Eine Plattform für die Wissenschaft: Bauingenieurwesen, Architektur und Urbanistik
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Ermittlung der Frostbeständigkeit von Ziegelmaterial mittels rechnerischer Simulation
Die Frostbeständigkeit von Ziegelmaterialien kann derzeit nach den Verfahren nach DIN 52252 T1 bis T3 ermittelt werden. Diese Verfahren liefern allerdings teilweise widersprüchliche Ergebnisse und die tatsächlichen klimatischen Randbedingungen und Schwankungen der Bauteilkennwerte bleiben dabei unberücksichtigt. Um diese zu berücksichtigen, müssten wesentlich umfangreichere Versuchsreihen durchgeführt werden, eine Abschätzung der Restlebensdauer von bereits geschädigtem Material ist mit diesen Versuchen nicht möglich. Die rechnerische Simulation der Eisbildung sowie der gleichzeitig ablaufenden Wärme- und Feuchtetransportprozess scheint hierzu ein geeignetes Werkzeug. Die während der Eisbildung im Porensystem bis zur vollständigen Umwandlung des flüssigen Wassers in Eis ablaufenden Feuchtetransportprozesse müssen dabei berücksichtigt werden. Durch die am Institut beobachteten Phänomene, wie z.B. das Hinterfrieren und die unterschiedlichen Frostbeständigkeiten von identischem Material verschiedener Dicke, lässt sich schließen, dass diese Transportprozesse auch tatsächlich stattfinden und die Frostbeständigkeit des Materials beeinflussen, da die Schädigung des Materials durch Frostbeanspruchung in hohem Maße durch lokale Wassersättigungsgrade beeinflusst wird. Durch Grenzflächeneffekte zwischen Wasser und Porenwandung liegt Wasser in sehr kleinen Poren auch bei tiefen Temperaturen noch in flüssiger Form vor, und steht für Transportprozesse zur Verfügung. Auch nach abgeschlossener Eisbildung kann ein Baustoff, dessen Porensystem noch nicht vollständig mit Eis gefüllt ist bei weiterer Wasserzugabe noch Wasser aufnehmen. Um die Prozesse modellieren zu können, ist es notwendig die Eisbildung im Porensystem unter Berücksichtigung der Unterkühlung, sowie der Eisbildungsgeschwindigkeit abzubilden und die Transportkoeffizienten für den Feuchtetransport (Dampf uns Flüssigwasser) in Abhängigkeit des Eisgehaltes für unterschiedliche Materialien zu ermitteln. Außerdem müssen die Volumenveränderung bei der Eisbildung sowie weitere sekundäre Transportprozesse erfasst werden. Mit der Simulation kann so zum einen die Frostbeständigkeit von Materialien unter realitätsnahen Randbedingungen untersucht und zum anderen die Lebensdauer von vorgeschädigten Baustoffen abgeschätzt werden.
Ermittlung der Frostbeständigkeit von Ziegelmaterial mittels rechnerischer Simulation
Die Frostbeständigkeit von Ziegelmaterialien kann derzeit nach den Verfahren nach DIN 52252 T1 bis T3 ermittelt werden. Diese Verfahren liefern allerdings teilweise widersprüchliche Ergebnisse und die tatsächlichen klimatischen Randbedingungen und Schwankungen der Bauteilkennwerte bleiben dabei unberücksichtigt. Um diese zu berücksichtigen, müssten wesentlich umfangreichere Versuchsreihen durchgeführt werden, eine Abschätzung der Restlebensdauer von bereits geschädigtem Material ist mit diesen Versuchen nicht möglich. Die rechnerische Simulation der Eisbildung sowie der gleichzeitig ablaufenden Wärme- und Feuchtetransportprozess scheint hierzu ein geeignetes Werkzeug. Die während der Eisbildung im Porensystem bis zur vollständigen Umwandlung des flüssigen Wassers in Eis ablaufenden Feuchtetransportprozesse müssen dabei berücksichtigt werden. Durch die am Institut beobachteten Phänomene, wie z.B. das Hinterfrieren und die unterschiedlichen Frostbeständigkeiten von identischem Material verschiedener Dicke, lässt sich schließen, dass diese Transportprozesse auch tatsächlich stattfinden und die Frostbeständigkeit des Materials beeinflussen, da die Schädigung des Materials durch Frostbeanspruchung in hohem Maße durch lokale Wassersättigungsgrade beeinflusst wird. Durch Grenzflächeneffekte zwischen Wasser und Porenwandung liegt Wasser in sehr kleinen Poren auch bei tiefen Temperaturen noch in flüssiger Form vor, und steht für Transportprozesse zur Verfügung. Auch nach abgeschlossener Eisbildung kann ein Baustoff, dessen Porensystem noch nicht vollständig mit Eis gefüllt ist bei weiterer Wasserzugabe noch Wasser aufnehmen. Um die Prozesse modellieren zu können, ist es notwendig die Eisbildung im Porensystem unter Berücksichtigung der Unterkühlung, sowie der Eisbildungsgeschwindigkeit abzubilden und die Transportkoeffizienten für den Feuchtetransport (Dampf uns Flüssigwasser) in Abhängigkeit des Eisgehaltes für unterschiedliche Materialien zu ermitteln. Außerdem müssen die Volumenveränderung bei der Eisbildung sowie weitere sekundäre Transportprozesse erfasst werden. Mit der Simulation kann so zum einen die Frostbeständigkeit von Materialien unter realitätsnahen Randbedingungen untersucht und zum anderen die Lebensdauer von vorgeschädigten Baustoffen abgeschätzt werden.
Ermittlung der Frostbeständigkeit von Ziegelmaterial mittels rechnerischer Simulation
Franke, L. (Autor:in) / Hinniger, A. (Autor:in)
2003
13 Seiten, 8 Bilder, 14 Quellen
Aufsatz (Konferenz)
Deutsch
Ermittlung der Frostbestandigkeit von Ziegelmaterial mittels rechnerischer Simulation
| British Library Conference Proceedings | 2003
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Untersuchung von Beton und Natursteinen auf Frostbeständigkeit
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