Nieliniowość desorpcji wilgoci w porowatym materiale budowlanym

• Autorzy: Garbalińska H. , Kowalski S. J. , Staszak M.

Warianty tytułu

EN

Nonlinearity of moisture desorption in porous building material

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Bazując na zebranym materiale doświadczalnym dotyczącym procesów desorpcji wilgoci z zaprawy cementowej podjęto próbę matematycznego modelowania tego procesy na bazie teorii dyfuzji. W tym celu wykorzystano nieliniowe równanie dyfuzji uwzględniające transport wilgoci zarówno w fazie gazowej jak i adsorpcyjnej. Stwierdzono, że takie równanie zawierające efektywny współczynnik dyfuzji zależny od stanu nasycenia materiału dobrze opisuje proces desorpcji w szerokim zakresie zmian zawartości wilgotności w badanym materiale.

EN

In this paper an attempt of mathemalical modeling of desorption processes on the basis of diffusion theory was made. Based on the experiniental data conceming sorp-tion/desorption processes in cement mortar samples. a nonlinear diffusion theory with Ihe diffusion coefficient being a function of variable in time moisture concentration was applied. The main aim of these studies is to determine such a coefficient through adjusting of the theoretically appointed desorption isotherms to the experimental ones. The validation of the determined in this way general diffusion coefficient was accom-plished through comparison of the theoretical curves of desorption with a suitable experimental data for narrow and broad ranges of the air humidity changes. The final conclusion is that the moisture transfer in hygroscopic porous materials can be modeled with a nonlinear diffusion theory, in which the diffusion coefficient is a function of moisture content. The new material in this paper concems very long time measurements in desiccators and evaluation of the diffusion coefficient by ad-vanced optimization algorithm. It was stated that the nonlinear diffusion equation with the effcctive diffusion coefficient dependent on the degree of saturation well describe the desorption process in a wide range of moisture content variation.

Słowa kluczowe

PL

zaprawa cementowa; desorpcja; doświadczenia; model; współczynnik dyfuzji

EN

cement mortar; desorption; experiments; model; diffussion coefficient

• Wydawca: Instytut Fizyki Budowli Katarzyna i Piotr Klemm S.C.
• Czasopismo: Fizyka Budowli w Teorii i Praktyce
• Rocznik: 2010
• Tom: T. 5, nr 1
• Strony: 15--20
• Opis fizyczny: Bibliogr. 14 poz.

Twórcy

autor

Garbalińska H.

autor

Kowalski S. J.

autor

Staszak M.

• Zachodniopomorski Uniwersytet Technologiczny, Katedra Dróg, Mostów i Materiałów Budowlanych Al.Piastów 50, 70-311 Szczecin,

Bibliografia

• [1] Babenko Yu. I., Ivanov E.V. Extraction from capillary with a variable diffusion coefficient. Theoretical Foundations of Chemical Engineering, 42 (4), 2008, 341-346.
• [2] Basau, S., Shivhare, U.S., Mujumdar, A.S. Models for sorption isotherms for foods: A review. Drying Technology 24 (8), (2006), 917-930.
• [3] Chen, X,D. Moisture diffusivity in food and biological materials. Drying Technology 25 (7-8), (2007), 1203-1213.
• [4] Dudziak, W., Kowalski, S.J. Theory of diffusion for solids. Int. J. Heat Mass Transfer, 32 (11), (1989), 2005-2013.
• [5] Garbalińska H. Izotermiczne współczynniki transportu wilgoci porowatego materiału budowlanego. Prace Naukowe Politechniki Szczecińskiej Nr 571. Szczecin 2002.
• [6] Garbalińska H. Measurement of the mass diffusivity in cement mortar: use of initial rates of water absorption. International Journal of Heat and Mass Transfer Vol. 45 No. 6 (2002) 1353-1357.
• [7] Garbalińska H. Application of the logarithmic procedure to absorption measurements of mass diffusivity for cement mortars. Research Journal Heat and Mass Transfer 40, Springer-Verlag (2004) 963-972.
• [8] Garbalińska H. Comparative analysis of desorptive methods used for mass diffusiviity estimation. Acta Scientiarum Polonorum-Architectura 5/2 (2006). 3-15.
• [9] Garbalińska H. Application of ?t-type, logarithmic and half-time methods in desorptive measurements of diffusivity in narrow humidity ranges. Cement and Concrete Research 36 (2006), 1294-1303.
• [10] Gill, P.E., Murray, W., and Wright M. Practical Optimization. Academic Press, New York. 1981.
• [11] Nelder, J.A., and Mead R. A simplex method for function minimization. Computer Journal 7, (1965), 308-313.
• [12] Park, K.J., Ardito, T.H., Ito. A.P., Park, K.J.B.. de Oliveira, R.A., Chiorato, M Effective diffusivity determi-nation considering shrinkage by means of explicit finite difference method. Drying Technology 25 (7-8), (2007), 1313-1319.
• [13] Shewmon, P.G. Diffusion in solids. McGraw-Hill. (1963), New York.
• [14] Stora. E., Bary, B., and Qi-Chang He On estimating the effective diffusivity properties of hardened cement pastes. Transport in Porous Media, 73. (2008), 279-295.