PL197851B1 - Sposób osuszania budowli zawilgoconych na skutek kapilarnego podciągania wody z gruntu metod ą iniekcji krystaliczno - mikrofalowej - Google Patents

Abstract

posób osuszania budowli zawilgoconych na skutek kapilarnego podciągania wody z gruntu metodą iniekcji krystaliczno-mikrofalowej, znamienny tym, że do specjalnie wywierconych otworów w murze, wykonanych korzystnie w jednym poziomie w odstę pach od 10 cm do 18 cm pod ką tem 15°- -30°, po uprzednim nawilżeniu wodą w ilości równoważnej objętości otworów, wprowadza się mieszankę wodnych roztworów cementu portlandzkiego i aktywatora w postaci metakrzemianu sodowego lub potasowego i/lub polikrzemianu sodowego lub potasowego, najkorzystniej w proporcjach wagowych cement:aktywator od 1:1 do 10:0,2 z dodatkiem lub bez dodatku wodnego roztworu silikonianów metali alkalicznych najkorzystniej w proporcji aktywator:silikonian jak 1:1, po czym po zainiektowaniu, w celu przyspieszenia procesów dyfuzyjnych i wytworzenia bariery przeciwwilgociowej, strefę iniekcji w murze natychmiast nagrzewa się przy użyciu specjalistycznego zestawu mikrofalowego.

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób osuszania przegród budowlanych zawilgoconych na skutek kapilarnego podciągania wody z gruntu, polegający na iniekcji murów mieszaniną wodnych roztworów cementu i specjalnie opracowanych aktywatorów krzemianowych z dodatkiem środka przeciwdziałającego niekorzystnym zjawiskom konwekcyjnym w cieczach kapilarnych prowadzącym do zakłócenia oczekiwanego procesu samouporządkowania (samoorganizacji) kryształów.

Składniki jonowe tej mieszaniny iniekcyjnej dyfundując w zapełnionych wodą kapilarach materiałów budowlanych, wytwarzają w przegrodzie budowlanej poziomą lub pionową izolację przeciwwilgociową na skutek specyficznej krystalizacji związków nierozpuszczalnych w wodzie, uszczelniających pory i kapilary w strefie specjalnie wywierconych otworów iniekcyjnych, przy czym w celu przyśpieszenia procesów dyfuzyjnych strefę iniekcji podgrzewa się tuż po samej iniekcji za pomocą emitorów mikrofalowych w postaci generatorów fal elektromagnetycznych w zakresie mikrofalowym o mocy wyjściowej np. 850 W tak, aby uzyskać fale o mocy 2,5 kW oraz bardzo zwężonej wiązce fal i wysyłanie jej w określonym kierunku osuszanego muru. W wyniku tego procesu następuje korzystne zwiększenie temperatury cieczy kapilarnych i tym samym obniżenie ich lepkości, co w konsekwencji prowadzi do oczekiwanego zjawiska zwiększenia szybkości dyfuzji i zwiększenia promienia penetracji środków wytwarzających blokadę przeciwwilgociową w murach.

Aktualnie do osuszania budowli z wilgoci podciąganej z gruntu stosuje się szereg metod, w tym iniekcję krystaliczną według polskich patentów nr 153 294 i nr 160 174. W wymienionych patentach do wytwarzania blokady przeciwwilgociowej w zawilgoconych murach wykorzystuje się unikalne zjawisko samoorganizacji kryształów, a wytworzona izolacja z domenów kryształów układających się we współosiowe obrazy koliste w przestrzeni, tworzy w przekroju pionowym koncentryczne pierścienie o coraz większym promieniu.

Wytworzona w ten sposób blokada ma nieograniczoną w czasie skuteczność i trwałość niezależną od wstępnej wilgotności i zasolenia murów, bowiem promień penetracji środka iniekcyjnego jest tym większy im większa jest początkowa wilgotność muru. W wymienionych patentach uzyskuje się niezadowalająco duże promienie penetracji iniektu krystalicznego. Zjawisko samoorganizacji kryształów przy znacznych gradientach stężeń i temperatur ulega zakłóceniom w dalszych odległościach od środka otworów iniekcyjnych. W patencie nr 160 174 uzyskano w analogicznych warunkach temperatur i stężeń zawilgocenia i zasolenia w stosunku do patentu nr 153 294 - co najmniej 20% wzrost promienia penetracji blokady krystalicznej.

