Chel-remont174.ru

Ремонт 174
1 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Применение жидкого стекла для бетона: его особенности и применение

Применение жидкого стекла для бетона: его особенности и применение

Жидкое стекло можно купить в строительном магазине.

Не многие знают, для чего необходимо жидкое стекло и где оно используется. Этот строительный материал представляет собой обыкновенный силикатный клей, в основе которого лежит силикат натрия или калия. Довольно часто производители за основу берут все эти элементы.

Материал так называется из-за того, что после нанесения его на поверхность и последующего высыхания он становится прочным и прозрачным, как стекло. Часто при строительстве фундамента жидкое стекло добавляют в бетон. Цена бетонного раствора в этом случае увеличивается ненамного, так как стоит клей довольно дешево, но при этом эксплуатационные характеристики смеси значительно увеличиваются. Так что такое жидкое стекло, и как оно используется?

Преимущества и сфера применения жидкого стекла

Этот материал обладает определенными преимуществами:

Бетон с добавками жидкого стекла - срез.

  • используется как водоотталкивающее средство;
  • благодаря своим свойствам не электризуется;
  • защищает от воздействия кислот;
  • способствует увеличению плотности материала, заполняет поры;
  • препятствует образованию вредоносных бактерий;
  • обладает жаростойкими качествами.

Обладая замечательными гидроизоляционными свойствами, жидкое стекло применяют для покрытия фундамента и защиты от влияния грунтовых вод. Однако строительство – это не единственная сфера, где может использоваться этот материал. Жидкое стекло великолепно склеивает разнообразные материалы, а также добавляется в состав моющих и чистящих средств.

Но все же жидкое стекло чаще всего используется для увеличения гидростойкости и жаростойкости бетонной смеси. Очень важно в этом случае правильно приготовить смесь. Если она будет приготовлена некачественно, то бетон может потрескаться и возникнет неровная поверхность.

Положительные стороны бетона с добавлением жидкого стекла

Жидкое стекло можно использовать при строительстве печей и каминов в качестве добавки.

Если смешать цемент, воду и песок в соответствующих пропорциях, то получится цементная смесь. При добавлении в нее щебня получается бетон. Чтобы добиться определенных изменений, в готовую массу вносят различные добавки, одной из которых является жидкое стекло.

Эта добавка отличается недорогой стоимостью и рядом замечательных технических характеристик. Далее, приведены примеры того, какие изменения свойств и характеристик можно получить, если ввести в структуру бетонного раствора жидкое стекло.

  • Снижается время схватывания бетона.

Если общая масса будет содержать 2% силиката натрия, то бетон схватится примерно через час. При содержании в ней уже 5% силиката время сокращается до 40 минут. Такая добавка оказывает существенное влияние и на скорость затвердевания, в результате чего этот процесс ускоряется на 25%.

  • Получение гидроизоляции бетона.

Добавление жидкого стекла в бетон повышает гидроизоляционные свойства материала.

Если не внести такую добавку, то у бетонной конструкции будут образовываться мелкие поры, так как часто контактируя с водой, она спустя некоторое время начинает отсыревать и разрушаться. Благодаря силикату натрия она становится совершенно водонепроницаемой и предотвращается не только разрушение, но и образование грибка.

  • Жаростойкость.

Обыкновенный бетон способен выдерживать температуру до 200 градусов. При добавлении в него 30% жидкого стекла жаростойкость материала увеличивается в 5–6 раз. Такой бетон применяют для изготовления промышленных печей.

Применение жидкого стекла в строительстве

Так выглядит фундамент из бетона, в которой для повышения гидроизоляции было добавлено жидкое стекло.

Как уже говорилось, жидкое стекло для бетона делает его влагостойким и помогает ему хорошо схватываться, однако, при этом довольно существенно снижается прочность монолита.

Если необходимо получить очень прочную конструкцию из бетона, то содержание этой добавки в массе не должно превышать 3%. Это касается изготовления раствора, необходимого для заливки фундамента.

Смеси, содержащие силикат натрия в большом количестве, замечательно подходят для ремонта фундаментов, которые разрушились из-за чрезмерной влажности. В этом случае инструкция по приготовлению состава будет следующей:

  • приготавливают бетонную смесь с обычными пропорциями гравия, песка и цемента;
  • в полученный состав добавляют 40–50% жидкого материала;
  • время высыхания такого раствора — несколько минут, из-за этого его следует готовить в непосредственной близости к определенному объекту.

