水玻璃的检测及硬化机理.
水玻璃的测定
水玻璃的测定
水玻璃是含水的多硅酸钠，为粘稠状液体，除水分外，其主要成分为氧化钠和二氧化硅（Na2O：SiO2一般为1：3.3）。
水玻璃的化学分析，一般只测定水分、氧化钠和二氧化硅。
１水分的测定
⒈１分析步骤
称取2～3g二水石膏，置于瓷坩锅内，在800～850℃的高温炉内灼烧2～2.5h。
取出，放在干燥器中，冷至室温，称量。
再于上温度下灼烧03min，取出，冷却，称量。
如此反复灼烧，直至衡量。
然后在坩锅称取1～2g水玻璃试样，于电炉上用低温小心蒸发至干，再将瓷坩锅放入800～850 ℃的高温炉内
灼烧2～2.5h。
取出，放在干燥器中，冷至室温，称量。
再于上温度下灼烧
03min，取出，冷却，称量。
如此反复灼烧，直至衡量。
⒈２结果表示
试样中水分的质量百分数按(１)计算:
m1 － m2
H2O＝————×100.............(１)
m
式中：m1—坩锅、石膏灼烧后以及水玻璃试样的总质量,g;
m2—坩锅、石膏及水玻璃试样在灼烧后的总质量,g;
m—水玻璃试样的质量,g。
２氧化钠的测定
⒉１分析步骤
在已知质量的干燥的称量瓶中，准确称入约1g试样，然后用煮沸除去 CO2 后的热水冲洗，移入250mL的锥形瓶中，再加入100mL已冷却煮沸除去CO2的水，充分摇荡。
待试样完全溶解后，加数滴溴甲酚绿甲基红混合指示剂溶液，用［c（HCl）＝0.5mol／L ］盐酸标准滴定溶液滴定至溶液由绿色变为微红色即为终点。
⒉２结果表示
试样中水分的质量百分数按式(２)计算:。
水玻璃试验
水玻璃试验水玻璃系列试验水玻璃的化学式是Na2SiO3，它具有无机材料的很多特性，在建筑方面可以作灌浆材料，还可作为速凝剂、胶凝剂，其使用情况介绍如下；1．水玻璃能显著加快水泥的凝固施加，所以在混凝土或者砂浆的喷涂、堵水施工中使用。
2．因为水玻璃能是水泥速凝，所以可作为堵漏和充填裂隙的速凝剂。
3．水玻璃（或硅溶胶）—水泥类浆液，在泥浆施工法中，用作泥浆的固结（在地基内）以及对废液、废渣的固化处理。
4．水玻璃与相应的化学试剂反应是比较好的化学灌浆材料。
水玻璃化学灌浆材料是指水玻璃在胶凝剂的作用下，产生凝胶的一种化学灌浆材料。
大致分为在碱性区域凝胶化的碱类和中性——酸性区域凝胶化非碱类浆材，碱类浆材目前研究已经比较深入，按胶凝剂的不同可分为酸反应剂（小苏打NaHCO3、磷酸H3PO4、硫酸氢钠NaHSO4、氟硅酸钠Na2SiF6、硫酸铵（NH4）SO4等），金属盐反应剂（氯化钙CaCl2、硫酸铝Al2SO4等）以及碱性反应2剂（铝酸钠NaAlO2等）三种。
亦可按胶凝剂分为有机类和无机类水玻璃浆材。
试验目的：通过水玻璃与酸性及金属盐反应剂的反应，了解水玻璃的性质，并通过系列试验验证何种反应剂适合在工程中进行致密饱和砂层的灌浆使用。
试验材料：水玻璃（3.6模）、小苏打（NaHCO3）、冰醋酸、CaCl2、MgCl2等。
试验步骤：1．水玻璃与氯化钙、氯化镁溶液2．水玻璃与冰醋酸溶液3．水玻璃与小苏打溶液4．水玻璃与稀硫酸溶液5．根据以上试验选择出较为适合工程中使用的材料进行进一步的试验。
实验操作：水玻璃不是单一的化合物，而是氧化钠（Na2O）与无水二氧化硅（SiO2）以各种比率结合的，其分子式Na2O·nSiO2（n为克分子比）或以Na2SiO3表示的化学物质。
一、水玻璃与氯化钙、氯化镁溶液氯化钙、氯化镁系金属盐反应剂，是在水玻璃溶液连成絮状的带有负电的亲水性分子胶体硅酸中，添加无机盐析出沉淀的性质的反应剂，其反应是瞬时进行的。
水玻璃固化原理
水玻璃固化原理
水玻璃在固化过程中，是通过硬化反应形成胶凝物而固化的。
这种反应属于酸碱反应，其化学方程式为：
nSiO2 + Na2O → (Na2SiO3)n + nH2O
其中，n的值取决于反应物的量。
水玻璃中的二氧化硅(SiO2)和氢氧化钠(Na2O)在混合时，会在水分子的作用下产生条件反应，生成硅酸钠八元环(Na2SiO3)。
在反应中，大量的水被释放，使得八元环保持水合状态。
八元环在水中呈现出透明的胶状物。
由于水玻璃具有高度稳定性和化学惰性，想要水玻璃固化就需要将其八元环断开，形成三元环，使其分子间的缩合作用加强，产生交联反应，引起内应力的增加而固化。
在这种反应中，Na+离子与Si-O-Si平面上的Si-O-Si平面上的Si-O-链交叉反应，形成密实的三维网状结构，从而使水玻璃固化。
这个固化的时间周期长度和硬化程度主要受到使用水玻璃的具体含量及其搭配材料、温度、湿度等因素的影响。
水玻璃固化后，形成了一种致密的水玻璃固体，其物理性质和化学性质都会发生改变。
水玻璃固化后的材料不仅硬度大幅提高，内在亲水性也会增强，不易被水冲刷，对硫酸盐、氯化物等强酸强碱有一定的耐腐蚀能力。
总的来说，水玻璃固化的本质就是化学反应，通过形成三维网状结构，从而使得水玻璃由液态变为固态。
水玻璃的检测及硬化机理.