Okazało się, że w warunkach prowadzenia prac osuszających w okresie zimowym oraz wiosną, kiedy mury są oziębione, a niekiedy przemarznięte - to procesy dyfuzyjne są znacząco spowolnione w stosunku do pory letniej i w konsekwencji promienie penetracji zmniejszają się. W przypadkach szczególnych przy zbyt dużych jak na dane warunki odstępach między otworami iniekcyjnymi można nie uzyskać szczelnej blokady przeciwwilgociowej. W tej sytuacji uznano za niecelowe zmniejszenie odległości między otworami iniekcyjnymi w murach - bowiem prowadziłoby to do zbyt dużego naruszenia wytrzymałości muru i mogłoby to zbliżać do działań porównywalnych z podcinaniem muru.

W sytuacji, kiedy nie można podgrzewać mieszaniny iniekcyjnej do temperatury znacznie wyższej od temperatury otoczenia, gdyż nastąpiłoby przedwczesne nieodwracalne związanie mieszanki iniekcyjnej zawierającej w swoim składzie cement portlandzki, a z kolei podgrzanie murów przed iniekcją byłoby szkodliwe ze względu na istotę zachodzących procesów dyfuzyjnych w ciągłym ośrodku ciekłym, ponieważ spowodowałoby opróżnienie kapilar z cieczy będącej drogą do penetracji jonów, te nieoczekiwanie korzystne efekty przyniosło zastosowanie emiterów mikrofalowych do podgrzania strefy iniekcji tuż po wykonaniu iniekcji krystalicznej. Spowodowało to bardzo wyraźne zwiększenie promienia penetracji środka blokującego podciąganie kapilarne na skutek podwyższenia temperatury cieczy kapilarnych a nie materiału muru.

Stwierdzono również, że obecność w mieszance iniekcyjnej związku hydrofobowego w postaci metylosilikonianów metali alkalicznych wpływa korzystnie na uelastycznienie przepony przeciwwilgociowej. Jednocześnie nie stwierdzono negatywnego wpływu tych związków na mechanizm zjawiska samoorganizacji kryształów będącego podstawą wytwarzania izolacji przeciwwilgociowych typu poziomego i pionowego.

Po uformowaniu się krystalicznej przepony przeciwwilgociowej, można ewentualnie przedłużyć działanie zestawu mikrofalowego do szybszego podsuszenia strefy muru nad izolacją poziomą i tym samym do czynności odgrzybiania, jeśli zachodzi taka potrzeba. W przypadku izolacji pionowej

PL 197 851 B1 wykonanej sposobem według wynalazku od środka budynku procesy szybszego wysychania i odgrzybiania muru zachodzą automatycznie podczas formowania izolacji na całej powierzchni zabezpieczonego muru.

Sposób według wynalazku polega na odpowiednim przygotowaniu mieszaniny składającej się z cementu portlandzkiego i aktywatora w postaci metakrzemianu sodowego i/lub polikrzemianu sodowego oraz fosforanu sodowego i metylosilikonianu sodowego, a także wody, przy czym stosunek wagowy składników: cementu do aktywatora wynosi korzystnie od 1:1 do 10:0,2, a aktywatora do fosforanu sodowego od 10:1 do 10:3 i aktywatora do silikonianów jak 1:1. Stosunek wagowy wymienionych 5 składników wynosi najkorzystniej 8:1:0,1:4:1. Obecność fosforanu sodu w mieszaninie iniekcyjnej i metylosilikonianu sodowego okazała się nieoczekiwanie korzystna dla wyraźnego zwiększenia promienia penetracji mieszaniny iniekcyjnej w porównaniu do mieszaniny bez tych dodatków oraz do uszczelnienia i uelastycznienia przepony izolacyjnej. Tak przygotowaną mieszaninę środka według wynalazku stosuje się do wytworzenia poziomej i pionowej izolacji przeciwwilgociowej w murach budowli zawilgoconych na skutek kapilarnego podciągania wody z gruntu.