Жидкое стекло также может служить внешним покрытием для изоляции стен.

Полученную смесь следует использовать как можно быстрее, потому что схватывается она моментально, а это позволяет избавиться от дефектов на довольно продолжительное время. Таким способом можно отремонтировать бетонные, керамические, асбестоцементные конструкции, а также чугунные трубы. Такая смесь также применяется для того, чтобы улучшить гидроизоляционные свойства бетонных и кирпичных стен.

Силикат натрия обычно добавляют к составу при заливке фундамента в таких местностях, где наблюдается высокий уровень грунтовых вод. При этом отмечается высокая стойкость монолита к разрушению.

Читайте так же:
Можно ли использовать закаменевший цемент

Рекомендации по приготовлению и использованию состава

После того как будут определены конкретные пропорции жидкого стекла, его следует смешать с водой. Полученную массу выливают тонкой струйкой в строительную смесь, все время помешивая состав.

Так как такая добавка характеризуется значительной вязкостью, то для приготовления смеси применяют дрель с миксерной насадкой. Иначе масса очень быстро схватывается, еще до того момента, как она достигнет однородной консистенции.

Растворы, в которых силиката содержится от 10 до 50%, следует готовить в небольшом количестве, после чего сразу же его используют.

Жидкое стекло также можно применять в качестве клея для любых поверхностей.

Инструкция по использованию жидкого стекла не предусматривает применения бетономешалки. При слишком высокой концентрации этого материала смесь способна застыть еще до окончания перемешивания.

Известно, что бетон начинает терять свою прочность, когда используется силиката натрия, поэтому для подведения коммуникаций необходимо применять алмазное бурение отверстий в бетоне, потому что такая технология способствует сохранению целостности монолита.

Заключение

Применение жидкого стекла в качестве добавки к бетонной смеси позволяет усилить такие качества конструкции, как влагостойкость, огнеупорность, устойчивость к появлению солевых пятен и распространению грибков. Все это способствует долговечности сооружения. Работы с таким материалом необходимо проводить с осторожностью, а глаза и руки следует обязательно защищать от контакта с этим составом.

Жидкое стекло для бетонных растворов

Основным строительным материалом в строительстве считается бетон. но современные требования к зданиям и конструкциям требуют с каждым годом от бетона в частности так и от бетона в составе композита всецело, все более высоких характеристик. И присадки для бетона могут дать такие завышенные требования к бетонным изделиям.

Общие сведения

Бетоны на жидком стекле могут быть легкими (средняя плотность до 2000 кг/м3) и тяжелыми (средняя плотность свыше 2000 кг/м3). Они приго­тавливаются на основе жидкостекольного связующего, минерального на­полнителя и различных заполнителей.

жидкое стекло для цемента

В качестве жидкостекольного вяжущего применяют растворимое стекло, представляющее собой натриевый (Na20×nSi02) или калиевый (K20×nSi02) силикаты, где n = 2,5 — 4 — модуль стекла. Растворимое стекло получают из смеси кварцевого песка с содой (Na2С03) или сульфатом натрия (Na2S04) — для на­триевого жидкого стекла, или с поташом (К2С03) — для калиевого.

В стекловаренных печах получают расплавленную стекломассу, кото­рую из печи для быстрого охлаждения выгружают в вагонетки. При этом об­разуются стекловатые куски, которые принято называть «силикат-глыбой». Растворение силикат-глыбы производят водяным паром в автоклаве при давления 0,5-0,6 МПа и температуре около +150 °С.

Товарное жидкое стекло содержит 50-70 % воды и имеет плотность 1300-1500 кг/м3.

Кроме того, в твердении жидкого стекла принимает участие и углеки­слота воздуха. Углекислота нейтрализует едкую натриевую или калиевую щелочь, которая образуется в растворе при гидролизе и способст­вует коагуляции кремнекислоты, а также более быстрому затвердеванию жидкого стекла. При этом происходит выделение и высыхание (довольно медленно) аморфного кремнезема.

Однако глубина проникания углекислоты воздуха сравнительно неве­лика и положительное ее действие наблюдается только на поверхности. Поэтому для хранения используют обычные пластиковые канистры. Образующаяся стекловидная пленка на поверхности жидкого стекла предотвращает дальнейшее стеклование вглубь консистенции на длительное время.