表1 水玻璃的浓度与模数临界值的对应关系
模数M 临界含量 （质量分数，%）
2.0 2.2 2.4 2.6 2.8 3.0 3.2 3.4 3.6 3.8 4.0 57 56 54 52 49 46 42 39 35 33 32
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依靠失水而超越临界值，被称为物理硬化；而依靠
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(SiO2 ) M 1.032 ( Na2O)
式中 M—水玻璃的模数；
ω (SiO2)—SiO2的质量分数，％； ω (Na2O)—Na2O的质量分数，％； 1.032—Na2O与SiO2相对分子质量的比值。
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升高模数和失水而超越临界值，则被称为化学硬化（例
如：吹CO2、加有机酯等）。
假如只升高模数而不创造失水条件，则生成含水软 胶或沉淀SiO2，不能形成高杨氏模量的固相。
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2. 强化阶段
硬化的水玻璃依赖进一步的失水而增加强度，称为
强化阶段。 在强化阶段，可以采取各种措施来提高水玻璃模数 和去除水玻璃中的水分，促使水玻璃硬化。 例如，采用加热烘干法、微波烘干法、CO2气体硬
化法、硅铁粉自硬砂、β硅酸二钙自硬砂、有机酯自硬砂、
真空置换硬化法（VRH）等。
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水玻璃的粘结强度与水玻璃的模数、浓度、硬化方法 密切相关。
不同的硬化工艺，不同的气候条件、为了达到最佳的
强度性能，对水玻璃的模数和浓度都有特定的要求。 考虑到获得更好的抗吸湿性，生产中，对水玻璃粘结 剂的硬化应采取“强脱水，少反应”的原则。
水玻璃的固化机理及其耐水性的提高途径-精选资料
水玻璃的固化机理及其耐水性的提高途径1 引言水玻璃是一种性能良好的胶凝剂，是多种聚硅酸盐的复杂溶液，但是各个聚硅酸的聚合度和分子结构及其含量均无法测定，原因是水玻璃的组成不仅随模数、浓度和电解质含量而改变，而且也随存放时间而不断变化。
水玻璃可分为硅酸钠水玻璃、硅酸钾水玻璃、硅酸锂水玻璃、硅酸盐季胺水玻璃和钾钠硅酸盐水玻璃等。
但除硅酸钠水玻璃得到大量应用外，其他硅酸盐水玻璃用量较少。
2 水玻璃的固化特性水玻璃的主要参数是模数(水玻璃中SiO2和Na2O的摩尔比值，用m表示)、密度(水玻璃溶液中含有的Na2O?mSiO2百分质量，用C表示)和客盐浓度。
以钠水玻璃为例，若模数小于2、浓度＜40%时是(聚)硅酸钠的真溶液，浓度提高时则析出多种硅酸钠晶体(水合晶体或无水晶体)，不会生成胶粒，不会形成真溶液和胶体溶液并存体系，即不会生成“水玻璃”；若模数≥4、浓度＞32%，则基本上已硅溶胶化，不再含有真溶液，也不宜称作水玻璃。
假如体系内还含其他盐类(称作客盐)且浓度＞0.1mol/L，它即可藉凝胶化而趋向固化，应称作硅凝胶或硅酸凝胶。
水玻璃内真溶液占的份额愈大，则水玻璃愈稳定；胶体溶液占的份额愈大，则愈容易因凝胶化而固化。
水玻璃接近凝胶化点时，真溶液大部分消失，基本上呈胶体溶液状态，此时处于临界值。
从临界值再往前一步(即模数或浓度增大些)，即因凝胶化而趋向固化。
但在凝胶化点以下一定范围内，含有客盐＞0.1mol/L 时，ξ电位被迫降到临界值时，也会转变成凝胶而趋向固化。
以硅酸钠水玻璃的相应问题进行分析。
硅酸钠水玻璃的水解反应可简要地归纳为反应式（1）。
而NaOH又会进一步电离成Na+ 和OH-，从而使水玻璃溶液呈碱性反应。
水玻璃溶液实际上是胶体溶液，胶核是由二氧化硅聚集体构成，胶核又会吸附溶液中被电离出的n个SiO32-；同时硅酸钠中也有2n个Na+离子电离出来，其中也会有2(n-x)个Na+离子被吸附在SiO32-周围。
水玻璃基本概述
水玻璃基本概述水玻璃俗称“泡花碱”，是一种重要的硅化工产品，不仅可以直接使用，还可以对其进行深加工，生产出一系列产品，应用在各行各业。
水玻璃是一种可溶于水的碱金属硅酸盐，根据其碱金属氧化物的不同，可分为硅酸钠水玻璃、硅酸钾水玻璃、硅酸锂水玻璃、硅酸盐季胺水玻璃和钾钠硅酸盐水玻璃等。
目前，硅酸钠水玻璃的应用最为广泛。
一、水玻璃的生产生产水玻璃的方法有湿法和干法两种。
湿法生产又分为传统湿法工艺和活性SiO2常压生产工艺两种。
传统湿法工艺是将石英砂和苛性钠溶液在压蒸锅（2～3个大气压）内用蒸汽加热并搅拌，使其直接反应而成液体水玻璃；活性SiO2常压生产工艺是在常压下利用工业副产品或者下脚料中的活性SiO2加热与烧碱反应生成硅酸钠。
干法（碳酸盐法）生产是将石英砂和碳酸钠磨细拌匀，在熔炉内于1 300～1 400℃温度下熔化，按反应生成固体水玻璃，然后在水中加热溶解而成液体水玻璃。
反应方程式如下：Na2CO3+nSiO2→Na2O·nSiO2+CO2↑Na2O·nSiO2分子式中的n值为硅酸钠中氧化硅和氧化钠的分子比，称为水玻璃的模数，用M s来表示，一般为1.5～3.5，是水玻璃的重要参数。
模数越大，水玻璃在水中的溶解能力越低，胶体组分含量相对增多，黏结能力、强度、耐酸性和耐热性也越高，但难溶于水，不易稀释，不便施工。
建筑工程中常用的水玻璃是硅酸钠水玻璃（Na2O·nSiO2，简称钠水玻璃）和硅酸钾水玻璃（K2O·nSiO2，简称钾水玻璃），常用的模数为2.6～3.0。
在生产低模数的水玻璃时，块状的硅酸钠吸收空气中的水蒸气和二氧化碳，会在水玻璃表面生成一层白色的碳酸盐膜，使水玻璃失去透明性，所以，低模数水玻璃是不能在潮湿空气中长期放置的。
