تاثیر ترک های بتن بر روی تهاجم کلراید

معادلات انتشار فوق مبتنی بر این فرض است که می توان بتن را به صورت یک محیط شبه همگن در نظر گرفت . بنابراین می توان گفت که معادلات انتشار نمی توانند مستقیما تهاجم کلراید به داخل بتن از طریق ترک ها را مستقیما تحت پوشش قرار دهند . با این وجود ، اگر فرض کنیم که سطوح جانبی ترک ها به منزله سطوحی از بتن هستند که یون کلراید می تواند از طریق آنها به داخل بتن نفوذ کند ، آنگاه این امکان ، اگر چه با مشکل ، فراهم خواهد شد که بتوانیم تاثیر ترک ها را بر روی تهاجم کلراید به داخل بتن تعیین کنیم.

شرایط اولیه و مرزی
برای حل قانون دوم انتشار فیک باید شرایط اولیه و مرزی را بدانیم . بسته به میزان آگاهی ما در مورد این شرایط ، مناسب خواهد بود که برخی از حالتهای خاص را تعریف کنیم .
شرایط اولیه عبارت است از غلظت کلراید بتن در هنگام شروع تهاجم کلراید به آن که در اینجا فرض می کنیم  ثابت است.

سازه های بتن مسلح قدیمی
در یک بتن نسبتا قدیمی ( مثلا با قدمت تقریبا بیش از 20 سال ) می توان روند انتشار کلراید به داخل آن را ثابت فرض کرد ، یعنی D=  ضمنا ، میزان کلراید در سطحی از بتن که در معرض کلراید قرار دارد ، یعنی  را می توان در حد یک میزان ثابت  تثبیت کرد .این امر منجر به آن می شود که معادله انتشار صورتی ساده به خود بگیرد و شرایط اولیه و مرزی نیز ساده شده و به صورت  ثابت ( یعنی با توزیع یکسان ) و  درآیند.

