水玻璃基本知識(shí)概述

1、* *硅酸鈉基本知識(shí)簡(jiǎn)介英文名： Sodium silicate, Water glass.硅酸鈉是無(wú)色固體，密度2.4g/cm3 ,熔點(diǎn)1321K(1088 C )。溶于水成粘稠溶液，俗稱水玻璃、 泡花堿 。是一種無(wú)機(jī)粘合劑。固體硅酸鈉南方多稱水玻璃，北方多稱泡花堿，硅酸鈉的水溶液通稱水玻璃。純固體硅酸鈉為無(wú)色透明固體，市售硅酸鈉多含有某些雜質(zhì)，略帶淺藍(lán)色。硅酸鈉俗稱水玻璃，液體硅酸鈉為無(wú)色、略帶色的透明或半透明粘稠狀液體。固體硅酸鈉為無(wú)色、略帶色的透明或半透明玻璃塊狀體。形態(tài)分為液體、固體、水淬 三種。理論上稱這類物質(zhì)為“膠體”。普通硅酸鈉為略帶淺藍(lán)色塊狀或顆粒狀固體，高 溫高壓溶解后是略

2、帶色的透明或半透明粘稠液體。市面上出售的 AR分析純水玻璃為Na2SiO3 9H2O，放置在空氣中吸潮、結(jié)塊。在水中的極易溶解。泡花堿也就是硅酸鈉( Na2SiO3 )，溶于水后形成的粘稠溶液，通稱水玻璃，呈 堿性。它的用途非常廣泛，往往根據(jù)其粘結(jié)性強(qiáng)的特點(diǎn)，被用做硅膠，而且耐酸、耐 熱。有毒，但對(duì)一般的接觸沒(méi)有影響，誤食則會(huì)對(duì)人體的肝臟造成危害分類介紹1 、硅酸鈉分兩種，一種為 偏硅酸鈉 ，化學(xué)式 Na2SiO3 ，式量 122.00 。另一種 為正硅酸鈉，化學(xué)式 Na4SiO4 ，式量 184.04 。 2、正硅酸鈉是無(wú)色 晶體，熔點(diǎn) 1291K（1088 C ），不多見(jiàn)。水玻璃溶液因 水

3、解而呈堿性（比純堿稍強(qiáng)）。因系 弱酸鹽 所以遇 鹽酸 ，硫酸、 硝酸 、二氧化碳都能析出硅酸。 保存時(shí)應(yīng)密切防止二氧化碳進(jìn)入， 并應(yīng)使用橡膠塞以防粘住磨口玻璃塞。工業(yè)上常用純堿與石英共熔制取Na2CO3+SiO2 宀Na2SiO3+CO2 f,制品常因含亞鐵鹽而帶淺藍(lán)綠色。用為無(wú)機(jī)粘 接制劑（可與滑石粉等混合共用）， 肥皂 填充劑，調(diào)制耐酸混凝土，加入顏料后可做 外墻的涂料,灌入古建筑基礎(chǔ)土壤中使土壤堅(jiān)固以防倒塌。3、偏硅酸鈉是普通泡化堿與燒堿水熱反應(yīng)而制得的低分子晶體,商品有無(wú)水、 五水和九水合物,其中九水合物只有我國(guó)市場(chǎng)上存在,是在上世紀(jì)80 年代急需偏硅酸鈉而倉(cāng)促開(kāi)發(fā)的技術(shù)含量較低的應(yīng)急

4、產(chǎn)品，因其熔點(diǎn)只有42 C,貯存時(shí)很容易變?yōu)橐后w或膏狀, 正逐步被淘汰, 但由于一些用戶習(xí)慣和一些領(lǐng)域?qū)Y(jié)晶水不是很在意, 九水偏硅酸鈉還是有一定市場(chǎng)。生產(chǎn)方法硅酸鈉的生產(chǎn)方法分干法（固相法）和濕法（液相法）兩種。1、干法生產(chǎn) 是將石英砂 和純堿按一定比例混合后在反射爐中加熱到1400 C左右,生成熔融狀硅酸鈉；2 、濕法生產(chǎn)是將 燒堿 水溶液和石英粉在高壓釜內(nèi)共熱直接生成水玻璃,經(jīng)過(guò)濾 濃縮得成品水玻璃。物化性質(zhì) 回目錄 分子式塊狀硅酸鈉Na20 mSiO2分子量：122.054CAS NO.:1344-09-8石英砂和堿的配合比例即SiO2和Na2O的摩爾比決定著硅酸鈉的模數(shù)M ,模數(shù)即顯

