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別名:泡花堿,鈉水玻璃,鉀水玻璃
一、水玻璃的組成
水玻璃分為鈉水玻璃和鉀水玻璃兩類,俗稱泡花堿。鈉水玻璃為硅酸鈉水溶液,分子式為Na2O.nSiO2和K2O.nSiOz。鉀水玻璃為硅酸鉀水溶液,分子式為K2O.nSiOz 。土木工程中主要使用鈉水玻璃。當工程技術要求較高時也可采用鉀水玻璃。純凈的水玻璃為無色透明的粘稠液體,溶于水。當含有雜質(zhì)時呈淡黃色或青灰色。
鈉水玻璃分子式中的n稱為水玻璃的模數(shù),代表Na2O和SiO2的分子數(shù)比,是非常重要的參數(shù)。n值越大,水玻璃的粘性和強度越高,但水中的溶解能力下降。當n大于3.0時,只能溶于熱水中,給使用帶來麻煩。n值越小,水玻璃的粘性和強度越低,越易溶于水。故土木工程中常用模數(shù)n為2.6~2.8,既易溶于水又有較高的強度。
我國生產(chǎn)的水玻璃模數(shù)一般在2.4~3.3之間。水玻璃在水溶液中的含量(或稱濃度)常用密度或者波美度表示。土木工程中常用水玻璃的密度一般為1.36~1.50g/cm3,相當于波美度38.4~48.3 。密度越大,水玻璃含量越高,粘度越大。
水玻璃通常采用石英粉(SiO2)加上純堿(NaCO3),在1300~1400℃的高溫下煅燒生成固體 ,再在高溫或高溫高壓水中溶解,制得溶液狀水玻璃產(chǎn)品。
二、水玻璃的主要技術性質(zhì)
(一)粘結力和強度較高
水玻璃硬化后的主要成分為硅凝膠和固體,比表面積大,因而具有較高的粘結力。但水玻璃自身質(zhì)量、配合料性能及施工養(yǎng)護對強度有顯著影響。
(二)耐酸性好
可以抵抗除氫氟酸(HF)、熱磷酸和脂肪酸以外的幾乎所有無機和有機酸。
(三)耐熱性好
硬化后形成的二氧化硅網(wǎng)狀骨架,在高溫下強度下降很小,當采用耐熱耐火骨料配制水玻璃砂漿和混凝土時,耐熱度可達1000℃。因此水玻璃混凝土的耐熱度,也可以理解為主要取決于骨料的耐熱度。
(四)耐堿性和耐水性差
因 和 均溶于堿,故水玻璃不能在堿性環(huán)境中使用。同樣由于 、NaF、Na2CO3均溶于水而不耐水,但可采用中等濃度的酸對已硬化水玻璃進行酸洗處理,提高耐水性。
三、水玻璃的凝結固化
水玻璃在空氣中的凝結固化與石灰的凝結固化非常相似,主要通過碳化和脫水結晶固結兩個過程來實現(xiàn),反應式如下: 隨著碳化反應的進行,硅膠含量增加,接著自由水分蒸發(fā)和硅膠脫水成固體SiO2而凝結硬化,其特點是:
1.速度慢。由于空氣中CO2濃度低,故碳化反應及整個凝結固化過程十分緩慢。
2.體積收縮。
3.強度低。
為加速水玻璃的凝結固化速度和提高強度,水玻璃使用時一般要求加入固化劑氟硅酸鈉,分子式為 。其反應式如下:
氟硅酸鈉的摻量一般為12%~15%。摻量少,凝結固化慢,且強度低;摻量太多,則凝結硬化過快,不便施工操作,而且硬化后的早期強度雖高,但后期強度明顯降低。因此,使用時應嚴格控制固化劑摻量,并根據(jù)氣溫、濕度、水玻璃的模數(shù)、密度在上述范圍內(nèi)適當調(diào)整。即:氣溫高、模數(shù)大、密度小時選下限,反之亦然。
四、水玻璃的應用
(一)涂刷材料表面,提高抗風化能力
水玻璃溶液涂刷或浸漬材料后,能滲入縫隙和孔隙中,固化的硅凝膠能堵塞毛細孔通道,提高材料的密度和強度,從而提高材料的抗風化能力。但水玻璃不得用來涂刷或浸漬石膏制品。因為水玻璃與石膏反應生成鈉(Na2SO4),在制品孔隙內(nèi)結晶膨脹,導致石膏制品開裂破壞。
(二)加固土壤
將水玻璃與氯化鈣溶液交替注入土壤中,兩種溶液迅速反應生成硅膠和硅酸鈣凝膠,起到膠結
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