Modelowanie kinetyki izotermicznego procesu wyługowywania wapnia z nasyconych kompozytów cementowych

• Autorzy: Gawin D. , Pesavento F.

Warianty tytułu

EN

Modelling kinetics of isothermal calcium leaching in fully saturated cement based composites

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W pracy przedstawiono model matematyczny izotermicznego wyługowywania wapnia z kompozytów cementowych, w pełni nasyconych wodą, który uwzględnia kinetykę tego procesu. Jest ona opisana za pomocą termodynamiki reakcji chemicznych, przy użyciu tzw. charakterystycmego czasu procesu. Omówiono też metodę numerycznego rozwiązania równań tego modelu za pomocą MES. Przeanalizowano wpływ kinetyki wyługowywania wapnia na przebieg zjawisk transportu masy podczas kontaktu elementu betonowego ze zdemineralizowaną wodą oraz wywołaną tym degradacją che- miczną materiału. Stwierdzono, że zaproponowany sposób mo- delowania procesu wyługowywania, uwzględniający jego kinetykę, poprawia właściwości numeryczne rozwiązania i umożliwia analizę stosunkowo szybkich zjawisk, co nie jest możliwe przy klasycznym opisie, bazującym na założeniu równowagi termodynamicmej .

EN

A mathematical model of isothermal calcium leaching in cement based materials, fully saturated with water, considering kinetics of the process, is presented. The process is described by means of Thennodynamlcs of Irreversible Processes, applied for chemical reactions, and using additionally concept of the so called characteristic time. A method of nu- merical solution of the model equations with the Finite Element Method is also described. The effect of the process kinetics on the mass transport and leaching in a concrete element in contact with demineralised water and caused by this chemical degradatlon of the material are numerically analysed. It is shown, that the proposed method of the process modelling, considering its kinetics, improves the numerical solution convergence and enabIes analyses of relatively fast phenomena, what is not possible with a classical approach, based on the assumption of thennodynamic equilibrium.

Słowa kluczowe

PL

kompozyty cementowe; kinetyka procesu; wyługowywanie wapnia; degradacja chemiczna; trwałość; modelowanie numeryczne

EN

cement composite; kinetic of process; calcium leaching; chemical degradation; durability; numerical modelling

• Wydawca: Instytut Fizyki Budowli Katarzyna i Piotr Klemm S.C.
• Czasopismo: Fizyka Budowli w Teorii i Praktyce
• Rocznik: 2007
• Tom: T. 2
• Strony: 47--52
• Opis fizyczny: Bibliogr. 9 poz., wykr.

Twórcy

autor

Gawin D.

autor

Pesavento F.

• Politechnika Łódzka. Katedra Fizyki Budowli i Materiałów Budowlanych, Al. Politechniki 6, 90-924 Łódź,

Bibliografia

• [1] Aitkins P.W., de Paula J., Atkins' Physical Chemistry, 7th Edition, Oxford University Press, Oxford, 2001.
• [2] Gawin D., Modelowanie sprzężonych zjawisk cieplno wilgotnościowych w materiałach i elementach budowlanych, Zeszyty Naukowe PL Nr 853, Rozprawy Naukowe z. 279, Wydawnictwo Politechniki Łódzkiej, Łódz, 2000.
• [3] Gawin D., Pesavento F , Schrefler B.A., Modelling of creep and shrinkage of concrete by means of effective stresses, Materials and Structures 40(6) (2007) 579-591.
• [4] Gawin D., Pesavento F., Wpływ adwekcji na przebieg procesu izotermicznego wyługowywania wapnia z nasyconych kompozytów cementowych, referat zgłoszony na LIII Konf. Nauk. KILiW PAN i KN PZITB "Krynica-2007", Krynica, 2007.
• [5] Gray W .G., Schrefler B.A., Thermodynamic Approach to Effective Stress in Partially Saturated Porous Media, European J. of Mechanics A/Solids 20 (2001) 521-538.
• [6] Kuhl D., Bangert F., Meschke G., Coupled chemomechanical deterioration of cementitious materials. Part I: Modeling. Int. J. of Solids and Structures 41 (2004) 15-40.
• [7] Kuhl D., Bangert F., Meschke G., Coupled chemomechanical deterioration of cementitious materials. Part II: Numerical methods and simulations. Int. J. of Solids and Structures 41 (2004) 41-67.
• [8] Kuhl D., Meschke G., Numerical analysis of dissolution processes in cementitious materials using discontinuous and continuous Galerkin time integration schemes, Int. J. Numerical Methods for Engineering 69 (2007) 1775-1803.
• [9] Ulm F-J., Torrenti J., Adenot F., Chemoporoplasticity of calcium leaching in concrete, J. of Engineering Mechanics ASCE 125 (1999) 1200-11.