維修水泥體系的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種維修水泥體系的方法以及利用該方法獲得的水泥體系。
【背景技術(shù)】
[0002] 當今正在使用的大多數(shù)飲用水容器由礦物性水泥膠結(jié)建筑材料與不同材料構(gòu)成 的襯體構(gòu)成。此類飲用水容器，尤其是基于鋼筋混凝土的飲用水容器，有多種多樣的用途。 混凝土內(nèi)表面的使用壽命約為20年，這就引起了對維修產(chǎn)品的需求。主要使用水泥膠結(jié)體 系作為維修產(chǎn)品。所述的這些體系指的是遭受飲用水天然侵蝕機理的所謂多孔建筑材料。 長此以往這就會導(dǎo)致維修產(chǎn)品毀壞。
[0003] 與此同時，使得維修產(chǎn)品，也就是水泥膠結(jié)體系毀壞的破壞機理亦已為人所知。其 中存在著各種不同的侵蝕機理，例如浸出、溶解性侵蝕和水解腐蝕。
[0004] 已知的體系試圖通過限制擴散能力而將可能的浸出，也就是氫氧化鈣（Ca(OH)2) 的損失或分解減小到最低程度。這里起作用的尤其是所用維修產(chǎn)品的孔隙度。
[0005] 在水泥與水的反應(yīng)中，會在復(fù)雜的化學反應(yīng)過程中形成所謂的水合物相，其中大 部分是水合硅酸鈣（CSH相）。除此之外，還會釋放出以水泥重量計大約20%的氫氧化鈣。 絕大部分氫氧化鈣作為固體嵌入水泥基體中。少部分溶解于將水泥膠結(jié)材料的孔體系填滿 的孔隙溶液之中。該溶液是水泥膠結(jié)材料具有大約12. 3~13. 0較高pH值的原因。
[0006] 鄰近的（anstehende)水明顯有別于孔隙溶液的組成。因此就會產(chǎn)生濃度差，這就 會導(dǎo)致稱作擴散的輸運現(xiàn)象。從涂層中溶解出來的離子迀移到鄰近的飲用水之中，這會引 起水泥的浸出。如果是軟水，也就是堿和堿金屬貧乏的水，則由于濃度差比較大，擴散作用 就會增強，其中尤其是水泥膠結(jié)涂層中的堿金屬和堿土金屬（例如鈉離子、鉀離子、鎂離子 和鈣離子）會發(fā)生迀移。由于含有鈉離子、鉀離子和鎂離子的化合物因其溶解性較高而會 或多或少完全溶解于孔隙溶液之中，因此它們與鈣離子相比很快就會被浸出。在此過程中， 以上提及的水合產(chǎn)物（也就是CSH相）與孔隙水處于化學平衡。
[0007] 如果在與水持久接觸時產(chǎn)生孔隙溶液中鈣離子濃度的減小，那么就會首先溶解嵌 入在水泥基體中的固體氫氧化鈣以維持平衡。該過程將會一直進行，直至全部氫氧化鈣浸 出。接著將會釋放結(jié)合在CSH相中的鈣離子，以穩(wěn)定固相（水泥）和液相（孔隙溶液）之 間的化學平衡。以上所述鈣離子輸送到鄰近水中的現(xiàn)象最終會導(dǎo)致完全浸出，從而導(dǎo)致水 泥膠結(jié)涂層分解。只有在涂層完全分解之后才能由于起砂（Absanden)而肉眼辨別的浸出 程度，例如可以通過測定氫氧化鈣含量以及孔隙度變化而定量地分析得出。
[0008] 所有已知的方案均基于這樣的原因：在砂漿中可以化學結(jié)合一定量的氫氧化鈣， 并且它們根據(jù)負載情況經(jīng)過一段時間之后就會分解，并且混凝土替代物將不再具有抵抗力 (Widersandskraft)。為了延緩這種分解過程，尤其可嘗試從外部或者通過調(diào)整其配方防止 砂漿發(fā)生這種浸出過程。
[0009] 關(guān)于調(diào)整配方的已知措施和關(guān)于應(yīng)用方法的規(guī)定，旨在減小砂漿的總孔隙度，使 得所制得的表面能實現(xiàn)最大密封性，從而盡可能延緩浸出過程。但這些措施仍然有其局限 性。例如由于國家規(guī)定，某些有機成分只能限制使用，并且除了所期望的效果之外，也會在 砂漿中招致不利的性能，因為有機成分會成為植被的培養(yǎng)基，這可能會引起水中萌芽。此 外，這些已知的措施在某些程度上具有局限性，例如不能任意降低水灰比，否則將會使得砂 漿不再能被加工。但是已知方案的主要缺點是，它們僅僅遵循著延緩浸出過程的目標。然 而這只能一時地取得有限的成效，因為無法完全阻止浸出過程。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010] 本發(fā)明的任務(wù)在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點并且提供一種維修水泥體系的方法，所述 方法能減少維修產(chǎn)品的分解并且由此顯著延長其使用壽命。
