В. Д. ГЛУХОВСКИЙ
ГРУНТОСИЛИКАТЫ
Государственное издательство литературы
ПО СТРОИТЕЛЬСТВУ И АРХИТЕКТУРЕ УССР
Киев — 19 59

В книге описан новый строительный материал — грунто-
силикаг, приведены результаты его исследования, технология
изготовления и примеры изделий из него.
Рассмотрены вопросы применения растворимого стекла *
виде порошков без его предварительного растворения, полу¬
чения на основе жидкого стекла гидравлического вяжущего,
а также получения вяжущих затворением едкими щелочами
измельченных горных пород и отходов производств.
Книга предназначена для инженерно-технических работни¬
ков проектных и строительных организаций, научных работни¬
ков и может быть использована студентами строительных ву¬
зов и техникумов.

ПРЕДИСЛОВИЕ
Успешное решение задач, поставленных перед советскими
строителями XXI съездом КПСС, требует всемерного развития про¬
изводства строительных материалов.
Осуществление колоссального объема жилищного и сельско¬
хозяйственного строительства в значительной степени может быть
облегчено применением для этой цели местных строительных ма-
териалоз, позволяющих на их основе изготовлять весь комплекс
несущих и ограждающих конструкций зданий и сооружений.
В настоящей брошюре приводятся исследования, проведенные
под руководством автора в лабораториях Главкиевстроя и Киев¬
ского инженерно-строительного института, направленные на опре¬
деление пригодности для изготовления конструкций из строи¬
тельных материалов на базе «ультраместных» заполнителей
(рыхлых грунтов, отходов производства и жидкостекольного вяжу¬
щего), грунтосиликатов (предложены инж. В. Д. Глуховским и
канд. техн. наук И. А. Пашковым) и пеногрунтосиликатов (пред¬
ложены инж. В. Д. Глуховским, канд. техн. наук И. А. Пашковым
и инж. Г. А. Яворским).
Наряду с определением условий получения на основе жидкого
стекла и упомянутых заполнителей атмосфероустойчивых, водо¬
стойких, твердеющих в воде материалов, а также простейших при¬
емов изготовления строительных конструкций, позволяющих широ¬
ко применять эти материалы в самодеятельном, индивидуальном
и других видах жилищного и сельского строительства, автором вы¬
двинут ряд проблем и проверена экспериментально возможность
их разрешения.
Были проведены эксперименты, позволившие установить воз¬
можность применения в некоторых случаях щелочных силикатов в
виде тонкомолотых порошков силикат-глыбы и силикат-гранулята,
без предварительного растворения их в воде.
С целью изыскания возможности полного отказа от вяжущих,
получаемых промышленным путем, при изготовлении конструкций

и изделий из грунтосиликатов и пеногрунтосиликатов найдена
группа новых гидравлических и воздушных вяжущих — грунто-
цементов, полученных затворением тонкоизмельченных горных по¬
род и отходов производств растворами щелочей и солей щелоч¬
ных металлов.
Проведенные исследования позволяют предполагать, что на ба¬
зе этих вяжущих могут быть получены строительные материалы,
обладающие большой механической прочностью. Из грунтоцемен-
тов, полученных на основе горных пород и отходов производств,
лучшие результаты показали грунтоцементы, изготовленные с При¬
менением шлаков. Применение шлаков позволяет получить на их
основе гидравлические вяжущие, превосходящие по своим свой¬
ствам известные строительные вяжущие, в том числе и портланд¬
цемент.
Наличие только на Украине годового выхода доменных грану¬
лированных шлаков свыше 19 млн. т и более 70 млн. т отвальных
шлаков делает такое вяжущее особенно перспективным.
Дальнейшие исследования затронутых в брошюре вопросов по¬
зволят в ближайшее время широко применить для нужд строи¬
тельства серию новых высокоэффективных строительных мате¬
риалов.

ВВЕДЕНИЕ
Применяемые строительные материалы требуют для своего из¬
готовления специального сырья, сложной технологии производства
и дорогостоящего оборудования.
Организация производства требует строительства специальных
заводов, занимающих большие территории, транспортных средств
для перевозки сырья, материалов и изделий, значительных расхо¬
дов топлива и энергии:
Длительность технологического цикла при изготовлении изде¬
лий из таких материалов Колеблется в пределах 1—10 суток и бо¬
лее.
В результате себестоимость строительных материалов весьма
высока. Так, например, средняя себестоимость 1 мъ сборного же¬
лезобетона в 1956 г. составляла 466 руб. При этом стоимость бето¬
на слагалась из следующих составляющих (в проц.):
Стоимость заполнителей составляет 45—50% от общей стои¬
мости бетона.
В строительстве целесообразно использовать ультраместные,
широко распространенные заполнители, то есть рыхлые грунты,
добываемые в пределах строительной площадки или в непосред¬
ственной близости от нее: пески, супеси, лессы, глины, суглинки,
чернозем и т. д.
Возможность получения высокопрочных материалов на ультра-
местных заполнителях затруднена, так как в основном рыхлые
грунты состоят из мелкодисперсных частиц с большой удельной
поверхностью.
Экономическая эффективность строительного материала с при¬
менением указанных заполнителей в значительной мере будет за-
Цемент
Крупный заполнитель (щебень)
Мелкий	»	(песок)
Рабочая сила, топливо, электроэнергия
Прочие расходы
32
42
7
8
11
5

висеть от раТЩЯГРГ стоимости вяжущего. Использование для этих
целей обычных строительных вяжущих, находящихся в .порошко¬
образном состоянии и плохо растворяющихся в воде, при современ¬
ных методах их применения в виде грубых полидисперсных масс
является нерациональным. Следует полагать, что в качестве вяжу¬
щего целесообразнее использовать различные клеи органического
или минерального происхождения.
С целью сокращения процессов температурной и тепловлаж¬
ностной обработки при изготовлении изделий следует отдать пред¬
почтение клеям на быстроиспаряющихся растворителях или хими¬
чески активным клеям, позволяющим путем введения различных
добавок ускорить процесс перехода их в твердую фазу.
При применении рыхлых грунтов и клеев на быстроиспаряю¬
щихся растворителях, изготовленных на основе синтетических
поликонденсационных и других соединений, могут быть получены
прочные, водостойкие строительные материалы. Однако применение
этих клеев в ближайшее время затруднено из-за высокой их стои¬
мости и дефицитности.
Из химически активных клеев наиболее подходящим для ис¬
пользования в качестве вяжущего является растворимое стекло,
так как:
1)	технологические схемы производства растворимого стекла
весьма просты;
2)	сырьем для производства растворимого стекла являются ши¬
роко распространенные природные и искусственные материалы, со¬
держащие кремнезем, а также различные натриевые и калиевые
соединения. Выбрав способ производства, позволяющий применять
находящиеся в данном районе сырьевые материалы, можно ра¬
створимое стекло приблизить к разряду местных вяжущих;
3)	растворимое стекло обладает высокими связующими (клея¬
щими) свойствами. Как показали исследования Ю. Е. Корнило-
вича, клеящая способность растворимого стекла в три-пять и более
раз превосходит клеящую способность силикатных цементов и дру¬
гих строительных вяжущих. Высокие клеящие свойства и коллоид¬
ная структура растворимого стекла позволяют на его основе и мел¬
кодисперсных заполнителях ьолучить высокопрочные строитель¬
ные материалы при небольшом расходе вяжущего;
4)	растворимое стекло обладает сравнительно высокой хими¬
ческой активностью. Поэтому, введя различные добавки органи¬
ческого и неорганического происхождения, можно сократить сроки
твердения строительных материалов на этом вяжущем без приме¬
нения обжига и автоклавной обработки, а также сделать их водо¬
стойкими. Применение растворимого стекла с некоторыми добав¬
ками позволяет получить вяжущее, твердеющее в воде.
Основным недостатком растворимого стекла является его хоро¬
шая растворимость в воде. Однако этот недостаток легко устраня¬
ется путем введения различных добавок.
6

До настоящего времени строительные изделия Ti детали на ос¬
нове растворимого стекла широкого распространения в строитель¬
стве не нашли. Объяснять создавшееся положение только малым
объемом производства и в связи с этим дефицитностью раствори¬
мого стекла было бы неправильным. Технология производства рас¬
творимого стекла проще технологии производства цементов и не¬
которых других строительных вяжущих. Запасы сырья для этой
цели практически неисчерпаемы. Все это говорит о том, что при
соответствующем обосновании производство растворимого стекла
могло бы получить необходимое развитие.
Основной причиной ограниченного применения строительных
материалов на растворимом стекле следует считать то, что на его
основе изготовлялась весьма ограниченная номенклатура изделий,
предназначавшихся в основном для внутренней отделки зданий, а
также теплоизоляционных и некоторых других материалов, требую¬
щих заполнителей специальных составов и, как правило, длитель¬
ной термической обработки.
Грунты в строительстве также не нашли широкого применения,
так как изделия, изготовляемые на их основе, отличаются малой
водостойкостью и прочностью при высоком объемном весе и боль¬
шой теплопроводности, что позволяет применять их только для
стен малоэтажных зданий.
Строительные материалы из грунтов на основе растворимого
стекла в качестве вяжущего не применялись вовсе в связи с не¬
правильным подходом некоторых исследователей к решению этой
проблемы, а также вследствие слабой изученности этого вяжущего.
Так, например, Б. М. Бронштейн объясняет невозможность приме¬
нения растворимого стекла для грунтоблоков его химической не¬
стойкостью, С. В. Потапенко — невозможностью получения водо¬
стойких изделий на этом вяжущем и т. д.
Большим количеством опытов, проведенных автором, установ¬
лено, что на основе любых рыхлых грунтов и отходов произ¬
водств с применением в качестве вяжущего растворимого стекла
с добавками могут быть получены водостойкие и агмосфероустой-
чивые строительные материалы, обладающие высокими показате¬
лями механической прочности.
Из этих материалов можно изготовлять несущие и ограждаю¬
щие (армированные и неармированные) конструкции зданий и со¬
оружений, а также различные изделия для их внутренней и наруж¬
ной отделки. При этом длительность технологического никла мо¬
жет быть сокращена до 1—4 часов.
Упомянутые материалы из плотных, трамбованных масс в даль¬
нейшем будут называться грунтосиликатами, а из вспененных
масс — пеногрунтосиликатами.

I. ЩЕЛОЧНЫЕ СИЛИКАТЫ
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ЩЕЛОЧНЫХ СИЛИКАТОВ
Растворимыми, или щелочными, силикатами (растворимым
стеклом) называются натриевые и калиевые соли кремневой ки¬
слоты.
В обшем виде химическую формулу растворимого стекла мож¬
но записать R2O • nSi02, где R—натрий или калий, п—силикат¬
ный модуль или просто модуль, показывающий число молекул
кремнезема на одну молекулу окиси натрия или калия.
В технике применяются натриевые, калиевые или смешанные
натриево-калиевые растворимые стекла.
В литературе описано большое количество силикатов натрия и
калия. Однако к щелочным силикатам, индивидуальность которых
не вызывает сомнений, следует отнести:
орто-силикат натрия 2Na20*Si02, или Na4Si04,
ортосиликат калия 2КгО-5Ю2, или K4Si04,
метасиликат натрия Na20-Si02, или Na2Si03,
метасиликат калия КгО • Si02, или K2S1O3,
дисиликат натрия Na20-2Si02, или Na2Si205,
дисиликат калия K20-2Si02, или K2Si20,5.
М. А. Матвеев относит к этим силикатам трисиликат натрия
Na20 • 3Si02.
Остальные силикатные образования являются смесями натрие¬
вых или калиевых силикатов упомянутых химических составов
или растворами кремнезема в этих силикатах.
Ортосиликат натрия Na4$i04 является щелочним си¬
ликатом с наибольшим содержанием щелочного основания. Он со¬
держит 67,4% Na20 и 32,6% Si02.
Ортосиликат натрия можно получить сплавлением восьми ча¬
стей едкого натра и одной весовой части кремнезема. В резуль¬
тате сплавления получается прозрачная стекловидная масса, ко¬
торая при охлаждении быстро кристаллизуется с образованием
бесцветных листочков, хорошо растворимых в воде.
8

Ортосиликат калия K4Si04 можно получить оплав¬
лением тонко измельченного кремнезема с карбонатом калия. Ок
обладает большой гигроскопичностью и хорошо растворяется
в воде.
Метасиликат натрия Na2Si03 можно получить в твердом
стекловидном кристаллическом состоянии посредством сплавления
соды и кремнезема, взятых в эквимолекулярных количествах или
в жидком состоянии—посредством растворения кремнезема в ра¬
створе едкого натра.
В первом случае реакция протекает по уравнению
Na2C03+Si02=Na2Si03+C02,
а во втором — по уравнению
2Na0H+Si02=Na2Si03+H20.
Метасиликат натрия содержит 50,8% Na20 и 49,2% Si02. Тем¬
пература его плавления 1089°. В расплавленном метасиликате ра¬
створяется аморфный или тонкоизмельченный кристаллический
кремнезем.
Метасиликат натрия труднее растворяется в воде, чем ортоси¬
ликат. Процесс растворения ускоряется при растворении его в го¬
рячей воде.
Метасиликат калия K2Si03 можно получить сплавле¬
нием при температуре 1100° поташа с кремнеземом, взятых в экви¬
молекулярных количествах. Кристаллы мегасиликата калия обла¬
дают большой гигроскопичностью, легко и быстро растворяются з
воде.
Дисиликат натрия Na2Si20s может быть получен сплав¬
лением соды и кремнезема, взятых в эквимолекулярных количест¬
вах. Полученный таким образом стекловидный сплав при медлен¬
ном охлаждении образует кристаллы в виде пластинок и иголо¬
чек. Температура плавления его 874°. Дисиликат натрия содержит
34,0% Na20 и 66,0% Si02. Он в воде растворяется труднее, чем
метасиликат натрия. Находясь длительное время в воде, дисиликат
натрия разлагается, выделяя аморфный кремнезем. При нагрева¬
нии дисиликат натрия растворяет аморфный кремнезем с образо¬
ванием твердых растворов.
Дисиликат калия K2Si205 может быть получен сплав¬
лением поташа с кремнеземом, взятых в эквимолекулярных коли¬
чествах. Кристаллы дисиликата калия гигроскопичны и хорошо
растворяются в воде. Дисилцкат калия при высоких температурах
легко сплавляется с Si02, NaOH, КОН, взятых в произвольных
количествах, образуя твердые растворы.
Трисиликат натрия Na2Si307 может быть получен пу¬
тем сплавления при температуре 1450° эквимолекулярных коли¬
честв соды и кремнезема по уравнению
Na2C03+3Si02=Na20 • 3Si02+C02.
9

СтекловидньпГ^рисиликат натрия труднее растворяется в во¬
де, чем стекловидные мета- и дисиликаты натрия.
В водных растворах трисиликата натрия отношение Si02 к ЫагО
меньше, чем в-стекловидном продукте в результате частичного вы¬
падения аморфного кремнезема при нагревании, сопровождающем
его растворение в воде.
Тетрасиликат натрия Na2Si40g и пентасиликат
натрия Na2Si50ii легко получаются в стекловидном состоянии.
Тетрасиликат калия K2Si409 может быть получен
сплавлением под давлением поташа с кремнеземом при темпера¬
туре 500—600° и при нагревании калийного силикатного стекла с
небольшим количеством воды.
Растворение его в зоде происходит с разложением.
Значительное распространение в последнее время получили
также щелочные гидросиликаты.
Гидрометасиликаты натрия могут быть получены
растворением кремнезема Si02 в едком натре NaOH, взятых в
эквимолекулярных количествах, при постепенной концентрации
этих растворов с выделением кристаллов. При перекристаллиза¬
ции выделенных и высушенных кристаллов в едком натре можно
получить ряд кристаллических гидрометасиликатов натрия, со¬
держащих различное количество гидратной воды:
одноводный ЫагЭЮз^НгО,
двухполовиноводный Na2Si03 • 2.5Н20,
трехводный Na2Si03 • ЗН2О,
четырехводный Na2Si03 • 4Н2О,
пятиводный Na2Si03 ■ 5НгО,
шестиводный Na2Si03 • 6Н2О,
семиводный Na2Si03 • 7НгО,
восьмиводный Na2Si03 • 8Н2О,
девятиводный Na2Si03 • ЭНгО,
десятиводный Na2Si03 • IOH2O,
двенадцативодный Na2Si03- 12НгО,
четырнадцативодный Na2Si03' 14Н20.
Гидродисиликаты натрия, по литературным данным,
встречаются в виде полуводного гидродисиликата натрия Na2Si20j •
• 0,5НгО, трехводного гидродисиликата Na2Si205 • ЗН2О и девяти¬
водного гидросиликата Na2Si205 ■ ЭНгО.
Гидротетрасиликат натрия может быть получен при
длительной обработке эфиром водного раствора тетрасиликата
натрия в виде двенадцативодного тетрасиликата
Na2Si409 • 12Н20.
Возможно существование также гидрополисиликатов
натрия состава Na20 • 18Si02 * 4Н20.
Гидросиликаты калия получены в виде K2Si03 • 2Н2О,
-K2Si205 • 2Н20, K2Si409 • Н20, K2Si6013-Н20, K2Si80I7 • Н20.
10
\

В технике применяется растворимое стекло с оотношением SiC>2
к ИагО или КгО, равным 1—4. С гаким отношением возможно
большое количество сочетаний между Si02 и щелочными окислами.
Орто- и метасиликат натрия или калия практического примене¬
ния в строительной промышленности не нашли.
Для применения в строительстве многие исследователи реко¬
мендуют высокомодульные стекла с силикатным модулем 3 и вы¬
ше. Однако такие рекомендации нельзя считать правильными.
Для изготовления строительных конструкций и изделий следу¬
ет рекомендовать растворимое стекло с силикатным модулем 2 и
выше. В каждом конкретном случае модуль стекла должен назна¬
чаться в зависимости от минералогического и химического состава
принятого заполнителя и пр.
Растворимое стекло делится на нейтральное и щелочное в за¬
висимости от содержания в нем кремнезема.
Нейтральными стеклами принято считать растворимые сили¬
каты с модулем 3 и выше, а щелочными — стекла с силикатным
модулем ниже трех.
Нейтральные и щелочные стекла при растворении в воде име¬
ют щелочную реакцию в результате происходящего гидролиза. Так,
для дисиликата натрия гидролитическая реакция происходит по
уравнению
Na20 -2Si02-f H20=2Si02+2Na0H.
Растворимое стекло условно делят на одинарное и двойное.
Одинарным называется растворимое стекло, содержащее при¬
мерно 77,0%Si02 и 22,0%Na20 или К2О с силикатным модулем
3.4—3,5.	Двойным называется растворимое стекло с содержанием
71.4—71,6%Si02	и 27,0—27,5% Na20 или К20 с силикатным моду¬
лем 2,4—2,65.
Растворимое стекло в зависимости от способа изготовления
может быть получено в виде силикат-глыбы (твердая безводная
•стекловидная масса различной окраски), в кусках разнообразной
формы и величины, а при их измельчении — в порошкообразном
состоянии, в виде водного раствора щелочных силикатов (жидкое
стекло), а также в виде гидратированных растворимых стекол
(твердых веществ, содержащих в своем составе химически связан¬
ную воду).
Силикат-глыба — безводное растворимое стекло, получаемое
путем плавки аморфного или кристаллического кремнезема и со¬
ставляющей, образующей щелочной окисел, в печах (по сухому
способу). Она представляет собой прозрачную стекловидную мас¬
су, по внешнему виду мало отличающуюся от обыкновенного
стекла.
Силикат-глыба обычно бесцветна, а иногда окрашена в желтый,
голубой, синий, зеленый и даже черный цвет, с некоторым количе¬
ством пузырьков газов. Окраска силикат-глыбы зависит от количе¬
ства и характера различных примесей—окислов двух- и трехва¬
11

лентного железа FeO, Fe203, окисла алюминия AI0O3, сернистого
железа FeS и окислов щелочноземельных металлов СаО.
От количества примесей зависит растворимость силикат-глыбы
в воде.
Примерный состав силикат-глыбы приведен в табл. 1.
Таблица }
Название
стекла
Мо¬
дуль
Окислы проц.
SiCb
NaaO
А1а03
Fea03
СаО
Mg о
ТЮ*
Нейтраль¬
ное
Щелочное
3,26
2,06
75,89
66,27
23,24
33,10
0,20
0,20
0,04
0,04
0,07
0,10
0,07
0,07
0,01
В зависимости от применяемого сырья в силикат-глыбе может
содержаться некоторое количество Na2C03, Na2S04, К2СО3, NaCl„
КС1, а также щелочные сульфиды K2S, Na2S и другие сернистые
соединения металлов.
Модуль растворимого стекла (отношение числа молекул Si02 к
числу молекул №гО или К2О) определяется как частное от деле¬
ния процентного содержания кремнезема на процентное содержа¬
ние основного окисла, умноженное на отношение их молекулярных
весов.
Для натриевого растворимого стекла это отношение молеку¬
лярных весов равно 1,023, а для калиевого 1,562. Таким образом,
при определении модуля натриевого стекла результат деления про¬
центного содержания S1O2 на процентное содержание Na20 следу¬
ет умножить на коэффициент 1,023, а при определении модуля ка¬
лиевого стекла—на коэффициент 1,562.
Модуль растворимого стекла является главной характеристи¬
кой, позволяющей определить степень пригодности стекла в каждом
отдельном случае.
При затворении одного и того же заполнителя на жидком сте¬
кле различного модуля можно получить, при прочих равных усло¬
виях, искусственные камни, обладающие различными показателя¬
ми механической прочности. Так, например, из шихты, приготов¬
ленной из супеси и жидкого стекла с модулем 2, можно получить
камень, обладающий пределом прочности при сжатии 1000 кг/см'1;
при той же шихте и стекле с модулем 3,5 предел прочности камня
снижается до 440 кг}см2.
При расплавлении силикат-глыбы в ее расплаве можно рас¬
творить некоторое количество Si02 и получить таким образом рас¬
творимое стекло с большим содержанием кремнезема.
Силикат-глыба в кусках не подвергается существенному раз¬
ложению углекислотой и влагой воздуха и может храниться нава¬
лом в крытых складах. Растворимость силикат-глыбы в воде неве¬
лика и увеличивается с повышением давления и температуры. При
12

увеличении силикатного модуля стекла растворимость его умень¬
шается.
С целью повышения растворимости силикат-глыбы в воде ее
измельчают в порошок, который в больших количествах поглощает
влагу и схватывается в прочный монолит. Поэтому порошок дол¬
жен храниться в закрытой таре.
Водные.растворы щелочных силикатов, или жидкое стекло,
прадставляют собой вязкую сиропообразную жидкость состава
Na20 • яБЮг+НгО.
Цвет раствора жидкого стекла зависит от способа и качества
его изготовления. При хорошем качестве изготовления раствор
имеет слегка желтоватую окраску и почти прозрачен. Наличие
большого количества коллоидной суспензии придает жидкому сте¬
клу мутно-серую окраску.
При длительном хранении жидкого стекла в нем может образо¬
ваться осадок темно-серого или черного цвета вследствие разло¬
жения щелочного силиката.
Коллоидные осадки в случае необходимости могут удаляться
фильтрованием. В этом случае густые растворы разбавляются во¬
дой до удельного веса ниже 1,15, а после фильтрования выпарива¬
ются до нужной консистенции. Выпариванием растворы жидкого
стекла можно сконцентрировать до вязкости, при которой они не
будут растекаться при обычной температуре, а также при нагре¬
вании. Жидкое стекло, применяемое для строительные целей, мож¬
но не очищать от коллоидных осадков.
Концентрированные растворы жидкого стекла с модулем выше
трех при кипячении необходимо перемешивать для удаления с по¬
верхности образующейся пленки, препятствующей испарению
влаги.
Присутствие в растворах при кипячении даже небольшого ко¬
личества электролитов является причиной разложения щелочного
силиката, в результате чего выпадает в осадок аморфный кремне¬
зем. В большинстве случаев растворы жидкого стекла при кипяче¬
нии вполне устойчивы и даже могут растворять тонкоизмельченный
аморфный кремнезем- Таким образом, можно получить жидкое
стекло с более высоким модулем.
Температура замерзания растворов жидкого стекла зависит от
их концентрации и модульности и находится в пределах от —2
до—11°.
Замерзший раствор представляет собой желеобразную массу.
После оттаивания не происходят существенные изменения физико¬
химических свойств раствора.
В зависимости от содержания воды растворы жидкого стекла
отличаются по удельному весу и по вязкости. Вязкость жидкого сте¬
кла зависит от его удельного веса, содержания кремнезема и тем¬
пературы и растет с увеличением его модуля и удельного веса/
13

В табл. 2 приведены данные, показывающие изменение вязко¬
сти жидкого стекла с модулем 2,63 в зависимое!и от изменения его
удельного веса.
Таблица 2
Удельный
вес ....
1,038
1,070
1,100
1,160
1,210
1,265
1,325
1,385
1,452
1,511
Вязкость,
сантипуазы
2,7
3,0 |з,1
3,7
5,0
7,7
16,0 ^
1
46,0
194
1074
С повышением температуры вязкость раствора падает. Так, для
жидкого стекла с модулем 2,74 при его удельном весе 1,502 и тем¬
пературе 18° вязкость равна 828 сантипуазам, а при температуре
40°—только 244 сантипуазам.
Удельный вес жидкого стекла (плотность) изменяется в зависи¬
мости от содержания в нем растворенных твердых веществ и их хи¬
мического состава. Удельный вес раствора меняется в зависимости
от концентрации — количества растворенных в нем силикатных об¬
разований. Однако добавление основных окислов Na20 или КгО
довешает удельный вес раствора больше, чем добавление такого
же количества кремнезема. С повышением температуры раствора
его удельный вес падает.
При добавлении к жидкому стеклу едкого натра или калия мо¬
дуль его можно уменьшить до нужных пределов. При этом по¬
нижается вязкость раствора.
Растворы жидкого стекла обладают свойством липкости или
клейкости (способность оказывать сопротивление изменению объе¬
ма и формы поверхностного натяжения), меняющимся в широких
пределах в зависимости от их концентрации и химического состава.
Клейкость так же, как и вязкость, в значительной степени за¬
висит от количества коллоидных частиц Si02, входящих в со¬
став растворов жидкого стекла. Поэтому раствори высокомодуль¬
ных стекол, содержащих большое количество коллоидных частиц,
обладают более высокой клейкостью и вязкостью. В растворах
низкомодульных стекол, в которых преобладают кристаллоидные
частицы, эти свойства менее выражены. Для жидкого стекла каж¬
дого модуля существует оптимальная концентрация, при которой
оно обладает максимальной клейкостью.
Жидкое стекло получается растворением сиДикат-глыбы в воде
при атмосферном давлении или в автоклазах, а также по мокрому
способу, минуя процесс плавки. В последнем случае аморфный или
кристаллический кремнезем в тонкоизмельченном состоянии при
повышенном или атмосферном давлении растворяется в щелочах
или других химических продуктах, образующих при разложении:
щелочной окисел.
14

Жидкое стекло разлагается при действии паров угольной кисло¬
ты, содержащихся в воздухе, и поэтому должно храниться в герме¬
тически закрытой таре.
Гидратированные щелочные силикаты содержат в своем соста¬
ве гидратную воду, вследствие чего повышается их растворимость
в воде при атмосферном давлении. Это ценное свойство делает целе¬
сообразным изготовление их централизованным порядком, так как
в этом случае к месту потребления транспортируется только су¬
хое вещество, содержащее небольшое количество гидратной воды,,
а растворение в воде производится без применения автоклавов.
По внешнему виду гидратированное растворимое стекло, содер¬
жащее небольшое количество гидратной воды (15—20%) почти не
отличается от негидратированного.
Увеличение содержания гидратной воды уменьшает твердость,
увеличивает эластичность гидратированного стекла и делает воз¬
можным перевод его в состояние густой вязкой массы. Количества
воды, поглощаемой растворимым стеклом при гидратации, зави¬
сит от его температуры и влажности.
Степень гидратации растворимого стекла — отношение количе¬
ства гидратной воды к количеству безводного силиката, выражен¬
ное в процентах. Гидратированное растворимое стекло может быть
при определенных условиях дегидратировано. Так, например, при
нагреве гидратированных силикатов натрия выше 30—35° начина¬
ется их дегидратация.
Гидратированное растворимое стекло можно получить путем
соответствующей обработки водного раствора или порошка раство¬
римого стекла.
Для получения кристаллических гидросиликатов натрия из ра¬
створов натриевого жидкого стекла необходимо выполнить три
условия:
1)	создать достаточный избыток в растворе щелочи;
2)	ввести добавку небольшого количества кристаллов гидроси¬
ликатов для создания иентров кристаллизации;
3)	создать соответствующие температурные условия.
Для образования благоприятных условий для гидратации рас-
' твором жидкого стекла с модулем более единицы в раствор не¬
обходимо добавить щелочь.
Для получения гидросиликатов натрия из порошка стекловид¬
ных щелочных силикатов их обрабатывают водой или паром. Сте¬
пень гидратации стекловидных щелочных силикатов при действии
воды зависит от их кремнеземистого модуля, дисперсности, темпе¬
ратуры, времени гидратации, количества воды и т. д.
Высокомодульные стекловидные щелочные силикаты гидратиру¬
ются труднее, чем низкомодульные.
Гидратированное растворимое стекло хранится в плотно закры¬
вающейся таре, так как воздействие влаги и углекислоты воздуха
влияет на его химический состав.
15.

МАТЕРИАЛЫ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА ЩЕЛОЧНЫХ СИЛИКАТОВ
Существует несколько способов изготовления щелочных сили¬
катов натрия и калия, требующих различных исходных материалов.
Исходные материалы можно разделить на две группы:
1)	образующие силикатную составляющую;
2)	образующие щелочные окислы.
К первой группе материалов можно отнести кварцевые пески,
кварц, пылевидный кристаллический кремнезем, природный и ис¬
кусственный аморфный кремнезем.
Во вторую группу материалов входят соединения натрия и ка¬
лия: сода Na2C03, поташ К2СО3, сульфат натрия Na2S04, едкий
натр NaOH, едкое кали КОН, бисульфат натрия NaHS04, натриевая
селитра NaN03, калиевая селитра KNO3, сернистый натрий Na2S,
хлористый натрий NaCl, хлористый калий КС1 и др.
Сырьевые материалы должны содержать минимальное количе¬
ство примесей полуторных окислов и окислов щелочноземельных
металлов, образующих в растворимом стекле нерастворимые в
воде силикаты.
Кварцевые пески являются наиболее распространенным
сырьем для производства растворимых силикатов. Чистые пески
белого цвета, с содержанием кремнезема 99% и выше наиболее
целесообразно применять для этой цели.
К таким пескам можно отнести люберецкие, саблинские, часов-
ярские, латнинские и др.
Вследствие малого распространения чистых песков для произ¬
водства растворимого стекла чаще всего применяются местные пе¬
ски, сильно загрязненные примесями железистых соедииений, кар¬
бонатов кальция и магния, а также глинистыми частицами. Эти
пески соответствующим обогащением превращают в сырье необхо¬
димого качества.
Наиболее легко осуществимым и широко применяемым спосо¬
бом обогащения является промывка песков водой.
Кварц, содержащий до 99% кристаллического кремнезема,
является пригодным сырьем для производства щелочных силика¬
тов, так как содержит очень малое количество различных примесей.
Однако необходимость введения в технологический процесс опера¬
ции по измельчению кварца, обладающего большой прочностью,
удорожает стоимость получаемого на его основе жидкого стекла.
Уральский пылевидный кварц — тонкораздроблеп-
ная горная порода с размерами частиц менее 0,01 мм—содержит
до 95% кристаллического кремнезема и, несмотря на значительное
количество глинистых частиц и примесей окислов щелочноземель¬
ных металлов, является хорошим сырьем для производства жидко¬
го стекла.
Кремень обладает более высокой реакционной способностью
по сравнению с кварцем, вследствие чего легко сплавляется с со¬
дой, поташем и растворяется в едких щелочах. Он содержит боль¬
16

шое количество воды, поэтому разрушается при нагревании, пре¬
вращаясь в рыхлую массу, являющуюся хорошим исходным мате¬
риалом для производства щелочных силикатов.
Аморфный кремнезем встречается в природе в виде
трепела, диатомита, инфузорита и других минералов, близких по
своим физико-химическим свойствам.
Содержание Si02 в природном кремнеземе изменяется в широ¬
ких пределах; кроме кремнезема, в нем содержится 5—10% полу¬
торных окислов, до 1 % окислов щелочноземельных металлов, а
таюке до 10% воды.
Природный аморфный кремнезем вследствие высокой дисперс¬
ности легко реагирует с расплавленными углекислыми и едкими
щелочами и их растворами, особенно при нагревании в автоклавах.
Искусственный аморфный кремнезем является промышленным
отходом при производстве сернокислого глинозема, суперфосфата
и'др. Так же, как и природный кремнезем, он хорошо растворим в
щелочах.
Наличие в природном и искусственном кремнеземе большого
количества полуторных окислов и окислов щелочноземельных ме¬
таллов приводит к образованию значительного ‘аморфного остатка
ъ получаемом на их основе жидком стекле.
Сода (Ыа.?СОз) химически чистая содержит 58,53%Na20 и
41,47 % С02.
Сода, получаемая промышленным путем по аммиачному способу
из хлористого натрия, аммиака и углекислоты, содержит до 2%
примесей, нежелательных в производстве растворимого стекла. В
состав такой соды входят 98,52% Na2C03, 0,66% NaCl, 0,04%
Na?S04, 0,03% Fe203, 0,45% H20 и 0,07% нерастворимого остатка.
Кальцинированная сода (обезвоженная нагреванием) в боль¬
ших количествах поглощает водные пары, поэтому ее следует хра¬
нить в закрытой таре и перед употреблением в дело контролиро¬
вать содержание водных паров.
Поташ (К2С03) химически чистый содержит 68,2%К2О и
31,8% С02.
Поташ изготовляют из золы подсолнечников, сахарной свеклы
и других растений или из минерала карналлита (КС1 • MgCl2 • 6Н20)
При производстве из золы растений примерный состав поташа
следующий: 89,2-96,5% К2СО3, 2,9—8,6% КС1, 0,4—2,1% K2SOb
0,1—0,2% Si02, 0,1—5,6% Н20.
При производстве поташа из карналлита содержание К2СОз до¬
стигает 99,5%, а количество перечисленных выше примесей, ослож¬
няющих технологический процесс получения растворимого стекла,
уменьшается до 0,5%.
Вследствие большой гигроскопичности поташ следует хранить
в закрытой таре.
Сульфат натрия (Na2S04) химически чистый содержит
43,66% Na20 и 56,34% S03. Сульфат натрия, природный и получае¬
мый искусственным путем, находит широкое применение в произ-
2*7-80 •	■jy

водстве щелочных силикатов. Он содержится в больших количе¬
ствах в морской воде в виде отложений безводного сульфата на¬
трия (тенардита).
Водный сульфат натрия (Na2S04 • IOH2O—мирабилит) в бол;>-
ших количествах выбрасывается на берег морским прибоем. Содер¬
жание воды в нем доходит до 50%. Перед отправкой к месту по¬
требления мирабилит обезвоживается путем сушки на воздухе. В
обезвоженном мирабилите содержание Na2S04 доходит до 99,9%.
В нашей стране насчитывается ряд крупных месторождений
природного сульфата натрия:	Кара-Богаз-Гол,	Узун-Су, озеро
Тусколь, озеро Шемели, озеро Селенгинское, Мармышанские озе¬
ра и др. Эксплуатация этих месторождений позволяет получить
огромное количество дешевого сырья для производства раствори¬
мых силикатов.
Сульфат натрия в больших количествах добывается искусствен'
ным путем как побочный продукт при производстве соляной кисло¬
ты и многих других химических продуктов.
Искусственный сульфат натрия содержит 90—98% Na2S04, 1 —
2% NaHS04, до 1% CaS04*0,5H20 и сотые доли процента полутор¬
ных окислов.
Едкий натр, или каустическая сода (NaOH), до¬
бывается промышленным путем несколькими способами.
Наименьшее количество примесей содержит едкий натр, пол>
чаемый электролитическим способом из поваренной соли. Пример
ный химический состав едкого натра, получаемого по этому спосо¬
бу, следующий: 95,5% NaOH, 1,5% Na2C03, 2,7% NaCl, 0,11%
Na2S04 и 0,02% Na2Si03.
Едкий натр в твердом состоянии и в виде раствора легко погло¬
щает углекислоту воздуха, образуя карбонат натрия. Это обстоя¬
тельство следует учитывать при его хранении.
Едкое кали (КОН) получается преимущественно электро¬
литическим способом. Однако вследствие высокой стоимости едкое
кали реже употребляется в производстве щелочных силикатов, чем
едкий натр.
Как видно из вышеизложенного, сырьевые материалы, применя¬
емые для изготовления щелочных силикатов, содержат значитель¬
ное количество различных примесей, в большей или меньшей сте¬
пени влияющих на ход технологического процесса, а также на ка¬
чество, растворимость и стойкость во времени конечного продукта
производства.
Для получения высокосортного растворимого стекла следует
стремиться к максимальному уменьшению содержания посторонних
примесей в исходных материалах.
СПОСОБЫ ПРОИЗВОДСТВА ЩЕЛОЧНЫХ СИЛИКАТОВ
Способы производства растворимого стекла можно разделить
на две группы.
18

К первой группе относятся сухие способы получения щелочных
силикатов, при которых щелочные силикаты получают в виде сте¬
клообразной массы—силикат-глыбы — путем плавки сырьевых-
компонентов при высоких температурах с последующим их охлаж¬
дением. Силикат-глыба гидратируется при растворении в воде, об¬
разуя водный раствор щелочного силиката, или жидкое стекло.
Ко второй группе относятся мокрые способы получения щелоч¬
ных силикатов, при которых жидкое стекло образуется путем рас¬
творения аморфного или кристаллического кремнезема в щело¬
чах, минуя процесс плавления и образования силикат-глыбы.
Сухие способы получения растворимого стекла
При сухом способе получения жидкого стекла технологический
процесс можно разделить на следующие операции: подготовка ис¬
ходных материалов и составление шихты, плавка шихты и получе¬
ние силикат-глыбы, получение жидкого стекла растворением сили¬
кат-глыбы или получение гидратированных щелочных силикатов.
В зависимости от заданного химического состава растворимого
стекла и его силикатного модуля в шихту вводится соответствую¬
щее количество исходных материалов.
Описание способов получения
Карбонатный способ получения растворим.ого стекла
нашел наиболее широкое применение в промышленности.
Он основан на взаимодействии при высоких температурах
(1100—1500°) карбонатов натрия или калия с кремнеземом.
Реакция протекает по уравнениям:
/?Si02-bNa2C03=Na20 • мБЮг-^СОг,
ftSi02+K2C03=K20 * ftSi02-f-C02.
Растворимое стекло по этому способу может быть получено в
стекловаренных печах. Продолжительность плавки шихты исчисля¬
ется несколькими часами.
Расход материалов на 1 т силикат-глыбы (трисиликат натрия)
при производстве его	по карбонатному способу следующий (в кг):
Сода Na2C 03	446
Кремнезем Si02	_ 		772
Итого	1218
Потери в виде летучих веществ при варке щелочного силиката
составляют 200—210 кг. Вместе с отходящими газами улетучива¬
ется часть щелочей.
При производстве силикат-глыбы иного модуля расход компо-.
нентов соответствующим образом изменяется.

