Жидкое стекло: применение в строительстве, быту и творчестве

ПОДЕЛИТЕСЬ В СОЦСЕТЯХ

FacebookTwitterOkGoogle+PinterestVk

В современном строительном производстве существует множество отделочных и вспомогательных материалов в виде шпатлевок, грунтовок и защитных смесей, но наряду с ними известно средство, проверенное веками, под названием жидкое стекло. Применение силикатных смесей очень широкое, что делает их универсальными и уникальными. Более детально о сферах использования данного вещества можно узнать из этой статьи.

Жидкое стекло – универсальное средство с широким спектром применения

Жидкое стекло: состав и свойства материала

Термин «жидкое стекло» появился благодаря свойствам водянистой смеси при застывании преобразовываться в твердое прозрачное вещество. Его популярность обусловлена клеящими и водонепроницаемыми характеристиками. Изобрели средство еще в Средневековье. В основе его получения лежит реакция кремниевой кислоты и щелочных соединений. Запатентовал изобретение лишь в 1818 году немецкий химик-минералог Ян Непомук фон Фукс.

Жидкое стекло состоит из раствора натрия гидроксида и кремнеземсодержащих элементов

Классический состав вещества практически не изменился спустя столетия. Оно содержит кремнеземсодержащие элементы и раствор натрия гидроксида, способные растворяться в воде. Именно поэтому жидкое стекло еще называют растворимым. Внешне это бесцветное (бывает с зеленоватым или желтым оттенком) прозрачное вещество разной консистенции. Формула жидкого стекла представляет собой соединение щелочных силикатов, соответственно, имеет такой вид:

• Na2O(SiO2)n – силикат натрия;
• K2O(SiO2)n – силикат калия.

Чтобы получить представление, что это такое жидкое стекло, достаточно вспомнить школьный курс химии. Числовое отношение молекул SiO2 к молекулам Na2O или K2O называют кремнеземистым модулем, определяющим растворимость и ряд иных свойств жидкого стекла. Показатель n указывает на число молекул диоксида кремния.

Получают материал путем сплавления кварцевого песка, смешанного с содой или с сульфатом натрия и углем. Это происходит в специальных стекловаренных печах, которые действуют непрерывно. Технологически процесс варки аналогичен производству нерастворимого стекла. Жидкое стекло производят также посредством автоклавной обработки аморфного кремнезема едкой щелочью высокой концентрации.

Вещество обладает водонепроницаемыми и клеящими свойствами

Жидкое стекло: характеристики и применение материала

Универсальность средства обусловлена массой функций, которые выполняет жидкое стекло в строительстве (и не только), в частности:

• отталкивает влагу, устраняя негативные последствия воздействия воды на стройматериалы, выступая таким образом в роле гидрофобного изолятора;
• уничтожает бактерии, грибы и плесень, препятствует их размножению, являясь отличным антисептиком;
• используется для заполнения пор на разных поверхностях;
• нейтрализует статическое электричество, выполняя роль антистатика;
• служит термоизолятором и обеспечивает огнестойкость материала.

Важно! Жидкое стекло не рекомендуется наносить на кирпич, так как состав средства оказывает разрушающее воздействие на пористую структуру кирпичной поверхности.

Жидкое стекло является незаменимым материалом в строительстве

Широкая область применения жидкого стекла и его функциональность обусловлены рядом специфических характеристик:

• легкостью проникновения материала в микроскопические трещины и поры, полной их заполняемостью, благодаря чему его просто наносить на бетонные и деревянные поверхности;
• минимальным расходом материала и невысокой стоимостью в сравнении с другими гидроизоляционными средствами;
• долгим сроком службы, который стартует от пяти лет;
• высокой влагостойкостью;
• степенью защиты, зависящей от количества слоев пропитки;
• нанесенный раствор образует слой гидроизоляции высокой степени надежности.

Калиевое или натриевое жидкое стекло: применение и различия

Главная особенность жидкого стекла – это его широкая сфера применения. Как уже упоминалось выше, в его состав могут входить два минерала – натрий или калий. В этом и заключается основная разница между двумя видами материала, но все же есть различия и в сферах их применения.

Калиевое жидкое стекло часто входит в состав лакокрасочных материалов

Жидкое стекло калиевого типа чаще всего употребляют в лакокрасочном производстве, так как это вещество отлично справляется с различными атмосферными и химическими нагрузками. Данный компонент довольно часто входит в состав силикатных красок.

Инструкцией по применению натриевого жидкого стекла предусмотрено его добавление в клеевые растворы, так как материал характеризуется высокими вяжущими свойствами. Именно этот состав обеспечивает хорошую гидроизоляционную защиту поверхностей. Вариант на основе натрия способствует увеличению прочностных характеристик конструкций из бетона. Кроме того, он благоприятствует их огнестойкости и обеспечивает высокие антисептические свойства.

Таким образом, обладает более обширным спектром свойств натриевое жидкое стекло, и применение его, соответственно, намного шире. В то же время стоимость калиевого стекла выше, так как оно намного эффективнее противостоит кислотам, влаге и атмосферным воздействиям. После его использования на поверхности не остается белесых пятен, характерных для натриевого раствора.

Жидкое стекло: применение в разнообразных сферах

В процессе производства растворимого стекла получается относительно густая жидкость. Ее выпускают в различных дозировках, в зависимости от которых меняются и физико-химические, механические, эксплуатационные и другие свойства материалов. Жидкое стекло – это химически активное вещество, способное вступать во взаимодействие с элементами различной формы – от твердой до газообразной. Главные свойства – повышенная клейкость и вязкость. Средство можно довольно долго хранить в надежно закрытой таре, так как при поступлении воздуха происходит реакция, вследствие чего оно разлагается. Нагревание также приводит к распаду с выделением при этом аморфного кремнезема.

Силикатный клей можно использовать в виде антисептика перед поклейкой обоев

Полезно знать! К подвиду жидкого стекла относится обычный школьный или так называемый канцелярский силикатный клей. Его консистенция немного жиже, чем материала, применяемого в строительстве. Часто его так и называют – клей жидкое стекло.

