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水玻璃基本概述

水玻璃俗称泡花碱，是一种能溶于水的碱金属硅酸盐，呈淡黄色或无色的透

明或半透明的黏稠液体，由不同比例的碱金属和二氧化硅所组成。其化学组成通

式可表示为：RO·nSiO。式中RO指碱金属氧化物NaO或KO；n表示二氧化

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硅与碱金属的分子数比，称为水玻璃的模数。固体水玻璃在水中溶解的难易随模

数而定，n为1时能溶于常温的水中；n加大，则只能在热水中溶解；当n大于

3时，要在4个MPa以上的蒸汽中才能溶解。低模数水玻璃的晶体组分较多，黏

结能力较差；模数提高，胶体组分相对增多，黏结能力随之增大。

1.水玻璃的原料与生产

提供SiO的原料有：石英岩（含SiO99%以上）、石英砂、砂岩、卵石、燧

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石、天然无定形硅石（含SiO90%左右）、硅藻土等。提供碱金属氧化物的原料

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有：纯碱（NaCO）、硫酸钠、苛性钠（NaOH）、小苏打（NaHCO）。

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水玻璃的生产方法分为两种：湿法和干法。

湿法生产硅酸钠水玻璃时，将石英砂和苛性钠溶液在压蒸锅（0.2～0.3MPa）

内用蒸汽加热，并加以搅拌，使直接反应而成液体水玻璃。

干法（碳酸盐法）是将石英砂和碳酸钠磨细拌匀，在熔炉内于1300～1400℃

温度下熔化，生成固体水玻璃，然后在水中加热溶解而成液体水玻璃。

液体水玻璃可以与水按任意比例混合成不同浓度的溶液。同一模数的液体水

玻璃，其浓度越稠，则密度越大，黏结力越强。当液体水玻璃浓度太小或太大时，

可用加热浓缩或加水稀释的方法来调整。我国生产的水玻璃模数一般在2.4～

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3.3，土木工程常用的水玻璃模数为2.6～2.8，密度为1.36～1.50g/cm。

2.水玻璃的凝结硬化

液体水玻璃在空气中吸收二氧化碳，形成无定形硅酸，并逐渐干燥而硬化。

其化学反应式为：

这个过程进行很慢，为了加速硬化，可将水玻璃加热或加入氟硅酸钠

（NaSiF）作为促硬剂，促使硅酸凝胶加速析出硅。氟酸钠的适宜掺量为水玻璃

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用量的12%～15%，如果用量太少，不但硬化速度缓慢，强度降低，而且未经反

应的水玻璃易溶于水，因而耐水性差；但用量过多，又会引起凝结过快，使施工

困难，强度很低。

3.水玻璃的性质与应用

水玻璃有良好的黏结能力，硬化时析出的硅酸凝胶有堵塞毛细孔隙而防止水

渗透的作用，硬化后具有较高的黏结力。水玻璃不燃烧，在高温下硅酸凝胶干燥

得更快，形成二氧化硅空间网状骨架，强度并不降低，甚至有所增加，具有良好

的耐热性能。水玻璃具有高度的耐酸性能，由于硬化后的水玻璃的主要成分为

SiO，在强氧化性酸中具有较高的稳定性，因此能抵抗大多数无机酸和有机酸的

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作用。

（1）水玻璃的用途

由于水玻璃具有以上性能，在土木工程中可以有以下多种用途：

1）涂刷建筑材料表面

用水玻璃涂刷建筑材料表面，浸渍多孔材料，提高材料的密实度、强度和抵

抗风化的能力，增加材料的耐久性。用水玻璃浸渍或涂刷黏土砖或硅酸盐制品时，

水玻璃与二氧化碳作用生成硅胶，再与材料中的氢氧化钙作用生成硅酸钙凝胶

体，填充在孔隙中，使材料致密。在调制液体水玻璃时，可加入耐碱颜料和填料，

兼有饰面效果。但不能用水玻璃涂刷或浸渍石膏制品，因为硅酸钠与硫酸钙反应

生成硫酸钠，在制品孔隙中结晶，体积显著膨胀，会导致制品破坏。

用液体水玻璃涂刷或浸渍含有石灰的材料（如水泥混凝土和硅酸盐制品等）

时，水玻璃与石灰之间起如下化学反应：

生成的硅酸钙胶体填充制品孔隙，使制品的密实度有所提高。

2）配制防水剂

以水玻璃为基料，加入两种、三种或四种矾配制而成，称为二矾、三矾或四

矾防水剂。如四矾防水剂是以蓝矾（硫酸铜）、明矾（甲铝矾）、红矾（重铬酸

钾）和紫矾（