[0011] 令人驚奇的是，采用根據(jù)權(quán)利要求1的一種維修水泥體系的方法可解決這一任 務(wù)，所述方法包括以下步驟：
[0012] a)將設(shè)有孔的填充體間隔地固定在待維修的水泥體系上，
[0013] b)將砂漿施加到待維修的水泥體系和設(shè)有開孔的填充體上，并且
[0014] c)將含有堿儲存體（Alkalispeicher)的水泥引入到設(shè)有開孔的填充體之中，使 得含有堿儲存體的水泥與砂漿接觸。
[0015] 與只能在時間上有限地減小浸出過程的現(xiàn)有技術(shù)不同，本發(fā)明采用了一條 完全不同的儲備途徑。減少孔隙水中少量存在的、但是也以晶體形式存在的堿儲備 (Alkalidepots)的分解僅僅是本發(fā)明的次要目標。本發(fā)明的重點更多地在于持久充分提 供堿儲庫，也就是通過充分提供氫氧化鈣使得維修產(chǎn)品的分解大大延緩并且顯著提高其壽 命，從而抵抗浸出過程。
[0016] 因此本發(fā)明導(dǎo)致維修產(chǎn)品的提高的抵抗力，主要是砂漿對于來自其本身基體的外 界侵蝕的抵抗力。根據(jù)本發(fā)明的方法并非以抑制浸出過程為首要目的，而是旨在充分提供 堿儲備。
[0017] 因此，本發(fā)明所述的方法能夠給砂漿提供額外的堿儲備，該堿儲備在封閉體系中 在砂漿基體之內(nèi)供使用，并且顯著延緩分解過程。堿儲備并非化學結(jié)合的。以此方式和方 法實現(xiàn)，所用的砂漿可以形成提高的對于來自其自身基體的外部侵蝕的抵抗力。
[0018] 本發(fā)明方法的特征也在于能夠按照簡單的方式和方法以低廉成本提供所用的試 劑。
[0019] 使用本發(fā)明的方法能夠維修幾乎所有已知的水泥體系。所述水泥體系優(yōu)選是砂漿 或者混凝土。
[0020] 填充體設(shè)有開孔，以使得含有堿儲存體的水泥和所施加的砂漿之間形成接觸。
[0021] 在一種優(yōu)選實施方式中，所述設(shè)有開孔的填充體是一種經(jīng)打孔的填充體，優(yōu)選管 件，特別優(yōu)選空心管并且尤其優(yōu)選是兩個半殼體構(gòu)成的空心管。此類結(jié)構(gòu)的優(yōu)點是易于制 作，并且與普通砂漿基體相比能夠在其中儲存更多的水泥，而對砂漿的特性參數(shù)沒有不利 的影響。
[0022] 開孔的直徑有利地為0. 2~0. 8_、尤其大約為0. 5_。如果使用管件，則該管件 優(yōu)選具有3~16mm、尤其優(yōu)選具有6~12mm的直徑。
[0023] 對填充體的材料沒有特別要求。其例如可以由非合金鋼和合金鋼、不銹鋼或者黑 鋼（Schwarzstahl)構(gòu)成。
[0024] 本發(fā)明所述方法的步驟b)中使用的砂漿不受任何限制。但是有利的是滿足特定 的要求，以使其能夠在飲用水供應(yīng)系統(tǒng)中使用。
[0025] 因此在一種優(yōu)選實施方式中，步驟b)中使用的砂漿滿足DVGW規(guī)程，2005年6月版 工作手冊W300, 2007年11月版工作手冊W270和2006年5月版工作手冊W347 (德國水 氣專業(yè)協(xié)會，技術(shù)科學協(xié)會，Josef-Wirmer-Str. 1-3,D-53123Bonn)。此外還有利的是，步 驟b)中使用的砂漿滿足2001年10月出版的DAfStb規(guī)程"混凝土構(gòu)件的保護與維修"（德 國鋼筋混凝土協(xié)會，BudapesterStr. 31，10787Berlin)。
[0026] 步驟b)中施加的砂漿有利的是一種維修砂漿或者噴涂砂漿。例如可以 使用Sika-110HD、Sika-120HD、Sika-130HD、SikaCemGunit-212SF、SikaCem Gunit_212S(均為SikaDeutschlandGmbH的產(chǎn)品）。
[0027] 砂衆(zhòng)層的厚度優(yōu)選為10~40mm，尤其優(yōu)選為15~30mm。
[0028] 優(yōu)選在砂漿層的邊緣區(qū)（0~2mm)和砂漿層中心之間存在孔隙度梯度。這具有顯 著減緩水解過程的優(yōu)點。孔隙度梯度有利地為多1體積％。
[0029] 在一種優(yōu)選實施方式中，使用