Wykonanie izolacji poziomej polega najpierw na wywierceniu w osuszanym murze w jednej linii, równolegle do poziomu podłogi otworów do iniekcji. Otwory te o średnicy 20 mm wierci się co 12-16 cm na głębokość grubości murów pomniejszonej o 5-10 cm oraz pod kątem 15°-30° do poziomu. Tak przygotowane otwory przed wprowadzeniem środka do iniekcji nawilża się dodatkowo wodą w ilości co najmniej równoważnej objętości otworów lecz nie większej niż 0,5 litra dla grubości murów równej 50 cm, poczym szybko wprowadza się w nie środek iniekcyjny według wynalazku. Ilość wprowadzonego środka równoważna jest objętościowo pojemności wywierconego otworu. Po zakończeniu iniekcji otwory dodatkowo dopełnia się tym samym środkiem, lecz o nieco gęstszej konsystencji i wyrównuje do powierzchni muru i natychmiast nagrzewa przy pomocy specjalistycznego zestawu mikrofalowego.

Blokadę przeciwwilgociową typu krystalicznego uzyskuje się w czasie około siedmiu dni. Uszczelniające działanie środka według wynalazku polega prawdopodobnie na tym, że krzemian sodowy i fosforan sodowy rozpuszczone w wodzie penetrują w promieniu 10-14 cm od środka otworu iniekcyjnego w murze, a następnie jony wapniowe pochodzące ze specyficznej dysocjacji portlandytu - minerału znajdującego się w cemencie portlandzkim, powodują wytrącanie w kapiiarach nie rozpuszczalnego w wodzie krzemianu wapnia i fosforanu wapnia, przy czym ten drugi związek wytrąca się nieco później. Charakterystyczną cechą wytrąconych kryształów jest to, że ich wytrącenie na początku kapilary przy otworze iniekcyjnym nie blokuje składników reakcji strąceniowych w głębsze partie kapilar. Zjawisko to jest nieoczekiwanie korzystne z technicznego punktu widzenia, a związki silikonowe bardzo korzystnie uszczelniają ewentualne defekty izolacji i chronią ją przed pęknięciami.

Jak wykazały badania laboratoryjne podczas iniekcji przeciwwilgociowej sposobem według wynalazku, produkty krystalizacji układają się nieoczekiwanie wokół otworu iniekcyjnego w postaci współosiowych pierścieni odległych od siebie początkowo kilka milimetrów a następnie odległości te systematycznie wzrastają do około jednego centymetra w odległości 10 cm od środka otworu iniekcyjnego. Mechanizm tej reakcji polega najpierw na krystalizacji z utworzeniem bardzo drobnych kryształów w całym obszarze dyfuzji, a następnie na samorzutnym procesie tak zwanej samoorganizacji kryształów z utworzeniem domenów krystalicznych i obszarów nie zawierających kryształów.

Wytłumaczeniem tego zjawiska jest termodynamiczna siła napędowa występująca w jednorodnym zolu, o której zakłada się, że jest wynikiem konkurencyjnego wzrostu cząsteczek spowodowanym zależnością stałej równowagi od promienia cząsteczki wywołaną napięciem powierzchniowym. W wyniku tego zjawiska otrzymuje się szereg obrazów powstających struktur podobnych do pierścieni Lieseganga.

Zauważono jednocześnie, że fosforan wapniowy, jak również silikoniany metali alkalicznych nie podlegają prawidłom opisanego zjawiska samoorganizacji, lecz zaskakująco korzystnie wpływają na sam proces samouporządkowania kryształów krzemianu i polikrzemianu wapnia, powodując przy tym dodatkowe uszczelnienie obszaru penetracji między współosiowymi pierścieniami kryształów. Fosforan sodowy wolno wytrącający się w obszarze penetracji spełnia prawdopodobnie na wzór żelu kwasu krzemowego, rolę środka przeciwdziałającego niekorzystnym w tych przypadkach zjawiskiem konwekcyjnym w cieczach kapilarnych prowadzącym do zakłócenia oczekiwanego procesu samouporządkowania kryształów. Zjawiska konwekcji w cieczach kapilarnych jak wiadomo powodowane są głównie znacznymi gradientami stężeń reagentów i temperatur, a więc czynnikami fizykochemicznymi powszechnie towarzyszącymi cieczom kapilarnym w materiałach budowlanych.

PL 197 851 B1

Proces dyfuzji i samoorganizacji kryształów tworzących w efekcie izolację poziomą w zawilgoconych murach trwa około siedmiu dni i po tym okresie obserwuje się skuteczność blokady przeciwwilgociowej wytworzonej metodą według wynalazku, a działanie mikrofal w istotny sposób przyczynia się do zwiększenia promienia penetracji i szczelności blokady przeciwwilgociowej.

