水玻璃混凝土

水玻璃混凝土
水玻璃混凝土具有良好的物理性能和较高的抗压强度、抗拉强度。

同时与钢材、玻璃、陶瓷、玻璃钢等材料都有较好的粘接力。

水玻璃混凝土还具有较好的耐腐蚀性能，能耐大多数无机酸、有机酸和侵蚀性气体的腐蚀，特别是同时具有耐强氧化性酸的性能，其耐热性能也很好，按其拌合材料而定能耐一般在300～1000℃的高温，这是一般有机耐腐蚀材料所不能比拟的。

加之水玻璃混凝土价格低廉，所以在耐腐蚀工程上广为应用。

然而，水玻璃混凝土在固化过程中能产生较大的收缩，这种收缩常会引起结构裂缝，甚至断裂。

本文旨在讨论和研究水玻璃混凝土收缩裂缝产生的影响因素，并寻求好的施工措施来控制和减少水玻璃混凝土的收缩。

水玻璃混凝土收缩裂缝产生的影响因素主要有以下几方面：
一、水玻璃的比重
水玻璃比重在1.35～1.5之间，其线收缩率与比重成正比。

即比重越大，线收率越大。

二、水玻璃混凝土内的耐酸粉料的品种
不同的耐酸粉料，收缩率也不同，采取低收缩率的耐酸粉料，可以大大减少混凝土的收缩率。

如辉绿岩粉就好于石英粉。

三、水玻璃混凝土骨料级配
采用合理的骨料级配方式，可以减少混凝土结构内的大量孔隙，从而限制了混凝土的收缩。

四、水玻璃的掺量
水玻璃的掺量过大对水玻璃有两个坏处：其一，水玻璃掺量越多，混凝土内的胶体越多，所产生的收缩越大；其二，水玻璃中大部分是水，故大量地掺入水玻璃会产生不参加化学反应的游离水，使混凝土本身强度降低，抗渗性能差，收缩增大。

五、水玻璃混凝土的养护
无控制的、过快的化学反应，使混凝土的固化时间缩短，而使水玻璃混凝土的内部产生不均匀的拉应力。

从上影响因素的定性分析看，如果采取相应有效的措施，对诸因素予以调整和控制，有可能达到或限制水玻璃混凝土在固化中产生的收缩。

通过对水玻璃混凝土收缩裂缝产生的影响因素的分析，采取了如下相应的施工措施：
1、由于水玻璃混凝土的线收缩率与水玻璃比重成正比，因此选用比重在允许范围内且相对较小的水玻璃。

施工中选用的水玻璃的比重为1.40。

2、水玻璃混凝土中粗、细骨料及粉料，选用耐酸率≥95%的集料：骨料选用石英石和石英砂，粉料以铸石粉为主，再辅以石英粉。

3、水玻璃混凝土的级配，采用均匀的密集级配，使混凝土内部结构尽可能密实。

通过理论计算和多次试验试配，确定如下配合比：
水玻璃混凝土施工配合比（单位：㎏）
水玻璃氟硅
酸钠
辉石
粉
石英粉
石英
砂
石英石
备注100
目
180
目
0.15～
5mm
5～
10mm
10～
15mm
15～
25mm
10.15 1.250.310.31 2.080.940.94 1.25每立方米
的用量300453809090620280280370
4、水玻璃混凝土的固化其实是一种失水过程，环境因素对其影响较大。

施工温度控制在10～30℃，终凝时间控制在八小时左右（用固化剂试验调整）。

水玻璃混凝土的拆模和养护时间必须符合下列规
定：
水玻璃混凝土拆模和养护时间
环境温度，℃10～1516～2021～3030～35
拆模时间，d≥5≥3≥2≥1
养护时间，d≥12≥12≥6≥3
36 建筑防腐蚀工程
建筑防腐蚀工程质量不仅取决于施工质量，还与防腐蚀工程设
计和防腐蚀工程使用管
理有密切关系。

