Ein Modell zur Berechnung von kombinierten chemischen Reaktions- und Transportprozessen und seine Anwendung auf die Korrosion mineralischer Baustoffe:
Gespeichert in:
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| Format: | Abschlussarbeit Buch |
| Sprache: | German |
| Veröffentlicht: |
Braunschweig
IBMB
1996
|
| Schriftenreihe: | Institut für Baustoffe, Massivbau und Brandschutz, Amtliche Materialprüfanstalt für das Bauwesen, IBMB, TU Braunschweig
125 |
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| Beschreibung: | 246 S. graph. Darst. |
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INHALTSVERZEICHNIS
1.
EINLEITUNG
1
1.1
PROBLEMSTELLUNG
UND
ZIEL
1
1.2
GLIEDERUNG
DER
ARBEIT
3
2.
UEBERBLICK
UEBER
DEN
STAND
DER
FORSCHUNG
DER
RELEVANTEN
KORROSIONSPROZESSE
5
2.1
EINLEITUNG
5
2.2
SULFATTREIBEN
VON
ZEMENTGEBUNDENEN
BAUSTOFFEN
6
2.3
LOESENDER
ANGRIFF
DURCH
SAEUREN
7
2.4
LOESENDER
ANGRIFF
DURCH
AMMONIUMHALTIGE
WAESSER
8
2.5
GIPSKRUSTENBILDUNG
9
2.6
ANSAETZE
ZUR
BERECHNUNG
VON
KORROSIONSVORGAENGEN
MINERALISCHER
BAUSTOFFE
9
3.
NODELL
ZUR
SIMULATION
VON
KORROSIONSVORGANGEN
MINERALISCHER
BAUSTOFFE
11
3.1
EINLEITUNG
11
3.1.1
TEILPROZESSE
EINES
KORROSIONSVORGANGES
11
3.1.2
LOESUNGSANSAETZE
FUER
DIE
VERSCHIEDENEN
TEILPROZESSE
11
3.1.3
CHARAKTERISTIKA
DES
SIMULATIONSMODELLS
12
3.1.4
INTERNE
STRUKTUR
DES
SIMULATIONSVERFAHRENS
-
FLUSSDIAGRAMM
14
3.1.5
PROGRAMMTECHNISCHE
BEMERKUNGEN
15
3.1.6
DER
BEGRIFF
"SPEZIES"
15
3.2
AUSGANGSDATEN
DER
SIMULATION
-
PRAEPROZESSOR
16
3.3
BERECHNUNG
DES
PHASENBESTANDES
17
3.3.1
BERECHNUNG
DER
GIBBS'SEHEN
ENERGIE
G
UND
DES
CHEMISCHEN
POTENTIALS
N
18
3.3.2
LITERATURQUELLEN
THERMODYNAMISCHER
GROESSEN
UND
VERWENDETE
DATEN
FUER
DIE
SIMULATIONSBERECHNUNGEN
21
3.3.3
AUSWAHL,
FUNKTION
UND
VERBESSERUNG
