Птицефабрика на подворье. Осушение стен с помощью электроосмоса...("Сделай сам" №3∙1999)

Осушение стен с помощью электроосмоса

Ю.Н. Новожилов

Многие имеют в своем пользовании кирпичные или блочные постройки: гаражи, дачи, жилые дома. Возможный недостаток таких строений — сырость стен, приводящая к их разрушению, порче обоев и штукатурки, нарушению комфорта в жилых помещениях.

Особенно заметно это проявляется в старых зданиях, а также в постройках, где некачественно выполнены или нарушены средства гидроизоляции между их стенами и фундаментом.

В равной мере такой недостаток может относиться и к первым этажам современных кирпичных многоэтажных домов.

Происходит это вследствие поднятия влаги из фундаментов строений по капиллярам материала стен: кирпичу, шлакоблокам, строительному камню и т д.

Это явление называется осмос.

Сушка стен теплом не всегда дает должный эффект, так как на место испарившейся влаги из стен вода вновь поднимается по капиллярам из фундаментов. Кроме того, для проведения такой сушки требуется дополнительное количество топлива, электроэнергии.

Поэтому, чтобы уменьшить сырость стен помещений, целесообразно воспользоваться таким процессом, который снижает или вообще прекращает капиллярное поднятие влаги из фундаментов в стены. Как это можно сделать — подсказывает физическая химия.

Существует класс явлений, которые называются одним словом — электрокинетика.

Сущность явлений, рассматриваемых в этом разделе физической химии, заключается во взаимодействии электрического поля и движущихся растворов — электролитов. Это явление называется электроосмос.

В частности, из теории электрокинетических явлений известно, что под действием электрического поля влага в теле с капиллярной, пористой структурой отсасывается от зоны с положительным электрическим зарядом и поступает в зону с отрицательным электрическим зарядом.

Используя эти явления, можно снизить или даже вовсе прекратить поднятие влаги из фундаментов строений в стены путем воздействия электрических полей.

Для предупреждения поднятия воды вверх по стене из-за капиллярных сил и обеспечения ее отсоса из стены электрический заряд последней должен быть положительным, а заряд фундамента — отрицательным.

Вариантов технических решений по использованию этого явления для осушки стен известно несколько.

Первый вариант. При изучении причин отсыревания стен уже давно было выяснено, что на разных уровнях по высоте стены возникает разность электрических потенциалов по отношению к основанию фундамента.

Во время исследования этого явления было установлено, что при соединении этих зон проводником происходит перераспределение электрических зарядов на стене и на основании фундамента здания таким образом, что на стене образуется положительный электрический заряд, а на основании фундамента — отрицательный.

Благодаря воздействию электрического поля такой полярности поднятие влаги по капиллярам из фундамента в стену прекращается.

Более того, влага из стены начинает отсасываться обратно в фундамент и грунт, к области отрицательного электрического заряда. То есть стена начинает сохнуть.

Конструктивно такая схема осушения стен выполняется следующим образом (рис. 1). В стене 1 сантиметров на 10–15 выше уровня максимального поднятия воды сверлят дрелью отверстия диаметром приблизительно миллиметров 12–16.

Рис. 1. Схема пассивного способа осушения стен:

_{1 — стена здания; 2 — стержни-электроды из меди или нержавеющей стали в стене здания; 3 — медный изолированный провод, например, типа ПВ-2 или ПВ-3 сечением 1,5–2,5 мм² (соединяет электроды верхнего ряда); 4 — фундамент здания; 5 — стержни-электроды из меди или нержавеющей стали в фундаменте здания; 6 — медный изолированный провод, например, типа ПВ-2 или ПВ-3 сечением 1,5–2,5 мм² (соединяет электроды нижнего ряда); 7 — медный изолированный провод, например, типа ПВ-2 или ПВ-3 сечением 1,5–2,5 мм² (соединяет группы электродов верхнего и нижнего рядов)}

До противоположной поверхности стены они не доходят на 8-10 сантиметров. По ширине стены отверстия выполняют на расстоянии 50–70 сантиметров одно от другого. В отверстия вставляют металлические стержни-электроды 2, представляющие собой медные трубки или штыри диаметром 12–16 миллиметров, после чего в отверстия запрессовывают строительный раствор, состоящий из цемента, глины и песка в пропорции 1:1,5:1,5 соответственно. Таким образом выполняют верхний ряд электродов.

