Hem Tjänster Utbildning Forskning Bibliotek Om CBI Intressentföreningen Kontakt

2017-03-06

Tillämpning av termodynamisk modellering


Cementbaserade material löser sig vid kontakt med vatten och närmar sig jämvikt i porlösningen. De upplösta jonerna, såsom kalcium, kisel, aluminium och järn kan sedan fällas ut i form av kalciumsilikathydrater (CSH), portlandit och olika AFt och AFm-faser. Sammansättningen på  ydratationsprodukterna påverkar starkt egenskaperna, som hållfasthet och beständithet,  hos det hydratiserade cementbaserade materialet .Jonsammansättningen i porlösningen  och omgivningsförhållandena påverkar emellertid upplösningshastigheterna och sammansättningen på hydratationsprodukterna. Med en termodynamisk jämviktsmodell som förutsätter jämvikt mellan lösningen och dessa hydrater, kan produktionen av hydratationsprodukterna förutsägas. Dessutom kan termodynamisk modellering vara en stor tillgång för att bättre kunna tolka variationer med olika parametrar (klinkervariationer, ersättning med SCM, ändring av relativ fuktighet och temperatur). Detta innebär att projekttid och kostnader till stor del kan minimeras som en följd av att en mindre provmatris kan utformas.

Termodynamisk modellering kan utföras med användning av ett program som minimerar Gibbs fria energi GEMS [1, 2]. GEMS är ett geokemiskt modelleringsprogram som simulerar de producerade hydratationsprodukterna vid jämvikt. Termodynamiska data kan tas från den termodynamiska databasen PSI-GEMS [3, 4]. Databasen kan kompletteras med cementmineraler samt effekten av vattenaktivitet på hydratationsprodukternas stabilitet tagna från studier av Lothenbach et al. [5], Matschei et al. [6] samt Baquerizo et al. [7].

Figur. Förutspådda hydrationsprodukter med GEMS i förhållande
till totala andelen slagg+flygaska. Bindemedlet är en blandning av cement,
slagg och flygaska. Det antas att 50 % av slaggen förblir oreagerad.




Referenser
[1] D. Kulik, T. Wagner, S. Dmytrieva, G. Kosakowski, F. Hingerl, K. Chudnenko, U. Berner, GEM-Selektor geochemical modeling package: revised algorithm and GEMS3K numerical kernel for coupled simulation codes, Comput Geosci, 17 (2013) 1-24.
[2] T. Wagner, D.A. Kulik, F.F. Hingerl, S.V. Dmytrievava, Gem-selektor geochemical modeling package: TSolMod library and data interface for multicomponent phase models, Canadian Mineralogist, 50 (2012) 1173-1195.
[3] W. Hummel, Berner, U., Curti, E., Pearson, F.J., Thoenen, T;, Nagra/PSI Chemical Thermodynamic Data Base 01/01. Universal Publishers/uPUBLISH.com, Universal Publishers/uPUBLISH.com, USA, also Published as Nagra Technical Report NTB 02-16, Wettingen, Switzerland, 2002.
[4] T.K. Thoenen, D, Nagra/PSI Chemical Thermodynamic Database 01/01 for the GEM-Selektor (V.2-PSI) Geochemical Modeling Code, PSI, Villigen, 2003.
[5] B. Lothenbach, T. Matschei, G. Möschner, F.P. Glasser, Thermodynamic modelling of the effect of temperature on the hydration and porosity of Portland cement, Cement and Concrete Research, 38 (2008) 1-18.
[6] T. Matschei, B. Lothenbach, F.P. Glasser, Thermodynamic properties of Portland cement hydrates in the system CaO-Al2O3-SiO2-CaSO4-CaCO3-H2O, Cement and Concrete Research, 37 (2007) 1379-1410.
[7] L.G. Baquerizo, T. Matschei, K.L. Scrivener, M. Saeidpour, L. Wadsö, Hydration states of AFm cement phases, Cement and Concrete Research, 73 (2015) 143-157.




Fler nyheter från CBI

2017-04-03 - Presentationer från vår informationsdag finns nu att ladda ner

2017-03-22 - Betongingenjör

2017-03-06 - Tillämpning av termodynamisk modellering

2017-02-03 - Kom och träffa oss på Ytskyddskonferensen

2017-02-03 - Årsmöte i RISE CBI Betonginstitutets intressentförening 27 mars

2016-12-20 - Jobba hos oss!

2016-12-20 - Presentationer från intressentföreningens höstmöte 2016

2016-12-20 - CBI-nytt ute nu!

2016-12-19 - CBI Betonginstitutets informationsdag 2017

2016-12-09 - Vi söker högskoleingenjör till vår verksamhet i Lund