ГлавнаяБетонБетон с жидким стеклом

Жидкое стекло, применение в бетоне. Бетон с жидким стеклом


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.

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

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).

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.

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 %.

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.

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:

  • половые плиты,
  • фундаменты под оборудование,
  • футеровочные блоки и плитки,
  • плиты газоходов и др.

zewerok.ru

Жидкое стекло для бетона – преимущества применения

Жидким стеклом называют водный раствор силиката натрия или калия. Данный состав был известен ещё в средневековье, хотя широко применяться в строительной индустрии начал сравнительно недавно.

Силикат натрия является продуктом добавления песка (или молотого кремнезема) и соды в горячий раствор едкого натра. В результате получается вязкая полупрозрачная смесь, имеющая белый цвет с желтоватым оттенком, называемая жидким стеклом.

На фото представлен герой нашего разговора.

Преимущества бетона с добавлением жидкого стекла

Цементная смесь получается путем смешивания цемента, песка и воды в определенных пропорциях. Если в данную массу добавляется щебень, то получается бетон. Дабы добиться некоторых изменений в свойствах таких составов, в готовую массу вносятся определенные добавки, одной из которых и является жидкое стекло.

Раствор силиката натрия значительно повышает характеристики бетонной смеси.

Такую добавку отличает весьма приемлемая цена, и целый ряд высоких технических характеристик. Рассмотрим в приведенной ниже таблице, какие же изменения характеристик и свойств удается получить при введении добавок в структуру бетонного состава.

Свойства Следствия
Снижение времени схватывания бетона Если в общей массе будет содержаться примерно 2% силиката натрия, то схватывание начнется где-то через час. Если же в бетоне содержится 5% силиката – через 40 минут.

Данная добавка оказывает влияние также и на скорость затвердевания, позволяя ускорить данный процесс в среднем на 25%.
Жидкое стекло для гидроизоляции бетона Без данной добавки бетонная конструкция характеризуется мелкими порами, потому при частом контакте с влагой она со временем отсыревает и разрушается. Силикат натрия делает её практически водонепроницаемым, предотвращая не только скорое разрушение, но и развитие грибка.
Жаростойкость Обычный бетон может выдержать температуру до 200 градусов по Цельсию. Если же добавить в него около 30% жидкого стекла, то жаростойкость материала возрастает в 5-6 раз. Его часто применяется для создания промышленных печей.

Обработка стен подвала с целью защиты поверхности.

Особенности применения

Как писалось выше, бетон с высоким содержанием такой добавки отличается хорошей схватываемостью и приобретает влагостойкость, но при этом значительно снижается прочность монолита.

Совет!Если вы хотите получить действительно прочную бетонную конструкцию, то процентное соотношение жидкого стекла в массе не должно превышать в нем 3%.Это касается приготовления раствора для заливки фундамента.

Смеси с высоким содержанием силиката натрия отлично подходят для ремонта фундаментов, разрушение которых произошло из-за избыточной влажности.

Инструкция по приготовлению состава в таком случае следующая:

  • Готовим бетонную смесь с обычными пропорциями цемента, песка и гравия.

    • Замешиваем бетонную массу.

  • Добавляем в полученный состав 40-50% стекла.
  • Раствор с такой концентрацией застывает практически за несколько минут, поэтому его необходимо готовить в непосредственной близости к объекту.

    • При ремонте ленточных и монолитных фундаментов нередко осуществляется резка железобетона алмазными кругами с целью удаления разрушенных сегментов.

    Совет!Полученную смесь желательно использовать немедленно, так как она отличается практически моментальной схватываемостью и позволяет избавиться от дефекта на длительное время.Таким образом, вы можете отремонтировать асбестоцементные, керамические, бетонные конструкции, а также чугунные трубы.

    Такие же смеси применяются для улучшения гидроизоляционных свойств кирпичных и бетонных стен, а также швов между ними.

    Силикат натрия имеет смысл добавлять к составу при заливке фундамента в местностях, характеризующихся высоким уровнем грунтовых вод. При этом наблюдается значительная стойкость монолита к разрушению.

    Раствор силиката натрия.

    Несколько советов по приготовлению и использованию состава

    Применение жидкого стекла для бетона предусматривает соблюдение некоторых рекомендаций:

  • Определив пропорции жидкого стекла для бетона, необходимо смешать его с водой. Затем выливаем полученную массу в строительную смесь. Раствор жидкого стекла вливаем струйкой, при этом постоянно помешивая состав.
  • Поскольку такая добавка отличается довольно высокой вязкостью, то при приготовлении смеси своими руками, используйте дрель с миксерной насадкой. В противном случае, масса может начать схватываться ещё до того, как вы достигнете однородной консистенции.

    • Использование дрели с миксерной насадкой.