Электроды верхнего ряда соединяют между собой параллельно изолированным медным проводом 3.

С целью исключения переходных сопротивлений в контактах соединение электродов целесообразно выполнить скруткой с последующей пропайкой соединений.

На боковых поверхностях фундамента 4 на расстоянии 10–15 сантиметров от его подошвы с шагом 50–70 сантиметров сверлят второй ряд отверстий диаметром также 12–16 миллиметров. В эти отверстия вставляют стержни-электроды 5, изготовленные из медных трубок или штырей. После этого отверстия заполняют строительным раствором указанного выше состава.

Электроды 5 с помощью изолированных медных проводов 6 соединяют между собой в одну общую параллельную цепь, как указано на рис. 1.

Соединения целесообразно выполнить при помощи сварки или пайки. Общий провод из-под земли выводят наружу.

Так выполняют нижний ряд электродов.

Как уже отмечалось, стержни-электроды 3 и 5 для верхнего и нижнего рядов соответственно могут быть изготовлены из меди или нержавеющей стали в виде трубок или прутка.

Можно также для их изготовления использовать жилы поврежденного или демонтированного силового кабеля.

При использовании жил контрольного кабеля или обычных проводов следует предварительно их скрутить в один общий жгут, а затем пропаять его торцы.

При соединении проводом 7 общих проводов 3 и 6 с верхнего и нижнего рядов электродов соответственно в стене и в фундаменте постройки создается нужная полярность электрических зарядов: «плюс» на стене, а «минус» — на нижней части фундамента 4.

Под действием электрического поля такой полярности в стене и в фундаменте возникает явление электроосмоса, которое не только препятствует дальнейшему поднятию воды вверх по капиллярам материала стен, но и обеспечивает движение воды от зоны положительного заряда через капилляры и поры материала стены к зоне отрицательного заряда в фундаменте. То есть вода, содержащаяся в порах материала стен, под действием электроосмоса опускается вниз, к расположенным в фундаменте электродам нижнего ряда. Таким образом происходит сушка стен.

Провода 3, 6, 7 могут быть размешены в специально пробитом в стене пазу или штробе. После укладки провода паз заштукатуривают.

Возможно также их размещение под декоративным покрытием стен. Монтаж электродов нижнего ряда, расположенных в основании фундамента, может потребовать много времени в связи со значительными трудозатратами на земные работы.

В этом случае для ускорения ввода схемы в работу и для ее практического опробования вблизи фундамента против места увлажнения стен могут быть вбиты в землю обрезки труб, стержней, которые используются вместо электродов нижнего ряда в основании фундамента.

В этом случае эффективность работы схемы для осушения стен может оказаться ниже, так как степень удаления воды из фундамента снижается. Однако схема начнет функционировать, а в это время можно продолжать работы по установке электродов в основание фундамента по основному варианту.

Более того, учитывая трудоемкость и сложность в осуществлении этой схемы, может оказаться целесообразным сначала проверить ее эффективность на одном, двух электродах, установленных в стене в самом сыром месте. При положительном результате такой проверки смонтировать схему в полном объеме.

При возведении нового здания, особенно на увлажненном грунте или в низине, установка соответствующих электродов может оказаться целесообразной уже при строительных работах. Значительных дополнительных трудозатрат это не потребует, а при необходимости штыри-электроды, вмонтированные заблаговременно в стены и в фундамент, легко можно будет использовать в схеме осушения здания. Во всяком случае это не повредит.

Такой вариант сушки стен с использованием явления электроосмоса называется пассивным. Он абсолютно безопасен, процесс сушки идет непрерывно, какого-либо обслуживания элементов схемы не требуется. Для его работы нет нужды в использовании какой-либо энергии. Сушка идет постоянно, но медленно. Заметные результаты появляются через 5–6 месяцев работы схемы.