Твердение растворимого стекла существенно ускоряется при повыше­нии температуры, а также при введении веществ, ускоряющих гидролиз и выпадение геля кремниевой кислоты (катализаторов, например, кремнеф­тористого натрия Na2SiF6).

Натриевое жидкое стекло используют для изготовления кислотоупор­ных, жароупорных и огнеупорных бетонов, огнезащитных обмазок и сили­катизации грунтов. Калиевое жидкое стекло применяют для приготовления силикатных красок, мастик и кислотоупорных растворов и бетонов.

Кислотоупорный цемент

жидкое стекло для цемента

Кислотоупорный цемент изготавливают из тонко измельченных смесей кислотоупорных наполнителей (кварца, кварцита, диабаза, андезита, ба­зальта, шамота, керамзита и др.) и ускорителя твердения жидкого стекла — кремнефтористого натрия. На практике часто применяют совместный по­мол наполнителя и катализатора. Название «цемент” для таких порошков носит условный характер, т.к. они при затворении водой вяжущими свойст­вами не обладают. Вяжущим веществом в кислотоупорных цементах явля­ется жидкое стекло, на водном растворе которого их и затворяют.

Основное достоинство и принципиальное отличие кислотоупорного цемента от других неорганических вяжущих веществ — его способность со­противляться действию большинства минеральных и органических кислот (кроме фтористоводородной, кремнефтористоводородной и фосфорной).

Читайте так же:
Как замес жидкое стекло с цементом

Кислотоупорный цемент неводостоек, его нельзя использовать для кон­струкций, подверженных длительному воздействию воды и пара. Он разру­шается от действия едких щелочей и низких температур (ниже -20 °С).

  • Для повышения водостойкости в составы вводят 0,5 % льняного масла или 2 % гидрофобизирующей добавки. Полученный таким образом гидрофобизированный цемент называют кислотоупорным водостойким цементом (КВЦ).
  • Для повышения кислотостойкости кислотоупорных бетонов рекомен­дуется обрабатывать их поверхность разбавленной соляной или серной ки­слотой, раствором хлористого кальция или хлористого магния.

Отечественная промышленность выпускает кислотоупорный кварце­вый кремнефтористый цемент, состоящий из смеси тонкомолотого чистого кварцевого песка 15-30 % и кремнефтористого натрия 4-6 % от массы на­полнителя. Со следующими характеристиками:

  • Схватываются кислотоупорные цементы в пределах 0,3-8 часов.
  • Предел прочности при растяжении через 28 суток должен быть не менее 2,0 МПа,
  • Кислотостойкость — не ниже 33 %.
  • Предел прочности при сжатии стандар­том не нормируется, но можно получить бетоны с прочностью при сжатии до 30-40МПа.

Кислотоупорный цемент применяют:

  • для изготовления кислотоупор­ных растворов, бетонов, замазок и мастик;
  • изготавливают резервуары, башни, технологические емкости на химических заводах и в травильных цехах;
  • Кислотоупорные растворы применяют при футеровке кислотоупорны­ми плитками (керамическими, стеклянными, диабазовыми) железобетон­ных, бетонных и кирпичных конструкций на предприятиях химической промышленности.

Полимерсиликатные бетоны

Бетон на основе жидкого стекла, обладая рядом положительных свойств, имеет и отрицательные стороны, такие как достаточно высокую пористость (до 18-20 %), низкую прочность и не­достаточную водостойкость. Поэтому такие бетоны не могут быть использо­ваны как кислотостойкие материалы для несущих конструкций.

жидкое стекло силикат калия

Лучшими показателями обладают полимерсиликатные бетоны (ПСБ) на основе натриевого жидкого стекла и полимерных добавок.

Применяемые добавки к полимерсиликатным бетонам:

  • К уплотняющим и диспергирующим добавкам относятся фурановые, фенольные и некоторые другие смолы;
  • к водосвязующим — соединения с группами NCO;
  • к снижающим усадку — олигоэфиры;
  • к замедлителям твер­дения — сульфанол и кремнийорганические жидкости;
  • к кольматирующим — канифоль и сера.

Бетоны на жидком стекле, как уже отмечалось, обладают недостаточно плотной структурой. Улучшить структуру таких материалов удается за счет введения добавок фурановых и фенольных смол. При этом наблюдается дробление частиц жидкого стекла от частиц размером (20-30)-10-7 мкм до более мелких — 3-10-7 мкм. Такая структура сохраняется и после отверждения жидкого стекла. При этом уменьшается не только пористость композитов, но и происходит су­щественное снижение внутренних напряжений в материалах.