因此施工人员不仅要了解和熟悉防腐蚀工程的施
工技术，还应对防腐
蚀工程设计和防腐蚀工程的使用管理有一定了解，以利于提高防
腐蚀工程的施工质量。

本章按主要耐腐蚀材料组成的建筑防腐蚀工程，包括水玻璃类
防腐蚀工程、硫磺类防
腐蚀工程、树脂类防腐蚀工程、沥青类防腐蚀工程、涂料类防腐
蚀工程和聚合物水泥
砂浆类防腐蚀工程。

361水玻璃类防腐蚀工程水玻璃类材料包括水玻璃胶泥、砂浆和混凝土。

胶泥主要用于
衬砌耐酸砖板；砂浆多
用于砌筑花岗石等尺寸较大的耐酸块材和抹保护面层；混凝土用
于防腐蚀地坪、地沟、
衬里和整体槽罐。

水玻璃类材料是由液体水玻璃、硬化剂、辅助材料和耐酸粉料、
砂、石等按不同要求
配制而成。

液体水玻璃有钠水玻璃(Na2O·nSiO2·Mh2O) 和钾水
玻璃(K2O·xSiO2·yH2O)
两种。

钠水玻璃的硬化剂，用磨细的粉状氟硅酸钠；钾水玻璃用
的硬化剂，用磨细的粉
状聚磷酸铝(缩合磷酸铝)。

水玻璃类材料的硬化是由水玻璃中的
碱性硅酸盐
(Na2O·nSiO2或K2O·xSiO2)与其相应的硬化剂反应，产生硅酸凝
胶为主要胶凝材料，将
粉料和细、粗骨料粘结在一起成为整体材料。

在防腐蚀工程中，过去主要使用钠水玻璃材料，20世纪80年代
后期开始使用钾水玻璃
材料、钾水玻璃材料的粘结力和抗渗性优于钠水玻璃材料，但其
收缩性较大。

一般水玻
璃类材料的抗渗性差，可采用加抗渗剂制成抗渗型水玻璃类材料，
以提高其抗渗性能。

钠和钾水玻璃材料在技术性能上虽有不同，但在防腐蚀工程中出
现的质量通病和防治措
施基本相同，在本节中综合介绍。

36.1.1 水玻璃材料硬化过快或过慢，强度不够，性能差
1. 1. 现象
施工中水玻璃材料在拌合以后很快就开始硬化，甚至有的在拌合中
就开始硬化，来不及
施工；水玻璃材料施工完后，养护很长时间，甚至十几个小时仍不
能正常硬化，硬化后
的材料强度达不到要求，耐腐蚀性能差。

2. 2. 原因分析
(1) 水玻璃材料的硬化由水玻璃与硬化剂进行化学反应完成，化学
反应对温度非常敏感。

当施工温度高，特别是在30℃以上时，反应速度加快，短时间就
能硬化；当温度低时，
如在10℃或更低时，反应速度缓慢，甚至十几小时后仍不能正常
硬化。

硬化后的材料，
力学性能和耐腐蚀性能明显变坏。

(2) 使用的水玻璃质量差。

在生产水玻璃时碱与二氧化硅反应不好，
液体水玻璃呈现混
浊；水玻璃模数偏高或偏低，模数高的较模数低的硬化速度快；水
玻璃中加水过多，密
度大幅度下降，水玻璃中有效物质含量低，材料性能不好。

