硅酸鈉
[編輯本段]概述
水玻璃為硅酸鈉溶液狀態,南方多稱水玻璃,北方多稱泡花堿.硅酸鈉在以水為分散劑的體系中為無色、略帶色的透明或半透明粘稠狀液體.固體硅酸鈉為無色、略帶色的透明或半透明玻璃塊狀體.形態分為液體、固體、水淬三種.理論上稱這類物質為“膠體”.
普通硅酸鈉為略帶淺藍色塊狀或顆粒狀固體,高溫高壓溶解后是略帶色的透明或半透明粘稠液體.
[編輯本段]分子式
Na2O·mSiO2
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M,模數即顯示硅酸鈉的組成,又影響硅酸鈉的物理、化學性質,因此不同模數的硅酸鈉有著不同的用處.廣泛應用于普通鑄造、精密鑄造、造紙、陶瓷、粘土、選礦、高齡土、洗滌等眾多領域.
[編輯本段]技術指標
液體硅酸鈉的技術指標
指標名稱 技術指標
二氧化硅（%）≥24.6 ≥26.0 ≥29.2 ≥25.7
氧化鈉（%）≥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
鐵（%）≤0.02 ≤0.09 ≤0.08 ≤0.09
模數3.5-3.7 3.1-3.4 2.2-2.5 2.6-2.9
固體硅酸鈉的技術指標
指標名稱 技術指標
模數（M）3.5-3.7 3.1~3.4 2.6~2.9 2.2~2.5
可溶固體（%）≥99 ≥99 ≥99 ≥99
鐵(%) 0.12 0.12 0.12 0.10
[編輯本段]用途
水玻璃的用途非常廣泛,幾乎遍及國民經濟的各個部門.在化工系統被用來制造硅膠、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品,是硅化合物的基本原料.在經濟發達國家,以硅酸鈉為原料的深加工系列產品已發展到50余種,有些已應用于高、精、尖科技領域；在輕工業中是洗衣粉、肥皂等洗滌劑中不可缺少的原料,也是水質軟化劑、助沉劑；在紡織工業中用于助染、漂白和漿紗；在機械行業中廣泛用于鑄造、砂輪制造和金屬防腐劑等；在建筑行業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；在農業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、瓦楞紙的膠粘劑、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孔通道,提高材料的密度和強度,從而提高材料的抗風化能力.但水玻璃不得用來涂刷或浸漬石膏制品.因為水玻璃與石膏反應生成硫酸鈉（Na2SO4）,在制品孔隙內結晶膨脹,導致石膏制品開裂破壞.
2、加固土壤
將水玻璃與氯化鈣溶液交替注入土壤中,兩種溶液迅速反應生成硅膠和硅酸鈣凝膠,起到膠結和填充孔隙的作用,使土壤的強度和承載能力提高.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速度很快,一般為幾分鐘,其中四礬防水劑不超過1min,故工地上使用時必須做到即配即用.
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.水玻璃耐熱砂漿和混凝土主要用于高爐基礎和其他有耐熱要求的結構部位.
6、防腐工程應用
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、密實抗滲、價格低廉、使用方便.可拌和成耐酸膠泥、耐酸沙漿和耐酸混凝土,適用于化工、冶金、電力、煤炭、紡織等部門各種結構的防腐蝕工程,是紡酸建筑結構貯酸池、耐酸地坪、以及耐酸表面砌筑的理想材料.
[編輯本段]分類和組成
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Na2O·nSiO2和K2O·nSiOz.鉀水玻璃為硅酸鉀水溶液,分子式為K2O·nSiO2 .土木工程中主要使用鈉水玻璃.當工程技術要求較高時也可采用鉀水玻璃.優質純凈的水玻璃為無色透明的粘稠液體,溶于水.當含有雜質時呈淡黃色或青灰色.
鈉水玻璃分子式中的n稱為水玻璃的模數,代表Na2O和SiO2的分子數比,是非常重要的參數.n值越大,水玻璃的粘性和強度越高,但水中的溶解能力下降.當n大于3.0時,只能溶于熱水中,給使用帶來麻煩.n值越小,水玻璃的粘性和強度越低,越易溶于水.故土木工程中常用模數n為2.6～2.8,既易溶于水又有較高的強度.
我國生產的水玻璃模數一般在2.4～3.3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1300～1400℃的高溫下煅燒生成固體 ,再在高溫或高溫高壓水中溶解,制得溶液狀水玻璃產品.
[編輯本段]凝結固化
水玻璃在空氣中的凝結固化與石灰的凝結固化非常相似,主要通過碳化和脫水結晶固結兩個過程來實現.
隨著碳化反應的進行,硅膠（ ）含量增加,接著自由水分蒸發和硅膠脫水成固體SiO2而凝結硬化,其特點是：
1、速度慢.由于空氣中CO2濃度低,故碳化反應及整個凝結固化過程十分緩慢.
2、體積收縮.
3、強度低.
為加速水玻璃的凝結固化速度和提高強度,水玻璃使用時一般要求加入固化劑氟硅酸鈉,分子式為 .其反應式如下：
氟硅酸鈉的摻量一般為12%～15%.摻量少,凝結固化慢,且強度低；摻量太多,則凝結硬化過快,不便施工操作,而且硬化后的早期強度雖高,但后期強度明顯降低.因此,使用時應嚴格控制固化劑摻量,并根據氣溫、濕度、水玻璃的模數、密度在上述范圍內適當調整.即：氣溫高、模數大、密度小時選下限,反之亦然.
[編輯本段]主要性質
1、粘結力和強度較高
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力.但水玻璃自身質量、配合料性能及施工養護對強度有顯著影響.
2、耐酸性好
可以抵抗除氫氟酸（HF）、熱磷酸和高級脂肪酸以外的幾乎所有無機和有機酸.
3、耐熱性好
硬化后形成的二氧化硅網狀骨架,在高溫下強度下降很小,當采用耐熱耐火骨料配制水玻璃砂漿和混凝土時,耐熱度可達1000℃.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已硬化水玻璃進行酸洗處理,提高耐水性.
[編輯本段]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.該產品外觀潔白,呈粉末狀,均勻性好.運輸、儲存和使用非常方便,特別適用于機械化、自動化操作.廣泛應用于冶金、電力、石化及建材工業中.被用來做為不定形耐火材料中的粘結劑、工業清洗劑、防腐劑,在制皂和耐酸水泥、精細陶瓷工業以及精密鑄造業的快干劑和增強劑等.速溶粉狀硅酸鈉產品還具有液體泡花堿所具有的一切性能和應用.速溶粉狀硅酸鈉分子式Na2O·nSiO2·nH2O,式量一般在280-350之間.與通過機械粉碎的無水粉末狀硅酸鈉相比,前者有許多寶貴性質,如水溶速度、純凈程度等. 速溶粉狀硅酸鈉屬于精細化工產品,系對干法（芒硝法、純堿法）泡花堿經過化料、過濾、調模、噴霧干燥等加工過程制得的.