Значительно снизить усадку полимерсиликатных бетонов мож­но за счет введения добавок фурилового спирта или фурфурола. Эти поли­меры, обволакивая частицы геля кремниевой кислоты, препятствуют их сближению — агрегации (явление защитного действия гидрозолей), при этом ограничивается сжатие системы и выделение воды из геля, что значи­тельно снижает усадку.

Оптимальной является концентрация этих полимеров в количестве 3-5 % по массе от жидкого стекла. Эта концентрация способствует не полному, а лишь частичному обволакиванию частиц геля Si(OH)4, что приводит к незначительному замедлению процесса агрегации. Кроме того, эти модифи­цирующие добавки способствуют гидрофобизации и уплотнению компози­тов.

Кроме того, важным свойством этих двух полимеров и других органи­ческих соединений с активными радикалами является способность отвер­ждаться кислотами, что способствует дополнительному уплотнению полимерсиликатных бетонов при действии на них растворов кислот.

Таким образом, добавки фурилового спирта и фурфурола являются комплексными. Под их действием уплотнение композитов происходит по следующим схемам: диспергирование жидкого стекла, обволакивание и за­щитное действие к кремнегелю, гидрофобизация и полимеризация (поли­конденсация) под действием раствора кислот.

Глубина проникания раствора кислот в композиты после длительного воздействия не превышает 3-5 мм. Причем, чем выше концентрация кисло­ты, тем меньше глубина ее проникновения.

Полимерсиликаты с повышенной кислотостойкостью в зависимости от гранулометрического состава наполнителей и заполнителей могут быть приготовлены в виде мастик, легких растворов или бетонов.

В качестве примера, рассмотрим пропорции жидкого стекла и добавок в полимерсиликатный бетон на натриевом или калиевом жидком стекле, % по массе:

  • связующее (жидкое стекло с плотностью 1380-1400 кг/м3) — 13,6%;
  • отвердитель (кремнефтористый натрий) — 2,5%;
  • наполнитель (мука андезитовая или диабазовая, крупностью до 0,15 мм) — 24,0%;
  • мелкий заполнитель (песок с крупностью частиц 1-3 мм) — 44,0%;
  • крупный заполнитель (щебень с крупностью частиц 10-20 мм) — 15,9%;
  • модификатор (фуриловый спирт или фурфурол) (от массы жидкого стекла) — 3-5 %.
Читайте так же:
Делаем стяжку пола цементом

Состав полимерсиликатных бетонов подбирают исходя из условий наименьшего расхода связующего, соблюдения хорошей удобоукладываемости и высокой плотности. Учитывая повышенную вязкость жидкого стекла, для приготовления композитов применяют бетономешалки прину­дительного действия. Способы формирования изделий такие же, как и для цементных блоков.

Недостатком полимерсиликатных бетонов является небольшая жизне­способность (быстрая схватываемость и затверждение) — около 45 минут. Допустимое сокращение кремнефтористого натрия приводит к незначительному удлинению жизнеспособности на 10-15 минут.

Твердение полимерсиликатных бетонов при нормальной температуре продолжается 1 месяц. Для ускорения можно применить сухой прогрев при температуре +70-100 °С в течение 8-10 часов.

Влияние добавок на прочность полимерсиликатных композитов ощу­тимо только в мастичных системах. При оптимальной по прочности кон­центрации добавок (3 % от массы жидкого стекла) предел прочности при изгибе составил: с добавкой фурфурола — 31,5 МПа, с добавкой фурилового спирта — 24 МПа.

силикат бетон с добавкой жидкого стекла

Влияние добавок на более сложные композитные системы проявляется в меньшей степени — прочность на сжатие практически не отличается от бездобавочных бетонов и составляет: для фурфурола — 36 МПа, а для фури­лового спирта -31,5 МПа.

Результаты испытания показали достаточно хорошую адгезию поли­мерсиликатных бетонов к цементному бетону — 2,5-3 МПа. Это значит, что при строительства, в укладке бетонных слоев можно использовать сначала поли­мерсиликатные бетоновы, а после затвердевания ПСБ уже заливать цементный бетон или наоборот.