تعیین پارامترهای کلراید

هنگامی که در مورد قابلیت انتشار کلراید بحث می شود معمولا تهاجم کلراید را مد نظر قرار می دهند و پارامترهای دخیل در آن را به عنوان مقادیری ثابت در نظر گرفته و آنها را بر این اساس تعیین می کنند . قابلیت انتشار کلراید در داخل بتن را در دو مورد تعیین می کنیم:
الف ) تعیین پارامترهای کلراید در آزمونه های آزمایشگاهی که تحت شرایط مشخص تهاجم کلراید ( مثلا شرایط مذکور در استاندارد NT Build , Nordtest , 1996a ) قرار گرفته اند .
ب ) تعیین پارامترهای کلراید سازه های بتن مسلح (مثلا سازه های بتن مسلح دریایی ) یا آزمونه های بتنی که مثلا در یک ایستگاه تحقیقاتی دریایی تحت شرایط تهاجم کلراید ناشی از محیط قرار گرفته اند .
هنگام به دست آوردن یک پروفایل کلراید ، هیچگونه اطلاعاتی در مورد شرایط اولیه مرزی و فیزیکی نداریم . بنابراین برای آنکه تا آنجا که ممکن باشد مسئله را ساده کنیم ، فرض می کنیم در خلال تمامی دوره قرار گیری بتن در معرض کلراید ، پارامترهای کلراید ثابت باقی می مانند. با این وجود ، باید اذعان داشت که این امر صحیح نیست . همچنین از آنجا که فقط یک پروفایل تغییرات کلراید نسبت به زمان داریم ، لذا هیچگونه اطلاعاتی در مورد این شرایط در اختیار نداریم.
در یک تحقیق بر روی نمونه هایی از یک نوع بتن که در شرایط محیطی یکسانی قرار گرفته بودند آزمایشهایی انجام شد و پروفیل های کلراید آنها در زمانهای مختلف تعیین شد . تا که واکا و همکاری وی در سال 1998 این پروفیل ها را بررسی کرده و نشان دادند که مقدار ضریب انتشار کلراید بتن بدست آمده ،  ، به زمان بستگی دارد . مقدار ضریب به دست آمده انتشار کلراید در بتن به عنوان مقدار ثابت ضریب انتشار تعریف می شود . این امر موجب تعیین مقدار اندازه گیری شده تهاجم کلراید ( برای یک مقدار ثابت کلراید سطحی  ) می شود .
تاکه واکا و همکاران وی در سال 1988 ، پیشنهاد کردند که برای مدل کردن ضریب انتشار به دست آمده ، ازیک تابع توانی استفاده شود . بعدا مانگات و همکارانش در سال 1994 و ماگه و همکارانش در سال 1993 ، و برخی دیگر از پژوهشگران ، وابستگی به صورت رابطه فوق را اثبات کردند.
افزایش تعداد مشاهدات و بررسی انجام شده بر روی سازه های بتن مسلح دریایی ، بوسژه در کشور ژاپن ، نشان داد که میزان کلراید سطحی به دست آمده باید تابع زمان باشد . اوجی و همکاران وی در سال 1990 بر اساس مشاهداتشان پیشنهاد کردند که  متناسب با جذر زمان مدل شود . این نکته می تواند به عنوان یک دستاورد مطلوب تلقی شود زیرا مطابق با آنچه که کرنک در سال 1956 در کتا خویش ارائه کرده است در این حالت قانون دوم انتشار فیک به سهولت حل شده و جواب ساده تری خواهد داشت . برای اولین بار ، پورویس و همکاران وی در سال 1994 ، و نیز گاوتفال و همکارانش در سال 1994 از این راه حل استفاده کردند.
بعدا در سال 1995 سوامی و همکارانش بر اساس تحقیقات جامعی که انجام داده بودند نشان دادند که  همیشه متناسب با جذر زمان افزایش نمی یابد . با این وجود آنان نشان دادند که می توان فرض کرد که  به صورت یک تابع توانی از زمان افزایش می یابد.
در آن زمان این امکان وجود نداشت که تاثیر پارامترهایی نظیر نسبت آب به سیمان ، نوع سیمان و سایر مواد چسباننده و سیمانی نظیر خاکستر بادی ، دوده سیلیسی و سرباره کوره آهنگدازی را تعیین کنند ، ولی مطالعات آزمایشگاهی ، از جمله پژوهشهای بایفورس در سال 1987 نشان داده اند که پارامترهای مزبور بر این امر تاثیر دارد. بسیاری از بررسی ها و تحقیقات کارگاهی در آن زمان ، از جمله در اسکاندیناوی ، نیز نشان داده اند که تاثیر این پارامترها بسیار زیاد است.
در آن زمان اگر میزان کلراید سطحی به صورت تابعی توانی از زمان در نظر گرفته می شد راه حلی کلی برای قانون دوم انتشار فیک وجود نداشت . با این وجود ، می یلبرو در مورد افزاشی میزان کلراید سطحی با گذشت زمان ، تردیدهایی وجود دارد.

پیوند کلراید
کلرایدی که از طریق منافذ خمیر سیمان ، در داخل بتن انتشار می یابد ، در تماس با ترکیبات شیمیایی مختلفی قرار می گیرد . بنابراین ، این امکان وجود دارد که کلراید ، چه به صورت فیزیکی با ژل سیمانی و چه به صورت شیمیایی ، با خمیر سیمان پیوند بیابد . از آنجا که فقط این کلراید آزاد است که در داخل بتن انتشار می یابد ، لذا پیوند کلراید برای تعیین پروفیل کلراید دارای اهمیت زیادی است . رابطه بین کلرایدهای آزاد پیوند یافته به نوع ماده سیمانی بتن بستپی دارد و لذا باید آن را به صورت تجربی تعیین کرد.
در صورتی که برخی از پارامترهای مایع منفذی ، نظیر میزان pH ، دما و فشار آن تغییر کنند ، ممکن است بعضی از کلراید های پیوند یافته آزاد شوند . در نتیجه ، بسیار مناسب است که کلراید بتن را به صورت کلراید محلول در اسید تعیین کنیم.
ما در تمامی این تحقیق ، کلراید بتن را به صورت کلراید محلول در اسید و بر حسب درصدی از بتن یا ماده چسباننده آن در نظر می گیریم.

در عکس بالا شاهد استفاده از پوشش ضد اسید در سازه های دریایی هستیم جهت جلوگیری از خوردگی