Robototehnika-info.ru

Робототехника Инфо
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Жидкое стекло

Жидкое стекло

Жи́дкое стекло́ — водный щелочной раствор силикатов натрия Na2O(SiO2)n и (или) калия K2O(SiO2)n [1] . Реже в качестве жидкого стекла используют силикаты лития, например в электродном покрытии.

Жидкое стекло также широко известно как силикатный клей (торговое название).

Содержание

История [ править | править код ]

Впервые жидкое стекло получил в 1818 году немецкий химик и минералог Иоганн Непомук фон Фукс действием щелочей на кремниевую кислоту.

В настоящее время жидкое стекло получают обработкой в автоклаве кремнезёмсодержащего сырья концентрированными растворами едкого натра или сплавлением кварцевого песка с содой. Известны также способы получения жидкого стекла, основанные на прямом растворении кремнистого сырья (опоки, трепелы, диатомиты и другие) в растворах щелочей при атмосферном давлении и относительно невысокой температуре (температура кипения раствора щелочи).

Характеристикой химического состава жидкого стекла является силикатный модуль. Модуль показывает отношение содержащегося в жидком стекле оксида кремния к оксиду натрия или калия и характеризует выход кремнезёма в раствор. По величине силикатного модуля о качестве жидкого стекла не судят, но в некоторых технологических прописях присутствуют указания к использованию конкретного модуля, когда конечный продукт напрямую зависит от количественного соотношения данных оксидов.

Свойства [ править | править код ]

Жидкое стекло растворимо в воде, вследствие гидролиза этот раствор имеет щелочную реакцию. В зависимости от концентрации водных растворов значение рН равно 10-13. Плотность и вязкость растворов жидкого стекла зависят от концентрации раствора, температуры и соотношения кремнекислоты к щелочи. Натриевое жидкое стекло (силикатная глыба) разжижается при температуре 590…670 °C. Отвердевшая плёнка жидкого стекла растворима в воде. Регидролиз снижается при реакции с ионами металлов (образуются нерастворимые силикаты), или при нейтрализации кислотой (образуется нерастворимый гель кремнекислоты). При химической реакции жидкого стекла с амфотерной металлической крошкой, базовыми оксидами металлов, алюминатами, цинкатами и плюмбатами образуются труднорастворимые силикаты в смеси с кремниевым гелем. Отвердевшая плёнка под воздействием влаги и углекислого газа воздуха теряет свои свойства и образуется белый осадок щелочного карбоната.

Растворы жидкого стекла несовместимы с органическими веществами (кроме сахара, алкоголя и мочевины), с жидкими искусственными смолистыми дисперсиями происходит коагуляция как органической коллоидной системы, так и силикатного раствора. Растворы спиртов, альдегидов, кетонов, аммиака и солевые растворы производят эффект «высаливания» [2] .

Применение [ править | править код ]

Областей применения жидкого стекла очень много. Его, в частности, применяют для изготовления кислотоупорного и гидроупорного цемента и бетона, для пропитывания тканей, приготовления огнеупорных красок и покрытий по дереву (антипирены), укрепления слабых грунтов, в качестве клея для склеивания целлюлозных материалов, в производстве электродов, при очистке растительного и машинного масла и др.

В сочетании со спиртом и самым мелким песком используют для создания «керамических» или оболочковых форм, в которые после прокаливания до 1000 °C отливают металлические изделия.

Жидкое стекло используется в буровых растворах, образуя нерастворимые соединения (так называемая «силикатизация» поверхности).

В каких пропорциях смешиваются жидкое стекло и цемент

В каких пропорциях смешиваются жидкое стекло и цемент

Использование жидкого стекла при приготовлении строительных смесей на цементной основе является распространенной практикой. Оно представляет собой водный силикатный раствор, способный ускорить затвердевание бетона и усилить его водонепроницаемость. Как следствие, жидкое силикатное стекло используется при гидроизоляции бассейнов и колодцев, приготовлении штукатурных смесей с высокой адгезией, грунтовочных составов. Но его включение в обычный бетон оправдано не всегда, а лишь в условиях ограниченных сроков строительных работ, причем каждый случай требует отдельного рассмотрения. Также важно выдерживать определенное соотношение жидкого стекла для добавления в цемент, так как при превышении своей доли, силикатные клеи способны как улучшить, так и ухудшить его свойства.