高模数的水玻璃可以长期暴露在空气中。
二、水玻璃的水解及性能1.水玻璃的水解根据M s的大小，水玻璃分中性和碱性水玻璃。
M s≥3.0为中性水玻璃，M s ＜3.0为碱性水玻璃，但不管是中性还是碱性水玻璃，水解后的水溶液均呈碱性，pH在11到12之间。
水玻璃材料改性、硬化机理及应用前景
（２）在 水玻 璃 中加 入一 定 量 的磷 酸 盐 、硼酸 盐 、铝 酸 盐 、钛 酸盐 、锆酸 盐等搅拌加 热 。进行钠 水 玻 璃 的 老 化 过 程 是 其 内 部 能 量 缓 慢 释 放 的 过
程 ，防止水 玻璃 的老化就 必须 向老化 的水玻 璃体 系 中输
料 ，而 碱激发工 业废渣 胶凝材料 是一种 具有极 大开 发价 硅 酸钠 水玻璃 Ｎａ２０·ｎＳｉＯ ，还 有硅 酸钾 Ｋ２０·ｎＳｉＯ 。通 常
值和应 用前景 的环境友 好型胶凝 材料『１ｌ ２１。随着我 国工业 把水玻璃 组成 中的二氧化 硅和氧化 钠 （或氧化钾 ）的克分
现代 化 的进程 加速 ，各 种工 业产 生大 量 的钢渣 、矿渣 、粉 子摩尔 数之 比。称 为模数 Ｍ。 硅酸钠 在 以水为 分散 剂 的
煤 灰 等 工 业 废 渣 对 环 境 的 影 响极 其 严 重 ． 因 此 对 工 业 废 体系 中为无色 、浅色 的透明或半 透明粘 稠状液体 ；固体硅
渣 的再 利用研 究具有 重要 的地 位 。水 玻璃材 料 的研发将 酸 钠 为 无 色 、浅 色 的透 明 或 半 透 明玻 璃 块 状 体 。
是 一个全 新 的方 向 。预 期成 为一 种节 能 、低 成本 、环 境友
水玻 璃在 空气 中的凝 结 固化与石灰 非 常相似 ，主要
好 型的高性 能材料 ．为实现 我 国材料 行业 的可持 续发展 通过碳 化和脱 水结 晶固结两个 过程来 实现 。随着碳 化反
奠 定 基 础 。
应 的进 行硅胶 含量增加 ， 自由水分蒸 发和硅 胶脱 水成 固
水 玻璃硬 化后 的主要成 份是硅 凝胶 固体 ．比先 前 的 浇注后 的砂 型通过振 动即能实 现落砂 ，彻底解 决 了水 玻
水玻璃固化原理
水玻璃固化原理水玻璃固化原理是指通过水玻璃在特定条件下发生硬化反应，形成一种硬化的材料。
水玻璃，又称硅酸钠，是硅酸盐类胶凝材料的一种。
它在工业生产和科研领域被广泛应用，例如用于制备无机防水材料、粘合剂、涂料、胶粘剂等。
水玻璃固化原理包括化学反应和物理变化两个方面。
化学反应是硅酸钠分子和空气中的二氧化碳分子发生反应生成二氧化硅，水玻璃得到固化，形成无机胶凝材料。
物理变化则是指水玻璃在液态状态下变为固态状态的过程。
在工业生产和科研领域，水玻璃固化原理得到了广泛应用。
为了更好地了解和掌握水玻璃固化原理，我将深入探讨水玻璃固化的化学反应和物理变化过程，并介绍水玻璃固化的应用和发展前景。
一、水玻璃的化学反应固化原理水玻璃在固化过程中首先需要发生化学反应。
水玻璃（Na2O·nSiO2）是由硅酸盐和碱金属氧化物（如氢氧化钠）按一定摩尔比制得的，它的主要成分是SiO2和Na2O。
当水玻璃与空气中的二氧化碳发生反应时，会生成硅酸盐胶凝材料。
这个反应过程称为水玻璃的碳化反应。
1.碳化反应的化学方程式根据化学方程式，水玻璃和二氧化碳发生碳化反应的化学方程式为：Na2O·nSiO2 + CO2 → SiO2 + Na2CO3当水玻璃与二氧化碳接触时，硅酸盐分子中的Na2O会与空气中的CO2反应生成Na2CO3和SiO2。
在这个反应过程中，SiO2逐渐沉淀，形成一种类似玻璃的无机硅酸盐固体，这就是水玻璃的固化过程。
而生成的Na2CO3则可以在洗涤之后溶解并被洗掉，残留下来的SiO2形成了水玻璃固化后的硅酸盐胶凝材料。
2.碳化反应的影响因素碳化反应的速度和程度受多种因素影响。
首先，温度是影响碳化反应速率的重要因素，一般来说，温度越高，反应速率越快。
其次，湿度和二氧化碳浓度也会影响碳化反应的进行，湿度越高，反应速率越快，而CO2浓度越高，反应速率也会越快。
此外，水玻璃的成分和类型也会对碳化反应有一定影响，不同类型的水玻璃碳化反应的速率和程度也会有所差异。
水玻璃的固化机理及其耐水性的提高途径
水玻璃的固化机理及其耐水性的提高途径作者：康永来源：《佛山陶瓷》2011年第05期摘要：伴随环保要求的提升和人们环境意识的提高，水玻璃作为一种环境友好型粘结剂受到广大研究者以及消费者的垂青。
但水玻璃因其自身的结构而导致的固化后耐水性差的问题尚未得到彻底的解决，而不同的固化途径产生的固化机理亦是琳琅满目，从而使水玻璃在其应用原理以及解决其相应的缺陷上受到阻碍。
文中对近几年来所研究的水玻璃固化机理以及提高其耐水性途径进行了详细的分析，以拓宽水玻璃的改性研究及应用领域。
关键词：水玻璃；固化机理；耐水性；硅凝胶；硅胶粒1 引言水玻璃是一种性能良好的胶凝剂，是多种聚硅酸盐的复杂溶液，但是各个聚硅酸的聚合度和分子结构及其含量均无法测定，原因是水玻璃的组成不仅随模数、浓度和电解质含量而改变，而且也随存放时间而不断变化。
水玻璃可分为硅酸钠水玻璃、硅酸钾水玻璃、硅酸锂水玻璃、硅酸盐季胺水玻璃和钾钠硅酸盐水玻璃等。
但除硅酸钠水玻璃得到大量应用外，其他硅酸盐水玻璃用量较少。
2 水玻璃的固化特性水玻璃的主要参数是模数(水玻璃中SiO2和Na2O的摩尔比值，用m表示)、密度(水玻璃溶液中含有的Na2O·mSiO2百分质量，用C表示)和客盐浓度。
以钠水玻璃为例，若模数小于2、浓度＜40%时是(聚)硅酸钠的真溶液，浓度提高时则析出多种硅酸钠晶体(水合晶体或无水晶体)，不会生成胶粒，不会形成真溶液和胶体溶液并存体系，即不会生成“水玻璃”；若模数≥4、浓度＞32%，则基本上已硅溶胶化，不再含有真溶液，也不宜称作水玻璃。