(3) 使用的硬化剂质量不好。

钠水玻璃用的氟硅酸钠纯度低、酸
度大、细度不够，影响硬
化速度。

氟硅酸钠用量多，硬化速度快；用量不足，硬化速度慢。

钾水玻璃用的聚磷酸
铝也有类似问题。

但钾水玻璃材料有专业厂家生产，施工单位不
能自配，质量应由厂商
负责。

(4) 使用的耐酸材料，粗细骨料质量不好，如耐酸率低，含水率
大，粉料的细度不够，粗
细骨料级配不好，强度低，硬化剂与细粉料和粗细骨料没有混合
均匀。

(5) 水玻璃材料拌合不均匀，水玻璃胶料没有充分润湿粉料和粗
细骨料表面。

施工配合比
不当，材料的施工和易性欠佳。

施工后养护不好，如环境湿度过
大，表面有积水，有热蒸
汽作用或养护时间不够。

(6) 酸化处理不当，如使用酸的浓度低、酸化处理次数不够或处
理时间过早。

钾水玻璃材料
的酸化处理比钠水玻璃材料要求更严格，必须处理好。

3. 预防措施
(1) 严格按技术要求选用原材料，施工前对原材料作好质量检验。

(2)施工配合比由试验确定，施工现场不得随意改变施工配合比，
任意变更材料，改变水玻璃
用量，特别防止往水玻璃内任意加水。

(9) 施工完的水玻璃材料，应保证有足够的养护时间，养护的相对
湿度不要大于80%，不能与
蒸汽和水直接接触。

4.治理方法
施工中的局部缺陷，铲除后可进行局部修补；对大面积有严重缺
陷的工程，应返工重做。

衬里用的耐蚀胶泥
1·1 水玻璃耐酸胶泥
水玻璃耐酸胶泥由水玻璃、固化剂及粉状填料组成。

水玻璃俗称泡花碱，是一种硅酸盐水溶液，常用的为硅酸钠和硅酸钾，称为钠水玻璃和钾水玻璃。

水玻璃胶泥具有良好的机械强度，优良的耐酸性能（氢氟酸及热磷酸除外），价格便宜，但孔隙率较大，不耐碱类腐蚀。

钠水玻璃胶泥由水玻璃、氟硅酸钠固化剂和耐酸配成；钾水玻璃胶泥由钾水玻璃、缩和磷酸铝固化剂和耐酸填料配成。

钾水玻璃胶泥的抗渗透性、耐稀酸性和粘结强度高于呐水玻璃胶泥，常用的商品型号为kp1型，双组分包装，甲组分为钾水玻璃，乙组分为固化剂和耐酸填
料的混合物。

1·1·1 水玻璃的质量指标如表1·1·1
表1·1·1 水玻璃的质量指标
注：①水玻璃胶泥所用水玻璃密度为1.38～1.45g／cm
②水玻璃的模数如不附合上述要求时，应按本规范的附录
D进行调整。

1·1·2 钠水玻璃胶泥的固化剂质量指标如表1·1·2
表1·1·2 氟硅酸钠的质量指标
注：受潮结块时应在不高于100℃的温度下烘干并研细全部通
过孔径0.15mm的筛。

1·1·3 钠水玻璃胶泥用的填料为铸石粉、铸石粉与石英粉的混合物、IGI耐酸灰瓷粉、石墨粉等，如表1·1·3（1）和1·1·3（2）表1·1·3（1）填料的质量指标
注：①水玻璃胶泥不宜单独使用石英粉。

表1·1·3（2）IGI耐酸灰质量指标
1·1·4 钾水玻璃胶泥粉料的质量指标如表1·1·4。

表1·1·4 KPL粉料的质量指标
1·1·5 水玻璃胶泥的施工配比如表1·1·5。

表1·1·5 水玻璃耐酸胶泥施工配比
注：①表中氟硅酸钠用量是按水玻璃中氧化纳含量的变动而调
整的，氟硅酸纯度按100％计；
②配比1的填料可任选一种使用。

1·2 环氧树脂胶泥
环氧树脂胶泥主要由环氧树脂、固化剂、稀释剂和粉状填料等组成。

其特点为粘结强度高，抗冲击性能好，能耐中等浓度酸、碱、盐及水溶液但不耐强氧剂、强酸及有机溶剂，最高耐温性为95℃。

1·2·1 环氧胶泥常用的环氧树脂为E型其型号为E-44和E-42，
质量指标如下表
表1·2·2 E型环氧树脂的质量指标
注：储存期为一年，超过储存期可按产品标准规定项目进行检验，
如符合质量要求时，仍可使用。

1·2·2 环氧树脂胶泥用的常温固化剂较多，其名称及质量指标如表1.2.2（1）、表1.2.2（2）、表1.2.2（3）、表1.2.2（4）、表
1.2.2（5）、表1.2.2（6）、表1.2.2（7）。