Кроме того, полимерсиликатные бетоны обладает высокой водонепро­ницаемостью. Образцы из ПСБ выдерживают давление воды в 0,6 МПа в течение 8 часов, в то время как обычные силикатные оказываются водоне­проницаемыми уже через 3-3,5 часа при давлении в 0,1 МПа. Таким образом жидкое стекло служит для гидроизоляции бетона в фундаменте.

Исследования химической стойкости полимерсиликатных бетонов в растворах различных кислот (серной, соляной, азотной) показали, что они являются более стойкими по сравнению с модифицированными бетона­ми. Лучшие результаты ПСБ показали в соляной и серной кислотах, чем в азотной. Так, значения коэффициента химической стойкости в 10 %-х рас­творах этих кислот после 90-суточного испытания составили, соответст­венно: 0,84; 0,80; и 0,75. Коэффициент водостойкости за указанный проме­жуток времени составил 0,87.

Из полимерсиликатных бетонов изготавливают следующие строитель­ные материалы и изделия:

Цемент и жидкое стекло

Цемент и жидкое стекло

Также, благодаря этим преимуществам, цемент и жидкое стекло применяют при строительстве различных гидротехнических сооружений, например, бассейнов. Нередко состав используется при обустройстве печей, поскольку жидкое стекло способно придать раствору огнеупорные свойства.

При этом следует строго придерживаться определённых пропорций при смешивании жидкого стекла с цементом. Несоблюдения правил в данном плане может привести к разрушению конструкций.

Цемент и жидкое стекло — рекомендации к применению

Существуют определённые рекомендации, соблюдая которые можно добиться увеличение прочностных, огнеупорных и водоотталкивающих свойств раствора, при добавлении в цемент жидкого стекла.

Цемент и жидкое стекло - рекомендации к применению

Чтобы раствор получился действительно качественным, важно придерживаться следующих правил:

  • Если нужно сделать водостойкую штукатурку, то следует применять 15% композит с песчано-цементным раствором, в соотношении 2,5 к 1.
  • Жидкое стекло применяется для гидроизоляции бассейнов. При изготовлении раствора на 10 частей добавляют одну часть жидкого стекла.
  • Хорошо зарекомендовали себя цемент и жидкое стекло также и для гидроизоляции колодцев. При помощи данных компонентов готовят сметанообразный раствор с добавлением песка. Соотношение песка, цемента и жидкого стекла должно быть в пропорциях 1:1:1.
  • Добавляют жидкое стекло в бетон. Однако здесь следует придерживаться одного правила: не более 10% от общей массы.
  • Для строительства печи и приготовлении обмазочных составов, которые будут обладать огнеупорными свойствами, готовится смесь из жидкого стекла, цемента и песка в пропорциях: 1,5:1,5:4.

Цемент и жидкое стекло - рекомендации к применению

Цемент и жидкое стекло применяются даже для грунтования поверхностей. Для этих целей данные компоненты смешиваются в равных пропорциях.

Как сделать раствор с жидким стеклом

Несмотря на всю простоту приготовления цементных растворов с добавлением жидкого стекла, важно соблюдать определённую последовательность в приготовлении:

Читайте так же:
Вращающаяся печь для обжига цемента по мокрому способу

Как сделать раствор с жидким стеклом

  • Сначала используется чистая вода (10 л), в которую добавляется один стакан силиката;
  • Средство перемешивается в емкости до полного растворения;
  • Затем в воду вводится сухая смесь и хорошо перемешивается;
  • Раствор сбивается строительным миксером до полного приготовления.

При использовании жидкого стекла и цемента всегда нужно помнить о том, что скорость застывания растворов увеличивается. Сроки схватывания уменьшаются прямо пропорционально количеству добавленного в раствор жидкого стекла.

Цементный раствор с добавлением 2% жидкого стекла начинает схватываться уже через час. С добавлением в цемент 10% жидкого стекла, раствор начнёт застывать уже через пять минут.

Цемент и жидкое стекло для гидроизоляции и огнеупорных свойств

Помните о том, что любые добавки в цементные растворы и бетон могут повлечь за собой, как улучшение свойств, так и ухудшение. Поэтому использовать их нужно с осторожностью, чтобы не испортить материалы.

Жидкое стекло, цементы

Из неорганических связующих для формовочных и стержневых смесей кроме глин наиболее широко используются силикаты. Из группы силикатов наибольшее применение имеют жидкое стекло и цементы.

