水玻璃基本知识概述.docx

1、水玻璃基本知识概述硅酸钠基本知识简介英文名： Sodium silicate, Water glass.硅酸钠是无色固体， 密度2.4g/cm3 ,熔点1321K(1088 C )。溶于水成粘稠溶液，俗称水玻璃、 泡花碱 。是一种无机粘合剂。固体硅酸钠南方多称水玻璃，北方多称泡花碱，硅酸钠的水溶液通称水玻璃。纯固体硅酸钠为无色透明固体，市售硅酸钠多含有某些杂质，略带浅蓝色。硅酸钠俗称水玻璃，液体硅酸钠为无色、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

2、温高压溶解后是略带色的透明或半透明粘稠液体。市面上出售的 AR分析纯水玻璃为 Na2SiO3 9H2O，放置在空气中吸潮、结块。在水中的极易溶解。泡花碱也就是硅酸钠( Na2SiO3 )，溶于水后形成的粘稠溶液，通称水玻璃，呈 碱性。它的用途非常广泛，往往根据其粘结性强的特点，被用做硅胶，而且耐酸、耐 热。有毒，但对一般的接触没有影响，误食则会对人体的肝脏造成危害分类介绍1 、硅酸钠分两种，一种为 偏硅酸钠 ，化学式 Na2SiO3 ，式量 122.00 。另一种 为正硅酸钠，化学式 Na4SiO4 ，式量 184.04 。 2、正硅酸钠是无色 晶体，熔点 1291K（1088 C ），不多见

3、。水玻璃溶液因 水解而呈碱性（比纯碱稍强）。因系 弱酸盐 所以遇 盐酸 ，硫酸、 硝酸 、二氧化碳都能析出硅酸。 保存时应密切防止二氧化碳进入， 并应使用橡胶塞以防粘住磨口玻璃塞。工业上常用纯碱与石英共熔制取Na2CO3+SiO2 宀Na2SiO3+CO2 f,制品常因含亚铁盐而带浅蓝绿色。用为无机粘 接制剂（可与滑石粉等混合共用）， 肥皂 填充剂，调制耐酸混凝土，加入颜料后可做 外墙的涂料,灌入古建筑基础土壤中使土壤坚固以防倒塌。3、偏硅酸钠是普通泡化碱与烧碱水热反应而制得的低分子晶体,商品有无水、 五水和九水合物,其中九水合物只有我国市场上存在,是在上世纪 80 年代急需偏硅酸钠而仓促开发

4、的技术含量较低的应急产品，因其熔点只有 42 C,贮存时很容易变为液体或膏状, 正逐步被淘汰, 但由于一些用户习惯和一些领域对结晶水不是很在意, 九水偏硅酸钠还是有一定市场。生产方法硅酸钠的生产方法分干法（固相法）和湿法（液相法）两种。1、干法生产 是将石英砂 和纯碱按一定比例混合后在反射炉中加热到 1400 C左右,生成熔融状硅酸钠；2 、湿法生产是将 烧碱 水溶液和石英粉在高压釜内共热直接生成水玻璃,经过滤 浓缩得成品水玻璃。物化性质 回目录 分子式块状硅酸钠Na20 mSiO2分子量：122.054CAS NO.:1344-09-8石英砂和碱的配合比例即SiO2和Na2O的摩尔比决定着硅

5、酸钠的模数M ,模数即显示硅酸钠的组成，又影响硅酸钠的物理、化学性质，因此不同模数的硅酸钠有着不同的用处。广泛应用于普通铸造、精密铸造、造纸、陶瓷、粘土、选矿、高岭土、 洗涤等众多领域。硅酸钠变质原理J+Na2CO3Na2SiO3+CO2+H2O=H2SiO3技术指标硅酸钠水溶液的技术指标指标名称 技术指标 技术指标 技术指标 技术指标二氧化硅（%） 24.626.029.225.7氧化钠 （%）7.08.212.810.2水不溶物（%0.200.380.360.38铁（%）0.020.090.0899999999铁(%)0.120.120.120.10用途回目录水玻璃的用途非常广泛，几乎遍及

6、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、 楞纸的胶粘剂、金属防腐

7、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、

8、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

9、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。7、铸造制型（芯）黏结剂 五十年代水玻璃吹二氧化碳工艺广泛应用，该工艺水玻璃加入量高、溃散性差，旧砂不能回用，浪费硅砂资源，大量外排固体废弃物，破坏生态环境，生产铸件质量 粗糙，使其面临被淘汰。酯硬化新型水玻璃自硬砂1999 年问世，水玻璃加入量 1.8-3

10、.0% ，强度高、溃散性好、旧砂可再生回用，回用率80-90% ，可使用时间可调，可用于机械化造型生产线，也可用于 单件小批量生产。可生产几公斤至几百吨的各种铸件， 现已在铁路车辆、冶金机械、重型机械、矿山机械、通用机械厂几十家企业推广应用。新型水玻璃被称为符合可持续发展的绿色环保型铸造黏结剂。主要特点 回目录 1、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。2、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。3、耐热性好硬化后形成的二氧化硅网状骨架

11、，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 C。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。4、耐碱性和耐水性差因和混合后易均溶于碱，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。其他相关知识 回目录 水玻璃基本知识常用的水玻璃分为钠水玻璃和钾水玻璃两类，俗称泡花碱。钠水玻璃为硅酸钠水溶液，分子式为 Na20 mSiO2。钾水玻璃为硅酸钾水溶液，分子式为 K20 mSiO2 土木工程中主要使用钠水玻璃。当工程技术要求较高时也

