سيليكات الليثيوم في الخرسانة

ما هي سيليكات الليثيوم في الخرسانة؟

سيليكات الليثيوم هي مادة كيميائية مقوية يتم تطبيقها على سطح الخرسانة لتحسين قوتها ومتانتها وطول عمرها ومقاومتها للاحتكاك. ترجع قوة الخرسانة المتزايدة إلى سيليكات الكالسيوم المتكونة نتيجة تفاعل سيليكات الليثيوم مع هيدروكسيد الكالسيوم. وبالتالي فإنّ سيليكات الكالسيوم المتكونة تترسب في مسام وقنوات الخرسانة وبالتالي تزيد من قوة سطحها إلى جانب الخصائص المؤثرة الأخرى. بشكل عام، يتم استخدام عملية الرش لتطبيق سيليكات الليثيوم على سطح خرساني تم وضعه حديثًا.

كيف تتفاعل لسيليكات الليثيوم مع الخرسانة؟

يتفاعل سيليكات الليثيوم مع هيدروكسيد الكالسيوم، وهو منتج ثانوي لترطيب الأسمنت، في الخرسانة وينتج هيدرات سيليكات الكالسيوم (C-S-H). استقر هيدرات سيليكات الكالسيوم المنتج حديثًا في المسام والقنوات القريبة من سطح الخرسانة. علاوة على ذلك، فإنّ تأثيره يزداد عند وضعه على الخرسانة المسامية. يحدث التفاعل الكيميائي بين الخرسانة وسيليكات الليثيوم على مدى أسبوعين. أيضاً، هيدرات سيليكات الكالسيوم هي نفس المادة التي يتم إنشاؤها نتيجة خلط الماء مع الأسمنت وتوفر للخرسانة الكثير من قوتها وصلابتها. يبلغ مدى نفاذية سيليكات الليثيوم حوالي 4 مم إلى 5 مم على السطح العلوي للخرسانة ذات الوزن الطبيعي.

يتفاعل كل من سيليكات الصوديوم والبوتاسيوم والمغنيسيوم والليثيوم مع هيدروكسيد الكالسيوم يُشار إليه أيضًا باسم البورتلانديت وهو منتج ثانوي لترطيب الأسمنت، لإنتاج هيدرات سيليكات الكالسيوم (C-S-H)، وهو نفس الرابط الناتج عن إضافة الماء إلى الأسمنت و يعطي الخرسانة الكثير من قوتها وصلابتها. في عملية الترطيب، ينتقل هيدروكسيد الكالسيوم المذاب في الماء إلى المنطقة السطحية للبلاطة حيث يمكن أن تتفاعل السيليكات معها. يتم ترسيب سيليكات الكالسيوم (C-S-H) الذي تم إنشاؤه حديثًا بشكل أساسي في المسام والقنوات الموجودة على سطح البلاطة.

عادة عندما يصل هيدروكسيد الكالسيوم إلى سطح الخرسانة الطازجة، فإنّه يتفاعل مع ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي، ممّا ينتج عنه كربونات (كربونات الكالسيوم). يكون التفاعل أكبر عندما تكون رطوبة الخرسانة عالية وعندما يطول النزف. يتم تسريعها أيضًا بواسطة سخانات البناء التي تنتج ثاني أكسيد الكربون. ينتج تفاعل السيليكات القابل للذوبان مع هيدروكسيد الكالسيوم في الخرسانة أيضًا هيدروكسيد فلز قلوي أو هيدروكسيد الليثيوم أو هيدروكسيد البوتاسيوم أو هيدروكسيد الصوديوم، وكلها يمكن أن تكون ضارة للخرسانة في حالة وجود ركام متفاعل ورطوبة.

هناك أيضًا إمكانية أن تشكل السيليكات إزهارًا، يكون أعلى مع الصوديوم، وأقل بالبوتاسيوم، وأقل مع الليثيوم. إنّ وظيفة جزء الصوديوم أو البوتاسيوم أو الليثيوم من وظيفة السيليكات هي فقط تثبيت السيليكات وذوبانها بحيث يمكن أن تظل في المحلول حتى تخترق الخرسانة ثم يمكن أن تتفاعل مع هيدروكسيد الكالسيوم الوفير الموجود في الخرسانة. لا تتفاعل أيونات الصوديوم أو البوتاسيوم أو الليثيوم عادةً في الخرسانة بأي درجة، لذا فهي عرضية للفوائد الأولية.