Силикатным клеем часто обрабатывают поверхности перед покраской или поклейкой обоев, используя его как антисептик. Вещество обладает антибактериальными свойствами, которые препятствуют развитию бактерий и убивают старые колонии микроорганизмов. Силикатный раствор при нанесении на дерево, бетон или бумагу увеличивает их огнестойкие и влагостойкие качества. Поэтому его применяют не только в строительстве, но и в художественной обработке древесины.

Используют жидкое стекло в производстве материалов для герметизации труб, при монтаже ПВХ-плиток и линолеума, а пропитка ткани данным веществом придает ей термостойкость и огнеупорность. Подходит средство и для реставрации предметов из фарфора и стекла. Это всего лишь несколько направлений применения жидкого стекла, детальнее сферы его использования рассмотрим ниже.

Широкое применение жидкого стекла в строительстве

Учитывая высокую влагостойкость, адгезию, огнеупорность и ряд других свойств, наиболее часто употребляется жидкое стекло в строительстве. Перечень работ очень широк, основные из них следующие:

Жидкое стекло добавляют для гидроизоляции в строительные растворы

1. Покраска и гидроизоляция бетонных фундаментов. С этой целью силикат натрия используют в пропорциях 1:2 с водой, где две части приходятся на воду. Раствор наносят кистью в два слоя, давая время на полное высыхание предыдущей прослойки.
2. Гидроизоляция подземных помещений – подвалов и цокольных этажей. С целью пропитки внутри подвальных комнат употребляют раствор жидкого стекла с водой в соотношении 1:2, причем наносят несколько слоев.
3. Добавление силиката натрия в строительные растворы – это наиболее распространенная область применения жидкого стекла в строительстве. В зависимости от конечного результата используют разные пропорции, однако классический рецепт – 100 л смеси на 1 л жидкого стекла.
4. Гидроизоляция бассейнов. Жидкое стекло, нанесенное на поверхность чаши, полимеризуется, образуя надежную водоотталкивающую оболочку. Наносят два слоя: первый – впитывающийся, второй – контрольный. Расход равен 0,5 л материала на 1 м².
5. Жидкое стекло как основной компонент бактерицидной затирки. Добавление вещества в состав затирки защищает швы между плитками от образования плесени и грибков. Пропорция: 1 часть силиката калия на 3 части затирки.
6. Применение цемента и жидкого стекла как компонентов быстросохнущего клея для соединения керамической плитки, а также в качестве фиксирующего вещества для видов строительных работ.
7. Использование клея для фиксации на полу линолеума и ковролина обеспечивает надежную укладку напольного покрытия.

Силикат натрия добавляют в затирку, чтобы она стала бактерицидной

Применение жидкого стекла в строительных растворах

Жидкое стекло употребляют в строительстве с целью улучшения качественных характеристик бетона. Особенно целесообразно применение средства в тех случаях, когда предполагается постоянное воздействие повышенной влажности на конструкцию из цемента. Это продлевает срок эксплуатации постройки, предотвращая ее разрушение.

Полезный совет! Приготовленная своими руками смесь из песка и цемента с добавлением в нее силикатного раствора в чистом виде без воды будет обладать высокой адгезией и быстро затвердевать. Такой состав по характеристикам аналогичен алебастру.

Поэтому применение жидкого стекла в цементном растворе особенно желательно для таких видов работ:

• возведения фундамента при строительстве на земле с близким расположением грунтовых вод;
• стройки и облагораживания помещений, размещенных под землей;
• облицовки печных и каменных дымоходных ходов снаружи здания;
• постройки помещений с повышенной влажностью воздуха: бань, бассейнов, душевых;
• создания декоративных искусственных водоемов.

Добавление жидкого стекла в бетон повышает его качественные характеристики

Кроме того, силикатный раствор при добавлении в бетон делает его неуязвимым со стороны бактерий, плесени и грибков. Если цементный состав используется для наружных работ, то его разбавляют 10-процентным жидким стеклом. Пропорции песка и цемента составляют 1:3.

Силикат натриевого типа добавляется в бетонные растворы с целью гидроизоляции материала. Он незаменим при сооружении подвальных конструкций, причем применяется не только для покрытия полов, но и для нанесения на стены и потолок. Соотношение материалов в данном случае будет равно 1:10.

Применение жидкого стекла для гидроизоляции разных объектов

Жидкое стекло используют практически во всех сферах. Наиболее широко – в строительстве, причем в первую очередь – для придания или усиления гидроизоляционных свойств разных поверхностей. Применение материала создает гидрозащиту фундаментов, подвалов, бассейнов. Поэтому его присутствие целесообразно везде, где предполагается контакт с водой.

Согласно инструкции по применению жидкое стекло для строительства (при приготовлении чистого раствора) разводится в воде в соотношении 1:4. Один из минусов покрытия стеклом – это невозможность покраски поверхности после нанесения силикатного раствора, так как сверху образуется гладкая пленка, на которой просто не держатся лакокрасочные материалы. Если необходимо придать бетону гидроизоляционные свойства, то с этой целью следует соблюдать пропорцию 1:8.

Для гидроизоляции бетона необходимо развести в воде чистый раствор жидкого стекла в соотношении 1:8

Жидким стеклом обрабатывают стены чердачных и подвальных помещений. Требуется отметить, что универсальное средство можно наносить как с внешней стороны объекта, так и внутри него. С помощью состава обеспечивают защиту от влаги стенок колодцев. Данный вид работ проводят в два этапа. Сначала наносят тонкий слой из чистого силиката натрия, последующая прослойка представляет собой бетонную смесь с добавлением жидкого стекла.

Способ применения жидкого стекла для гидроизоляции бассейна несколько иной. Для этого состав наносят одним, но толстым слоем, возможна и поэтапная обработка. Такой вид работ внутри сооружения предотвратит разрушение стен от постоянного воздействия воды. Обработка снаружи защитит от проникновения грунтовых вод.