DES
ALGORITHMUS
25
3.3.4
ALGORITHMUS
ZUR
BERECHNUNG
DER
KONZENTRATIONEN
DER
IN
DER
PORENFLUESSIGKEIT
GELOESTEN
TEILCHEN
33
II
3.3.5
BERECHNUNG
DER
AKTIVITAETSKOEFFIZIENTEN
DER
GELOESTEN
SPEZIES
UND
DES
LOESUNGSMITTELS
MIT
HILFE
DER
PITZER-THEORIE
38
3.3.6
REAKTIONEN
AN
DER
GRENZFLAECHE
ZWISCHEN
ZWEI
ORTSELEMENTEN
41
3.3.7
BERUECKSICHTIGUNG
DER
CHEMISCHEN
KINETIK
42
3.3.8
BESTIMMUNG
VON
GESCHWINDIGKEITSKONSTANTEN
47
3.4
BERECHNUNG
DER
TRANSPORTPROZESSE
IM
PORENRAUM
DES
MATERIALS
54
3.4.1
MOEGLICHE
STOFFTRANSPORTPROZESSE,
MAKROSKOPISCHE
THEORIE
DES
FEUCHTETRANSPORTES
UND
LITERATURQUELLEN
FUER
STOFFTRANSPORTPARAMETER
54
3.4.2
BEDEUTUNG
DER
CHEMISCHEN
ZUSAMMENSETZUNG
DER
PORENFLUESSIGKEIT
FUER
DIE
TRANSPORTPROZESSE
56
3.4.3
LOESUNGSALGORITHMUS
56
3.4.4
WASSERDAMPFDIFFUSION
60
3.4.5
KAPILLARES
SAUGEN
UND
"HUCKEPACKTRANSPORT"
GELOESTER
TEILCHEN
61
3.4.6
DIFFUSION
VON
GELOESTEN
TEILCHEN
64
3.4.7
FEUCHTE-SORPTIONSISOTHERME
68
3.4.8
DRUCKABHAENGIGKEIT
DER
TRANSPORTPARAMETER
68
3.4.9
VERAENDERUNGEN
DER
TRANSPORTPARAMETER
DURCH
DEN
KORROSIVEN
PROZESS
68
3.5
AKTUALISIERUNG
DER
MATERI
AL
FESTIGKEIT
WAEHREND
DES
KORROSIONSPROZESSES
74
3.5.1
BEKANNTE
ANSAETZE
ZUR
BERECHNUNG
DER
FESTIGKEIT
VON
POROESEN
STOFFEN
75
3.5.2
ZUR
FESTIGKEITSBERECHNUNG
IM
SIMULATIONSMODELL
76
3.5.3
VORHANDENE
DATEN
ZUR
CHARAKTERISTISCHEN
FESTIGKEIT
77
3.6
BERECHNUNG
DER
MATERI
AL
SCHAEDIGUNG
DURCH
TREIBENDE
PROZESSE
79
3.6.1
BERECHNUNG
DER
DURCH
TREIBPROZESSE
HERVORGERUFENEN
SPANNUNGEN
79
3.6.2
ZUM
PROBLEM
DER
TREIBDEHNUNGEN
83
3.6.3
AUSFUEHRUNG
DER
DEHNUNGSBERECHNUNG
IM
SIMULATIONSPROGRAMM
88
3.7
BERECHNUNG
DER
KORROSIVEN
EFFEKTE
91
3.8
AUSGABE
DER
ERGEBNISSE
(POSTPROZESSOR}
92
3.9
BEMERKUNGEN
ZUR
RECHENGESCHWINDIGKEIT
DER
SIMULATION
92
3.10
ZUSAMMENFASSUNG
94
III
4.
PROBENHERSTELLUNG,
CHARAKTERISIERUNG
DER
UNKORRODIERTEN
MATERIALIEN,
VORGEHENSWEISE
BEI
DER
DURCHFUEHRUNG
UND
DER
AUSWERTUNG
DER
KORROSIONSVERSUCHE
95
4.1
EINLEITUNG
95
4.2
AUSGANGSMATERIALIEN,
PRAEPARATION
UND
VORLAGERUNG
DER
PROBEN
95
4.2.1
MOERTEL
95
4.2.2
SANDSTEIN
96
4.2.3
PRAEPARATION
DER
PROBEN
97
4.2.4
VORLAGERUNG
UND
AUSGANGSFEUCHTEZUSTAND
DER
PROBEN
97
4.3
AUSGANGS-PHASENBESTAND
DES
MOERTELS
98
4.3.1
QUARZ
101
4.3.2
PHASENANALYSE
DES
KLINKERS
101
4.3.3
CO
2
-GEHALT
109
4.3.4
PORTIANDIT
109
4.3.5
C-S-H
110
4.3.6
AFT
111
4.3.7
AFM
116
4.3.8
ZUSAMMENSETZUNG
DER
PORENFLUESSIGKEIT
117
4.3.9
BERUECKSICHTIGUNG
DER
GASPHASE
120
4.4
AUSGANGS-PHASENBESTAND
DES
SANDSTEINS
120
4.5
FESTIGKEITSKENNWERTE
DER
MATERIALIEN
121
4.6
ERMITTLUNG
VON
TRANSPORTKOEFFIZIENTEN
122
4.6.1
ERMITTLUNG
DES
FEUCHTETRANSPORTKOEFFIZIENTEN
FDP
122
4.6.2
ERMITTLUNG
DER
FEUCHTE-SORPTIONSISOTHERMEN
125
4.6.3
ERMITTLUNG
DER
KAPILLAREN
FLUESSIGKEITSAUFNAHMEKOEFFIZIENTEN
127
4.6.4
BESTIMMUNG
VON
DIFFUSIONSKOEFFIZIENTEN
GELOESTER
TEILCHEN
128
4.6.5
MESSUNG
DER
SAUERSTOFFPERMEABILITAET
132
4.7
BESTIMMUNG
DER
OFFENEN
POROSITAET,
DER
MIT
DEM
QUCKSIIBER
DRUCKPOROSIMETER
MESSBAREN
POROSITAET,
DER
TROCKENROHDICHTE
UND
DER
MAXIMALEN
FREIEN
WASSERAUFNAHME
133
4.8
MESSUNG
DER
PORENRADIENVERTEILUNG
UND
DER
INNEREN
OBERFLAECHE
134
IV
4.9
VORGEHENSWELSE
BEI
DER
DURCHFUEHRUNG
UND
AUSWERTUNG
DER
KORROSIONSVERSUCHE
137
4.9.1
AUFBAU
DER
KORROSIONSVERSUCHE
137
4.9.2
MESSUNG
DER
PROBENDEHNUNGEN
UND
DES
PROBENGEWICHTES
WAEHREND
DER
VERSUCHE
139
4.9.3
PRAEPARATION
DER
PROBEN
NACH
BEENDIGUNG
DER
KORROSIONSVERSUCHE
139
4.9.4
VORGEHENSWEISE
BEI
DER
WEITEREN
UNTERSUCHUNG
DER
KORRODIERTEN
PROBEN
142
4.9.5
VORGEHENSWEISE
BEI
DER
UNTERSUCHUNG
DES
PHASENBESTANDES
DER
KORRODIERTEN
PROBEN
145
4.10
ZUSAMMENFASSUNG
148
5.
VERIFIKATION
DES
SIMULATIONSMODELLS
DURCH
KORROSIONSVERSUCHE
AN
MOERTEL
UND
BETONPROBEN
149
5.1
EINLEITUNG
149
5.2
KORROSION
VON
MOERTELPROBEN
IM
KONTAKT
MIT
EINER
SAUREN
PUFFERLOESUNG
149
5.2.1
ABTRAGUNGSRATEN
UND
GEWICHTSVERAENDERUNGEN
151
5.2.2
VERAENDERUNGEN
DES
PHASENBESTANDES
152
5.2.3
SPALTZUGFESTIGKEIT
157
5.2.4
POROSITAET
UND
TROCKENROHDICHTE
IM
QUECKSILBERDRUCKVERSUCH
158
5.2.5
WASSERAUFNAHMEKOEFFIZIENT
UND
MAXIMALE