表1·2·2（1）乙二胺质量指标
表1·2·2（4）T31质量指标
注：贮存期为一年，属低毒固化剂。

表1·2·2（5）C20质量指标
注：贮存期为一年，属低毒固化剂。

表1·2·2（6）NJ-2型质量指标
注：贮存期为一年，属低毒固化剂。

表1·2·2（7）聚酰胺树脂质量指标
1·2·3 环氧树脂胶泥常用稀释剂的名称及质量如表1.2.3（1）、表1.2.3（2）、表1.2.3（3）。

表1·2·3（1）丙酮的质量指标
表1·2·3（2）乙醇的质量指标
1·2·4 环氧胶泥常用填料有石英粉、瓷粉、铸石份、石墨粉、硫酸钡粉、重晶石粉等，其质量如表1.1.3。

1·2·5 环氧树脂胶泥的施工配比如表1·2·5。

表1·2·5 环氧树脂胶泥施工配比
注：①酚醛树脂一般在常温下贮存期为一个月，为延长树脂的贮存时间，可采用冷藏法或加入10％的苯甲醇，贮存期可延长三个月左右，苯甲醇的质量指标应符合本规范附录A附表的规定。

②酚醛树脂在使用前必须将树脂表面析出的水倒掉。

1·3·2 酚醛树脂胶泥常用的固化剂为甲基苯磺酰氯、苯磺酰氯、石油磺酸、硫酸乙酯、NL固化剂、对甲苯磺酰氯及硫酸乙酯复合固化剂、苯磺酸等。

其质量指标如表1.3.2（1）、表1.3.2（2）、
表1.3.2（3）、表1.3.2（4）。

表1·3·2（1）对甲苯磺酰氯的质量指标
表1·3·2（2）苯磺酰氯的质量指标
表1·3·2（3）NL型质量指标
表1·3·2（4）硫酸的质量指标
1·3·3 酚醛树脂胶泥常用的填料同环氧胶泥树脂胶泥使用的
填料。

1·3·4 酚醛树脂胶泥的施工配比如表1·3·4。

表1·3·4 酚醛树脂胶泥的施工配比
注：①表中固化剂和填料都可任选一种使用；
②氢氟酸工程的填料应选用硫酸钡粉；
③使用NL型固化剂时，稀释剂宜用乙醇。

1·4 呋喃树脂胶泥
呋喃树脂胶泥主要由呋喃树脂、固化剂、稀释剂及填料组成。

其特点为耐酸、耐碱、耐有机溶剂，最高耐热性为140～160℃，但性
脆，抗冲击性能较低。

1·4·1 呋喃树脂胶泥常用的呋喃树脂有糠醇树脂糠酮树脂及糠醛树脂三种类型，其质量如表1·4·1。

表1·4·1 呋喃树脂质量指标
注：①糠酮型呋喃树脂主要用于配制环氧呋喃树脂；
②呋喃树脂的贮存期一般为一年左右。

1·4·2 呋喃树脂胶泥常用的固化剂与酚醛胶泥使用的固化剂基本相同，但硫酸乙酯由硫酸比乙醇为2～3∶1配成，苯磺酰氯和磷酸复合固化剂由前者比后者为4∶3.5～5配成，此外尚有糠醇糠醛树脂配套用的胶泥粉，它由固体粉状固化剂和耐蚀粉状填料配制而成。

1·4·3 呋喃树脂胶泥常用的稀释剂为丙酮和乙醇。

1·4·4 呋喃树脂胶泥常用的填料与环氧胶泥使用的填料相同，
糠醇糠醛胶泥粉的质量指标如表1·
4·4。

表1·4·4 糠醇糠醛胶泥粉的质量指标
注：糠醇糠醛胶泥粉已含有固化剂。

1·4·5 呋喃胶泥的施工配比如表1·4·5。

表1·4·5 呋喃胶泥施工配比
注：①表中固化剂按呋喃树脂品种选用；粉料可任选一种；
②氢氟酸工程的填料应选用硫酸钡粉；
③固化剂苯磺酰氯与磷酸可同时加入树脂中，搅拌均匀后再加入
填料。

