A、涂刷材料表面,提高其抗风化能力 以密度为1.35g/cm3的水玻璃浸渍或涂刷黏土砖、水泥混凝土、硅酸盐混凝土、石材等多孔材料,可提高材料的密实度、强度、抗渗性、抗冻性及耐水性等。
B、加固土 将水玻璃和氯化钙溶液交替压注到土中,生成的硅酸凝胶在潮湿环境下,因吸收土中水分处于膨胀状态,使土固结。
C、配制速凝防水剂。
D、修补砖墙裂缝 将水玻璃、粒化高炉矿渣粉、砂及氟硅酸钠按适当比例拌合后,直接压入砖墙裂缝,可起到粘结和补强作用。
E、硅酸钠水溶液可做防火门的外表面。
F、可用来制作耐酸胶泥,用于炉窖类的内衬。物化性质
水玻璃的组成
水玻璃分为钠水玻璃和钾水玻璃两类,俗称泡花碱。钠水玻璃为硅酸钠水溶液,分子式为Na2O.nSiO2和K2O.nSiOz。钾水玻璃为硅酸钾水溶液,分子式为K2O.nSiOz 。土木工程中主要使用钠水玻璃。当工程技术要求较高时也可采用钾水玻璃。纯净的水玻璃为无色透明的粘稠液体,溶于水。当含有杂质时呈淡黄色或青灰色。
钠水玻璃分子式中的n称为水玻璃的模数,代表Na2O和SiO2的分子数比,是非常重要的参数。n值越大,水玻璃的粘性和强度越高,但水中的溶解能力下降。当n大于3.0时,只能溶于热水中,给使用带来麻烦。n值越小,水玻璃的粘性和强度越低,越易溶于水。故土木工程中常用模数n为2.6~2.8,既易溶于水又有较高的强度。
我国生产的水玻璃模数一般在2.4~3.3之间。水玻璃在水溶液中的含量(或称浓度)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为1.36~1.50g/cm3,相当于波美度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)加上纯碱(NaCO3),在1300~1400℃的高温下煅烧生成固体 ,再在高温或高温高压水中溶解,制得溶液状水玻璃产品。
二、水玻璃的凝结固化
水玻璃在空气中的凝结固化与石灰的凝结固化非常相似,主要通过碳化和脱水结晶固结两个过程来实现,反应式如下: 随着碳化反应的进行,硅胶含量增加,接着自由水分蒸发和硅胶脱水成固体SiO2而凝结硬化,其特点是:
1.速度慢。由于空气中CO2浓度低,故碳化反应及整个凝结固化过程十分缓慢。
2.体积收缩。
3.强度低。
为加速水玻璃的凝结固化速度和提高强度,水玻璃使用时一般要求加入固化剂氟硅酸钠,分子式为 。其反应式如下:
氟硅酸钠的掺量一般为12%~15%。掺量少,凝结固化慢,且强度低;掺量太多,则凝结硬化过快,不便施工操作,而且硬化后的早期强度虽高,但后期强度明显降低。因此,使用时应严格控制固化剂掺量,并根据气温、湿度、水玻璃的模数、密度在上述范围内适当调整。即:气温高、模数大、密度小时选下限,反之亦然。
三、水玻璃的主要技术性质
(一)粘结力和强度较高
水玻璃硬化后的主要成分为硅凝胶和固体,比表面积大,因而具有较高的粘结力。但水玻璃自身质量、配合料性能及施工养护对强度有显着影响。
(二)耐酸性好
可以抵抗除氢氟酸(HF)、热磷酸和高级脂肪酸以外的几乎所有无机和有机酸。
(三)耐热性好
硬化后形成的二氧化硅网状骨架,在高温下强度下降很小,当采用耐热耐火骨料配制水玻璃砂浆和混凝土时,耐热度可达1000℃。因此水玻璃混凝土的耐热度,也可以理解为主要取决于骨料的耐热度。
(四)耐碱性和耐水性差
因 和 均溶于碱,故水玻璃不能在碱性环境中使用。同样由于 、NaF、Na2CO3均溶于水而不耐水,但可采用中等浓度的酸对已硬化水玻璃进行酸洗处理,提高耐水性。
四、水玻璃的应用
(一)涂刷材料表面,提高抗风化能力
水玻璃溶液涂刷或浸渍材料后,能渗入缝隙和孔隙中,固化的硅凝胶能堵塞毛细孔通道,提高材料的密度和强度,从而提高材料的抗风化能力。但水玻璃不得用来涂刷或浸渍石膏制品。因为水玻璃与石膏反应生成硫酸钠(Na2SO4),在制品孔隙内结晶膨胀,导致石膏制品开裂破坏。
(二)加固土壤
将水玻璃与氯化钙溶液交替注入土壤中,两种溶液迅速反应生成硅胶和硅酸钙凝胶,起到胶结和填充孔隙的作用,使土壤的强度和承载能力提高。常用于粉土、砂土和填土的地基加固,称为双液注浆。
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