Второй вариант. Инженеры Б.Матвеев и О.Фридман предложили более эффективный способ сушки отсыревших стен, называемый активным (рис. 2).

Рис. 2. Схема активного способа осушения стен:

_{1 — стена здания; 2 — стержни-электроды из меди или нержавеющей стали в стене здания; 3 — медный изолированный провод, например, типа ПВ-2 или ПВ-3 сечением 1,5–2,5 мм² (соединяет электроды верхнего ряда); 4 — фундамент здания; 5 — стержни-электроды из меди или нержавеющей стали в фундаменте здания; 6 — медный изолированный провод, например, типа ПВ-2 или ПВ-3 сечением 1,5–2,5 мм² (соединяет электроды нижнего ряда); 7, 8 — медный изолированный провод, например, типа ПВ-2 или ПВ-3 (соединяет верхний и нижний ряды электродов соответственно с источником тока); 9 — источник тока, например, аккумулятор}

Для его осуществления в стене 1 также устанавливают стержни-электроды 2, соединенные в одну группу изолированным медным проводом 3.

А в фундаменте 4 здания устанавливают стержни-электроды 5, соединенные в одну параллельную группу изолированными медными проводами 6.

Как видно, эти элементы схемы аналогичны первому варианту.

Но дальше существуют отличия от пассивной схемы, описание которой приведено выше.

Активная схема сушки стен работает от источника постоянного тока, то есть для своей работы она требует электрическую энергию.

Для осуществления этой схемы собирают следующие электрические цепи: объединенную группу штырей-электродов 5, установленных в фундаменте здания, и объединенную группу штырей-электродов 2 в стене подключают общими изолированными медными проводами 7 и 8 соответственно к положительному и отрицательному полюсам источника постоянного тока 9, как показано на рис. 2.

Таким образом с помощью постороннего источника постоянного тока 9 на фундаменте здания создается отрицательный электрический заряд, а на стене здания — положительный.

При этом активная схема сушки стен начинает работать.

Под действием приложенного от внешнего источника электрического поля происходит более интенсивный процесс электроосмоса. Влага, преодолевая поверхностное натяжение, удерживающее ее в капиллярах стен, опускается вниз, к фундаменту, в зону расположения электродов нижнего ряда, соединенных с отрицательным полюсом источника тока.

В качестве источника постоянного тока для работы активной схемы осушки стен могут быть использованы аккумуляторы или источник питания, подсоединенный к сети переменного тока. От источника питания или аккумулятора в схему активной сушки стен поступает напряжение постоянного тока.

При питании схемы от сети с целью обеспечения электробезопасности источник питания должен иметь первичную и вторичную обмотки трансформатора, размещенные на различных стержнях его заземленного магнитопровода.

Первичная обмотка подсоединяется к сети 220 вольт, со вторичной обмотки снимается пониженное напряжение, которое выпрямляется на полупроводниковом выпрямителе, входящем в схему источника питания. Выпрямленное напряжение поступает в активную схему сушки стен.

Между количественными характеристиками электроосмоса (электрокинетические явления) и напряженностью внешнего электрического поля, приложенного к стене и к фундаменту здания, существует линейная зависимость. То есть чем выше приложенное к штырям-электродам электрическое напряжение, тем интенсивнее будет идти сушка стен под действием электрокинетического эффекта — электроосмоса.

В литературе указывается, что напряжение, подаваемое на верхний и нижний ряды электродов схемы сушки стен в производственных условиях, может достигать 30–40 вольт постоянного тока.

Однако эти данные приводятся для промышленных зданий и производственных условий, где имеется соответствующее оборудование, обученные люди, проводящие операции по осушению стен, а также полностью исключается возможность нахождения людей в опасной зоне.

В бытовых условиях величина электрического напряжения, подаваемого на верхний и нижний ряды электродов, должна выбираться исключительно из условий обеспечения электробезопасности. Целесообразно, если его величина не будет превышать 3–4 вольта. В качестве источника напряжения для этой цели удобно использовать аккумулятор с таким же напряжением.

