Unsaturated diffusivity functions for concrete derived from NMR images: Fid-Bau Portal

Unsaturated diffusivity functions for concrete derived from NMR images

Leech, C. / Lockington, D. / Dux, P.

Abstract Deterioration of concrete or reinforcing steel through excessive contaminant concentration is often the result of repeated wetting and drying cycles. At each cycle, the absorption of water carries new contaminants into the unsaturated concrete. Nuclear Magnetic Resonance (NMR) is used with large concrete samples to observe the shape of the wetting profile during a simple one-dimensional wetting process. The absorption of water by dry concrete is modelled by a nonlinear diffusion equation with the unsaturated hydraulic diffusivity being a strongly nonlinear function of the moisture content. Exponential and power functions are used for the hydraulic diffusivity and corresponding solutions of the diffusion equation adequately predict the shape of the experimental wetting profile. The shape parameters, describing the wetting profile, vary little between different blends and are relatively insensitive to subsequent re-wetting experiments allowing universal parameters to be suggested for these concretes.

Résumé La détérioration du béton ou du béton armé à travers la concentration excessive de contaminant est souvent le résultat de cycles humides et secs répétés. A chaque cycle, l'absorption de l'eau amène de nouveaux contaminants à l'intérieur du béton non saturé en eau. Pour observer le profil du processus d'humidification, on peut utiliser la Résonance Magnétique Nucléaire (RMN) sur de grands échantillons de béton dans le cadre d'une simple étude unidimensionnelle de ce profil. Il est démontré que l'absorption d'eau par du béton sec peut être précisément modélisée par une équation de diffusion non linéaire où la diffusivité hydraulique non saturée est fonction hautement non linéaire de l'humidité du contenant. Des fonctions exponentielles et puissances peuvent définir la diffusivité hydraulique. Les solutions résultant de l'équation modélisant cette diffusion permettent de prédire avec précision la forme du profil de l'humidification expérimentale. Les paramètres de forme qui décrivent le profil de l'humidification varient peu entre les différents mélanges de béton et sont relativement insensibles à des expériences de réhumidification ultérieures. Cela permet de suggérer que ces bétons suivent des paramètres d'humidification universels.