12、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 m 称为水玻璃的 模数 ，代表 Na2O 和 SiO2 的摩尔比，是 非常重要的 参数 。 m 值越大，水玻璃的粘度越高，但水中的溶解能力下降。当 m 大于 3.0 时，只能溶于热水中，给使用带来麻烦。 m 值越小，水玻璃的粘度越低，越易溶于水。土木工程中常用模数 m为2.62.8，既易溶于水又有较高的强度。我国生产的 水玻璃模数 一般在2.43.3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

13、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（Na2CO3 ），在13001400 C的高 温下煅烧生成液体硅酸钠 ，从炉出料口流出、制块或水淬成颗粒。再在高温或高温 高压水中溶解，制得溶液状水玻璃产品。水玻璃的凝结固化水玻璃在空气中的凝结固化与 石灰 的凝结固化非常相似， 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而凝 结硬化，其特点是：1、速度慢。 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。2、体积收缩。3、强度低。为加速水玻璃

14、的凝结固化速度和提高强度， 水玻璃使用时一般要求加入固化剂 氟硅酸钠 ，分子式为 Na2SiF6 。氟硅酸钠的掺量一般为 12% 15% 。掺量少，凝结固化慢，且强度低；掺量太 多，则凝结硬化过快，不便施工操作，而且硬化后的早期强度虽高，但后期强度明显 降低。因此，使用时应严格控制固化剂掺量，并根据气温、湿度、水玻璃的模数、密 度在上述范围内适当调整。即：气温高、模数大、密度小时选下限，反之亦然。速溶粉状硅酸钠速溶粉状硅酸钠又称 速溶泡花碱 、水合硅酸钠。该产品外观洁白，呈粉末状，均 匀性好。运输、储存和使用非常方便，特别适用于机械化、自动化操作。广泛应用于 冶金、电力、石化及建材工业中。被用

15、来做为 不定形耐火材料 中的粘结剂、工业清洗 剂、防腐剂， 在制皂和耐酸水泥、 精细陶瓷工业以及精密铸造业的快干剂和增强剂等。 速溶粉状硅酸钠产品还具有液体泡花碱所具有的一切性能和应用。 速溶粉状硅酸钠分子式Na20 mSiO2 nH20，式量一般在 280-350 之间。与通过机械粉碎的无水粉末 状硅酸钠相比，前者有许多宝贵性质，如水溶速度、纯净程度等。 速溶粉状硅酸钠属于精细化工产品，系对干法（芒硝法、纯碱法）泡花碱经过化料、过滤、调模、喷 雾干燥等加工过程制得的。、水玻璃 的主要技术性质（一）粘结力和强度较高水玻璃硬化后的主要成分为 二氧化硅 凝胶和固体，比表面积大，因而具有较 高的粘结

16、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 C。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。二、水玻璃的凝结固化水玻璃在空气中的凝结固化与石灰的凝

17、结固化非常相似， 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，其特点是：1 速度慢。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。2体积收缩。3强度低。为加速水玻璃的凝结固化速度和提高强度， 水玻璃使用时一般要求加入 固化 剂氟硅酸钠 .氟硅酸钠的掺量一般为12%15%。掺量少，凝结固化慢，且强度低；掺 量太多，则凝结硬化过快，不便施工操作，而且硬化后的早期强度虽高，但后期 强度明显降低。因此，使用时应严格控制固化剂掺量，并根据气温、湿度、水玻 璃的模数、密度在上述范围内适当

18、调整。 即：气温高、模数大、密度小时选下限， 反之亦然。三、水玻璃的应用（一） 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。（二） 加固土壤 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

19、， 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三）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。多矶防水剂常用胆矶（硫酸铜,）、红矶（重铬酸钾,K2Cr2O7 ）、明矶 （也称白矾， 硫酸铝 钾）、紫矾等四种矾。（四） 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。（五） 配制耐热胶凝、耐热砂浆

20、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。（六）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。1 水玻璃水泥浆的配制 :水玻璃水泥浆液配制的比例：水玻璃：水泥 =1 ：115 或 1：15 。水泥应用 425级普通硅酸盐水泥 ，若用泌水性较强的矿渣 硅酸盐水泥，可适量掺入三乙 醇胺，以降低其

21、泌水率。 配制时，将水玻璃溶液徐徐加入已调配好的水泥浆液中， 搅拌均匀即可。2 堵漏方法先查出漏水部位，以出水点为圆心，用冲击钻打孔，孔径 2040mm、深3070mm的圆柱形孔，孔壁应垂直于基底面，不可凿成外大里小的锥形孔， 孔内用水冲洗干净。 根据孔数， 按水玻璃水泥胶泥的配制方法， 迅速调制适量的 稠度合适的水泥胶泥， 用手捻成与孔径相近的锥体， 并迅速用拇指将锥体塞入孔 内，立即向孔壁四周挤压严密， 使之与孔壁结合紧密， 待胶泥硬化到一定程度再 脱手。水泥胶泥应随用随调，一次用完。如有不足处，再进行修补。最后，用 有 机硅防水砂浆（水泥：砂：硅水二1 : 2 . 5: 0 . 5,其中硅水为有机硅：水=1 : 9）抹平压光。