В схеме можно предусмотреть ключ для возможности подачи напряжения в схему или для снятия его.

С помощью ключа схема может переводиться в активный или пассивный режим работы.

В статье А.Рейша «У вас отсырели стены» (Техника и наука. — 1983. — № 9) приведен следующий пример, характеризующий работу такой схемы осушения стен сильно отсыревшего строения;

«…В качестве источника напряжения использовали батарею напряжением 40 В, емкостью 240 А/ч. Через каждые 65 ч аккумуляторы менялись. Питание на штыри подавалось непрерывно в течение 3 недель. В результате влажность стен уменьшилась в несколько раз и достигла нормы. После этого питание отключили и схему переоборудовали на пассивную систему. Одновременно провели ремонт гидроизоляции…»

В рассмотренных вариантах сушки стен все электроды, устанавливаемые в верхний и нижний ряды, соответственно в стену и в фундамент здания, выполнены из одного металла.

Схема по варианту 1 работает без подвода к ней какого-либо вида энергии.

Схема по варианту 2 для своей работы требует подвода электроэнергии от внешнего источника, например, аккумулятора.

Однако возможны и иные схемы сушки стен с помощью электроосмоса. (Стены наделяют своим внутренним источником электрической энергии.)

В таких схемах штыри-электроды, устанавливаемые в стены здания, и штыри-электроды, устанавливаемые в его фундамент, изготавливают из двух разных металлов.

Известно, что два разных металла, погруженные в электролит, заряжаются электричеством, и если их выступающие из электролита концы соединить проводом, то по нему пойдет ток.

В нашем случае материал стен и зданий (кирпич, блоки и др.) представляет собой пористую структуру. При наличии сырости поры в материале стен и фундамента заполнены водой, содержащей в растворенном состоянии различные соли и кислоты. То есть, по сути дела, это электролит.

Следовательно, если в стену и основание фундамента установить стержни-электроды соответственно из разных металлов и соединить их попарно проводниками, то эта система будет работать как группа гальванических элементов.

В их цепях, состоящих из верхнего электрода, отсыревшего участка стены и фундамента, стержня-электрода нижнего ряда и соединяющего их медного изолированного провода, образуется электрический ток.

Этот электрический ток и используется для получения эффекта электроосмоса для сушки стен. Следует отметить, что эффективность работы схемы по этому варианту обусловливается правильным подбором и материалов электродов, устанавливаемых в стене и в фундаменте, что в бытовых условиях может вызвать определенные затруднения.

Кроме того, как во всяком гальваническом элементе, при работе схемы будет происходить электрохимическое разрушение ее электродов. В этом случае замена электродов сопряжена с определенными трудностями.

К сожалению, в литературе нет сведений о периоде работоспособности такой схемы — трудно судить о целесообразности применения в быту такого варианта схемы сушки стен помещений методом электроосмоса. Поэтому в статье конкретные подробности выполнения этой схемы не приведены. Интересующиеся такой схемой могут обратиться к книге Н.М.Сенченока «Техническая эксплуатация жилых зданий» (Киев, 1974).

Выводы.

Схема сушки стен с использованием эффекта электроосмоса доступна в осуществлении. Она проста, не требует каких-либо сложных дополнительных устройств. Однако, прежде чем ее монтировать по всему строению, целесообразно проверить эффективность работы схемы на одном участке отсыревшей стены.

_{ЛИТЕРАТУРА}

_{1. А.Рейш. У вас отсырели стены // Техника и наука. — 1983. — № 9. — С. 8—10.}

_{2. Дж. Уокер. Физический фейерверк. — М., Мир, 1989.}

_{3. Сенченок Н.М. Техническая эксплуатация жилых зданий. — Киев, 1974.}

_{4. Тьерри Ю., Залески С. Ремонт зданий и усиление конструкций. — М., Стройиздат, 1975.}

_{5. Основания и фундаменты. Справочник под общей редакцией кандидата технических наук М.И.Смородинова. — М., Стройиздат, 1974.}