Меню

Жидкое стекло для ускорения схватывания цемента



Гидроизоляция бетона
жидким стеклом

Жидкое стекло представляет собой водный раствор силикатов натрия – Na2O·nSiO2 или калия – K2O·nSiO2.

Качество жидкого стекла оценивают по плотности, вязкости раствора и модулю стекла (2,6-4,0), который равен отношению числа грамм-молекул кремнезема к одному грамм-молю оксида натрия или калия. С увеличением модуля повышаются клеящие свойства жидкого стекла и стойкость изделий к кислотам.

Приготовление жидкого стекла

Технология получения жидкого стекла включает сплавление смеси кварцевого песка с карбонатом натрия (калия) или сульфатом натрия (калия) при температуре 1300-1400 °С, охлаждение расплава и его растворение паром под давлением 0,6 — 0,8 МПа в автоклаве.

Растворимое стекло затвердевает только на воздухе. Сущность процесса заключается в испарении воды, повышении концентрации свободного коллоидного кремнезема, его последующей коагуляции и уплотнения.

Само по себе жидкое стекло твердеет очень медленно вследствие образования на его поверхностных слоях плотной пленки, препятствующей проникновению СО2 во внутренние слои и их высыханию. Поэтому для ускорения твердения применяют различные катализаторы, главным образом кремнефтористый натрий.

Наибольшее распространение получило более дешевое натриевое стекло, хотя по свойствам калиевое более ценно.

Применение жидкого стекла

Проявление жидким стеклом вяжущих свойств, обусловливает его использование в качестве связующего в составе композиционных материалов.

Жидкие стекла применяются в качестве компонента цементов — гетерогенных систем, включающих наряду с растворами силикатов тонкодисперсные порошки. Порошки образуют с жидкими стеклами химически взаимодействующую композицию (цемент). В таких цементах жидкое стекло является жидкостью затворения порошковой части. Цементы на основе водорастворимых силикатов идут на изготовление композиционных материалов и покрытий различного назначения.

Следует уточнить, что понимают под вяжущими свойствами жидких стекол. Это уровень прочности искусственного камня, полученного при твердении цемента на основе жидкого стекла (жидкое стекло+тонкодисперсные порошки+добавки различного назначения), или композиционного материала на основе жидкого стекла или жидкого стекла с отвердителем. Вяжущие свойства жидкого стекла отождествляют также со значением его адгезии к подложкам различной природы.

Исходя из классификации строительно-технических свойств строительных вяжущих веществ, жидкое стекло относят к «воздушным вяжущим», поскольку искусственный камень на его основе неводостоек — разупрочняется при хранении в воде. Однако специальными приемами водостойкость такого камня может быть значительно повышена, прежде всего, за счет правильного выбора отвердителя, использования термического отверждения, введения добавок-модификаторов и т.д.

Водостойкость композиционных материалов на жидких стеклах зависит от значения силикатного модуля и заметно повышается при превышении значения 3,3. Дальнейшее повышение модуля приводит к повышению водостойкости материала на основе щелочных силикатов, которая монотонно возрастает в области полисиликатов (при n>4,0), однако в этой области наблюдается ослабление вяжущих свойств.

Ускорение схватывания цемента

Прибавление раствора жидкого стекла к воде затворения цемента ускоряет процесс его схватывания и твердения, что имеет большое практическое значение, например, при зимних бетонных работах. Скорость твердения цементных растворов зависит от состава жидкого стекла и в особенности от содержания в нем кремнезема. Чем выше кремнеземистый модуль жидкого стекла, тем эффективнее происходит его взаимодействие с цементом.

Прибавление к цементному раствору 2 % жидкого стекла ускоряет начало схватывания в 3 раза, а конец схватывания больше чем в 4 раза. Но прочность затвердевшего раствора в этом случае несколько снижается. Дальнейшее прибавление жидкого стекла в количествах до 10 % совершенно не ускоряет начала схватывания, конец же схватывания ускоряется в 6 раз.

Полимерцементные составы

Хорошо зарекомендовали себя при гидроизоляции подземных железобетонных конструкций цементные сложные композиции, включающие для обеспечения заданных свойств до пяти ингредиентов: цемент, песок, синтетический латекс, жидкое стекло, эмульгатор. Основное преимущество таких полимерцементных материалов экологическая безопасность.

