Растворимое (жидкое) стекло

• 

Подробности

Создано 30.04.2011 23:13

Обновлено 13.05.2012 18:09

Автор: Admin

Этот вид вяжущего относится к группе "воздушных" и по составу представляет собой натриевый (Na₂О·nSiО₂) или калиевый (K₂O·nSiO₂) силикаты.

Получают его обжигом до плавления смеси кварцевого песка с кальцинированной содой Na₂CО₃ или сульфатом Na₂SО₄ (натриевое стекло) или с поташом К₂СО₃ (калиевое стекло) при температуре 1300-1400 °С.

При охлаждении расплава образуется твердая масса, называемая силикат-глыбой, которая, по сути дела, является полуфабрикатом. Для применения в качестве вяжущего ее растворяют водой, применяя для этого обработку кусков материала паром под давлением 6-8 атм в автоклаве. В химическом составе стекла n - модуль стекла, представляющий собой отношение числа грамм-молекул кремнезема к числу грамм-молекул того или иного оксида щелочного металла. Как правило, модуль растворимого натриевого стекла колеблется в пределах 2,6-3,0, а калиевого 3-4.

Чем выше модуль стекла, тем вьше вяжущие свойства его из-за большего содержания коллоидного кремнезема и тем более стойким оно является к воздействию кислот.

Растворимое стекло может затвердевать только на воздухе, причем при затвердевании происходят одновременно два физико-химических процесса. С одной стороны, идет процесс испарения жидкой фазы, в результате чего повышается концентрация свободного коллоидного кремнезема с его последующей коагуляцией и уплотнением. С другой стороны, в твердении растворимого стекла участвует углекислота, содержащаяся в воздухе. В водном растворе жидкого стекла присутствует то или иное количество Na(OH), которое препятствует выпадению в осадок кремнекислоты, а углекислота нейтрализует гидроокись натрия, способствуя выделению кремнекислоты в коллоидный раствор по реакции NaO·nSiО₂ + СО₂ = Na₂CО₃ + nSiО₂, и тем самым ускоряет процесс затвердевания жидкого стекла.

Поскольку действие углекислоты происходит на небольшой глубине, то этот процесс протекает только на поверхности. Ускорить процесс затвердевания можно и введением в его состав добавки катализатора - кремнефтористого натрия Na2SiF6 в количестве 12-15 % от массы растворимого стекла. В результате силикат натрия разлагается в водном растворе по схеме

Na₂SiF₆ + 6Н₂ + 2Na₂SiО₃ = 6NaF + 3Si(OH)₄

с выделением геля кремневой кислоты (клеящее вещество), что приводит к быстрому твердению коллоидной системы, каковой является растворимое стекло, и повышению его водостойкости. Следует отметить, что в строительной практике больше используется натриевое жидкое стекло из-за более низкой стоимости сырья для его получения.

Растворимое стекло применяется:
- для укрепления грунтов при возведении автомобильных дорог и при укреплении оснований под фундаменты промышленных и гражданских зданий и сооружений. Первые опыты по использованию растворимого стекла для этих целей в нашей стране были проведены проф. Б. А. Ржаницыным при закреплении грунтов под постаменты памятников, где использовалось жидкое стекло в смеси с известью. Сочетание извести с кремнекислотой жидкого стекла образует по схеме

СаО + SiО₂ + Н₂О = CaO·SiО₂·H₂О

Гидросиликат кальция - прочное и водонерастворимое соединение гидравлического типа, позволяющее получать прочные и водостойкие слои из укрепленных смешанным вяжущим грунтов. Этот метод укрепления грунтов нашел широкое применение в дорожном строительстве европейской части нашей страны и в КНР;

- для повышения огнестойкости деревянных изделий и конструкций. Будучи обработанные жидким стеклом материалы из древесины не горят открытым пламенем, а только могут тлеть;

- для обмазки электродов для сварочных работ;

- для получения кислотоупорного цемента, состоящего из смеси тонко измельченных и тщательно перемешанных кремнефтористого натрия и кварцевого песка, затворенной жидким стеклом. Такой цемент используется как вяжущее при облицовке химической аппаратуры кислотостойкими плитками;

- для кислотостойких и жаростойких обмазок;

- для кислотостойких красочных составов;

- для кислотостойких растворов и неармированных кислотоупорных бетонов на кислотостойких заполнителях (кварцевый песок, гранит, андезит и др.) с прочностью при сжатии до 50-60 МПа. Такие бетоны и растворы будучи стойкими в кислотах (кроме фтористо-водородной, кремнефтористо-водородной, фосфорной) являются не стойкими в воде и едких щелочах.

Не допускается применять этот вид цемента в условиях низких температур (ниже -20 °С). Присутствие в цементе кремнефтористого натрия делает его токсичным, поэтому он недопустим в строительстве объектов пищевой промышленности.