Mathematical modelling of water movement in autoclaved concrete

• Autorzy: Janik G.

Warianty tytułu

PL

Matematyczne modelowanie ruchu wody w betonie autoklawizowanym

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The paper presents a mathematical model developed for the description of water movement in selected construction materials. In the creation of the model the Richards equation was employed that was introduced in 1931 for a homogeneous and isotropic soil medium. The equation was solved with the method of finite differences, using an explicit scheme. The experiment was conducted on a sample made of autoclaved cellular concrete in which TDR probes were placed for moisture measurement. Water movement in the sample was caused by capillary rise. Results from computer simulation were compared with those obtained in the experiment. It was demonstrated that the Richards equation can be used for the description of the dynamics of air-water conditions in cellular concrete. It was also found that differences between results obtained from the simulation and those obtained from the experiment could have been caused by the lack of calibration of the TDR apparatus that should be made individually for every medium.

PL

W pracy przedstawiono model matematyczny opisujący ruch wody w wybranych materiałach budowlanych. Do budowy modelu zastosowano równanie Richardsa, które wyprowadzono w 1931 r. dla homogenicznego i izotropowego porowatego ośrodka glebowego. Równanie to rozwiązano metodą różnic skończonych, stosując schemat jawny. Eksperyment przeprowadzono na próbce wykonanej z autoklawizowanego betonu komórkowego, w której umieszczono czujniki TDR służące do pomiaru wilgotności. Ruch wody w badanej próbce wywołano podsiąkiem. Wyniki uzyskane z symulacji komputerowej porównano z wynikami eksperymentu. Wykazano przydatność równania Richardsa do opisu dynamiki warunków powietrzno-wodnych w betonie komórkowym. Stwierdzono ponadto, że różnice pomiędzy wynikami uzyskanymi z symulacji i uzyskanymi na podstawie eksperymentu mogą być spowodowane brakiem kalibracji aparatu TDR, która powinna być przeprowadzana indywidualne dla każdego ośrodka.

Słowa kluczowe

EN

mathematical modelling; water movement; construction material; Richards equation; TDR technique; computer simulation; air-water condition

• Wydawca: -
• Czasopismo: Acta Agrophysica
• Rocznik: 2010
• Tom: 15
• Numer: 1[177]
• Opis fizyczny: p.127-134,fig.,ref.

Twórcy

autor

Janik G.

• Institute for Environment Development and Protection, Wroclaw University of Environmental and Life Sciences, pl.Grunwaldzki 24, 50-363 Wroclaw, Poland

Bibliografia

• Genuchten van M.Th. 1980: A closed form equation for predicting the hydraulic conductivity of unsaturated soils. Soil Sci. Soc. Am. J., 44, 892-898.
• Janik G., Tlaga T., Zadworna M. 2006. Zastosowanie równania Richardsa do opisu ruchu wody w betonie autoklawizowanym. Materiały Międzynarodowej Konferencji Meliorantów i Inżynierów Środowiska nt: Środowiskowe aspekty melioracji wodnych. Wrocław, 81-89.
• Janik G., 2009. Technika TDR w modelowaniu ruchu wody glebowej. Rozprawy CCLVII, Wyd. UP we Wrocławiu.
• Jiřičková M., 2003. Application of TDR microprobes, minitensiometry and minihygrometry to the determination of moisture transport and moisture storage parameters of building materials. PhD. Thesis, Czech Technical University in Prague, Faculty of Civil Engineering.
• Malicki M.A.,1999. Metodyczne zagadnienia monitoringu statusu wody w wybranych materiałach biologicznych. Acta Agrophysica, 19.
• Pavlik Z., Tesýarek P., Jiřičková M., Černy R., 2005. Comparison of capacitance and TDR techniques for determination of moisture profiles in building materials. 6(2), 465-472.
• Pavlik Z., Tesýarek P., Madera J., Rovnanikowa P., Černy R. 2005: Determination of moisture diffusivity and salt diffusion coefficient of building materials. Acta Agrophysica, 6(3), 773-783.
• Plagge R., Grunewald J., Häupl P., 1999. Application of time domain reflectometry to determine water content and electrical conductivity of capillary porous media. Proc. 5th Symp. BuildingPhysics in the Nordic Countries, Goteborg: Vasastaden, AB, 337-344.
• Reinhard A., 2004. Estimating time steps for the method of finite differences based on verification of the water balance. J. Water Land Dev., No. 8, 147-162.
• Skierucha W., 2005. Wpływ temperatury na pomiar wilgotności gleby metodą reflektometryczną. Acta Agrophysica, 122, Rozprawy i monografie, 5.
• Skierucha W., Wilczek A., Alokhina O. 2008.Calibration of a TDR probe for low soil water content measurements. Sensors and Actuators A: Physical, Sensors and Actuators A: Physical, 147, 544-552.
• Sobczuk H., Woroszyńska-Burzak A., Kowal A., 2004. Pomiar wilgotności materiałów budowlanych metodą TDR. Budownictwo energooszczędne. Materiały VII Konferencji Energetyków, Kraków, 689-696.
• Walczak T.R., Sławiński C., Sobczuk H.A., Glinski J., 1998. Aspekt hydrologiczny w modelu EURO-ACCESS (Agroclimatic Change And Europen Soil Suitbility). Acta Agrophysica, 9.