Статья по теме:

Жидкое стекло для бетона: универсальность силикатной смеси

Состав раствора, сфера применения, правила использования. Составление пропорций. Стоимость смеси и отзывы покупателей.

Лако-красочные материалы — производство

Свойства жидкого стекла

Свойства водных растворов силикатов щелочных металлов и их способность вступать в физико-химическое взаимодействие с раз­личными веществами в большой мере определяются свойствами безводных силикатов — силикатных стекол. Безводные силикаты щелочных металлов изучены значительно лучше, чем их водные растворы. Существует несколько гипотез о строении силикатных стекол.

Все гипотезы допускают наличие в стекле высокополимерного, апериодического, но не лишенного отдельных упорядоченных ми­крообластей каркаса, приближающих стекло к кристаллической структуре.

Различные точки зрения по вопросу внутреннего строения крем­неземистого стекла могут быть сведены к двум важнейшим: к тео­рии пространственной сетки Захариазена и цепочечной гипотезе Сосмэна — Тарасова. По мнению большинства исследователей, расхождения между этими представлениями носят больше каче­ственный, чем количественный характер. Строение стекол лучше описывается той или иной теорией в зависимости от их состава и сложности.

Согласно современным представлениям стекла щелочных сили­катов являются частным случаем рассмотренных систем. Они со­стоят из кремнекислородных комплексов, несущих отрицательный заряд, степень сложности и разветвленности которых может быть различной, и катионов металлов (Na+, К+ и т. д.). Для этих стекол характерно наличие связи двух типов: ионно-ковалентной (связь Si—О) и ионной (Me—О). Как показало изучение строения ряда силикатов [74], при большом содержании щелочных окислов сили­каты состоят из щелочных или слоистых радикалов — Si—О—Si, сшитых катионами щелочного окисла. В этом случае свойства сте­кол будут определяться ионной связью. При малом содержании щелочных окислов образуются каркасные (непрерывные) струк­туры, а свойства стекол будут определяться ионно-ковалентной связью.

Детальным изучением диаграммы состояния бинарной системы Na20—Si02 установлено существование трех определенных сили­катов натрия: 2Na20-Si02, Na20-Si02 и Na20-2Si02. По данным П. Н. Григорьева и М. А. Матвеева, к числу индивидуальных кристаллических силикатов натрия, обнаруживаемых современ­ными методами, относится также трисиликат натрия Na20-3Si02. Растворимость силикатов натрия в воде ухудшается по мере увели­чения их модуля.

По представлениям С. К. Дуброво и О. А. Шмидт, процесс взаи­модействия силикатов натрия с водой и их растворение протекают в две стадии. На первой стадии происходит обмен ионов натрия стекла на ионы водорода раствора, вследствие чего на поверхности образуется слой кремневой кислоты, составляющей вместе с крем­неземом исходного стекла защитный слой на его поверхности. На второй стадии происходит взаимодействие защитного слоя с обра­зовавшимся щелочным раствором, вызывающее растворение крем­невой кислоты на поверхности.

Было установлено, что при взаимодействии силикатов натрия с водой вся переходящая в раствор кремневая кислота находится в молекулярной степени дисперсности. При этом, по мнению М. А. Матвеева, стеклообразные щелочные силикаты переходят в раствор, не гидролизуясь, и диссоциируют в растворе на ком­плексные гидратированные ионы щелочного металла и кремнекис — лородные анионы.

Система Na20—Si02—Н20 была изучена в интервале темпе­ратур 10—450° С. При постепенном выпаривании водных растворов метасиликата натрия, по данным Р. Айлера [1] и Ю. Вейла, могут быть выкристаллизованы гидратированные метасиликаты различных типов, например Na2Si03-5H20; Na2Si03-6H20; Na2Si03-8H20 и Na2Si0s-9H20, с температурами плавления соот­ветственно 72,2; 62,85; 48,35 и 47,85° С. Они очень хорошо раство­римы в воде и имеют кристаллический характер.

Растворы силикатов натрия в воде изучали многие исследова­тели, однако их строение до настоящего времени выяснено недо­статочно. Чаще всего жидкие стекла рассматривают как лиофиль — иые коллоидные системы. Так как взгляды на строение лиофиль — ных коллоидных систем в последнее время сильно изменились, то и представления о строении жидких стекол в известной мере устарели. Еще несколько десятилетий назад лиофильные коллоиды считались гетерогенными неравновесными системами, а теперь всеми признаются за истинные равновесные растворы полиме­ров [16J.

Последние представления о полимерном строении неорганиче­ских стекол вообще и щелочно-силикатных стекол, в частности, дают основание рассматривать жидкие стекла как растворы неорганических полимеров. Свойства их определяются подвиж­ностью и гидратацией катионов щелочного металла и разветвлен — ностью полимерных кремнекислородных анионов. От настоящих полимеров органического происхождения стекла отличаются тем, что их полимерная часть (каркас) имеет характер высокополимер­ного анионного радикала. М. А. Матвеев и А. И. Рабухин отме­чают, что особенностью силикатных и других стекол является то, что у них анион полимеризован, а катион мономерен. Э. Тило указывает, что для неорганических полимеров специфичным является наличие не полимерных молекул, а полимерных ионов. А. И. Рабухин, изучавший физико-химические свойства жидких стекол, указывает на двойственность их природы. По зависимости плотности жидких стекол от их состава, по сжимаемости, показа­телям преломления и отчасти эквивалентной электропроводности они ведут себя как водные растворы электролитов, а по свойствам вязкости, резко возрастающей с концентрацией, — как растворы полимеров.

Степень диссоциации силикатов в водных растворах невелика. Причина этого состоит в том, что свободный заряд полимерных анионов может возрасти настолько, что оставшиеся катионы чисто электростатически препятствуют диссоциации.

Жидкое стекло обладает высокой реакционной способностью. Как отмечается в специальной литературе, веществ, не реагиру­ющих с жидким стеклом, известно меньше, чем веществ, вступа­ющих с ним во взаимодействие.

