Modeling damage of building materials induced by sodium sulphate crystallization

One of the most adverse phenomena which is related to salt and moisture presence in the pore system of building materials is salt crystallization. The microstructure analysis (using mercury intrusion porosimetry) of cement mortar samples due to cyclic salt crystallization is analyzed. We assume that salt crystals grow only from the supersaturated solution. The salt phase change kinetics is taken into account during the modelling of coupled moisture, salt and heat transport. To solve the set of governing, partial differential equations the finite element and finite difference methods are used. The drying and the cooling - warming of brick wall, during which the salt phase change occurs, have been simulated using the developed software. The changes of salt concentration in the pore solution and the amount of precipitated salt due to variation of boundary conditions are calculated and discussed.

Modellierung von Schäden an durch Natriumsulfat-Kristallisation.
Eines der nachteiligsten Phänomene im Zusammenhang mit Salz und Feuchtigkeit im Porensystem von Baustoffen ist die Salzkristallisation. Die Veränderung der Mikrostruktur von Zementmörtel-Prüfkörpern durch zyklische Salzkristallisation wird analysiert (mittels Quecksilber Intrusions-Porosimetrie). Es wird vorausgesetzt, dass Salzkristalle nur aus übersättigter Lösung wachsen. Die Kinetik der Phasenänderung des Salzes wird bei der Modellierung des gekoppelten Feuchte-, Wärme- und Salztransports berücksichtigt. Die zugrunde liegenden partiellen Differentialgleichungen werden mittels Finite-Elemente- und Finite-Differenzen-Methoden gelöst. Die Trocknung und Kühlung bzw. Erwärmung einer Ziegelwand, während welcher der Salz-Phasenwechsel erfolgt, wurden mittels der entwickelten Software simuliert. Die Änderungen der Salzkonzentration in der Porenlösung und die Mengenänderung des Salzniederschlags durch Variation der Randbedingungen werden berechnet und diskutiert.