對水玻璃現狀的認識

閆亞倩

摘 要：隨著世界各國對環境和健康的日益重視，無機建筑涂料以其優良的環保性和耐候性等已越來越受到人們的重視。無機涂料屬環境友好型涂料，其開發應用符合人類可持續發展原則，具有廣闊的發展前景，而水玻璃正是無機涂料主要基料之一。

關鍵詞：水玻璃；無機涂料；環保；可持續發展

水玻璃在國民經濟中的地位越來越顯要，現代科技發展已預示到，水玻璃可以應用到經濟建設的各個領域，而且建筑業的應用越來越廣泛深人.無機涂料與有機涂料相比，具有省能源、無公害、無污染等優點。因此，對無機涂料的研究日益引起人們的重視，尤其是水玻璃無機涂料原材料來源豐富，防火性能好，價格低廉，以致發展較為引人注目。

無機涂料以水玻璃、硅溶膠等為主要基料，原料往往直接取材于自然界，來源豐富。相對有機涂料來說，無機涂料的生產對環境污染小、能耗低，產品多數以水為分散介質，無環境及健康方面的不良影響，屬環境友好型涂料。同時，無機涂料的耐老化性及其它某些性能也是大多數有機涂料難以比擬的。

1 無機建筑涂料的主要基料——水玻璃

1.水玻璃的種類及組成

水溶性硅酸鹽俗稱水玻璃，分子通式為M2O·mSiO2·nH2O，M可以是鋰、鈉、鉀、銨等離子，m俗稱水玻璃模數，是水玻璃中二氧化硅和堿金屬氧化物的摩爾數的比值；n代表含水量。根據M離子的不同，水玻璃可分別稱為鋰水玻璃、鈉水玻璃、鉀水玻璃、銨水玻璃等。鋰水玻璃和銨水玻璃價格高，鉀水玻璃價格適中，鈉水玻璃價格低廉。鉀水玻璃和鈉水玻璃都有很好的粘結性和成膜性，應用較為廣泛。其中，鉀水玻璃或鉀鈉混合水玻璃制備的涂料成膜性比鈉水玻璃好。

2.水玻璃的特性

水玻璃為無色、青綠色或棕色的固體或粘稠類液體。水玻璃的粘結性能良好，硬化時析出的硅酸凝膠可堵塞毛細孔隙而防止水滲透；耐熱性好，水玻璃硬化后形成的二氧化硅網狀骨架，在高溫下強度下降很小，當采用耐熱耐火骨料配制水玻璃砂漿和混凝土時，乃熱度可達1000攝氏度；耐酸性極好，可以抵抗氫氟酸、熱磷酸和高級脂肪酸以外的幾乎所有無機和有機酸。但，耐堿性和耐水性差。

2 水玻璃的用途

水玻璃的用途非常廣泛，幾乎遍及國民經濟的各個部門。在化工系統被用來制造硅膠、白炭黑、沸石分子篩、五水偏硅酸鈉、硅溶膠、層硅及速溶粉狀硅酸鈉、硅酸鉀鈉等各種硅酸鹽類產品，是硅化合物的基本原料。在輕工業中是洗衣粉、肥皂等洗滌劑中不可缺少的原料，也是水質軟化劑、助沉劑；在紡織工業中用于助染、漂白和漿紗；在機械行業中廣泛用于鑄造、砂輪制造和金屬防腐劑等；在建筑行業中用于制造快干水泥、耐酸水泥防水油、土壤固化劑、耐火材料等；在農業方面可制造硅素肥料；另外用作石油催化裂化的硅鋁催化劑、肥皂的填料、瓦楞紙的膠粘劑、實驗室坩堝等耐高溫材料、金屬防腐劑、水軟化劑、洗滌劑助劑、耐火材料和陶瓷原料、紡織品的漂、染和漿料、礦山選礦、防水、堵漏、木材防火、食品防腐以及制膠粘劑等。分述如下：