Инъекционные составы

Жидкое стекло применяется для укрепления, уплотнения (силикатизации) слабых грунтов на строительных площадках. Вначале в грунт под давлением закачивают раствор хлористого кальция определенной концентрации, затем жидкое стекло. В результате реакции этих веществ образуются плохо растворимые соединения, которые повышают механическую прочность грунтов.

Читайте также:  Как сделать цементные блоки своими руками

Добавление жидкого стекла в бетон

Бетон с добавками жидкого стекла не рекомендуется для гидроизоляции, так как со временем жидкое стекло вымывается из бетона, оставляя после себя поры, нарушающие герметичность бетона.

Недостатки

Это прежде всего высокая проницаемость жидкостей в композициях на его основе, нестойкость против воздействия растворов щелочей и относительно невысокая водостойкость. Снижают проницаемость и повышают водостойкость композиций введением различных добавок. Модифицируют свойства жидкого стекла в процессе приготовления композиций.

Источник

Использование жидкого стекла
в качестве ускорителя твердения цементов

Растворимое жидкое стекло (натриевое) так же как и сода, сильно ускоряет процессы твердения цементов. Растворимое стекло представляет собой коллоидный раствор натриевых силикатов в воде. По своему воздействию на цементные композиции натриевое и калиевые растворимые стекла аналогичны.

Химический состав натриевого растворимого стекла может быть выражен формулой:

Из неё видно, что оно (растворимое стекло) не имеет постоянного состава, и соотношение между отдельными составными частями может меняться. Отношение: SiO2: Na2O = M, показывающее, сколько кремнекислоты приходится на единицу окиси натрия, называется силикатным модулем стекла. Величина его обычно колеблется в пределах от 2.2 до 3.5. Чаще всего производится и встречается стекло с модулем 2.6 — 2.8.

Количество воды может быть самым неопределенным. В зависимости от этого в коллоидном растворе растворимого стекла меняется его консистенция — «плотность», измеряемая градусами шкалы Боме или показаниями удельного веса. Заводы обычно отпускают растворимое стекло плотностью 40 — 50оBe (плотностью 1.38 — 1.50), и затем на месте работ оно разбавляется водой до нужной концентрации.

При добавлении растворимого стекла к воде, идущей на затворение цемента, его сроки схватывания сильно сокращаются (см. таблицу ниже). Обусловлено это тем, что в результате химической реакции между щелочным силикатом (жидкое стекло) и составными частями цементного клинкера (гидроалюминат кальция) образуются коллоидные гидросиликат кальция и алюминат натрия по уравнению:

Именно образующийся в составе бетона алюминат натрия и является очень сильным ускорителем его схватывания.

Кроме того, проходит еще одна реакция, между жидким стеклом и известью, находящейся в цементе c образованием силиката кальция:

Силикат кальция очень прочный и плотный материал. Пористый кусок, например, негашеной извести, обработанный раствором жидкого стекла, становится настолько плотным и прочным, что его можно полировать. Отлагаясь в порах твердеющего камня, силикат кальция, придает ему повышенную плотность и водонепроницаемость.

Вот эта совокупность свойств — ускорение схватывания бетона от образования алюмината натрия и пониженная проницаемость порового пространства, за счет кольматирующего действия силиката кальция и обусловило очень широкое применение жидкого стекла в качестве добавки для получения водонепроницаемого бетона для аварийных работ — заделка протечек, зачеканка швов и т.д.

Влияние добавки растворимого стекла на сроки схватывания цемента.

1-40 5 — 05 2 1 — 02 3 — 10 5 0 — 38 2 — 47

О характере влияния растворимого стекла на прочность, можно судить из последующей Таблицы:

Влияние добавок растворимого стекла на прочность в % от бездобавочного

(для цементно-песчаного раствора пропорции 1:3 и В/Ц=0.58)

Источник

Использование жидкого стекла для бетона

Жидкое стекло представляет собой быстротвердеющий силикатный раствор, используемый в строительно-отделочных работах для придания отделочным материалам огнеупорных и водоотталкивающих свойств. Жидкое стекло для бетона является дополнительным компонентом, значительно улучшающим его технические свойства.

Оно позволяет придать бетонным растворам на цементной основе совершенно новые физические качества, что существенно расширяет область их применения.

Виды жидкого стекла и область его применения

В строительстве применяются два вида жидкого стекла – калиевый и натриевый раствор.

