Vorhersage des Frostschadens mit dem Mikroeislinsenmodell

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Die Schädigung von Beton durch Frost- und Tausalzangriff wurde bisher vor allem durch hydraulische Drücke erklärt, die beim Gefrieren des Porenwassers entstehen (Powers, Helmuth, Fagerlund, Erbaydar), wobei die Rolle des ungefrorenen Wassers und der kritische Sättigungsgrad mit berücksichtigt wurden. Auch Wasserumverteilungen (Grübl) wurden beschrieben. Im Mikroeislinsenmodell des Antragstellers wird das besondere thermodynamische Verhalten des Porenwassers erfasst, das vom makroskopischen wesentlich abweicht. Vor allem die Verschiebung des Dreiphasengleichgewichts über einen Temperaturbereich von 0°C bis unter -40°C verdeutlicht dies. Dabei entstehen erhebliche Drücke, die zum Wassersaugen mit jedem Frost-Tau-Zyklus führen- Mikroeislinsenpumpe. Die Frost-Tau-Belastung ist daher primär keine Ermüdungserscheinung sondern eine künstliche Wassersättigung. Experimente bestätigen das Modell. Im Forschungsprojekt sollen die thermodynamischen Ansätze im submikroskopischen Bereich verwandt werden, um die makroskopisch gefundenen Phänomene zu modellieren. Eine Vorhersage des Frostwiderstands ist das Endziel dieser Arbeit. Zur besseren Verifizierung sollen gezielte Betone untersucht und gemessen werden, um die rechnerischen Voraussagen zu verifizieren und um das Modell zu optimieren.