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In den Ingenieur- und Naturwissenschaften spielen Gefrier- und Auftauprozesse von Flussigkeiten in porosen Materialen hinsichtlich der Problematik der Frostlanglebigkeit von Festkorpern eine wichtige Rolle. In der vorliegenden Arbeit wird auf der Grundlage der Theorie poroser Medien (TPM), ein makroskopisches kompressibles 4-Phasen-Modell, bestehend aus den Konstituierenden: Festkorper (Zementstein), Flussigkeit (gefrierbares Wasser), Eis und Gas (Luft), sowie ein inkompressibles 3-Phasen-Modell (Zementstein, gefrierbares Wasser und Eis) zur Beschreibung von Gefrier- und Auftauprozessen in saturierten porosen thermoelastischen Festkorpern formuliert. Der Schwerpunkt liegt auf der Beschreibung kapillarer, mikromechanischer (Mikro-Eislinsen-Pumpe, Frostsaugen) und energetischer Effekte mit der Untersuchung der thermodynamischen Zustandsgrosen: Temperatur, Druck , freie Energie, {\it Gibbs}che Energie, Enthalpie, freie Enthalpie (latente Warme, Schmelz- und Erstarrungswarme) und Entropie sowie die Volumendehnung und Anderung der Porositat (Durchlassigkeit) vor, wahrend und nach der Phasenumwandlung unter zyklischer Warmebelastung und auf der Formulierung der konstitutiven Beziehungen durch die Auswertung der Entropieungleichung und des Dissipationsmechanismus. Fur die Beschreibung der Phasenubergange 1. Art (hier: flussig - fest) wurde ein physikalisch motivierter Ansatz bezuglich der Massenzuwachse formuliert. Im Rahmen der numerischen Modellbildung werden die gekoppelten, nichtlinearen partiellen Differentialgleichungen unter Verwendung des Standard Galerkin-Verfahrens in das Finite-Elemente-Programm FEAP implementiert. Die numerischen Ergebnisse der Simulationen von realitatsnahen physikalischen Anfangs- und Randwertproblemen zeigen, dass das Modell physikalische Beobachtungen beschreiben kann und verdeutlicht die Anwendbarkeit und die Praxisrelevanz der in dieser Arbeit entwickelten Modelle fur gesattigte porose Materialien unter zyklischer Warmebelastung.

Gefrier- und Auftauprozesse in gesättigten porösen Materialien - ein Modellierungskonzept im Rahmen der Theorie poröser Medien