假如体系内还含其他盐类(称作客盐)且浓度＞0.1mol/L，它即可藉凝胶化而趋向固化，应称作硅凝胶或硅酸凝胶。
水玻璃内真溶液占的份额愈大，则水玻璃愈稳定；胶体溶液占的份额愈大，则愈容易因凝胶化而固化。
水玻璃接近凝胶化点时，真溶液大部分消失，基本上呈胶体溶液状态，此时处于临界值。
从临界值再往前一步(即模数或浓度增大些)，即因凝胶化而趋向固化。
水玻璃工艺二
水玻璃砂工艺二3.2.2 水玻璃自硬砂水玻璃砂在混砂时加入硬化剂，在室温下能够自硬；砂型（芯）在硬化后起模，称之为自硬砂。
早期的水玻璃自硬砂的硬化剂多以粉状材料为主，如β硅酸二钙（赤泥、炉渣或合成β硅酸二钙）、硅铁粉、氟硅酸钠等。
使用这些粉状材料，使水玻璃加入量居高不下，导致型砂溃散性变差。
有机酯水玻璃自硬砂以液体材料为硬化剂，相对于粉状硬化剂，水玻璃加入量降低了1/2～1/3，比强度提高一倍以上，1000℃残留强度降低了90％左右。
表3－25是有机酯水玻璃自硬砂与固体硬化剂自硬砂配比及性能对比。
图3－26是混合料的配比（质量比）为原砂（福建水洗海砂）100，有机酯0.28，水玻璃 2.8时的有机酯硬化水玻璃砂在不同温度下的残留强度值图3－26 有机酯水玻璃砂不同温度下的残留强度表3－25有机酯水玻璃自硬砂与固体硬化剂水玻璃自硬砂配比及性能对比序号配比（质量比）性能原砂水玻璃硬化剂其他终强度/MPa 1000 ℃残留强度（抗压强度）/MPa1 100 7 赤泥4～5 －＞0.9 －2 100 6 ～7 电炉渣5～7 水1～2 0.4 ～0.7 －3 100 5 ～6 硅铁粉1～2 ω（NaOH）＝－－10％溶液0.5～1.04 100 2.5 ～2.8 有机酯0.22～－≈ 2 ≈ 0.20.343.2.2.1 有机酯水玻璃自硬砂的硬化机理有机酯水玻璃自硬砂的硬化可分为如下三个阶段;第一阶段，有机酯在碱性水溶液中发生水解，生成有机酸或醇。
这个阶段时间的长短取决于有机酯与水玻璃的互溶性和水解速度，它决定了型砂的可使用时间的长短。
化学反应通式如下：RCOOR ˊ +xH 2O OH- RCOOH+Rˊ OH第二阶段，有机酯和水玻璃反应，使水玻璃模数升高，且整个反应过程为失水反应，当反应时水玻璃的粘度超过临界值，型砂便失去流动性而固化。
化学反应通式如下：Na 2O ·mSiO 2·nH 2O+xRCOOH （1－x/2）Na 2O·mSiO 2·(n+x/2)H2O+xRCOONa以上两步总的反应式为:xRCOOH ˊ + Na 2O· mSiO 2· nH 2O+xH 2O （1－x/2）Na 2O· mSiO 2· (n+x/2)H2O+xRˊ OH+xRCOONa第三阶段，水玻璃进一步失水强化。
水玻璃的检测方法
水玻璃的检测方法水玻璃呢，在好多地方都有用处，那怎么检测它也是个挺有趣的事儿 。
咱先说说密度检测吧。
这就像给它称体重一样 。
可以用密度计来测哦。
把水玻璃溶液倒在合适的容器里，然后轻轻地把密度计放进去，等它稳定了，就可以读出数值啦。
要是没有密度计呢，也有土办法。
通过测量一定体积的水玻璃溶液的质量，再用质量除以体积，就可以算出密度啦。
不过这个过程要很小心，量体积的时候可不能有误差哦，不然算出的密度就不准啦。
再讲讲模数的检测。
这模数可是水玻璃的一个重要指标呢。
有一种化学分析的方法，要用到酸和碱这些东西哦。
简单说呢，就是通过和酸反应，然后用碱来滴定，根据反应的化学计量关系，就可以算出模数啦。
这个过程就像是一场小小的化学魔术表演，各种试剂在那里发生反应，最后就得出我们想要的结果啦。
不过这可需要一点化学知识基础哦，要是不小心弄错了试剂的量，那结果可就大相径庭啦。
还有水不溶物的检测。
把水玻璃溶液过滤，然后把过滤后的残渣收集起来，烘干，再称一下重量。
这个残渣的重量占水玻璃溶液总重量的比例就是水不溶物的含量啦。
就像把水玻璃里的“小杂质”都挑出来称称有多少一样。
这一步要注意过滤的时候要彻底，可不能让那些小杂质偷偷跑掉哦，不然测出来的水不溶物含量就比实际的少啦。
水玻璃的外观检测也不能少呀。
咱们就用肉眼看，看看它是不是清澈透明的，有没有悬浮物或者沉淀物。
要是水玻璃看起来浑浊不清，那可能就有点问题啦。
这就像是看一个人是不是精神饱满一样，清澈透明的水玻璃就像是精神抖擞的小战士，准备好去发挥它的作用啦。
这些检测方法虽然听起来有点复杂，但是只要我们细心一点，按照正确的步骤来，就能很好地检测水玻璃啦。
而且通过这些检测，我们就能更好地了解水玻璃的质量，让它在建筑呀、化工呀等各种领域更好地发挥作用呢。
。
水玻璃复合材料
水玻璃复合材料摘要：水玻璃复合材料是一种利废、节能、低污染的高绿色度材料，在国家提倡“节能减排”的形势下，研究和应用水玻璃环境友好型材料必然会引起良好地市场效益。
本文对近年来国内外水玻璃的特性、改性、硬化机理和应用领域以及制备方法做了相应的研究。
