انتقال یون کلر در بتن؛ انواع فرآیندها

یون کلر با سازوکارهای مختلف می تواند وارد بتن شود که در ذیل برخی از این موارد ذکر می گردد:
– سازوکار انتشار یونی
در محلول منفذی بتن به دلیل وجود یک جریان ویژه یون ها از یک ناحیه با غلظت بیشتر به ناحیه¬ای با غلظت کمتر منتشر می شوند که به این فرآیند انتشار یون کلر در بتن (Ion Diffusion) گفته می شود. این سازوکار انتقال یون کلر در بتن در سازه های آبی که بتن در آنها اشباع می باشد مانند ناحیه مغروق اتفاق می افتد.
– نفوذ
در صورت تحت فشار آب بودن سازه بتنی مانند دیوار حائل زیر تراز آب یا مخازن آب و … آب حاوی یون کلر می تواند در منافذ بتن نفوذ کند که این نفوذ با توجه به ساختار منفذی بتن و ویسکوزیته مایع می تواند متفاوت باشد. این سازوکار انتقال را نفوذ آب (Permeation) در بتن می نامیم.
– سازوکار مهاجرت یون ها
در محلول های الکترولیت، میدان الکتریکی به عنوان یک عامل محرک سبب مهاجرت یون های مثبت به سمت الکترود منفی و یون های منفی به سمت الکترود مثبت می گردد. این انتشار یا رسانایی الکتریکی در واقع سازوکار مهاجرت یون کلر در بتن (Ion Migration) می¬باشد. معمولا در سازه های بتنی به دلیل ایجاد میدان الکتریکی انتقال یون کلر به سمت الکترود مثبت انجام می گردد.
– سازوکار مکش و جذب موئینه آب حاوی یون کلر
به دلیل کشش سطحی آب، این سیال می تواند در منافذ مویینه بتن انتقال یابد که به آن سازکار جذب مویینه آب حاوی یون کلر در بتن (Capillary Suction And Absorption) گفته می شود. این جذب مویینه به عواملی مانند کشش سطحی مایع، ساختار و پیوستگی منفذ بتن، ویسکوزیته و دانسیته آب ارتباط مستقیم دارد.
– سازوکار همرفت یون کلر
سازوکار همرفت یون کلر در بتن (Convection) در واقع انتقال یا جابجایی افقی به انتقال ماده محلول در آب مثل یون کلر یا سولفات در نتیجه حرکت توده آب در بتن می باشد.
– سازو کار جذب و واتراوش
سازوکار جذب سطحی (sorption) یون کلر در منافذ بتن به تثبیت مولکول ها روی سطح جامد به دلیل نیروهای جرمی در لایه های تک یا چند مولکولی در منافذ بتن می باشد. سازوکار واتراوش (Desorption) یون کلر در بتن همان آزادسازی مولکول های جذب سطحی از سطوح منافذ بتن می باشد. در جذب سطحی مواردی مانند مشخصات محصولات واکنش هیدراتاسیون سیمان، سطح ویژه و بار سطحی منافذ بتن و ساختار منافذ بتن تاثیرگذار می باشند.
– سازوکار جریان فتیله ای
سازوکار جریان فتیله ای (Wick Action) در واقع انتقال آب حاوی یون کلر از بتنی که یک وجه آن در تماس با آب به سمت وجه دیگر آن که خشک است می باشد. این سازوکار خیلی اوقات به وسیله سازوکار انتقال حکمفرما می باشد. با توجه به این فرآیند معمولا یون کلر در نزدیکی سطح خشک تجمع پیدا می کند.
– انتقال ترکیبی Combined Transport
سازوکار انتقال به موقعیت مرزها و نیز به میزان رطوبت و توضیع آن در منافذ بتن بستگی دارد. نفوذ و نیز انتشار یون های کلر در بتن فقط برای بتنی با رطوبت اشباع در صورتی که نیروهای موئینه نتوانند وارد عمل شوند و برآن چیره شوند، غالب است. اگر بتن خشک یا غیر اشباع در معرض محلول حاوی یون کلر قرار گیرد، در این صورت سازوکار جذب موئینه مکانیسم غالب می باشد. اما یک فشار هیدرواستاتیک می تواند فرآیند نفوذ را غالب کند و در کنار فرآیند انتشار می تواند یون ها را در منافذ بتن که مکش موئینه دیگر اتفاق نمی افتد انتقال دهد.
همچنین در سازه ها مغروق در آب حاوی یون کلر مانند دریا، مدهای انتقال ترکیبی کاملا غالب می باشند.
گذشته از این برای المان های بتن که بطور پیوسته غوطه ور در آب دریا هستند، این مدهای ترکیبی انتقال کلرید بطور آشکار در موارد زیادی برای سازه های بتنی در حال بهره برداری، غالب هستند.