Multischaalstudie van vertraagde ettringietvorming (DEF) in beton

Interne zwelreacties (ISR) zijn belangrijke degradatiemechanismen van cement gebaseerde toepassingen. ISR veroorzaakt zwelling, wat leidt tot scheuren, waardoor de eigenschappen van het materiaal op korte of lange termijn worden beïnvloed. De studie van deze mechanismen is toepasselijk in de civiele en nucleaire sector. Dit doctoraat zal zich richten op een bepaalde ISR, vertraagde ettringietvorming (DEF), omdat dit degradatiemechanisme relevant is voor het beoordelen van de levensduur van kerncentrales en het beoordelen van de conformiteit van cementgebonden immobilisatiematrix voor kernafval. Ondanks onderzoeksinspanningen in de afgelopen decennia, bestaat er nog steeds een grote kenniskloof tussen de diagnose en prognose van DEF-mechanismen, en uiteindelijk de kwantificering van macroscopische expansie. Dit onderzoek heeft tot doel de pathologie van DEF beter te begrijpen om het niveau van zwelling bij verschillende omgevings- en materiaalomstandigheden te kunnen inschatten, het mechanische gedrag van het materiaal onder DEF te schatten en de beste maatregelen te evalueren om dergelijke reacties te vermijden. De voorgestelde methodologie maakt gebruik van multi-schaal numerieke modellering aangevuld met experimentele analytische technieken. Multischaalmodellering omvat twee belangrijke modelleringsbenaderingen, porieschaalmodellering waarbij de ruimtelijke resolutie op micrometerschaal is en mesoschaalmodellering met een grotere ruimtelijke resolutie. Het poriënschaalmodel is gebaseerd op de numerieke methode van lattice Boltzmann in combinatie met een geochemische solver en geeft inzicht in de interactie tussen chemische reacties, ionentransport en de evolutie van de poriegeometrie. Met een mesoschaalmodel zullen we heterogeniteiten van beton (aggregaten en cementpasta) veronderstellen en is bedoeld om informatie te verschaffen over spanningsontwikkeling en scheurvorming. Experimenteel deel zal veranderingen in calciumsilicaathydraat (C-S-H), aluminaatferrietmonosulfaat (AFm) en monosulfaten identificeren, evenals de poriestructuur. Deze gegevens zullen worden gebruikt als input voor numerieke modellering.