Flüssigwassertransportfunktion

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Die Flüssigwassertransportfunktion ist die Eigenschaft eines Materials, die angibt in welcher Geschwindigkeit sich Feuchtigkeit in einem Material ausbreitet. In manchen Publikationen wird auch der Index l (liquid) statt w verwendet.

Der Flüssigwassertransport kann über folgende Funktionen angegeben werden:

• K_w(w) [kg/(msPa)] - Flüssigwasserleitfähigkeit in Abhängigkeit vom Feuchtegehalt des Materials
• K_w(p_c) [kg/(msPa)] - Flüssigwasserleitfähigkeit in Abhängigkeit vom Kapillardruck
• D_w(w) [m²/s] - Flüssigwasserausbreitungsvermögen in Abhängigkeit vom Feuchtegehalt des Materials
• D_w(φ) [m²/s] - Flüssigwasserausbreitungsvermögen in Abhängigkeit von der relativen Luftfeuchte
• ρ_w - Flüssigwasserdichte 1000 kg/m³

Die Umrechnung der Feuchtespeicherfunktionen erfolgt über:

[math]\displaystyle{ K_w(p_c) = - D_w(w) \cdot \frac{\partial w}{\partial p_c} }[/math]

Der Flüssigwassertransport (Feuchtestromdichte g_w) hängt vom Unterschied des Kapillardrucks bzw. des Wassergehaltes innerhalb des Bauteils ab:

[math]\displaystyle{ g_w = - K_w(p_c) \cdot (\nabla p_c +\rho_w \cdot g) = - K_w(p_c) \cdot \left(\frac{\partial p_c}{\partial x}+\rho_w \cdot g \right) }[/math]

[math]\displaystyle{ g_w = - D_w(w) \cdot \nabla w = - D_l(w) \cdot \frac{\partial w}{\partial x} }[/math]

[math]\displaystyle{ g_w = - D_w(\varphi) \cdot \nabla \varphi = - D_w(\varphi) \cdot \frac{\partial \varphi}{\partial x} }[/math]

Wird der Flüssigwassertransport D_w(w) in Abhängigkeit vom Feuchtegehalt w bestimmt, so können:

• Schwerkraftwirkung
• anstehendes drückendes Wasser und
• Gasdruckunterschiede

nicht berücksichtigt werden.

Die Feuchtetransportfunktion D_w(w) wird auch als Feuchteausbreitungsvermögen D_w [EN: moisture diffusivity] bezeichnet:

[math]\displaystyle{ \vec g = -D_w \cdot \nabla w }[/math]

Die Feuchtetransportfunktion K(p_suc) wird auch als Feuchteleitfähigkeit λ_m [EN: moisture conductivity] in Abhängigkeit vom Saugdruck s bezeichnet:

[math]\displaystyle{ \vec g = -\lambda_m \cdot \nabla s }[/math]

Approximation

Bis zu einer Porenluftfeuchte von ca. 93% lässt sich der Flüssigwassertransport über den Dampfdiffusionswiderstand mit folgender Formel ableiten:

[math]\displaystyle{ D_w = \frac{D_0 \cdot p_s}{R_V \cdot T} \cdot ( \frac{1}{\mu_{80}}-\frac{1}{\mu_{93}}) / \frac{dw}{d \varphi} }[/math]

Messverfahren

• Messung des Wasserabsorptionskoeffizienten/Wasseraufnahmekoeffizienten
• Messung des Trocknungsverhaltens
• Messung der Feuchteverteilung mit kernmagnetischer Resonanz (NMR = Nuclear Magnetic Resonance = NMR-Spektroskopie)
• Mikrowellen-Messverfahren
• Gamma- und Neutronenabsorption
• Laborversuch zur Ermittlung des kapillarten Rücktransports (KAPI-Test)
• Feuchtemessung mit Zeitbereichsreflektometrie (EN: Time Domain Reflectometriy TDR) siehe wikipedia:de:Feuchtemessung mit Zeitbereichsreflektometrie

Da die Ergebnisse der verschiedenen Messverfahren noch sehr voneinander abweichen, ist nur das Messverfahren für den Wasseraufnahmekoeffizienten genormt.

Literatur / Links

Zur Berechnung des Feuchtetransports siehe auch https://www.salzwiki.de/index.php/Mechanismen_des_Feuchtetransports

Bestimmung der Transportkoeffizienten für die Weiterverteilung aus einfachen Trocknungsversuchen und rechnerischer Anpassung: A. Holm, M. Krus, Bauinstandsetzen 4 (1998), H.1, S. 33-52

Anschließend Ermittlung der Kapillartransportkoeffizienten aus dem w-Wert: M. Krus, A. Holm, T. Schmidt, Bauinstandsetzen 3 (1997), H.1, S. 219-234

Siehe auch: Feuchtespeicherfunktion, Wasseraufnahmekoeffizient, Dampftransportfunktion, Feuchtestromdichte, Porenmodell, Saugdruck