Η διείσδυση χλωριόντων είναι μία από τις κύριες αιτίες υποβάθμισης της λειτουργικότητας και της ασφάλειας των κατασκευών οπλισμένου σκυροδέματος. Η διάβρωση αρχίζει όταν η συγκέντρωση του χλωριόντων στις ράβδους χάλυβα φθάνει μία οριακή τιμή που καταστρέφει το λεπτό παθητικό στρώμα προστασίας που διατηρείται από την υψηλή αλκαλικότητα του σκυροδέματος.

Tα χλωριόντα θα μπορούσαν να εισχωρήσουν στο σκυρόδεμα με διαφορετικούς μηχανισμούς μεταφοράς:

- Διαπερατότητα των χλωριούχων διαλυμάτων νερού, λόγω διαφοράς πίεσης.

- Διάχυση ως αποτέλεσμα διαφοράς συγκέντρωσης των χλωριόντων

- Απορρόφηση όπου η μεταφορά των υγρών στο πορώδες, λαμβάνει χώρα λόγω της επιφανειακής τάσης που ενεργεί σε τριχοειδή

 

Όταν εισέρχονται στο σκυρόδεμα ιόντα χλωρίου από το περιβάλλον, κάποια παραμένουν ελεύθερα και κάποια διαλυμένα στα υδατικά διαλύματα των πόρων. Τα υπόλοιπα δεσμεύονται από τα προϊόντα ενυδάτωσης. Αυτή η διεργασία ονομάζεται δέσμευση χλωριόντων. Τα χλωριόντα δεσμεύονται στο σκυρόδεμα κυρίως με τη μορφή του άλατος Friedel, ως αποτέλεσμα της αντίδρασής τους με το C₃A, καθώς και προσροφημένα στο ένυδρο πυριτικό ασβέστιο (CSH).

Η δέσμευση χλωριόντων επηρεάζεται από πολλούς παράγοντες, όπως: ο τύπος του τσιμέντου, τα πρόσθετα, ο λόγος Ν/Τ, οι συνθήκες συντήρησης και έκθεσης, η προέλευση χλωριόντων, η ενανθράκωση και η ύπαρξη θειϊκών. Η βιβλιογραφική ανασκόπηση έδειξε ότι:

- Τα τσιμέντα τύπου CEM I και CEM III έχουν την υψηλότερη και χαμηλότερη ικανότητα δέσμευσης, αντίστοιχα.

- Η δέσμευση αυξάνεται με την προσθήκη προσθέτων. Η προσθήκη ιπτάμενης τέφρας ή GGBFS, για παράδειγμα, βρέθηκε να ενισχύει την ικανότητα δέσμευσης στο επίπεδο του 24% και 68%, αντίστοιχα,

- Το ποσό των δεσμευμένων χλωριόντων αυξάνεται με την αύξηση του λόγου Ν/Τ, αλλά η αναλογία των ελεύθερων/δεσμευμένα χλωριόντα μειώνεται, καθώς η συνολική περιεκτικότητα σε χλωριόντα αυξάνεται με την αύξηση του Ν/Τ.

-  Η αύξηση της θερμοκρασίας αυξάνει, τόσο τη διάχυση χλωριόντων όσο και τη δέσμευση.

 

Πολλές μέθοδοι έχουν προταθεί για τον προσδιορισμό των χλωριόντων που εισέρχονται στο σκυρόδεμα. Μπορούν να ταξινομηθούν στις ακόλουθες κατηγορίες: δοκιμές διάχυσης, δοκιμές διείσδυσης, έμμεσες μέθοδοι μέσω ηλεκτρικής αντίστασης ή αγωγιμότητας. Αυτές οι μέθοδοι εκτιμούν είτε τα συνολικά είτε τα ελεύθερα χλωριόντα, μέσω των οποίων μπορούν να υπολογιστούν τα δεσμευμένα:

- Τα συνολικά χλωριόντα μπορούν να προσδιοριστούν μέσω χημικής ανάλυσης, με βάση τα πρότυπα AS 1012.20-1992, ASTM C 1152-1197 ή BD 1881 part 124 - 1988.

- Ο προσδιορισμός των ελεύθερων χλωριόντων είναι πιο δύσκολος και μπορεί να μετρηθεί με την τεχνική ιοντικής χρωματογραφίας. Ωστόσο στην ποσότητα των ελεύθερων χλωριόντων θα περιλαμβάνονται και σε ένα ποσοστό τα φυσικώς δεσμευμένα χλωριόντα.

 

Κατά τα τελευταία 20 χρόνια, μερικές μελέτες έχουν αξιοποιήσει κάποιες in situ μη-καταστρεπτικές μεθόδους, όπου η εξέλιξη πολλών από αυτές υπόσχεται πολλές δυνατότητες τόσο για τη μέτρηση και τον έλεγχο της διείσδυσης των χλωριόντων στο σκυρόδεμα, όσο και για τη μοντελοποίηση της. Οι μέθοδοι αυτές είναι: αισθητήρες επιλεκτικών ηλεκτροδίων, αισθητήρες ηλεκτρικής αντίστασης και αισθητήρες οπτικών ινών. Κάθε μέθοδος μετρά τη συγκέντρωση των ιόντων χλωρίου ή το συντελεστή διάχυσης χλωριόντων. Η χρήση αισθητήρων οπτικών ινών είναι η πιο πολλά υποσχόμενη τεχνική. Δεν επηρεάζεται από περιβαλλοντικούς παράγοντες, γεωμετρική κατανομή, παρουσία άλλων ιόντων ή ηλεκτρομαγνητικά πεδία.

 

Η πρόβλεψη της δέσμευσης χλωριόντων μέσω μοντελοποίησης, επικεντρώνει επίσης σημαντική ερευνητική προσπάθεια. Μερικά από αυτά αναπαράγουν τη συμπεριφορά της σκληρυμένης πάστας τσιμέντου του σκυροδέματος στη δέσμευση χλωριόντων, μέσω εξισώσεων θερμοδυναμικής ισορροπίας. Άλλα μοντελοποιούν τη διάλυση και κατακρήμνιση του CSH, υποθέτοντας ένα δυαδικό μη ιδανικό στερεό διάλυμα.

 

Τέλος, υπάρχουν αρκετές προκλήσεις που ευνοούν τη μελλοντική έρευνα για τη μέτρηση χλωριόντων, χρησιμοποιώντας μη καταστρεπτικές τεχνικές που μπορούν να λαμβάνουν υπόψη:

- τη γεωμετρία

- τη δυνατότητα πολλαπλών μετρήσεων

- τις περιβαλλοντικές δράσεις

- τη χημική σταθερότητα

- το κόστος και την ακρίβεια της μέτρησης.

Δείτε τη ΜΕ στη βιβλιοθήκη του ΕΜΠ