5、示硅酸鈉的組成，又影響硅酸鈉的物理、化學(xué)性質(zhì)，因此不同模數(shù)的硅酸鈉有著不同的用處。廣泛應(yīng)用于普通鑄造、精密鑄造、造紙、陶瓷、粘土、選礦、高嶺土、 洗滌等眾多領(lǐng)域。硅酸鈉變質(zhì)原理J+Na2CO3Na2SiO3+CO2+H2O=H2SiO3技術(shù)指標(biāo)硅酸鈉水溶液的技術(shù)指標(biāo)指標(biāo)名稱技術(shù)指標(biāo)技術(shù)指標(biāo)技術(shù)指標(biāo)技術(shù)指標(biāo)二氧化硅（%）>24.6>26.0>29.2>25.7氧化鈉 （%）>7.0>8.2>12.8>10.2水不溶物（%<0.20<0.380.36<0.38鐵（%）<0.02<0.090.08<0.09波美度0.

6、35-0.370. 39-0.410 .50-0.520. 44-0.46模數(shù)3.5-3.73.1-3.42.2-2.52.6-2.9固體硅酸鈉的技術(shù)指標(biāo)指標(biāo)名稱技術(shù)指標(biāo)技術(shù)指標(biāo)技術(shù)指標(biāo)技術(shù)指標(biāo)模數(shù)3.5-3.73.13.42.62.92.22.5可溶固體（%）>99>99>99>99鐵(%)0.120.120.120.10用途回目錄水玻璃的用途非常廣泛，幾乎遍及國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)部門。在化工系統(tǒng)被用來(lái)制造硅膠、白炭黑、沸石分子篩、五水偏硅酸鈉、硅溶膠、層硅及速溶粉狀硅酸鈉、硅酸鉀鈉等各種硅酸鹽類產(chǎn)品，是硅化合物的基本原料。在經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)國(guó)家，以硅酸鈉為原 料的深加工系列產(chǎn)品已

7、發(fā)展到50余種，有些已應(yīng)用于高、精、尖科技領(lǐng)域；在輕工業(yè)中是 洗衣粉、肥皂等 洗滌劑 中不可缺少的原料，也是水質(zhì)軟化劑、助沉劑；在紡織 工業(yè)中用于助染、漂白和漿紗；在機(jī)械行業(yè)中廣泛用于鑄造、砂輪制造和金屬防腐劑等；在建筑行業(yè)中用于制造快干水泥、耐酸水泥防水油、土壤固化劑、耐火材料等； 在農(nóng)業(yè)方面可制造硅素肥料；另外用作石油催化裂化的硅鋁催化劑、肥皂的填料、 楞紙的膠粘劑、金屬防腐劑、水軟化劑、洗滌劑助劑、耐火材料和陶瓷原料、紡織品 的漂、染和漿料、礦山選礦、防水、堵漏、木材防火、食品防腐以及制膠粘劑等。 分述如下：1、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，

8、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(kāi)裂破壞。2 、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。3、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

9、用。多礬防水劑常用 膽礬 （硫酸銅， ）、紅礬（重鉻酸鉀， K2Cr2O7 ）、明礬（也 稱白礬，硫酸鋁鉀）、紫礬等四種礬。4、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。5、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。6、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?？砂韬统赡退崮z泥、耐酸沙漿和耐酸混凝土，適用于化工、 冶金 、 電

10、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。7、鑄造制型（芯）黏結(jié)劑 五十年代水玻璃吹二氧化碳工藝廣泛應(yīng)用，該工藝水玻璃加入量高、潰散性差，舊砂不能回用，浪費(fèi)硅砂資源，大量外排固體廢棄物，破壞生態(tài)環(huán)境，生產(chǎn)鑄件質(zhì)量 粗糙，使其面臨被淘汰。酯硬化新型水玻璃自硬砂1999 年問(wèn)世，水玻璃加入量 1.8-3.0% ，強(qiáng)度高、潰散性好、舊砂可再生回用，回用率80-90% ，可使用時(shí)間可調(diào)，可用于機(jī)械化造型生產(chǎn)線，也可用于 單件小批量生產(chǎn)?？缮a(chǎn)幾公斤至幾百噸的各種鑄件， 現(xiàn)已在鐵路車輛、冶金機(jī)械、重型機(jī)械、礦山機(jī)械、通用機(jī)械廠幾十家企