Полнота и быстрота реакции между щелочными карбонатами
и кремнеземом зависит от температуры и времени плавки, а так¬
же от размера частиц кремнезема. Измельчение кремнезема при¬
водит к значительному ускорению процесса. Аморфный кремнезем
реагирует со щелочными карбонатами более энергично, чем кри¬
сталлический.
При изготовлении низкомодульных растворимых стекол процесс
протекает при более низких температурах, чем при изготовлении
высокомодульных.
Образование щелочных силикатов с различными модулями, вы¬
ражающимися целыми и дробными числами, объясняется способ¬
ностью мета- и дисиликатов натрия и калия (Na20*Si02,
Na20-2Si02, K20-Si02, K20*2Si02) в расплавленном состоянии
растворять свободный кремнезем.
В начале процесса в результате взаимодействия карбоната на¬
трия с кремнеземом образуется метасиликат натрия Na20*Si02,
способный растворять кремнезем. Растворенный кремнезем, всту¬
пая в химическое соединение с метасиликатом, образует дисили¬
кат натрия. Затем мета- и дисиликат, постепенно растворяя крем¬
незем, образуют более высокомодульные щелочные силикаты.
Аналогичные процессы происходят при образовании калиевых
растворимых стекол.
Сульфатный способ получения растворимого стекла
основан на взаимодействии при высоких температурах (1300 —
1500°) сульфата натрия с кремнеземом в присутствии восстанови¬
теля (чаще всего—уголь).
В общем виде процесс образования силиката натрия можно вы¬
разить уравнением
4Na2S04+2C+4Si02=4N a2Si03-f-4S02-f-2C02.
Однако это уравнение является только схемой, так как процесс об¬
разования щелочного силиката по сульфатному способу сопровож¬
дается большим числом сложных физико-химических процессов.
Реакция между Na2S04 и кремнеземом даже при значительном
повышении температуры протекает медленно и количественное до¬
ведение ее до конца является практически неосуществимым.
В целях ускорения реакции необходима добавка в шихту вос¬
становителя для перевода Na2S04 в Na2S03, который и реагирует
с кремнеземом.
Восстановителем могут быть различные органические вещества,
содержащие углерод: древесные опилки, древесный уголь, смолы,
каменноугольный Пек и др. Древесные опилки и древесный уголь
малозольные. Это позволяет их широко применять в производстве
растворимого стекла.
Восстановитель, сгорая внутри расплава, присоединяет кисло¬
род, находящийся в Na2S04, в результате чего последний перехо¬
дит в сульфит натрия Na2S03.
20

Уголь в шихту добавляется в количестве 3—7% по весу. Коли¬
чество введенного в шихту восстановителя существенно влияет на
свойства полученного растворимого силиката.
При недостаточном количестве восстановителя в расплаве оста¬
ется Na2S04, который не смешивается с дисиликатом натрия и
кремнеземом, находящимся в избытке претив формулы Na2Si03 и
Na2SioO-, и вызывает расслоение сплава.
При избытке углерода в расплаве получается сульфид натрия
Na2S, образующий при взаимодействии с окислами железа сульфид
железа FeS, окрашивающий растворимое стекло в темные цвета.
Необходимое количество восстановителя подбирается опытным
путем в зависимости от содержания углерода в восстановителе,
состава шихты и условий ведения технологического процесса.
Примерней расход материалов для получения 1 т силикат-глы¬
бы (трисиликат натрия) следующий (в кг):
Сульфат натрия N(?2S04	600
Кремнезем Si02	770
Уголь С		65
Итого	1435
При варке силикат-глыбы по сульфатному способу количество
потерь в виде летучих веществ увеличивается по сравнению с кар¬
бонатным способом до 435 кг.
При сульфатном способе варки растворимого стекла применя¬
ется дешевое природное сырье—сульфат натрия, что определяет
экономическую целесообразность этого способа.
Карбонатн о-с ульфатный способ позволяет приме¬
нять для варки растворимого стекла в соответствующих количест¬
вах карбонат и сульфат натрия.
Введение в состав шихты карбоната натрия делает процесс по¬
лучения растворимого стекла более простым.
Расход материалов на 1 т силикат-глыбы (трисиликат натрия)
следующий (в кг):
Карбонат натрия NajC03	232
Сульфат натрия NaaS04	358
Кремнезем SiOa <	772
Уголь С		.	зд
Итого	1400
Потери летучих веществ при варке силикат-глыбы составляют
340—400 кг.
Нитратный способ получения растворимого стекла ос¬
нован на взаимодействии при сплавлении кремнезема с натриевой
или калиевой селитрой и характеризуется уравнением
2NaN 03+ «Si02=Na20 • /zSi02+2N0+30.
21

Реакция нитратов с кремнеземом начинается при температуре
100°. Дальнейшее повышение температуры приводит к значитель¬
ной интенсификации процесса.
Побочный продукт реакции — окисел азота — может быть ис¬
пользован для производства азотной кислоты.
Сравнительно невысокая температура, а также большая ско¬
рость процесса образования щелочных силикатов является основ¬
ным преимуществом этого способа.
Бисульфатный способ получения растворимого стекла
основан на взаимодействии при высоких температурах (1300°) би¬
сульфата и хлористого натрия с образованием сульфата натрия,
вступающего затем в реакцию с углеродом и кремнеземом.
Происходящий в этом случае процесс может быть выражен
уравнением
nSi02+NaHS04+NaCl+C=Na20 • nSi02+HCl+S02+C0.
Сульфидный способ основан на предварительном по¬
лучении сульфида натрия (Na2S) из сульфата натрия (Na2S04) с
последующим сплавлением его с кремнеземом.
Процесс получения щелочного силиката протекает по уравне¬
ниям:
Na2SC>4+4C—Na2S-f-4CO,
Na2S-|-3Na2S04+4Si02=4Na20. Si02-f-4S02.
Щелочной способ основан на сплавлении едкой щелочи
NaOH или КОН с кремнеземом по уравнению
2Na0H-f-«Si02=Na20*«Si02+H20.
Процесс взаимодействия едкой щелочи с кремнеземом протека¬
ет при невысоких температурах с большой быстротой.
Кроме описанных способов получения силикат-глыбы, значи¬
тельный интерес представляет получение ее по способу воз¬
гонки, предусматривающему получение щелочных силикатов из
кварцевого песка и хлоридов натрия или калия при высокой тем¬
пературе в присутствии водяных паров.
Реакция протекает по уравнению
2NaCl+Si02+H20=2HCl+Na20 • /*Si02.
Первые попытки организовать промышленное производство
щелочных силикатов по этому способу производились в 40—50-х
годах прошлого столетия.
Для получения растворимого стекла хлористый натрий возго¬
нялся горячим газом, полученным в полугенераторной топке. Смесь
горячих газов, паров NaCl и водяного пара с помощью вентилято¬
ров протягивалась через шахтную печь, заполненную кусками
кварца.
22

Образовавшийся в расплавленном состоянии силикат натрия
стекал вниз на металлическую плиту и быстро охлаждался. Газо¬
образный НС1 улавливался в конденсационных сосудах, в которые
он отводился с отходящими газами.
Щелочной силикат получается также путем обработки водяным
паром нагретой до температуры выше 1000° шихты, состоящей из
смеси поваренной соли и кварцевого песка. Шихта (две части квар¬
цевого песка и одна часть поваренной соли) распределялась по
тонкому слою песка, уложенному по кварцевому поду печи. Пар
вводился через стальные трубки с мелкими отверстиями,, располо¬
женными под кварцевым подом.
В результате реакции, длившейся в течение часа, получалась
рыхлая белая масса с большим количеством пор, образованных в
результате выделения газообразного НС1.
Полученный продукт, кроме силиката натрия, содержал неко¬
торое количество непрореагировавшего кремнезема и поваренной
соли.
Вследствие недостаточной изученности условий, при которых
можно получить удовлетворительный выход щелочного силиката,
способ возгонки не получил распространения. Однако результаты
дальнейшего изучения этого способа зарубежными и советскими
учеными дают основания полагать, что получение растворимого
стекла из дешевых и повсеместно распространенных материалов
(хлориды натрия и кварцевый песок) способом возгонки является
практически возможным.
Печи для варки силикат-глыбы
В промышленности растворимое стекло производится карбо¬
натным, сульфатным и карбонатно-сульфатным способами.
Примерная схема производства растворимого стекла по сухо¬
му способу предусматривает складирование сырьевых материалов,
составление шихты, варку жидкого стекла, выпуск расплавленной
силикат-глыбы, ее охлаждение, измельчение и растворение в воде,
или же гидратацию. В случае гидратации растворение стекла про¬
изводится на месте потребления растворимого стекла.
Растворимое стекло можно варить в тех же печах, что и обыч¬
ное. Чаще всего для этой цели используют регенеративные
газовые печи непрерывного действия. Печи нагреваются ге¬
нераторным газом, жидким топливом, нефтью, мазутом, керосином
или электричеством. Сырьевая смесь в печь загружается периоди¬
чески, также периодически выпускается расплав силикат-глыбы.
Варка стекла в печах ведется непрерывно.
Для устройства стекловаренных печей применяются достаточ¬
но огнеупорные материалы. Бассейны ванн стекловаренных печей,
наиболее разрушаемые от действия щелочных карбонатов и суль¬
фатов, чаще всего устраиваются из шамотного огнеупора. Своды
и горелки печей выкладываются из динасового кирпича, изготовля-
23

емого из тоикоизмельчеиного кварцита с небольшой добавкой из¬
вести или глины.
В ванных стекловаренных печах шихта начинает
плавиться с поверхности. Образующийся жидкий расплав стекает
вниз, увлекая и растворяя зерна кремнезема, перемешиваясь с вы¬
деляющимся из карбонатов кальция и натрия углекислым газом.
Остающаяся на поверхности сырьевая смесь, подвергаясь дейст¬
вию высоких температур, плавится и в свою очередь стекает вниз
и т. д. В течение нескольких часов достигается полная проварка
шихты. Вновь загружаемые порции шихты, располагаясь на по¬
верхности расплава, постепенно переходят в расплав. Расплав пе¬
риодически выпускается, образуя при охлаждении силикат-глыбу.
При варке растворимого стекла в печах периодического дей¬
ствия после получения однородной расплавленной массы она вы¬
пускается через отверстие в дне ванны. Продолжительность одной
варки в таких печах 8—10 часов. Ванны печей опорожняются не
полностью. Оставляемые 2—3 ж3 расплавленной массы позволяют
держать вновь загруженную сырьевую смесь на уровне горящих
газов, выходящих из горелок.
Более производительными являются печи непрерывного дейст¬
вия, так как в них исключаются остановки печей для выпуска рас¬
плава и загрузки шихты.
Выпущенный из печей расплавленный силикат сливается по на¬
клонному желобу на охлаждаемый водой металлический проти¬
вень из чугунных плит или в вагонетки.
При остывании силикат растрескивается, что облегчает его вы¬
грузку из вагонеток или съем с противней. Крупные куски силика¬
та дробят до размеров 5—10 см и отправляют на склад, а затем
растворяют в автоклавах. При растворении щелочного силиката в
мешалках при атмосферном давлении он предварительно измель¬
чается в порошок.
М. А. Матвеевым и А. М. Кузнецовым предложен способ
непрерывного производства гранулированного
растворимого стекла с одновременным получением жид¬
кого стекла.
По этому способу непрерывно выпускаемый из печи в грануля-
тор расплав щелочного силиката подвергается грануляции в про¬
точной холодной воде.
Гранулятор представляет собой наклонно установленный ме¬
таллический желоб, в который из насадки водяного стояка парал¬
лельными струями, ударяющими в конец струи расплава, выбра¬
сывается вода.
В результате резкого охлаждения расплав быстро застывает в
виде твердых гранул с большим количеством мелких трещин. При
этом в результате сохранения внутренней энергии (теплоты кри¬
сталлизации и большей части теплоты нагрева) повышается хими¬
ческая активность гранулированного силиката.
24

Полученный таким образом силикат-гранулят с размерами зе
рен 0,3—2 мм, частично гидратированный при обработке водой,
легко растворяется в горячей воде при атмосферном давлении и по¬
стоянном перемешивании. Растворяют гранулированный силикат в
разварочном котле, в который он подается с помощью системы
транспортных устройств.
Грануляцию силиката целесообразно производить по замкну¬
тому водному циклу, используя для грануляции одну и ту же водуг
циркулирующую по замкнутой системе: гранулятор -> водо¬
проводная магистраль -*■ водяной бак	водопроводная ма¬
гистраль гранулятор.
В этом случае сокращается расход воды, высокая температура
воды способствует повышению степени гидратации гранулята, а
следовательно, и повышению степени его растворимости в воде.
Отходящая вода, представляющая собой слабый раствор жидко¬
го стекла, используется для последующего растворения гранулята-
Растворимое стекло можно варить и в других печах: шахтных
конструкции С. С. Бермана, вращающихся конструкции Н. П. Крас¬
никова и В. С. Подъельскогог горшкового типа и т. д.
Наиболее компактными и экономичными конструкциями для
варки щелочных силикатов являются электрические печи непре¬
рывного и периодического действия.
Электрическая печь (рис. 1) состоит из ванны, стальных элек¬
тродов, коробок для воздушного охлаждения электродов, шин для
подводки трехфазного переменного тока, спиралей и переносной
форсунки.
Конструкция электрической печи весьма проста и компактна,
что объясняется отсутствием дымовых груб, боровов, генераторных
установок и .пр.
Согласно теоретическим расчетам, для производства I т сили¬
кат-глыбы в обычных печах, работающих на газообразном и
жидком топливе, необходимо 230 кг условного топлива. Практиче¬
ский расход условного топлива достигает 430 кг. Расход топлива
при варке щелочных силикатов в электрических печах сокращается
в два-три раза.
Растворение силикат-глыбы
Растворение силикат-глыбы производится автоклавным, полу-
автоклавным и безавтоклавным способом.
Автоклавное растворение силикат-глыбы производится в стаци¬
онарных и передвижных автоклавах.
В стационарных автоклавах растворяются куски
размером до 150 мм.
Автоклав доверху загружается кусками силикат-глыбы и зали¬
вается водой или слабым раствором жидкого стекла и нагрева¬
ется с помощью пара. Растворение силикат-глыбы производится
под давлением 6—8 атм. Время растворения зависит от модуля
растворяемого стекла и его химического состава.
25-

£>
Рис. 1. Электрическая печь для варки силикат-глыбы:
/—бассейн ванной печи; 2—кирпичный фундамент; 3—шамотное дно бассейна; 4 -
шамотный брус бассейна; 5—труба для отвода воздуха; 6—шнны для подводки трех-
-фазного тока; 7—труба, подводящая воздух для охлаждения электродов; 8—коробка
для воздушного охлаждения электродов; 9—стальной электрод; 10—шамотная лод-
к )-пережим; 11—окно для загрузки шнхты: 12—отверстие для термопары; 13—тепло¬
изоляция; 14—свод печи; /5—устройство для выпуска расплава.

Процесс растворения содового стекла с модулем 2,5—2,6 длит¬
ся примерно 4 часа, сульфатного с тем же модулем 5 часов, а стек¬
ла с модулем 2,8—3 не менее 8 часов.
В стационарном автоклаве Кировского механического завода,
диаметром 1200 мм и высотой 1750 мм, в течение суток можно по¬
лучить 8 т жидкого стекла.
При растворении в стационарных вращающихся
автоклавах силикат-глыба загружается до половины его объ¬
ема. Растворение щелочного силиката при давлении 4—5 атм длит¬
ся около трех часов.
Расход пара и количество вводимой в автоклав воды должны
соответствовать количеству воды, необходимому для получения
жидкого стекла заданной концентрации. Обычно количество воды
(по весу) берется в два-три раза большим, чем количество сили¬
кат-глыбы. При дозировке учитывается также конденсат пара,
впускаемого в автоклав.
Вращающийся автоклав представляет собой цилинцр
диамером до 2 м и длиной до 5 м. Емкость автоклавов 1 —10 м3.
Автоклав вращается на горизонтальной оси со скоростью 6—
8 об/мин. Одна из осей автоклава полая, через нее в автоклав по¬
дается пар.
Загрузка силикат-глыбы и наполнение автоклава водой произ¬
водится через герметически закрывающийся люк, расположенный
на цилиндрической его поверхности.
Мутный раствор жидкого стекла, полученный в результате не¬
полного растворения силиката, отстаивается в специальных резер¬
вуарах.
Передвижной автоклав может быть установлен в ку¬
зове автомашины или на специально оборудованном автоприцепе.
Установка состоит из вертикального автоклава, локомобиля для
получения пара, резервуара для сливания жидкого стекла, насоса
для подачи воды и др. В нижней части автоклава установлена сет¬
ка или разборное дно, на которое укладывается силикат-глыба.
Производительность передвижного автоклава высотой 1800 мм
и диаметром 1000 мм равна 8 т жидкого стекла в сутки.
В автоклав загружается примерно 1 т силикат-глыбы (в ку¬
сках), заполняющей 75% его объема. Этот же объем автоклава за¬
полняется водой. В герметически закрытый автоклав впускается
пар под давлением 6—7 атм. Пар, выпускаемый внизу автоклава,
проходит через слой щелочного силиката, растворяет и перемеши¬
вает его.
Процесс растворения длится 2—2,5 часа. Полученное з резуль¬
тате растворения жидкое стекло давлением пара подается в от¬
стойный резервуар.
Получение жидкого стекла в передвижном автоклаве на месте
потребления значительно снижает его стоимость в результате эко¬
номии на таре и транспорте.
27

Полуавтоклавное растворение стекловидных ще¬
лочных силикатов производится в автоклавах низкого давлении.
В них растворяется гранулированный силикат или частично гидра¬
тированная силикат-глыба. Для этого силикат-глыба измельчается
на дробилках до размеров зерен 8—10 мм, а затем размалываете*
в шаровых мельницах с небольшим количеством (15—20% от веса
силиката) горячей воды. Можно растворять по этому способу не-
гидратированную тонкоизмельченную (размер зерен до 0,5мм) си¬
ликат-глыбу. Отработанный щелочной силикат и соответствующее
количество воды загружают в автоклав. В закрытый автоклав,,
вращающийся со скоростью 4—5 об/мин, впускают острый пар. Ра¬
створение щелочного силиката длится 3—5 часов.
Для растворения 1 кг стекловидного силиката расходуется
1,5—2 кг пара.
При растворении гранулированного силиката по полуавтоклав-
ному методу отпадает необходимость в предварительной его ги¬
дратации и помоле в шаровых мельницах.
Безавтоклавное растворение щелочных силикатов
имеет ряд преимуществ по сравнению с автоклавным и полуавто*
клавным. Основным преимуществом этого способа является просто¬
та оборудования и ускорение процесса растворения до 3—4 часов.
Безавтоклавным способом растворяется гранулированный ще¬
лочной силикат или порошок с размерами зерен 0,5—1,5 мм, по¬
лученный в результате механического измельчения силикат-глыбы.
Более быстрому растворению подвергается гранулированный
щелочной силикат в результате его частичной гидратации в про¬
цессе грануляции.
Растворение силикат-глыбы производится в следующем поряд¬
ке. Силикат-глыба со склада подается в дробилку с размерами от¬
верстий между колосниками не более 1 мм. Полученный порошко¬
образный силикат направляется в бункер-дозатор, из которого он:
загружается в разварочный аппарат. В разварочный аппарат вли¬
вается вода в количестве грех весовых частей на одну часть по¬
рошкообразного силиката.
Разварочный аппарат (рис. 2) представляет собой закрытый:
цилиндр, снабженный лопастями для перемешивания массы, к
нижней части которого подводится пар.
Масса, непрерывно перемешиваемая вращающимися лопастя¬
ми и поступающим паром, нагревается до температуры 95—100%
при которой происходит ее растворение. Процесс растворения длит¬
ся примерно 4 часа.
В разварочном аппарате, средний диаметр и высота которого
равны 1,5 .и, в течение суток может быть растворено 1,5 т силикат-
глыбы и получено 4 т жидкого стекла. Аппарат может обогревать¬
ся паром, электричеством, а также любыми видами жидкого и твер¬
дого топлива.
Полученное таким образом жидкое стекло с помощью насосов,
перекачивается в бак-хранилище.
28

Г ранулиро-
ванные стекловид¬
ные силикаты хоро¬
шо растворяют¬
ся в воде при
атмосферном
давлении. При
кремнеземистом мо¬
дуле не выше трех
гранулированный си¬
ликат может раство¬
ряться в аппаратах
из листовой стали
толщиной 5—6 мм.
Аппарат пред¬
ставляет собой от¬
крытый цилиндри¬
ческий сосуд с соот¬
ношением диаметра
днища к его высоте
1 : 1. Он снабжен ло¬
пастной мешалкой и
в нижней части раз¬
борным дном с от¬
верстиями диамет¬
ром 8—10 мм. К раз¬
борному дну при¬
крепляется ,сетка с
размером отверстии
до 0,6 мм. Между
дном аппарата и
разборным дном ус¬
танавливается зме
«евик открытого пара.
В аппарат нали¬
вают холодную воду,
а затем загружают
гранулированный си¬
ликат. Количество
загруженного сили¬
ката не должно пре¬
вышать 20% от объ¬
ема аппарата, а
количество воды бе¬
рется из расчета: на
одну часть грануля-
та — полторы части
воды (по весу).
L
J
Рис. 2. Разварочный аппарат:
/—корпус аппарата; 2—пароструйный нагреватель;
3 —запорный вснтнль; 4—вентиль для продувки;
Б—обратный клапан.
29

Смесь нагревается паром, поступающим в змеевик аппарата под
давлением 2 атм.
Перемешивается смесь лопастной мешалкой, вращающейся со
скоростью 10—12 об/мин, и паром.
Растворение гранулированного силиката в гаких аппаратах
длится 8—10 часов.
Особый интерес представляет разработанная М. А. Матвеевым
высокопроизводительная установка безавтоклавного рас¬
творения щелочных силикат ов перегретым паром
низкого давления.
Растворение щелочного силиката в виде порошка с диаметром
зерен 1 —1,5 мм, полученного в результате измельчения силикат-
глыбы или силикат-гранулята, производится в две стадии в одном
аппарате.
В первой стадии порошок гидратируется паром, а во второй —
растворяется в горячей воде.
Установка (рис. 3) состоит из котла низкого давления, электро¬
печи, трубчатого пароперегревателя, реактора, приемника раство¬
ра жидкого стекла, электродвигателя. Реактор— стальной цилин¬
дрический сосуд — имеет паровую камеру и камеру растворения,
верхнюю мешалку с лемехообразными лопастями, дырчатый ла¬
тунный диск, нижнюю мешалку и др.
Верхняя и нижняя мешалки укреплены на валу, проходящем
через крышку реактора и упирающимся в подпятник. В подпятни¬
ке устроены боковые отверстия для выпуска готового раствора. В
крышке реактора устроены загрузочные отверстия.
После загрузки порошкообразного щелочного силиката в реак¬
тор пускают перегретый пар с температурой 160—180° и приводят
в действие мешалки. В результате воздействия пара происходит
гидратация порошкообразного щелочного силиката. По истечении
одного часа без прекращения работы мешалок и подачи пара в ре¬
актор добавляется вода в количестве, превышающем в полтора ра¬
за вес загруженного порошка.
Через дырчатый диск вода и частицы гидратированного силика¬
та попадают в камеру растворения, где перемешиваются нижней
мешалкой и поступающим паром. Растворение длится примерно
45 минут, после чего производится слив раствора.
При внутреннем диаметре и высоте 300 мм в реактор можно
загрузить 6 кг порошка стекловидного силиката. Производитель¬
ность реактора таких размеров составляет 60 кг жидкого стекла в
смену.
Увеличение габаритов реактора позволяет соответствующим об¬
разом увеличить его производительность.
Растворение стекловидных щелочных силикатов вышеописан¬
ными способами значительно облегчается при добавлении к воде
2—3 % (от веса силиката) едкой щелочи. Происходящее при этом
снижение модуля жидкого стекла весьма незначительно и не ока¬
зывает существенного влияния на его качество.
30

Рис. 3. Схема установки для безавтоклавного растворения щелочного силиката:
/—котсл низкого давления; 2—электропечь: 5—трубчатый пароперегреватель; 4—реактор; 5—электродвигатель; 6
паровая камера с верхней мешалкой; 7—приемник раствора жидкого стекла, камера растворения с ни-кней
9—верхняя мешалка; /0--дырчатый латунный диск.
—дисковая
мешалкой;

Мокрые способы получения растворимого стекла
Мокрые способы производства растворимых силикатов позволя¬
ют получить раствор жидкого стекла, минуя процесс плавки силикаг-
глыбы и все те операции, которые связаны с подготовкой ее к рас¬
творению одним из вышеизложенных способов.
Известно несколько приемов получения жидкого стекла мокрым
способом. Все они, в основном, сводятся к растварению при нагре¬
вании аморфного или кристаллического кремнезема в концентри¬
рованных растворах щелочей при повышенном или атмосферном
давлении.
Такой способ получения жидкого стекла основан на растворе¬
нии аморфного или кристаллического кремнезема в едких щело¬
чах.
Реакция растворения протекает по уравнению
2N a0H+ftSi02=N а20 • A2Si02~f"H20.
Скорость, растворения кремнезема зависит от дисперсности его
частиц, концентрации раствора щелочи, температуры и давления.
Чем меньше размеры частиц кремнезема и чем больше температу¬
ра и давление, тем быстрее заканчивается процесс растворения.
Аморфный кремнезем природный, встречающийся в виде трепе¬
ла, инфузорита, диатомита и других минералов, а также аморф¬
ный кремнезем, получаемый исскуственным путем, легче растворя¬
ются в растворах едких щелочей, чем кристаллический кремнезем.
Так, например, жидкое стекло можно получить путем кипячения
инфузорита в едкой щелочи при атмосферном давлении и темпера¬
туре ниже 100°. В этом случае тонкоизмельченный инфузорит заме¬
шивается с концентрированными растворами едких щелочей до по¬
лучения густой массы, которую затем нагревают некоторое время
при температуре до 100°. Конец реакции определяется по частич¬
ному посветлению мутной массы. Смешивая полученную густую
массу с водой, можно получить жидкое стекло нужной концентра¬
ции.
'Повышение температуры и давления значительно ускоряет про¬
цесс образования жидкого стекла. Так, при растворении прока¬
ленного инфузорита в едкой щелочи с удельным весом 1,2 при дав¬
лении 3 атм в течение трех часов можно получить трехмодульное
жидкое стекло. Непрокаленный инфузорит растворяется в едких
щелочах еще быстрее, так как содержит некоторое количество во¬
ды.
Начало мокрому способу положено в 50-х годах прошлого сто¬
летия Любихом, растворявшим инфузорит в растворе едкого нат¬
ра в автоклаве с мешалкой.
К полученной в результате растворения мутной суспензии до¬
бавлялась известковая вода, вызывающая просветление раствора
вследствие быстрой коагуляции коллоидных частиц.
После отделения объемистого осадка Любих выпаривал раствор
до сиропообразной консистенции. Полученная при охлаждении
-32

твердая масса вследствие гидратации легко растворялась в
горячей и холодной воде.
А. И. Жилиным в 1931 —1932 гг. проведен ряд опытов, в ре¬
зультате которых была доказана возможность получения жидкого
стекла в автоклавах по мокрому способу из опоки, трепела и
с и ш т о ф а.
Исследования показали, что пышминская опока, содержащая
85,9% SiC>2, около 8,5 % полуторных окислов и окислов щелочно¬
земельных металлов, а также пышминский трепел являются хоро¬
шим сырьем для получения жидкого стекла. Применение для полу¬
чения растворимого стекла аморфного кремнезема с высоким со¬
держанием примесей полуторных окислов и окислов щелочнозе¬
мельных металлов (более 14%) дает неудовлетворительные ре¬
зультаты вследствие образования низкомодульного стекла и боль¬
шого нерастворимого аморфного осадка.
Аморфный кремнезем, получаемый искусственно, несмотря на
большое количество нерастворимых примесей, является хорошим
материалом для получения жидкого стекла по мокрому способу
вследствие легкой растворимости, в едких щелочах.
Кристаллический кремнезем хуже растворяется в едких щело-'
чах, чем аморфный. Однако, по данным М. А. Матвеева, значитель¬
ное увеличение давления до 25—30 атм и температуры до 200—
300° позволяет растворять обычный кварцевый песок в едкой щело¬
чи с удельным весом 1,25 в течение одного часа- Полученный раст¬
вор жидкого стекла может быть выпарен и высушен при темпера¬
туре до 200°. Образовавшийся белый аморфный порошок представ¬
ляет собой гидратированный силикат, легко растворимый в воде.
А. И. Жилиным в 1932 г. проведены опыты, в результате которых
доказана возможность получения жидкого стекла по мокрому спо¬
собу из пылевидного кварца, состоящего из частиц крем¬
незема размером (в проц.):
Менее 0,01 мм	22 —78
0,01—0,05	»	16 —45
0,05—0,22	»	.	1,6—19,8
Более 0,22	»	.	.	1,2— 6,2
Получение жидкого стекла производилось в автоклаве-нагрева¬
теле (рис. 4), изготовленном из листовой стали толщиной 10 мм-
Реакционное пространство в виде цилиндра, герметически закрыто¬
го крышкой, имеет объем 0,230 м3. Ко дну реакционного простран¬
ства подведены труба для выпуска пара и труба для выпуска го¬
тового продукта-
Вокруг цилиндра устроен нагревательный кожух, к которому
подводится через трубу пар. Давление в реакционном простран¬
стве и кожухе измеряется манометрами.
Пар, с помощью которого производится нагревание смеси, выпус¬
кается в нагревательный кожух и по мере необходимости в реак¬
ционное пространство, что дало возможность избежать излишнего
разбавления едкой щелочи и получаемого жидкого стекла.
3-80
33

Схема производства жидкого стекла следующая: в раствор ед¬
кого натра с удельным весом 1,35—1,40 всыпался небольшими пор¬
циями при постоянном перемешивании пылевидный кварц. Полу¬
ченная в результате сметанообразная масса загружалась в авто¬
клав. Обработка массы производилась под давлением 3—б атм в
течение трех и более часов. При давлении 6 атм получено стекл-/
с более высоким мо¬
дулем, чем при давле¬
нии 3 атм. Кремнеземи¬
стый модуль жидкого
стекла, полученного по
этому способу, доходил
до 2,9 при его удель¬
ном весе 1,3—1,4.
Расход сырьевых
материалов для полу¬
чения 1 т растворимого
стекла, условно пере¬
численного на твердое
вещество, составляет
(в кг):
Едкий натр . .	880
Пылевидный кварц 1050
Вода	.	640
Пар	1600
Весьма незначи¬
тельное количество ме¬
сторождений пылевид¬
ного кварца органичи-
вает область распрост¬
ранения описанного
способа получения
жидкого стекла из при¬
родного тонкодисперс¬
ного кремнезема- Воз¬
можность искусствен¬
ного измельчения квар¬
цевых песков при сов¬
ременном развитии тех¬
ники с помощью вибро¬
мельниц значительно
расширяет возможность применения этого способа производства
жидкого стекла.
В этой связи представляет интерес работа, проделанная Инсти¬
тутом строительных материалов Академии строительства и архитек¬
туры УССР, в результате которой для производства жидкого стекла
стало возможным применение кварцевого песка, подвер¬
женного помолу в вибромельницах. Применение вибромолотого
Рис. 4. Автоклав-нагреватель:
/—реакционное простганстг.о; 2— нагревательный ко¬
жух; 3—гайка; 4—крышка; 5—манометры; 6— подвод
пара; 7-труба для впуска пара; 8—груба для вы¬
пуска жидкого стекла; 9—кран для выпуска
конденсата.
34

песка позволяет при давлении 6—7 атм и продолжительности про¬
цесса варки 8 часов получить растворимое стекло с силикатным
модулем до трех.
Увеличением давления до 15—17 атм процесс варки стекла мо¬
жет быть сокращен до двух часов. Увеличение давления позволяет
получить жидкое стекло с силикатным модулем выше трех.
Для производства жидкого стекла из вибромолотого кварцевого
песка и едкого натра Главкиевстроем и Дарницким шелковым ком¬
бинатом изготовляются специальные автоклавы-реакторы конструк¬
ции инженеров В. Г. Новикова и А. В. Матиаса.
Конструкция автоклава-реактора весьма проста и компактна.
Изготовляется реактор из цельнотянутых стальных труб. Размеры
реактора зависят от требуемой производительности. Подогрев авто¬
клава осуществляется электричеством. Шихта перемешивается с
помощью лопастной мешалки.
Г. А. Ивановой разработан безавтоклавный способ по¬
лучения жидкого стекла из мирабилита, пиролюзита, диатомита-
Процесс в этому случае происходит в несколько стадий. Еначале us
мирабилита получают едкий натр, после чего в нем растворяют из¬
мельченный диатомит.	*
Мирабилит (Na2S04• IOH2O) восстанавливается обжигом с дре¬
весным или каменным углем в печах при температуре 900—1000°.
Полученный в результате сплав поступает в аппарат, в котором
производится растворение Na2S. Раствор сернистого натрия с целью
удаления серы загружают в реактор вместе с пероксидной рудой.
В реакторе смесь перемешивается в течение двух часов. В ре¬
зультате реакции, происходящей по уравнению
Na2S+Mn02+H20=2Na0H+Mn0+S,
образуется раствор едкого натра и осадок в виде шлама, содержа¬
щего закись марганца и свободную серу.
Шлам удаляется- В результате термической обработки из него
получают перекись марганца, которая используется для обработки
последующих порций раствора Na2S.
Раствор едкого натра и предварительно измельченный диатомит
загружают в специальный реактор, оборудованный мешалкой и па¬
ровой рубашкой, обогревающейся паром.
Процесс образования жидкого стекла протекает при темературе
до 100° по уравнению
2NaOH+ (2,Е-г 3,5) Si02=Na20 • (2,5	3,5)	Si02+HaO.
Описанный способ весьма прост и экономичен, так как позволя¬
ет получить жидкое стекло без применения автоклавов и дорогосто¬
ящего и дефицитного едкого натра.
Возможно также получение жидкого стекла из тонкоизмель-
ченных элементарного кремнезема или силицидов же¬
леза, магния и других веществ путем растворения их в концен¬
трированных растворах едких щелочей при температуре 60—80°.
35'

Происходящие реакции могут быть выражены уравнениями:
Si+2Na0H+H20=2H2-bNa20 • Si02,
M-gSi+2Na0H+5H20=4H2-b2Mg(0H)2-bNa20. Si02,
FeSi+2Na0H+3H20=3H2-bFe(0H)2+Na20 • Si02.
Об окончании реакции свидетельствует прекращение выделения
водорода. Осадки гидроокисей металлов легко отфильтровывают¬
ся от раствора жидкого стекла.
Гидратированное стекло
Гидросиликатное, или гидратированное, стекло может быть по¬
лучено из стекловидных силикатов периодическим или непрерыв¬
ным способом по методу водной или паровой гидра¬
тации, разработанному М. А. Матвеевым.
Процесс гидратации в общем виде можно расчленить на сле¬
дующие этапы:	грануляция расплава щелочного силиката, из»
мельчение гранулята, его гидратация, сушка и измельчение гидра¬
тированного силиката, рассев и упаковка гидросиликата в герме¬
тизированную тару.
Непрерывный способ получения гидросиликатов по методу вод¬
ной гидратации может осуществляться по следующей схеме. Рас¬
плав щелочного силиката из стекловаренной печи поступает в гра¬
нуляционный желоб, в котором в результате обработки водой гра¬
нулируется. Из желоба гранулированный силикат вместе с водой
попадает в шаровую мельницу непрерывного действия. Из шаровой
мельницы раствор щелочного силиката и частицы гидратирован¬
ного силиката сливаются в распылительную сушку.
В нижней части сушки установлен быстро вращающийся диск,
разбрызгивающий попадающую массу на стенки стального кожу¬
ха сушилки, .нагретого до температуры 150—160°. Стальной кожух
также вращается со скоростью 20—30 об/мин. Образовавшаяся на
стенках кожуха пленка гидратированного силиката снимается вер¬
тикально установленным неподвижным скребком и в виде порошка
попадает в приемную воронку. Из воронки порошок поступает в
снабженный электрообогревом истиратель, работающий по прин¬
ципу жерновов, в котором он подвергается дальнейшему измель¬
чению. Затем порошок подается на вибрационное сито. Пройдя
через сито, порошок ссыпается в бункер, а оттуда — в герметизи¬
рованную'тару.
Получение гидросиликата периодическим способом по методу
водной гидратации производится! в гидраторах, представляющих
собой железный котел с двойными стенками и лопастной мешал¬
кой, вращающейся со скоростью 20—25 об/мин.
Пространство между двойными стенками заполняется кипящей
водой. Подогрев воды осуществляется горячими топочными газами
или электроэнергией.
36

В гидратор заливается нужное количество воды. После ее на¬
грева приводится в действие мешалка и загружается порошок сте;
кловидного силиката. Когда вода в гидраторе испарится, процесс
Рис. 5. Этажный паровой гидратор:
отверстие для термометра; 2—дырчатый диск; 3—откидные зажимные болты;
вТУЛКа>' 5—стальная труба-вкладыш; 6—корпус гндратора; 7—паропроводящая
труба; 8—муфта сцепления; 9—паропровод; /0—стальная форма; И—трехколес¬
ная рамная тележка; 12— спускной кран для конденсата.
гидратации заканчивается, и гидратированный силикат, подсушив¬
шись на конвейерной сушилке (температура 30—40°), попадает в
истиратель. Затем производится дальнейшая сушка гидросиликата
37

на, второй конвейерной сушилке и измельчение его на втором исти-
рателе. После просеивания на вибрационном сите гидросиликат на¬
правляется в бункер, а загем упаковывается в герметизированную
тару.
Недостатком водной гидратации является получение гидроси¬
ликата с высокой влажностью, что требует введения процесса суш¬
ки. Температура сушки не должна превышать температуры 30—
40°, при которой начинается процесс дегидратации.
Получение гидросиликатного стекла по методу паровой гидра¬
тации периодическим способом производится следующим образом.
Стекловидный щелочной силикат, измельченный в порошок, с раз¬
мерами зерен 0,5—0,6 мм загружается слоем 20—25 мм в метал¬
лическую форму со съемным дном-ситом с размером отверстий
до 0,5 мм.
Формы устанавливаются в этажный паровой гидратор периоди¬
ческого действия (рис. 5).
В камеры гидратора подается пар. После четырех-пятичасовой
обработки паром формы с гидратированным силикатом выгружа¬
ются и производится его дробление. Куски дробленого силиката
в мельнице измельчаются в порошок, который отсеивается на ви¬
брационном сите и ссыпается в бункер. После этого порошок рас¬
фасовывается в соответствующую тару.
При гидратации щелочных силикатов по методу паровой гидра¬
тации непрерывным способом производятся следующие операции.
Щелочной силикат из стекловаренной печи непрерывного действия
поступает в грануляционный желоб, где производится его грану¬
ляция водой. Гранулят отделяется от воды на ленточном сетча¬
том транспортере и измельчается вальцами тонкого помола. Из¬
мельченный гранулят загружается в люльку с сетчатым дном и по¬
дается в тоннельный паровой гидратор длиной 12 м. Скорость дви¬
жения люльки в гидраторе примерно 0,1 'м!мин. Оптимальное время
гидратации равно примерно двум часам. Вода, необходимая для
грануляции, и конденсат пара из гранулятора поступают самоте¬
ком в приемник вторичной воды и используются для грануляции
новых порций стекловидного силиката.
После тоннельного гидратора полученный гидросиликат под¬
вергается дроблению, помолу и упаковывается.
Выводы
На основании изложенного можно сделать следующие выводы.
Сырьем для производства растворимого стекла может служить
большое количество весьма распространенных природных и искус¬
ственных материалов, многие из которых являются побочными про¬
дуктами различных химических производств. Химическая промыш¬
ленность в настоящее время может обеспечить сырьем производ¬
38

ство необходимого количества щелочных силикатов. Высокие тем¬
пы дальнейшего роста химической промышленности в нашей стра¬
не дают все основания полагать, что количество этого сырья будет
ежегодно увеличиваться.
Все перечисленные способы получения растворимго стекла ве¬
сьма просты и не требуют сложного и дорогостоящего оборудова¬
ния. Однако не для всех этих способов разработана технология,
позволяющая применять их в промышленности.
Это значительно сужает номенклатуру используемого сырья,
пригодного для производства растворимого стекла.
Освоенные промышленностью способы производства раствори¬
мого стекла зачастую осуществляются по технологии, не соответ¬
ствующей современному уровню техники, что приводит к значи¬
тельному увеличению стоимости конечного продукта.
Устранение перечисленных обстоятельств, отрицательно сказы¬
вающихся на развитии промышленности щелочных силикатов, при¬
близит последние к разряду местных вяжущих и значительно рас¬
ширит сырьевую базу.
Предпочтение определенному способу производства раствори¬
мого стекла следует отдавать только в том случае, если известны
конкретные условия района, где это производство предполагается
организовать.
В первую очередь способ производства следует выбирать в за¬
висимости от наличия или возможности получения необходимого
сырья, а также его стоимости. Кроме того, необходимо учитывать
масштабы производства, способ изготовления растворимого стекла
И др.
При централизованном изготовлении растворимого стекла на
крупных заводах более рациональным является производство его
по сухому способу с последующей гидратацией. Это дает возмож¬
ность применять более дешевое и менее дефицитное сырье, умень¬
шить объем транспортных операций, так как отпадает необходи¬
мость в перевозке воды, содержание которой в жидком стекле до¬
стигает 70%.
Применение гидратированного растворимого стекла позволяет
получить на месте потребления растворы нужной концентрации,
минуя процессы упаривания и др. Перевозка и хранение гидрати¬
рованного стекла может производиться в мягкой таре, в отличие от
жидкого стекла, которое хранится в металлических бочках.
При производстве растворимого стекла на месте потребления
при современных методах его применения в виде раствора жидкого
стекла неоспоримыми преимуществами обладает мокрый способ.
Однако, согласно исследованиям автора (см. гл. III), при при¬
менении высокотемпературной обработки, наиболее часто употре¬
бляемой при изготовлении изделий на растворимом стекле, или
автоклавной обработки растворимое стекло может употребляться
39

в виде тонкоизмельченных силикат-глыбы, силикат-гран>лята и
гидратированного стекла. Такой метод применения щелочных си¬
ликатов позволяет во многих случаях, независимо от места изго¬
товления и потребления щелочного силиката, отдать предпочтение
сухому способу его производства.
Последнее предложение требует все же дополнительной экспе¬
риментальной проверки и проверки в производственных условиях.

II.	ПРИМЕНЕНИЕ ЖИДКОГО СТЕКЛА В СТРОИТЕЛЬСТВЕ
На основе жидкого стекла и различных минеральных заполни¬
телей получено большое количество строительных материалов. Эти
материалы как плотные, так и пористые для своего изготовления во
всех случаях требуют заполнителей специальных составов, а так¬
же длительной высокотемпературной сушки или обжига. Возможно
также получение этих материалов без применения указанных ви¬
дов тепловой обработки путем пропитки их растворами различных
солей или хранения в воздушно-сухих условиях в течение длитель?
ного времени (1—3 месяца).
Область применения материалов на жидкостекольном вяжущем
весьма обширна. Строительные материалы, изготавливаемые на его
основе, можно разделить на обжиговые и безобжиговые, плотные,
пористые, а также кислотоупорные, огнеупорные, огнестойкие и др.
ОБЖИГОВЫЕ МАТЕРИАЛЫ
К. Пшеницын в 1932 г. изучал материал, полученный из песка
и кварцевой муки (молотого песка) на жидкостекольном вяжу¬
щем—идамит. Песок применялся с размерами зерен 3 мм, а мо¬
лотый песок — с остатком на сите 4900 отв[см2 15—20%. Вяжущим
служило жидкое стекло с силикатным модулем 2 и удельным ве¬
сом 1,52.
В результате исследований установлено, что механическая проч¬
ность образцов повышается с увеличением количества жидкого
стекла, молотого песка и с увеличением степени уплотнения.
В качестве ускорителя твердения добавлялся кремнефтори¬
стый натрий (1—2% от веса молотой части песка). В результате
подбора компонентов удалось получить следующую прочность об¬
разцов: в случае трамбования шихты предел прочности образцов
при сжатии достигал 1000 кг}сж2, при растяжении 130 кг/'см2, а в
случае пластичной консистенции смеси соответственно 600 кг!см2
41

и 55 KefcM2. Объемный вес идамита изменялся в пределах 2—
2,2 т/м3. Установлено, что искусственная сушка образцов при тем¬
пературе 50° в течение 4—5 дней и термическая обработка при
температуре 150—200° дают хорошие результаты.
Водостойкость образцов при лабораторной естественной или ус¬
коренной (температура 50°) сушке приобретается через 40—
50 дней. Высокотемпературная сушка позволяет получить доста¬
точную водостойкость в более короткие сроки.
В целях ускорения твердения и приобретения изделиями водо¬
стойкости силикатные композиции из жидкого стекла и тонкоиз-
мельченных заполнителей изготовляются с применением термиче¬
ской обработки.
В общем случае технологический процесс изготовления изделий
на жидкостекольном вяжущем состоит из следующих операций.
Кварцевый песок измельчается одним из известных способов до
такого состояния, чтобы он полностью проходил через сито
4900 отв/см2. Затем он смешивается с немолотым песком в соотно¬
шении 1:1. Жидкое стекло применяется с силикатным модулем
2,5 и удельным весом 1,4—1,5 в количестве около 15%. После тща¬
тельного перемешивания из приготовленной массы формуются из¬
делия под давлением 100—150 кг!см2. Затем изделия высушива¬
ются при температуре 100—150°. После сушки производится об¬
жиг изделий. Температура обжига зависит от природы заполните¬
ля и колеблется в пределах 600—1000°.
Обжиг образцов, изготовленных из шихты, состоящей из тонко¬
молотого песка и магнитогорского пылевидного кварца, при тем¬
пературе 1200—1300° сделал возможным получить оклинкерован-
ный спекшийся материал, обладающий прочностью на сжатие до
1300 кг}см2 и абсолютной водо- и морозостойкостью.
А. И. Жилиным исследовались силикатные композиции с запол¬
нителями: магнитогорским пылевидным кварцем, кварцевым пе¬
ском, гранулированным доменным шлаком и древесными опил¬
ками. Применяя заполнители в различных соотношениях, А. И. Жи¬
лин получил материалы с различными физическими свойствами.
При этом жидкое стекло употреблялось с модулем 2,34—2,43 и
удельным весом 1,32 в количестве 15% от объема остальных ком¬
понентов.
В табл. 3 приведены характеристики неко/горых материалов.
Исследования показали, что добавка гранулированного шлака
ускоряет процесс твердения образцов. Так, например, образцы, из¬
готовленные из взятых в сооотношении 1 :4 пылевидного кварца и
шлака, после одних суток хранения в воздушно-сухих условиях
приобретают прочность при сжатии 106 кг/см2.
А. И. Жилин утверждает, что искусственная сушка сильно ус¬
коряет процесс твердения силикатных композиций и должна быть
признана необходимой частью технологического процесса произ¬
водства изделий на жидком стекле.
42

Таблица 3
Состав шихты по
объему, проц.
Расход материалов по весу,
проц. -
ь
о
и
00
3S
3
S
■ S
<и
ю
°
Предел
прочности,
кг/см*к
пылевид¬
ный кварц
песок
гранулиро¬
ванный
шлак
1
опилки
пылевид¬
ный кварц
.
песок
1.
гранулиро¬
ванный
шлак
опилки
1 силикат-
глыба
при сжатии
при растя¬
жении
40
40
20
37
55
3
5
2,0
198
48
40

—
60
75
—
—
14
11
1,3
151
31
«0

—
40
84
—.
—
8
8
1,6
218
59
50

50

60

33
—
7
1,6
123
53
20
40
20
20
19
60
11
2
8
1,8
241
37
25
25
25
- 25
28
43
15
3
11
1,8
322
30
—
—
—
—
14
—
80
6
2,1
233
9
При введении в состав шихты гранулированного шлака сушка
■является совершенно излишней.
В шихте, состоящей из пылевидного кварца и гранулированно¬
го доменного шлака, в случае преобладания пылевидного кварца
нарастание прочности при хранении на воздухе происходит мед¬
ленно. В случае применения в виде заполнителя только гранули¬
рованного шлака максимальная прочность образцов при сжатии и
растяжении достигается уже через сутки. Шихта, содержащая дог
менный гранулированный шлак, быстро приобретает водостойкость
без термической обработки. Однако это-возможно, как утвержда¬
ет А. И. Жилин, только при перемешивании смеси на бегунах. Руч¬
ное перемешивание не обеспечивает приобретения водостойкости
в течение длительного времени.
По нашему мнению, утверждение, что при применении в соста¬
ве шихты гранулированного доменного шлака искусственная суш¬
ка является совершенно излишней, полностью не отражает необ¬
ходимых условий хранения изделий, изготовленных на основе этой
шихты и жидкого стекла с силикатным модулем 2—2,5. Следует
полагать, что применение искусственной сушки в этом случае при¬
водит к некоторому снижению прочности изделий. Хранение изде-’
лий при значительном содержании в шихте гранулированного до¬
менного шлака и указанном модуле жидкого стекла может произ¬
водиться во влажных условиях. Хорошие результаты получаются
при применении тепловлажностной обработки или водного хра¬
нения.
В случае применения более высокомодульных стекол искусст¬
венная сушка является положительным фактором. Хранение во
влажных условиях и в воде приводит к отрицательным резуль¬
татам.
4?

П. А. Пшеницыным в 1935 г. изготовлялись облицовочные плит¬
ки. Заполнителем в этом случае служил люберецкий кварцевый пе¬
сок и пылевидный кварц или молотый песок в соотношении 1: 1 па
объему. Жидкое стекло применялось с силикатным модулем 2,5 и
удельным весом 1,5 в количестве 12—15% по объему. После пере¬
мешивания масса прессовалась под давлением 100—150 кг}см2. От¬
формованные плитки высушивались и обжигались при температуре
750—1000°.
Объемный вес плйток находился в пределах 2—2,1 т/м3, пре¬
дел прочности при сжатии достигал 1000—1300 кг}см2.
В результате высокотемпературного обжига плитки обладали
достаточной степенью вод о- и морозостойкости. Водопоглошение
не превышало 10%. Белый цвет таких изделий позволяет путем
окраски или нанесения глазури придавать им различные цвета и
оттенки. Плитки, изготовленные аналогичным способом, нашли
широкое распространение за рубежом.
БЕЗОБЖИГОВЫЕ МАТЕРИАЛЫ
Безобжиговые материалы на жидкостекольном вяжущем изго¬
товляются по следующей схеме. Тонкоизмельченные заполнили:
мрамор, мел, известняк, осажденный углекислотой карбонат щль-
ция, кварцевый песок, искусственные силикатные материалы — за¬
мешиваются с жидким стеклом. Затем производится формовка из¬
делий. Отформованные изделия после некоторого затвердения при
хранении в воздушно-сухих условиях погружают в один из пере¬
численных растворов: хлористого кальция; хлористого магния,
хлористого бария, сульфата аммония, кремнефторида магния и др/
После вылеживания в течение некоторого времени камни выни¬
мают из раствора, высушивают и укладывают в дело.
Рансомом рекомендовалась для камней, пропитанных в раство¬
ре хлористого кальция, последующая промывка в холодной воде
для удаления образовавшегося в результате реакции хлористого
натрия. Такая обработка камней в воде не приводит к повышению
их прочности (прочность несколько понижается). Для выщелачи¬
вания хлористого натрия в существенных количествах процесс про¬
мывки указанным способом должен производиться в течение дли¬
тельного времени.
По нашему мнению, в целях вьйцелачивания избытка хлористо¬
го кальция, содержащегося в изделиях, а также образовавшегося
в результате реакции хлористого натрия и других веществ, изде¬
лия после пропитки следует обрабатывать горячей водой, нагретой
до температуры кипения или несколько ниже ее, или же паром при
атмосферном давлении и температуре 85—95°. В результате такой
обработки прочность изделий несколько повышается. Креме того,
длительность обработки в этом случае может быть сокращена до
30—120 минут.
44

Аналогичный прием может применяться и при пропитке изде¬
лий другими растворимыми солями.
Некоторые исследователи рекомендуют не пропитывать изде¬
лия полностью, а опрыскивать их поверхность раствором хлори¬
стого кальция. Следует полагать, что такой способ не всегда мо¬
жет привести к положительным результатам, так как раствор про¬
никает сравнительно на небольшую глубину.
В результате проведенных автором опытов с образцами, про¬
питанными с поверхности СаС12, установлено, что изделия, изготов¬
ленные таким способом, могут со временем разрушиться совсем
или же покрываются трещинами. Это объясняется, очевидно, тем
обстоятельством, что пропитанные и непропитанные слои изделия
обладают несколько отличными свойствами. В частности, наруж¬
ный слой вследствие наличия в нем NaCl и избытка СаС12 обла¬
дает некоторой гигроскопичностью. Этим свойством не обладает
внутренняя, непропитанная часть изделия. Поэтому при увлажне¬
нии изделия даже в результате повышения содержания влаги в
окружающей среде могут выйти из строя. Такие изделйя теряют
прочность при замачивании в течение длительного времени после
изготовления в результате проникновения воды через пропитан¬
ные слои и размокания в связи с этим непропитанной их части.
На том же принципе взаимодействия жидкого стекла с раство¬
рами различных солей основано силикатирование грунтов с целью
повышения их несущей способности и водонепроницаемости.
Силикатирование грунтов осуществляется по следующей схеме.
С помощью инъекторов в грунт под давлением 30—40 атм и более
поочередно нагнетают растворы жидкого стекла и растворимых
хлористых солей, щелочноземельных металлов (СаС12, MgCl2,
ВаС12). Чаще всего для этой цели применяют СаС12 как наиболее
дешевую из перечисленных солей.
Жидкое стекло и хлористый кальций, встречаясь в порах грун¬
та, вступают в химическое взаимодействие, образуя студнеобраз¬
ный осадок, обволакивающий частицы грунта, и заполняющий про¬
межутки между ними.
Осадки представляют собой сильно обводненные набухшие кол¬
лоидные гели, непроницаемые для воды. В сухом грунте отдельные
^го частицы покрываются тонким слоем цементирующего вещест¬
ва, состоящего в основном из коллоидного кремнезема. Радиус за¬
крепления грунтов одним инъектором — 0,25—0,75 м в зависимо¬
сти от их плотности, химического и физического состава и ряда
Других обстоятельств.
Б. А. Ржаницын, на основании лабораторных исследований, ре¬
комендует для закрепления песчаных грунтов применять жидкое
стекло с силикатным модулем 2,7—3, при удельном весе его для
сухих грунтов (влажность 5—8%) 1,45, а для водонасыщенных—
1,5. Раствор хлористого кальция рекомендуется применять с удель¬
ным весом 1,24—1,28.
45

Силикатированию описанным способом могут подвергаться пе¬
счаные грунты, а также грунты, содержащие глинистые примеси.
Изменение прочности просиликатизированного песка в зависимо¬
сти от модуля жидкого стекла характеризуется данными, приве¬
денными в табл. 4.
Таблица 4
Жидкое стекло
Предел прочности при сжатии
силикатизированного песка, кг/см*, через
модуль
удельный вес,
Т /м3
1 сутки
15 суток
30 суток
2,06
1,33
10,0
22,0
30,0
2,50
1,33
34,0
48,5
55,0
•2,75
1,33
40,0
53,5
65,5
3,06
1,33
40,0
52,0
67,0
3,43
1,33
36,3
43,0
50,0
3,66
1,43
24,6
27,2
29.2
3,90
1,33
15,2
20,0
17,2
Образцы изготовлялись из люберецкого песка, содержащего
41% фракции 0,5—0,25 мм и 59% фракции 0,25—0,05 мм.
По данным, опубликованным А. И. Жилиным, видно, что при¬
месь глины не влияет на закрепление грунтов (табл. 5). Следует
полагать, что такое заключение может быть справедливо только
для низкомодульных жидких стекол.
Таблица 5
Наименование грунта
Пори¬
стость,
проц.
Удель¬
ный вес,
7 /ж3
Г игроско¬
пическая
влажность
Предел
при ежа
та, нг/cj
1 сутки
трочности
гии грун-
и2, через.
12 суток
Чистый песок
34,32
2,68
0,10
54,0
48,S
Песок с 5% глины ....
31 91
2,65
0,27
55,0
57,3
„ „10о/о
29,48
2,65
0,47
72.8
76,0
„ „20% „ ....
27,43
2,66
0 81
73,0
80,0
Метод силикатирования грунтов применяется при строитель¬
стве метро, для защиты котлованов от проникновения подземных
вод, при строительстве различных шахт, тоннелей и др.
Путем попеременной поверхностной пропитки или пропитки под
давлением жидким стеклом и растворами упомянутых солей мржно
увеличить прочность, атмосфероустойчивость и водостойкость, а
46

также химическую стойкость различных природных иискуствен-
ных пористых материалов.
При пропитке под давлением в закрепляемом материале про¬
буривается несколько скважин, через которые нагнетается раствор
жидкого стекла и растворимой соли.
При попеременной поверхностной пропитке камни поочередно
покрываются растворами солей. Удельный вес растворов постепен¬
но повышается. При этом наружные поверхности могут быть про¬
питаны на довольно значительную глубину. Вследствие образова¬
ния отложенных в порах материалов продуктов реакции жидкого
стекла и растворимых солей происходит плотное закупоривание
пор материала. В результате пропитки значительно улучшаются
прочностные характеристики даже сильно пористых материалов —
песчаников, изделий из мрамора, штукатурок и др.
Поверхность бетонных конструкций в результате пропитки уп¬
лотняется и становится водонепроницаемой, а также покрывается
тонкой пленкой толщиной 1—2 мм, прочно пристающей к бетону и
предохраняющей его от проникновения агрессивных паров и газов.
Впервые способ химического закрепления грунтов взамен при¬
менявшейся цементации был предложен Иостеном в 1926 г. На¬
чало научного обоснования процессов, происходящих в этом слу¬
чае, было положено М. И. Стаматуи.
Разрешению и дальнейшему развитию этой проблемы в основ¬
ном содействовали обширные исследовательские работы советских
ученых.
Строительство шоссейных дорог на жидкостекольном вяжущем
с инертными заполнителями (известняк, доломит, кварцит, песча¬
ник, гранит) основано на способности жидкого стекла образовы¬
вать твердые монолитные массы с заполнителями.
Работы, проводимые в этом направлении в различных странах,,
в одних случаях дали положительные результаты, а в других—от¬
рицательные. В Италии и особенно во Франции построено тысячи
километров силикатированных шоссейных дорог. Германией в этом
вопросе не достигнуто положительных результатов.
В нашей стране работы по силикатированию дорог проводились
В. М. Шалфеевым и дали удовлетворительные результаты.
Строительство таких дорог может производиться способом си¬
ликатного бетона или способом пропитки.
При строительстве способом силикатного бетона рабочая смесь,
состоящая из крупного заполнителя, высевок и жидкого стекла,
после тщательного перемешивания укладывается слоем 10 см и уп¬
лотняется катками. Через 24 часа масса приобретает достаточную
прочность и по ней может двигаться транспорт.
При строительстве дорог по способу пропитки смесь щебня и
крупных высевок укладывается в корыто дороги и укатывается. За¬
тем в готовое щебеночное покрытие вводится заранее приготов¬
ленная смесь известняковых высевок и жидкого стекла. Можно вы¬
севки и жидкое стекло вводить поочередно.
47

Такие дороги более дешевые, чем бетонные и дороги с други¬
ми видами щебеночных покрытий. Они в полтора-два раза долго¬
вечнее, чем асфальтовые и бетонные, а также более износо-, водо-
и морозостойкие.
В. М. Шалфеевым установлено, что для силикатирования дорог
следует применять жидкое стекло с силикатным модулем 3,4—3,5
и удельным весом 1,3. Применение жидкого стекла с более низким
силикатным модулем, по его утверждению, дает худшие резуль¬
таты.
Наиболее подходящим заполнителем являются известняки с
объемным весом 2—2,7 т/ж3, пределом прочности при сжатии 400—
1400 кг/см2 и пористостью не более 4—5%.
Применение твердых известняков в смеси с высевками из более
мягких известняков возможно только в случае их неявно выражен¬
ной кристаллической структуры. Это объясняется тем обстоятель¬
ством, что на процесс силикатизации оказывает влияние пористость
заполнителя. Наличие пор ускоряет разложение силиката вслед¬
ствие явлений диализа через тонкие стенки пор. Щелочь диффунди¬
рует через поры, и выделяющийся коллоидный кремнезем прочно
сцепляется с поверхностью твердых частиц.
В. М. Шалфеевым установлено также, что даже незначительное
количество глинистых примесей в твердых породах действует от¬
рицательно на связующую способность жидкого стекла. На этом
основании не рекомендуется применять для силикатирования карь¬
ерные пески, всегда содержащие примеси глины.
А. И. Жилин утверждает, что замечание о недопустимости со¬
держания глинистых примесей требует дополнительной проверки,
так как противоречит выводам по химическому укреплению грун¬
тов. '
,По мнению'автора, возможность применения песков, содержа¬
щих глинистые примеси, зависит от силикатного модуля жидкого
стекла. При низкомодульных стеклах глинистые примеси не оказы¬
вают вредного влияния. В данном случае при применении жидкого
стекла с силикатным модулем 3,5 наличие глинистых примесей да¬
же в небольших количествах приводит к резкому падению прочно¬
сти покрытия.
Жидкое стекло применяется для ремонта поверхностных частей
бетонных сооружений. В этом случае на смоченное водой повреж¬
денное место накладывают слой жидкого стекла с модулем 3,3—
3,4, который посыпают порошком цемента. В результате химическо¬
го взаимодействия между цементом и щелочным силикатом про¬
исходит быстрое твердение смеси.
На этом принципе основана пропитка жидким стеклом песчано¬
цементных изделий и бетонов с целью повышения их прочности,
водонепроницаемости, а также защиты от действия растительных
масел, жиров и других веществ.
48

ПОРИСТЫЕ МАТЕРИАЛЫ
На основе жидкого стекла изготовляются теплоизоляционные
пористые силикатные материалы.
В общем случае процесс их изготовления заключается в сле¬
дующем. Силикатную массу, состоящую из жидкого стекла и тонко-
дисперсного минерального заполнителя, наливают в формы и под¬
вергают высокотемпературной сушке или обжигу. В качестве за¬
полнителей применяют тонкоизмельченные магнезит, доломит, до-
ломитизированный известняк, кварцевый песок и др.
Хорошими теплоизоляционными свойствами обладает шлаковая
пробка, получаемая путем обработки шлаковой ваты жидким сте¬
клом с удельным весом 1,12. В этом случае шлаковая вата смачи¬
вается жидким стеклом, прессуется в форме и нагревается до тем¬
пературы 400°. Теплопроводность шлаковой пробки 0,099—
0,084 ккал1м • ч • град при объемном весе 0,25—0,35 т!м3, гигро¬
скопичность 4% и сопротивление изгибу 3—4 кг/см2.
В США широко применяется жидкое стекло при изготовлении
изделий из вермикулита. Вермикулиты—вторичные минералы, обра¬
зованные из биотита, флогопита и других ферромагнезиальных
слюд в результате обменной реакции и гидратации.
При нагревании вермикулит в результате потери химически
связанной воды под действием ее паров вспучивается, увеличива¬
ясь в объеме до 20 раз в направлении, перпендикулярном плоско¬
стям спайности, и образует ряд золотистых или серебристых пла¬
стинчатых чешуек, отделяемых большим числом воздушных про¬
слоек-
В Советском Союзе богатые месторождения вермикулита на¬
ходятся на Урале. Советскими учеными разработано несколько
способов получения изделий из вермикулита на жидкостекольном
вяжущем.
По одному из этих способов процесс изготовления заключается
в тщательном перемешивании вермикулитовой крошки с жидким
стеклом (в количестве 10%), последующей формовки массы при
давлении 0,5—0,75 кг/см2 и сушки ее при температуре 180—200°.
Можно получать изделия из вермикулита путем термической
обработки при температуре 400—450°, в результате которой жид¬
кое стекло вспучивается. Таким образом, вермикулит связывается
малотеплопроводным материалом (вспученным жидким стеклом).
Расход материалов при этом способе изготовления следующий:
вермикулита 65%, жидкого стекла с силикатным модулем 2,78
и удельным весом 1,45 35% в пересчете на силикат-глыбу.
Полученный материал обладает следующими свойствами:
Объемный вес .	270—350 кг/м^
Коэффициент теплопроводности	0,05—0,06 ккал/м . ч*. град
Прочность при сжатии	.	.	6—10 кг)см2
Сопротивление удару	„	.	3 кгм
»	изгибу	'	.	6,6—8,4 кг)см2
4 -80
49

Хорошим теплоизоляционным материалом является еарапулит.
Процесс его изготовления основан на свойстве жидкого стекла при
нагревании образовывать легкую твердую пористую массу в ре¬
зультате потери химически связаной воды. Концентрированный
раствор жидкого стекла при нагревании превращается вначале в
резинообразную, а затем в твердую прозрачную массу. При тем¬
пературе около 400° освобождающаяся химически связаная вода,
превращаясь в пар, вспучивает массу с образованием в ней мелких,
равномерно расположенных пор.
Простейший способ получения сарапулита заключается в том,
что жидкое стекло с силикатным модулем 3 и удельным весом
1,5—1,55 заливается в формы, после чего нагревается до темпера¬
туры 400°. Увеличиваясь в объеме в пять-шесть раз, масса полно¬
стью заполняет формы, образуя пористый материал белого цвета.
Для промышленного производства более приемлемой является
технологическая схема, по которой вначале изготовляют из жидко¬
го стекла крупку путем введения его по каплям в раствор СаСЬ.
Затем крупка подвергается термической обработке.
Для образования крупки жидкое стекло с удельным весом
1,45—1,50 пропускается через капельницу, представляющую собой
сосуд с большим количеством отверстий в дне диаметром 2—3 мм.
Капли жидкого стекла падают в раствор хлористого кальция с
удельныдо весом 1,4 и выдерживаются в нем в течение 6 часов.
После этого крупка приобретает достаточную прочность и мо¬
жет перелопачиваться и транспортироваться.
Для удаления избытка хлористого кальция крупку промывают
водой, а затем высушивают при температуре 80—90°.
После сушки крупка засыпается в закрытые формы и нагрева¬
ется в печах при температуре 380—420° в течение 1,5—2 часов и
при температуре 430—450° в течение 20 минут. При нагревании она
вспучивается, сливается в монолит и заполняет всю форму.
Сарапулит характеризуется следующими свойствами:
Теплоизоляционные материалы на жидкостекольном вяжущел
можно изготовлять с применением органических заполнителей.
М. А. Матвеевым и К- А. Смирновым разработан способ полу¬
чения такого материала на основе жидкого стекла, молотого квар¬
цевого песка или трепела и опилок.
Кварцевый песок или трепел измельчаются на шаровой мель¬
нице до тонкости, характеризующейся остатком на сите
4900 отв/см2 не более 10%. Древесные опилки просеиваются через
сито с величиной отверстий 2 мм. Кремнефтористый натрий измель¬
чается до порошкообразного состояния.
» при растяжении
Коэффициент теплопроводности .
Гигроскопичность
Водопоглошение
Объемный вес
Прочность при сжатии
0,33—0,35 т/м3
10 кг)см2
6 »
0.07 ккал/М'Ч-град
6%
10%
£0

Тщательное перемешивание массы с жидким стеклом (модуль
не ниже 2,5, удельный вес 1,2—1,5) производится в смесительных
агрегатах барабанного или шнекового типа.
Затем масса выливается в формы. После 10—12 часов хранения
на воздухе она вынимается из форм и сушится при температуре
200—250°.
Подъем температуры производится в течение 5—б часов. За¬
тем изделия выдерживаются при этой температуре б—8 часов.
В результате сушки влага, содержащаяся в щелочном силикате,
а также продукты сухой перегонки древесных опилок испаряются,
образуя большое количество пор в материале.
Опилки вследствие длительного нагрева обугливаются, дела¬
ются водостойкими и не поглощают влаги.
Теплоизоляционные плиты, полученные описанным способом,
характеризуются следующими свойствами:
Объемный вес	.	.	.	700—750	кг/м3
Водопоглощение .	.	-	37— 39%
Абсолютная пористость .	25— 28
Коэффициент теплопроводности . 0,08—0,09 ккал/м-ч.град
Водостойкость	.	.	.	99,7%
Предел прочности при изгибе	16—18 кг/см2
М. А. Матвеевым и К- А. Смирновым разработан способ полу¬
чения на жидкостекольном вяжущем и кварцевом песке или ша¬
моте пористых силикатных плит путем формовки смеси из указан¬
ных материалов под давлением и последующего низкотемператур¬
ного обжига.
Смесь изготавливалась следующего состава (в проц.):
Заполнитель с размерами зерен 0,3—0,2 мм	40
» с размерами зерен 0,2—0,15 »	.	39.5
Жидкое стекло с модулем 2,8 и удельным весом 1,45	18
Кремнефтористый натрий	.	2,5
Технология изготовления следующая. Кварцевый песок просеи¬
вается через двухсекционное вибрационное сито с величиной от¬
верстий в первой секции 0,3 мм и во второй 0,2 мм.
К фракции песка, прошедшей через первую секцию и оставшей¬
ся на второй, добавляется кремнефтористый натрий. Сухая смесь
перемешивается в смесительном барабане, после чего к ней добав¬
ляется жидкое стекло. Тщательно перемешанная смесь формуется,
и после 1,5—2 часов хранения на воздухе изделия подаются для
обжига. Обжиг плит производится при подъеме температуры в те¬
чение 9—10 часов до 900—950° и трехчасовой выдержке при этой
температуре.
Изготовленные плиты обладают следующими свойствами:
Пористость истинная .	40— 50%
» кажущаяся	25— 30%
Диаметр пор .	.	50—	55	микрон
Прочность при сжатии	150—160 кг/см2
»	» изгибе.	55— 60	г
51

На жидкостекольном вяжущем изготовляется силикатный фи¬
бролит. Заполнителем в этом случае могут служить опилки, дре¬
весная шерсть, камыш и другие органические заполнители.
Технологический процесс состоит из следующих операций. Орга¬
нический заполнитель смачивается жидким стеклом с силикатным
модулем 2,4 и удельным весом 1,3. После этого производится фор¬
мовка изделий под давлением 2—2,7 кг}см2 и искусственная сушка.
Объемный вес плит равен 230—350 кг!м3, а прочность при изгибе
42—54 кг1см2.
За рубежом применяется большое количество штукатурок и те¬
плоизоляционных материалов на жидкостекольном вяжущем. К та¬
ким материалам можно отнести энзоплиты, которые прессуются
из древесной шерсти, смоченной в жидком стекле.
Энзоплиты по внешнему виду похожи на толстый картон. Из¬
готовляются они обычно толщиной 4 см и характеризуются хоро¬
шими теплоизоляционными свойствами. Энзоплиты применяются
для облицовки стен, что позволяет уменьшить их толщину.
Плиты типа «Целотекс» изготовляются путем прессования са¬
харного тростника, пропитанного жидким стеклом и квасцами.
Применяются они как основание под полы из линолеума, для те¬
плоизоляции плоских крыш и др.
КИСЛОТОУПОРНЫЕ МАТЕРИАЛЫ
Из жидкого стекла изготовляется большое количество кислото¬
упорных материалов. Для этого применяется жидкое стекло с сили¬
катным модулем 3,3—4, а в качестве заполнителей — тонкоизмель-
ченные кварцевый песок, аморфный природный и искусственный
кремнезем, каолин, сульфат бария, тальк, асбест, плавиковый шпат,
слюда, полевой шпат, шамот, окись свинца и др.
К кислотоупорным цементам можно отнести замазки типа
«Hochst», изготовляемые в нескольких вариантах, в зависимости от
входящих составных частей. Для изготовления замазки применяет¬
ся тонкоизмельченный кварцевый песок, природный или искусст¬
венный кремнеземистый материал определенного зернового соста¬
ва, небольшое количество элементарного кремния и кремнефтори¬
стого натрия. Смесь этих материалов перемешивается слжидким
стеклом. Полученная густая, вязкая масса используется для ки¬
слотоупорных бетонов и других материалов.
Процесс твердения такой смеси сложный. Весьма приближенно
он объясняется в первую очередь взаимодействием жидкого стекла
с кремнефтористым натрием. Кремнефтористый натрий, реагируя
с жидким стеклом, выделяет из него коллоидный кремнезем, от¬
кладывающийся на поверхности зерен заполнителя и скрепляю¬
щий их.
Выделение водорода при твердении замазок этого состава
объясняется реакцией между элементарным кремнием и едкой ще¬
52

лочью, образующейся в результате гидролиза щелочных силикатов.
Выделяющийся водород делает материал пористым и препятству¬
ет его усадке.
Замазки типа «Hochst» обладают большой кислотоупорностью
при действии концентрированных минеральных и органических
кислот. Разбавленные кислоты оказывают на нее более сильное
действие. Наиболее разрушительное действие на замазки оказыва¬
ет чистая вода.
В общем случае кислотоупорные цементы изготовляют следую¬
щим образом. Готовится сухая смесь из заполнителя и Na2SiF3.
После тщательного перемешивания ее небольшими порциями всы¬
пают в жидкое стекло при непрерывном перемешивании до получе¬
ния густой массы.
Для кислотоупорных бетонов необходим тщательный подбор за¬
полнителей по зерновому составу для обеспечения достаточной
плотности, прочности, кислото- и водонепроницаемости.
Кислотоупорный бетон после укладки должен выдерживаться в
воздушно-сухих условиях. Предел прочности при сжатии кислото¬
упорных бетонов с различными заполнителями (андезитом, бешта-
унитом, шамотом и др.) равен 100—200 кг/см2. Эта прочность до¬
стигается хранением на воздухе в течение трех месяцев.
К. А. Смирнов предложил готовить кислотоупорные плитки из
смеси: песка молотого 1 часть, песка немолотого 1 часть, а также
кремнефтористого натрия 5% и жидкого стекла с модулем 2,8—3
и удельным весом 1,5 в количестве 30% от веса сухой смеси.
Кислотоупорные плитки кислото- и водостойкие. Они характе¬
ризуются следующими показателями прочности (в кг}см2):
При сжатии	300—400
» изгибе	53— 65
» растяжении	47— 63
Тщательно перемешанная масса прессуется в формах под дав¬
лением 200 кг/см2. Полученные таким образом плитки выдержива¬
ются 2—3 суток на воздухе, а затем сушатся в течение трех часов
при температуре 170—180°.
ОГНЕУПОРНЫЕ И ОГНЕСТОЙКИЕ МАТЕРИАЛЫ
Огнеупорные и огнестойкие изделия готовят на жидкостеколь¬
ном вяжущем, основываясь на способности жидкого стекла всту¬
пать в химическое взаимодействие при высоких температурах с
кремнеземом и в результате образовывать новые материалы, обла¬
дающие высокой огнеупорностью и огнестойкостью.
Для изготовления огнестойких силикатных материалов приме¬
няют смеси из жидкого стекла, огнеупорных глин, талька, хроми¬
стого железняка и других веществ, подвергая их соответствующей
термичекой обработке.
Массы, состоящие из жидкого стекла, огнеупорных заполните¬
лей и высокоогнеупорных материалов (корунд, карборунд, циркон
53

и т. д.) служат исходными материалами для изготовления разно¬
образных огнестойких и огнеупорных керамических изделий.
В послевоенные годы в Советском Союзе получил применение
жароупорный бетон на жидкостекольном вяжущем. Примерный со¬
став 1 м3 жароупорного бетона следующий (в кг):
Жидкое стекло с модулем 2,7 и удельным весом 1,38	300
Кремнефтористый натрий .	.	35
Кроме шамотного заполнителя, для изготовления жароупорного
бетона применяется в качестве заполнителя андезит и другие ма¬
териалы.
Жароупорный бетон изготовляется в обычных бетономешалках.
В бетономешалку вливают 70% от количества необходимою на за¬
мес жидкого стекла, засыпают смесь тонкомолотой добавки с крем¬
нефтористым натрием, мелкий и крупный заполнители. Содержи¬
мое бетономешалки перемешивают в течение двух минут Затем
добавляют остальную часть жидкого стекла и перемешивают в те¬
чение 3—5 минут.
Твердение жароупорного бетона на жидком стекле должно про¬
исходить обязательно в воздушно-сухих условиях. Прочность жаро¬
упорного бетона при сжатии 100—200 кг!см2.
Жароупорность бетона зависит от применяемых заполнителей.
При заполнителях из изверженных горных пород (базальт, диабаз,
андезит и др.) жароупорный бетон может выдерживать температу¬
ру до 600°, а при хромистом железняке—до 1000°.
Силикатные краски, являющиеся смесью тонкоизмельченных
пигментов с жидким стеклом, имеют ряд положительных свойств:
отсутствие запаха, антисептичность, огнестойкость, большую проч¬
ность и др.
В качестве красящих пигментов употребляют: окись хрома, хро¬
мокислый барий, окись магния, железные краски, охру, ультрама¬
рин, сажу, хромокислый свинец, свинцовый сурик, сернокислый ба¬
рий, мел, цинковые и свинцовые белила, алюминий, медь, цинк, сви¬
нец и др. Многие из перечисленных пигментов, вступая в хими¬
ческое взаимодействие с жидким стеклом, ускоряют процесс твер
дения силикатных красок.
Силикатными красками можно окрашивать металлы, бетон,
камни, дерево и др.
Увеличение водостойкости и атмосфероустойчивости силикат¬
ных красок достигается путем введения в их состав кремнефтори¬
стого натрия, поверхностной обработки H2SiFe6, растворами СаСЬ>
Тонкомолотый шамот
Шамотный песок
» щебень
500
500
750
СИЛИКАТНЫЕ КРАСКИ
54

А1г(^04)з или в результате частичной нейтрализации жидкого
стекла.
Изготовление силикатных красок производится следующим об¬
разом. Отмеренные в соответствии с рецептурой составные части
перемешиваются вручную или в лопастной мешалке замедленно¬
го действия до получения совершенно однородной массы. Предва¬
рительная перетирка замешанной массы производится на трехваль-
цевых или дисковых краскотерках.
В зависимости от требуемой консистенции полученную массу
разбавляют некоторым количеством жидкого стекла с последую¬
щим перемешиванием до полной однородности.
Жидкое стекло применяется в качестве антикоррозийного сред¬
ства для защиты различных металлов от действия агрессивных ки¬
слых, щелочных и других химически активных сред.
Приведенный далеко не полный перечень строительных мате¬
риалов, изготовляемых на жидком стекле, свидетельствует о боль¬
шой перспективности этогъ вида вяжущего.

III. ГРУНТОСИЛИКАТЫ И ПЕНОГРУНТОСИЛИКАТЫ
Для изучения возможности получения строительных материа¬
лов на основе грунтов и жидкостекольного вяжущего автором была
проведена серия исследований.
Цель проводимых исследований — определение возможности по¬
лучения плотных и пористых строительных материалов на основе
рыхлых грунтов и отходов производств на жидкостекольном вя¬
жущем, обладающих достаточной степенью атмосфероустойчиво-
сти, водостойкости и высокими показателями механической проч¬
ности, пригодных для изготовления несущих и ограждающих (ар¬
мированных и неармированных) конструкций зданий, а также из¬
делий для их внутренней и наружной отделки, без применения
длительной тепловой и других видов обработки.
Отсутствие в литературных источниках данных, подтверждаю¬
щих возможность решения данной проблемы, в значительной сте¬
пени усложняло работу в этой области.
Усложняющими обстоятельствами являются: легкая раствори¬
мость жидкого стекла в воде, различие его физико-химических
свойств в зависимости от модуля, удельного веса и химического со¬
става, значительное отличие изучаемых заполнителей по физиче¬
скому и химическому составам.
Для разрешения поставленной проблемы необходимо следую¬
щее.
1.	Определить характер добавок к жидкому стеклу, позволяю¬
щих получить на его основе водостойкие строительные материалы,
а также методы введения этих добавок.
2.	Решить возможность применения рыхлых грунтов, отходов
производств и жидкого стекла для получения плотных (трамбован¬
ных) строительных материалов — грунтосиликатов.
С этой целью необходимо определить: оптимальные модули ра¬
створимого стекла для различных грунтов и оптимальный расход
вяжущего; физико-химические свойства грунтосиликатов; влияние
различных добавок на эти свойства; возможность армирования
56

грунтосиликатов, а также простейшие методы химической и те¬
пловлажностной обработки, позволяющие сократить сроки твер¬
дения грунтосиликатов.
3.	Выяснить возможность получения вспененных (пористых)
строительных материалов — пеногрунтосиликатов на основе рых¬
лых грунтов и отходов производств без их помола и применения
длительной высокотемпературной сушки или обжига.
В этом случае необходимо определить: методы получения устой¬
чивой пены, позволяющей применять мелкие заполнители в их
естественном состоянии (без помола); физико-химические свойства
вспененных материалов в зависимости от примененного для их из¬
готовления заполнителя и количества вяжущего; методы химиче¬
ской и тепловлажностной обработки пеногрунтосиликатов.
4.	Разработать рекомендации по технологии изготовления не¬
сущих и ограждающих конструкций, а также возведению зданий
из этих конструкций.
При этом ставилась задача: разработать простейшую техноло¬
гию, не требующую сложного оборудования, больших капитальных
вложений, позволяющую значительно сократить длительность тех¬
нологического цикла без применения обжига и автоклавной обра¬
ботки.
Сопутствующими проблемами являлись: исследование возмож¬
ности применения растворимого стекла для изготовления строи¬
тельных конструкций не в виде раствора жидкого стекла, а в виде
вибромолотого порошка силикат-глыбы и гидратированного сили¬
ката, а также возможности получения на основе растворимого сте¬
кла и различных добавок вяжущего, твердеющего в воде.
Для решения поставленных проблем необходимо изучить боль¬
шой круг вопросов. По этой причине настоящая работа не претен¬
дует на полное решение этих проблем, однако может дать ответ
о принципиальной возможности их разрешения.
Особенность методики проводимых испытаний определилась ос¬
новными свойствами растворимого стекла, являющегося воз¬
душным вяжущим и тем, что изготовляемые на его основе
изделия набирают прочность в воздушно-сухих условиях. Для ус¬
корения процесса твердения и придания водостойкости применяет¬
ся длительная высокотемпературная сушка или обжиг.
Поэтому следовало определять изменение физических свойств
материалов при воздушном и водном их хранении, а также сроки
приобретения ими водостойкости в зависимости от методов тепло¬
вой или тепловлажностной обработки, применяемой при изготов¬
лении образцов, их длительности, от количества и характера вво¬
димых добавок. Это сказалось на количестве испытуемых образцов
и отдельных испытаний, что повлияло на выбор размеров образцов.
Сроки испытаний в зависимости от их цели устанавливались в
каждом отдельном случае определенные.
Количество образцов для каждого вида и срока испытаний: три
57

кубика, четыре стандартные восьмерки и четыре балочки разм -
ром 4X4X16 см.
Размеры кубиков принимались для различных видов испытаний
разные. В тех случаях, когда можно было ограничиться лишь
относительной величиной предела прочности при сжатии и абсо¬
лютные показатели не имели решающего значения, кубики изготов¬
лялись размером 2X2X2 см.
Так, например, такой размер образцов принимался при опреде¬
лении влияния различных добавок на прочность материалов, изго¬
товленных на жидком стекле, а также методов их введения, длч
чего необходимо было в короткий срок изготовить бэлее 3000 об¬
разцов. В остальных случаях кубики изготовлялись размером
7,07X7,07X7,07 см.
Несмотря на некоторую относительность данных, получаемы':
при испытании восьмерок, в результате большой концентрации на¬
пряжений вследствие резкого сужения шейки, из соображений воз¬
можности использования имеющихся данных испытачий материа¬
лов на различных вяжущих, применялись все же образцы указан¬
ной формы. Освобождение образцов от форм производилось: из
плотных трамбо'ванных масс—сразу после их изготовления, из
вспененных масс — после приобретения ими достаточной прочно¬
сти, позволяющей сохранять форму через 1 —16 часов.
ХАРАКТЕРИСТИКА ЗАПОЛНИТЕЛЕЙ
Для экспериментальных исследований свойств грунтосиликатов
и пеногрунтосиликатов в качестве заполнителей применялись сле¬
дующие грунты: песок речной, песок овражный, супесь, суглино:;,
лесс, глина бурая, чернозем. Химический состав перечисленных
грунтов (в проц.) приведен в табл. 6.
Наимено¬
вание
грунта
II. п. п.
Песок реч¬
ной . .
0 28
Песок ов¬
ражный .
0,17
Супесь
0,38
Суглинок
2,36
Лесс .
4,93
Глина бу¬
рая
7 42
Чернозем
15,87
Si О,
Ге,0,
А1г08
97,19
0,23
М2
95,19
0,47
1,71
95,82
0 75
1,55
82,77
5.2 2
5,67
79,11
3,32
5,36
72,55
6,25
10,29
73,03
2,65
2,16
Окислы
Т Ю2
СаО
MgO
_
0,60

	.
0,94
0,69
—
1,05
—
0,21
2,05
0,79
0,17
4,90
0,82
0,21
1,90
0,86
0,19
3,95
0,64
Таблица 6
Сумма
S03
КгО
—
0,18
99,60
0,66

99.83
—
0,33
99,88
—
0,31
99,38
0,81
0 42
99,84
100,50
—
1,02
0,35
1,22
100.00
58

В виде добавок и заполнителей применялись также отходы про¬
изводств: зола-унос, доменный гранулированный шлак, котельный
шлак. Химический состав этих материалов приведен в табл. 7.
Таблица 7
Наимено¬
вание
материалов
Окислы
п. п. п.
5Юг
Fe203
AI2O3
ТЮЙ
СаО
Mg О
S03
R2O
Зола-унос
28,58
38,56
7,16
16,92
0,52
5,68
1,25
0,53
Гранули¬
рованный
шлак . . .
0,41
47,01
0,94
6,66
0,10
38,64
2,46
3,42

То же . . .
—
39,48
1,23
7,36
—
47,20
2,16
1,30
—
Котельный
шлак . . .
37,36
37,25
7,28
11,69
0,48
2,80
0,56
2,64
Сумма
99,20
99,64
98,73
100,00
Примечание. Гранулированный шлак первого химического состава
применялся для изготовления образцов, данные об испытаниях которых
помещены в разделе «Определение влияния добавок на механическую
прочность грунтосиликатов», а в остальных случаях применялся гранули¬
рованный шлак второго состава.
Механические характеристики грунтов и их смесей с отходами
производств приведены в табл. 8.
ВЛИЯНИЕ ДОБАВОК
В результате исследований предполагалось определить влияние
различных добавок на механическую прочность жидкостекольного
вяжущего и материалов на его основе. Одновременно исследовал¬
ся вопрос влияния кратковременной высокотемпературной сушки,
а в отдельных случаях — пропитки.
В различных литературных источниках содержатся данные о
влиянии добавок на физические и химические свойства материа¬
лов на жидкостекольном вяжущем. Однако, в результате того, что
исследовались материалы различных физико-химических составов,
а также использовались различные режимы их обработки, эти
данные неудобны для сопоставления.
Последнее обстоятельство станет совершенно очевидным, если
учесть, что даже изменение модуля жидкого стекла или его удель¬
ного веда может привести к резкому изменению свойств материала,
полученного на его основе. К таким же результатам приводит при¬
менение различных заполнителей, режимов хранения и тепловой
обработки.
Для получения сопоставляехмых результатов и исключения влия¬
ния физических и химических качеств различных заполнителей и
59

Т а б л и и а Я
Наименование грунта
иди состав смеси
Остаток на сите, проц., при диаметре
отверстий в сите, мм
Модуль
крупно¬
сти
Количе¬
ство гли¬
нистых
частиц,
проц.
Объем¬
ный вес,
кг1 м3
Удель¬
ный вес,
т/ма
Пустот
ность,
проц.
2Л
1,2
0,6
0,3
0,15
прошло
через
0,15
Песок речной
1,10
0,35
3,80
15,44
73,20
6,10
1,12
0,80
1570
2,62
40,0
Супесь .
0,30
2,50
13,00
45,40
38,80
1,18
16,00
1530
2,61
41,4
Песок речной 70%, супесь 30%
0,77
0,33
3,40
14,70
64,80
5,88
1,17
5,36
1557
2,61
39,8
» овражный
—
—
6,27
24,50
49,71
19,52
1,17
16,00
1475
2,41
39,0
Лесс
—
—
0,75
6,45
20,10
72,70
0,35
70,00
1100
2,56
—
Суглинок
—
1,80
11,30
24,70
62,20
0,52
54,00
1300
2,51
48,3
Песок речной 50%, супесь 50%
0,50
0,32
3,15
14,22
59,30
22,45
1,24
8,40
1550
2,66
41,7
п п
30%, . 70%
0,33
0,31
2,89
13,73
53,74
28,99
1,21
11,44
1542
2,61
41,0
я п
30%, лесс 70%> . •
0,33
0,10
1,66
9,14
36,03
52,72
0,63
49,24
1241
2,57
54,0
я ■ я
50%, „ 50% • .
0,55
0,17
2,27
10,94
46,65
39,40
0,82
35,04
1335
2,59
48,4
Л
70%, , 30о/о . .
0,77
0,24
2,88
12,74
57,27
26,08
1,01
21,56
1429
2,60
45,0
» »
50о/о зола-унос50%
0,55
0,17
1,90
7,72
36,60
3,05
0,79
0,40
1190
2,31
48,6
я я
70% . 30%
0,77
0,24
3,20
14,19
58,65
22,93
1,06
0,56
1342
2,58
48,2
я я
30о/0, „ 70%
0,33
0,10
1,14
4,63
21,96
1,83
0,39
0,24
1038
2,19
52,6
» »
70%, суглинок 30%
0,77
0,24
3,20
14,19
58,65
22,93
1,06
16,76
1490
2,58
41,5
О я
50% „ 50%
0,55
0,17
2,80
13,37
48,95
34,15
0,91
27,40
1435
2,56
44,0
® п
30%, . 70%
0,33
0,10
2,40
12,54
39,25
45,37
0,75
38,04
1381
2,54
45,6
. Вольский 30% супесь 70%
—
0,09
48,28
26,09
13,90
11,64
2,17
4,80
1565
2,62
40,7
я
50%, 50';/;,
—
0,15
33,20
22,35
22,90| 19,40
1,89
8,00
1555
2,62
40,6
я
70%, . 30о/о
—
0,21
22,12
18,61
31,90
27,16
1,60
11,20
1545
2,61
41,0
, дарницкий . г ..... .
...
1,79
11,99
71,99
14,23
1,10
1470
2,16
32,0

других факторов на результаты испытаний принималась шихта од¬
ного состава: песок речной 90%; песок речной вибромолотый—
10%; жидкое стекло с модулем 2,5 и удельным весом 1,5 в количе¬
стве 10% по весу (считая на сумму речного и вибромолотого
леска).
В целях приближения условий хранения образцов к производ¬
ственным последние хранились при температуре 10+5° и относи¬
тельной влажности воздуха 70+10%.
Определялся только предел прочности при сжатии, для чего
испытывались кубики размером 2X2X2 см. Испытания производи¬
лись на пятитонном прессе.
В виде добавок применялись широко распространенные химика¬
ты, вяжущие и отходы промышленных производств.
Растворимые в воде добавки вводились в измельченном состоя¬
нии или в виде растворов. Сроки испытаний образцов приняты
следующие. Сразу по изготовлении испытывались образцы, под¬
вергавшиеся сушке в сушильном шкафу при температуре 150—
200° в течение двух часов. Остальные образцы испытывались че¬
рез 10; 40; 180 дней воздушного хранения. Сроки 10 и 40 дней бы¬
ли приняты из соображений длительности химического взаимодей¬
ствия жидкого стекла и некоторых применяемых в данных иссле¬
дованиях добавок.
Состав шихты для всех образцов одинаковый (указан выше).
Влияние добавок на прочность и растворимость материалов на
жидкостекольном вяжущем будет сравниваться с показателями
прочности образцов из вышеупомянутой шихты без добавок, по¬
мещенными в табл. 9.
Таблица 9
Состав шихты
Предел прочности при сжатии, кг/см\
при хранении, дней
после
сушки
0-1
1
10
1-10
40
о
оо
о
со
!
°
Песок реччой 90%; пе¬
сок речной вибромолотый
10%; жидкое стекло 10%
(модуль—2,5, удельный
вес 1,5)
450
0
0
125
0
175
0
250
Примечание. Сроки хранения, написанные через тире, обозначают:
первая цифра — срок хранения в естественных условиях, после которого
образцы погружаются в воду, вторая — срок испытаний. Сроки, обозна¬
ченные одной цифрой, показывают время хранения в естественных усло¬
виях.
61

Влияние окислов металлов
При добавлении к шихте окислов металлов происходит быстрое
затвердевание смеси, являющееся результатом взаимодействия
между растворимым стеклом и соответствующим окислом в при¬
сутствии воды. Согласно установившемуся мненирр, реакции между
окислами и щелочными силикатами предшествует процесс частич¬
ного растворения этих окислов в жидком стекле. Растворившиеся
окислы гидратируются раствором щелочного силиката. Затем обра-
зовавшиеся гидроокиси, вступая во взаимодействие с жидким сте¬
клом, образуют силикаты соответствующих металлов.
Так, например, реакция между окисью кальция и щелочным си¬
ликатом происходит по следующим уравнениям:
Са0+Н20==Са(0Н)2,
Ca(0H)2+Na20 • rtSi02=2Na0H-f-(ft—l)Si02-f-Ca0 • Si02.
Чем большей растворимостью обладает образовавшаяся гидро¬
окись и чем большее содержание в жидком стекле Si02, тем быст¬
рее происходит реакция. Повышение температуры способствует ус¬
корению реакции.
Аналогично происходит реакция между окислами трехвалент¬
ных металлов, а также между портландцементом и основными до¬
менными шлаками. В последнем случае предполагают, что реакция
происходит между щелочными силикатами и основными окислами
и в частности с СаО. По мнению автора, такое предположение не
отражает в полной мере существо происходящей химической реак¬
ции, что будет показано ниже.
При добавлении к шихте гидроокисей щелочноземельных ме¬
таллов Ва (ОН)2, Са (ОН)2, Mg (ОН)2 также происходит заметное
ускорение твердения смеси, что, вероятно, является результатом
химической реакции, происходящей по уравнению
■ Na20 • rtSi02+Ba (0H)2+6H20=
=2NaOH+(«— l)Si02+BaSi03 • 6H20.
Согласно этому уравнению, в результате взаимодействия жид¬
кого стекла и гидроокисей щелочноземельных металлов образуют¬
ся соответствующие гидросиликаты.
В табл. 10 приведены некоторые данные об изменении прочно¬
сти образцов в зависимости от добавления в шихту окисей и гидро¬
окисей металлов.
На основании результатов испытаний (см. табл. 9, 10) можно
сделать вывод, что окислы различных металлов оказывают различ¬
ное влияние на прочность образцов.
Почти во всех случаях при введении в шихту окислов щелочно¬
земельных металлов прочность образцов изменяется в зависи¬
мости от количества вводимой добавки. С увеличением содержа¬
ния добавки в шихте прочность падает.
62

Таблица 10
Наименование добавки
Количество
вводимых
добавок, проц.,
к стеклу
Предел прочности при сжатии, кг1см*
после
сушки
после хранения на воздухе,,
без сушки в шкафу, дней
10
40
180
Са (OH)j
7,50
15.00
20.00
75
60
60
100
100
100
125
100
100
150
V 105
105
СаО
2,75
5,50
11,00
345 I 175
175 175
100 | 150
260
225
180
260
280
180
Mg О
4,00
8,00
12,00
24,00
340
300
300
106
220
220
210
150
275
260
260
150
260
150
ВаО
15,00
30, ии
325
100
135
75
200
75
200
2пО
8,00
16,00
24,00
550
525
500
153
200
240
375
390
400
390
400'
410
РЬО
у
10,00
20,00
410
525
175
180
310
340
310
Охра*
8,00
16,1 0
450
450
—
400
450
400
500
Железный сурик*
8,00
16,00
10,00
560
525
550
450
450
410
620
570
570
Гранулированный шлак
14.00
28.00
350
/10
165
180
i
251 ! 350
265 275
Портландцемент
4,20
8,50
17,50
225
160
75
175
175
150
275
275
175
280
300
180
Примечания: 1. Для испытания взята шихта состава: песка реч¬
ного 90%; песка речного вибромолотого 10%, жидкого стекла с модулем
2,5 и удельным весом 1,5 10%.
2.	Сушка производилась в сушильном шкафу в течение дьух часов,.,
с подъемом температуры до 150—200°.
3.	Образцы составов, помеченных звездочкой, подвергались двухчасо¬
вой сушке, после чего хранились до испытаний на воздухе.
63

Добавка ZnO, РЬО и окислов трехвалентных металлов увели¬
чивает в определенных пределах прочность материала.
Сушка в зависимости от качества и количества вводимых доба¬
вок оказывает различное влияние на прочность образцов. В ряде
■случаев в результате кратковременной сушки можно получить
прочность образца, превышающую его прочность в шестимесяч¬
ном возрасте при хранении в естественных условиях.
Следует полагать, что со временем прочность образцов, хра¬
нившихся в естественных условиях, сравняется с прочностью об¬
разцов, подвергавшихся кратковременной сушке.
С увеличением содержания окислов щелочноземельных метал¬
лов сушка дает худшие результаты и даже приводит к значитель¬
ной потере прочности.
Продолжительность сушки также оказывает заметное влияние
на прочность и водостойкость образцов. Сушка, независимо от ее
продолжительности, увеличивает водостойкость образцов. С уве¬
личением продолжительности сушки образцов возрастает их водо¬
стойкость. Так, прочность образцов указанного состава с добав¬
кой 8% ZnO, погруженных в воду на двое суток, после сушки в
течение двух часов показала при сжатии 300 кг/см2, а после суш¬
ки в течение одного часа 200 кг/см2.
Аналогичным образом изменялась прочность образцов других
■составов в зависимости от длительности сушки при водном хра¬
нении.
Однако максимальной прочности образцы достигают в первые
2—4 часа сушки. В дальнейшем эта прочность остается неизменной
или несколько понижается.
В большинстве случаев прочность при длительной сушке пада¬
ет у образцов с большим содержанием добавки. Так, например,
прочность при сжатии образцов из шихты указанного состава с до¬
бавкой 8% ZnO после двухчасовой и шестнадцатичасовой сушки
составляет 550 кг/см2, прочность образцов из шихты указанного
состава с добавкой 24% ZnO после двухчасовой сушки—500 кг/см2,
а после шестнадцатичасовой—325 кг/см2.
Значительное повышение водостойкости образцов может быть
достигнуто путем кратковременной сушки и пропитки.
При сушке образцов с добавкой 8% ZnO в течение 1—2 ча¬
сов и последующей их пропитке в течение часа в горячем растворе
СаС1г прочность остается неизменной, а потери прочности при
водном хранении не превышают 10—15%.
Примерно такие же результаты могут быть получены в том
случае, если сушке предшествует пропитка.
В некоторых случаях целесообразно хранить образцы во влаж¬
ных условиях.
При изготовлении образцов добавки в виде порошка перемеши¬
вались с заполнителем, после чего шихта смешивалась с жидким
стеклой, как это обычно делается при изготовлении материалов на
жидкостекольном вяжущем.
64

Однако вследствие малой растворимости окислов в жидком сте¬
кле при таком порядке перемешивания их химические свойства ис¬
пользуются не полностью, что оказывает влияние на полноту и
длительность происходящей реакции.
В результате этого образцы воздушного хранения даже через
40 дней после изготовления оказались неводостойкими, а образцы,
подвергшиеся сушке, обладали недостаточной степенью водостой¬
кости. При изменении последовательности смешивания компонен¬
тов и создании условий для лучшей растворимости окислов могут
быть получены более водостойкие материалы. Подробно об этом
б\дет сказано в разделе «Пеногрунтосиликаты».
Влияние солей щелочных металлов
При добавлении к шихте солей щелочных металлов в резуль¬
тате их взаимодействия с жидким стеклом происходит быстрое
твердение смеси.
Можно предположить, что при взаимодействии двухмодульного
жидкого стекла с кремнефторидом натрия реакция происходит по
уравнению
2(Na20 • 2Si02)+Na2SiFe+rtH20=6NaF'-f 5SiOa-лН20.
При увеличении модуля стекла реакция несколько усложняется
вследствие наличия кремнезема, коагулирующего в кремнегель сов¬
местно с SiОг, который выделяется при разложении мета- и ди¬
силиката натрия.
М. А. Матвеев и В. П. Дятлов на основании проведенных иссле¬
дований пришли к выводу, что Na2SiF6 и щелочные силикаты ча¬
стично вступают между собой в химическую реакцию, а частично
образуют твердые растворы.
Взаимодействие щелочных силикатов с бикарбонатами объясня¬
ется образованием кислот.
В табл. 11 приведены показатели прочности образцов при сжа¬
тии в случае введения в шихту различных количеств солей щелоч¬
ных металлов.
Таблица 11
Наименование
добавок
Количество
вводимых
добавок,
проц.,
к стеклу
Предел прочности при сжатии, кг/см*, после
хранение на воздухе, дней
после
сушки
10
40
180
5,0
500
175
300
315
Na*SiFc
10,0
350
175
300
310
15,0
145
175
275
275
65

Продолжение табл. 11
Наименование
добавок
Количество
вводимых
добавок,
проц.,
к стеклу
Предел прочности при сжатии, кг/см2, после
хранения на воздухе, дней
после
сушки
10
40
180
6,5
600
285
300
3:'5
NajCOj
13,0
425
245
240
265
КНС03
4,0
400
240
310
—
NaHCOg*
6,0
450
450
450
480
NaHCO,
6,0
8,0
450
425
165
275
275
300
400
Примечания:	1. Для испытания взята шихта состава: песка реч¬
ного 90%; песка речного вибромолотого 10%; жидкого стекла с модулем
2,5 и удельным весом 1,5 10%.
2.	Сушка производилась в сушильном шкафу, в течение двух часов,
с подъемом температуры до 150—200°.
3.	Образцы составов, помеченных звездочкой, подвергались двухчасо¬
вой сушке, после чего хранились до испытаний на воздухе.
Сопоставив результаты испытаний, приведенных в табл. 9 и 11,
можно сделать вывод, что соли щелочных металлов оказывают су¬
щественное влияние на быстроту нарастания прочности образцов и
их прочность.
С увеличением процентного содержания этих солей в шихте
прочность образцов несколько падает. Добавка в шихту солей ще¬
лочных металлов повышает водостойкость образцов. Более значи¬
тельное повышение водостойкости наблюдается при применении
сушки.
Влияние растворимых солей щелочноземельных металлов
Взаимодействие жидкого стекла с растворимыми солями щелоч¬
ноземельных металлов объясняется различными исследователями
по-разному.
А.	Я. Тихонов на основании многочисленных исследований ут¬
верждает, что упомянутая реакция идет в направлении постепен¬
ного образования гидросиликата соответствующего щелочкоземель¬
ного металла по уравнению
МеС^+МагО • rtSi02+H20=2NaCl-|-MeSi03 * Н20+(я—1) SЮг-
66

Такое направление химического процесса подтверждается опы¬
тами Ле-Шаталье и В. Н. Юнга.
В.	А. Каргин, С. А. Кац и А. Ф. Комовский на основании про¬
водимых исследований утверждают, что в результате эгой реак¬
ции образуются осадки гидроокисей щелочноземельных метал¬
лов и гель кремнезема:
Na20 • /iSii02+rtH20=2Na0H+(rt+l)H20-frtSi02,
2Na0H+CaCl2=2NaCl+Ca (ОН) 2.
М. А. Матвеев высказывает предположение, что гидроокись ме¬
талла— Са(ОН)2 — является промежуточным продуктом реакции,
а конечным продуктом все же является гидросиликат металла и
гель S1O2.
Некоторые продукты реакции, получаемые в первом и втором
случаях, должны полностью или частично подвергаться гидроли¬
зу при обработке изделий горячей водой или другими видами те¬
пл овлажностной обработки, и прочность их должна резко снижать¬
ся. Однако в результате длительной обработки изделий в кипящей
воде в пропарочной камере или автоклаве прочность образцов поч¬
ти не снижается, а в некоторых случаях повышается. Поэтому
можно предположить, что продукты реакции являются более слож¬
ными соединениями, чем это предполагается в указанных уравне¬
ниях. Следует обратить внимание на очень быстрое образование
этих соединений, о чем свидетельствует тот факт, что образцы под¬
вергались вышеперечисленным видам тепловлажностной обработ¬
ки сразу после их получасовой или часовой пропитки в горячем
растворе хлористого кальция, сохраняя при этом прочность.
В табл. 12 приведены показатели прочности при сжатии образ¬
цов, подвергавшихся пропитке в горячих и холодных растворах
солей щелочноземельных металлов и Al2(S04)3.
Таблица 12
Наименование
Состояние
П’редел прочности при сжатии, кг}смг,
при сроках испытания, дней
раствора
раствора
по ле сушки
10
40
180
СаС1а
Холодный
Горячий
275
460
220
435
275
440
285
440
MgCla
Холодный
Горячий
225
350
160
240
200
250
210
310
Ali(S04)3
Холодный
Горячий
350
300
150
200
200
225
300
Примечание. Для испытания взята шихта состава: песка речного
90°; песка речного вибромолотого 10%; жидкого стекла с модулем 2,5
и удельным весом 1,5 10%.

Образцы погружались в растворы солей с удельным весом 1,3—
1,35 на различные сроки. В холодных растворах образцы выдержи¬
вались 1—48 часов, а в горячих 0,5—3 часа.
Пределы прочности образцов при сжатии оказались примерно
одинаковыми, независимо от срока пропитки.
Как видно из табл. 12, прочность образцов значительно увели¬
чивается при пропитке их в горячих растворах. Эти образцы име¬
ют более высокую степень водостойкости.
Образцы, пропитываемые в холодных растворах, отличались по¬
ниженной прочностью и обладали меньшей водостойкостью.
Сравнительно низкая прочность образцов, пропитанных раство¬
ром А1г(504)з, могла быть получена вследствие неполной их про¬
питки в результате быстрого взаимодействия A^SO-ib с жидким
стеклом. Производилась также пропитка образцов, подвергшихся
сушке и хранению в естественных условиях, кислотами (серной,
уксусной, соляной, фенольной и др.) и растворимыми солями ме¬
таллов. Во всех случаях водостойкость образцов увеличивалась.
Прочность образцов в значительной мере зависела от температуры
•пропитки, удельного веса раствора и способов хранения образцов
лосле изготовления.
^ С целью определения степени растворимости в воде вяжущего,
состоящего из жидкого стекла и добавок (гранулированного до¬
менного шл^ка, цемента, извести-пушонки и кипелки, золы-уноса,
известняка), а также возможности твердения его под слоем воды
проведен следующий опыт.
Жидкое стекло, замешанное с соответствующей добавкой, поме¬
щалось в стеклянный сосуд- В результате наблюдений установлено
следующее.
Жидкое стекло с силикатными модулями 2 и 2,5 при замешива¬
нии с вибромолотым гранулированным шлаком, добавленным в ко¬
личестве 40% от веса стекла, образует однородную, постепенно
твердеющую массу черного цвета.
Жидкое стекло с модулем 3,5 и таким же количеством гранули¬
рованного шлака в процессе твердения образовало слоистую массу
из нижнего слоя черного цвета и верхнего — гелеобразной, массы,
очень медленно набирающей прочность и постепенно покрывающей¬
ся ^грещин-ами.
После 60-дневного хранения в естественных условиях и 30-днев-
ногр хранения в воде, смеси на стекле с модулем 2 и 2,5 сохрани¬
ли прочность, а у смесей на стекле с модулем 3,5 верхний слой
размок, нижний остался твердым, но менее прочным.
Увеличение добавки гранулированного шлака привело к уско¬
рений процесса твердения, но в целом картины не изменило.
При погружении упомянутых смесей жидкого стекла и грану¬
лированного шлака сразу после их смешивания в воду р. первых
двух случаях они затвердели под водой, а при модуле стекла 3,5
образовавшийся осадок затвердел со временем, покрывшись свер:
ху студнеобразной непрочной массой.
58

При замешивании жидкого стекла с добавкой 20% портландце¬
мента марки 400 результаты получены те же, что и в предыдущем
случае. Однако образовавшаяся масса темно-серого цвета облича¬
лась меньшей прочностью и большей хрупкостью.
При замешивании жидких стекол разной модульности с добав¬
кой СаО и Са(ОН)2 (добавлялись в эквимолекулярных количест¬
вах) однородная, прочная, водостойкая масса получена при добав-j
ке к стеклу с модулем 2,5 СаО. При добавке Са(ОН)2 масса ока¬
залась более хрупкой. Масса, замешанная на стекле с модулем 2
при добавке СаО или Са(ОН)2, оказалась менее водостойкой, з
масса, замешанная на стекле с модулем 3,5, расслоилась и в ре¬
зультате обработки водой сохранила прочность только в нижнем
слое.
Добавка мела к жидкому стеклу с модулем 2 приводит к об¬
разованию прочной/ водостойкой массы. При более высоком моду¬
ле жидкого стекла йолностьк) затвердевшие при хранении на-воз¬
духе смеси размокают.
Массы, образованные путем перемешивания жидкого стекла с
золой-уносом не водостойки. Смеси золы-уноса и жидкого стекла
с модулем 2 при водном хранении теряют прочность медленнее,
чем при более высокомодульных стеклах. При хранении такой сме¬
си в естественных условиях в течение 60 дней и в воде 30 дней
разрушающему действию воды подвергся только тонкий наружный
слой. В то же время при более высоких модулях стекла смеси пол¬
ностью теряют способность сохранить форму.
Несмотря на то, что не удалось установить количественных из¬
менений прочности исследуемых образцов, была получена возмож¬
ность убедиться в качественной неизменяемости некоторых смесей
при хранении в воде (сохранение твердой фазы), а также в воз¬
можности их твердения во влажных условиях.
Впоследствии количественные изменения прочностных характе¬
ристик были установлены путем сравнения показателей прочности
при сжатии образцов, изготовленных на цементном вяжущем, гра¬
нулированном шлаке и на двухкомпонентных вяжущих на основе
жидкого стекла с добавками гранулированного шлака и Цемента.
Образцы изготовлялись из пластичных растворов с водовяжу¬
щим отношением 0,6. Один килограмм портландцемента маркц 400
приравнивался одному килограмму жидкого стекла модуля 2,33 с
удельным весом 1,5. Добавка в виде шлака и портландцемента
бралась сверх веса основного вяжущего. Заполнителем во всех слу¬
чаях служила супесь.
Соотношение между вяжущим и заполнителем по весу выбира:
лось таким, чтобы во всех случаях количество твердого вещества
с учетом заполнителя и добавок было одинаковым и равнялось
3:1. Все составы содержали одинаковое количество воды.
Соотношение по весу между жидкостекольным вяжущим и до¬
бавками приняты следующие:
жидкое стекло: вибромолотый гранулированный шлак=1 :0,5;
6§

жидкое стекло: портландцемент=1 :0,2.
Перемешивание массы на жидкостекольном вяжущем произво¬
дилось в следующем порядке. При быстром перемешивании разве¬
денного водой жидкого стекла постепенно всыпался заполнитель
и добавка. После получения однородной массы смесь наливалась
в формы. Перемешивание цемента и шлака с водой и заполнителем
производилось обычным порядком. Распалубка образцов на вяжу¬
щем жидкое стекло+цемент производилась через 1 час после за¬
ливки в формы, на вяжущем жидкое стекло+граиулирсванный
шлак—через 8 часов, на цементном вяжущем через 24 часа, на гра¬
нулированном шлаке через 72 часа.
Часть образцов сразу после изготовления ставилась в формах
в воду. Образцы водного режима хранения погружались в воду
через сутки после освобождения от форм.
В табл. 13 приведены результаты испытаний на сжатие куби¬
ков размером 7,07X7,07X7,07 см из упомянутых масс.
Т аблица 13
Предел прочности при сжатии образцов, кг (см?
при сроках испытания, дней
t
14
28
60
Состав
Хранение на
воздухе j
Сушка 2 часа
при темпера¬
туре 150°
Пропарка 2 ча¬
са при темпе¬
ратуре 90°
Хранение
в воде
Хранение на
воздухе
Форма в воде
1
Хранение
в воде
Хранение на
воздухе
Хранение
в воде
Цемент ....
155
94
194
225
175
290
256
180
300
Жидкое стек¬
ло гранулирован¬
ный шлак . .
165
120
170
205
170
260
220
175
265
Жидкое стек¬
ло + портландце¬
мент . .
35
25
20
38
40
47
40
40
49
Гранулирован¬
ный шлак . . .
8
7
8
5
8
10
8
8
8
Примечание. В графе «Состав» указано только наименование вя¬
жущего и добавок.
На основании данных табл. 13 можно сделать вывод, что пу¬
тем введения в жидкое стекло добавки гранулированного шлака
можно получить вяжущее, твердеющее в воде. Кроме того, изде¬
лия на этом вяжущем, в целях ускорения процесса твердения, мо¬
гут подвергаться всем видам тепловлажностной обработки.
Результаты дальнейших исследований образцов на жидкосте¬
кольном вяжущем (с силикатным модулем 2 и выше) с добавкой
70

гранулированного шлака позволяют сделать вывод, что с увели¬
чением модуля стекла способность образцов набирать прочность в
воде уменьшается. С увеличением добавки гранулированного шла¬
ка образцы на высокомодульном жидком стекле со временем при-'
обретают водостойкость.
Нарастание прочности при хранении на воздухе в образцах на
низкомодульном жидком стекле в первое время идет значительно
быстрее, чем на высокомодульном.
Так, при замешивании овражного песка с 10% жидкого стекла
(силикатный модуль 2 и удельный вес 1,4) с добавкой 10% грану¬
лированного шлака через два часа после формовки прочность об¬
разцов при сжатии составляет 20—30- кг/см2, через сутки 80—
90 кг/см2, а вибрированных при формовке 100—150 кг/см2. Проч¬
ность образцов того же состава на жидком стекле с силикатным
модулем 3,5 в пять-восемь раз меньше.
В дальнейшем нарастание прочности при хранении в естествен¬
ных условиях на жидком стекле с более высоким модулем идет ин¬
тенсивней, чем на низкомодульном.
С увеличением содержания гранулированного шлака в шихте
увеличивается скорость нарастания прочности в образцах.
Способность набирать прочность в воде жидкостекольного вя¬
жущего с добавкой гранулированного шлака при прочих равных
условиях в значительной степени зависит от содержания в нем ед¬
кой щелочи.
Для проверки действия щелочи (NaOH) на вяжущие свойства
вибромолотого котельного и гранулированного доменного шлаков,
а также портландцемента изготовлены образцы на цементном и
шлаковом вяжущем с заполнителем из овражного песка состава
3: 1 при водовяжущем отношении 0,35. На каждом вяжущем изго¬
товлено две партии образцов- Одна партия затворялась водой, со¬
держащей 20% NaOH, а вторая—обычной водой. Образцы на шла¬
ковых вяжущих, затворенные, водой без NaOH, при испытании по¬
казали ничтожную прочность. В табл- 14 приведены некоторые
данные испытаний образцов на вяжущих с добавками щелочи и на
цементном вяжущем и обычной воде.
По данным, приведенным в табл. 14, видно, что добавка NaOH
к гранулированному шлаку в значительной степени повышает его
вяжущие свойства. Проявляются при этом вяжущие свойства и у
котельного шлака.
Поэтому следует полагать, что на интенсивность реакции меж¬
ду гранулированным шлаком и щелочными силикатами оказыва¬
ет влияние не только состав шлаков и содержание Si02 в жидком
стекле, но и содержание щелочи.
Обращает на себя внимание и тот факт, что в образцах на
шлаковом и цементном вяжущем при затворении водой, содержа¬
щей NaOH, интенсивно нарастает прочность даже при незначи¬
тельном повышении давления и температуры.
71

Таблица 14
Предел прочности при сжатии образцов, кг/с иа,
при сроках испытаний, дней
сразу после про¬
паривания
3
28
Наименование
вяжущего
поопаривание
2 часа при
температуре
90°
в автоклаве
2 часа при
давлении
2 атм
Хранение на
воздухе j
Хранение на
воздухе после'
пропаривания
Хранение на
воздухе
Хранение на
воздухе после
пропаривания
Хранение
в воде
Г ранулированный
шлак + вода + NaOH
П ортландцемент Ч-
+ вода+ NaOH . . .
Портландцемент +
•+ вода
Котельный шлак-J-
+ вода + NaOH . . .
70
60
84
30
250
144
53
103
130
50
44
15
110
78
115
64
130
84
140
80
140
100
20 0
96
180
140
210
ГРУНТОСИЛИКАТ
Строительный материал для изготовления несущих и ограж¬
дающих (армированных и неармированных) конструкций, запол¬
нителем в котором служат различные рыхлые грунты и отходы
производств, а вяжущим является растворимое стекло с добавка¬
ми органического и неорганического происхождения, называется
грунтосиликатом.
В качестве заполнителей применяются пески, супеси, лесс, лес¬
совидные суглинки и другие грунты, вплоть до чернозема, а так¬
же отходы производств: зола-унос, котельные шлаки, доменные
гранулированные и отвальные шлаки.
Перечисленные грунты и отходы производств можно не под¬
вергать специальной дозировке. Однако в целях оптимального
расхода вяжущего, а также для получения материалов с высоки¬
ми показателями механической прочности (500—1000 кг!см7) со¬
став заполнителей иногда следует подбирать по фракциям из раз¬
личных грунтов.
Гамма грунтов, встречающихся на небольшой территории или
даже в одном геологическом разрезе достаточно разнообразна,
чтобы из них можно было получить заполнитель гранулометриче¬
ского состава, нужного для изготовления высокопрочного матери¬
ала.
Растворимое стекло в зависимости от принятого заполнителя
может применяться с силикатным модулем 2—3,5 и выше. В за¬
висимости от принятого режима тепловой или тепловлажностной
обработки щелочной силикат употребляется в виде раствора жид¬
72

кого стекла, порошкообразных силикат-глыбы и силикат-грануля-
та или гидратированного растворимого стекла.
Применение растворимого стекла в твердом (порошкообраз¬
ном) состоянии требует некоторого усложнения опалубки, аI так¬
же уменьшает ее оборачиваемость. Кроме того, возникает необхо¬
димость обработки изделий при температуре 100° и выше.
Существенным Преимуществом в этом случае является воз¬
можность вводить в шихту быстро реагирующие с растворимым
стеклом добавки.
Более простым является применение щелочного силиката в ви¬
де раствора жидкого стекла, что позволяет для ускорения процес¬
са твердения применять весьма простые виды обработки изделий
или вовсе отказаться от них.
Однако введение непосредственно в шихту добавок, обеспечи¬
вающих быстрое приобретение изделиями прочности и водостой¬
кости, часто приводит к понижению прочности материала, к рез¬
кому ускорению процесса схватывания. Введение быстро реагиру¬
ющих с жидким стеклом добавок становится возможным только
при применении пропитки уже отформованных изделий.
Растворимое стекло причисляется к разряду воздушных вяжу¬
щих. Процессы, происходящие при его твердении, очень сложны.
По установившемуся мнению, твердение смесей на жидком стек¬
ле происходит только в воздушно-сухих условиях, в основном 3;]
счет выделения коллоидного кремнезема под действием углекис¬
лоты воздуха
Nа20 • nSi02+C02=Na2C03-j-/2Si02.
Эта реакция в полной мере может иметь место только в случае
применения совершенно инертных по отношению к жидкому стек¬
лу заполнителей. Происходящие процессы с некоторым прибли¬
жением (абстрагируясь от многих сопутствующих факторов) мож¬
но объяснить следующим образом.
Выделяющийся кремнегель БЮг является тем цементирующим
веществом, которое связывает частицы заполнителя в монолитную
массу. Однако в процессе твердения не все жидкое стекло вступа¬
ет в реакцию с углекислотой воздуха, а часть переходит в твер¬
дую фазу в результате потери влаги, то есть высыхания.
С течением времени и эта часть, вследствие проникновения в
поры материала влаги и углекислоты воздуха, вступает с ней во'
взаимодействие, образуя кремнегель и карбонат натрия.
Процесс взаимодействия с углекислотой зависит от структуры
материала и может продолжаться весьма длительное время. Его
результатом служит появление белых налетов (высолов) карбона-,
та натрия на поверхности изделий, а иногда и некоторая потеря
их прочности во времени.
От полноты процесса взаимодействия между углекислотой воз¬
духа и щелочным силикатом, а также от времени, в течение кото¬
рого он происходит, зависит степень водостойкости и атмосферо-
устойчивости материалов на жидкостекольном вяжушем.
5—80
73.

При определенных условиях можно получить на этом вяжу¬
щем материал, приобретающий с течением времени достаточную
водостойкость и атмосфероустойчивость. Одним из таких условий
является обжиг или высокотемпературная сушка.
При обжиге, очевидно, происходит изменение физической
структуры щелочного силиката, в результате чего образуется не¬
растворимый в воде кремневый ангидрид, и изделие приобретает
полную водостойкость.
При высокотемпературной сушке та часть жидкого стекла в
изделии, которая не вступила в химическое взаимодействие с уг¬
лекислотой воздуха, теряет гидратную воду и переходит в состоя¬
ние, близкое к тому, в котором стекло находилось в трудно раст¬
воримой в воде силикат-глыбе. Растворимость силикат-глыбы за¬
висит от ее силикатного модуля, поэтому по аналогии и водостой¬
кость полученных таким образом изделий будет зависеть от сили¬
катного. модуля примененного растворимого стекла.
При хранении в естественных условиях в результате действия
сравнительно низких температур при значительной влажности ок¬
ружающего воздуха твердение происходит в основном за счет
взаимодействия жидкого стекла с углекислотой воздуха в течение
весьма длительного времени с постепенным образованием карбона¬
та натрия или калия и кремнегеля. Образование карбонатов в уже
приобревшем определенную прочность материале приводит к не¬
которому уменьшению его прочности.
В плотных и прочных массах образование карбонатов проис¬
ходит очень медленно и выделение их мало снижает прочность из¬
делий. В более пористых, уже приобревших некоторую прочность
массах это образование происходит значительно интенсивнее и в
случае небольшой прочности изделий иногда приводит к значи¬
тельной потере прочности.
Чем ниже модуль жидкого стекла, тем длительнее должен про¬
исходить процесс образования карбонатов вследствие большого со¬
держания в нем щелочи, а следовательно, и тем позже изделие при¬
обретает водостойкость. В значительной мере на быстроту процес¬
са влияет устойчивость щелочного силиката, понижающаяся с по¬
вышением его силикатного модуля.
Таким образом, материалы на жидкостекольном вяжущем, при¬
обретающие водостойкость в течение длительного времени, при
хранении в естественных условиях считаются неводостойкими. Ус¬
ловиями их твердения является воздушно-сухая среда и темпера¬
тура воздуха не ниже 15°. С повышением температуры окружаю¬
щей среды процессы твердения происходят значительно интенсив¬
нее. Однако водостойкость повышается по мере увеличения сте¬
пени карбонизации жидкого стекла, а не его высыхания.
Повышение содержания углекислоты в окружающей среде ус¬
коряет процесс твердения. Искусственное заполнение пор изделия
углекислотой позволяет ускорить процесс карбонизации.
Указанные процессы в полной мере имеют местф только в слу¬
74

чае применения инертных по отношению к жидкому стеклу запол¬
нителей.
Однако следует полагать, что почти все виды заполнителей в
большей или меньшей степени в зависимости от их химического
состава и физического состояния оказывают влияние на процессы,
происходящие при твердении силикатных композиций, а следова¬
тельно, на скорость их твердения и приобретение водостойкости.
С целью ускорения процесса твердения и приобретения водо¬
стойкости материалов на растворимом стекле или создания усло¬
вий, при которых эти материалы набирали бы прочность в воде,
целесообразно применять различные добавки органического и не¬
органического происхождения, вступающие в химическое взаимо¬
действие со щелочным силикатом или оказывающие на него воз¬
действие физико-химического порядка.
Такими добавками могут служить все вещества, реагирующие
с жидким стеклом. Однако влияние добавок на физико-химические
свойства полученных материалов различно и зависит от многих ус¬
ловий: скорости протекания химической реакции между щелочным
силикатом и добавкой, характером конечных продуктов этой реак¬
ции, методов введения добавки, способов последующей обработки
изделий, условий хранения и др.
Поскольку цементирующие действия кремнегеля проявляются
только в момент его выделения из коллоидного раствора, а про¬
дуктов реакции жидкого стекла с добавками — в момент их обра¬
зования и выпадения в осадок, — введение в шихту быстрореагиру-
ющих добавок, наряду с другими факторами, приводит к потере
прочности.
Так, введение в шихту кристаллического хлористого кальция
приводит к частичной или полной потере прочности отформованных
изделий.
Величина потери прочности зависит от количества введенного в
шихту СаС12 и объясняется тем, что в течение времени перемеши¬
вания шихты и формовки изделия жидкое стекло частично или пол¬
ностью реагирует с СаСЬ.
Введение добавки СаСЬ путем горячей пропитки отформован¬
ных изделий позволяет в короткий срок (15—30 минут) получить
изделие, обладающее достаточной прочностью и водостойкостью.
При этом конечная прочность образцов незначительно понижается.
Добавка к шихте извести-пушонки или кипелки понижает проч¬
ность изделий на жидком стекле. С увеличением количества изве¬
сти в шихте прочность падает. Следует полагать, что, наряду с
другими факторами, некоторое влияние на снижение прочности ока¬
зывает скорость химического взаимодействия извести с жидким
стеклом.
В случае применения щелочного силиката в виде порошка сили¬
кат-глыбы, силикат-гранулята или гидратированного растворимого
стекла добавка извести при соответствующих методах тепловой и
тепловлажностной обработки (пропарка при атмосферном или по¬
75

вышенном давлении), а также высокотемпературной сушки или об¬
жига не только не понижает прочности изделий, но в некоторых
случаях повышает ее в значительных пределах.
Проведенные автором исследования позволяют предположить,
что в случаях, когда при изготовлении строительных изделий могуг
быть применены высокотемпературная сушка, обжиг или автоклав¬
ная обработка, целесообразным является употребление раствори¬
мого стекла в виде тонкомолотых порошков силикаг-глыбы или-
силикат-гранулята.
В конкретном случае силикат-глыба и силикат-грачулят под¬
вергались вибропомолу совместно с добавками (известью-пушон¬
кой, гранулированным шлаком) или измельчались самостоятельно,
после чего к ним добавлялся порошок безводногр хлористого каль¬
ция и другие добавки.
На основе заполнителя, состоящего из 75% речного гйеска,
25% молотого песка, 25% супеси, и полученных порошкообразных
вгжуших изготовлялись образцы. Тонкомолотый щелочной силикат
применялся в количестве 5%, а вода в количестве 5—10% от веса
заполнителя. Шихта перемешивалась на бегунах.
Изготовленные образцы подвергались следующим видам обра¬
ботки: пропарке при температуре 95°; сушке при температуре 150—
200°; автоклавной обработке при давлении 8 атм. и обжигу при
температуре 600—700°.
Длительность всех видов обработки, кроме обжига, равнялась
8 часам. Обжиг производился в течение 3 часов.
-Лучшие результаты показали образцы, подвергнутые обжигу
и автоклавной обработке.
Пределы прочности при сжатии образцов, изготовленных из
упомянутой шихты и тонкомолотой силикат-глыбы с различными
добавками, были получены следующие (в кг/см2):
С добавкой 1% извести:
после
обжига ....
435
»
автоклавной обработки
390—570
С добавкой 3% гранулированного шлака:
после
обжига ....
280
»
автоклавной обработки
350
С добавкой 1,5% хлористого кальция:
после
обжига
450
»
автоклавной обработки
430
Без добавок:
после
обжига
400
»
автоклавной обработки
430
Получить удовлетворительные показатели механической проч-^
ности образцов после сушки оказалось возможным при условии
их обработки в плотно закрытых формах. Пропарка образцов не,
дала положительных результатов при применении силикат-глыбы.
Лучшие результаты в случае пропарки получены при применении
силикат-гранулята. Увеличение расхода щелочного силиката при¬
водит к повышению прочности образцов.
76

На основании приведенных результатов исследований можно
предположить, что не исключена возможность применения щелоч¬
ных силикатов в порошкообразном виде.	*
Такой прием позволяет исключить процесс предварительного
растворения силикат-глыбы, вводить непосредственно в шихту
быстрореагирующие добавки, не понижая при этом прочности из¬
делий и значительно повысить водостойкость силикатных компо¬
зиций.
Полностью водостойкие и даже твердеющие в воде силикатные
композиции могут быть получены и при употреблении в виде вя¬
жущего жидкого стекла.
Введение в шихту добавки доменного гранулированного шлака
и некоторых других добавок делает возможным твердение смеси
на жидкостекольном вяжущем в воде. В этом случае хранение из¬
делия после формовки во влажных условиях повышает его проч¬
ность. Однако это возможно при соответствующем силикатном мо¬
дуле и удельном весе жидкого стекла, достаточно хорошем пере¬
мешивании компонентов и др.
Вышеизложенное позволяет сделать вывод, что влияние доба¬
вок органического и неорганического происхождения на прочность,
водостойкость и другие физико-химические свойства материалов на
растворимом стекле зависит от характера добавок, их физическо¬
го состояния, химической активности, метода их введения, методов
тепловой и тепловлажностной обработки изделий и прочих усло¬
вий, а также от того, в каком виде применяется щелочной силикат.
При учете этих обстоятельств можно получить на растворимом
стекле с различными добавками строительные материалы высокой
механической прочности, водостойкости и атмосфероустойчивости.
Кроме перечисленных обстоятельств, следует учитывать физи¬
ко-химические свойства применяемых заполнителей: дисперсность,
форму и поверхность зерен, адсорбционные свойства й др.
Степень этого влияния зависит также от модульности применя¬
емого щелочного силиката.
Это влияние в первую очередь обусловлено наличием в шихте
едких щелочей. Щелочные силикаты при растворении в воде под¬
вергаются разложению. В результате этого в растворах жидкого
стекла содержится некоторое количество щелочи, зависящее от
его химического состава, силикатного модуля и других качеств.
Водные растворы щелочных силикатов, вступая в химическое
взаимодействие с различными добавками, вводимыми в шихту с
целью ускорения процессов твердения, образуют, наряду с нерас¬
творимыми в воде соединениями, растворимые натриевые или
калиевые соли или едкие щелочтт (NaOH, КОН).
Таким образом, прочность, водостойкость, атмосфероустойчи-
вость и прочие физические свойства материалов на жидкостеколь¬
ном вяжущем в значительной степени зависят от происходящих со
Щелочами процессов, времени их протекания и характера конечных
продуктов.
77

На вопрос о взаимодействии щелочей с заполнителями разные
исследователи отвечают по-разному. Большинство, придерживаясь
установившегося мнения, что образование силикатов возможно
только при воздействии высоких температур (путем сплавления
компонентов) или высоких давлений, отрицает возможность тако¬
го взаимодействия при тех условиях, в которых изготовляется из¬
делие на жидкостекольном вяжущем. Отдельные исследователи
допускают такую возможность.
Некоторую ясность в этот вопрос может внести серия исследо¬
ваний, проводимых нами в этом направлении.
Целью этих исследований в первую очередь явилось опреде¬
ление влияния едких щелочей на различные заполнители.
Для этого грунты или отходы производств затворялись раство¬
рами едких щелочей. Из полученных шихт изготовлялись образцы,
подвергавшиеся различным видам обработки. Грунты р отходы
производств применялись в естественном виде и вибромолотые, а
также их смеси.
Наряду с другими данными, полученными в результате иссле¬
дований, интерес представляют результаты испытаний некоторых
образцов, приведенные в табл. 15.
Т а б л и ц а 15'
Предел прочности при сжатии, KtjcM2
при сроках хранения, дней
Состав шихты
Виды
обработки
о
О 1
с 2
>-.о я
по»
СО н
О, 4) о
CJ
7
28
7—28
60
60-90
Песок речной 50%,
Пропарка
40
40
73
38
110
55-
супесь 25%, песок мо¬
Автоклавная
80
132
260
50
312
60
лотый 25%. Затворение
Сушка
200
206
242
60
‘^50
70
40%-ным раствором
NaOH
Хранение на
воздухе
32
98
50
110
60
Песок речной 50%,
супесь 25%, мел 25%.
Пропарка
40
95
145
80
143
100
Автоклавная
150
170
200
100
210
140
Затворение 40 % -ным
Сушка
250
260
260
140
280
150
раствором NaOH
Хранение на
воздухе
85
150
73
180
80
Песок речной 50%,
Пропарка
120
20 5
210
180
230
206
супесь 25%), зола-унос
Автоклавная
135
250
250
230
250
230
25%. Затворение 40%-
Сушка
180
200
220
127
220
140
ным раствором NaOH
Хранение на
воздухе
15
190
83
190
78

Продолжение табл. 15
Предел прочности при сжатии, кг(смгг
при сроках хранения, дней
Состав шихты
Виды
обработки
сразу пос- 1
ле обра-
ботки |
7
28
7-28
60
60—9J
Песок речной 50%,
супесь 25%, глина бу¬
рая 25%. Затворение40%-
ным раствором NaOH
Пропарка
Автоклавная
Сушка
Хранение на
воздухе
40
60
30
45
70
65
30
50
80
70
50
40
60
50
10
50
80
70
50
—
Песок речной 50%,
супесь 25%, лесс 25%-
Затворение 40 %-ным
раствором NaOH
Пропарка
Автоклавная
Сушка
Хранение на
воздухе
20
35
115
40
70
100
35
50
85
118
50
30
20
28
55
90
200
35
25
30
Песок речной 50%,
супесь 25%, цемянка
25%. Затворение 40%-
ным раствором NaOH
Пропарка
Автоклавная
Сушка
Хранение на
воздухе
100
80
5
100
180
20
120
190
110
20
107
150
30
10
—
—
Песок речной 50%,
супесь 25%, шлак ко¬
тельный 25%. Затворе¬
ние 40%-ным раствором
NaOH
Пропарка
Автоклавная
Хранение на
воздухе
162
84
240
19
176
248
100
245
—
—
Песок речной 50%,
супесь 25%, гранулиро¬
ванный шлак 25%. За¬
творение 40%-ным раст¬
вором NaOH
Пропарка
Автоклавная
Сушка
Хранение на
воздухе
155
305
155
100
215
310
200
281
316
235
299
345
260
500
—
Песок речной 55%, су-
тесь 25%, гранулирован¬
ный шлак 20%. Затворе¬
ние 15%-ным раствором
NaOH
Пропарка
Сушка
Хранение на
воздухе
125
135
95
—
170
250
210
180
240
260
—
--
Песок речной 40%,
-упесь 20%, песок моло¬
тый 20%, известь 20%.
Затворение 40%-ным
раствором NaOH
Пропарка
Автоклавная
Сушка
Хранение на
воздухе
40
175
120
20
190
45
190
100
30
35
145
100
15
—
79

Продолжение табл. 15
Предел прочности при сжатии, лгг/сж2,
при сроках хранения, дней
Состав шихты
Виды
обработки
о
О '
с Я
сх
м О К
еа н
й<и о
(J ч ю
7
28
7—28
60
60—90
Г ранулированный
Пропарка
_
300
450
560
шлак 100%. Затворе¬
Автоклавная
500
600
605
600
—
—
ние 30%-ным раствором
JsaOH
Хранение на
воздухе
480
525
Г ранулированный
Пропарка
250
218
шлак 50%, песок мо¬
Автоклавная
240
435
487
437
—
—
лотый 50%. Затворе¬
Сушка
—
—
425
405
—
—
ние 30%-ным раствором
NaOH
Хранение на
воздухе
282
282
Примечание. Некоторые образцы после семи суток хранения на
воздухе 21 день хранились в воде или погружались в воду после 60 дней
хранения на воздухе (см. в табл. 15 графы соответственно 7—28 и 60—
90).
Взаимодействие растворов едких щелочей с немолотыми за¬
полнителями происходит менее интенсивно, чем с вибромолоты-
ми, поэтому условно будем полагать, что немолотый песок и су¬
песь в данном случае являются заполнителями, а подвергавшиеся
вибропомолу гранулированный шлак, котельный шлак, зола-унос,
песок, лесс, глина, цемянка, различные пигменты, затворенные на
растворах едких щелочей—вяжущими.
Перемешивание компонентов производилось на бегунах.
Изготовленные образцы после 16 часов хранения на воздухе
при температуре 25—30° подвергались указанным в табл. 15 ви¬
дам обработки.
Длительность всех видов обработки 2 часа. Температура про¬
парки — до 95°, температура сушки 120—200°. Автоклавная обра¬
ботка производилась в лабораторном автоклаве при давлении
2 атм в течение 2,5 часов (с учетом времени поднятия давления
и спуска пара).
Кроме приведенных в табл. 15 составов, исследовались образ¬
цы, вяжущими в которых служили опока, трепел, молотые твердые
горные породы, железная руда, различные красители, и другие ве¬
щества, затворенные на растворах едких щелочей (NaOH и КОН)
различной концентрации. Кроме едких щелочей, применялись раз¬
личные натриевые и калиевые соли.
В результате этих исследований установлено, что применение
даже слабых растворов едких щелочей или растворов солей ще¬
80

лочных металлов позволяет получать на базе различных горных
пород, отходов производств и их смесей материалы, обладающие
большой прочностью.
Увеличение времени обработки (пропарки, сушки, автоклав¬
ной обработки), температуры и давления, при которых произво¬
дится обработка, а также применение обжига позволяют получать
материалы, прочность которых при сжатии достигает 1000 кг/см2
и выше.
Так, предел прочнрети при сжатии образцов, изготовленных из
шихты состава:	песок речной 50%, песок молотый 25%, су¬
песь 25%, затворенной 40%-ным раствором NaOH, после трехчасо¬
вого обжига при температуре 700—800° достиг 1050 кг!см2, а из
шихты состава: песок речной 50%, супесь 25%, гранулированный
шлак 25%, затворенной 40%-ным раствором NaOH, после восьми¬
часовой пропарки в автоклаве под давлением 8 атм 700—
800 кг/см2.
Данные, приведенные в табл. 15, свидетельствуют о том, что
почти все составы могут набирать прочность в воде или со време¬
нем становятся водостойкими, а также позволяют предполагать,
что их прочность возрастает с течением времени. Кроме того, дан¬
ные позволяют убедиться в том, что затворение растворами щело¬
чей придает водостойкость воздушным вяжущим (извести, глине,
лессу и др.), которая со временем возрастает, а также приводит
к тому, что материалы, совершенно^не обладающие вяжущими
свойствами при затворении их водой или обладающие ими в не¬
значительной степени, схватываются и переходят в твердое состоя¬
ние, приобретая при этом значительную прочность.
Реакция может идти в двух направлениях: в направлении обра¬
зования карбонатов в результате взаимодействия щелочи с угле¬
кислотой воздуха, то есть в направлении уменьшения прочности об¬
разцов, и в направлении образования силикатов, то есть в направ¬
лении увеличения их прочности.
Обычно имеют место обе реакции, р результате чего на поверх¬
ности образцов со временем образуются легкие белые высолы,
представляющие собой карбонаты натрия или калия. Прочность
массы образцов непрерывно возрастает, что свидетельствует об об¬
разовании соответствующих силикатов. Процесс образования сили¬
катов продолжается длительное время, что подтверждает постоян¬
ное нарастание прочности образцов.
На поверхности образцов, изготовленных из шихты, содержащей
мел, глину, то есть породы с большим количеством микропор, вы¬
солы почти не появляются.
При соблюдении соответствующих условий можно почти пол¬
ностью избежать образования карбонатов натрия или калия.
К таким условиям можно отнести соблюдение соответствующе¬
го температурного режима при хранении образцов сразу после их
изготовления, применение тепловлажностной обработки, выбор оп¬
тимального времени и режима обработки, а также оптимального
6—8)
81

количеству щелочи, применение заполнителей определенного фи¬
зического и химического составов и др.
На основании исследований можно с некоторой степенью при¬
ближения, абстрагируясь от действия других сопутствующих фак¬
торов, объяснить то, что введение различных добавок в шихту, за¬
творенную на жидком стекле, приводит к образованию материалов,
обладающих различной прочностью.
Если в результате взаимодействия жидкого стекла и добавки
образуются, наряду с другими продуктами реакции, растворимые
соли щелочных металлов, то прочность изделия будет ниже прочно¬
сти изделия, при изготовлении которого вводилась добавка, реа¬
гирующая с жидким стеклом с выделением едкой щелочи, вступаю¬
щей во взаимодействие с заполнителями, результатом чего являет¬
ся повышение прочности.
Взаимодействием едких щелочей с заполнителями можно объ¬
яснить то обстоятельство, что при применении высокомодульных
стекол прочность изделий получается ниже прочности изделий, за¬
творенных на низкомодульных стеклах. Это результат того, что
щелочь, вступая во взаимодействие с зернами заполнителя, рас¬
творяет на их поверхности кремнезем, делает поверхности более
шероховатыми и образует силикатные соединения, являющиеся бо¬
лее активными в момент своего образования, чем щелочные сили¬
каты, полученные обычным путем. Интенсивность этих процессов
зависит от количества щелочи в жидком стекле и от того, в каком
состоянии эта щелочь в нем находится.
Таким образом, при применении низкомодульных стекол обра¬
зование новых силикатов происходит более интенсивно и в боль¬
ших количествах,, чем при высокомодульных.
Представляет интерес то обстоятельство, что при введении не
только едких щелочей, но и почти всех солей щелочных металлов
в шихту и при применении соответствующих видов тепловой или
тепловлажностной обработки, получаются материалы, обладающие
достаточной степенью прочности и водостойкости.
В этом случае можно предположить, что вследствие разложе¬
ния солей под действием температурных и влажностных факто¬
ров или в результате их химического взаимодействия с другими ве¬
ществами (восстановителями), специально вводимыми в шихту,
происходит образование едких щелочей, вступающих затем в реак¬
цию с заполнителями. Результатом этого процесса является обра¬
зование соответствующих силикатов.
Особо перспективным является применение для этой гели хлр-
ристого натрия—наиболее широко распространенной и дешевой
соли щелочных металлов.
Первые проведенные автором исследования позволяют пола¬
гать, что разрешение этой задачи реально. Об этом свидетельству¬
ет нижеприведенный пример. Предел прочности при сжатии образ¬
цов, изготовленных из шихты (песок речной 50%, песок молотый
25%, супесь 25%), затворенной на растворе NaCl, после трехчасо¬
82

вого обжига при температуре 700—900° достигал: при введений в
шихту соли в количестве 6% от веса заполнителя—376 кг'/'см?, при
введении 3% соли—180 кг!см2.
Затворение шихты растворами других солей щелочных метал¬
лов (Na2SiF6, NaF, Na2C03, NaN03, KN03, NaAlSi3Oe, KAlSi308
и пр.) позволило получить строительные материалы с пределом
прочности при сжатии выше 1000 кг!см2.
Дальнейшие исследования в этой области, направленные на
определение оптимальных режимов тепловлажностной обработки
оптимальных составов шихты, добавок и прочих условий, позволят
широко использовать в строительстве описанные явления.;
Исходя из вышеописанного, можно сделать следующие выводы.
1.	В результате взаимодействия едких щелочей с заполнителя¬
ми в естественных условиях или в условиях незначительного по¬
вышения температуры или давления происходит образование раз¬
личных силикатов.
Установившееся мнение, что образование силикатов возможно»
только путем сплавления компонентов или при высоком давлении,
нельзя считать правильным.
2.	Щелочь, растворяя кремнезем, образует щелочные силикаты,
обладающие повышенной активностью в момент своего образова¬
ния. При наличии в шихте компонентов, содержащих окиси или
гидроокиси металлов, они сравнительно легко вступают с ними
во взаимодействие, образуя соответствующие силикаты или гидро¬
силикаты.
3.	Используя это обстоятельство, можно предположить целую
группу новых вяжущих—■ грунтоцементов, которые будут представт
лять собой порошкообразные вещества, полученные путем помола
различных горных пород и отходов производств, не обожженных
или предварительно обожженных, образующие при затворении
растворами щелочей пластичное тесто, постепенно твердеющее и
превращающееся в камнеподобное тело, или же образующие кам¬
неподобное тело при затворении растворами солей щелочных ме¬
таллов после соответствующей тепловой или тепловлажностной об¬
работки.
Для изготовления таких вяжущих могут применяться горные
породы—тяжелые и легкие (пористые и ячеистые), плотные и
рыхлые, а также отходы производств.
Введение различных заполнителей в упомянутые вяжущие поз¬
волит получить на их основе камни, обладающие различной прочг
ностью.
Активность таких вяжущих зависит от степени измельчения,
горных пород и отходов производств, от концентрации растворов
щелочей или солей щелочных металлов, а также от принятых ме¬
тодов тепловой и тепловлажностной обработки, длительности и ре¬
жима этой обработки и др.
С целью повышения активности некоторые горные породы и от¬
ходы производств могут подвергаться обжигу до или после измель¬
83

чения. Прочность изделий на таком вяжущем зависит от характе¬
ра заполнителей, степени уплотнения массы и т. д.
Используя упомянутые вяжущие, можно изготавливать несу¬
щие и ограждающие конструкции зданий из плотных и пористых
масс.
Расход щелочей составляет 0,5—3,0% от веса изделия, то есть
в этом случае расходуется такое же количество щелочи, которое
понадобилось бы для изготовления жидкого стекла, необходимого
для придания материалу соответствующей прочности.
При использовании для этой цели солей щелочных металлов
расход их также не превышает расхода, необходимого для изго¬
товления жидкого стекла.
4.	Можно полагать, что применение слабых растворов щелочей
и солей щелочных металлов при изготовлении силикатных изде¬
лий, подвергающихся автоклавной обработке (силикатного кирпи¬
ча и др.), а также обжиговых керамических изделий позволит
резко сократить время обработки, давление и температуру и уве¬
личит их прочностные характеристики.
5.	Процессы, происходящие при твердении строительных мате¬
риалов на жидкостекольном вяжущем, являются очень сложными.
Эти процессы, помимо ранее описанных явлений, имеющих ме¬
сто при твердении силикатных композиций, сопровождаются так¬
же химическими и физическими процессами, возникающими в ре¬
зультате взаимодействия щелочей, содержащихся в жидком стек¬
ле с заполнителями.
Неучтение результатов взаимодействия щелочей с заполните¬
лями делает химические уравнения, объясняющие различные явле¬
ния, происходящие в силикатных композициях, весьма приближен¬
ными и не отражающими полностью существа этих явлений.
В общем случае физические и химические свойства силикатных
композиций зависят от химического состава и физического состоя¬
ния заполнителя, от химического состава, физического состояния,
силикатного модуля, количества растворимого стекла, количества
и характера вводимых добавок, метода их введения, способов и
режимов тепловой и тепловлажностной обработки изделий, а так¬
же степени их уплотнения и др.
Автор предполагает, что учет всех этих обстоятельств позволит
расшиоить диапазон применения силикатных композиций на рас¬
творимом стекле и получить материалы с высокой механической
прочностью, водостойкостью и атмосфероустойчивостыо, быстро
твердеющие не только'в воздушно-сухих условиях, но и при хране¬
нии во влажных условиях и в воде. Неучтение совокупности этих
факторов приводит к отрицательным результатам, чем, собственно,
и можно объяснить наличие в литературе указаний о нестойкости
силикатных композиций с заполнителями в виде рыхлых грунтов.
В табл. 16 показано изменение прочности при сжатии образцов
из грунтосиликатных смесей в зависимости от заполнителей, моду¬
ля стекла, его удельного веса и др. Изготовленные образны под¬
84

вергались различным срокам сушки при температуре до: 150°. Од¬
на партия просушивалась в течение двух часов, а вторая — десяти.
В табл- 16 внесен больший из двух результатов. Шихта Составля¬
лась из грунта, указанного в графе «Наименование заполнителей»,
и жидкого стекла, модуль, объемный вес и количество которого
указаны в таблице.
'Г а б л и ца 16.
Наименование
заполнителей
Модуль
стекла
	1
да и 2
Ч я 5
(D 55
Содержание жидкого стекла
в проц. по весу
с(« £ .
2 о
Я 1
5 1
10 1
15
20
25 |
30
Песок речной
2,0
1,5
135
308
330
210
1
2,5
1,5
63
275
400
175
—
—
3,5
1,5
23
135
450
385
—
—
3,5
1,4
21
62
370
390
—
-—
Песок овражный
2,0
1,5
200
470
460
_
2,5
1,5
57
380
720
—
—
—
3,5
1,5
—
38
350
—
—
—
3,5
1,4
25
225
460*
—
—
—
Супесь
2,0
1,5
150
575
1000*
2,5
1,5
50
395
285
—
—
. —
3,5
1,5
—
225
440
—
—
—
3,5
1,4
94
465*
690
—
—
. —
Лесс
2,0
1,5
150*
375*
480*
550*
370*
2,5
1,5
—
45*
150*
180*
380*
315*
3,5
i 1,5
—
—
—
135*
—■
245*
3,5
! 1,4
1


19*
44*
52*
305*
Песок Вольский 50%,
2,0
1,5
140
340
_
песок овражный 50%
2,5
1,5
180
505
—
—
—
—■■
3,5
1 5
43
275
—
—
—
—
3,5
1,4
45
280
—
—
—
—
Суглинок
2,0
1,5
125

400


2,5
1,5

—
—
345
—
—
3,5
1,4

—
—
63
I
—
Зола-унос
2,0
1,5
47
235

440
2,5
1,5

35
—
210
—
375
3,5
1,5

—
—
137
—
140
3,5
1,4

25
—
70
155
Примечания; 1. Звездочкой обозначена прочность при сжатии об¬
разцов, подвергавшихся десятичасовой сушке.
2.	Объемный вес образцов на грунтовых смесях 1800—2100 кг/м9, а при
заполнителе из золы-уноса 1250—1350 кг/м3.

На основании приведенных результатов испытаний можно сде¬
лать вывод, что, применяя в виде заполнителей рыхлые грунты в их
естественном состоянии или смеси различных грунтов, можно по¬
лучить строительный материал с прочностью при сжатии 400—
1000 кг}см2.
Для каждого вида грунта в зависимости от его химического со¬
става и физического состояния следует подбирать жидкое стекло
оптимального модуля, оптимальной концентрации и в оптимальном
количестве. Применение высокомодульного жидкого стекла при
мелкодисперсных заполнителях, содержащих большое количество
глинистых примесей, приводит к значительному снижению прочно
сти и перерасходу вяжущего. К таким же результатам в этом слу¬
чае приводит применение жидкого стекла высокой концентрации.
Определяя количество щелочного силиката в зависимости от
состава заполнителей и требуемой прочности материала, следует
учитывать, что для каждого заполнителя существует минималь¬
ный расход вяжущего. В том случае, если количество вяжущего
взято ниже этого предела, то изделие будет терять прочность в
результате физико-химических процессов, происходящих при его
твердении.
Следует подбирать оптимальное время сушки и других видов
обработки изделий, имеющих целью ускорить процесс их тверде¬
ния, в зависимости от состава заполнителей и размеров изделий.
Из табл. 16 видно, что в большинстве случаев лучшие резуль¬
таты дает кратковременная сушка. Увеличение срока сушки в не¬
которых случаях приводит к понижению прочности образцов.
Сроки сушки удлиняются при применении мелкодисперсных
(пылевидных) заполнителей. Степень водостойкости образцов во
всех случаях увеличивается с увеличением длительности сушка.
В том случае, если жидкое стекло применяется без добавок, то для
получения на его основе материалов, обладающих достаточной
степенью водостойкости, необходимо время сушки выбирать из ус
Ловий полной дегидратации щелочного силиката.
Если это условие не выполнено и в результате сушки щелоч¬
ной силикат перешел в твердое состояние только вследствие по¬
тери влаги (высушивания), то он будет растворяться в воде. Во¬
достойкость сохранит только соприкасающаяся с окружающим
воздухом часть изделия, влага и углекислота которого взаимодей¬
ствует с жидким стеклом.
В этом легко убедиться, если изготовить две партии образцов
и после кратковременной сушки одну партию сразу опустить в во¬
ду, а вторую партию—после длительного хранения в естественных
условиях. В первом случае образцы сразу же размокнут, а во вто¬
ром размокание массы произойдет только в середине образца, а
масса близ наружных граней останется твердой.
Некоторое влияние на водостойкость наружных граней имеет
то обстоятельство, что жидкое стекло у наружных граней дегидра¬
тируется быстрее.
86

В образцах, не подвергавшихся сушке, а хранящихся в естест¬
венных условиях, теряет прочность при замачивании (в результа¬
те растворения щелочного силиката) внутренняя часть образца.
От количества жидкого стекла в изделии зависит толщина
склеивающего слоя, количество пор и пр. Это определяет очевид¬
но скорость его дегидратации (при сушке) и время химического
взаимодействия с заполнителем.
Кроме образцов, подвергавшихся после изготовления различ¬
ным срокам сушки (см. табл. 16), из этих же составов была из¬
готовлена серия образцов, хранившихся в естественных условиях
после изготовления, испытанных по истечении года. В результате
испытаний установлено, что предел прочности при сжатии этих об¬
разцов в два-три раза ниже предела прочности образцов, подвер¬
гавшихся сушке после изготовления. Разница прочностных пока¬
зателей увеличивалась с, увеличением содержания жидкого стекла
в шихте. И только прочность образцов с минимальным для каж¬
дого вида грунтов содержанием жидкого стекла (для песков и су¬
песи 5%, а для остальных грунтов 10%) была примерно равна
указанной в табл. 16.
В результате осмотра образцов с повышенным содержанием
вяжущего, хранившихся в естественных условиях, обнаружено, что
внутри масса схватилась не полностью. После сушки этих образ¬
цов в течение двух часов при температуре 200° предел их прочнос¬
ти при сжатии резко возрос и в большинстве случаев превысил
прочности, указанные для этих же составов в табл. 16.
Для сравнения приведены прочности образцов, указанные в
табл. 16, после года хранения в естественных условиях и после
сушки в годичном возрасте для различных составов, соответствен¬
но равные (в кг}см2):
Супесь, затворенная раствором стсклл
с модулем 2 (15% по весу)
Лесс, затворенный раствором стекла с мо¬
дулем 2,5 (30% по весу)
Лесс, затворенный раствором стекла с мо¬
дулем 2,0 (25% по весу) ....
Супесь, затворенная раствором стекла с мо¬
дулем 2,5 (10% по весу)
Песок овражный, затворенный раствором
стекла с модулем 2,0 (15% по весу)
Песок овражный, затворенный раствором
стекла с модулем 3,5 (15% по весу)
Сушка в течение четырех часов при температуре 50—70е в боль¬
шинстве случаев существенно не изменила прочности образцов
естественного хранения.
Таким образом, можно сделать вывод, что изделия, изготовляе¬
мые на жидкостекольном вяжущем без добавок, следует подвер¬
гать сушке. С увеличением температуры сушки увеличивается ее
эффективность.
Исследовались также образцы, изготовленные из бурой глины
и чернозема. Прочность их при сжатии изменялась от 20 до
1000;
280;
1120
315;
250;
1000
530;
290;
720
395;
250;
670
460;
260;
1100
460;
240;
680
87

100 kzJcm2. Следует полагать, чтб глину и чернозем целесообраз¬
нее применять в сочетании с другими грунтами.
Приведенные данные свидетельствуют о возможности изготов¬
ления из любых рыхлых грунтов строительных материалов с вы-
сокими показателями механической прочности. Расход жидкого
стекла и его удельный вес (см. табл. 16) не являются оптимальны¬
ми и для своего определения требуют дальнейших исследований.
С целью более полного изучения физических свойств материа¬
лов, изготовляемых из грунтосиликатных композиций на жидком
стекле с добавками, для образцов, хранящихся в естественных ус-
словиях, приняты следующие сроки испытаний: сразу после сушки,
сразу после изготовления — через 0; 3; 14; 28 дней, 3; 6 месяцев,
1 год.
Для образцов водного хранения, учитывая возможность изго¬
товления из них конструкций для различных частей зданий, тре¬
бующих различной степени водостойкости, сроки погружения в во¬
ду приняты: сразу после изготовления, через 3 дня, 7 дней, 28 дней,
а сроки испытаний через 3; 7; 28 и 180 дней. При обозначении в
табл. 17 срока двумя цифрами (написанными через тире) первая
цифра — срок хранения в естественных условиях, после которого
образцы погружаются в воду, вторая — срок испытаний,
Представляют интерес приведенные в табл. 17 показатели пре¬
дела прочности при сжатии образцов, изготовленных на золе-уносе
и жидком стекле удельного веса 1,5 с различными добавками
(портландцементом марки 400, кремнефтористым натрием Na2SiP6,
гранулированным доменным и котельным вибромолотым шлаками,
СаО). Жидкое стекло во всех случаях принималось в количестве
20% от веса заполнителя.
Все образцы после изготовления подвергались сушке в течение
двух часов при температуре до 150°.
Приготовление шихты производилось следующим образом: до^
бавки перемешивались с золой-уносом, после чего вливалось жид¬
кое стекло и производилось перемешивание шихты на бегунах.
По данным, приведенным в табл. 17, видно, что прочность об-'
разцов зависит от силикатного модуля жидкого стекла и характе¬
ра вводимых добавок- С увеличением силикатного модуля проч¬
ность падает.
Некоторое снижение прочности образцов в первые дни хранения
является результатом воздействия влаги окружающей среды на
высушенный кратковременной сушкой щелочной силикат.
Потеря прочности некоторых образцов в возрасте 90 дней, оче¬
видно, происходит в результате воздействия углекислоты и влаги,
постепенно проникающих из окружающего воздуха в тело образ¬
ца. Это приводит к образованию карбоната натрия, выступающего
на наружных гранях в виде белых налетов. Такой процесс продол¬
жается до тех пор, пока часть щелочи, содержащаяся в жидком
стекле и не вступившая в химическое взаимодействие с заполните¬
лем и добавкой, не прореагирует с углекислотой воздуха.

Т а 6 л и на 17
ЛЬ 1
эго стек-
Наименова¬
ние добав¬
ки в проц.
от веса
жидкого
стекла
Предел прочности при сжатии, кг\см2 , при сроках
испытания, дней
5? *
Й ^
° Я m
после
сушки
3
7
28
0-3
, 3-7
1
7-28
| I
28—9о| 90
Без добавки
140
135
* 210
300
105
130
65
Портланд¬
цемент 20%
105
100
1
i юо
135
72
70
70
85
135
NaaSiF6 15%
215
180
180
240
10)
100
112
95
170
2,0
Г ранулиро-
ванный
шлак 50%
150
175
140
230
125
120
123
110
236>
Шлак ко¬
тельный
210
230
170
235
140
120
125
130
235
50%
СаО 20%
20
35
31
31
19
25
125
15
37
Без добавки
150
155
1
170
280
6)
60
40
70
170
Портланд¬
цемент 20%
55
60
65
77
55
45
32
38
80
Na5SiF6 15%
180
190
190
240
108
120
137
145
16S
2,5
Гранулиро¬
ванный
шлак 50%
16)
135
150
160
106
100
70
90
160
Шлак ко¬
тельный
120
120
120
180
65
62
36
85
18>
50о/.
СаО 20%
18
Без добавки
112
95
100
100
75
62
35
60
70
Портланд¬
цемент 20%
17
12
8
Nas5iFe 15%
19
18
19
20
18
19
12
—
—
3,5
Гранулиро¬
ванный
шлак 50%
62
77
78
78
62
50
28
34
72’
Шлак ко¬
тельный
55
27
75
75
25
31
22
23
6&
50%
СаО 20%
9
В табл. 18 приведены показатели прочности при сжатии образ¬
цов, изготовленных из речного песка на жидком стекле с силикат¬
ным модулем 2 и 3,5 и удельным весом 1,4 с добавками вибромо-
лотого доменного гранулированного шлака, кремнефтористого на¬
трия (Na2SiF6), доменного гранулированного шлака и кремнефто¬
ристого натрия и вовсе без добавок.

' Расход жидкого стекла во всех случаях принимался равным
10% по весу. Кроме того, изготовлена серия образцов без жидку)-
го стекла на вяжущем доменном гранулированном шлаке, затво¬
ренном на воде с добавкой едкого натра. Едкий натр взят в том
количестве, в котором щелочь присутствует в жидком стекле с си¬
ликатным модулем 2, удельным весом 1,4, при расходе его в коли¬
честве 10%.
Образцы хранились в естественных и влажных условиях, а так¬
же в воде.
Таблица 18
Наименование вяжущего
и добавки
Предел прочности при сжатии, кг/смs, при сроках
хранения, дней
7
хранение
на воздухе
28
1—28
хранение
на воздухе
хранение
во влажных
условиях
хранение
в воде
Жидкое стекло с мо¬
дулем 2 10%, гранулиро¬
ванный шлак 10%
i
85 | 138
1
138
169
Гранулированный шлак
10%, NaOH 1,Зо/о
30
56
53
60
Жидкое стекло с моду- j
л ем 2 10%, гранулиро- |
ванный шлак 10% j 170
176
10
10
Жидкое стекло с моду¬
лем 2 10%, гранулиро¬
ванный шлак 10%,
NaaSiFe 1%
190
190
135
i 78
Жидкое стекло с моду¬
лем 3,5 10%, гранулиро-
рованный шлак 10%.
Na2SiF6 1о/0
1
г
90 | 125
1
1
50
8)
Жидкое стекло с моду¬
лем 2 10% , NaaSiF6 1%
j
40 | 40
10
10
Жидкое стекло с моду- ! [
лем 3,510%, Na2SiF6 1% 50 | 52
41
50
Жидкое стекло с моду¬
лем 2 10%
30
100
0
0
Жидкое стекло с моду¬
лем 3,5 10%
90
50
120
0
0

На основании результатов табл. 18 можно сделать следующие
выводы: добавка к низкомодульному жидкому стеклу гранулиро¬
ванного шлака позволяет получать на его основе изделия, тверде¬
ющие при хранении во влажных условиях и в воде.
Гранулированный шлак, вступая в химическое взаимодействие,
с едким натром, приобретает свойства вяжущего, твердеющего' в
воде. Увеличение содержания в шихте едкого натра увеличивает
вяжущие свойства гранулированного шлака. Уменьшение его со¬
держания приводит к уменьшению этих свойств.
Добавка гранулированного шлака к высокомодульнбму стеклу
не приводит к образованию вяжущего, твердеющего в воде и при
влажных условиях хранения.
Можно предположить, что это происходит в результате недо¬
статочного количества щелочи в жидком стекле.
Достаточную степень водостойкости приобретает материал при
добавке к шихте на низкомодульных стеклах гранулированного
шлака и кремнефтористого натрия. В этом случае возрастает и его
прочность. Однако хранение во влажных условиях не дает положи¬
тельных результатов.
При высокомодульных стеклах в этом случае водостойкость си*
ликатных композиций несколько падает, но все же она выше водо¬
стойкости при добавке к ним только одного гранулированного шла¬
ка.
При высокомодульных стеклах достаточной степенью водостой¬
кости обладают изделия при добавке только кремнефтористого на¬
трия. Хранение во влажных условиях дает худшие результаты. Эта
же добавка к шихте на низкомодульном стекле меньше повышает
водостойкость изделий.
Следует полагать, что применение перечисленных добавок сде¬
лает возможным получение на жидкостекольном вяжущем доста¬
точно водостойких и даже набирающих прочность в воде строи¬
тельных материалов- Можно предполагать, что дальнейшие иссле¬
дования в этой области позволят значительно увеличить ассорти¬
мент таких добавок.
Получение прочных атмосфероустойчивых и водостойких изде¬
лий из грунтосиликатов в кратчайшие сроки возможно при введе¬
нии добавок (органические и неорганические кислоты, раствори¬
мые соли щелочных, щелочноземельных и других металлов) путем
горячей пропитки.
Проведенное большое количество исследований показало эф¬
фективность такого способа получения изделий из грунтосилика¬
тов.
Наряду с другими веществами, исследовалась возможность по¬
лучения грунтосиликатов путем пропитки хлористым кальцием---
дешевым и вырабатываемым промышленностью в больших коли¬
чествах химическим продуктом.
Рансомом предложен способ получения искусственных камней
яа жидком стекле путем пропитки их в хлористом кальции. Для
91

этой цели применялась шихта из кварцевого песка, смешанного с
жидким стеклом с удельным весом 1,7. После некоторого затвер¬
дения камни погружались в раствор хлооистого кальция с удель¬
ным весом 1,4.
После обработки в хлористом кальции производилась промыв¬
ка камней в холодной воде с целью удаления образовавшегося в
результате реакции хлористого натрия.
Процесс изготовления камней упомянутым способом длитель¬
ный, а прочность, полученная в результате пропитки в холодном
растворе СаСЬ, невелика. Морозостойкость таких изделий недоста¬
точна. В результате длительной промывки холодной водой частич¬
но выщелачивается хлористый натрий. При этом прочность камнт
не повышается; а даже несколько падает. Поэтому такая техноло¬
гия не является эффективной и необходимо разработать техноло¬
гию, позволяющую полностью использовать ценные свойства при¬
меняемых материалов.
При этом ставилась задача сокращения продолжительности
технологического цикла изготовления конструкций (от момента за-
гружения компонентов в смесительный агрегат до возможности
применения конструкции в дело) до 2—3 часов с помощью широ¬
ко применяемых методов тепловлажностной обработки или близких
к ним.
Самым длительным процессом современной технологии произ¬
водства строительных конструкций и деталей- является твердение
конструкций—набирание необходимой прочности.
Поэтому прежде всего необходимо было выяснить оптимальный
режим пропитки и возможность применения для изделий на жид¬
ком стекле методов тепловлажностной обработки.
Установлено, что оптимальным режимом пропитки является про¬
питка в горячем, вплоть до температуры кипения, хлористом каль¬
ции.
В табл. 19 приведены показатели прочности на растяжение к
сжатие образцов, подвергшихся пропитке в горячем растворе хл*ь
Таблица 19
Наиме¬
нование
грунта
Срок
испытаний
Предел прочности образцов, кг/сл2, при времени
пропитки СаС12, мин.
15
30
45
60
90
180
Песок
речной
70%,
еупесь
30%
Сразу после
пропитки
7 дней
0-7 .
28 .
30/220
32/260
28/210
32/260
30/225
32/250
28/210
32/260
32/270
33/300
30/260
34/310
33/300
35/325
30/280
35/330
33/300
35/320
30/280
35/330
31/310
35/320
31/285-
35/34а
92

Продолжение табл. 19
Наиме¬
нование
грунта
Срок
испытаний
Предел прочности при сжатии, кг/смг, при времени
пропитки в CaClj, мин.
15
30
45
60 ;
90
180
Песок
Сразу после
речной
пропитки
22/150
22/150
22/150
23/150
—
—
7 дней
23/160
24/160
23/160
24/160
—
—
0-7 .
18/130
18/140
19/145
20/135
—
24 .
23/160
24/165
23/160
23/165
—
■—
Примечание. Прочность образцов при растяжении показана в чи¬
слителе, а при сжатии — в знаменателе.
рпстого кальция с удельным весом 1,35 при температуре 100—110°
в течение различного времени.
Шихта изготовлялась на жидком стекле с силикатным модулем
2,33 и удельным весом 1,5. Жидкое стекло бралось в количестве
10% от веса заполнителей.
Погружение образцов в раствор производилось сразу после
формовки, а испытания — после их остывания.
Из табл. 19 видно, что оптимальное время пропитки для более
пористого материала (изготовленного из речного песка) всего 15
минут, а для более плотного материала 60 минут. Очевидно, в этом
случае решающим фактором является как скорость химического
взаимодействия между жидким стеклом и хлористым кальцием,
так и скорость проникновения хлористго кальция в массу изделия.
При применении вакуумирования 10—15 минут может оказаться
достаточным сроком для пропитки грунтосиликатов, независимо
от их плотности.
С целью выщелачивания из изделий непрореагированного хло¬
ристого кальция и образовавшегося в результате реакции хлори¬
стого натрия автором применялись следующие виды тепловлаж¬
ностной обработки: кратковременная пропарка при атмосферном
давлении в автоклавах и обработка в горячей воде, а также сушка
при температуре 100—150°.
Приведенные в табл. 20 данные о прочности образцов свиде¬
тельствуют о том, что все перечисленные виды обработки (после
пропитки в горячем растворе хлористого кальция) дали положи¬
тельные результаты.
Образцы по изготовлении пропитывались в растворе СаСЬ, а
затем загружались в пропарочную камеру, автоклав, в сушильный
шкаф или опускались в кипящую воду.
93

Предел прочности образцов, кг/см
соответствующей обработке
*, при
Наимено¬
вание
грунта
Сроки
испытаний
пропитка
60 мин.
кипяче¬
ние
в воде
2 часа
пропарка
в автоклаве
при давле¬
нии 2 атм
2 часа
пропарка
2 часа
сушка
при 150а>
2 часа
Песок реч¬
ной 70%,
супесь 30%
Сразу после
изготовления
7 дней
0-7 .
28 .
33/300
35/325
30/280
35/330
32/320
35/325
31/290
35/335
31/320
35/330
32/300
36/340
33/310
35/330
31/301
35/340
35/360
' 32/320
32/300
35/340
П«сок
речной
1
I
Сразу после
изготовления
7 дней
0-7 .
28 ,
22/150
23/160
18/130
23/;60
21/160
23/160
20/140
23/160
22/164
24/ 70
22/150
24/170
23/170
24/170
22/150
24/170
25/190
25/170
21/160
25/190
Примечание. Прочность образцов при растяжении показана в чи¬
слителе, а при сжатии — в знаменателе.
Как видно из табл. 20, все виды тепловлажностной обработка
приводят к повышению прочности и водостойкости образцов.
В результате тепловлажностной обработки или сушки происхо¬
дит вымывание или выплавление хлористого натрия и избытка
хлористого кальция.
Время обработки в горячей воде (температура 90—100°) может
быть сокращено до 30—60 минут в зависимости от размеров изде¬
лий и плотности материала.
В результате всех перечисленных видов обработки объемный
вес изделий сразу после тепловлажностной обработки по сравне¬
нию с их весом после пропитки в хлористом кальции сокращается
на 10—15%-
Сушка образцов не приводит к полному удалению хлористого
кальция и натрия. Поэтому ее целесообразно сочетать с кратко¬
временной обработкой изделий в горячей воде.
В табл. 21 приведены результаты химического анализа осадка
(в проц.), образовавшегося после испарения воды, в которой про¬
изводилось кипячение образцов, сразу после пропитки в горячем
растворе хлористого кальция.
В соответствии с приведенными результатами анализа можно
сделать следующие предположения. В результате обработки об¬
разцов в кипящей воде из них вымываются в значительном коли¬
честве продукты реакции хлористого кальция с жидким Стеклом.
94

Таблица 2F
Анализируемое
вещество
п. п. п.
Соедржание окислов
Всего-
SiOa J А1аОз
FeaOsj ТЮа
Cat)
MgO
S03
Осадок после
кипячения образ¬
цов в воде, про¬
питанных в рас¬
творе СаС12 •
52,29
2,92
0,47
0,28
34,60
2,56
1 >71
94,83-
Образованный в результате реакции коллоидный гель БЮг
почти не вымывается, и можно считать, что в результате обработки
горячей водой он упрочняется. Присутствие в осадке незначитель¬
ного количества Si02 можно отнести за счет заполнителя (песка),,
попавшего в раствор из образцов-
В табл. 22 приведены результаты исследований образцов, изго¬
товленных из песка речного, песка овражного, супеси, суглинка и
лесса на жидком стекле с силикатным модулем 2,33 и удельным
весом 1,5. Стекло бралось в количестве 10% от веса заполнителя.
Сразу после изготовления образцы пропитывались в горячем
растворе СаС12 с удельным весом 1,35.
Пропитка производилась в течение одного часа. Сразу после-
пропитки (то есть через 1 час после формовки) образцы приобре¬
тают высокую прочность.
Соотношения между прочностями при сжатии, растяжении и
растяжении при изгибе примерно такие же, как и у бетонных об¬
разцов на цементном вяжущем.
Обращает на себя внимание тот факт, что при погружении об¬
разцов в воду сразу после изготовления или вскоре после этого'
прочность их в большинстве случаев незначительно уменьшается..
Однако при высушивании образцов она полностью восстанавлива¬
ется. Объясняется это, очевидно, свойством свежеосажденного
кремнегеля адсорбировать влагу.
Прочность образцов растет во времени по мере их высыхания.
Водопоглощение грунтосиликатов весьма незначительное (5—6%)
при пористости до 26%.
Грунтосиликаты обладают высокой степенью морозостойкости
(по данным И. А. Пашкова). Образцы составов № 2 и 3 (см. табл.
22), а также состава : песок речной 70%, супесь 30% в резуль¬
тате 50-кратного замораживания в насыщенном водой состоянии
при температуре—20° и оттаивании при температуре 20+5° ника¬
ких внешних изменений не получили. Потеря прочности составила
около 12%.
Образцы состава № 1 (см. табл. 22) выдержали 25-кратное за¬
мораживание.
95.

Таблица 22
Предел прочности, кг/см2, при сроках испытания,
дней
4
«о
ЕГ
О
о.
с
№
соста¬
ва
Состав
шихты
Виды
испытаний
после изготовле¬
ния
3
7
28
0—1
0-7
3—28
7-28
при высушива¬
нии до постоян¬
ного веса
Объемный вес, т
Удельный вес, т /
Пористость, проц
Плотность, проц.
аГ
я
X
<и
а
о
ч
См
о
с
о
е=С
О
CQ
1
Песок реч¬
Сжатие
140
180
180
200
180
180
180
182
260
ной, жидкое
стекло 10%
Растяжение
Растяжение
прн изгибе
15,6
18,5
36
20
39
21,5
39
13
9
31
13
14
32,5
—
1,88
2,54
26
74
5,2
2
Супесь,
Сжатие
	*
335
335
350
320
320
295
300
580

_

жидкое стек¬
ало 10%
Растяжение
Растяжение
при изгибе
28
33
37
37
90
28
28
74
32
32
87
—
2,03
^,50
18,7
81
5,9
3
Песок ов¬
Сжатие
335
335
340
340
335
315
285
310
450
_

ражный,
жидкое стек¬
Растяжение
Растяжение
27
31
31
40
29
30
33
33
—
1,97
2,55
22,6
79
5,5
ло 10%
при изгибе
55
69
69
73
69
67
4
Лесс, жид¬
кое стекло
10%
Растяжение
30
28
30
35
26
25
27,5
28
—
—
—
—
—
—
5
Суглинок,' Растяжение
жидкое стек-J
ло 10% j
25
32
32
32
| 30
29
32
32

Образцы состава № 1, пропитанные в растворе СаС12 при темпе¬
ратуре 10—15° в течение двух и шестнадцати часов, дали худшие
результаты при испытании на морозостойкость и выдержали всего
15	циклов замораживания, что совпадает с данными Б. А. Ржани-
цына.
Образцы того же состава, пропитанные при температуре 50 —
60°, выдержали 25 циклов замораживания-
Таким образом, повышение температуры пропитки приводит к
увеличению морозостойкости грунтосиликатов.
Прочность и водостойкость образцов состава № 1 с повышени¬
ем температуры пропитки также увеличиваются.
Образцы упомянутых составов, пропитанные в горячем раство¬
ре СаС12, а также образцы, подвергшиеся кратковременной обра¬
ботке в горячей воде в пропарочной камере или автоклаве с целью
примерного определения их атмосфероустойчивости, попеременно
насыщались водой и высушивались при температуре 150—200°.
В результате 25-кратного повторения этого процесса никаких
изменений на поверхности образцов не. было отмечено. При этом
прочность их повысилась. Исключение составляют образцы состава
№ 1, в которых произошло разрушение граней.
Следует отметить, что речной песок в чистом виде является пло¬
хим заполнителем для грунтосиликатов. Основной причиной, оче¬
видно, является окатанность его граней, что понижает степень сце¬
пления его с вяжущим. В результате этого возможна потеря проч¬
ности изделий во времени. Поэтому рекомендуется к песку подме¬
шивать грунты, содержащие мелкодисперсные фракции. При выбо¬
ре мелкодисперсных грунтов для этой цели необходимо учитывать
модуль применяемого жидкого стекла.
Добавка пылевидных глинистых и лессовидных грунтов при вы¬
сокомодульных стеклах приводит к снижению прочности.
Во всех случаях хорошие результаты дает добавка к шихте ме¬
ла или молотых известняков. Если прибавить к шихте б—10% (по
весу) молотых известняков, то прочность изделий повысится боЛее
чем на 30%.
При изготовлении изделий следует следить за тем, чтобы они
полностью были пропитаны раствором СаС12. В результате непол¬
ной пропитки понижается водостойкость изделий и их прочность,
так как вода, проникая через поры, выщелачивает жидкое стекло
изнутри изделия (не пропитанного раствором СаС12).
В случае неполной пропитки изделие состоит как бы из двух
материалов, обладающих различными физическими свойствами.
Наружная часть изделия (пропитанная) состоит из материала,
который в первое время поглощает воду в результате наличия сво¬
бодного СаС12 и обладает иным коэффициентом линейного расши¬
рения, чем материал внутренней части (не пропитанный растворов
СаС12). Изменение влажности или температуры окружающего воз¬
духа приводит к появлению трещин в изделии, а при заполнителе
7-80
97

из чистого речного песка в некоторых случаях — к разрушению из¬
делий.
Обращает на себя внимание значительный рост прочности образ¬
цов при их высушивании после пропитки в растворе СаС12- Однако
высушенные образцы с течением времени адсорбируют влагу из
окружающего воздуха, следствием чего является увеличение их ве¬
са и снижение прочности. Поглощение влаги происходит в резуль¬
тате неполного удаления в процессе сушки из образцов избытка
СаС12 и образовавшегося в результате реакции NaCl.
Поглощают влагу в течение длительного времени образцы, про¬
питанные только в растворе хлористого кальция- Поэтому обработ¬
ка их горячей водой или паром является необходимой с целью уда¬
ления адсорбирующих влагу и выступающих на их поверхности
солей..
Испытания образцов, изготовленных на жидком стекле с сили¬
катным модулем 3,5 и вышеописанных заполнителях, показали, что
в большинстве случаев их прочность в результате применения бо¬
лее высокомодульного стекла снизилась.
В табл. 23 приведены результаты испытаний образцов, изготов¬
ленных из смесей различных грунтов на жидком стекле с сили¬
катным модулем 2,33 и удельным весом 1,5. Изготовление образцов
производилось по аналогии с вышеописанными.
Таблица 23
Наименование
грунта
Вид испытания
Предел прочности образ¬
цов, кг/см2, при сроках
испытания, дней
7
28
0-7
7—28
Песок речной
лесс 70%
30%,
Сжатие
Растяжение
Растяжение
при
изгибе
220
13
20
250
16
25
174
11
17
230
12
2а
Песок речной
лесс 50%
50%,
Сжатие
Растяжение
Растяжение
при
изгибе
225
13
25
243
25
27
166
12
22
ш
15
24-
Песок речной
лесс 30%
70%,
Сжатие
Растяжение
Растяжение
при
изгибе
245
22
43
295
23
43
250
20
43
240
23
44
Песок речной
суглинок 30%
70%,
Сжатие!
Растяжение
Растяжение
при
изгибе
365
30
52
370
30
58
265
16
45
300
17
52
Песок речной
суглинок 50%
50%,
Сжатие
Растяжение
Растяжение
при
изгибе
215
17
45
220
20
62
140
11
40
145
13
50
98

Продолжение табл. 23
Наименование грунта
Вид испытания
Предел прочности образ¬
цов, кг/см2, при сроках
испытаний, дней
7
28
0—7
7—28
Лесок речной 30%,
суглинок 70%
Сжатие
Растяжение
Растяжение
при
изгибе
160
7
25
162
10
35
100
4
22
120
6
34
Песок Вольский 70%,
супесь 30%
Сжатие
Растяжение
Растяжение
при
изгибе
365
45
70
380
46
70
280
23
49
285
26
5а
Песок Вольский 50%,
супесь 50%
Сжатие
Растяжение
Растяжение
при
изгибе
415
40
88
420
44
93
335
30
66
385
41
70
Песок Вольский 30%,
супесь 70%
Сжатие
Растяжение
Растяжение
при
изгибе
450
48 1
83
485
48
90
400
38
405
40
73
Песок речной 50%,
супесь 50%
Сжатие
Растяжение
Растяжение
при
изгибе
400
39
71
405
40
76
300
36
365
38
70
Песок речной 30%,
супесь 70%
Сжатие
Растяжение
Растяжение
при
изгибе
430
31
63
440
35
63
375
32
375
35
53
Песок речной 70%,
зола-унос 30%
Сжатие
Растяжение
Растяжение
при
изгибе
365
18
30
<375
19
280
17
29
280
17
30
Песок речной 50%,
зола-унос 50%
Сжатие
Растяжение
Растяжение
при
изгибе
190
10
20
260
14
24
165
12
17
195
14
23
Песок речной 30%,
зола-унос 70%
Сжатие
Растяжение
Растяжение
при
изгибе
80
6
13
93
6
13
73
6
13
93
б
13
Данные табл. 23 говорят о том, что грунты в самых различных
сочетаниях могут служить заполнителями для производства грун¬
тосиликатов. На их основе могут быть получены строительные ма¬
териалы с различными физико-механическими свойствами. Грунто¬
силикатные композиции, заполнителями в которых служат различ¬
ного рода пески, легко пропитываются раствором СаСЬ. При до¬
99

бавлении к пескам лессов, суглидасов, глин и других веществ про¬
питка несколько затрудняется по мере увеличения содержания
мелкодисперсных грунтов. Однако она может быть осуществлена
в естественных условиях, то есть путем постепенного погружения
изделий в раствор СаСЬ.
Грунтосиликатные композиции, заполнителями в которых слу¬
жат только мелкодисперсные вещества (лесс, глина и др.) для
обеспечения быстрой и полной пропитки требуют применения ва-
куумирования или пропитки под давлением. '
Грунтосиликатные композиции могут армироваться стальной
арматурой, стекловолокном и арматурой органического происхож¬
дения (дерево, камыш и др.).
Жидкое стекло не оказывает химического воздействия на
сталь, а следовательно, не коррозирует ее.
Щелочь, содержащаяся в жидком стекле, является надежной
защитой стальной арматуры от вредного воздействия на нее раз¬
личных солей и окислов, содержащихся в грунтах и добавках-
Пропитка грунтосиликатных композиций раствором хлористо¬
го кальция или растворами других солей, содержащих хлор, как
показали исследования, не приводят к коррозии арматуры. В пер¬
вые дни после изготовления и пропитки изделий на арматурных
стержнях местами появляются темные пятна, которые в течение
длительного времени (наблюдения велись в течение 9 месяцев)
остаются почти без изменений.
При обработке пропитанных изделий горячей водой коррозий¬
ных явлений не наблюдалось вообще.
Технология изготовления конструкций и изделий
из грунтосиликатов
Процесс изготовления конструкций и изделий из грунтосили¬
катных композиций заключается в следующем. Заполнители, раз¬
личные грунты и отходы производств в рыхлом состоянии переме¬
шиваются с жидким стеклом и добавками, применяемыми в по¬
рошкообразном виде. Приготовленная равномерно перемешанная
масса укладывается в формы и уплотняется любым из известных
способов. Если добавки применяются в виде растворов или в газо¬
образном состоянии, то их вводят путем пропитки уже отформо¬
ванных изделий и конструкций. В зависимости от применяемых
добавок отформованные образцы хранятся в воздушно-сухих или
во влажных условиях.
Для ускорения процесса твердения изделия подвергаются суш¬
ке или тепловлажностной обработке путем пропаривания при ат¬
мосферном или повышенном давлении, а также путем - обработки
горячей водой.
После приобретения необходимой прочности изделия и конст¬
рукции употребляются в дело.
100

Форму и размеры конструкций и изделий из грунтосиликатов
можно принимать такие, как бетонных, железобетонных и прочих
изделий.
Поэтому для изготовления грунтосиликатных конструкций мо¬
жет быть использовано применяемое в строительном производстве
оборудование, а для строительства зданий—имеющаяся проектная
документация.
Материалы
Заполнителями при производстве грунтосиликатов могут
служить любые грунты, приведенные в рыхлое состояние, и отхо¬
ды производств—золы, шлаки котельные, шлаки доменные грану¬
лированные, отвальные и др.
Необходимая влажность заполнителей определяется в зависи¬
мости от их дисперсности и удельного веса применяемого жидко¬
го стекла, то есть в зависимости от требуемого водовяжущего от¬
ношения.
Добываемые из карьеров грунт или отходы производств из от¬
валов применяются с их естественной влажностью, подсушивают¬
ся или же увлажняются в зависимости от вышеупомянутых усло¬
вий.
Вяжущее — жидкое стекло — в зависимости от химического
состава и физического состояния заполнителей подбирается по си¬
ликатному модулю и удельному весу.
Для песчаных, заполнителей, содержащих незначительное ко¬
личество глинистых примесей (до 5%), может применяться высо¬
комодульное или низкомодульное жидкое стекло с удельным весом
1,4—1,6.
Для заполнителей, содержащих значительное количество гли¬
нистых и лессовидных примесей (лесс, лессовидные суглинки, су¬
песь, суглинки, глины), а также для отходов производства реко¬
мендуется жидкое стекло с силикатным модулем 2—2,5. Удель¬
ный вес его может приниматься 1,2—1,5 в зависимости от круп¬
ности заполнителя.
Добавками могут служить любые вещества органическо¬
го и неорганического происхождения, увеличивающие атмосферо-
устойчивость, водо- и морозостойкость силикатных композиций, ус¬
коряющие процессы их твердения, увеличивающие их прочность,
а также вещества, увеличивающие вязкость жидкого стекла и др.
Наиболее распространенными (не дефицитными) добавками яв¬
ляются доменные гранулированные и отвальные шлаки, кремне-
фтористый натрий, хлористый кальций (водный раствор), топоч¬
ные газы, газы, являющиеся отходами различных производств и со¬
держащие в большом количестве СОг и другие газообразные про¬
дукты, реагирующие со щелочными силикатами.
Количество вводимых порошкообразных добавок, а также вре¬
мя обработки изделий растворами и газами определяется экспери¬
ментальным путем.
101

Перечисленные добавки повышают атмосфероустойчивость и
водостойкость изделий.
В качестве добавок можно использовать большое количество
более дефицитных веществ как порошкообразных, так и раство¬
ров, которые могут употребляться для этой цели после соответ¬
ствующей лабораторной проверки.
Кроме упомянутых, могут вводиться добавки, повышающие ме
■хайическую прочность грунтосиликатных композиций.
Ж такого рода добавкам (весьма распространенным) относят¬
ся окислы двух- и трехвалентных металлов. Они оказывают так¬
же влияние на степень водостойкости и атмосфероустойчивости
грунтосиликатов. Однако при принятых методах тепловой и те¬
пловлажностной обработки их действие в этом направлении весь¬
ма замедленно и практически может не учитываться.
Такие добавки должны употребляться в сочетании с добавка¬
ми, повышающими водостойкость и атмосфероустойчивость грунто¬
силикатных композиций.
Необходимое количество добавки, вводимой в шихту, зависит
от количества в ней жидкого стекла, его удельного веса и модуля.
Удельный вес растворов, которыми производится пропитка от¬
формованных изделий, должен подбираться в зависимости от их
Ллотности.
Подбор состава
Прочность грунтосиликатных композиций зависит от многих
факторов и в первую очередь от химического и механического
состава заполнителей, модуля жидкого стекла, от количества
жидкого стекла и его удельного веса (то есть от водовяжущего
отношения), а также от степени уплотнения и от характера и
количества вводимых добавок.
Все эти факторы в значительной степени оказывают влияние
на прочность изделий.
Поэтому грунтосиликатные составы с нужными показателями
механической прочности должны определяться путем лаборатор¬
ного подбора.
Механический состав может изменяться путем смешивания в
различных пропорциях грунтов в зависимости от дисперсности их
частиц. Грунты, состоящие только из крупнодисперсных частиц, до
необходимой тонины могут измельчаться на вибромельницах.
Модуль жидкого стекла может уменьшаться посредством до¬
бавки соответствующего кличества едкого натра, а удельный
вес — добавкой воды. После разбавления жидкого стекла до не¬
обходимого удельного веса его следует нагревать до кипения.
Уменьшение удельного веса можно произвести за счет применения
увлажненных заполнителей, однако этот способ дает худшие ре¬
зультаты.
f102

Приготовление массы
Масса для формования грунтосиликатных изделий в зависи¬
мости от механического состава заполнителей может приготов¬
ляться в растворомешалках, на бегунах или других смеситель¬
ных агрегатах, обеспечивающих равномерное перемешивание за¬
полнителя с жидким стеклом и добавками (в случае, если послед¬
ние вводятся в шихту).
Для более равномерного перемешивания жидкого стекла с до¬
бавками их следует предварительно перемешивать в отдельном
агрегате (если это позволяет химическая активность добавок), а
затем с заполнителем. Если это приводит к значительному ускоре.-
нию схватывания шихты, то добавку следует, вводить в заполни¬
тель, перемешивать с ним, а затем добавлять вяжущее. В резуль¬
тате перемешивания должна быть получена слегка влажная, од¬
нородная по цвету и составу масса.
Формование массы
Приготовленная масса укладывается в формы и уплотняется
одним из известных способов: вибрированием, прессованием под
давлением 50—100 кг/см2 и более, трамбованием, прокатом и т. д.
Вибрирование должно производиться высокочастотными вибра¬
торами с частотой колебаний 8—10 тыс. в минуту (в зависимости
от состава заполнителей). При отсутствии высокочастотных вибра¬
торов вибрирование следует производить х пригрузом.
Формование стеновых пустотн>1х "блоков может производить¬
ся на обычных формовочных станках, широ^ применяемых длч
изготовления шлакобетонов (фис. 6), уплотнение массы на кото¬
рых производится вибрированием с последующим прессованием.
Хорошее качество блоков (рис. 7) получается при замене вибра¬
торов, которыми оборудованы такие станки (с частотой колебаний
3000—4000 тыс. в минуту), высокочастотными вибраторами.
Для уменьшения объемного веса стеновых блоков в шихту це¬
лесообразно добавлять природные или искусственные пористые
материалы.
Для изготовления армированных конструкций необходимо нац-
лежащим образом фиксировать положение арматуры для создания
защитного слоя, равного, в зависимости ст плотности грунтосили-
ката, 2—3 см. Применение для армированных конструкций толь¬
ко крупных или средней крупности песков не рекомендуется, так
как в результате большого количества крупных пор возможна
коррозия арматуры. Во избежание этого необходима добавка
мелкодисперсных грунтов, молотого песка или известняка.
Опалубка должна быть со съемной бортовой оснасткой, кото¬
рая снимается после формовки изделий, а изделие вместе с под¬
доном направляется для дальнейшей обработки.
При введении добавоч непосредственно в шихту отформован¬
ные изделия в целях ускорения твердения могут направляться
103

в сушку. При введении добавок, обеспечивающих твердение изде¬
лий при водном хранении (различные шлаки и пр.), изделия на¬
правляются в тепловлажностную обработку. Сушка и тепловлаж-
Рис. 6. Формовочный станок,
Рис. 7. Отформованные стеновые блоки.
ностная обработка весьма непродолжительны (1—4 часа). После
этого изделия могут употребляться в дело.
Изделия могут также набирать прочность при хранении в есте¬
ственных условиях.
104

Если добавка вводится путем пропитки, то отформованные из¬
делия с поддонами погружаются в ванну с раствором соответст¬
вующей добавки.
В случаях горячей пропитки раствор в ванне предварительна
подогревается до температуры кипения или близкой к ней. Изде¬
лие должно быть пропитано полностью, для чего погружение его
в раствор производится постепенно, таким образом, чтобы полное
погружение в раствор происходило в течение 10—20 минут в за¬
висимости от размера изделия и механического состава заполни¬
телей.
Медленное погружение необходимо для возможности удаления
из пор изделия воздуха и заполнения их раствором добавки.
Время пропитки изделия и выдерживание его в растворе уста¬
навливаются опытным путем и могут изменяться от 15 до 90 ми¬
нут в зависимости от характера добавки, удельного веса раствора,
формы изделия, механического состава заполнителя й степени
уплотнения.
'ис. .8. Пропитка стеновых блоков в растворе хлористого
\	кальция.
На рис. 8 показана пропитка стеновых блоков в растворе хло¬
ристого кальция в цеху грунтосиликатных изделий Дарницкого-
.шелкового комбината.
В процессе пропитки жидкое стекло реагирует с добавкой. В
результате химического взаимодействия между ними образуются
растворимые натриевые или калиевые соли и нерастворимые сое¬
динения, которые скрепляют {склеивают) частицы заполнителя
между собой.
105

Кроме того, в теле изделия остается избыток не прореагиро¬
вавшей с жидким стеклом добавки. Очень часто в виде добавок
применяются вещества, обладающие гигроскопичностью (СаС12,
MgCl2). В этом случае наличие непрореагировавшей добавки в
теле изделия затрудняет его сушку.
С целью выщелачивания из изделий образовавшихся раство¬
римых солей и избытка добавки сразу после пропитки их следует
обрабатывать горячей водой или паром.
Время обработки определяется экспериментальным путем
(30—120 минут).
На рис- 9 показана обработка горячей водой грунтосиликатных
•блоков после пропитки их в растворе хлористого кальция.
Рис. 9. Обработка стеновых блоков горячей водой.
После пропитки и тепловлажностной обработки изделия при¬
обретают необходимую прочность и могут употребляться в дето
(рис. 10). Влага, содержащаяся в изделиях, постепенно испаряет¬
ся под влиянием температуры окружающего воздуха.
Наличие влаги в большистве случаев не является препятстви¬
ем к укладке конструкций в дело, так как к моменту окончания
строительства и сдачи здания в эксплуатацию она испарится.
В случаях необходимости монтажа конструкций в состоянии
нормальной влажности последние подвергаются кратковременной
искусственной сушке при температуре 50—150°.
В процессе производства грунтосиликатных изделий обязатель¬
ному контролю и проверке должны подвергаться: влажность за¬
полнителя, силикатный модуль и удельный вес жидкого стекла,
качество перемешивания массы и степень ее уплотненит, удель¬
106

ный вес и химический состав раствора добавки, а также его тем¬
пература, полнота пропитки и пр.
Проверка удельного веса и химического состава раствора до¬
бавки должна производиться регулярно, так как в процессе про¬
питки в нем частично растворяются вымываемые из изделий на¬
триевые и калиевые соли и другие растворимые вещества, обра¬
зовывающиеся в процессе химического взаимодействия между
жидким стеклом и добавкой.
Рис. 10. Готовые стеновые блоки.
Это приводит к постепенному изменению химического состава
раствора. Кроме того, происходит изменение его удельного веса в
связи с интенсивным испарением и переходом раствора в изделие.
Проверка изменения состава раствора производится путем хи¬
мического анализа, а влияние этого изменения на прочность изде¬
лий—путем испытаний контрольных образцов. В первое время
проверки производятся через 24—48 часов. В дальнейшем, после
определения закономерностей этих изменений, проверки могут
производиться реже.
Ванны для пропитки изделий должны изготовляться из нержа¬
веющей стали и иметь как можно меньше сварных швов, подвер¬
гающихся коррозии.
107

При применении газообразных добавок отформованные изде¬
лия в специальных камерах обрабатываются различными газооб¬
разными продуктами. Для этой цели могут использоваться топоч¬
ные газы, очищенные от механических примесей, или газообразные
отходы различных производств. Обработка грунтосиликатных из¬
делий газообразными веществами производится при атмосферном
и повышенном давлении. Хорошие результаты могут быть полу¬
чены при принудительной пропитке изделий. Обработка изделии:
газообразными веществами заключается в том, что, проникая в.
поры отформованного изделия, они реагируют с жидким стеклом.
В результате химического взаимодействия образуются раствори¬
мые и нерастворимые в воде соединения, химический состав кото¬
рых в основном зависит от характера применяемых газов. Рас¬
творимые соединения могут выщелачиваться из изделий путем
их тепловлажностной обработки.
Скорость нарастания прочности изделий в этом случае в ос¬
новном зависит от скорости и полноты их пропитки.
Следует полагать, что при соответствующей разработке техно¬
логии производства грунтосиликатных изделий путем их пропит-
Рие. 11. Установка для производства грунтосиликатных изделий
на Дарницком шелковом комбинате.
ки газообразными веществами можно будет сократить технологи¬
ческий цикл производства. Такая технология даст возможность
существенно уменьшить стоимость изделий, так как газообразные
добавки обычно никем не используются и выпускаются в атмо¬
сферу.
Первый цех по производству грунтосиликатных изделий был
создан на Дарницком шелковом комбинате (рис. 11). Организато¬
108

ры этого производства Н. А. Матеюк, А. А. Дрозд, В. Г. Троицкий,
А. И. Коломиец и С, С. Шаталов, использовав для этой цели весо¬
ма простое оборудование, сделали возможным получение 16 мь сте¬
новых блоков в смену.
Оборудование цеха состоит из установки для сушки грунта;
растворомешалки емкостью 50 л со скиповым подъемником, уста¬
новленной на металлической площадке, к которой подвешено два
разгрузочных бункера емкостью 30 л каждый; ручного станка для
изготовления шлакоблоков; двух ванн для пропитки изделий в
горячем растворе СаС1г и в воде; монорельса грузоподъемно¬
стью 0,5 т.
Технологическая схема производства грунтосиликата следующая.
Технологическая схема производства грунтосиликата
Процесс изготовления стеновых блоков состоит в следующем.
Привезенный из карьера грунт подсушивается на сушильной уста¬
новке, после чего загружается в ковш скипового подъемника вме¬
сте с тертым мелом- Скиповым подъемником шихта загружается
в растворомешалку, в которой перемешивается в течение двух ми¬
нут, затем заливается жидкое стекло и продолжается перемешива¬
109

ние в течение трех минут. После этого смесь выгружается в бун¬
керы-дозаторы (рис. 12).
Из дозаторов смесь подает¬
ся в формовочный станок. От¬
формованные блоки вместе с
поддонами устанавливают на
металлическую раму (по 12
штук), которая тельфером по¬
дается к ванне с горячим рас¬
твором хлористого кальция.
Погружение блоков осуществ¬
ляется постепенно, в течение
10 минут. После 30 минут вы¬
держивания в растворе с по¬
мощью второго тельфера бло¬
ки вынимаются из раствора и
погружаются на 40 минут в го¬
рячую воду, затем отправляют¬
ся на склад или к месту стро¬
ительства.
Время полного технологиче¬
ского цикла не превышает 86
минут, что позволяет организо¬
вать производство изделий с
помощью передвижной уста¬
новки и изготавливать их непо¬
средственно у места строитель¬
ства, используя местный грунт.
Это позволит сократить до ми¬
нимума транспортные опера¬
ции.
Из описанных блоков воз¬
веден ряд сооружений, в том числе ведется строительство жилого
дома (рис. 13, 14).
ПЕНОГРУНТОСИЛИКАТ
Пеногрунтосиликат — пористый материал, полученный путем
смешивания различных грунтов или отходов производств с вспе¬
ненным раствором жидкого стекла.
Введение в смесь порошкообразных добавок, реагирующих с
жидким стеклом, приводит к быстрому ее твердению без тепловой
и тепловлажностной обработки.
В результате этого пеногрунтосиликаты выгодно отличаются от
всех известных вспененных (пористых) материалов простотой из-^
готовления, а также тем, что в виде заполнителей могут приме-
няться не только молотые, но и рыхлые грунты и отходы произ¬
водств в их естественном состоянии.
Получение пеногрунтосиликата возможно только при исполь¬
зовании пены как устойчивой во времени, так и способной удер-
110
Рис. 12. Выгрузка грунтосиликатной
смеси из растворомешалки
в бункер-дозатор.

Рис. 14. Строительство4' жилого дома из грунтосиликатных блоков.

живать во взвешенном состоянии немолотые частицы заполнителя.
Применяемая в настоящее время технология производства пе-
нобетонов состоит из нескольких этапов. Путем быстрого переме¬
шивания смеси из воды и пенообразователя получают пену. От¬
дельно приготовляют раствор, состоящий из вяжущего и мелко¬
дисперсного заполнителя. Пену смешивают с раствором при быст¬
ром перемешивании и смесь выливают в формы. Отлитые изделия
набирают прочность при длительной пропарке или тепловлаж¬
ностной обработке в автоклавах.
Процесс получения пенобетонных изделий весьма длительный
и трудоемкий, чем и можно объяснить малый объем производства
пенобетона. Характерным в этом процессе является то обстоя¬
тельство, что объем смеси после перемешивания пены, вяжущего
и заполнителя меньше объема пены до перемешивания.
Объясняется это тем обстоятельством, что пена, образованная
из смеси воды, пенообразователя и небольшого количества ста¬
билизатора-клея, не может сохранить свой первоначальный объем
при смешивании с вяжущим и заполнителем, имеющими объемный
вес больше единицы.
Такая пена не является достаточно устойчивой при немолотых
заполнителях. По этой же причине она недостаточно устойчива во
времени и не может сохранить постоянный объем в течение вре¬
мени, необходимого для твердения материала в естественных ус¬
ловиях. Применение в виде вяжущего жидкого стекла, которое
также служит стабилизатором пены, позволяет в значительных
пределах повысить ее устойчивость.
В результате проведенных исследований установлено, что наи¬
более устойчивая пена получается при быстром перемешивании
пенообразователя с жидким стеклом различного удельного веса.
Чем выше удельный вес жидкого стекла, тем более устойчивая
образуется пена.
Для получения пены описанным способом могут применяться
все известные пенообразователи.
В лабораторных условиях пена получилась следующим обра¬
зом. Смесь пенообразователя и жидкого стекла с силикатным мо¬
дулем 2,33 и удельным весом 1,5 перемешивалась мешалкой, вра¬
щающейся со скоростью 500—800 об/мин. В результате получа¬
лась пена, объем которой превышал суммарный объем исходных
материалов в три раза.
Пена сохранялась без особых изменений (кроме появления не¬
большого количества жидкости на дне сосуда) в течение 2—
4 часов.
В результате смешивания пены с заполнителями (мелкодис¬
персными или с обычным немолотым речным песком) объем смеси
увеличивался по сравнению с объемом пены.
При добавке к образованной пене воды в количестве 150 см3
на 1 кг жидкого стекла объем пены увеличивался более
чем в полтора раза.
112

Последующая добавка 150 смъ воды на каждый 1 кг жидкого
стекла привела к увеличению объема пены по сравнению с перво¬
начальным объемом в два с половиной раза.
После добавления к пене еще 150 сж3 воды объем ее увеличил¬
ся более чем в четыре раза, а по сравнению с объемом исходных
материалов — более чем в шесть раз.
При последующем увеличении содержания воды устойчивость
пены падала. Получение пены путем предварительного вспенива¬
ния смеси воды и пенообразователя с последующим постепенным
добавлением жидкого стекла приводит к худшим результатам —
устойчивость пены уменьшалась.
Таким образом, добавлением воды или уменьшением удельного
веса жидкого стекла можно регулировать объем получаемой пены.
Дальнейший процесс получения пеногрунтосиликата состоит из
следующих операций. В полученную пену при быстром перемеши¬
вании засыпается заполнитель и добавка. После тщательного пе¬
ремешивания смесь выливается в формы. Распалубка пеногрунто¬
силикатных изделий производится после приобретения ими доста¬
точной прочности (0,5—16 часов в зависимости от химической ак¬
тивности введенной добавки), при которой оци сохраняют полу¬
ченную при отливке форму.
Дальнейшее нарастание прочности изделий может происходить
на складе готовой продукции при хранении в естественных или
влажных условиях, а также в результате сушки или тепловлаж¬
ностной обработки. Условия хранения и виды ускоренной обра¬
ботки зависят от вводимых в шихту добавок.
Таким образом, технология производства пеногрунтосиликата
принципиально отличается от производства пенобетона.
Прежде всего при производстве пеногрунтосиликата пена об¬
разуется путем вспенивания вяжущего, жидкого ’стекла, одновре¬
менно являющегося и стабилизатором пены. При этом отсутству¬
ет отдельный процесс перемешивания вяжущего с заполнителем до
смешивания с пеной, так как заполнитель засыпается во вспенен¬
ное вяжущее.
Заполнитель может применяться мелкодисперсный или круп¬
ный немолотый и перемешиваться с пеной как в сухом, так и во
влажном состоянии.
'"ТГртг производстве пеногрунтосиликата все операции могут осу¬
ществляться,^ одной емкости, а не в трех, как это имеет место при
производстве Хен°бетона.
В табл. 24 к 25 приведены результаты исследований пено-
грунтосиликатных образцов различного состава.
Образцы, результаты испытаний которых помещены в табл. 24,
изготовлялись на жидком стекле с силикатным модулем 3,5 и
удельным весом 1,4, а в табл. 25 на жидком стекле с силикатным
модулем 2,33 и удельным весом 1,5.
Гранулированный доменный шлак во всех случаях применял¬
ся вибромолотый, а остальные заполнители — в их естественном
8—80
113

состоянии, кроме песка, который в некоторых составах применялся
вибромолотым, что соответствующим образом обозначено в приве¬
денных таблицах.
В результате этих исследований предполагалось определить,
практическую возможность получения пеногрунтосиликатов без
применения длительной тепловлажностной обработки и обжига,
обладающих достаточной атмосфероустойчивостью и водостойко¬
стью. Снижение их объемного веса рассматривалось как второ¬
степенная задача, которая в данной серии опытов не была разре¬
шена полностью.4
Таблица 24
Состав пеногрунтосиликата
Сроки хранения, дней
з *
S3
S К
о
ч
и
О „г
3
28
180
150—180
£ *
«О -
\© о
Ой
Водоп
щени(
проц.
Песок речной 32%, гранулиро¬
ванный шлак 52%, жидкое стекло
16%, пенообразователь
6
8
21
20
1100
21
Песок речной 59%, зола-унос
18%; гранулированный шлак 7%,
жидкое стекло ?6%, пенообразо¬
ватель .......
6
12
15
15
1400
22
Гранулированный шлак 60%,
жидкое стекло 40%, пенообразо¬
ватель .
70
76
203
210
1000
17
Песок речной 30%. гранулиро-
нанный шлак 40%, жидкое стек¬
ло 30%, пенообразователь
68
76
153
160
1250
25
Песок речной 60%, гранулиро-
нанный шлак 20%, жидкое стекло
20%, пенообразователь
17
28
39
38
140)
25
Песок молотый 60%, жидкое
стекло 40%, пенообразователь
23
47
75
75
1100
30
Лесс 35%, гранулиронанньм
шлак 30%, жидкое стекло 35%,
пенообразователь ....
57
114
160
160
12Ю
20
..Зола-унос 75%, жидкое стекло
20%, портландцемент 5%, пено¬
образователь'
40
45
73
76
1100
10
Супесь 80%, жидкое стекло
19%, NtajSiFc 1%, пенообразонд-
ТбЛЪ
15
25
32
30
1170
17
114

Таблица 25
Сроки хранения, дней
)
Объем¬
ный нес,
Водопо-
Состав пеногрунтосиликата
на ноздухе
н ноде
глоще-
ние,
проц.
t
14
28
1-14
1—28
ке/м3
Зола-унос 56%, гранулиронаи-
ный шлак 10%, жидкое стекло
26%, нода 8%, пенообразонатель
79
106
1 *
.115
1200 1
23 :
Зола-у!(6с 56%, гранулиронаи-
ный шлак 14%, жидкое стекло
18%, вода 12%, пенообразонатель
56
9Q
50
90
1300.3
; 17
Портландцемент 40%, жидкое
стекло 40%, вода 20%, пенообра¬
зонатель
43,5
49
44,5
53.
1100 ,
"23 ,
Лесс 32%, портландцемент 16%,
жидкое стекло 32%, нода 20%,
пенообразонатель .
12
32,5
14
32,8
1200 j
г
Зола-унос 30%, гранулиронан-
ный шлак 20%. жидкое стекло
30%, вода 20% *
100,
156.
101,5.
200
1400
20
Из приведенных результатов можно сделать, вывод .о возмож¬
ности получения пеногрунтосиликатов описанным способом, а так¬
же о достаточной степени их водостойкости.	i
Прочность образцов увеличивается с увеличением их возраста.
С увеличением содержания жидкого стекла растет прочность об¬
разцов при сжатии.
В результате исследований установлено, что при применении
гранулированного шлака и низкомодульных стекол (силикатный
модуль 2—2;5) образцы набирают прочность при водном хранении
и тепловлажноЬтной обработке, а при увеличении силикатного мо¬
дуля жидкого стёкла это явление постепенно исчезает.
Обращает на с^бя внимание тот факт, что при применений дру¬
гих добавок, особенно вибромолотых, водостойкость пористых, об¬
разцов вскоре посл& их изготовления несколько выше водостойко¬
сти образцов из плотных масс. Это Можно объяснить тем, что при-
изготовлении пористых образцов происходит лучшее перемешива¬
ние компонентов, а также растворение добавки в жидком стеклё
и воде в результате интенсивного перемешивания, что приводив
к ускорению реакции между ними.	'■

В табл. 26 приведены результаты испытаний пеногрунтосилн ■
катных образцов, изготовленных на различных заполнителях ч
жидком стекле с силикатным модулем 3,03 и удельным весом 1,5*
Таблица 26
№
Состав пеногрунтосиликата
Прочность образцов при сжатии
кг(см*, при сроках хранения
става
16 час.
2 дня
3 дня
1
7 дней
28 дней
1
Песок речной 25%, супесь 25%,
жидкое стекло £0%, Na*SiFe 1%,
пенообразователь
5
6
7
10 ,
19
2
Супесь 50%, жидкое стекло
50%, Na*SiFe 1%, пенообразо¬
ватель .
6
10
15
21
зз
3
Лесс 50%, жидкое стекло 50%,
Na2SiF6 1%, пенообразователь
6
7
8
10
39
4
Песок молотый 50%, жидкое
стекло 50%, NaaSi Fe -1%, -пено¬
образователь . ...
55
65
70
94
95
5
Песок речной 25%, песок моло¬
тый 25%, жидкое стекло 50%,
NaaSiF6 1%, пенообразователь .
27
30
32
39
43
6
Песок речной 30%, песок моло¬
тый 30%, жидкое стекло 40%,
NaaSiFe 1%, пенообразователь
10
—
19
26
35
7
Песок молотый 60%, жидкое
стекло 40%, Na,SiF6l%, пенообра¬
зователь
17
—
29
—
57
8
Песок молотый 25%, гранули¬
рованный шлак 25%, жидкое сте¬
кло 50%, Na*SiF6 1%, пенообра¬
зователь
60
—
63
—
63
Вспенивание жидкого стекла производилось при совместном
быстром перемешивании его с пенообразователем — гидролизо¬
ванной кровью. В образованную пену, не прекращая перемешива¬
ния, засыпался сухой запрлнитель. Во всех случаях количество
заполнителя по весу принималось одинаковым. Независимо от
дисперсности заполнителей при перемешивании их с пеной объем
116

массы увеличивался, а выход массы во всех случаях получался
примерно одинаковым.
Представляет интерес то обстоятельство, что через 16 часов
хранения в естественных условиях образцы обладали прочностью
при сжатии 6—55 кг/см2. Наиболее прочными оказались образцы,
в состав шихты которых введен вибромолотый песок. Процесс на¬
растания прочности образцов может быть ускорен' ввёдёнием бы¬
стро реагирующих с жидким стеклом добавок.
Образцы состава № 8 были распалублены через 2 часа после
изготовления. Объемный вес образцов всех составов примерно
одинаковый 750—800 кг/мъ.
Сравнительно низкая прочность составов № 1, 2 и 3, очевидно,
объясняется применением жидкого стекла с модулем 3. При сни¬
жении силикатного модуля стекла до 2—2,3 прочность этих соста¬
вов повышается примерно в три раза.
Следует отметить, что при применении низкомодульных сгс
кол вводимые молотые добавки (песок, мел, лесс, зола-унос, ко¬
тельный шлак) приводят к увеличению прочности образцов.
Приведенные выше составы нельзя считать оптимальными, от;
служат только доказательством принципиальной возможности по¬
лучения быстро твердеющих в естественных условиях вспененных
материалов на жидкостекольном вяжущем.
Данные, приведенные в табл. 25, свидетельствуют о том, что
прочность образцов при водном хранении возрастает или остает¬
ся такой, как при воздушном хранении.
В табл. 27 приведены данные испытаний пеногрунтосиликатных
образцов, изготовленных на молотом песке и жидком стекле с раз¬
личным модулем, с добавками в молотом виде гранулированного
шлака или кремнефтористого натрия. Жидкое стекло во всех слу¬
чаях применялось с удельным весом 1,5.
Расход материалов на 1 мг пеногрунтосиликата при введение
добавки (молотого гранулированного шлака) следующий:
Жидкое стекло	.	.	500	кг
Вода ....	90	л
Гидролизованная	кровь	9	»
Песок молотый	450	кг
Гранулированный	шлак	250	»
п> ^введении добавок кремнефтористого натрия в количестве
75 кг гранулированный шлак заменялся молотым песком, расход
которого составлял 700 кг на 1 мъ пеногрунтосиликата. Остальные
компоненты бились в тех же количествах.
Порядок изготовления образцов следующий. Путем быстрого
перемешивания (воды и пенообразователя образовывалась пена^ в
которую заливалось жидкое стекло, а затем засыпались Добавка
и заполнитель. ;Полученная вспененная* масса выливалась в фор¬
мы. Часть образцов после 7 дней хранения на воздухе погружа1
лась в воду на 21 день.
117

Таблица 27
Модуль
стекла
Наименование добавки
Предел прочности,kzJcm*,
при сроках хранения,
дней
Объемный
вес, кг
7
28
7-28
2,3
Гранулированный шлак .
80
90
100
1150
2,3
Na*SiFe
82
90
80
1000
2,7
Гранулированный шлак .
80
90
92
1150
2,7
Na«SiF6
100
125
100
1000
3,3
Гранулированный шлак .
Образцы не затвердели в течение
3 дней
3,3
Na*SiFe
63 ,|
66
62
1000
Примечание. Объемный вес образцов с добавкой гранулирован¬
ного шлака оказался больше объемного веса образцов с добавкой Na3SiF6
в результате усадки последних.
На основании данных, приведенных в табл. 27, и ряда других
исследований можно констатировать, что применение вибромоло-
тых заполнителей и упомянутых добавок позволяет получить пено¬
грунтосиликатные композиции, набирающие примерно 50% проч¬
ности в течение первых суток хранения в естественных условиях
(при температуре 20+5°) и 80—90% прочности в течение семи
суток. Эти материалы обладают достаточной степенью водо- и
морозостойкости, в малых количествах поглощают влагу и трудно
поддаются сушке. Увеличение содержания кремнефтористого нат¬
рия в шихте в этом случае приводит к увеличению прочности
пеногрунтосиликата.
Твердение указанных в таблице композиций может происхо¬
дить и в случае, если формы вскоре после заливки в них массы
погружаются в воду.
Повышение или понижение температуры хранения изделий из
пеногрунтосиликата соответственно ускоряет или замедляет про¬
цесс нарастания прочности.
Таким образом, на основании приведенных данных можно сде¬
лать вывод о возможности изготовления пеногрунтосиликатных
композиций на базе различных грунтов и вспененного жйдкосте-
кольного вяжущего без применения обжига и других видов дли¬
тельной . обработки, обычно применяемых для изготовления вспе¬
ненных строительных материалов.
Кроме естественных условий хранения, при изготовлении пено-
грунтосиликатов возможно применение тепловой и тепловлажност¬
ной обработки.
На основании опыта изготовления экспериментальных крупных
армированных стеновых пеногрунтосиликатных панелей заводом
железобетонных изделий № 1 управления промышленности строй¬
118

материалов г. Киева можно сделать вывод, что пеногрунтосиликаг
можно приготовить в обычной пенобетономешалке, а для формов^
ки использовать опалубку, применяемую для изготовления пане¬
лей из керамзито- и пенобетона. В этом случае пенообразователь,
вода и вяжущее (жидкое стекло) загружались в эмульсатор. Об¬
разованная в эмульсаторе пена сливалась в смеситель, в который
засыпался заполнитель (в сухом виде). После'перемешивания по¬
лученный иеногрунтосиликат выгружался в ковш и транспортиро¬
вался к месту укладки.
Для изготовления пеногрунтосиликата может быть использо¬
ван механизм, аналогичный пенобетономешалке. При этом мешал¬
ка для цементного теста должна быть заменена бункером-доза го-
ром для подачи заполнителя.
Получение пеногрунтосиликатов, обладающих прочностью при
сжатии 15—210 кг!см2 при объемном весе 700—1400 кг/см2 делает
возможным применение их для ограждающих несущих армирован¬
ных конструкций здан.ий.
ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ	^
Для сопоставления стоимостей наиболее Широко'примёняёмых
строительных материалов и рассматриваемых в данной брошюре
примем по существующему прейскуранту цену 1 т жидкого стекла
350 руб.
1). Стоимость 1 м3 бетона марки 200 равна 169 руб.
Стоимость 1 мъ грунтосиликата марок 200—600 ' составляет
(в руб.):
Жидкое стекло (200 кг по 0,35 руб.)	70
Грунт (1,3 м3 по 12 руб.)	...	18
Добавки .	.	•		5_
Итого	.	93
Рабочая сила, механизмы и прочие расходы (19%)	17\5
Всего	110,5
Следовательно, грунтосиликат дешевле бетона на
58,5 руб,
или
2). Стоимость 1 тысячи штук красного кирпича равна 325,49 руб.
Стоимость 2 ж3 грунтосиликата марок 100—200
составляет
<в руб.):
Жидкое стекло (300 кг по 0,35 руб)
105
Грунт (2,5 м* по 12 руб.) ....
30
Добавки
8
Итого
из
Рабочая сила и прочие расходы (19%)
27
Всего
170
119

Следовательно, стоимость стенового материала из грунтосили-
ката на 48% ниже стоимости кирпича.
3). Стоимость 1 лг3 шлакобетонных блоков равна 175,5 руб.
Стоимость 1 м3 стеновых блоков из грунтосиликата маркл
100—200 составляет (в руб.):
Жидкое стскло (150 кг по 0,35 руб.)	52,5
Грунт (1,3 м3 по 12 руб.)	.	18
Добавки			.	5,5
Итого		76
Рабочая сила и прочие расходы (19%)	.	.	.	14,5
Всего	90,5
Следовательно, грунтосиликатные блоки дешевле шлакобетон¬
ных на 85 руб., или на 48%.
Еще большая разница в стоимости бетонных стеновых блоков
и грунтосиликатных: стоимость 1 мл бетонных блоков марки 100
составляет 305 руб., что примерно на 214 руб. (70%) дороже
грунтосиликатных.
Если учесть перспективы снижения стоимости 1 т жидкого сте¬
кла до 200—250 руб., то разница в стоимостях будет значительно
большей.
Можно с уверенностью сказать, что применение грунтосиликат¬
ных смесей дает возможность снизить стоимость строительства
минимум на 30—40%, а также ликвидировать острую потребность
в строительных материалах при относительно небольших капитало¬
вложениях.
Заслуживают внимания следующие цифры. Главкиевстроем в
1957 г. завезено в Киев и израсходовано для строительства зда¬
ний 50 тыс. т цемента и 150 тыс. м3 щебня, на что потребовалось
16	тысяч двадцатитонных вагонов (состав длиной 160 км). Кроме
того, работало много карьеров, колоссальное количество различ¬
ных механизмов, занятых на добыче щебня и на погрузочно-раз¬
грузочных операциях.
Для изготовления такого количества конструкций из грунто¬
силиката в Киеве необходимо завезти 4000 т едкого натра (для
изготовления жидкого стекла), на что понадобится всего 200 ва¬
гонов. При этом стекло изготовляется на месте с использованием
днепровского песка и воды. 150 тыс- мъ щебня можно заменить
местным грунтом, добываемым несколькими десятками экскавато¬
ров.
Применение для изготовления конструкций грунтоцементов
позволит исключить процесс производства растворимого стекла и,
не увеличивая при этом расхода щелочи, получить те же резуль¬
таты. Учитывая это, можно полагать, что стоимость конструкций
сократится в значительной степени, так как она в основном опре¬
деляется стоимостью вяжущего.
120

выводы
Согласно сведениям, помещенным в различных литературных:
источниках, и соображениям, приведенным в данной брошюре*
можно сделать вывод, что растворимое стекло может широко ис¬
пользоваться для производства высокоэффективных строитель¬
ных материалов, конструкций и изделий.
Можно предположить, что растворимое стекло является более
универсальным вяжущим, чем все известные вяжущие, в том числе
и силикатные цементы. На его основе, применяя в виде заполните¬
лей различные грунты и отходы производств, можно изготовлять
армированные и неармированные несущие и ограждающие кон¬
струкции, а также детали и изделия для внутренней и наружной
отделки зданий. При этом конструкции могут работать в обычных
условиях, в условиях постоянной влажности, в агрессивной кислот¬
ной среде, а также при воздействии высоких температур и др.
Грунтосиликатные материалы дают возможность отказаться
от использования крупных заполнителей и применять для этой це¬
ли местные грунты и отходы производств, то есть ультраместные
материалы. В результате этого отпадает необходимость в изготов¬
лении крупных заполнителей, а следовательно, и в организации
соответствующих производств^ Это позволяет свести до минимума
транспортные операции. X
Простота технологии и возможность сокращения технологиче¬
ского цикла до нескольких часов\ может коренным образом из¬
менить методы строительства. \
Так, для строительства здания иЛи комплекса зданий на место
строительства необходимо завезти ; только вяжущее и соответ¬
ствующие добавки, вес которых не превышает 10—15% от общего
веса конструкций, а также арматуру.I Если растворимое стекло из¬
готовляется на месте строительства, т)о вес завозимых материалов
может быть снижен до 4—5%.
Конструкции зданий могут изготовляться на передвижной уста¬
новке в непосредственной близости от строящегося объекта. Та¬
кие установки несомненно будут достаточно рациональны, так как
при длительности технологического цикла 1—4 часа и возможно¬
сти укладки изделий в дело сразу, без выдерживания на складах,,
позволят в некоторых случаях отказаться от заводского изготовле¬
ния конструкций.
Быстрое нарастание прочности грунтосиликатов при хранении
в естественных условиях (через 1—2 часа после отливки можег
быть достигнута прочность на сжатие порядка 20—25 кг/см2) поз¬
волит возводить несущие и ограждающие конструкции здания в
передвижной опалубке.
Применение опалубки, конструкция которой позволит примене¬
ние низкотемпературного обогрева или пропарки, дает возмож¬
ность вести работы предполагаемым способом на протяжении все¬
121

ю года- При этом расчетная прочность конструкций может быть
достигнута в течение нескольких часов.
Хорошие результаты могут быть получены при производстве
изделий из грунтосиликата путем проката (предложение
Г. А. Яворского).
Введение красителей в силикатные композиции позволит полу¬
чить изделия с офактуренными поверхностями, не требующими
последующей обработки.
Развитие химической промышленности в нашей стране создает
все необходимые предпосылки для увеличения производства рас¬
творимого стекла и необходимых добавок, а следовательно, и для
развития производства конструкций и изделий из гручто- и пено-
грунтосиликатов.
Рентабельность такого производства во многом будет зави¬
сеть от разработки эффективных методов производства раствори¬
мого стекла на основе местного сырья и отходов химических про¬
изводств. как в виде раствора жидкого стекла, так и в виде по¬
рошка силикат-глыбы гранулированного и гидратированного Ще¬
лочного силиката.
Следует однако отметить, что растворимое стекло еще недо¬
статочно изучено. Его изучение требует усилий многих исследова¬
телей. Под общим названием растворимое стекло можно предпо¬
лагать не одно вяжущее, а целую группу вяжущих, свойства ко¬
торых изменяются в значительной степени в зависимости от ич
химического состава.
Достаточно перспективным, с точки зрения автора, является
изыскание эффективных способов производства строительных ма¬
териалов не только с применением растворов жидкого стекла, но
и с применением растворимого жидкого стекла в виде тонкоиз-
мельченных силикат-глыбы, гранулированного и гидратированного
щелочного силиката.
Есть все основания предполагать, что на основе растворимого
стекла и заполнителей в виде различных грунтов и отходов произ¬
водств можно получать достаточно эффективные строительные
материалы.
Дальнейшее изучение этого вопроса позволит значительно уве¬
личить их эффективность и сделает растворимое стекло, обладаю¬
щее сравнительно большой химической активностью и высокими
вяжущими свойствами, одним из основных вяжущих.
Наряду с этим, с точки зрения автора, особо перспективным
является применение в строительстве грунтоцементов — вяжущик,
полученных путем затворения растворами щелочей или солей ще¬
лочных металлов измельченных горных пород и отходов произ¬
водств.
Простая технология изготовления грунтоцементов, незначитель¬
ный расход широко распространенных в природе и изготовляемых
в больших количествах промышленностью соединений щелочных
металлов позволит применять их в широких масштабах.
122

Строительные конструкции и изделия, изготовляемые на основе
ультраместных заполнителей и грунтоцементов, будут отличаться
высокой эффективностью и экономичностью. Для их производства
могут быть приняты распространенные виды оборудования, приме¬
няемого при изготовлении конструкций и изделий на основе других
вяжущих. Исключением являются грунтоцементы, затворяемые
растворами солей щелочных металлов или изготовленные путем
совместного помола этих солей с горными породами и отходами
производств. В этом случае вследствие химических процессов,
происходящих в результате тепловой и тепловлажностной обра¬
ботки изделий, выделяются NO2, СО2, SO2, SiF4, НС1, HF, хлор
фтор и др. Вызванное этим некоторое усложнение технологического
процесса, связанное с постановкой специальных устройств для
улавливания упомянутых веществ, будет оправдано, так как эти
вещества являются ценным сырьем для химической промышлен¬
ности.
Соли щелочных металлов NaAlSi3Oe, KAlSisOs (полевые
шпаты) и содержащие их горные породы: граниты, сиениты, тра¬
хиты, фенолиты и др., составляющие по весу более 50% всей зем¬
ной коры, в измельченном состоянии обладают вяжущими свой¬
ствами и твердеют при затворении водой как в естественных
условиях, так и при применении тепловой и тепловлажностной
обработки. Активизация цементов на основе полевых шпатов и
других солей щелочных металлов путем мокрого помола; обра¬
ботки электрическим током; обжига; введения различных добавок,
способствующих интенсификации процессов кристаллообразования
или разложения этих солей и образования силикатов; температур¬
но-влажностной обработки позволит получить строительные ма¬
териалы высокой механической прочности.
Применение растворов, щелочей и солей щелочных металлов
позволит значительно увеличить эффективность использования та¬
кого вяжущего, как известь, а также ввести новые методы обра¬
ботки изделий на этом вя^кушем.
Можно предположить/ что при применении высокотемператур¬
ного обжига на основе Грунтоцементов окажется возможным по¬
лучение изделий и деталей путем горячего проката. В этом случае
прокатываемые (уплотняемые) изделия и конструкции после уда¬
ления из шихты влаги и в момент нахождения вяжущего в полу-
расштвленшш состоянии при применении соответствующих мето¬
дов их охлаждения могут приобретать значительную механиче¬
скую прочность, приближающуюся к прочности металла.
Широкому внедрению в практику строительства грунтоцемен¬
тов должна предшествовать большая исследовательская работа.
Однако проведенные нами лабораторные исследования и первые
шаги внедрения грунтоцементов в производство говорят о прин¬
ципиальной возможности положительного разрешения этой про¬
блемы и получения таким способом дешевых и эффективных
строительных материалов.

ЛИТЕРАТУРА
Абелев Ю. М. Метод химического закрепления лессовидных грунтов.
«Строительная промышленность», № 8—9, 1938.
Аверкиев Н. Д., У довенко Н. В. Брикетирование колошниковой пыли
и пылевидных руд силикатами щелочей. ОНТИ, 1932.
Аскалонов В. В. Хлористый кальций при укреплении грунтов. «Метро-
строй», № 5—6, 1935.
Аскалонов В. В. Химическое закрепление грунтов под долговечные со¬
оружения. Картотека ТЕХАС, № 1339, 1935.
Аскалонов В. В., ВайсфельдГ. Б. Золи и гели S1O2 и их примене¬
ние для закрепления грунтов. «Почвоведение», № 5, 1943.
Бронштейн Б. М. Производство и применение грунтоблоков. Гнзмест-
пром, М., 1945.
Бутт Ю. М. Технология цемента и других вяжущих. Госстройиздат, М., 1956,
Ратчек. Вязкость жидкостей (перевод с английского). ОНТИ, 1935.
Глуховский В. Д., Пашков И. А., Яворский Т. А. Новый строи¬
тельный материал. Бюллетень технической информации Главкиевстроя, № 2, 1957.
Григорьев П. Н., Дороненко И. М. Защита строительных конструк¬
ций от коррозии. Госхимиздат М., 1955.
Г ригорьев П. Н., Матвеев М. А. Растворимое стекло Промсгройиздат,
М., 1956.
Григорьев П. Н., Дороненков И. М. Химически стойкие полы. Гос¬
химиздат, М.-Л., 1951.
Григорьев П. Н. Растворимое стекло. Гизлегпром, М.-Л., 1938.
ГурьевФ. В. Новый теплоизоляционный материал «сарапулит». Сборнм'с
трудов ВостКИС. Выпуск I. Новые строительные материалы. ОНТИ, 1935.
Евдокимо в-Р о к о т с к и й М. И. Химический способ укрепления (окаме¬
нения) слабых грунтов. «Строительная промышленность», № 10, 1931.
Жилин А. И. Растворимое стекло, его свойства, получение и применение.
ГОНТИ-НКТП. Свердловск—Москва, 1935.
Жилин А.	И.	Растворимое стекло. Уралогиз, Свердловск, 1933.
Жилин А.	И.	Термоизоляционные материалы из силиката натрия.	«Строи¬
тельные материалы», № 2, 1934.
Жилин А. И. Жидкое стекло в зимнем строительстве. «Опыт стоойки»,
№ 11, 1935.
Жилин А.	И.	Жидкое стекло. «Опыт стройки», № 3, 1932.
Жилин А.	И.	Получение кислотоупорного цемента из пылевидного	квар¬
ца. «Цемент», № 2, 1938.
Жилин А. И. Новый способ защиты от рентгеновских лучей. «Строитель¬
ная промышленность», № 1, 1938.
124

Завялов И. Н. Химическое уплотнение бетона для придания водонепрони¬
цаемости и защиты от коррозии. «Новости техники», № 24, 1937.
Земляницын В., Колесников Н. О растворении силиката натрия в
воде без давления. «Химическая промышленность», № 2, 1939.
Инструкции по силикатизации грунтов. Госстройиздат, М., 1952.
Инструкции по силикатизации грунтов. Наркомстрой, 1943.
Исар И. В. Силикатизация грунтов и кладки. «Метросгрой», № 8, 1935.
Исар И. В. Практика химического укрепления грунтов и бетонов за грани¬
цей. «Строитель», № 20, 1935.
Каргин В. Ац Кац А. М., Комовский А. Ф. Исследование продуктов
взаимодействия силикатов натрия с электролитами. Сообщение 1. «Журнал
прикладной химии», т. X, вып 1, 1937.
Каргин В. А., Кац А. М. О взаимодействии концентрированных раство-
ров силикатов натрия и хлористого кальция. «Журнал прикладной химии», т. X,
вып. 1, 1937.
Корнилович'Ю. Е. Связующие свойства цемевтов. Изд.-во Академии ар-
хитектуры УССР, К., 1952.
Кронман Е. С. Технический анализ растворимого стекла. «Минеральное
сырье», № 8-9, 1931.
Куприянов К. Н. Силикат натрия и его применение в дорожиом строи¬
тельстве. Труды Московского автодорожного института, 1934.
Л е-Ш ателье А. Кремнезем н силикаты. Авторизованный перевод проф.
И. Ф. Пономарева. Научное химико-техническое издательство, Л., 1929.
Л и в ш и ц Д. Ф. Из практики применения химического укрепления грунтов.
«Строитгльная промышленность», № 10, 1938.
Матвеев М. А. Растворимость стеклообразных силикатов натрия. Пром-
стройнздат, М., 1957.
Матвеев М. А. О температуре дегидратации стекловидных гидратировав-
ных силикатов натрия и определение степени их гидратации. Труды МХТИ
им. Д. И. Менделеева, Вып. XXI, 1950.
Матвеев М. А. Влияние температуры воды на растворимость стекловид¬
ных силикатов натрия. Труды МХТИ им. Д. И. Менделеева. Вып. XIX, Пром-
стройиЗдат, М., 1954.
Матвеев М. А. Влияние кремнеземистого модуля стекловидных силикатов
натрия на их гидратацию и растворимость. «Журнал прикладной химии»,
т. XXVI., № 10, 1953.	/
Орлов К. П. Противопожарные состав!» и краски в строительной прьктикс.
Гослестехиздат, М., 1934.	У
Потапенко С. В. Безобжиговые/Строительные материалы из глинистых
пород и грунтов. Сб. «Строитсльиуе^материалы». Изд-во Академии архитекту¬
ры усср, к., im—	-
Пустовалов Е. В. Взаимодействие растворимого силиката с растворами
солей 2- и 3-валентных металлов. Отчет ВОДГЕО за 1933.
Пшеницын П. А. Облицовочные плитки из идамита. «Керамика и стекло»,
№ 11, 1933.
Пшеницын К. Бетон идамит. «Строительные материалы», № 4, 1932.
Ржаницын Б. А. Силикатизация песчаных грунтов, Машстройиздат, М.,
1949.
Ржаницын Б. А. Закрепление грунта химическим способом. ОНТИ, М.-Л.,
1935.
Ржаницын Б. А. Способы закрепления грунтов и горных пород. Трансжел-
дорстрой, М., 1937.
Ржаннцын Б. А. Как пески превращать в камень. ВОДГЕО, М., 1935.
Рождественский Н. А. Работы по силикатизации грунта. «Строитель¬
ная промышленность», № 8, 1939.
Санчев П. А. Химическое закрепление грунтов под подошвой фундамента
как один из методов устранения вредных колебаний его «Строительная про¬
мышленность», № 1, 1934.
Силикагель. Сборник переводных статей. № 1. Химтехиздат, 1938.
125

Слободяннк И. Я., Me леневский JI. А. Об изменении физических
свойств извесгково-кремнисгых пород растворами силиката натрия. «Строитель¬
ные материалы», № 7, 1937.
Стоматуи М. И. Исследование вопроса о химическом способе укрепления
горных пород и бетонной кладки. ОНТИ, Горное издательство, 1933.
Тамман и Ольсен. О химических реакциях при варке стекла. Сборник
переводных статей. «Реакция при плавке стекла», под редакцией О. К. Ботвип-
кнна. Институт стекла, 1932.
Шалфеев В. М. Силикатированное шоссе. ОГИЗ, 1932.
Эпштейи С. А. Опыт применения жаростойкого бетона н огнекислото¬
упорной покраски на растворимом стекле. Институт технико-экономической ин¬
формации Госплана СССР, М., № 20, 1944.
Э й т е л ь В. Физическая химия силикатов. Перевод под редакцией
Д. С. Белянкина ОНТИ, Химтеоретиздат, Л., 1936.
Vail J. О. oolnele Silicates in Jndustry, New Jork, 1928.	,
Donney T. and Donney D. Amei Mineralogist 38, Nos 3 and 4, 133
1953.
Kratzer Hermann. Wasserglas und Jnfusorienerde, Wien und Zelpzig,
1922.
Mayer H. Das Wasserglas, 1925.

ОГЛАВЛЕНИЕ
Предисловие
Введение
I.	Щелочные силикаты
Общая характеристика щелочных силикатов
Материалы для производства щелочных силикатов
Способы производства щелочных силикатов
II.	Применение жидкого стекла в строительстве /.
Обжиговые материалы
Безобжиговые материалы
Пористые материаЛь!
Кислотоупорные материалы	_
Огнеупорные и огнестойкие материалы^
Силикатные краски
III.	Грунтосиликаты и пеиогрунтоснликаты
Характер заполнителей
Влияние добавок
Г рунтосиликат
Пеиогрунтосиликат
Технико-экономические показатели
Выводы
Литература