关键词：水玻璃,复合材料,节能,溶胶-凝胶法Sodium silicate composite materialsChen huan(mianyang vocational technical college material engineering analysis of 111 classMianyang 621010)Abstract the sodium silicate composite materials is a recycling, energy saving, low pollution and high degree of green material, in the state advocates "energy conservation and emission reduction in" the situation, research and application of sodium silicate environment friendly materials will inevitably lead to good market benefit. In this paper the characteristics of sodium silicate at home and abroad in recent years, modification, hardening mechanism and application areas and preparation methods did corresponding research.Keywords s odium silicate, composite material, energy saving, sol-gel method水玻璃是碱激发工业废渣胶凝材料中的一种重要原料，而碱激发工业废渣胶凝材料被认为是一种具有极大开发价值和应用前景的环境友好型胶凝材[1]-[2]。
水玻璃砂的硬化方法
国内外几十年来对树脂砂铸造工艺的应用实践表明：树脂砂虽然具有铸件尺寸精度高，表面光洁，造型效率高，可以制造形状复杂和内部质量要求严格的铸件，旧砂回收再生容易等优点;但是，树脂砂的生产成本高，环境污染严重，在人们对于自身生存条件和环境的要求日趋严格的条件下，由于车间劳动保护和生产环境卫生方面的投资很大，树脂砂的应用受到一定限制。
而水玻璃无色、无臭、无毒，在混砂造型、硬化和浇铸过程中都没有刺激性或有毒气体溢出。
故近年来许多国家对水玻璃砂重新重视起来。
水玻璃砂的硬化方法可分为热硬法、气硬法和自硬法三大类，包括很多种方法。
但目前常用的硬化方法主要有以下两种：1、普通CO2气硬法此法是水玻璃粘结剂领域里应用最早的一种快速成型工艺，由于设备简单，操作方便，使用灵活，成本低廉，在国内外大多数的铸钢件生产中得到了广泛的应用。
CO2气体硬化水玻璃砂的主要优点是：硬化速度快，强度高;硬化后起模，铸件精度高。
普通CO2气体硬化水玻璃砂的缺点是：型(芯)砂强度低，水玻璃加入量(质量分数)往往高达7~8%或者更多;含水量大，易吸潮;冬季硬透性差;溃散性差，旧砂再生困难，大量旧砂被废弃，造成环境的碱性污染。
2、有机酯自硬法此法是采用液体的有机酯代替CO2气体作水玻璃的硬化剂。
这种硬化工艺的优点是：型(芯)砂具有较高的强度，水玻璃加入量可降至3.5%以下;冬季硬透性好，硬化速度可依生产及环境条件通过改变粘结剂和固化剂种类而调整(5～150min);型(芯)砂溃散性好，铸件出砂清理容易，旧砂易干法再生，回用率≥80%，减少水玻璃碱性废弃砂对生态环境的污染，节约废弃砂的运输、占地等费用，节约优质硅砂资源;型砂热塑性好，发气量低，可以克服呋喃树脂砂生产铸钢件时易出现的裂纹、气孔等缺陷;可以克服CO2水玻璃砂存在的砂型表面稳定性差、容易过吹等工艺问题，铸件质量和尺寸精度可与树脂砂相媲美;在所有自硬砂工艺中生产成本最低，劳动条件好。
该硬化工艺的主要缺点是：型芯砂硬化速度较慢，流动性较差。
(整理)水玻璃有机脂自硬砂的研究
水玻璃有机脂自硬砂的研究一、前言：在单件小批量的铸件生产中，我国应用自硬型砂工艺来改善手工造型工人的劳动条件，提高劳动效率，改善铸件质量，取得了积极的成果，我国从七十年代初期开始，便对水玻璃自硬砂着手研究开发。
根据我国长期来在铸钢生产中应用这种自硬砂的体会，认为水玻璃有机脂没有呋喃树脂砂所存在的那么严重的环保，价格，气孔缺陷，铸钢增碳等问题，而且适应性强。
二、影响硬化反应的因素：水玻璃有机脂自硬砂是以石英砂（或其它特种砂）为原砂，水玻璃为粘结剂，易水解的液状有机脂为硬化剂的自硬性型砂。
影响水玻璃有机脂硬化反应的因素很多，其中主要有三个因素，有机脂的种类、水玻璃模数、环境温度。
1、脂的种类的影响有机脂的种类很多，它们的化学性又大不相同，与水玻璃之间硬化反应的速度相差悬殊，据有关资料介绍可以快到几分钟，慢到几小时，这样就可以根据生产需要，选用不同速度的硬化剂搭配。
为了解决冬季MDT-901硬化反应过慢的问题，在MDT-901中加入适量的1#调节脂，硬化反应速度显著加快，表1是采用2.6模数水玻璃的对比试验数据。
2、水玻璃模数的影响试验证明水玻璃模数越高，硬化反映速度越快。
表2是不同模数的水玻璃硬化反应的数据。
混合脂和MDT-901硬化反映速度对比（其它条件相同）表13、环境温度的影响系统温度是大多数化学反应的条件之一，造型是在敞开的条件下操作，所以环境温度——气温对硬化反应速度的影响很大，为适应生产需要，低温季节必须使用硬化调节脂（见表1）表3数据说明温度对硬化反应的影响。
表2：不同模数的水玻璃硬化反应速度对比表3：不同季节相同配方的型砂硬化反应速度对比三、原材料及配方工艺原材料及配方工艺（一）原材料1、原砂水玻璃有机脂自硬砂对原砂的要求不象树脂砂那样苛刻，当然粒形比较好、灰、粉少，粒度分布好的原砂，水玻璃加入量可经减少，我们原则上规定，作为面砂的石英砂，其成分级别在2S以上粒度为5#（40/70或45/75目），水分含量＜1，过去在生产中应用江、浙一带的人工石英砂、粒形和灰、粉含量均不够理想，因而水玻璃加入量较多，一般为原砂量的1.5%左右，采用粒形好，粉尘少的海砂，水玻璃加入量为原砂的.3%。
有机酯水玻璃砂硬化剂的开发与研究
案例一：航空航天领域的应用实例
案例二：汽车制造领域的应用实例
快速固化、高强度、耐磨性好
总结词
在汽车制造领域，有机酯水玻璃砂硬化剂的快速固化特性和高强度以及耐磨性好等特点使其成为一种理想的汽车零部件制造材料。某汽车制造商使用有机酯水玻璃砂硬化剂成功地制造出一种新型汽车刹车片，该刹车片具有更快的固化速度、更高的强度和更好的耐磨性能，大大提高了生产效率，降低了生产成本。
