Determination of the moisture diffusion coefficient of autoclaved aerated concrete in non-stationary desorption processes using √t-type and ln(t) Crank methods

openaccess, Vol. 627 (11) 2024 / poniedziałek, 25 listopada, 2024

Wyznaczanie współczynnika dyfuzji wilgoci betonu komórkowego w niestacjonarnych procesach desorpcji z wykorzystaniem metod Cranka typu √t oraz ln(t)

(Open Access)

DOI: 10.15199/33.2024.11.08

citation/cytuj: Garbalińska H., Bochenek M. Determination of the moisture diffusion coefficient of autoclaved aerated concrete in non-stationary desorption processes using √t-type and ln(t) Crank methods. Materiały Budowlane. 2024. Volume 627. Issue 11. Pages 62-69. DOI: 10.15199/33.2024.11.08

The article presents the possibility of applying moisture desorption processes for determining the diffusion coefficient.Two calculation methods are presented – the √t type method for the initial phase of the process and the logarithmic method for the advanced phase. Their application is presented on the example of autoclaved aerated concrete class 400, for desorption processes occurring in the humidity range 98→85%.The difference between the diffusion coefficients Dm(√t) and Dm(ln) did not exceed 20%.

W artykule przedstawiono możliwość wykorzystania procesów desorpcji wilgoci do wyznaczania współczynnika dyfuzji. Zaprezentowano dwie metody obliczeniowe –metodę typu √t dotyczącą fazy wstępnej procesu i metodę logarytmiczną odnoszącą się do fazy zaawansowanej. Ich zastosowanie zaprezentowano na przykładzie betonu komórkowego klasy 400,wprzypadku procesów desorpcji zachodzących w wilgotności 98 → 85%. Różnice między współczynnikami dyfuzji Dm (√t) i Dm (ln) nie przekroczyły 20%.
autoclaved aerated concrete; moisture diffusion coefficient; desorption; √t-type method; logarithmic method.

beton komórkowy; współczynnik dyfuzji wilgoci; desorpcja; metoda typu √t; metoda logarytmiczna.
  1. EN 12086:2013 Thermal insulating products for building applications – Determination of water vapour transmission properties.
  2. EN ISO 12572:2016 Hygrothermal performance of building materials and products – Determination of water vapour transmission properties – Cupmethod.
  3. EN 772-15:2000Methods of test for masonry units – Part 15: Determination of water vapour permeability of autoclaved aerated concrete masonry units.
  4.  EN 1015-19:1998 Methods of test for mortar for masonry – Part 19: Determination of water vapour permeability of hardened rendering and plastering mortars.
  5. ASTME96/E96M-13 Standard Test Methods for Water Vapor Transmission of Materials.
  6. Apeagyei AK, Grenfell JRA, Airey GD. Evaluation of moisture and diffusion characteristics of asphalt mastics using manual and automated gravimetric sorption techniques. Journal of Materials in Civil Engineering. 2014; https://doi.org/10.1061/%28ASCE%29MT. 1943-5533.0000929.
  7.  Arfvidsson J, Cunningham MJ. A transient technique for determining diffusion coefficients in hygroscopic materials. Build. Environ. 2000; https://doi.org/10.1016/S0360-1323 (99) 00018-9.
  8. Baroghel-Bouny V. Water vapour sorption experiments on hardened cementitiousmaterials. Part II: Essential tool for assessment of transport properties and for durability prediction. Cem. Concr. Res. 2007; https://doi.org/10.1016/j.cemconres. 2006.11.017.
  9.  Delgado JMPQ, Ramos NMM, de Freitas VP. Application of hybrid and moment methods to the measurement of moisture diffusion coefficients of building materials. Heat and Mass Transfer 2011; https://doi. org/10.1007/s00231-011- 0812-x.
  10. Delgado JMPQ, Ramos NMM, de Freitas VP.Application of different transient sorption methods to evaluate moisture diffusion coefficients of building materials on the hygroscopic range. Journal of Building Physics 2011; https://doi. org/10.1177/1744259111418331.
  11.  Anderberg A, Wadsö L. Method for simultaneous determination of sorption isotherms and diffusivity of cement-based materials. Cem. Concr. Res. 2008; https://doi.org/10.1016/j. cemconres. 2007.08.023.
  12.  Nilsson LO. A comparison between different methods to determine moisture transport properties of cementitiousmaterials.ReportTVBM-3168. Lund 2013.
  13.  Świrska-Perkowska J. Adsorpcja i ruch wilgoci w porowatych materiałach budowlanych w warunkach izotermicznych. PAN Komitet Inżynierii Lądowej i Wodnej. Warszawa 2012.
  14.  Garbalińska H. Izotermiczne współczynniki transportu wilgoci porowatego materiału budowlanego. Wydawnictwo Politechniki Szczecińskiej. Szczecin 2002.
  15.  Garbalińska H. Desorpcyjne badania nieliniowości dyfuzji wilgoci w zakresie higroskopijnym. Monografia: Studia z zakresu inżynierii nr 80. Komitet Inżynierii Lądowej i Wodnej PAN. Warszawa 2013.
  16. Bochenek M. Ocena zmienności parametrów higrotermicznych betonu komórkowego o zróżnicowanej gęstości. Rozprawa doktorska (promotor: prof. H. Garbalińska). Zachodniopomorski Uniwersytet Technologiczny w Szczecinie. 2016.
  17.  ASTM E104-02 Standard practice for maintaining constant relative humidity by means of aqueous solutions. ASTM International 2012.
  18.  PN-EN ISO 12571:2013 Cieplno-wilgotnościowe właściwości materiałów i wyrobów budowlanych. Określanie właściwości sorpcyjnych.
  19.  Garbalińska H, Bochenek M, Malorny W, von Werder J. Comparative analysis of the dynamic vapor sorption (DVS) technique and the traditional method for sorption isotherms determination – Exemplified at autoclaved aerated concrete samples of four density classes, Cem. Concr. Res. 2017; https://doi. org/10.1016/j. cemconres. 2016.11.001
  20.  Andersson ACh. Verification of calculation methods for moisture transport in porous building materials. SCBR (Document Swedish Council for Building Research D6). Stockholm 1985.
  21. Hedenblad G. Determination of moisture permeability in concrete under high moisture conditions. Nordic Concrete Research 1988 No. 7 105–116.
prof. dr hab. inż. Halina Garbalińska, Zachodniopomorski Uniwersytet Technologiczny w Szczecinie, Wydział Budownictwa i Inżynierii Środowiska
ORCID: 0000-0002-7411-1665
dr inż. Magdalena Bochenek, Zachodniopomorski Uniwersytet Technologiczny w Szczecinie, Wydział Budownictwa i Inżynierii Środowiska
ORCID: 0000-0001-9032-9720

prof. dr hab. inż. Halina Garbalińska, Zachodniopomorski Uniwersytet Technologiczny w Szczecinie, Wydział Budownictwa i Inżynierii Środowiska
ORCID: 0000-0002-7411-1665

Correspondence address: halina.garbalinska@zut.edu.pl

Full paper:

DOI: 10.15199/33.2024.11.08

Article in PDF file

Received: 10.06.2024 / Artykuł wpłynął do redakcji: 10.06.2024 r.
Revised: 29.07. 2024 / Otrzymano poprawiony po recenzjach: 29.07. 2024 r.
Published: 25.11.2024 / Opublikowano: 25.11.2024 r.