Взаимодействие жидкого стекла с кислотами

Так как силикаты натрия являются солями очень слабой крем­невой кислоты, последняя должна вытесняться из этих солей всеми растворимыми в воде неорганическими и органическими кислотами. При этом образуется гель кремневой кислоты, обла­дающий вяжущими свойствами. Приводим схему одной из таких реакций (по данным П. Н. Григорьева и М. А. Матвеева):

Na2Si03 + 2НС1 = 2NaCl + H2Si03.

По нашим данным, большинство кислот очень энергично взаимодействует с жидким стеклом, образуя хлопьевидные осадки — кремиегель. Твердение с индукционным периодом про­исходит только при большом разбавлении стекла (до плотности 1,1) и низкой концентрации кислот (10—20%), однако образу­ющийся при этом гель малопрочен.

Ряд соединений (А1С13, Fe2(S04)3, A12(S04)3, Na2C03 и др.) подвергается гидролизу с образованием соответствующей кислоты, вступающей затем во взаимодействие с жидким стеклом (случай двухступенчатой реакции), но все они по тем или иным причинам не могут быть использованы для отверждения жидкого стекла.

Взаимодействие с кремнефтористоводородной кислотой.

Крем- нефтористоводородная кислота является сильной двухосновной кислотой и относится к числу комплексных соединений. В водном растворе подвергается диссоциации и гидролизу в несколько по­следовательных стадий. В больших количествах H2SiF6 получают в технике поглощением водой SiF4, являющегося побочным про­дуктом производства суперфосфата и фосфорной кислоты. Это очень дешевый материал, сырьевые ресурсы которого неогра­ниченны.

Условно состав раствора H2SiF6, по данным И. Г. Рысс, можно представить как смесь HF, SiF4 и Н20.

В водном растворе HF диссоциирует:

2HF^2H’+2F’.

Положение равновесия этой реакции смещается вправо вследствие связывания ионов фтора в относительно прочный комплексный ион SiFe:

2F’ + SiF4 раств <�— SiFe-

Фтористый кремний подвергается гидролизу:

SiF4 + 2Н20 ^ SiO, гидр + 4HF.

Свойства водного раствора будут определяться условиями равновесия этих основных реакций. В щелочном растворе часть кислоты нейтрализуется мгновенно, а затем наступает проте­кающий во времени процесс разложения SiF|; по уравнению

SiF6^SiF4 +2F’.

При взаимодействии кремнефтористоводородной кислоты с жидким стеклом скорость реакции, по-видимому, определяется разложением SiFej и последующим гидролизом SiF4, в процессе которого образуются кремнегель и плавиковая кислота HF, реагирующая затем с силикатом натрия.

Условно в общем виде реакцию химического взаимодействия между H2SiF6 и жидким стеклом различного модуля можно за­писать следующим образом:

Для одномодульного стекла

H.,SiFc -1- 3NaSiOs + 7Н30 — 6NaF + 4Si (ОН)4; (7)

Для двухмодульного стекла H2SiF„ + 3Na2Si20B + 13НгО — 6NaF + 7Si (ОН)4. (8)

Образующаяся в процессе реакции ортокремиевая кислота выделяется в виде геля, вызывая затвердевание смеси. Кремний, входящий в состав H2SiF6, участвует в образовании дополни­тельных молекул ортокремневой кислоты, повышающих связу­ющую способность системы. В качестве отвердителя применяли кремнефтористоводородную кислоту 8%-ной концентрации. В та­ком виде она чаще всего поставляется потребителям. Эксперимен­тальные данные по продолжительности гелеобразования компози­ций жидкое стекло — H2SiFe при разной плотности жидкого стекла и переменном количестве кислоты приведены на рис. 28.

Весьма важной и интересной особенностью кремнефтористо — водородной кислоты является ее способность вызывать геле- образование в концентрированных растворах жидкого стекла с регулируемым индукционным периодом, причем до наступления момента коагуляции физические свойства раствора, в частности его вязкость, остаются практически неизменными. С повышением плотности жидкого стекла продолжительность гелеобразования возрастает. Прочность образующегося геля высока, но она умень­шается с понижением плотности жидкого стекла и повышением содержания кислоты.

Составы и свойства ЖСС с кремнефтористоводородной кисло­той приведены в гл. 5.

^ОБг/см3

Го
W60 80 100 120 см3 Коли.»сспЗпHzSlFe
Рис. 28.

П родолжительность гелеобразования композиций, состоящих из 100 см3 жидкого стекла различной плотности и переменного количества
H2SiF„ (8%-иая концентрация)
Соли кремнефтористоводородной кислоты — фторосиликаты также отверждают жидкое стекло, взаимодействуя с ним по тем же схемам (7), (8). Примером этой группы соединения является кремнефтористый натрий Na2SiFe. Он находит применение в строи­тельной промышленности для получения самотвердеющих кислото­упорных цементов на основе жидкого стекла [61 ] и может исполь­зоваться для приготовления самотвердеющих формовочных смесей на жидком стекле.

Взаимодействие жидкого стекла с гидроокисями щелочноземельных металлов и силикатами кальция

По данным П. Н. Григорьева и М. А. Матвеева, жидкое стекло легко и быстро реагирует с гидроокисями щелочноземельных металлов с образованием гелеобразных продуктов реакции.

Реакция, например, гидроокиси бария с жидким стеклом про­текает по следующей схеме:

NaX> • nSi02 — f Ва(ОН)2 + 6Н20 =

= 2NaOH + (я — 1) Si02 + BaSi03 -6H20.

Эти же авторы отмечают, что аналогично идет реакция жидкого стекла с гидроокисями других щелочноземельных металлов:

Са(ОН)2, Mg(OH)3I Sr(OH)2.

Здесь также необходимо рассмотреть возможность двухста — дийного протекания реакции между жидким стеклом и веществами, образующими в водной среде гидроокиси щелочноземельных ме­таллов.

Из строительной практики известна способность трехкаль — циевого и двухкальциевого силикатов, являющихся минералоги­ческими составляющими портландцемента, подвергаться гидро­лизу при достаточном количестве воды с образованием Са(ОН)2 и различных гидросиликатов кальция в процессе твердения це­мента.

