prefabricated anode element and concrete surface, the loose concrete parts in front can be removed and the reinforcement is exposed at certain points, can be done electrically conductive mortars made of inorganic materials, electrically conductive, organic plastics or a mixture of both materials or with steel fiber grout become.
Vor dem Verguß ist das vorgefertigte Anodenelement an der zu sanierenden Betonfläche mecha nisch zu befestigen oder mit Hilfsmitteln am Betongrund zu verkleben oder beide Befestigungs möglichkeiten sind zu kombinieren. Seitliche, obere und untere Abschlüsse können aus dem zu verarbeitenden Anodenmaterial zugerichtet und als seitlicher oder unterer Abschluß oder als Ab deckung verlegt werden.Before grouting, the prefabricated anode element on the concrete surface to be renovated is mecha niche to fix or glue to the concrete base with tools or both fixings possibilities have to be combined. Lateral, upper and lower endings can be made from the processing anode material prepared and as a side or bottom end or as Ab cover to be laid.
Je nach Größe des Objektes können hierfür eigenen Abschlußteile angefertigt werden, die in die Gesamtsanierungs- und Gestaltungskonzeption mit einbezogen sind. Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.Depending on the size of the object, separate finishing parts can be made for this purpose, which can be found in the Overall renovation and design concepts are included. Further details of the invention emerge from the subclaims.
Claims (10)
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DE19818343A DE19818343C1 (en) | 1998-04-24 | 1998-04-24 | Cathodically protecting metal-reinforced concrete surfaces, especially steel concrete in buildings using anode elements containing one of more solar cells |
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DE (1) | DE19818343C1 (en) |
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1998
- 1998-04-24 DE DE19818343A patent/DE19818343C1/en not_active Expired - Fee Related
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