Gekoppelter Wärme- und Stofftransport einschließlich der Korrosionsprozesse in porösen Baustoffen mit dem Simulationsprogramm AStra

Zur Beschreibung von Wärme- und Feuchtetransportvorgängen gekoppelt mit Stofftransportprozessen in porösen Baustoffen ist ein Differentialgleichungssystem bestehend aus der Energieerhaltungsgleichung und den Massenerhaltungsgleichungen aller beteiligten Stoffe einschließlich des Wassers aufzulösen. Hierzu ist die Modellierung der stattfindenden Phasenumwandlungen der vorliegenden Stoffe und der chemischen Reaktionen der Porenlösung mit der Baustoffmatrix erforderlich. Zu unterscheiden sind dazu inerte, nicht reaktive Baustoffe und reaktionsfähige, zementgebundene Baustoffe. Für die numerische Simulation dieser Vorgänge bzw. die praktische Handhabbarkeit der Problemlösung wurde eine benutzerfreundliche Programmoberfläche AStra geschaffen, die neben dem eigentlichen Berechnungsmodul die benötigten Pre- und Postprocessing Möglichkeiten beinhaltet.

Für die Berechnung des zeitlichen Verlaufs eines lösenden oder treibenden Angriffs auf zementgebundene Baustoffe wird durch eine in Abhängigkeit der beteiligten Spezies geeignete Vorauswahl von ablaufenden Reaktionen der Rechenaufwand für die Vorhersage von Nichtgleichgewichtszuständen optimiert und damit die Möglichkeit geschaffen zeitliche Abhängigkeiten mit vertretbarem Berechnungsaufwand zu beschreiben. Zusätzlich können mechanische Beanspruchungen als Folge von Kristallisationsvorgängen zumindest qualitativ vorhergesagt werden. Im Folgenden werden eine Übersicht der implementierten Berechnungsmodelle sowie drei Anwendungsbeispiele von AStra vorgestellt.