1. Einleitung .................................................. 1
2. Problem-und Aufgabenstellung ................................ 3
2.1. Problemdarstellung .................................... 3
2.2. Präzisierung der Aufgabenstellung und Ziel der
Untersuchungen ........................................ 4
3. Stand des Wissens ........................................... 5
3.1. Mechanismen des Wärmeübergangs und Wärmetransports .... 5
3.1.1. Wдrmeleitung .................................. 6
3.1.1.1. Wärmeleitung in Fluiden ............ 10
3.1.1.2. Wärmeleitung in Luft,
Wasserdampfund flüssigem Wasser .... 12
3.1.1.3. Wärmeleitung in porösen
Feststoffen ........................ 13
3.1.2. Wärmeübergang durch Konvektion ............... 16
3.1.2.1. Konvektionsarten und
Ähnlichkeitskennzahlen ............. 17
3.1.2.2. Kondensation und Verdampfung ....... 19
3.1.3. Wдämeübergang durch Wärmestrahlung ........... 25
3.2. Stoffliche und physikalische Grundlagen .............. 26
3.2.1. Bildung von Calcium - Silicat - Hydrat -
Phasen ....................................... 26
3.2.2. Der hydrothermale Zustand des Wassers ........ 29
3.2.3. Wasser und Wasserdampf als
energieьbertragendes Fluid ................... 33
3.3. Dampfhärtung im Autoklav ............................. 35
3.3.1. Phase der Temperatur- und Druckerhöhung ...... 36
3.3.2. Isotherme Haltephase ......................... 38
3.3.3. Phase der Temperatur- und Drucksenkung ....... 39
3.4. Stofftransportvorgänge im Autoklav ................... 40
3.5. Stoff- und Wärmeübergang am Einsatzgut ............... 42
3.6. Literaturübersicht zur Messwertgewinnung in
Autoklaven - in situ ................................. 47
3.7. Schlussfolgerungen aus der Literatur ................. 50
4. Messeinrichtungen in situ .................................. 51
4.1. Situationsanalyse .................................... 52
4.1.1. Messbedingungen im Autoklav .................. 52
4.1.2. Aufbau und Geometrie der Autoklaven .......... 52
4.2. Bestimmung der Masseänderung während der
Autoklavierung ....................................... 54
4.2.1. Entwicklung und Konstruktion ................. 54
4.2.2. Funktionsbeschreibung der Laborwaage ......... 55
4.2.3. Kenngrößen und Messgenauigkeit ............... 58
4.2.3.1. Statische Kenngrößen ............... 59
4.2.3.2. Dynamische Kenngrößen .............. 60
4.2.3.3. Kalibrierung und Korrektur der
Wägemesseinrichtung ................ 62
4.3. Messung des Temperaturprofils in den Proben .......... 63
4.3.1. Lage und Präparation der Thermoelemente ...... 64
4.3.2. Elektrische Herausführung aus dem
Autoklaven ................................... 65
4.3.3. Fehlerbetrachtung der Temperatursensoren ..... 66
4.4. Aufbau der gesamten Messeinrichtung in situ .......... 66
5. Experimentelle Untersuchungen an Bau- und
Wärmedämmstoffen ........................................... 68
5.1. Versuchsplanung und Versuchsdurchführung ............. 68
5.1.1. Charakterisierung der dampferhärtenden
Erzeugnisse .................................. 69
5.1.1.1. Porenbeton ......................... 69
5.1.1.2. Calciumsilicat-Wärmedämmstoff ...... 71
5.1.1.3. Kalksandstein ...................... 71
5.1.1.4. Modellkörper - Schaumglas .......... 72
5.1.2. Herstell-und Präparationsmethoden ............ 72
5.1.3. Spezifische Wärmekapazität ................... 73
5.2. Ergebnisse und Diskussion ............................ 75
5.2.1. Untersuchungen an Porenbeton ................. 75
5.2.1.1. Messwerte während einer
Dampfhärtung ....................... 75
5.2.1.2. Einfluss der Rohdichte /
Porosität auf die
Temperaturgradienten ............... 77
5.2.1.3. Einfluss innerer Wärmequellen ...... 80
5.2.1.3.1. Hydratationswärme des
Portlandzements ......... 80
5.2.1.3.2. Tastversuche mit
speziellen Zementen ..... 83
5.2.1.4. Wärmeübergangskoeffizient .......... 85
5.2.1.5. Wärmeübergangskoeffizient in
Abhängigkeit der Gravitation ....... 87
5.2.1.6. Mehrfachautoklavierung von
Porenbeton ......................... 89
5.2.1.6.1. Porenraum gefüllt mit
Luft .................... 89
5.2.1.6.2. Porenraum gefüllt mit
Wasser .................. 92
5.2.2. Untersuchungen an Calciumsilicat-
Wärmedämmstoff ............................... 94
5.2.2.1. Messwerte während einer
Dampfhärtung ....................... 94
5.2.2.2. Temperaturanomalie bei
Erstautoklavierung ................. 97
5.2.2.3. Einfluss der Anfangstemperatur ..... 99
5.2.2.4. Einfluss von Unterdruck ............ 99
5.2.2.5. Einfluss der Gravitation auf den
Wärmeübergangskoeffizienten ....... 101
5.2.3. Untersuchungen an Kalksandstein ............. 102
5.2.4. Untersuchungen am Modellkörper .............. 104
5.2.4.1. Modellwerkstoff Schaumglas ........ 104
5.2.4.2. Modellwerkstoff Porenbeton ........ 105
5.3. Zusammenfassende Darstellung der Einzelergebnisse ... 106
6. Weiterfьhrende Untersuchungen ............................. 107
6.1. Porenbeton .......................................... 108
6.1.1. Methode und Besonderheiten .................. 108
6.1.2. Statistischer Versuchsplan für Porenbeton ... 109
6.1.3. Probenherstellung ........................... 110
6.1.4. Modellierung und Diskussion ................. 111
6.1.4.1. Modell Temperaturgradient
ΔТ = f(xBM; xT,Anfang) .............. 112
6.1.4.2. Modell Materialfeuchte
ΔM = f(xBM; xT,Anfang) .............. 116
6.1.4.3. Modell Wärmeübergangskoeffizient
WÜK = f(xBM; xT,Anfang) ............. 118
6.2. Calciumsilicat-Wärmedämmstoff ....................... 120
6.2.1. Trocknung durch Verdampfungskьhlung
unter 100°C ................................. 120
6.2.2. Trocknungspotential aus den vorhandenen
Wärmekapazitäten ............................ 123
7. Zusammenfassung und Ausblick .............................. 125
8. Anhang .................................................... 129
8.1. Literaturverzeichnis ................................ 129
8.2. Verzeichnis der verwendeten Abkьrzungen und
Symbole ............................................. 136
8.3. Anlage mit ergдnzenden Tabellen, Bildern und
Grafiken ............................................ 137
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