لكن هيدروكسيدات الصوديوم والبوتاسيوم والمغنيسيوم مع تركيبة من عملية الشطف يجب إزالتها قبل أن تتبلور على السطح. ميزة الليثيوم، عند استخدامه بالكمية الصحيحة هي أنه يجف إلى غبار. كما أنه أكثر قلوية بشكل كبير، ممّا يرفع درجة الحموضة في الخرسانة السطحية ويُقلّل من إمكانية تفاعل السيليكا القلوية (ASR).

توصيات لتطبيقات سيليكات الليثيوم:

عندما تكون درجة الحرارة مرتفعة للغاية، فإنّ تطبيق سيليكات الليثيوم لن يوفر النتائج المتوقعة لأن المادة ستبدأ في التبخّر حتى قبل أن تبدأ في اختراق الخرسانة. في حين أنه إذا تم استخدام الماء لتبريد سطح الخرسانة قبل التطبيق، فيجب السماح لها بالتجفيف بشكل صحيح وإلّا فإنّ الرطوبة ذات درجات الحرارة المنخفضة والرطوبة العالية في الهواء في الخرسانة ستجعل الرطوبة تنتقل إلى سطح الخرسانة. وبالتالي، فإنّ مادة صلابة سيليكات الليثيوم لن تخترق الخرسانة.

لذلك يوصى بتطبيق مقوي كيميائي لِسيليكات الليثيوم في وقت يكون فيه سطح الخرسانة منخفض درجة الحرارة مع انخفاض الرطوبة النسبية. هذه الحالة مفيدة لتطبيق مقوي الخرسانة بسيليكات الليثيوم. أخيرًا، يجب استخدام مادة تقسية كيميائية لسيليكات الليثيوم بشكل مستمر حتى يتشبع سطح الخرسانة. هذا يسمح لنا باستخدام الإمكانات الكاملة لمصلب الخرسانة الكيميائي.

استخدامات سيليكات الليثيوم في الخرسانة:

الطوابق في المصانع والمستودعات الصناعية وصَوامع التخزين ومحطات الصرف الصحي ومنشآت المعالجة الكيميائية والمصافي ومناطق حركة المرور الثقيلة للمشاة، مثل المراكز المدنية والساحات الرياضية والملاعب والمستشفيات والمطارات والمتاحف.

مزايا سيليكات الليثيوم في الخرسانة:

1. إنّه يُحسّن قوة سطح الخرسانة ومقاومة الكشط والمتانة وطول العمر.
   
2. يمكن تطبيقه على سطح الخرسانة بسهولة وسرعة.
   
3. يعتبر مكثف سيليكات الليثيوم أكثر قلوية بشكل كبير، ممّا يرفع درجة الحموضة في الخرسانة السطحية ويُقلّل من إمكانية تفاعل القلويات السيليكا.
   
4. يستخدم لتزيين الأسطح الخرسانية.
   
5. لا يترك أي بقايا للتنظيف بشرط استخدام الكمية الصحيحة.
   
6. تخترق سيليكات الليثيوم الخرسانة بسهولة بسبب لزوجتها المنخفضة، وبالتالي تصلّب الخرسانة بشكل صحيح.
   
7. إنّه شديد التفاعل، لذا فهو يتفاعل مع الخرسانة بسهولة.
   
8. تحسين الحماية من تلطيخ وتلف دورة ذوبان الجليد.
   
9. تقليل وتخفيف تفاعل قلوي السيليكا على السطح الموضعي.
   

عيوب سيليكات الليثيوم في الخرسانة:

1. عندما ينتقل هيدروكسيد الكالسيوم إلى سطح الخرسانة الطازجة، فإنّه يتفاعل مع ثاني أكسيد الكربون الموجود في الغلاف الجوي، ممّا ينتج عنه كربونات يمكن أن تضر بالخرسانة في حالة وجود ركام متفاعل ورطوبة.
   
2. من المحتمل تكوين الإزهار بسبب مقوى سيليكات الليثيوم. ومع ذلك، فإنّ هذا الاحتمال أقل بكثير في سيليكات الليثيوم مقارنة بمصلبات الخرسانة الكيميائية الأخرى.