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Numerical moisture simulation of redeveloped structures using active materials based on cement composite

Signs of moisture in the connecting joints of window constructions represent a typical feature of contemporary modern civil engineering. These problems occur both in new buildings and in reconstructed historical buildings. They manifest themselves as wet spots or black mould on window reveals, corners and edges.

This article describes a non‐destructive solution of these problems using a concrete real case in an existing building with long‐term signs of moisture in the window connecting joints. The elimination of this problem lies in the application of the developed calcium silicate material designed for moisture and thermal redevelopment of buildings. This article describes the properties of the newly developed material based on cement composite containing alumina silicate filler. The final material uses the same principles of moisture transport as the widely used autoclaved calcium silicate insulations. In comparison with these normally used materials, the developed material is unique by omitting hydrothermal curing in an autoclave. The new material, with a defined capillary structure, also utilizes waste heating plant fly ash, which improves the mixture rheology and decreases the amount of cement, thanks to its latent hydraulic properties. Materials with similar properties using waste raw material are used, for example, in the form of plasters [1–3]. The aim of this research was to develop a material belonging to the segment of the energy redevelopment of buildings, moisture redevelopment and interior insulation. Materials compliant with these segments must meet the requirements for a low value of diffusion resistance, high value of capillary activity and low value of thermal conductivity coefficient. The measured thermal and technical parameters of the developed material were transferred into the numerical Delphin software, where the moisture behaviour of the structural detail of the connecting joints of window construction was simulated. The developed recipes were further modified on the basis of these calculations, and boards with the best combination of thermal and technical variables were compared as well.

Anzeichen von Feuchtigkeit in den Anschlussfugen von Fensterkonstruktionen sind ein typisches Merkmal des zeitgenössischen Bauingenieurwesens. Diese Probleme treten sowohl in Neubauten als auch in rekonstruierten historischen Gebäuden auf. Sie manifestieren sich als nasse Flecken oder schwarzer Schimmel auf Fensterlaibungen, Ecken und Kanten.

Dieser Artikel beschreibt eine zerstörungsfreie Lösung dieser Probleme mit Hilfe einer Betonabdichtung in einem bestehenden Gebäude mit langandauernden Zeichen von Feuchtigkeit in den Fensteranschlussfugen. Die Beseitigung dieses Problems liegt in der Anwendung eines entwickelten Calciumsilikatmaterials für Feuchtigkeit und der thermischen Sanierung der Gebäude. Dieser Artikel beschreibt die Eigenschaften des neu entwickelten Materials auf Basis eines Zementverbundes mit Aluminiumoxid‐Silikat‐Füllstoff. Das Endprodukt verwendet die gleichen Prinzipien des Feuchtigkeitstransports, wie die weitverbreiteten autoklavierten Calciumsilikat‐Isolierungen. Im Vergleich zu den üblicherweise verwendeten Materialien ist das entwickelte Material dadurch einzigartig, dass die hydrothermale Aushärtung in einem Autoklaven weggelassen werden kann. Das neue Material mit einer definierten Kapillarstruktur nutzt auch Flugasche aus Heizwerken, die die Rheologie der Mischung verbessert und die Menge an Zement dank seiner latent hydraulischen Eigenschaften verringert. Materialien mit ähnlichen Eigenschaften unter Verwendung von Abfallrohstoffen werden beispielsweise in der Form von Mauerputz verwendet [1–3]. Das Ziel dieser Forschung war es, ein zu dem Bereich der Energiesanierung von Gebäuden, der Feuchtigkeitssanierung und der Innendämmung gehörendes Material zu entwickeln. Materialien mit diesem Anwendungsbereich müssen die Anforderungen an einen niedrigen Wert des Diffusionswiderstands, einen hohen Wert der Kapillaraktivität und einen niedrigen Wert der Wärmeleitzahl erfüllen. Die gemessenen thermischen und technischen Parameter des entwickelten Materials wurden in die numerische Software Delphin übernommen, um das Feuchteverhalten der strukturellen Verbindungsgelenke im Fensterbau zu simulieren. Die entwickelten Rezepturen wurden weiterhin auf der Grundlage dieser Berechnungen modifiziert, und Platten mit der besten Kombination von thermischen und technischen Variablen wurden verglichen.

Autoren:   A. Břenek, V. Václavík, T. Dvorský, V. Šimíček, J. Valíček, M. Kušnerová, M. Harničárová
Journal:   Materialwissenschaft und Werkstofftechnik
Jahrgang:   2016
Seiten:   n/a
DOI:   10.1002/mawe.201600525
Erscheinungsdatum:   18.05.2016
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