Жидкое натриевое стекло. В соответствии с ГОСТ 13078-81 оно представляет собой коллоидный водный раствор силиката натрия Na2O * nSiO2 * mН2O. Упрощенно его химическую формулу записывают в виде Na2Si2Os или Na2Si2O3. Жидкое стекло имеет сложный химический состав. В него входят молекулы Na2Si2O5, Na2S3O3, эвтектика (Na2Si2O5+SiO2), ионы Na+, H+, ОН-, SiO3в2-, Si2O5в2-, гидраты nSiO2 * kH2O, Na2O * 2SiO2 * mH2O.

Механизм связывания зерен наполнителя жидким стеклом сложен и до конца не изучен. Сцепление пленки связующего с зернами песка происходит за счет химической адгезии. Главную роль в химическом отверждении смеси играет образование геля ортокремниевой кислоты H4SiO4 по следующей схеме:

Ионы натрия являются стабилизаторами раствора анионов, препятствующими конденсации и коагуляции жидкого стекла.

Важнейшей характеристикой жидкого стекла является модуль М. Модуль жидкого стекла представляет собой отношение числа молей SiO2 к числу молей Na2O, содержащихся в жидком стекле:

где MSiO2, MNa2O — массы SiO2 и Na2O, содержащихся в данном количестве жидкого стекла.

В соответствии с ГОСТ 13078-81 выпускается содовое жидкое стекло с модулем 2,65-3,5 и плотностью 1360-1500 кг/м3, а также содово-сульфатное с модулем 2,6-3,0 и плотностью 1430-1500 кг/м . Жидкое стекло с модулем 2,6-3,0 называется низкомодулъным, а с модулем 3,01-3,5 — высокомодулъным.

Обычно в литейные цехи поставляется жидкое стекло с модулем 2,7— 3,1. Из технологических соображений необходимо применять более низкомодульное стекло. Чем выше модуль жидкого стекла, тем больше полисиликат-ионов и меньше ионов Na. Поэтому высокомодульное стекло отличается большей степенью полимеризации, большей вязкостью и высокой скоростью твердения. Это снижает живучесть смеси, т. е. при хранении смесь быстро теряет свои технологические свойства.

Модуль жидкого стекла снижают добавкой NaOH. Количество NaOH, необходимое для снижения модуля с величины М1 до величины M2, можно определить по формуле

где MNaOH — расход раствора едкого натра на 100 кг жидкого стекла, кг;

С — концентрация раствора NaOH, %;

р — плотность исходного жидкого стекла, кг/дм3.

Для обеспечения равномерного обволакивания зерен наполнителя при изготовлении смеси необходимо, чтобы вязкость жидкого стекла не превышала 1 МПа*с. Рекомендуемые значения модуля и плотности жидкого стекла при разных способах отверждения смеси приведены в табл. 5.12.

Для более глубокой характеристики жидкого стекла используют значение порога коагуляции Пг. Жидкое стекло представляет собой коллоидную систему, состоящую из кислотной (SiO2) и щелочной (Na2O) составляющих. Часть щелочной составляющей связана с SiO2, а другая часть является свободной. Именно ионы Na+ этой свободной части обеспечивают стабильность раствора и препятствует его коагуляции, т. е. переходу в гель.

Чем больше содержание стабилизирующей части Na2O, тем устойчивее система, тем выше живучесть смеси. Чем меньше содержание свободной части Na2O, тем быстрее наступает переход в гель (и при меньшем расходе отвердителя), тем ниже живучесть смеси. Для определения свободной части Na2O осуществляют титрование жидкого стекла разбавленной соляной кислотой, которая нейтрализует Na2O. Порог коагуляции определяют по количеству HCl, затраченной на нейтрализацию Na2O, вызывающую коагуляцию раствора. Он представляет собой отношение массы свободной части Na2O к общей массе жидкого стекла.

Читайте так же:
Как рассчитать количество цемента для фундамента калькулятор

Широкое применение жидкого стекла в качестве связующего в литейном производстве началось в 50-е гг. XX в., главным образом, в связи с возможностью быстрого отверждения смесей с жидким стеклом продувкой CO2. По существу, это были одни из первых холоднотвердеющих смесей.

При продувке смесей на жидком стекле CO2 образуется ортокремниевая кислота, молекулы которой вступают в процесс поликонденсации и гелеобразования:

В настоящее время кроме продувки СО2 применяются различные методы твердения жидкостекольных смесей: тепловая сушка, обработка сложными эфирами, порошкообразными минералами (феррохромовый шлак, нефелиновый шлам) и др. Механизмы и технология различных методов твердения смесей будут рассмотрены далее.