Читайте так же:
Цементная стяжка пола технические характеристики

Применение жидкого силиката

Влияние на раствор

Для получения жидкого силиката необходимо развести натром сплав соды с песком и молотым кремнеземом. Полученный состав существенно влияет на сроки затвердевания цемента, которые напрямую зависят от используемых пропорций. Для сравнения:

Процентная доля жидкого силикатаНачало схватывания, минВремя полного высыхания, ч
60Не менее 7 суток
24024
53016
8158
105–74

На практике — не рекомендуется вводить более 5 % жидкого силикатного стекла. Превышение пропорции делает бетон трудноукладываемым, существует риск его застывания прямо в емкости. Эта добавка в большом количестве приводит к ухудшению прочностных характеристик цементного раствора. Для часто используемой цементно-песчаной смеси в пропорции 1:3 и с соотношением В/Ц = 0,58 падение прочности, в сравнении с бездобавочными, составляет:

Прочность бетона в % отношении от бездобавочногоДоля растворимого стекла, %
481216
На 7 сутки затвердевания100108157,6137,5
На 2876,674,472,5

То есть, в течение первой недели искусственный камень становится более твердым, чем обычно, но через месяц он теряет до 25 % своих полезных свойств. Именно по этой причине силикаты не вводят в бетон для заливки фундаментов и несущих конструкций. Возникает вопрос: сколько добавлять жидкого стекла в цементный раствор, чтобы оно стало полезным? Специалисты советуют придерживаться пропорций в пределах 3 % от общей массы, в крайнем случае — 5. Причем смешивать бетон с силикатами рекомендуют лишь при ограниченных сроках проведения работ и для небольших конструкций.

Повышение водонепроницаемости и жаропрочности

Ощутимый положительный эффект при соединении жидкого стекла и цемента проявляется в усилении гидроизоляционных свойств. Добавление силикатов устраняет пористость бетона и снижает его водопроницаемость, поверхность становится устойчивой к грибку и плесени. Но все это актуально при условии ввода небольшой доли примесей в крупнофракционные составы (в пределах 3 %). Это связано с тем, что жидкое силикатное стекло со временем вымывается водой и при нарушении рекомендуемых пропорций бетон подвергается разрушению от влаги.

Еще одно полезное свойство добавки используется для получения жаропрочного искусственного камня. Структура обычного бетона разрушается при превышении температуры в 200 °C. Ввод жидкого стекла в количестве 29–34 % увеличивает жаропрочность с 1000 до 1400 °C. Такие смеси используются для изготовления и кладки блоков промышленных объектов. В частном строительстве добавка вводится в обмазочные растворы для печей, каминов, дымоходов.

Какие конструкции можно гидроизолировать

Силикат натрия незаменим при проведении аварийных или срочных работ на объектах с частым взаимодействием с водой: бассейнах, гидросооружениях, канализационных сетях (за исключением пластиковых труб). Он вводится в цементный раствор в соотношении не меньше чем 1:10, в особо тяжелых случаях его доля достигает 50 %. Качество заделанного отверстия или шва временное, но зато состав схватывается за считанные минуты и в условиях неосушенного участка. Во всех других (неаварийных) случаях доля стекла зависит от функционального назначения смеси. В частной практике жидкое стекло рекомендуют развести с цементом для:

  • Приготовления смесей для отделки стен снаружи.
  • Создания кладочного раствора для подвалов, погребов, смотровых канав или других объектов, нуждающихся в защите от влаги.
  • Гидроизоляции бассейнов и колодцев, стен, потолочных перекрытий.
  • Грунтовки поверхности бетонной стяжки.
Читайте так же:
Производство емкостей для цемента

Влияние добавки на срок схватывания

Во многих рецептах доля силикатных добавок рассчитывается исходя из объема цемента. При замесе водостойких штукатурок лучше использовать цементно-песчаную смесь в соотношении 1:2,5 и развести ее водой с уже растворенными 15 % жидкого стекла. Для гидроизоляции бассейнов, стен и потолочных перекрытий необходимо смешивать одну часть силикатов с десятью простого раствора. Защитные материалы для колодцев готовятся в пропорциях 1:1:1 (цемент: песок: стекло), вода добавляется до достижения консистенции густой сметаны. На практике для замеса составов для гидроизоляции используется такая мера, как литр. Пример: 1 л стекла на 8–10 л (1 ведро) цементного состава.

При приготовлении обычного бетона для заливки строительных конструкций долю силикатов не рекомендуется превышать более, чем на 3 %, особенно при возведении фундаментов. Другое дело — грунтование, в этом случае цемент смешивается с растворимым стеклом в равных пропорциях, песок не используется вообще. Вода берется из расчета 25 % от веса силиката натрия. В данном рецепте вначале необходимо развести цемент и уже полученную смесь порциями, при непрерывном перемешивании ввести в емкость со стеклом.

Продукция разных марок

При приготовлении огнеупорных обмазочных растворов цемент, жидкое стекло и песок смешиваются в пропорциях 1,5:1,5:4. Вода берется в объеме, не более 25 % от общей массы добавки, способ схож с вышеуказанным. Вначале песок и цемент тщательно смешиваются и разбавляются, и лишь потом — вводятся в стекло.

Обязательным условием является непрерывное перемешивание. Этот рецепт подходит также для защиты конструкций из бетона от контакта с кислотными средами.

Как смешивать с цементом?

Важно помнить, что время застывания смесей с силикатными добавками обратно пропорционально их общей доли. Составы с 50 % содержанием последних твердеют за 5–7 минут, поэтому их замешивают малыми порциями и очень быстро используют. Добавлять жидкое стекло в уже готовый раствор не рекомендуется (за исключением специальных рецептов). В случае использования этой примеси в малых пропорциях, для ускорения времени застывания лучше всего сначала развести ее с водой и уже потом смешивать с цементно-песочной смесью. Работы проводятся в перчатках, также берегут глаза, несмотря на нетоксичность материал опасен для слизистых оболочек.

Важным нюансом является использование чистой питьевой воды без кислотных и щелочных примесей. При приготовлении составов с большой долей жидкого стекла последнее не всегда удается развести. В этом случае вначале делают смесь из цемента и песка, которая малыми порциями добавляется непосредственно в строительный клей (или наоборот). Главное — обеспечить как можно более тщательное перемешивание в течение минимального промежутка времени, для этих целей хорошо подходит дрель.

Влияние жидкого стекла на свойства цементного раствора

Существует множество способов получения цементных растворов. Для каждой конкретной задачи используется определенный тип раствора. Обычный цементо-песочный раствор – это смесь цемента песка и воды в требуемых пропорциях. Бетон отличается тем, что в его состав входит щебень требуемой фракции. Простые цементо-песочные смеси и бетоны производятся с различным соотношением составляющих, а иногда вносятся и дополнительные добавки. К числу специальных добавок можно отнести пластификаторы, вещества для гидроизоляции, компоненты которые делают раствор морозоустойчивым и т. д.

Читайте так же:
Расчет цемента для бетона по площади

Жидкое стекло используется при изготовлении жаропрочного бетона, а также в качестве гидроизоляции бетонных полов и стен.

Одной из наиболее часто применяемых добавок в раствор является жидкое стекло. Есть множество теорий и мнений о конечных свойствах цементного раствора после применения этого вещества.

По своей сути жидкое стекло – это водный раствор с силикатом натрия или калия. Получают его из кремнезема. В промышленной сфере используют как составляющее вещество для получения кирпича или бетонных изделий, которые применяют в агрессивных кислых средах. В бытовой сфере эту добавку используют для придания влагозащитных свойств раствору и для увеличения его прочности. Также в некоторых случаях силикат натрия используется для ускорения затвердевания раствора. Жидкое стекло представляет собой густую жидкость желтовато-белого цвета. В торговые сети поставляется в емкостях различного объема.

Схема применения жидкого стекла.

Применение силиката натрия в виде добавок к цементным растворам и бетонам должно быть оправдано в конечном результате. В связи с тем что при ведении строительных работ бетон и простой цементный раствор являются главнейшими составляющими, следует очень осторожно подходить к выбору добавочных компонентов для растворов. К примеру, бетон, применяемый для фундаментных работ, должен обладать определенными заданными характеристиками, а отделочные растворы на основе цемента производятся уже с совершенно другими физическими характеристиками. Бывают ситуации, когда требуется провести ремонтные работы небольшого объема или работы, на выполнение которых существует малый запас времени. То есть каждая добавка в растворе несет определенную функцию и может при разных назначениях строительной смеси принести как пользу, так и вред.

Особенности применения

Жидкое стекло принято иногда добавлять в цементную смесь при бытовом использовании. Здесь нужно с пониманием отнестись к этому процессу. Добавление силиката натрия в количестве, превышающем 5% к цементной смеси или к готовому бетону, может отрицательно повлиять на прочностные характеристики в дальнейшем. Раствор цемента или бетон, который содержит более 5% силиката натрия в своем составе, начинает затвердевать значительно раньше, тем самым усложняя процесс укладки смеси. Быстрое затвердевание смеси отрицательно скажется в более позднем времени на прочностных характеристиках возводимого объекта. Одной из основных ошибок является добавка жидкого стекла в бетон, который предназначен для заливки фундамента. Быстрое схватывание раствора и чрезмерное насыщение силикатом натрия вызовет в будущем неконтролируемые усадочные процессы.

Таблица характеристик жидкого стекла.

В некоторых случаях жидкое стекло в бетонную смесь добавляют в случае ее применения в качестве отмосток или при бетонировании дорог внутри домовладений. Это является ошибкой, так как водонепроницаемость смеси, в которую добавлен силикат натрия, можно назвать условной. По своим химическим свойствам силикат натрия водорастворим, поэтому, если в течение долгого времени поверхность бетона или цементного раствора будет иметь взаимодействие с атмосферными осадками, со временем в верхней части слоя покрытия силикат натрия постепенно вымоется водой, структура оставшегося слоя станет рыхлой, и он разрушится. Теоретически процесс повторится и далее. Практически, ситуация зависит от конкретных условий. Поэтому в случае фундаментных или дорожных работ лучше применять специальные гидроизолирующие добавки для бетонов и цементных смесей. Их основа имеет стойкость к воде, и они не оказывают существенное влияние на время затвердевания. Соответственно, прочностные показатели не изменятся в течение длительного периода.

В то же время добавление жидкого стекла в раствор в количестве, не превышающем 3% от общего объема, может увеличить прочностные характеристики и водозащитные свойства.

Жидкое стекло добавляют в бетон, оно придает материалу прочность.

Читайте так же:
Чем можно отмыть цемент со стекла

Тем не менее применение силиката натрия в строительных смесях оправдано в случаях, когда требуется провести срочные ремонтные работы объектов, которые взаимодействуют с водой, и нет возможности на время работ осушить место проведения ремонтных мероприятий. Например, ремонтные работы в бассейнах и различных гидросооружениях частного и общественного пользования. Жидкое стекло необходимо добавить в цементный раствор при аварийных работах на канализационных сетях из чугунных или асбестовых труб. При этом пропорции добавки можно увеличивать в зависимости от характера течи и требуемой быстроты ее ликвидации.

Добавляя жидкое стекло в раствор, следует соблюдать пропорции в зависимости от места использования. Цементная смесь, которая содержит более 10% силиката натрия, затвердевает достаточно быстро. Так, при содержании силиката натрия в растворе около 50% смесь затвердевает в течении нескольких минут. Это актуально для аварийного заделывания трещин, через которые сочится или вытекает вода. На основе наблюдений невозможно утверждать о качестве и длительности срока службы подобных мероприятий. Здесь достаточно много факторов, которые могут влиять на качество ремонтного шва. Это его глубина, материал с которым связаны адгезивные процессы (сцепление смеси с материалом), температурный режим, потоки жидкости и прочее. В практике известно достаточно много случаев, когда раствор с большим содержанием жидкого стекла позволял устранить аварийные ситуации, и при этом за период длительного времени не произошло разрушение ремонтного заполнения дефекта.

Сферы использования

Жидкий силикат натрия целесообразно использовать в качестве добавки к растворам, которые применяются для отделки стен объектов снаружи. В этом случае нет прямого контакта с водой, поэтому со временем не произойдет вымывание добавки из смеси, но гидроизоляционные качества отделки стен улучшатся. В качестве строительной смеси для кладки использование жидкого стекла оправдано в тех случаях, в которых возводятся стены в погребах, смотровых канавах, в помещениях, которые нужно изолировать от влажной среды.

Нужно обязательно добавлять жидкое стекло в растворы, которые контактируют с кислотными средами, либо используются на высокотемпературных объектах. Данное условие вызвано способностью такой цементной смеси противостоять высоким температурам.

Важно помнить, что количество добавляемого силиката натрия обратно пропорционально времени застывания цементной смеси. Поэтому при проведении строительных или аварийных работ нужно учитывать пропорции, готовить раствор небольшими порциями и быстро их использовать.