2023-10-27
《有机酯水玻璃砂硬化剂的开发与研究》
目录
contents
有机酯水玻璃砂硬化剂概述有机酯水玻璃砂硬化剂的基本原理有机酯水玻璃砂硬化剂的应用领域有机酯水玻璃砂硬化剂的实验研究有机酯水玻璃砂硬化剂的未来研究方向有机酯水玻璃砂硬化剂的案例分析
01
有机酯水玻璃砂硬化剂概述
定义与性质
有机酯水玻璃砂硬化剂是一种用于强化玻璃砂材质的化学物质。
详细描述
案例三：建筑行业领域的应用实例
THANKS
谢谢您的观看
有机酯水玻璃砂硬化剂中的有机酯通常选用低分子量的有机酸或酸酐，如乙酸、丙酸、丁酸等，这些有机酸或酸酐在水中可以离解成阴离子，这些阴离子可以与水玻璃中的硅酸根离子发生反应，生成具有一定交联度的网状结构的硅酸盐。
化学原理
物理原理
有机酯水玻璃砂硬化剂的物理原理主要是基于水玻璃的物理性质。水玻璃是一种硅酸盐，其分子式为xSiO2·yH2O，其中x和y是整数。水玻璃在水中可以离解成硅酸根离子和氢氧根离子，这些离子可以与有机酯中的阴离子发生反应，生成具有一定交联度的网状结构的硅酸盐。
有机酯水玻璃砂硬化剂中的有机酯可以改变水玻璃的物理性质，使其具有更好的渗透性和可操作性。同时，有机酯还可以提高水玻璃的硬化速度和硬化强度。
水玻璃检验报告
水玻璃检验报告一、背景介绍水玻璃，也称硅酸钠溶液，是一种常用的无机胶凝材料，广泛应用于建筑、水泥、陶瓷等行业。
水玻璃的质量对于产品的稳定性和性能至关重要。
为了确保水玻璃的质量符合要求，需要进行相关的检验。
二、检验方法水玻璃的主要性能指标包括比重、黏度、固含量等。
下面将分别介绍各项指标的检验方法。
1. 比重检验方法比重是衡量水玻璃稠度的重要指标。
主要的比重检验方法有以下步骤： 1. 取一定量的水玻璃样品，使用比重杯量取。
2. 将比重杯样品放置在平台上，并记录初始重量。
3. 向比重杯中加入适量纯水，并充分搅拌使水玻璃充分溶解。
4. 将比重杯重新放置在平台上并记录最终重量。
5. 根据初始重量和最终重量计算比重值，比重值=水玻璃样品的重量/纯水的重量。
2. 黏度检验方法黏度是衡量水玻璃流动性的重要指标。
主要的黏度检验方法有以下步骤： 1. 准备黏度计和黏度杯。
2. 先将黏度计清洗干净，确保无杂质。
3. 将黏度杯填满水玻璃样品。
4. 将黏度计放在黏度杯内，然后开始启动计时器。
5. 在规定的时间内观察黏度计所指示的黏度值。
3. 固含量检验方法固含量是衡量水玻璃中固体含量的重要指标。
主要的固含量检验方法有以下步骤： 1. 将一定量的水玻璃样品从容器中取出。
2. 将样品放入烘箱中以去除多余的水分。
3. 将样品取出并放置在恒重瓶中，记录样品的质量。
4. 将样品放入烘箱中加热至一定温度，以获得恒定的质量。
5. 将样品取出并放置在恒重瓶中，记录样品的质量。
6. 根据质量差值计算固含量，固含量=（热干样质量-恒重瓶质量）/ 热干样质量。
三、检验结果根据以上检验方法，我们对样品进行了水玻璃的比重、黏度和固含量检验。
1. 比重检验结果经过比重检验，得到的水玻璃比重值为x。
2. 黏度检验结果经过黏度检验，得到的水玻璃黏度值为y。
3. 固含量检验结果经过固含量检验，得到的水玻璃固含量为z。
四、结论本次水玻璃检验结果符合要求，比重值为x，黏度值为y，固含量为z。
水玻璃的硬化原理与应用
水玻璃的硬化原理与应用1. 硬化原理水玻璃是一种无机胶凝材料，具有硬化性能。
它的硬化原理主要包括以下几个方面：1.1 硬化剂作用水玻璃硬化的主要原因是硬化剂与水玻璃中的硅酸盐发生化学反应，形成硅酸钠的糊状物，并随着时间的推移逐渐转变为坚固的化合物。
硬化剂可以是硫酸铝、氯化钠、硝酸钾等。
1.2 硬化时间与温度关系水玻璃的硬化时间与硬化温度密切相关。
一般情况下，较高的硬化温度可以缩短硬化时间，并使硬化效果更好。
但过高的温度可能导致水玻璃的破坏或过早硬化。
1.3 硬化条件对硬化效果的影响硬化条件包括硬化剂浓度、湿度和通风情况等。
适当的硬化剂浓度可以提高硬化速度和硬度；适宜的湿度可以促进水玻璃的硬化；通风状况良好可以加速硬化剂的挥发，有利于水玻璃的硬化。
2. 硬化应用水玻璃的硬化性能使其具备了广泛的应用领域。
以下列举了几个水玻璃硬化的主要应用：2.1 表面硬化水玻璃可用于金属表面的硬化处理，提高金属件的硬度和耐磨性。
通过在金属表面形成一层硬化层，可以有效延长金属件的使用寿命。
2.2 建筑材料硬化水玻璃可以在混凝土和砂浆中应用，用于提高其强度和硬度。
在建筑领域，水玻璃常用于混凝土基础、墙体和地板的硬化处理，增加其抗压强度和耐久性。
2.3 矿物硬化水玻璃对一些矿物具有硬化作用，可以增强矿物的结晶硬度和质量，提高矿石的利用价值。
特别是在煤矿和矿井开采过程中，水玻璃的硬化效果显著，可以减少岩石的破碎和粉化。
2.4 陶瓷硬化水玻璃可用作陶瓷的硬化剂，在陶瓷生产中起到增强和改善陶瓷材料性能的作用。
通过与陶瓷中的氧化物反应，使陶瓷获得更高的硬度和密度。
2.5 纸张硬化水玻璃用于纸张硬化处理可以提高纸张的强度和稳定性，使其具备更好的抗张强度和导电性能。
特别适用于电力设备中的绝缘纸张和文化用纸的硬化。
3. 结论水玻璃的硬化原理是通过硬化剂的作用，使水玻璃发生化学反应并转变为坚固的化合物。
硬化时间与温度、硬化条件的关系密切，适宜的条件可以提高硬化速度和效果。
水玻璃检测报告
水玻璃检测报告1. 引言水玻璃是一种常用的无机胶凝材料，由水合硅酸钠或水合硅酸钾组成，广泛用于建筑、陶瓷、纺织等行业。
然而，不合格的水玻璃会对使用效果和安全性产生负面影响，因此对于水玻璃进行质量检测十分重要。