Приводим схему реакций гидролиза трехкальциевого и двух­кальциевого силиката по данным работы [61 ] и В. Ф. Журавлева:

2 (ЗСаО • Si02) + 6Н20 = ЗСаО • 2Si02- ЗН20 + ЗСа(ОН)2;

2СаО • Si02 + яН20 = Са(ОН)2 + СаО • Si02 (п — 2) Н20. (9)

Обе реакции гидролиза протекают медленно, особенно вторая.

Большое количество двухкальциевого силиката (более 50%) содержится в саморассыпающихся шлаках феррохромового про­изводства, а также в отходах, получающихся при производстве глинозема из нефелиновых руд, так называемых нефелиновых шламах. В связи с этим нами были изучены чистые синтезиро­ванные ЗСаО Si02 и |3-2СаО SiOa, портландцемент, содержащий эти соединения в больших количествах, а также феррохромовый шлак и нефелиновый шлам, в состав которых входит двухкаль — циевый силикат. Материалы размалывали до примерно равной удельной поверхности (удельная поверхность C3S была равна 3200 см2/г, удельная поверхность |3-C2S — 3400 см2/г). Дисперс­ность феррохромового шлака и нефелинового шлама была близкой к дисперсности остальных материалов: удельная поверхность шлака (домолотого) составляла 3100 см2/г; а нефелинового шлама — 3000 см2/г. Диаграммы твердения композиций, состоящих из жидкого стекла (М = 2,9 и М = 2,4, р = 1,48 г/см3) и порошко­образных отвердителей, взятых в соотношении 1 : 1 (по массе) представлены на рис. 29.

При модуле 2,9 композиции с трехкальциевым силикатом (C3S) твердеют мгновенно в процессе их приготовления. Поэтому кривая твердения для C3S на рис. 29, а

не приведена. Двухкаль — циевый силикат ^-модификации, нефелиновый шлам и феррохро — мовый шлак твердеют с жидким стеклом при наличии хорошо вы­раженного индукционного периода. Затвердевшие композиции имели однородный вид и достаточно высокую прочность. При за­мешивании портландцемента с жидким стеклом модуля 2,9 сразу же наблюдается частичное схватывание массы с образованием ко­мочков. Индукционный период твердения отсутствует. Дальней­шее затвердевание композиции протекает очень медленно. Такой характер твердения объясняется, по-видимому, разнородностью состава портландцемента: одни минералогические составляющие (такие, как трехкальциевый силикат, алюминаты кальция) реаги­руют с жидким стеклом очень быстро, другие — медленно.

Снижение модуля жидкого стекла с 2,9 до 2,4 привело к за­медлению скорости взаимодействия компонентов и существенно изменило характер твердения композиций (рис. 29, б). В этом случае не только C2S, но и C3S, и портландцемент твердеют при

Заметном индукционном периоде, а интервал времени между нача­лом и окончанием твердения сравнительно небольшой.

Судя по приведенным данным, чистый двухкальциевый сили­кат, а также феррохромовый шлак и нефелиновый шлам дают наиболее благоприятный характер твердения композиций и удо­влетворяют основным требованиям, которые предъявляются к от — вердителям. Твердение формовочной массы происходит практи­чески одновременно по всему объему. Те же данные свидетель­ствуют о возможности применения в качестве отвердителей также трехкальциевого силиката и портландцемента в сочетании с низ­комодульным стеклом.

Двухкальциевый силикат в самостоятельном виде в природе не встречается. Поэтому, с точки зрения практического использо­вания, особый интерес представляют дешевые и доступные ма­ териалы, содержащие C2S в больших количествах: феррохромовый шлак, нефелиновый шлам, электропечные, мартеновские и до­менные шлаки; шлаки, получающиеся при производстве ферро­марганца и ферровадания, и др.

Рассмотрим более подробно материалы, содержащие C2S, и их свойства.

Свойства
двухкальциевогосиликата исодержащих его материалов
Двухкальциевый силикат.

Ортосиликат кальция (2СаО • Si02) существует в четырех модификациях: а, а’, р и у. Полиморфные превращения двухкальциевого силиката наглядно иллюстри­руются кривой М. Бредига, представленной на рис. 30. При на­гревании наблюдается следующий пор’ядок полиморфных превра­щений: y^-a’-t-a, а при охлаждении a — v a’ — v p ->- 7 [35 ].

A.—C2S устойчив при температурах выше 1447° С, при темпе­ратуре 1447° С переходит в

a’—C2S.

Ее’—C2S при нагревании, начиная от у-модификации, устойчив в интервале температур 850—1447° С; при охлаждении а’—C2S никогда не получается 7—C2S; при 670° С образуется р—C2S, а последний при температуре ниже 525° С медленно переходит в у—C2S. Плотность a—C2S 3,4 г/см3.

Р—C2S является мета — стабильной модификацией. При охлаждении чистый Р—C2S переходит в у-мо- дификацию. Плотность р— QS 3,28 г/см3. В присут­ствии примесей этот пере — ход может затянуться или |> вообще не произойти. ^

У—C2S образуется толь­ко при охлаждении других модификаций и представ­ляет собой наиболее ста­бильную фазу. Она устой­чива при температуре ниже 780—830° С. Плотность у—C2S 2,97 г/см3.

Фазовые переходы: расплав a, a ^ а’ и a’ ^ р являются обратимыми, а превращения р-v у и у—а’ идут только в одном направлении.

Из-за большой разницы в плотности переход р—C2S в у—C2S сопровождается увеличением объема примерно на 12%, что при­водит к саморассыпанию шлака

Металлургические шлаки.

Большое количество двухкальцие­вого силиката содержится в саморассыпающихся шлаках ферро­хромового производства, электропечных, мартеновских и до­менных шлаках. Саморассыпающиеся шлаки представляют интерес

По двум соображениям. Во-первых, склонность шлака к само­рассыпанию косвенно указывает на высокое содержание в нем двухкальциевого силиката. Во-вторых, саморассыпающийся шлак является тонкодисперсным материалом и перед употреблением не требует дополнительного размола.