FREIE
WASSERAUFNAHME
160
5.2.6
FEUCHTETRANSPORTKOEFFIZIENT
FDP
162
5.2.7
PORENRADIENVERTEILUNG
162
5.3
KORROSION
VON
MOERTELPROBEN
IM
KONTAKT
MIT
EINER
NATRIUMSULFATLOESUNG
MIT
44
G/1
NA
2
S0
4
163
5.3.1
ABTRAGUNGSRATE
UND
GEWICHTSVERAENDERUNGEN
163
5.3.2
VERAENDERUNGEN
DES
PHASENBESTANDES
165
5.3.3
DEHNUNGEN
170
5.3.4
SPALTZUGFESTIGKEIT
174
5.3.5
KALIUMDIFFUSIONSKOEFFIZIENT
175
5.3.6
POROSITAET
UND
TROCKENROHDICHTE
IM
QUECKSILBERDRUCKVERSUCH
176
5.3.7
WASSERAUFNAHMEKOEFFIZIENT
UND
MAXIMALE
FREIE
WASSERAUFNAHME
178
V
5.3.8
FEUCHTETRANSPORTKOEFFIZIENT
FDP
180
5.3.9
PORENRADIENVERTEILUNG
180
5.4
KORROSION
VON
MOERTEL
PROBEN
IM
KONTAKT
MIT
EINER
NATRIUMSULFATLOESUNG
MIT
0,44
G/1
NA
2
SO
4
181
5.4.1
ABTRAGUNGSRATE
UND
GEWICHTSVERAENDERUNGEN
181
5.4.2
VERAENDERUNGEN
DES
PHASENBESTANDES
182
5.4.3
VERAENDERUNGEN
WEITERER
MATERI
ALPARAMETER
187
5.5
KORROSION
VON
MOERTEL
UND
BETONPROBEN
IN
DER
DEPONIE
SICKERWASSERKLAERANLAGE
BRAUNSCHWEIG
188
5.5.1
KORROSIONSVERSUCHE
MIT
BETONPROBEN
191
5.5.2
KORROSIONSVERSUCHE
MIT
MOERTELPROBEN
196
5.6
ANWENDUNG
DER
SIMULATION
AUF
BETONKORROSION
BEI
GLEICHZEITIG
ANLIEGENDER
MECHANISCHER
SPANNUNG
201
5.7
ZUSAMMENFASSUNG
205
6.
VERIFIKATION
DES
SIMULATIONSMODELLS
DURCH
KORROSIONSVERSUCHE
AN
SANDSTEINPROBEN
206
6.1
EINLEITUNG
206
6.2
KORROSION
VON
SANDSTEINPROBEN
IM
KONTAKT
MIT
EINER
SAUREN
PUFFERIOESUNG
206
6.2.1
ABTRAGUNGSRATE
UND
GEWICHTSVERAENDERUNGEN
208
6.2.2
VERAENDERUNGEN
DES
PHASENBESTANDES
209
6.2.3
VERAENDERUNGEN
WEITERER
MATERI
ALPARAMETER
210
6.3
KORROSION
VON
SANDSTEINPROBEN
IM
KONTAKT
MIT
EINER
SAUREN
PUFFERLOESUNG,
ANGEREICHERT
MIT
NATRIUMSULFAT
210
6.3.1
PROBENABMESSUNGEN
UND
GEWICHTSVERAENDERUNGEN
211
6.3.2
VERAENDERUNGEN
DES
PHASENBESTANDES
212
6.3.3
VERAENDERUNGEN
WEITERER
MATERI
ALPARAMETER
213
6.4
ZUSAMMENFASSUNG
213
VI
7.
DISKUSSION
OER
ERGEBNISSE
215
8.
WEITERENTWICKLUNG
DES
SIMULATIONSVERFAHRENS
FUER
DEN
BEREICH
DER
BAUSTOFFKORROSION
222
9.
ANWENDUNGSMOEGLICHKEITEN
DES
VERFAHRENS
IN
ANDEREN
FORSCHUNGSGEBIETEN
226
9.1
PETROLOGISCHE
PROZESSE
226
9.2
ORTS
UND
ZEITABHAENGIGE
REAKTIONSPROZESSE
IN
ANDEREN
SYSTEMEN
227
9.3
SORPTIONSPROZESSE
227
10.
ZUSAMMENFASSUNG
228
11.
LITERATUR
233 |
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