本报告旨在对水玻璃进行检测，并分析其物理性质和化学成分，以确保产品质量。
2. 检测方法和设备2.1 检测方法本次检测采用了以下两种常用的水玻璃检测方法： - 质量检测：通过测量水玻璃的密度、粘度和PH值等物理性质来评估其质量。
- 成分分析：采用化学分析方法对水玻璃中的主要化学成分进行定性和定量分析。
2.2 检测设备本次检测使用了以下设备： - 密度计：用于测量水玻璃的密度。
- 粘度计：用于测量水玻璃的粘度。
- PH计：用于测量水玻璃的PH值。
- 原子吸收光谱仪：用于对水玻璃中的化学成分进行分析。
3. 检测结果与分析3.1 质量检测结果在质量检测方面，我们对多个水玻璃样品进行了测量，并得到了如下结果：样品编号密度 (g/ml) 粘度 (mPa·s) PH值样品A 1.45 100 10样品B 1.50 120 9.5样品C 1.48 110 9.8通过对比不同样品的测试数据，我们可以发现样品B的密度和粘度较高，PH 值较低，可能存在质量不合格的情况，需要进一步分析其化学成分。
3.2 成分分析结果在成分分析方面，我们通过原子吸收光谱仪对样品B进行了分析。
结果显示，样品B中主要含有水合硅酸钠和水合硅酸钾，其含量分别为40%和60%。
分析结果与标准要求相符，可以认定样品B的化学成分合格。
4. 结论通过对水玻璃样品进行质量检测和成分分析，我们得出以下结论： - 样品B的密度和粘度较高，PH值较低，可能存在质量不合格的情况，需要进一步调查。
- 样品B的化学成分符合标准要求，可以认定化学成分合格。
需要注意的是，本次检测结果仅对所提供的水玻璃样品有效，对于其他批次或厂家的产品，可能存在差异，需要进行独立检测。
水玻璃的固化机理及其耐水性的提高途径-精选资料
水玻璃的固化机理及其耐水性的提高途径1 引言水玻璃是一种性能良好的胶凝剂，是多种聚硅酸盐的复杂溶液，但是各个聚硅酸的聚合度和分子结构及其含量均无法测定，原因是水玻璃的组成不仅随模数、浓度和电解质含量而改变，而且也随存放时间而不断变化。
水玻璃可分为硅酸钠水玻璃、硅酸钾水玻璃、硅酸锂水玻璃、硅酸盐季胺水玻璃和钾钠硅酸盐水玻璃等。
但除硅酸钠水玻璃得到大量应用外，其他硅酸盐水玻璃用量较少。
2 水玻璃的固化特性水玻璃的主要参数是模数(水玻璃中SiO2和Na2O的摩尔比值，用m表示)、密度(水玻璃溶液中含有的Na2O?mSiO2百分质量，用C表示)和客盐浓度。
以钠水玻璃为例，若模数小于2、浓度＜40%时是(聚)硅酸钠的真溶液，浓度提高时则析出多种硅酸钠晶体(水合晶体或无水晶体)，不会生成胶粒，不会形成真溶液和胶体溶液并存体系，即不会生成“水玻璃”；若模数≥4、浓度＞32%，则基本上已硅溶胶化，不再含有真溶液，也不宜称作水玻璃。
假如体系内还含其他盐类(称作客盐)且浓度＞0.1mol/L，它即可藉凝胶化而趋向固化，应称作硅凝胶或硅酸凝胶。
水玻璃内真溶液占的份额愈大，则水玻璃愈稳定；胶体溶液占的份额愈大，则愈容易因凝胶化而固化。
水玻璃接近凝胶化点时，真溶液大部分消失，基本上呈胶体溶液状态，此时处于临界值。
从临界值再往前一步(即模数或浓度增大些)，即因凝胶化而趋向固化。
但在凝胶化点以下一定范围内，含有客盐＞0.1mol/L 时，ξ电位被迫降到临界值时，也会转变成凝胶而趋向固化。
以硅酸钠水玻璃的相应问题进行分析。
硅酸钠水玻璃的水解反应可简要地归纳为反应式（1）。
而NaOH又会进一步电离成Na+ 和OH-，从而使水玻璃溶液呈碱性反应。
水玻璃溶液实际上是胶体溶液，胶核是由二氧化硅聚集体构成，胶核又会吸附溶液中被电离出的n个SiO32-；同时硅酸钠中也有2n个Na+离子电离出来，其中也会有2(n-x)个Na+离子被吸附在SiO32-周围。
水玻璃试验方法.doc
水玻璃试验一． 取样方法水玻璃在2桶以下时，每桶均要取样；在3~10桶时，在1/2桶数中取样；多余10桶时，则在多余部分每4桶中取一样。
将所取试样混合均匀后，抽出1公斤作为平均样。
水玻璃数桶混合使用时，应先在大容器内充分混合均匀后再进行取样；如分桶使用时，应分桶进行试验。
取样用内径10~15毫米的厚壁玻璃管插入水玻璃桶内，插入深度为桶的1/2时，用大拇指堵紧玻璃管上口，取出玻璃管，并将管内水玻璃放入干燥、清洁的容器内。
二． 水玻璃的模数测定1、氧化钠含量测定1） 试剂和溶液盐酸（HCL ）：分析纯0.2N 溶液；甲基红：0.2%乙醇溶液。
2） 测定步骤称取1g （准确到0.0002g ）水玻璃放入250毫升锥形瓶内，加热水50毫升，摇匀。
加甲基红示液0.3毫升，以0.2N 盐酸溶液滴定，当溶液由黄色变为橙色为终点。
氧化钠含量（%）X 1按下式计算：X 1=100031.0⨯⨯⨯GV N 式中 N--------------盐酸当量；V--------------滴定用去0.2N 盐酸的体积（毫升）； G--------------硅酸钠试样重（g ）；0.031--------------氧化钠毫克当量。
平均分析结果之差不得超过0.1% 。
2、二氧化硅含量测定1） 试剂和试液盐酸：分析纯0.5N 溶液；氢氧化钠溶液：0.5N ；甲基红：0.2%乙醇溶液；氟化钠；分析纯。
2） 测定步骤将测定氧化钠后之溶液，加入3±0.1g 氟化钠摇匀，此时溶液又转为黄色。
用0.5N 盐酸溶液滴定至红色再过量2~3毫升，然后用0.5N 氢氧化钠回滴至亮黄色为终点，同时做空白。
二氧化硅含量（%）X 2按下式计算：X 2=10001502.0)(21⨯⨯⨯--G N V V V式中 V--------------加入氟化钠后滴定用去盐酸标准溶液的体积（毫升）；V 1-------------标准氢氧化钠回滴体积，换算成盐酸的体积（毫升）；V 2-------------空白盐酸体积（毫升）；0.01502-----------二氧化硅毫克当量；N--------------盐酸标准溶液的当量浓度；G--------------试样重（g ）。
