Modelowanie degradacji kompozytów cementowych wskutek cyklicznego zamarzania wody

W artykule przedstawiono model matematyczny procesów higrotermomechanicznych zachodzących w kapilarno-porowatych materiałach budowlanych z uwzględnieniem kinetyki przemiany fazowej woda-lód. Cyklicznie zamarzająca woda wywołuje powstanie naprężenia rozciągającego w kompozycie cementowym, co może skutkować rozwojem dodatkowych rys i pęknięć. Zmiany mikrostruktury zaprawy cementowej wskutek cyklicznego zamarzania wody analizowano za pomocą porozymetrii rtęciowej. Zastosowanie tej techniki pozwoliło na analizę rozkładu wielkości oraz udziału porów butelkowych. Opracowany model matematyczny rozwiązano przy zastosowaniu metody elementów skończonych, metody różnic skończonych oraz metody Newtona-Raphsona.

The mathematical model of coupled mechano-higro-thermal processes taking place in porous building materials considering the kinetics of water freezing is presented in the article. Cycling freezing of water in the pore system causes the concentration of tensile stress, which could result in the cracks development. The change of microstructure was analysed by means of multi-cycling mercury porosimetry, which allows to investigate the cumulative pore size distribution and the contribution of ink-bottle type pores. The developed mathematical model was solved using finite element, finite difference and Newton-Raphson method.