The use of high power microwaves to perform explosive spalling of surface concrete is a promising technique with applications in the area of concrete facilities decommissioning. The mechanism that creates explosive spalling is an interactive process of the thermal stress from high temperature gradients and the pore pressure generated from the water vaporization. In order to better predict the total stress distribution, the temperature has to be calculated by including the effect of water vaporization and water transport through a porous medium. In this paper, a one dimensional model solving the heat and diffusion equation for liquid and vapor phase with COMSOL finite element software is presented. The modelling of the drying process is based on the Spatial Reaction Engineering Approach (SREA developed by X.D. Chen). This paper discusses the influence of the relative energy activation parameter and effective diffusion coefficients on the temperature, water content and pore pressure in the case of fast microwave heating of concrete. This model is then used for a 3-D geometry with a sealed insulated concrete block and a conical antenna to compute the thermal stress, pore pressure and total stress.

No abstract

Microwave heating is becoming of growing importance in material sciences in the last two decades. Due to the volumetric heating effect, microwave heating offers an energy efficient way of processing materials in several ways. The modeling and simulation of material processing with microwaves with respect to the material structure is a challenging task. The corresponding mathematical modeling results in a coupled, multiscale problem in space and time consisting of Maxwell equations, the heat equation and a temperature‐dependent description of the dielectric properties of them material under investigation. (© 2012 Wiley‐VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim)

Das Klima im Gebäudeinneren ist je nach Architektur, Baustandard, Klimatisierungsart und Nutzerverhalten unterschiedlich stark vom Außenklima abhängig.Vor dem Hintergrund der zu erwartenden regionalen Klimaänderungen und deren Auswirkungen auf den sommerlichen Nutzerkomfort im Gebäudeinneren wird untersucht, auf welche Weise und bis zu welchem Maße ein in seinen Sorptionseigenschaften optimierter Innenraumputz bei feuchtwarmen Bedingungen das Raumklima passiv verbessern kann [5]. Dazu werden Wetterdaten für ganz Baden-Württemberg in einem hochaufgelösten Raster für die Zukunft simuliert und verwendet, um mittels Gebäudesimulationsprogrammen den Einfluss des Innenputzes zu betrachten. Die Ergebnisse werden anhand von Komfortkriterien bewertet, die dem aktuellen Stand der Forschung entsprechen und durch eigene Erkenntnisse aus Untersuchungen in einem Raumklima-Teststand ergänzt werden. KlimasimulationenÜblicherweise werden Gebäudesimulationen anhand von Testreferenzjahren (TRY) durchgeführt, die in Deutschland nur für bestimmte Regionen oder Städte verfügbar sind. Im Gegensatz dazu kommen in diesem Projekt konkrete meteorologische Randbedingungen aus hoch aufgelösten Klimasimulationen zum Einsatz, um zukünftige Entwicklungen abschätzen zu können.Daten aus Klimasimulationen mit globalen Modellen sind verfügbar, jedoch haben sie eine horizontale Auflösung größer als 150 km und reichen deshalb für regionale Fragestellungen nicht aus. Deshalb werden die Daten eines globalen Modells in mehreren Schritten (Bild 1: sog. "Nesting") auf die gewünschte Gitterweite dynamisch herunter skaliert, also mit einem regionalen Modell auf kleinerer Fläche und mit feinerer Gitterweite neu berechnet. Im vorliegenden Projekt wurden die Ausgabedaten des globalen Klimamodells ECHAM6 [6] genutzt, um das regionale Klimamodell COSMO-CLM [7], basierend auf dem nichthydrostatischen Regionalmodel COSMO des Deutschen Wetterdienstes [8], anzutreiben und von 180 km über 55 km und 11 km auf 2,8 km Gitterweite dynamisch herunter zu skalieren. Diese hohe Auflösung ermöglicht die explizite Berechnung hoher Konvektion [9], wie sie beispielsweise in Gewitterzellen auftritt. Die Zeiträume der Simulationen umfassen die jüngere Vergangenheit (1981-2010) und die nahe Zukunft (2021-2050).Aktuelle Klimaprojektionen gehen davon aus, dass die sommerlichen Temperaturen bedingt durch den Klimawandel steigen werden, die Luftfeuchte sich erhöhen wird und Extremwettersituationen in ihrer Häufigkeit zunehmen werden. Feuchtwarme (schwüle) Bedingungen werden insbesondere in Wohnräumen den Komfort der Bewohner und Nutzer beeinträchtigen. Ziel der hier vorgestellten Studie ist es, Anforderungskriterien für die technischen Eigenschaften "klimaaktiver" Innenputze zu entwickeln, die durch ihr Feuchteaufnahme-, -speicher und -abgabevermögen dazu geeignet sind, das Innenraumklima positiv zu beeinflussen. Die bisherigen Untersuchungen zeigen, dass angepasste Eigenschaften derartiger Putze die Feuchteregulierung und damit den Komfort verbessern können. Dafür relevante Simulation...