P r z y k ł a d I

Miesza się ze sobą 8 kg cementu portlandzkiego z 1 kg metakrzemianu sodowego i 0,1 kg fosforanu sodu, a następnie do tak przygotowanej mieszaniny dodaje się około 4 litrów wody i 1 kg metylosilikonianu sodu, aby po zmieszaniu wszystkich składników uzyskać konsystencję śmietany łatwo samopoziomującej się w naczyniu. Tak przygotowany środek wprowadza się najkorzystniej w ciągu piętnastu minut, a najdalej po trzydziestu minutach do wcześniej wywierconych otworów w murach zawilgoconych na skutek kapilarnego podciągania wody z gruntu. Do jednego otworu wlewa się objętościowo tyle środka według wynalazku, ile wynosi pojemność tego otworu. Otwory przed iniekcją nawilża się dodatkowo wodą w ilości do 0,5 litra na jeden otwór. Po napełnieniu otworów iniekcyjnych na danym odcinku lub powierzchni muru rozpoczyna się natychmiast nagrzewanie przy użyciu specjalistycznego zestawu mikrofalowego - tzw. generatorów mikrofal o mocy najkorzystniej 2-2,5 KW.

Otwory iniekcyjne wierci się w murze w jednej linii na wybranym poziomie, równolegle do poziomu podłogi w odstępach 12-16 cm między sobą oraz pod kątem 15°-30° w stosunku do poziomu i na głębokość grubości muru pomniejszonej o 10 cm. Do wiercenia otworów najkorzystniej używać wierteł o średnicy 20 mm. Iniekcję prowadzi się jednocześnie na całej długości osuszanego muru w ciągu do pół godziny od czasu przygotowania środka iniekcyjnego. Blokada przeciwwilgociowa typu krystalicznego tworzy się po upływie około jednego tygodnia od czasu iniekcji, przy czym procesy krystalizacji związane z dochodzeniem do stanu równowagowego trwają jeszcze znacznie dłużej, przypuszczalnie do trzech miesięcy. Izolację pionową wykonuje się poprzez nawiercenie siatki otworów na całej powierzchni osuszanego muru od środka budynku przy zachowaniu tych samych warunków co do głębokości, kąta i odstępu między otworami, jak przy izolacji poziomej.

P r z y k ł a d II

Miesza się ze sobą 8 kg cementu portlandzkiego z 1 kg polikrzemianu sodowego, 0,1 kg fosforanu sodowego, a następnie do tak przygotowanej mieszaniny dodaje się wody w ilości około 4 litrów i 1 kg metylosilikonianu sodu. Iniekcję murów wykonuje się poprzez wywiercone otwory w sposób i kolejności podanej w przykładzie I. Blokada przeciwwilgociowa tworzy się w sposób identyczny jak w przykładzie I.

Claims (2)

Zastrzeżenia patentowe

1. Sposób osuszania budowli zawilgoconych na skutek kapilarnego podciągania wody z gruntu metodą iniekcji krystaliczno-mikrofalowej, znamienny tym, że do specjalnie wywierconych otworów w murze, wykonanych korzystnie w jednym poziomie w odstępach od 10 cm do 18 cm pod kątem 15°-30°, po uprzednim nawilżeniu wodą w ilości równoważnej objętości otworów, wprowadza się mieszankę wodnych roztworów cementu portlandzkiego i aktywatora w postaci metakrzemianu sodowego lub potasowego i/lub polikrzemianu sodowego lub potasowego, najkorzystniej w proporcjach wagowych cement:aktywator od 1:1 do 10:0,2 z dodatkiem lub bez dodatku wodnego roztworu silikonianów metali alkalicznych najkorzystniej w proporcji aktywator:silikonian jak 1:1, po czym po zainiektowaniu, w celu przyspieszenia procesów dyfuzyjnych i wytworzenia bariery przeciwwilgociowej, strefę iniekcji w murze natychmiast nagrzewa się przy użyciu specjalistycznego zestawu mikrofalowego.

2. Sposób osuszania budowli według zastrz. 1, znamienny tym, że aktywator stosowany do mieszanki iniekcyjnej oprócz krzemianów zawiera w swoim składzie dodatkowo fosforan sodowy w proporcjach wagowych krzemiany:fosforan sodowy od 10:1 do 10:3.