水玻璃

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(dāng)工程技術(shù)要求較高時(shí)也可采用鉀水玻璃。優(yōu)質(zhì)純凈的水玻璃為無(wú)色透明的粘稠液體，溶于水。當(dāng)含有雜質(zhì)時(shí)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(qiáng)度越高，但水中的溶解能力下降。當(dāng)n大于3.0時(shí)，只能溶于熱水中，給使用帶來(lái)麻煩。n值越小，水玻璃的粘性和強(qiáng)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(qiáng)度。 

我國(guó)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(dāng)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、水玻璃的凝結(jié)固化 

水玻璃在空氣中的凝結(jié)固化與石灰的凝結(jié)固化非常相似，主要通過(guò)碳化和脫水結(jié)晶固結(jié)兩個(gè)過(guò)程來(lái)實(shí)現(xiàn)，反應(yīng)式如下： 隨著碳化反應(yīng)的進(jìn)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(jié)硬化，其特點(diǎn)是： 

1．速度慢。由于空氣中CO2濃度低，故碳化反應(yīng)及整個(gè)凝結(jié)固化過(guò)程十分緩慢。 

2．體積收縮。 

3．強(qiáng)度低。 

為加速水玻璃的凝結(jié)固化速度和提高強(qiáng)度，水玻璃使用時(shí)一般要求加入固化劑氟硅酸鈉，分子式為 。其反應(yīng)式如下： 

氟硅酸鈉的摻量一般為12%～15%。摻量少，凝結(jié)固化慢，且強(qiáng)度低；摻量太多，則凝結(jié)硬化過(guò)快，不便施工操作，而且硬化后的早期強(qiáng)度雖高，但后期強(qiáng)度明顯降低。因此，使用時(shí)應(yīng)嚴(yán)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(dāng)調(diào)整。即：氣溫高、模數(shù)大、密度小時(shí)選下限，反之亦然。 

三、水玻璃的主要技術(shù)性質(zhì) 

（一）粘結(jié)力和強(qiáng)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(jié)力。但水玻璃自身質(zhì)量、配合料性能及施工養(yǎng)護(hù)對(duì)強(qiáng)度有顯著影響。 

（二）耐酸性好 

可以抵抗除氫氟酸（HF）、熱磷酸和高級(jí)脂肪酸以外的幾乎所有無(wú)機(jī)和有機(jī)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(qiáng)度下降很小，當(dāng)采用耐熱耐火骨料配制水玻璃砂漿和混凝土?xí)r，耐熱度可達(dá)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(duì)已硬化水玻璃進(jìn)行酸洗處理，提高耐水性。 

四、水玻璃的應(yīng)用 

（一）涂刷材料表面，提高抗風(fēng)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(xì)孔通道，提高材料的密度和強(qiáng)度，從而提高材料的抗風(fēng)化能力。但水玻璃不得用來(lái)涂刷或浸漬石膏制品。因?yàn)樗Ａc石膏反應(yīng)生成硫酸鈉（Na2SO4），在制品孔隙內(nèi)結(jié)晶膨脹，導(dǎo)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(yīng)生成硅膠和硅酸鈣凝膠，起到膠結(jié)和填充孔隙的作用，使土壤的強(qiáng)度和承載能力提高。常用于粉土、砂土和填土的地基加固，稱為雙液注漿。 

（三）配制速凝防水劑 

水玻璃可與多種礬配制成速凝防水劑，用于堵漏、填縫等局部搶修。這種多礬防水劑的凝結(jié)速度很快，一般為幾分鐘，其中四礬防水劑不超過(guò)1min，故工地上使用時(shí)必須做到即配即用。 

 

（四）配制耐酸膠凝、耐酸砂漿和耐酸混凝土 

耐酸膠凝是用水玻璃和耐酸粉料（常用石英粉）配制而成。與耐酸砂漿和混凝土一樣，主要用于有耐酸要求的工程。如硫酸池等。 

（五）配制耐熱膠凝、耐熱砂漿和耐熱混凝土 

水玻璃膠凝主要用于耐火材料的砌筑和修補(bǔ)。水玻璃耐熱砂漿和混凝土主要用于高爐基礎(chǔ)和其他有耐熱要求的結(jié)構(gòu)部位。 

（六）防腐工程應(yīng)用 

改性水玻璃耐酸泥是耐酸腐蝕重要材料，主要特性是耐酸、耐溫、密實(shí)抗?jié)B、價(jià)格低廉、使用方便。可拌和成耐酸膠泥、耐酸沙漿和耐酸混凝土，適用于化工、冶金、電力、煤炭、紡織等部門各種結(jié)構(gòu)的防腐蝕工程，是紡酸建筑結(jié)構(gòu)貯酸池、耐酸地坪、以及耐酸表面砌筑的理想材料。