Саморассыпающиеся шлаки феррохромового производства. Та­кой шлак имеется в больших количествах на Челябинском элек­трометаллургическом комбинате, Актюбинском, Серовском и За­порожском ферросплавных заводах. Минералогический состав феррохромового шлака следующий [20]: 65% у—2Ca0Si02; 5% р—2СаО Si02; 20—25% шпинели Mg0Al203, FeO (Al, Cr)203.

Химический состав феррохромового шлака различных заводов представлен в табл. 10.

В табл. 11 приводятся полученные нами данные по определе­нию величины удельной поверхности, влажности, химического состава и активности образцов шлака всех четырех ферросплавных заводов. Для шлаков Челябинского и Актюбинского заводов удалось установить длительность их хранения в отвале и тем самым выявить влияние возраста шлака на его свойства.

Шлаки четырех заводов по химическому составу немного раз­личаются. В пределах одного и того же завода химический состав и основность различных партий шлака характеризуется доста­точно высокой стабильностью.

Активность шлака в основном определяется его возрастом (продолжительностью хранения) при прочих равных условиях. Косвенным показателем возраста шлака в большинстве случаев может быть его влажность. С повышением влажности активность снижается.

Активность шлака тем больше, чем выше его удельная поверх­ность, о чем можно судить при сравнении двух образцов Запорож­ского шлака (см. № 16 и 15 в табл. 11).

Саморассыпающиеся электропечные, мартеновские и доменные шлаки.

Электропечные и мартеновские шлаки могут также служить отвердителями жидкого стекла, однако химический состав шлаков, даже для одной и той же марки стали, от плавки к плавке ко­леблется (табл. 12), степень рассылаемое™ шлаков и соответ­ственно их активность различны, что, естественно, осложняет получение ЖСС со стабильными свойствами. Мартеновские само­рассыпающиеся шлаки по составу и свойствам аналогичны элек­тропечным.

Саморассыпающиеся доменные шлаки в исходном состоянии имеют удельную поверхность 600—1000 см2/г и твердеют с жидким стеклом очень медленно (2,5—3,5 ч). После домола шлака до удельной поверхности 4000—5500 см2/г активность его суще­ственно возрастает — время твердения композиций составляет 45—60 мин. Нет сомнений в том, что доменные шлаки после домола можно применять в качестве отвердителей для смесей на жидком стекле, что подтверждается также данными X. И. Виш­някова и работами французского Технического центра литейного производства.

Нефелиновый шлам.

Нефелиновый шлам представляет собой побочный продукт производства глинозема из нефелиновых руд. Большое количество этого материала имеется на Волховском алюминиевом заводе им. Кирова, Пикалевском глиноземном ком­бинате им. 50-летия СССР и Ачинском глиноземном комбинате. Сырьевые ресурсы нефелинового шлама практически неогра­ниченны.

По минералогическому составу нефелиновый шлам содержит 80—85% Р—2Ca0Si02. В связи с этим шлам как отвердитель ведет себя так же, как и чистый р—2СаО Si02, что подтверждается кривыми 1 и 2

рис. 29.

Данные о химическом составе нефелинового шлама на двух заводах (табл. 13) за длительный период производства свидетель­ствуют о незначительных колебаниях в составе и высокой стабиль­ности этого материала.

По минералогическому составу нефелиновый шлам и ферро­хромовый шлак различаются главным образом тем, что в первом двухкальциевый силикат находится в p-форме, а во втором — в у-форме. Стабилизируют p-форму, т. е. препятствуют ее пере­ходу в у-модификацию, такие примеси, как окислы бора, хрома, фосфора, а также присутствие небольших количеств щелочи. По-видимому, повышенное содержание щелочей в нефелиновом шламе (до 2,2—2,8%) оказывает стабилизирующее действие на Р—C2S, препятствуя его саморассыпанию.

Из изложенного ясно, что наиболее перспективными материа­лами для отверждения жидкого стекла, являются саморассыпа-

Ющийся феррохромовый шлак и нефелиновый шлам. В принципе возможно применение для этой цели металлургических шлаков других производств — электропечных, мартеновских и доменных, однако они уступают первым двум. материалам по активности и стабильности. Процессы твердения ЖСС на жидком стекле с двухкальциевым силикатом и содержащими его материалами будут рассмотрены в самостоятельном разделе.

Назначение и область применения жидкого стекла в других сферах производства

Строительство – основная сфера применения жидкого стекла, но далеко не единственная. Об этом свидетельствуют приведенные ниже примеры.

Полезный совет! Раствор силиката натрия очень быстро затвердевает, фактически моментально, поэтому строители с опытом рекомендуют не добавлять его в цементный состав, а использовать в качестве пропитки на готовых конструкциях.

Силикат натрия можно применять для гидроизоляции древесины

Применение клея жидкое стекло широко и универсально. Высокая степень адгезии силикатного раствора позволяет использовать его для склеивания разных материалов, в том числе ДВП, тонких листов ДСП, фанеры, керамики, картона.

С помощью жидкого стекла осуществляют обеспыливание поверхности цементных полов в гаражах и других подсобных помещениях. Работы проводят методом пропитки основания смесью воды и жидкого стекла. Раствор проникает в бетон на 3-4 мм вглубь, где полимеризуется, образуя сверху гладкую поверхность, которая не разрушается. Таким образом, на ней не образуется цементная пыль.

Силикатный клей употребляется для гидроизоляции древесины. Широко применение жидкого стекла для дерева. Средство смешивают с водой и наносят на поверхность, где образуется влагозащитный слой. Покрытие препятствует также проникновению воздуха и насекомых.

Жидкое стекло используют в садоводстве. Водным раствором этого вещества обрабатывают срезы на деревьях после спиливания веток. Плотный воздухонепроницаемый слой защищает раны растений от попадания опасных бактерий и предотвращает процесс гниения.