  • Растворы, характеризующиеся большим содержанием силиката (от 10 до 50%), необходимо готовить в небольшом количестве и использовать сразу же после приготовления.
  • Инструкция по применению жидкого стекла для бетона не предполагает использование бетономешалки. Если же концентрация высока, то смесь может застыть ещё до окончания перемешивания.
  • Поскольку при использовании силиката натрия бетон теряет в прочности, то для подведения коммуникаций лучше всего использовать алмазное бурение отверстий в бетоне, поскольку данная технология позволяет сохранить целостность монолита.

    • Заключение

    Используя жидкое стекло как добавку к бетонной смеси, вы усиливаете такие качества конструкции как: огнеупорность, влагостойкость и устойчивость к распространению грибков, появления солевых пятен. Естественно, это положительно отражается на долговечности сооружения.

    Все работы с жидким стеклом следует осуществлять осторожно и, хотя, данный продукт не относится к классу токсичных, обязательно следует защищать руки и глаза от контакта с составом. Больше информации о применении оговоренной добавки к бетону можно узнать из видео в этой статье.

    rusbetonplus.ru

    Жидкое стекло, применение в бетоне

    Содержание статьи:

    Недавно друг мужа прочитал целую лекцию о жидком стекле, применение в бетоне его . Вначале мне казалась данная тема совсем не интересной, но потом даже как-то втянулась. Когда-то увлекалась даже химией и свойствами различных материалов, так что подобные сведения оказались весьма поучительными.

    Что такое вообще жидкое стекло? Не что иное, как водный раствор силиката калия или натрия. О нем знали еще алхимики в средневековье, но в промышленных масштабах стали изготавливать только в 19 веке. Тогда был построен первый завод. Интересный довольно состав, а его свойства широко используются в строительной сфере.

    Жидкое стекло: применение в бетоне и получение жидкого стекла

    Для получения данного материала необходимо расплавить вместе песок и соду, или же размолотый кремнезем смешать с тёплой смесью едкого натра. В приготовленном виде жидкое стекло смотрится как полупрозрачная жидкость вязкой консистенции, немного жёлтый или светлого оттенка, молочного.

    Можно купить его в упаковке различного калибра. Цементный раствор – смесь цемента, песка и воды в определенных соотношениях. Каких – зависит от предназначения. Насыпать туда щебень – получим бетон. Для изменения свойств полученных смесей используются различные добавки.

    Жидкое стекло- как добавка

    К разряду таких добавок относится и жидкое стекло применение в бетоне. Оно довольно сильно воздействует на характеристики бетона. В качестве примера можно привести характеристики раствора на базе цемента М400 целиком застывает через сутки, а схватывается уже через несколько часов, это кстати, может потребоваться и при изучении графика набора прочности бетона.

    Далее монолит только набирает прочность. Так вот с жидким стеклом период схватывания значительно уменьшается в зависимости от количества добавки.

    Моменты «химии»

    С прочностью ситуация немного другая. Так, если в смеси силиката натрия больше 4%, в общей сложности прочность бетона меньше, чем при таких же условиях без добавки. А вот если ее содержание не больше 3%, то показатели прочности увеличиваются.

    Но растворы с большим содержанием жидкого стекла широко применяются в тех случаях, когда требуется срочно подремонтировать разрушающийся от воды фундамент. Раствор состоит из 50% силиката натрия замешивают с бетоном и сразу заполняют прорехи в бетоне. Через несколько минут смесь уже начинает затвердевать.

    На способность бетона поглощать воду тоже влияет добавление жидкого стекла. Как известно, сам по себе бетон благодаря наличию мелких пор при контакте с влагой начинает постепенно разрушаться (для полноты картины ознакомьтесь с характеристиками бетона в25).

    Процесс способны ускорить кислоты, содержащиеся в грибке и плесень. Но если ввести силикат натрия, водопроницаемость у бетона резко уменьшается, а устойчивость к агрессивным воздействиям, наоборот, возрастает. А грибок при этом вообще не появится.

    Нюансы жидкого стекла

    Но не стоит забывать о таком свойстве жидкого стекла, как водорастворимость. Другими словами, это не панацея. Под длительным действием влаги силикат натрия вымывается из бетонной смеси, после чего последняя разрушается. Это важно при работе с отмосткой из бетона, в которую как раз отлично добавлять стекло.

    Выход из данного положения состоит в том, что часть жидкого стекла в самом бетоне не может быть выше 3%, а при закладке фундамента использовать дополнительные защитные материалы. Вообще использовать жидкое стекло в бетоне для фундамента имеет смысл только при условии высокого уровня кислых вод.

    Силикат натрия способствует повышению еще одного важного параметра у бетона – огнестойкости. Если в обычных условиях она не превышает 200 градусов, то после добавления жидкого текла (от 29 до 34%), огнеупорные показатели возрастают до 1400 С. При изготовлении блоков для промышленных печей как раз используют такие смеси, добавляя туда еще ряд огнеупорных компонентов.

    dom-fundament.ru