Важнейшими недостатками жидкого стекла как связующего являются плохая выбиваемость смесей из отливок и высокая пригораемость. Эти недостатки связаны с образованием при температурах 793 и 846 °C легкоплавких эвтектик. При последующем охлаждении они спекаются с формовочной смесью. Для устранения этих недостатков применяются различные мероприятия, рассматриваемые ниже.

Наиболее распространен двухстадийный способ получения жидкого стекла для литейного производства. Сначала получают силикат-глыбу (сплавлением песка и соды или сульфата натрия в дуговых электропечах), которую затем в измельченном виде (частицы размером до 0,1-10 мм) растворяют в воде в автоклавах при 120-130 °C и давлении пара 0,3-0,8 МПа. При применении соды получают содовое жидкое стекло, при применении сульфата натрия — сульфатное.

Известны также методы получения жидкого стекла путем выщелачивания едким натром пород, содержащих большое количество аморфного кремнезема (трепел, опал и т. п.).

Цементы. В состав цементов входят трехкальциевый силикат (алит) 3СаО*SiO2, двухкальциевый силикат (белит) 2СаО*SiO2, трехкальциевый алюминат 3CaO*Al2O3 и четырехкальциевый алюмоферрит 4СаО*Al2O3*Fe2O3. Цемент получают путем обжига измельченных смесей пород известняка, глины и других минералов при температуре 1300-1450 °С. Получаемый клинкер размалывают с введением гипса и других добавок. Этот цемент называется портландцементом. Основным минералом, определяющим прочность цементных смесей, является трехкальциевый силикат.

В основе отверждения цементных смесей лежит процесс гидратации клинкерных минералов при взаимодействии с водой. Процесс состоит в растворении клинкерных фаз с последующим выделением кристаллогидратов из пересыщенного раствора. Выделяющиеся кристаллогидраты срастаются в конгломерат, т. е. происходит процесс полимеризации. Наряду с этим имеет место механизм твердения, основанный на протекании топохимической (гетерогенной) реакции гидратации материалов.

Исследования показали, что вначале идет гетерогенная реакция образования кристаллогидрата, а затем происходит его растворение. На более поздних стадиях гидратация происходит в глубине зерна. Реакции основных минералов с водой имеют вид

Для приготовления смесей вводят 10-12 % цемента и примерно такое же количество воды. Оптимальное водоцементное отношение составляет 0,6-0,9. Процесс твердения цементных смесей происходит очень медленно, иногда более трех суток. Прочность через 4 ч составляет 0,1-0,15 МПа.

Более быстро твердеют глиноземистые цементы, содержащие минералы 3СаО*Al2O3, 5СаО*3А12O3 и CaO*2А12O3 (основной минерал). Их гидратация идет по реакции

Гель Al(OH)3 имеет большую удельную поверхность и упрочняет структуру.

Прогрессивным направлением является применение ускорителей твердения. Наиболее распространены следующие ускорители: хлориды (CaCl2, NaCl, AlCl3, BaCl2, FeCl3), карбонаты и фториды (K2CO3, Na2CO3, NaF), а также органические материалы (меламиновые смолы, триэтаноламин). Неорганические добавки повышают растворимость клинкерных фаз, а триэтаноламин ускоряет гидратацию.

Широко известным ускорителем затвердевания цементов является патока. Она взаимодействует с Ca(OH)2, ускоряя гидратацию и одновременно образуя сшитый полимер, упрочняющий смесь.

Весьма эффективно комбинирование цементов с лигносульфонатами. Особенно эффективно их применение в комбинации с цементом-гидралюмом, содержащим до 55 % 3СаО*Al2O3, технология получения которого разработана в Центральном научно-исследовательском институте технологии машиностроения и Московском государственном университете.

Недостатком цементов является снижение их активности при длительном хранении во влажной атмосфере из-за образования гидратных оболочек на их частицах. Поэтому цемент следует хранить в сухом месте в герметизированных емкостях.

Холоднотвердеющие смеси с цементом применяют для изготовления крупных отливок в единичном производстве. Цементы позволяют обеспечить лучшую выбиваемость смесей из отливок, так как при нагреве они дегидратируются и смеси разупрочняются.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector