Modelowanie kinetyki izotermicznego procesu wyługowywania wapnia z nasyconych kompozytów cementowych

W pracy przedstawiono model matematyczny izotermicznego wyługowywania wapnia z kompozytów cementowych, w pełni nasyconych wodą, który uwzględnia kinetykę tego procesu. Jest ona opisana za pomocą termodynamiki reakcji chemicznych, przy użyciu tzw. charakterystycmego czasu procesu. Omówiono też metodę numerycznego rozwiązania równań tego modelu za pomocą MES. Przeanalizowano wpływ kinetyki wyługowywania wapnia na przebieg zjawisk transportu masy podczas kontaktu elementu betonowego ze zdemineralizowaną wodą oraz wywołaną tym degradacją che- miczną materiału. Stwierdzono, że zaproponowany sposób mo- delowania procesu wyługowywania, uwzględniający jego kinetykę, poprawia właściwości numeryczne rozwiązania i umożliwia analizę stosunkowo szybkich zjawisk, co nie jest możliwe przy klasycznym opisie, bazującym na założeniu równowagi termodynamicmej .

A mathematical model of isothermal calcium leaching in cement based materials, fully saturated with water, considering kinetics of the process, is presented. The process is described by means of Thennodynamlcs of Irreversible Processes, applied for chemical reactions, and using additionally concept of the so called characteristic time. A method of nu- merical solution of the model equations with the Finite Element Method is also described. The effect of the process kinetics on the mass transport and leaching in a concrete element in contact with demineralised water and caused by this chemical degradatlon of the material are numerically analysed. It is shown, that the proposed method of the process modelling, considering its kinetics, improves the numerical solution convergence and enabIes analyses of relatively fast phenomena, what is not possible with a classical approach, based on the assumption of thennodynamic equilibrium.