Published January 1, 2013
| Version v1
Publication
Open
Numerical estimation of transport properties of cementitious materials using 3D digital images
- 1. University of Zagreb
- 2. Delft University of Technology
- 3. Universidade Federal do Rio de Janeiro
Description
A multi-scale characterisation of the transport process within cementitious microstructure possesses a great challenge in terms of modelling and schematization. In this paper a numerical method is proposed to mitigate the resolution problems in numerical methods for calculating effective transport properties of porous materials using 3D digital images. The method up-scales sub-voxel information from the fractional occupancy level of the interface voxels, i.e. voxels containing phaseboundary, to increase the accuracy of the pore schematization and hence the accuracy of the numerical transport calculation as well. The numerical identification of the subvoxels that is associated with their level of occupancy by each phase is obtained by increasing the pre-processing resolution. The proposed method is presented and employed for hydrated cement paste microstructures obtained from Hymostruc, a numerical model for cement hydration and microstructure simulation. The new method significantly reduces computational efforts, is relatively easy to implement, and improves the accuracy of the estimation of the effective transport property.
Translated Descriptions
⚠️
This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%
Translated Description (Arabic)
يمثل التوصيف متعدد النطاقات لعملية النقل داخل البنية المجهرية الأسمنتية تحديًا كبيرًا من حيث النمذجة والتخطيط. في هذه الورقة، تم اقتراح طريقة رقمية للتخفيف من مشاكل الحل بالطرق العددية لحساب خصائص النقل الفعالة للمواد المسامية باستخدام الصور الرقمية ثلاثية الأبعاد. تقوم الطريقة بتوسيع نطاق معلومات الثعلب الفرعي من مستوى الإشغال الجزئي لفوكسيلات الواجهة، أي الفوكسيلات التي تحتوي على حدود مرحلية، لزيادة دقة تخطيط المسام وبالتالي دقة حساب النقل العددي أيضًا. يتم الحصول على التحديد العددي للثغرات الفرعية المرتبطة بمستوى إشغالها في كل مرحلة عن طريق زيادة دقة المعالجة المسبقة. يتم تقديم الطريقة المقترحة واستخدامها للهياكل المجهرية لمعجون الأسمنت المائي التي تم الحصول عليها من هايموستروك، وهو نموذج رقمي لترطيب الأسمنت ومحاكاة البنية المجهرية. تقلل الطريقة الجديدة بشكل كبير من الجهود الحسابية، وهي سهلة التنفيذ نسبيًا، وتحسن دقة تقدير خاصية النقل الفعالة.Translated Description (French)
Une caractérisation multi-échelle du processus de transport au sein d'une microstructure cimentaire présente un grand défi en termes de modélisation et de schématisation. Dans cet article, une méthode numérique est proposée pour atténuer les problèmes de résolution dans les méthodes numériques pour calculer les propriétés de transport efficaces des matériaux poreux à l'aide d'images numériques 3D. La méthode met à l'échelle les informations de sous-voxel à partir du niveau d'occupation fractionnaire des voxels d'interface, c'est-à-dire des voxels contenant une limite de phase, pour augmenter la précision de la schématisation des pores et donc la précision du calcul du transport numérique également. L'identification numérique des sous-voxels qui est associée à leur niveau d'occupation par chaque phase est obtenue en augmentant la résolution de prétraitement. La méthode proposée est présentée et utilisée pour les microstructures de pâte de ciment hydratée obtenues à partir d'Hymostruc, un modèle numérique pour l'hydratation du ciment et la simulation de la microstructure. Le nouveau procédé réduit considérablement les efforts de calcul, est relativement facile à mettre en œuvre et améliore la précision de l'estimation de la propriété de transport effective.Translated Description (Spanish)
Una caracterización multiescala del proceso de transporte dentro de la microestructura cementosa presenta un gran desafío en términos de modelado y esquematización. En este documento se propone un método numérico para mitigar los problemas de resolución en los métodos numéricos para calcular las propiedades de transporte efectivas de los materiales porosos utilizando imágenes digitales 3D. El método aumenta la escala de la información del sub-vóxel desde el nivel de ocupación fraccional de los vóxeles de la interfaz, es decir, los vóxeles que contienen el límite de fase, para aumentar la precisión de la esquematización de poros y, por lo tanto, también la precisión del cálculo del transporte numérico. La identificación numérica de los subvoxeles que se asocia a su nivel de ocupación por cada fase se obtiene aumentando la resolución de preprocesamiento. El método propuesto se presenta y emplea para las microestructuras de pasta de cemento hidratada obtenidas de Hymostruc, un modelo numérico para la hidratación del cemento y la simulación de microestructuras. El nuevo método reduce significativamente los esfuerzos computacionales, es relativamente fácil de implementar y mejora la precisión de la estimación de la propiedad de transporte efectiva.Files
epjconf_nucp2012_01007.pdf.pdf
Files
(24 Bytes)
| Name | Size | Download all |
|---|---|---|
|
md5:7624dcbc096921e31a1da610e19a546e
|
24 Bytes | Preview Download |
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- التقدير العددي لخصائص نقل المواد الأسمنتية باستخدام الصور الرقمية ثلاثية الأبعاد
- Translated title (French)
- Estimation numérique des propriétés de transport des matériaux cimentaires à l'aide d'images numériques 3D
- Translated title (Spanish)
- Estimación numérica de las propiedades de transporte de materiales cementosos mediante imágenes digitales 3D
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W2173661076
- DOI
- 10.1051/epjconf/20135601007
References
- https://openalex.org/W143485121
- https://openalex.org/W1972840438
- https://openalex.org/W2023198011
- https://openalex.org/W2048890496
- https://openalex.org/W2054328201
- https://openalex.org/W4245144689