Instationärer Angriff auf nanostrukturierte Werkstoffe : Eine Modellierung des Frostangriffs auf Beton

Das Verhalten des Zementsteins mit seinem _ submikroskopischen _ Nanogefüge beeinflusst die Gebrauchseigenschaften von Betonkonstruktionen. Im Nanobereich, der bei etwa 100 nm endet, dominieren die Gesetze der Oberflächenphysik und Oberflächenchemie. Sie erfordern besondere Messmethoden und Theorien. Wenn sich das System insbesondere durch Trocknen und Befeuchten, Gefrieren und Schmelzen, Eindringen gelöster Stoffe ändert, dann entstehen sehr große Spannungen und Verformungen, die zu den makroskopisch gefürchteten Phänomenen wie Schwinden oder Frostschaden führen. Auch ein Massentransport wird generiert. Die Probengröße der Grundlagenversuche ist in der Regel auf Millimeter begrenzt, da sich hier thermisches und thermodynamisches Gleichgewicht in akzeptablen Zeiten (unter einer Stunde) einstellt. In diesem mikroskopischen Bereich finden die wesentlichen Transportvorgänge statt. Zwangsspannungen sind gering. Dagegen stellt sich bei dynamischen Randbedingungen im realen makroskopischen Bereich praktisch kaum Gleichgewicht ein. Hier sind Modellierungen erforderlich, um gezielte Aussagen zu erhalten. Allerdings können die Modellrechnungen nur so gut d.h. realistisch und verlässlich sein, wie es die Eingabeparameter zulassen. Es war das Ziel der hier veröffentlichten Dissertation von Herrn Dr. Kruschwitz, diese ganz verschiedenen Gesichtspunkte zu verbinden und auch als Dolmetscher zwischen den Sprachregelungen zu fungieren. Das wesentliche Ergebnis dieser Arbeit zeigt, wie wichtig dieser Ansatz ist. Beim Frost-Tau-Angriff bewegt sich mit der Schmelzfront eine Prozesszone in den Beton, die zum Frostsaugen führt. Die Basis im mikroskopischen Bereich ist das Mikroeislinsenmodell im makroskopischen Bereich die Theorie poröser Medien.