1.提高抗風化能力

水玻璃溶液涂刷或浸漬材料后，能滲入縫隙和孔隙中，固化的硅凝膠能堵塞毛細孔通道，提高材料的密度和強度，從而提高材料的抗風化能力。以密度為1.35g/cm3的水玻璃浸漬或涂刷黏土磚、水泥混凝土、硅酸鹽混凝土、石材等多孔材料，可提高材料的密實度、強度、抗滲性、抗凍性及耐水性等。 但水玻璃不得用來涂刷或浸漬石膏制品。因為水玻璃與石膏反應生成硫酸鈉（Na2SO4），在制品孔隙內結晶膨脹，導致石膏制品開裂破壞。

2.加固土壤

將水玻璃與氯化鈣溶液交替注入土壤中，兩種溶液迅速反應生成硅膠和硅酸鈣凝膠，起到膠結和填充孔隙的作用，使土壤的強度和承載能力提高。常用于粉土、砂土和填土的地基加固，稱為雙液注漿。

3.配制速凝防水劑

水玻璃可與多種礬配制成速凝防水劑，用于堵漏、填縫等局部搶修。這種多礬防水劑的凝結速度很快，一般為幾分鐘，其中四礬防水劑不超過1min，故工地上使用時必須做到即配即用。多礬防水劑常用膽礬（硫酸銅）、紅礬（重鉻酸鉀）、明礬（也稱白礬，硫酸鋁鉀）、紫礬等四種礬。

4.配制耐酸膠凝

耐酸膠凝是用水玻璃和耐酸粉料（常用石英粉）配制而成。與耐酸砂漿和混凝土一樣，主要用于有耐酸要求的工程。如硫酸池等。

5.配制耐熱砂漿

水玻璃膠凝主要用于耐火材料的砌筑和修補。水玻璃耐熱砂漿和混凝土主要用于高爐基礎和其他有耐熱要求的結構部位。

6.防腐工程應用

改性水玻璃耐酸泥是耐酸腐蝕重要材料，主要特性是耐酸、耐溫、密實抗滲、價格低廉、使用方便。可拌和成耐酸膠泥、耐酸沙漿和耐酸混凝土，適用于化工、冶金、電力、煤炭、紡織等部門各種結構的防腐蝕工程，是紡酸建筑結構貯酸池、耐酸地坪、以及耐酸表面砌筑的理想材料。

7.黏結劑

五十年代水玻璃吹二氧化碳工藝廣泛應用，該工藝水玻璃加入量高、潰散性差，舊砂不能回用，浪費硅砂資源，大量外排固體廢棄物，破壞生態環境，生產鑄件質量粗糙，使其面臨被淘汰。

酯硬化新型水玻璃自硬砂1999年問世，水玻璃加入量1.8-3.0%，強度高、潰散性好、舊砂可再生回用，回用率80-90%，可使用時間可調，可用于機械化造型生產線，也可用于單件小批量生產。可生產幾公斤至幾百噸的各種鑄件，現已在鐵路車輛、冶金機械、重型機械、礦山機械、通用機械廠幾十家企業推廣應用。

新型水玻璃被稱為符合可持續發展的綠色環保型鑄造黏結劑。

8. 修補磚墻裂縫

將水玻璃、粒化高爐礦渣粉、砂及氟硅酸鈉按適當比例拌合后，直接壓入磚墻裂縫，可起到粘結和補強作用。

在新世紀的建筑領域中，新型材料的產生和利用 ，我們都要考慮好利弊，平衡環境與經濟的和諧發展。

參考文獻

1. 黎治平等《酸改性鈉水玻璃與苯丙乳液復合內墻涂料的研制》新型建筑材料，2003，

2. 徐國華《無機硅化物的性能以及在建筑涂料中的應用》上海：2004年全國建筑涂料與涂裝技術交流大會，2004，

3. 徐峰《無機涂料與涂裝技術》北京：化學工業出版社，2002

4. 徐家保《建筑材料學》廣州：華南工學院出版社，1986