Transport i krystalizacja soli podczas wysychania materiałów budowlanych

• Autorzy: Koniorczyk M. , Grymin W. , Konca P. , Gawin D.

Warianty tytułu

EN

Salt transport and crystalization in building materials during drying

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W referacie przedstawiono model matematyczny procesów higro-chemo-termo-mecha- nicznych zachodzących w porowatych materiałach budowlanych, zawierających sól podczas ich wysychania. Sól obecna w porach materiałów budowlanych zmienia ich strukturę we-wnętrzną. Kryształy soli zajmują część porów, zmniejszając tym samym efektywną porowa- tość oraz przepuszczalność właściwą. Materiały zawierające sól charakteryzują się wyższą wilgotnością niż te same materiały bez soli. Podczas badań eksperymentalnych przeanalizo-wano wpływ soli na izotermy desorpcji wilgoci wybranych materiałów budowlanych. W matematycznym opisie zjawisk transportowych uwzględniono kinetykę przemiany fazowej soli, która modelowana jest za pomocą nierównowagowej izotermy Freundlicha. Ciśnienie krystalizacji soli zależy od stopnia przesycenia roztworu, które jest funkcją aktywności jono-wej elektrolitu. Aktywność jonowa wyznaczona jest przy zastosowaniu modelu Pitzera, który uwzględnia zarówno oddziaływania krótkiego, jak również długiego zasięgu. Ciśnienie kry-stalizacji uwzględnione jest jako dodatkowe obciążenie wewnętrzne działające na szkielet ośrodka. Stosując metodę elementów skończonych i metodę różnic skończonych rozwiązano równania rządzące modelu oraz opracowano program komputerowy, za pomocą którego wy-konano symulacje transportu masy oraz krystalizacji soli podczas izotermicznego wysychania wybranych materiałów budowlanych.

EN

A mathematical model of chemo-hydro-thermo-mechanical behaviour of porous building ma-terials considering salt transport and crystallization during drying of building materials is pre-sented. The experimental study concerns the influence of salt contained in the pores on the effective porosity, intrinsic permeability and desorption isotherms of two building materials. An additional pressure due to salt crystallization is taken into account by means of the effec-tive stress principle. The Pitzer ion interaction model and the Freundlich non-equilibrium iso-therms are used to define the kinetics of salt crystallization/dissolution. The solution proper-ties and magnitude of crystallization pressure depend on the internal pore structure of the ma-terial. The model equations are solved by means of the finite element and finite difference method. Using the developed software the drying process of some building materials and po-tential damage due to salt crystallization is analysed.

Słowa kluczowe

PL

materiał budowlany; materiał porowaty; schnięcie; transport soli; krystalizacja soli; izoterma desporpcji

EN

building material; porous material; drying; salts transport; salts cristalization; adsorption isotherm

• Wydawca: Oficyna Wydawnicza Politechniki Rzeszowskiej
• Czasopismo: Zeszyty Naukowe Politechniki Rzeszowskiej. Budownictwo i Inżynieria Środowiska
• Rocznik: 2012
• Tom: z. 59, nr 3/III
• Strony: 25--32
• Opis fizyczny: Bibliogr. 17 poz., il.

Twórcy

autor

Koniorczyk M.

autor

Grymin W.

autor

Konca P.

autor

Gawin D.

• Politechnika Łódzka,

Bibliografia

• [1] Gawin D.: Procesy degradacji mikrostruktury kompozytów cementowych w wysokiej temperaturze. Studia z zakresu inżynierii, PAN KILiW IPPT, Warszawa 2010.
• [2] Wieczorek G.: Korozja zbrojenia inicjowana przez chlorki lub karbonatyzację otuliny. Dolnośląskie Wydawnictwo Edukacyjne, Wrocław 2002.
• [3] Zybura A.: Zabezpieczenie konstrukcji żelbetowych metodami elektrochemicznymi. Wydawnictwo Politechniki Śląskiej, Gliwice 2003.
• [4] Brandt A.M., Kasperkiewicz J.(red.):, Metody diagnozowania betonów i betonów wysokowartościowych na podstawie badań strukturalnych, IPPT PAN, Warszawa 2003.
• [5] Czarnecki L., Emmons P.H.: Naprawy i ochrona konstrukcji betonowych, Polski Cement, Kraków 2002.
• [6] Steiger M.: Crystal growth in porous materials-I: the crystallization pressure of large crystals. Journal of Crystal Growth 282/2005, s. 455-469.
• [7] Koniorczyk M.: Salt transport and crystallization in non-isothermal, partially saturated porous materials considering ions interaction model. International Journal of Heat and Mass Transfer 55/2012, s. 665-679.
• [8] Lubelli B., van Hees R.P.J., Brocken H.J.P., Experimental research on hygroscopic behaviour of porous specimens contaminated with salts, Construction and Building Materials 18/2004, s. 339-348
• [9] Scherer G.W.: Crystallization in pores, Cement and Concrete Research, 29/1999, s. 1347-1358
• [10] Flatt R.J., Steiger M., Scherer G.W.: A commented translation of the paper by C.W. Correns and W. Steinborn on crystallization pressure, Environmental Geology, 52/2007, s. 187-203,
• [11] Koniorczk M., Gawin D., Heat and moisture transport in porous building materials containing salt, Journal of Building Physics, 31/2008, s. 279-300.
• [12] Koniorczyk M., Wojciechowski M.: Influence of salt on desorption isotherm and hygral state of cement mortar – Modelling using neural networks, Construction and Building Materials, 23/2009, s. 2988-2996.
• [13] Kollek J.J: Cembureau Recommendation. The determination of the permeability of concrete to oxygen by the Cembureau method - a recommendation, Materials and Structures, Vol. 22, 1989, s. 225-230.
• [14] Klinkenberg L.J.: The permeability of porous media to liquids and gases. Drilling and Production Practice, American Petroleum Inst., 1941, s. 200-213.
• [15] RILEM TC 116-PCD: Permeability of Concrete as a Criterion of its Durability. Tests for gas permeability of concrete. A. Preconditioning of concrete test specimens for the measurement of gas permeability and capillary absorption of water. B. Measurement of the gas permeability of concrete by the RILEM-Cembureau metod, Materials and Structures, Vol.32, 1999, s. 174-179.
• [16] Lewis RW, Schrefler BA.: The finite element method in the static and dynamic deformation and consolidation of porous media. Chichester. John Wiley&Sons, 1998.
• [17] Szarawa J.: Termodynamika chemiczna, WNT, Warszawa, 2007.