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.

 

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.