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Détermination dynamique par centrifugation des paramètres du transfert isotherme d'humidité dans un matériau poreux proche de la saturation

Centrifugal dynamic determination of isothermal moisture transport parameters inside a nearly saturated porous material

  • Scientific Reports
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Résumé

Nous avons mis au point, sur un mortier de ciment, une méthode de détermination de la diffisivité massique d'humidité et de la perméabilité d'un matériau poreux proche de la saturation. Le principe de la méthode est l'analyse de l'évolution de la distribution radiale de la teneur en eau d'un disque de matériau mis en rotation rapide autour de son axe. Cette évolution, observée expérimentalement, est rapprochée de la solution analytique d'une équation linéarisée de transfert isotherme d'humidité à laquelle est adjoint un terme décrivant l'effet de la centrifugation. Les résultats présentent un bon accord avec ceux donnés par d'autres auteurs utilisant d'autres méthodes pour des mortiers de composition très voisine.

Abstract

A cement mortar has been used to establish a method of measurement of moisture diffusivity and permeability of a porous material close to saturation. The principle of measurement is the analysis of the evolution of water content's radial distribution inside a mortar disk which is set in fast rotation around its axis. This evolution, observed during the experiment, is connected to the analytic solution of a moisture-transport linearized equation which includes a term describing this centrifugation. The results show good agreement with those given by other authors and which have been obtained by means of different methods applied to mortars of very similar composition.

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Abbreviations

a:

Teneur volumique en phase gazeuse m3/m3

Dθ :

Diffusivité massique globale m2/s

Dθ1 :

Diffusivité massique (phase liquide) m2/s

Dθv :

Diffusivité massique (phase gazeuse) m2/s

DΨv :

Diffusivité en phase gazeuse (Ψ variable indépendante) m2/s

j:

Densité de flux massique (globale) kg/m2s

j1 :

Densité de flux massique (phase liquide) kg/m2s

jv :

Densité de flux massique (phase gazeuse) kg/m2s

K1 :

Perméabilité du matériau à la phase liquide m2

P:

Pression de la phase gazeuse Pa

Pc :

Pression capillaire Pa

Pv :

Pression partielle de vapeur Pa

Pvs :

Pression de vapeur saturante Pa

r:

Coordonnée radiale m

R:

Rayon m

t:

Temps s

T:

Température °C, K

u:

Teneur en eau massique kg/kg

ui :

Teneur en eau initiale kg/kg

umax :

Teneur en eau à saturation kg/kg

α:

Coefficient d'influence géométrique du milieu poreau

v1 :

Viscosité cinématique de la phase liquide m2/s

ρ0 :

Masse volumique du matériau sec kg/m3

ρ1 :

Masse volumique de la phase liquide kg/m3

τ:

Constante de temps s

ϑ:

Humidité relative de l'air

Ψ:

Potentiel de succion capillaire m

ω:

Vitesse angulaire rad/s

g:

Accélération de la pesanteur 9,81 m/s2

D:

Coefficient de diffusion binaire vapeur d'eau-air à 20°C 2,5 10−5 m2/s

Δ:

variation

z:

variable complexe

I0, I1, J0, J1 ...:

fonctions de Bessel

Transformation de Laplace:

\(L\left( {f(x, t)} \right) \equiv \bar f(x, p) = \int_0^\infty {e^{ - pt} f(x,t) dt}\)

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Authors and Affiliations

  1. Laboratoire de Génie Civil de Nantes Saint-Nazaire, Institut Universitaire de Technologie, Génie Civil, B.P. 420, 44606, Saint-Nazaire Cedex, France

    N. Aouaïssia-Abdallah & G. Bastian

Authors
  1. N. Aouaïssia-Abdallah
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  2. G. Bastian
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Aouaïssia-Abdallah, N., Bastian, G. Détermination dynamique par centrifugation des paramètres du transfert isotherme d'humidité dans un matériau poreux proche de la saturation. Mat. Struct. 31, 579–587 (1998). https://doi.org/10.1007/BF02480607

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