Файл: Сычев, М. М. Неорганические клеи.pdf

* Л 1=2,0 -3,0; р =(1,47 —1,52) г/смЗ (ГОСТ 8264-56).

лением к ним 10—30% раствора NaOH, что обеспечивает дли­ тельное сохранение пластичности смеси и повышает прочность при сжатии.

Смеси с жидким стеклом обладают повышенной прилипаемостью к моделям, что прямо пропорционально общей влажно­ сти смеси. Добавление глины в смесь способствует уменьшению прилипаемости. Важно также следить за полностью жидкого стекла. Типовые составы быстротвердеющих смесей с жидким стеклом и их свойства приведены в табл. 46.

Жидкое стекло является также составной частью многих красок и паст для форм и стержней. Так, для форм и стержней стального литья применяют следующую смесь (в вес. ч.): цир­ коновый порошок — 90, жидкое стекло— 10, вода — 30. Паста для крупных стержней и форм стальных отливок состоит из

8, мылонафта — 0,10—0,15 и вода до требуемой вязкости. Известно, что жидкое стекло применяют в литейном произ­

водстве как связующий материал в изготовлении литейных форм для точного литья. В качестве основы огнеупорного по­ крытия применяют пылевидный кварц со связующим коллоид­ ным кремнеземом, который образуется при гидролизе техниче­ ского этилортосиликата. Дорогостоящий этилортосиликат мож­ но заменять более дешевым продуктом — жидким натриевым стеклом. Поскольку катион натрия понижает огнеупорность, то используют жидкое стекло, получаемое электродиализом и осво­ божденное таким путем от нежелательных катионов.

. Растворимое стекло широко применяют при силикатирова­ нии грунта. Силикатирование грунтов — прием, в результате ко­ торого повышается прочность, водонепроницаемость, устойчи­ вость в агрессивных водных и газовых средах. Этот прием ис­ пользуют при проходке туннелей, для увеличения долговечности сооружений, работающих в условиях постоянной влажности, при гидротехнических работах. Вторым компонентом, необхо­ димым для силикатирования грунтов, является какая-либо рас­ творимая соль, например, A12(S 0 4)3, AlCl3, MgCl2, СаС12, BaCI2, FeCl3. Чаще всего применяют СаС12.

Процесс силикатирования заключается в том, что два ком­ понента— жидкое стекло и растворимая соль, введенные в

грунт с помощью инъекторов, вступают в реакцию и выделяют студнеобразные осадки, которые обволакивают частицы грунта и заполняют пространство между ними. Поскольку эти осадки представляют собой оводненные набухшие коллоидные гели, они непроницаемы для воды. Существенное влияние на процесс оказывают свойства жидкого стекла — его модуль, концентра­

732

ция, вязкость [124, с. 3]. Оптимально жидким стеклом будет стекло с М = 2,7—3,0. Концентрация неорганической раствори­ мой соли также должна быть оптимальной. Так, хорошие ре­ зультаты дает смесь, содержащая 9% СаС12 и 20,5% MgCl2. В табл. 47 показана прочность просиликатированного песка в зависимости от модуля, плотности жидкого стекла и времени хранения. Следует отметить, что у более мелких грунтов проч­ ность при силикатировании выше, чем у грубодисперсных. Это можно объяснить образованием более тонких цементирующих пленок на больших поверхностях, связующие сеойства которых выше.

Таблица 41

Существует большое количество рецептов изготовления ис­ кусственного камня смешением жидкого стекла (р = 1,6— 1,7 г/см3) с различными минеральными наполнителями. Инерт­ ными наполнителями могут быть различные карбонатные гор­ ные породы, кварцевый песок, а также древесная мука и опилки. Отформованную с жидким стеклом массу помещают в раствор смеси солей хлорида кальция, кремнефторида магния, сульфата алюминия. Образующиеся новообразования создают условия для схватывания и затвердевания массы. Часто в ка­ честве закрепителя применяют раствор СаС12 (р = 1,4 г/см3). Следует отметить, что таким путем с использованием добавок, окрашенных в различные цвета горных пород, можно получать камни, напоминающие натуральные. Можно пропитывать рас­ творимым стеклом и солями (например, алюминия) пористые породы, например песчаники, и получать чрезвычайно прочные огнестойкие и водостойкие камни [121, гл. II].

Искусственные силикатные камни можно получать и по обычной цементной технологии, используя, например, доменный шлак в смеси с пылевидным кварцем, кварцевым песком, дре­ весными опилками и т. д. Такая смесь, затворенная жидким стеклом, быстро твердеет и приобретает ряд ценных свойств. Если использовать в качестве наполнителей кварцевые пески (измельченные и неизмельченные) в смеси с жидким стеклом

133

твердевший клей (материал) обладает £ сж = 300—500 кгс/см2. Исследованы связующие системы на основе растворов жид­ кого стекла и шлаков цветной и черной металлургии [128— 131], а также на основе магнезиально-железистых шлаков (шлаки медноникелевого производства) и едкого натра [132, с. 32]. Оказалось, что интенсивность и степень разрушения шлакового стекла зависит от концентрации щелочи. Наиболее интенсивно шлаковое стекло разрушается в растворах щелочи с концен­

жается. Предполагают, что это связано с образованием кол­ лоидных мицелл. При образовании в растворе крупных алюмо­ силикатных ионов, склонных к коагуляции, процесс связан с образованием водородных связей и с полимеризацией кремне­ кислородных ионов. В результате S i0 2 и А120з, переходящие в раствор при разрушении шлака в щелочи, сразу же конденси­ руются, что снижает их концентрацию в растворе.

Таким образом, в растворе силикатов натрия и калия вслед­ ствие их диссоциации присутствует свободная щелочь, концен­ трация которой связана с модулем растворимого стекла и кон­ центрацией соли. Щелочь воздействует на составляющие шлака. При этом в растворе накапливаются Fe(OH)2 и M g(OH)2, алю­ минат- и силикат-ионы, которые при взаимодействии образуют гидратированный алюмосиликатный ион. Он, в свою очередь, при взаимодействии с гидратами двухвалентных ионов дает силикаты. В зависимости от условий могут выделяться и золи

[Fe(0H )2]-nH20, [M g(0H )2]-nH20 .

Известно применение силикатных замазок для склеивания стеклянных и фарфоровых изделий, некоторых строительных де­ талей. Силикатную замазку готовят из цинковых белил и пиро­ люзита, а также на тонкоизмельченном асбесте. Применяют прочную и быстротвердеющую замазку на гидравлической из­ вести и жидком стекле, а также на мелу и жидком стекле.

В промышленности используют способность растворимого стекла вступать в реакции с кремнеземом при высоких темпе­ ратурах. Таким путем можно получать огнестойкие и огнеупор­ ные материалы. Смесь жидкого стекла с силицидом железа после термической обработки превращается в огнеупорную массу. При смешивании 67% раствора жидкого стекла (Л4= 3,3) с асбестом получают устойчивую обмазку, выдерживающую на­ гревание до 1000 °С. Такая обмазка является коррозионно-стой­ кой, и слой ее толщиной в 1 мм прочно пристает к керамической, бетонной и металлической поверхностям, защищая их от дей­ ствия высоких температур. Как показали исследования, между асбестом и щелочными силикатами происходит химическое вза­ имодействие с образованием различных соединений. Известен прием, позволяющий повышать огнестойкость песчаных форм, при получении которых используют смесь растворимого стекла

135