Сантехники используют жидкое стекло для соединения труб в качестве герметика

Силикатный клей служит для создания герметичного покрытия в сантехнике. В качестве герметика жидкое стекло наносят в местах соединения труб водопровода и канализации. С этой целью используют средство в чистом виде.

Полная гидроизоляция

Использование жидкого стекла для гидроизоляции пористых материалов имеет некоторые особенности. Однако сам способ выполнения работы прост и не требует особых навыков и умений. Для гидроизоляции осуществляется обработка дерева жидким стеклом, пропитывание бетона, штукатурки и кирпича.

Как пользоваться жидким стеклом с целью гидроизоляции поверхности:

1. Изначально нужно приготовить раствор, которым будет грунтоваться поверхность. В равной пропорции смешиваются силикат, вода и цемент.
2. Пропитка бетона начинается только после того, как основание поверхности будет полностью очищено от старого строительного материала.
3. Обрабатывать силикатом дерево немного сложнее. Поверхность деревянных предметов декора нужно зачистить до природного основания, чтобы произошло качественное сцепление материалов.
4. Не стоит наносить гидрофобное покрытие на мокрую поверхность – в дальнейшем произойдет полное или частичное отслоение.
5. Слой силикатного раствора не должен превышать 3 мм. При этом время высыхания будет минимальным, а сцепление лучше держаться.

Нередко материал используют в качестве стяжки. Особенно это актуально для напольных покрытий из бетона. Обработка стен жидким стеклом осуществляется по принципу шпатлевания или окрашивания. Стены и пол требуют особого ухода, если отсутствует вспомогательное покрытие, а с жидким стеклом эти проблемы полностью исчезают.

Применение жидкого стекла в быту, творчестве и декоре

Жидкое стекло помогает решить большое количество хозяйственных проблем, что сделало его популярным в быту. С его помощью удаляют накипь, чистят посуду, убирают пятна с одежды, склеивают стекло и керамику, используют для защиты металла от коррозии. Например, для износостойкости и предохранения от воздействий огня костюмы и занавес в театре, а также шторы в общественных учреждениях покрывают жидким стеклом. Отзывы хозяек характеризуют его как универсальное средство в борьбе с накипью и гарью. Например, самой старой сковороде можно вернуть первозданный вид. Для этого используют простой рецепт.

Жидкое стекло растворяют в кипящей воде в соотношении 1:25 и кипятят в растворе сковороду 2 часа. Часть нагара уйдет, а оставшийся будет легко очистить с помощью ножа и металлической губки. Усилит действие раствора добавление кальцинированной соды и хозяйственного мыла. Таким способом можно легко очистить любую посуду из металла, фарфора и стекла. Длительность вываривания можно сократить до 10 минут.

Применение жидкого стекла в декоре позволяет создавать изящные витражи и зеркальные панно с мозаикой. Кроме перечисленного выше, растворы силиката используют для организации наливных полов в арт-дизайне.

С помощью жидкого стекла можно очистить посуду от гари и накипи

Полезный совет! С помощью силикатного клея реставрируют изделия из фаянса и стекла. При этом его нельзя употреблять для склеивания посуды, предназначенной для пищи.

Активно применяется жидкое стекло в творчестве. С его помощью можно легко склеивать самые разнообразные материалы: бумагу, картон, кожу, ткань, резину. Поэтому данное вещество часто просто незаменимо в рукоделии. Жидкое стекло – отличное средство для усиления блеска и создания защиты поверхности автомобилей. Однако в данном случае используют специальный состав, который отличается от формулы обычного силикатного клея.

Другие сферы применения

Что такое силикатное покрытие для пола и стен мы уже выяснили. В зависимости от особенностей применения материала, определяется время, сколько сохнет слой. Но есть и сферы нестандартного применения жидкого стекла:

• Покраска силикатным клеем осуществляется для обработки стен и пола с целью антибактериального воздействия.
• С помощью силикатного клея можно сделать укладку плитки, кафеля и мозаики в ванной комнате, кухне, бассейне, бане, душе.
• Способ заделки трещин и стыков в процессе строительных работ – еще одна сфера применения материала.
• Натриевый клей может использоваться и для обработки древесины, и в производстве мебели, например, вместо гвоздей и строительного степлера.
• В садоводстве раствор из жидкого стекла используют как антибактериальное средство. Обработанное место среза веток или обломленной коры тщательно замазывают веществом.
• Хозяйки часто пользуются жидкостью на основе силикатного клея для чистки наиболее загрязненных поверхностей. Это основной и практически единственный способ очистки кастрюль и сковородок от нагара.
• Сделанные смеси из жидкого стекла активно применяют в процессе очистки стен от старых отделочных материалов. Замечательно оттирается старая краска, штукатурка, шпатлевка.
• Мебельные поломки и неполадки легко, а главное, незаметно устраняются благодаря замазкам из жидкого стекла.
• На стеклянном основании практически не производится дополнительная декоративная отделка, так как поверхность отталкивает воздействие любого постороннего средства.

Характеристики силикатного клея и его применение настолько просты в подтексте строительных и ремонтных работ, что не требуют специальных навыков и умений, которыми обладает мастер. Достаточно ознакомиться с инструкцией на упаковке или просмотреть обучающее видео.

Сферы и способ использования клея на основе натрия, то есть жидкого стекла, разнообразны. Кроме производственного использования нашлись меры использования и в домашнем быту. Отделка уже украшенных поверхностей на данном этапе обработки вполне уместна. Многие профессионалы строительного дела рекомендует применение силикатного раствора практически на всех этапах отделки и обработки.

Применение жидкого стекла на бетоне (2 видео)

Продукция разных производителей (26 фото)

Особенности применения: как наносить жидкое стекло

Перед нанесением средства поверхность необходимо тщательно очистить от загрязнений, которые могут снизить впитывающую способность. Обработанные силикатным раствором поверхности должны сохнуть не менее суток. Согласно инструкции по применению жидкое стекло наносят в несколько слоев, при этом отводят достаточно времени для высыхания каждой прослойки. Поверхность обрабатывают средством по аналогии с густой краской – с помощью кисти или валика. Если нужно создать защитное покрытие, то материал наносят шпателем для штукатурки.