11、業(yè)推廣應(yīng)用。新型水玻璃被稱為符合可持續(xù)發(fā)展的綠色環(huán)保型鑄造黏結(jié)劑。主要特點(diǎn) 回目錄 1、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。2、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。3 、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 C。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。4 、耐堿性和耐水性差因和混合后易均溶于堿，故水玻璃不能在堿性環(huán)境中使

12、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。其他相關(guān)知識(shí) 回目錄 水玻璃基本知識(shí)常用的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 Na20 mSiO2。鉀水玻璃為硅酸鉀水溶液，分子式為K20 mSiO2 <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 m 稱為水玻璃的 模數(shù) ，代表 Na2O 和 SiO2 的摩爾比，是 非常重要的 參數(shù) 。 m 值越大，水玻璃的

13、粘度越高，但水中的溶解能力下降。當(dāng)m 大于 3.0 時(shí)，只能溶于熱水中，給使用帶來(lái)麻煩。m 值越小，水玻璃的粘度越低，越易溶于水。土木工程中常用模數(shù)m為2.62.8，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2.43.3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（Na2CO3 ），在13001400 C的高 溫下煅燒生成液體硅酸鈉 ，從爐出料口流出、制塊或水淬成顆粒。再在高溫或高

14、溫 高壓水中溶解，制得溶液狀水玻璃產(chǎn)品。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)。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 Na2SiF6 。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)

15、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。速溶粉狀硅酸鈉速溶粉狀硅酸鈉又稱 速溶泡花堿 、水合硅酸鈉。該產(chǎn)品外觀潔白，呈粉末狀，均 勻性好。運(yùn)輸、儲(chǔ)存和使用非常方便，特別適用于機(jī)械化、自動(dòng)化操作。廣泛應(yīng)用于 冶金、電力、石化及建材工業(yè)中。被用來(lái)做為 不定形耐火材料 中的粘結(jié)劑、工業(yè)清洗 劑、防腐劑， 在制皂和耐酸水泥、 精細(xì)陶瓷工業(yè)以及精密鑄造業(yè)的快干劑和增強(qiáng)劑等。 速溶粉狀硅酸鈉產(chǎn)品還具有液體泡花堿所具有的一切性能和應(yīng)用。速溶粉狀硅酸鈉分子式Na20 mSiO2 n

16、H20，式量一般在 280-350 之間。與通過(guò)機(jī)械粉碎的無(wú)水粉末 狀硅酸鈉相比，前者有許多寶貴性質(zhì)，如水溶速度、純凈程度等。速溶粉狀硅酸鈉屬于精細(xì)化工產(chǎn)品，系對(duì)干法（芒硝法、純堿法）泡花堿經(jīng)過(guò)化料、過(guò)濾、調(diào)模、噴 霧干燥等加工過(guò)程制得的。、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 二氧化硅 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

17、料配制水玻璃砂漿和混凝土?xí)r，耐熱度可達(dá) 1000 °C。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。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)， 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)

18、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 .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

19、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(kāi)裂破壞。（二）加固土壤 加固土壤地基：將水玻璃水泥漿，或水玻璃鋁酸鈉，配成漿料，灌入地基土壤內(nèi)， 或者將水玻璃與 氯化鈣 溶液交替灌入地基土壤內(nèi)， 由于水玻璃與所 添加的物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)， 其生成物填充土壤孔隙并起膠粘作用， 提高土壤的密 實(shí)程度，從而提高地基的承載能力。 在隧道工程中可用來(lái)加固隧道外圍的松軟土三）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。多磯防水劑常用膽磯（硫酸銅,）、紅磯（重鉻酸鉀,K2Cr2O7 ）、明磯 （也稱白礬， 硫酸鋁 鉀）、紫礬等四種礬。（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