Жидкое стекло добавляют в раствор следующим образом. Добавку смешивают с водой, для чего используют миксерную насадку на дрель, а затем затворяют цементный раствор.

Растворимое стекло и кислотоупорный кварцевый цемент

Nа2О⋅nSi02 или силикат калия K2О⋅nSiO2. Водный раствор этого материала называется жидким стеклом. От обычного стекла он отличается тем, что растворяется в воде.

Читайте так же:
Плотность цемента марки 300

Растворимое стекло получают в стекловаренных печах так же, как обычное стекло, но производство его отличается рядом особенностей. Сырьем служат кварцевый песок SiО2, сода Nа2СО3 или сульфат натрия Nа2SО4. Варка ведется при температуре

1300…1400оС. Выпускаемое из печи жидкое стекло быстро охлаждается, затвердевает и представляет собой хрупкую массу от слабо-зелёного до темно-зелёного цвета, называемую силикат-глыбой.

При обычных температурах силикат-глыба чрезвычайно медленно растворяется. Поэтому этот процесс проводится в автоклавах под действием водяного пара при давлении 0,6…0,7 МПа и температуре порядка 150°С. В результате образуется коллоидный водный раствор силиката натрия (или силиката калия). Твердеет жидкое стекло на воздухе в результате высыхания, а также за счет

гидролиза силикатов натрия или калия и под действием углекислоты воздуха

Nа2 Si03 + ЗН2О = 2NаОН + SiO2·2Н2О , Na2SiO3 + СО2 + 2Н2О →Si(ОН)2 + Nа2СО3 .

Этот процесс протекает на воздухе очень медленно. Для ускорения твердения применяют различные катализаторы, главным образом кремнефтористый натрий Nа2SiF6. Последний вступает во взаимодействие с растворимым стеклом, образуя нерастворимый гель кремнекислоты, который затвердевает и связывает зерна заполнителя

Na2SiF6+ 2Na2SiО3 + 6Н2О = 6NaF + 3Si(ОН)4.

Добавка кремнефтористого натрия не только ускоряет процесс твердения, но и повышает водостойкость и кислотостойкость. Жидкое стекло применяется для затворения кислотоупорного кварцевого цемента.

Кислотоупорный кварцевый цемент представляет собой порошкообразный материал, изготовленный путем совместного помола кварцевого песка и кремнефтористого натрия (возможно тщательное смешивание раздельно измельченных компонентов). Этот порошок вяжущими свойствами не обладает. Его затворяют водным раствором жидкого стекла, после чего он превращается на воздухе в прочное тело, стойкое против действия большинства минеральных и некоторых органических кислот.

Кислотоупорный кварцевый цемент: тонкоизмельченный кварцевый песок, тонкоизмельченный фтористый натрий (4…8%), водный раствор жидкого стекла

Схватывание кислотоупорного кварцевого цемента наступает между 30 мин и 8 ч (начало и конец схватывания). Предел прочности при растяжении через 28 сут воздушного твердения должен быть не менее 2 МПа. При изготовлении бетонов на кислотоупорном кварцевом цементе их прочность при сжатии составляет

Кислотоупорный цемент применяют для изготовления башен, резервуаров и других химических аппаратов. Его можно использовать для химической защиты аппаратуры от воздействия минеральных и некоторых органических кислот. Этот цемент применяется также для изготовления растворов и бетонов, подвергающихся воздействию минеральных кислот. Кислотоупорный цемент нельзя применять в конструкциях, подвергающихся постоянному воздействию воды, а также в условиях воздействия фосфорной, фтористоводородной и кремнефтористоводородной кислот и при наличии щелочной среды.

Жидкое стекло используют не только для получения кислотоупорных цементов, растворов и бетонов. Натриевое стекло употребляют в строительстве для приготовления жаростойких бетонов, для получения огнезащитных обмазок, кладки обжигательных печей и для уплотнения (силикатизации) грунтов, бетонной и каменной кладки; калиевое жидкое стекло применяют для силикатных красок, предназначенных для окраски фасадов и внутренних поверхностей стен зданий.

1. Каков состав и в каком виде применяется растворимое стекло? 2. Каков процесс твердения растворимого стекла? Каков состав кислотоупорного цемента? 3. Для каких работ применяются растворимое стекло и кислотоупорный цемент?

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector