氟硅酸钠饱和溶液对水玻璃砂的性能影响.pdf

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1、材料研究与应用广东建材2013年第6期氟硅酸钠饱和溶液对水玻璃砂的性能影响周良武(潮州市建设工程监理有限公司)摘要：讨论了不同模数的水玻璃对水玻璃砂性能的影响，同时研究了氟硅酸钠饱和溶液在不同添加量下对水玻璃砂性能的变化情况。结果表明，模数为2．8的水玻璃，在添加12％～14％的氟硅酸钠饱和溶液的情况下，水玻璃砂的抗压强度和抗吸湿性较好，且能满足实际操作。关键词：水玻璃：氟硅酸钠饱和溶液；模数；抗压强度：抗吸湿性1前言水玻璃是各种硅酸盐水溶液的总称。水玻璃作为一种无机胶粘剂，由于其原料来源广、价格低廉、制造及操作方便，已被广泛应用于密封、防水、铸造等领域[1]。在铸造领域，将其与模具砂

2、混合制成模具(俗称水玻璃砂)，具有强度高、成本低、生产工艺简单、环境友好等许多优点，但也存在溃散性差、旧砂再生困难等两大难点，同时也存在粘结强度不高、耐水性及抗震性差等严重影响模具性能的缺点，使其应用受到很大的限制[划。为了改善水玻璃的相关性能，有关研究人员采取了多种物理或化学方法对水玻璃粘结剂进行改性，取得了一定的效果[5-6]。本文通过添加氟硅酸钠饱和溶液对钠水玻璃进行改性，考察了其对水玻璃砂抗压强度、抗吸湿性和固化时间等的变化情况，并对其作用机理进行了分析，以期对水玻璃砂的应用提供指导。2原材料与方法2．1主要试验材料水玻璃用市售的工业硅酸钠水溶液，呈碱性，模数分别为2．2、2．

3、5、2．8、3．1、3．4。化学试剂：氟硅酸钠，分析纯，国药集团化学试剂有限公司。模具砂：二氧化硅含量44％～46％，莫氏硬度：6，密度2．55～2．69／cm3。2．2试验方法2．2．1氟硅酸钠溶液的配制氟硅酸钠为白色颗粒或结晶性粉末，无臭、无味，其冷水溶液呈中性，在热水中分解呈酸性，本试验将其溶解于冷水中直至饱和，待用。一14—2．2．2改性水玻璃溶液的配制将配制好的氟硅酸钠饱和溶液按照试验配比与水玻璃混合，不断搅拌直到溶液中无团块状物质为止。2．2．3抗压强度试验将水玻璃或混合后的改性水玻璃溶液，浸渍模具砂，制成水玻璃砂样品(以下简称样品)，然后将经过浸渍的样品放在烘箱中烘干后取

4、出，进行抗压强度测试。2．2．4抗吸湿性试验将烘干的样品置于相对湿度为96％的环境中，48h后取出测试其抗压强度。3试验结果与讨论3．1硅酸钠模数对水玻璃砂性能的影响利用硅酸钠作为胶粘剂制作水玻璃砂时，其模数对水玻璃砂性能的影响较为显著，为此考察了不同模数的硅酸钠与模具砂进行混合，制成样品，考察其抗压强度和抗吸湿性变化情况，结果如图1。‘I．0V箸3-5墨3．o2·52．O2‘22‘4镰c083’o3’23。‘图1不同模数的硅酸钠对水玻璃砂性能的影响从图1可以看出，当硅酸钠模数为2．8时，样品的抗压强度和抗吸湿性最佳，其主要原因是由于模数代表钠硅酸钠胶粘剂中二氧化硅和氧化钠的摩尔比，而

5、钠硅酸钠中有许多Na一0键和Si-0一Si键，模数越大，胶粘剂中的Si一0一Si桥接键越多，力学性能就越好，同时，胶粘广东建材2013年第6期材料研究与应用剂所含的Na一0键越少，这样游离态Na+进入水中的机会就大大减少，从而提高耐水性能，此外Na-O键减少，胶粘剂在高温状态下生成熔融强碱性化合物腐蚀胶层的概率也大大降低，从而提高耐温性，但模数超过一定值时，胶粘剂稠度急剧增大，可操作性变差，施工过程中胶层会产生许多空隙，导致胶粘剂综合性能下降。为此宜选用模数为2．8的水玻璃进行操作。3．2氟硅酸钠对水玻璃砂性能的影响从前面的试验可知，当利用模数为2．8的水玻璃制作水玻璃砂时，其抗压强度

6、和抗吸湿性能较好，但是其抗吸湿性能仍较差。为此，将通过添加氟硅酸钠饱和溶液的方式对其进行改性(其添加量为水玻璃的质量百分数)，并测试样品的抗压强度、抗吸湿性和固化时问，其试验结果分别如图2和图3所示。O5101520氟硅酸饷涪渡添加量佴)图2氟硅酸钠饱和溶液对其性能的影响

7、0口＼。、j＼Ⅱ。、j＼＼、L．．．，．．=．U011Ia圳氟硅酸蚋掭加量(％)图3氟硅酸钠饱和溶液对固化时间的影响从图2可以看出，样品的抗压强度随氟硅酸钠饱和溶液的添加量的增加，呈先增大后降低的变化趋势，当其添加量超过12％时，其抗压强度增大趋势减缓，当其添加量达到16％时，样品的抗压强度达到最大值；从抗吸湿性变化

8、曲线可以看出，当氟硅酸钠饱和溶液添加量超过10％时，抗吸湿性增加趋势较为显著，当其添加量14％时，抗吸湿性下降。从图3的氟硅酸钠饱和溶液对其固化时间影响曲线可以看出，固化时间随氟硅酸钠饱和溶液添加量的增加，逐渐缩短，因水玻璃和模具砂混合后，实际操作时，固化时问既不能太短也不能太长，太短会造成来不及施工就已经固化，太长则会占用模具场地，延长生产周期，一般要求固化时间在1～3h比较合适。综合考虑，为了保证水玻璃砂的抗压强度、抗吸湿性和可操作时问，氟