  1. Натриево-силикатный. Широко применяется для гидроизоляции. Добавляемый в раствор для штукатурки стен натриевый раствор силикатов используется для обработки стен подвальных помещений и цокольных этажей. Данный вид растворов отлично сочетается с другими строительными и отделочными составами.
  2. Калиевый. Имеет высокий уровень кристаллизации, поэтому он обладает повышенной стойкостью к механическим повреждениям. Используется в основном в качестве обмазочного гидроизолирующего материала, в том числе для обработки деревянных поверхностей.
Читайте также:  Как очистить старую плитку от цементного раствора

Растворы силикатов применяются в трёх основных областях строительства.

Искусственный камень

Благодаря способности жидкого стекла ускорять схватывание бетонных растворов и придавать им повышенную твёрдость, силикаты используются для получения высокопрочного искусственного камня.

Клеевые и окрасочные растворы

Силикатные растворы применяются в качестве добавок при создании клеевых составов для монтажа каменных и бетонных отделочных материалов. Такие силикатные клеи служат отличным скрепляющим материалом, обладающим хорошей адгезией и стойкостью к воздействию внешней среды.

Добавление жидкого стекла в окрасочные составы позволяет придать им огнестойкость и гидроизолирующие свойства.

Добавки в строительные бетонные растворы

Если добавить жидкое стекло в бетон, можно улучшить его технические характеристики, прежде всего влагостойкость и жаропрочность.

Рассмотрим подробнее, как использовать жидкое стекло для бетона при отделочных и строительных работах в домашних условиях.

Плюсы и минусы бетонных растворов с силикатными добавками

На современном рынке строительных материалов представлен широкий ряд всевозможных композитных составов, используемых в качестве улучшающих добавок в цементные растворы.

Однако, популярность такого проверенного временем материала, как жидкое стекло, не уменьшается. Это связано с простотой его использования и достаточно бюджетной стоимостью по сравнению с другими искусственными добавками для бетонных смесей.

Смешивая жидкое стекло с цементном, можно получить бетонные растворы, которые используются при следующих строительных работах:

  1. При строительстве бетонных фундаментов зданий, стенок колодцев, канализационных коллекторов и прочих конструкций, эксплуатировать которые предполагается в условиях повышенной влажности.
  2. При заливке бетонной стяжки, когда требуется придать ей дополнительные гидроизолирующие и прочностные свойства.
  3. При оштукатуривании поверхностей, подверженных значительному нагреву – каминов, печей и т.д.

С жидким стеклом нужно уметь работать быстро

Среди плюсов цементных составов с жидким стеклом можно назвать:

  1. Высокий уровень адгезии с любыми поверхностями.
  2. Отличные гидроизолирующие свойства благодаря способности силикатного раствора заполнять все поры в бетоне.
  3. Повышенная прочность, которая достигается введением в состав бетона силикатных растворов.

Как и все другие строительные материалы, жидкое стекло с цементном имеет и свои недостатки. Прежде всего, это быстрая кристаллизация и застывание раствора, в результате чего он время его использования ограничено.

Впрочем в отдельных случаях это может являться большим плюсом. В таблице показано соотношение схватывания цементного раствора в зависимости от процентной доли жидкого стекла в его составе.

Процентная доля жидкого силиката Начало схватывания, мин Время полного высыхания, ч
60 Не менее 7 суток
2 40 24
5 30 16
8 15 8
10 5-7 4

Бетон, смешанный с силикатным составом, нельзя использовать для возведения несущих конструкций.

Дело в том, что при увеличении доли силикатов прочность бетона сначала увеличивается, но затем значительно снижается. Так, если смешать жидкое стекло и цемент, то через неделю такой раствор по крепости будет на 1/3 превышать бетон без добавок силикатов.

Однако уже через пару недель прочность силикатно-цементного раствора начинает падать, и к концу месяца со дня заливки он уже на 25% уступает по крепости чистому бетону. И чем выше доля стекла в пропорции смеси, тем более хрупким становится бетон к концу его полного высыхания.

Приготовление бетона с жидким стеклом

Для приготовления цементного раствора с добавлением жидкого силиката вам понадобятся следующие инструменты:

  1. Ёмкость для смешения компонентов раствора – большое ведро или строительный таз.
  2. Строительный миксер – специальная насадка на перфоратор, предназначенная для смешивания различных строительных растворов.
  3. Защитная одежда – перчатки и очки для защиты от попадания раствора силикатов на кожу и слизистые оболочки.

Жидкое стекло может быть токсичным, поэтому при его попадании в глаза, их следует тщательно промыть проточной водой.

Рекомендованные пропорции

При замешивании раствора, содержащего цемент и жидкое стекло, следует чётко соблюдать рекомендованные строительными нормативами пропорции. Соотношение силикатов с другими компонентами зависит от области применения раствора. О составе идеальной стяжки для пола смотрите в этом видео:

Устройство гидроизоляции

Гидроизоляция стен и полов подвалов и цокольных этажей при помощи силикатных растворов применяется в случае повышенного уровня грунтовых вод или при отсутствии надёжно дренажной системы вокруг дома. При этом почвенная влага может проникать внутрь подвального помещения сквозь поры и микротрещины в бетоне, создавая там сырость.

В целях предотвращения этого рекомендуется произвести оштукатуривание внутренних стен цементно-силикатным раствором.

Для этого следует взять 1 часть цемента и добавить к нему 2,5 части просеянного песка. После этого берём жидкое стекло в объёме 1/6 – 1/7 части от объёма цемента. То есть, если для приготовления штукатурной смеси использовано 10 кг цемента, жидкого силиката требуется взять около 1,5 л.

Силикат легко растворяется в воде, достаточно лишь хорошенько их перемешать при помощи строительного миксера. Полученной водно-силикатной смесью заливаем цемент с песком и размешиваем до получения нужной вам консистенции.

Для гидроизоляции бетонных стенок бассейнов, водяных колодцев или канализационных коллекторов нужно приготовить обмазочный раствор со значительно большим содержанием силиката.

Для этого берётся цемент и песок в пропорции 1 к 1, а к ним следует добавить жидкое стекло в таком же объёме и разбавленное в воде.

Полученная смесь должна быть достаточно пластичной и по своей консистенции походить на жидкую сметану.

В таблице представлено рекомендуемое соотношение компонентов для гидроизоляции различных конструкций.

Назначение Цемент, частей Песок, частей Жидкое стекло, частей
Гидроизоляция колодцев 1 1 1
Гидроизоляция обычная 4 4 1
Грунтовка стяжки 1 1
Огнеупорные смеси 4 1,5 1,5
Для заполнения пустот 3 1 1
Водостойкая штукатурка (для наружных работ) 1 2,5 0,5

Нанесение силикатно-цементной гидроизоляции производится в два этапа. Первоначально оштукатуриваемую поверхность следует покрыть одним-двумя слоями чистого жидкого стекла. Для его нанесения следует использовать кисть или щётку с жёстким ворсом. После того, как нанесённый слой полностью высохнет, приступаем к нанесению штукатурного раствора.

Следует помнить, что силикатный раствор имеет очень ограниченное время использования. Поэтому приготавливать его следует непосредственно перед нанесением на оштукатуриваемую поверхность.

Устройство термозащиты

При соединении жидких силикатов с цементными растворами можно получить материал, обладающий замечательными огнестойкими качествами. Обычный бетон начинает терять свою прочность и монолитную целостность уже при повышении его температуры до 200 – 300 °C.

Жидкий силикат, добавленный в состав бетона в пропорции ¼ — 1/3 часть от объёма цемента, в разы повышает его огнестойкость. Так, приготовленный в соответствии со всеми строительными нормативами жаропрочный бетон способен выдерживать без каких-либо негативных последствий температуру до 1000 °C и более. О том, какие свойства жидкое стекло придает стяжке, смотрите в этом видео:

Подобный бетон применяется при строительстве промышленных объектов в металлургической отрасли. В частном строительстве огнестойкие составы могут быть применены при кладке отопительных печей и каминов, строительстве дымоходов, обмуровке водогрейных котлов, оштукатуривании нагревающихся поверхностей.

Огнестойкость в данном случае обеспечивает кристаллическая решётка застывших силикатов, не позволяющая разрушаться и остальным компонентам бетона.

Стяжка полов

Использоваться силикаты могут и при заливке стяжки полов. При этом рекомендуется также произвести грунтование несущих поверхностей чистым жидким стеклом. Это придаст бетонным полам водоотталкивающие свойства, а деревянные полы защитит от образования плесени и грибка.

Поверх загрунтованной черновой поверхности заливается стяжка, в которую добавляется раствор силикатов примерно в пропорции не более 5% от общего объёма пескобетона.

Источник