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化法、硅铁粉自硬砂、β硅酸二钙自硬砂、有机酯自硬砂、
真空置换硬化法（VRH）等。
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水玻璃的粘结强度与水玻璃的模数、浓度、硬化方法 密切相关。
不同的硬化工艺，不同的气候条件、为了达到最佳的
强度性能，对水玻璃的模数和浓度都有特定的要求。 考虑到获得更好的抗吸湿性，生产中，对水玻璃粘结 剂的硬化应采取“强脱水，少反应”的原则。
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Thank you
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二、水玻璃的硬化机理
水玻璃硬化过程包含硬化和强化两个阶段。
1. 硬化阶段
水玻璃的粘度具有一个“浓度 - 模数”相结合的临
界值，见表1，超过临界值的水玻璃便开始凝聚胶化，粘 度急剧升高而失去流动性并趋向硬化。
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测换算系数K：用滴定管加入浓度为0.5mol／L的 NaOH标准溶液25mL于锥形瓶中，再加入30mL经加热煮 沸并刚冷却的水，加3滴酚酞指示剂，用浓度为0.5mol／L 的盐酸标准溶液滴定至红色消失，则换算系数K可按下式
计算。
式中
K—换算系数； V—滴定消耗的HCl标准溶液体积，mL； 25—浓度为0.5mol/L的NaOH标准溶液加入量，ml。
2. 快速法 （参考方法）
主要仪器与试剂：滴定管、250mL锥形瓶、l00mL 量筒。浓度为0.5mol／L的NaOH标准溶液、质量分数为 5％的NaF溶液、质量分数为0.1％的酚酞指示剂。 混合指示剂：取质量分数为0.1％的甲基红乙醇溶液
和质量分数为0.1％的亚甲基蓝乙醇溶液，按6：4质量比
混合。试验步骤如下。
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(SiO2 ) M 1.032 ( Na2O)
式中 M—水玻璃的模数；
ω (SiO2)—SiO2的质量分数，％； ω (Na2O)—Na2O的质量分数，％； 1.032—Na2O与SiO2相对分子质量的比值。
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水玻璃的检测及硬化机理
主讲教师：王伟春
浙江机电职业技术学院
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一、水玻璃粘结剂的检测
水玻璃的取样方法按JB／T 8835-1999铸造用水玻璃 标准的规定执行。 密度 按GB／T 4209-1996中的规定执行； 氧化钠含量 按GB／T 4209-1996中的规定执行；
再用浓度为0.5mol／L的NaOH溶液中和过量盐酸，使溶
液呈淡绿色。
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试样的模数可按下式计算。
V2 KV3 M 2V1
式中 M—水玻璃的模数； K—换算系数； V1—首次滴定消耗的HCl标准溶液的体积，mL； V2—加NaF后滴定消耗的HCl标准溶液的体积，mL； V3—滴定消耗的NaOH标准溶液的体积，mL。
二氧化硅含量 按GB／T 4209-1996中的规定执行；
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模数 水玻璃中二氧化硅与氧化钠的摩尔数之比称为
水玻璃的模数；
水玻璃模数的测定有标准方法和快速法两种。
1. 标准方法（GB／T 4209-1996）
按GB／T 4209-1996的规定分别测定出水玻璃试样 的二氧化硅和氧化钠的含量，则模数可按下式计算。
K
V 25
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模数的测定：
用塑料小勺取水玻璃试样约1g置于锥形瓶中，加水
40mL摇匀，使其溶解。加混合指示剂10滴，用浓度为
0.5mol／L的盐酸标准溶液漓定使试液由绿色变成红色。 加入40mL质量分数为5％的NaF溶液，振荡后，滴加
浓度为0.5mol／L的盐酸溶液至试液呈红色，再过量3mL。
表1 水玻璃的浓度与模数临界值的对应关系
模数M 临界含量 （质量分数，%）
2.0 2.2 2.4 2.6 2.8 3.0 3.2 3.4 3.6 3.8 4.0 57 56 54 52 49 46 42 39 35 33 32
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依靠失水而超越临界值，被称为物理硬化；而依靠
升高模数和失水而超越临界值，则被称为化学硬化（例
如：吹CO2、加有机酯等）。
假如只升高模数而不创造失水条件，则生成含水软 胶或沉淀SiO2，不能形成高杨氏模量的固相。
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2. 强化阶段
硬化的水玻璃依赖进一步的失水而增加强度，称为
强化阶段。 在强化阶段，可以采取各种措施来提高水玻璃模数 和去除水玻璃中的水分，促使水玻璃硬化。 例如，采用加热烘干法、微波烘干法、CO2气体硬