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  • 水玻璃

    水玻璃,是一种矿黏合剂。其化学式为R2O·nSiO2,式中R2O为碱金属氧化物,n为二氧化硅碱金属氧化物摩尔数的比值,称为水玻璃的摩数。建筑上常用的水玻璃是硅酸钠的水溶液。

    编辑摘要

    基本信息 编辑信息模块

    中文名称: 水玻璃 外文名: Sodium silicate
    别称: 泡花碱 化学式: Na2SiO3·9H2O
    分子量: 284.2 CAS登录号: 1344-09-8,106985-35-7
    EINECS登录号: 215-687-4 熔点: 1089℃
    密度: 2.614

    目录

    简介/水玻璃 编辑

    水玻璃水玻璃

    水玻璃为硅酸钠溶液状态,南方多称水玻璃,北方多称泡花碱。硅酸钠的水溶液俗称水玻璃,硅酸钠在以水为分散剂的体系中为无色、略带色的透明或半透明粘稠状液体。固体硅酸钠为无色、略带色的透明或半透明玻璃块状体。形态分为液体、固体、水淬三种。理论上称这类物质为“胶体”。

    普通硅酸钠为略带浅蓝色块状或颗粒状固体,高温高压溶解后是略带色的透明或半透明粘稠液体。 

    水玻璃在空气中的凝结固化与石灰非常相似主要通过碳化和脱水结晶固结两个过程来实现。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,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。

    水玻璃是一种能溶于水的硅酸盐。它是由不同比例的碱金属和二氧化硅所组成。最常用的是硅酸钠水玻璃Na2O·nSiO2,还有硅酸钾K2O·nSiO2。通常把水玻璃组成中的二氧化硅和氧化钠(或氧化钾)的克分子摩尔数之比,称为模数M。 

    2011年8月1日,针对有媒体曝光有面食厂在碱面生产过程中非法添加含“水玻璃”(硅酸钠)的碱水,广州市质监局昨日对全市碱水面生产厂进行了突击检查,暂未发现问题。[1]

    主要分类/水玻璃 编辑

    水玻璃分为钠水玻璃和钾水玻璃两类,其中钠水玻璃的分子式为Na2O.nSiO2。钾水玻璃的分子式N2O.nSiO2。土木工程中主要使用钠水玻璃。当工程技术要求较高时采用钾水玻璃。优质纯净的水玻璃为无色透明粘稠液体,溶于水。

    组成/水玻璃 编辑

    水玻璃水玻璃

    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。优质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。 

    中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。 

    热力学函数/水玻璃 编辑

    标准摩尔生成热ΔfHmθ(kJ·mol^-1):-1554.9[1]
    标准摩尔生成吉布斯自由能ΔfGmθ(kJ·mol^-1):-1462.8
    标准Smθ(J·mol^-1·K^-1):113.9  

    主要性质/水玻璃 编辑

    水玻璃水玻璃

    (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著影响。 

    (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。 

    技术指标/水玻璃 编辑

    液体硅酸钠的技术指标
    指标名称 技术指标 
    二氧化硅(%)≥24.6 ≥26.0 ≥29.2 ≥25.7 
    氧化钠(%)≥7.0 ≥8.2 ≥12.8 ≥10.2 
    波美度35.0-37.0 39.0-41.0 50.0-52.0 44.0-46.0 
    水不溶物(%)≤0.20 ≤0.38 ≤0.36 ≤0.38 
    铁(%)≤0.02 ≤0.09 ≤0.08 ≤0.09 
    模数3.5-3.7 3.1-3.4 2.2-2.5 2.6-2.9 
    固体硅酸钠的技术指标
    指标名称 技术指标
    模数(M)3.5-3.7 3.1~3.4 2.6~2.9 2.2~2.5
    可溶固体(%)≥99 ≥99 ≥99 ≥99
    铁(%) 0.12 0.12 0.12 0.10

    实验步骤/水玻璃 编辑

    1、将试管装约1/2满的硅酸钠溶液。   
    2、加约20滴醇于装有硅酸钠溶的试管中,搅拌混合物。 
    3、将混合物倒到纸巾上吸掉多馀液体。 
    4、将此物质滚成球状。 
    5、将球放于纸板上静置10~20分钟。 

    加水稀释条件/水玻璃 编辑

    水玻璃水玻璃

    1、水玻璃的粘度与模数、浓度和温度关系密切。通常粘度随温度降低,模数随浓度的增加而加大。温度为-2℃时,水玻璃会开始冻结。液体水玻璃吸收空气中的CO2,形成无定形硅酸,并逐渐干燥而硬化。反应式为:
    Na2O·nSiO2+CO2+mH2O-→Na2CO3+nSiO2·mH2O

    2、为加速水玻璃的硬化,常加入硅氟酸钠Na2SiF6或氟化钙,水玻璃中加入硅氟酸钠会发生以下反应,能促使硅酸凝胶加速析出:
    2[Na2O·nSiO2]+Na2SiF6+mH2O-→6NaF+(2n+1)SiO2·mH2O

    3、硅氟酸钠的适当加量为水玻璃重量的12%~15%,加量越多,凝结越快。作为地基灌浆材料使用时,常将水玻璃溶液与氯化钙溶液交替地灌入基础中,其反应式如下:
    Na2O·nSiO2+CaCl2+mH2O-→nSiO2·(m-1)H2O+Ca(OH)2+2NaCl

    4、反应生成的硅胶起胶结作用,能包裹上粒并充填于孔隙中,而Ca(OH)2又与加入的CaCl2反应生成氢氧化钙,也起胶结与充填孔隙的作用,故既使基础提高强度,又能增强其不透水性。当水玻璃与水泥水化时所析出的活性很强的氢氧化钙作用时,可生成具有一定强度的硅酸钙胶体,使水泥石的强度相应增大,其反应式为:
    Na2O·nSiO2+Ca(OH)2-→CaO·nSiO2↓+2NaOH

    主要用途/水玻璃 编辑

    水玻璃水玻璃

    水玻璃的用途非常广泛,几乎遍及国民经济的各个部门。在化工系统被用来制造硅胶、白炭黑、沸石分子筛、五水偏硅酸钠、硅溶胶、层硅及速溶粉状硅酸钠、硅酸钾钠等各种硅酸盐类产品,是硅化合物的基本原料。在经济发达国家,以硅酸钠为原料的深加工系列产品已发展到50余种,有些已应用于高、精、尖科技领域;在轻工业中是洗衣粉、肥皂等洗涤剂中不可缺少的原料,也是水质软化剂、助沉剂;在纺织工业中用于助染、漂白和浆纱;在机械行业中广泛用于铸造、砂轮制造和金属防腐剂等;在建筑行业中用于制造快干水泥、耐酸水泥防水油、土壤固化剂耐火材料等;在农业方面可制造硅素肥料;另外用作石油催化裂化的硅铝催化剂、肥皂的填料、瓦楞纸的胶粘剂、金属防腐剂、水软化剂、洗涤剂助剂、耐火材料和陶瓷原料、纺织品的漂、染和浆料、矿山选矿、防水、堵漏、木材防火、食品防腐以及制胶粘剂等……。分述如下:

    1、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。

    2、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

    3、配制速凝防水剂
    水玻璃可与多种矾配制成速凝防水剂,用于堵漏、填缝等局部抢修。这种多矾防水剂的凝结速度很快,一般为几分钟,其中四矾防水剂不超过1min,故工地上使用时必须做到即配即用。多矾防水剂常用胆矾(硫酸铜)、红矾(重铬酸钾,K2Cr2O7)、明矾(也称白矾,硫酸铝钾)、紫矾等四种矾。

    4、配制耐酸胶凝、耐酸砂浆和耐酸混凝土
    耐酸胶凝是用水玻璃和耐酸粉料(常用石英粉)配制而成。与耐酸砂浆和混凝土一样,主要用于有耐酸要求的工程。如硫酸池等。

    5、配制耐热胶凝、耐热砂浆和耐热混凝土
    水玻璃胶凝主要用于耐火材料的砌筑和修补。水玻璃耐热砂浆和混凝土主要用于高炉基础和其他有耐热要求的结构部位。

    6、防腐工程应用
    改性水玻璃耐酸泥是耐酸腐蚀重要材料,主要特性是耐酸、耐温、密实抗渗、价格低廉、使用方便。可拌和成耐酸胶泥、耐酸沙浆和耐酸混凝土,适用于化工、冶金电力煤炭、纺织等部门各种结构的防腐蚀工程,是纺酸建筑结构贮酸池、耐酸地坪、以及耐酸表面砌筑的理想材料。

    相关文献

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    参考资料
    [1]^引用日期:2011-08-02
    开放分类 我来补充
    矿黏合剂

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