1·5 不饱和聚酯树脂胶泥
不饱和聚酯树脂胶泥主要由不饱和聚酯树脂、交联剂引发剂（催化剂）、促进剂（加速剂）、稀释剂及粉状填料等组成。

其特点为耐中等浓度以下的酸、盐等腐蚀介质，抗冲击性好，耐温性一般不超过80℃，价格较低，但耐碱性较差。

1·5·1 不饱和聚酯树脂胶泥常用的树脂类型有双酚A型、二甲苯型及邻苯型，如双酚A型197、323、3301、731等，如二甲苯型2608、X41、X42等，如邻苯型307、306、702、3193等，其质量指
标如表1·5·1。

1·5·1 不饱和聚酯树脂质量指标
1·5·6 不饱和聚酯树脂胶泥的施工配比如表1·5·6
表1·5·6 双酚A不饱和聚酯树脂胶泥的施工配比
1·6 环氧复合树脂胶泥的施工配比如表1.6（1）、表1.6（2）、表1.6（3）、表1.6（4）。

表1·6（1）环氧呋喃树脂胶泥施工配比
注：填料可任选一种使用。

表1·6（2）环氧酚醛树脂胶泥施工配比
注：①加工煤焦油应用高温煤焦油；
②环氧树脂一般用E-51、E-44、E-42等。

表1·6（4）煤焦油质量指标
注：煤焦油在使用时，应在110～150℃时脱水，滤去杂质，冷却后备用，其含水率不得大于1％。

水玻璃(又称泡花碱)是一种透明的玻璃状熔体，成分是碱金属硅酸
盐。

制造水玻璃的原料是石英砂(SiO2)与纯碱(Na2CO3)，原料经磨细，按一定比例配合后，在玻璃炉内以1300～1400C温度熔化，生成硅酸钠，然后在水中加热溶解而成液体水玻璃。

液态水玻璃是透明、微黄或灰白色的浓稠液体，能溶于水。

稀稠度可用加热浓缩或加水稀释的方法来调节。

建筑工程中常用的水玻璃
模数为2.6～2.8。

水玻璃之所以能作为胶凝材料使用，主要是因为水玻璃能与空气中的二氧化碳作用，生成无定型硅胶，硅胶逐渐脱水干燥而硬化。

由于空气中CO2浓度低，故上述自然硬化过程极为缓慢，甚至长达数月之久，为加速硬化，通常用氟硅酸钠作为促硬剂。

加人氟硅酸钠不仅能加速硬化，同时还能提高水玻璃的抗水性与强度。

氟硅酸钠的加人量以水玻璃重量的12％～15％为宜。

水玻璃具有抵抗多数无机酸(盐酸、硝酸、硫酸等)和有机酸(醋酸、草酸、蚁酸等)腐蚀的能力，故常用于制作耐酸材料。

此外，水玻璃还常用作耐热砂浆、耐热混凝土、防水涂料以及加固土壤、加固混凝土结构及砖石砌体的胶结材料。

也可作为膨胀珍珠岩、膨胀蛭石等保
温材料制品的胶结材料。

水玻璃不耐氢氟酸、热磷粉与碱的腐蚀。

水玻璃也不宜用于长期受水浸润的工程。

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水玻璃硬化剂（MDT-系列有机脂）产品简介
随着铸造行业发展和生产技术进一步需要，近年来，我厂生产了MDT系列有机脂，94年开始应用铸造生产，
共有3个品种自硬特性好。

无毒、无害、型砂自硬强度
高的特点。

在水玻璃中添加少量MDT有机脂后，便成
为在常温下，型砂达到自硬程度，型砂在模型内自硬后
脱模不需烘干。

在全国不同地区大中型企业铸铁有色金
属生产等方面验证，具有铸件尺寸精度高、加工余量小、
溃散性好、发气量少、生产能耗低等优点。

酯硬化水玻璃砂自硬原理
有机酯与水玻璃混合后，在水玻璃这碱性介质中，有机酯发生水解，分解为醇和酸。

有机酸与水玻璃反应
析出硅酸，却相互结合形成网状的硅酸凝胶，逐步硬化。

此时由于砂粒被分别包围在网状结构中，于是型砂建立
起强度。

一般酯硬化水玻璃砂型抗压强度为1.5-3Mpa。

产品型号及技术指标
水玻璃砂硬化速度的调节。