水玻璃的凝结硬化
水玻璃为气硬性胶凝材料,在空气中与二氧化碳发生反应,析出二氧化硅凝胶,因凝胶脱水而逐渐硬化。其化学反应如下:
Na2O · nSiO2 + CO2 + mH2O →Na2CO3+ nSiO2 · mH2O
nSiO2 · mH2O 为无定形的二氧化硅凝胶,因其脱水硬化的速度很慢,往往需要几个月才能完成,不适合工程需要。所以在使用水玻璃时,需掺入一种硬化剂氟硅酸钠,其掺入量为水玻璃质量的 12 %~ 15 %,可以加速二氧化硅凝胶析出,从而可以加快其硬化速度。
三、水玻璃的特性和应用
水玻璃具有良好的粘结性能,且耐热性好,耐酸性强,但耐碱性和耐水性较差,用中等浓度的酸对已硬化的水玻璃进行酸洗处理,可以提高其耐水性。
水玻璃在工程中常用于:
1 、配制耐酸砂浆和耐酸混凝土:用水玻璃作胶凝材料,与耐酸骨料配制的耐酸砂浆和耐酸混凝土,能经受大多数无机酸和**酸(氢氟酸除外)的腐蚀作用。
2 、配制耐热砂浆和耐热混凝土:用水玻璃和耐热骨料配制而成。骨料的耐热性能越好,配制成的耐热砂浆、耐热混凝土的耐热性就越高,其耐热温度一般可达 l100 ~ 1200 ℃ ,可达 l500 ~ 1700 ℃ 。
3 、作防酸、防风化的涂料:水玻璃硬化后致密,隔绝性强。将它涂刷在砖、石、砂浆、混凝土等材料的表面,能提高材料表面的密实性、耐酸性、耐水性和抗风化能力。常用的 106 内墙涂料,就是用聚乙烯醇与水玻璃配制的。但水玻璃不适用于石膏表面,因硅酸钠与硫酸钙起复分解反应,生成硫酸钠晶体,会使材料胀裂破坏。
4 、加固土壤地基:将水玻璃+水泥浆,或水玻璃+铝酸钠,配成浆料,灌入地基土壤内,或者将水玻璃与氯化钙溶液交替灌入地基土壤内,由于水玻璃与所添加的物质发生化学反应,其生成物填充土壤孔隙并起胶粘作用,提高土壤的密实程度,从而提高地基的承载能力。在隧道工程中可用来加固隧道外围的松软土层。
5 、修补砌体缝隙:将水玻璃、矿渣、氟硅酸钠按适当比例配合,压入砖石砌体的缝隙中,可起到粘结补强的作用。
6 、加入几种矾料,配制水玻璃加矾速凝防水剂,制作防水堵漏砂浆。
7 、作膨胀蛭石、膨胀珍珠岩制品的粘结剂,制成保温、吸声装饰板材。
优点:强度高,粘结力强,对高浓度强氧化性酸的耐腐蚀效果优良,成本低,取材*。
施工用水玻璃的密度 ( 20 ℃ , g / ㎝ 3 ) 应在 1.40 ~ 1.43 范围内;模数应为 2.6 ~ 2.9 之间。
(2) 氟硅酸钠:纯度不应小于 95 %,含水率不应大于 1.0 %。细度要求全部通过孔径 0.15mm 的筛。
(3) 粉料:耐酸率不应小于 95 %,含水率不应大于 0.5 %,细度要求 0.1 5 ㎜ 筛孔筛余量不大于5 %, 0.0 9 ㎜ 筛孔筛余量应为 10 %~ 30 %。
(4) 细骨料:耐酸率不应小于 95 %,含水率不应大于 1 %,并不得含有泥块。含泥量不应大于 1%,粒径不应大于 1.2mm 。
胶泥采用无毒固化剂,对操作对施工人员无毒害,经医药卫生部门鉴定,可用于食品、医药等设备防腐工程中。
用途:水玻璃胶泥主要用于砌筑耐酸块材、管道接外口等;水玻璃砂浆既可用于砌筑耐酸块材又可用作抹面层。耐酸块材包括各种**与人造的砖板。表面较平整、光滑的块材可采用胶泥砌筑和勾缝;表面较粗糙的块材如耐酸混凝土预制块、花岗岩块材等,可采用砂浆砌筑和勾缝。
水玻璃的主要性能
水玻璃在凝结硬化后,具有以下特性:
( 一 ) 黏结力强、强度较高
水玻璃在硬化后,其主要成分为二氧化硅凝胶和氧化硅,因而具有较高的黏结力和强度。用水玻璃配制的混凝土的抗压强度可达 15 ~ 40 MPa 。
( 二 ) 耐酸性好
由于水玻璃硬化后的主要成分为二氧化硅,其可以抵抗氢氟酸、过热磷酸以外的几乎所有的无机酸和**酸。用于配制水玻璃耐酸混凝土、耐酸砂浆、耐酸胶泥等。
( 三 ) 耐热性好
硬化后形成的二氧化硅网状骨架,在高温下强度下降不大。用于配制水玻璃耐热混凝土、耐热砂浆、耐热胶泥等。
( 四 ) 耐碱性和耐水性差
水玻璃在加入氟硅酸钠后仍不能完全硬化,仍然有一定量的水玻璃 Na2O · nSiO2 。由于 SiO2和
Na2O · nSiO2 均可溶于碱,且 Na2O · nSiO2 可溶于水,所以水玻璃硬化后不耐碱、不耐水。为提高耐水性,常采用中等浓度的酸对已硬化的水玻璃进行酸洗处理。
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