Naslov
3D modeliranje prijenosa tvari u cementnim (poroznim) materijalima
(3D modeling of transport phenomenon in cementitious (porous) materials)

Autori
Ukrainczyk, Neven

Vrsta, podvrsta i kategorija rada
Sažeci sa skupova, neobjavljeni rad, znanstveni

Skup
Radionica – Modeliranje i numeričke metode u kemijskom inženjerstvu

Mjesto i datum
Zagreb, Hrvatska, 04.11.2010. - 05.11.2010

Vrsta sudjelovanja
Pozvano predavanje

Vrsta recenzije
Domaća recenzija

Ključne riječi
cementni materijali; difuzija; trajnost; hidratacija; mikrostruktura; modeliranje; prijenos tvari; porozni materijali.
(cementitious materials; diffusion; durability; hydration; microstructure; modeling; transport phenomenon; porous materials)

Sažetak
U ovom preglednom radu predstavljene su odabrane metode modeliranja prijenosa tvari u poroznoj mikrostrukturi cementnih materijala. Dva glavna metodološka pristupa modeliranju razvoja mikrostrukture cementnog materijala tijekom hidratacije su: digitalizacija eksperimentalne slike mikrostrukture i koncept rasta sferičnih čestica. Računalni program CEMHYD3D digitalizira sliku realne mikrostrukture cementnog materijala. Proces hidratacije se zatim simulira upotrebom celular-automat algoritma. Programi HYMOSTRUC3D i μic temelje se na modelu fizikalnog kontinuuma, tj. slagaline sferičnih polidisperznih čestica cementa u reprezentativnom elementarnom volumenu (REV) s periodičnim rubnim uvjetima radi uklanjanja efekta zida. Tijekom hidratacije promjer cementnih čestica se povećava prema određenim kinetičkim zakonitostima, uključujući interakcije i preklapanja pojedinih čestica. Reprezentativna 3D mikrostruktura, opisana modelima hidratacije ili određena eksperimentalno (primjerice mikro-tomografijom), temelj je za daljnju analizu prijenosa tvari. Simuliacija razvoja mikrostrukture tijekom hidratacije cementnih materijala fundamentalni je pristup za modeliranje i bolje razumijevanje utjecaja morfologije mikrostrukture na prijenos tvari. Postoje dva osnovna pristupa za računanje efektivnog koeficijenta difuzije kroz porozni medij, Def. U direktnom pristupu svaki 3D element (engl. voxel) mikrostrukture je pridružen čvoru, te se Def određuje numeričkim metodama, primjerice metodom konačnih elemenata. U indirektnom pristupu struktura pora se algoritamski transformira u ekvivalentnu mrežu većih elemenata pora (npr. cilindričnih) koja vjerno reproducira glavna svojstva polaznog sustava bitna za prijenos tvari. Indirektni pristup je pogodniji za proračune jer uporabljuje znatno manji broj elemenata mreže.

Izvorni jezik
Hrvatski

Znanstvena područja
Temeljne tehničke znanosti

POVEZANOST RADA