Выполнять все работы необходимо последовательно, в соответствии с инструкцией. Жидкое стекло можно применять самостоятельно, сэкономив на оплате за услуги мастеров. Сначала поверхность требуется тщательно очистить от пятен, мусора, грязи, старого покрытия. Далее валиком наносят первый слой средства. После того как он высохнет, поверхность покрывают вторым слоем.

Жидкое стекло необходимо добавлять в бетонный раствор непосредственно перед работой

Если предполагается применение бетонного раствора с добавлением силиката натрия, то его готовят непосредственно перед использованием, так как смесь быстро затвердевает. Нужно успеть нанести ее за 20 минут. Важно четкое соблюдение пропорций. Малейшая ошибка может привести к тому, что поверхность будет растрескиваться и разрушаться.

Во время работы необходимо одевать спецодежду и пользоваться средствами индивидуальной защиты. По завершении процесса требуется тщательно вымыть руки и инструменты, пока остатки материала не засохли.

Как производится стяжка для пола

У многих часто возникает проблема именно с тем, как производится обработка пола жидким стеклом, если речь идет именно о стяжке. Способ выполнения работы для дерева и бетона является различным по своей концепции до определенного этапа. Так, например, для обработки пола из древесины используются специфические методы обработки: сначала делают бетонную заливку и ожидают полного твердения, только потом выполняется гидрофобная стяжка на основе жидкого стекла.

Если стяжка планируется на бетоне, то технология заливки следующая:

1. На бетонный пол стяжка наносится сразу же после очистки и обработки поверхности.
2. Выкладывается раствор равными порциями, при этом выравнивание производится посредством распределения массы с помощью широкого металлического шпателя.
3. Необходимо дать смеси засохнуть, потом произвести окончательное выравнивание поверхности.
4. Последний этап – полы покрываются специальным лаком.

В случае покрытия бетонного пола жидким стеклом полностью отсутствуют возможности дальнейшей отделки. Даже минимальный декор осуществить не получится. Обрабатываемую основу невозможно покрасить, накрыть линолеумом. Выглядит такой пол для жилых помещений не эстетично, поэтому стяжка выполняется в помещениях промышленного назначения.

На видео: быстрый способ нанесения жидкого стекла.

Соответствие Госстандарту. Сколько стоит жидкое стекло?

Натриевое жидкое стекло производят в соответствии с ГОСТ 13078-81. В документе прописано, что это вязкая субстанция серого или желтого цвета без примесей, обладающая такими характеристиками:

• плотность материала должна быть от 1,42 до 1,43 г/см³;
• содержание концентрата окиси натрия составляет от 7,9 до 8,8%;
• наличие окиси кальция не должно превышать 0,2%;
• часть двуокиси кремния составляет от 21 до 24 %;
• значение силикатного модуля равно 3%;
• содержание серного ангидрида не должно быть выше 0,15 %;
• допустимо наличие окиси железа и алюминия – до 0,25 %.

Жидкое стекло стоит на порядок дешевле большинства пропиток и клеев

Одно из преимуществ материала – его доступная цена. Он намного дешевле других синтетических клеев и пропиток. На стоимость влияет несколько факторов, в частности плотность, показатель модуля и количество приобретаемого жидкого стекла. Раствор фасуют в специальные емкости, которые плотно закрываются, чтобы не допустить высыхание средства. Купить материал можно в любом хозяйственном магазине. Если нужно небольшое количество, то рекомендуется купить жидкое стекло в таре или на разлив.

Полезный совет! Жидкое стекло, нанесенное в качестве клея для линолеума, позволит избежать образования грибков и плесени под покрытием. Такую защиту не обеспечивают другие клеи, например, Бустилат или ПВА.

Популярные производители жидкого стекла, цена материала

В том случае, когда намечается большой объем работ и предполагается применение жидкого стекла, цена имеет значение, ведь понадобится много материала. В данной ситуации лучше заказать его непосредственно у крупного производителя или поставщика, сэкономив на посредниках. К наиболее популярным крупным предприятиям принадлежат , «Меттерра», «Оксиум», фабрики «Ивхимпром», «Контакт», ЗАО «Торговый дом «Стеклопродукт». Специализируются на производстве жидкого стекла и малые предприятия, такие как , «Алектич». В торговой сети это вещество представлено не только в чистом виде, но и в составе всяких пропиток и смесей для проведения отделочных работ.

Таблица градации цен на чистый раствор в соответствии с ГОСТ 13078-81:

Таким образом, чем больше объем приобретаемого материала, тем ниже будет цена. Жидкое стекло высокой плотности имеет более значительную стоимость.

Основные характеристики

Для чего конкретно применяется жидкое стекло и какими характеристиками обладает? В первую очередь нужно отметить, что материал представляет собой водный раствор силикатных солей. Разносторонние сферы действия позволяют его применять для разной степени обработки.

Перечислим несколько положительных характеристик жидкого стекла:

• Применяется во многих сферах строительных и отделочных работ. Обрабатывать можно любые поверхности с любыми характеристиками.
• Гидрофобное преимущество, которое позволяет защищать поверхность от воздействия влаги и воды. Именно грунтовка из жидкого стекла предотвращает пропитывание материала водой.
• Минимальное время застывания независимо от условий и способов нанесения.
• Антисептический эффект. В результате нанесения, покрытие жидким стеклом защищает поверхность от появления грибка и плесени.
• Затвердевание производится в короткое время. Если производить равномерное нанесение и делать это в несколько тонких слоев, то эффект будет потрясающим.
• Жидкое стекло для пола и стен используется во многих случаях, как средство, которое формирует огнеупорный слой.
• Используется с целью защиты поверхностей от внешних воздействий, в частности, от действия химических средств и веществ, которыми могут обрабатываться поверхности.
• Натриевое жидкое стекло является экологически чистым строительным материалом, который не действует на организм человека.

Свойства жидкого стекла имеют настолько широкие положительные масштабы, что материал используется в любой сфере строительных работ. При этом, цена не превышает допустимых норм.