Home Special Topics DFG Research: Engineering Science Content

Vorhersage des zeitlichen Verlaufs von physikalisch-technischen Schädigungsprozessen an mineralischen Werkstoffen / SPP 1122

Prediction of the Course of Physicochemical Damage Processes Involving Mineral Materials

17.09.2003

Programmbeschreibung / Programme Summary

In mineralischen Materialien des Bauwesens können aufgrund der porösen Materialstruktur Gase und Flüssigkeiten vergleichsweise einfach durch Diffusion, Kapillartransport oder Strömung eindringen und bei Vorliegen eines aggressiven Potentials durch physikalische und chemische Wechselwirkungen zu einer Materialschädigung oder Materialzerstörung führen. Zielsetzung des Forschungsschwerpunktes ist aufgrund inzwischen vorliegender vielversprechender Forschungsansätze "Verfahren zur Vorhersage des zeitlichen Verlaufs von physikalisch-chemischen Schädigungsprozessen an mineralischen Materialien" zu erarbeiten, die sehr viel zuverlässiger als die bisherigen, empirisch geprägten Verfahren sind und auf einer konsequenten computergestützten Simulation der Schädigungsprozesse beruhen. Der Weg soll also von experimentell orientierten, begrenzt aussagekräftigen Beurteilungskonzepten zur computergestützten Modellierung der Prozesse führen. Die Modellierungen sollen in der Lage sein, die komplexen Abläufe im Werkstoff wie Sorptionsvorgänge, Stoff- und Wärmetransportvorgänge, Lösungsprozesse, chemische Reaktionen, Mineralphasenumwandlungen, Drücke aus Phasenübergängen usw. in Wechselwirkung mit den klimatischen und ggf. korrosiven Randbedingungen unter Beachtung der thermodynamischen Zusammenhänge und der gegenseitigen Abhängigkeiten möglichst realitätsnah abzubilden. Auch stochastische Eigenschaften der Einwirkungen und Widerstände sollten in den Modellen Berücksichtigung finden. Die werkstofftheoretische Durchdringung und Schaffung physikalisch-chemisch begründeter Modelle für die o.g. Vorgänge, deren Verknüpfung und mathematisch-numerische Simulation stehen im Vordergrund der Projekte und bilden die methodische Klammer des SPP. Experimentelle Untersuchungen können einbezogen werden zur Verifizierung der Modelle oder zur Ermittlung notwendiger Stoffparameter.

Because of their porous structure, most mineral materials in architecture can be affected by aggressive gases and fluids penetrating and interacting physically or chemically with the material. Aim of the Priority Program is to develop procedures for predicting the time dependent progression of such deterioration processes by computer simulation. Much more reliable results can be expected in this way compared to the more empirically stamped procedures up to now. Promising basic approaches exist. So the way leads from more experimentally- orientated concepts to computer supported simulations of processes. The modeling should be able to describe close to reality all physical and chemical states and effects inside of the material like mass and heat transport, inner surface sorption, solving- dissolution processes, chemical reactions, phase changing and related internal pressures, interactions to chemical and physical boundary conditions etc. Thermodynamaic creation of appropriate models, description of the processes and matching mathematic formulation are the basic targets of the Priority Program. If necessary, experimentel work can be done in addition to determine material parameters and to verify simulation results.

Sprecher / Spokesperson:

Professor Dr.-Ing. Lutz Franke
Lehr- und Forschungsbereich Bauphysik und Werkstoffe im Bauwesen der Technischen Universität Hamburg-Harburg
Eißendorfer Straße 42 · 21071 Hamburg
Tel.: (040) 42878-3024 · Fax.: (040) 42878-2905
E-Mail: lutz.franke@tu-harburg.de

Further Information: www.tu-harburg.de/bp/dfg.html