3.3 水玻璃
水玻璃俗称泡花碱，是碱金属氧化物和二氧化硅结合而成的一种可溶于水的透明的玻璃状融合物，其化学式为R2O·nSiO2，式中R2O为碱金属氧化物。按碱金属氧化物的不同，水玻璃可分为硅酸钠水玻璃（Na2O·nSiO2）（也称钠水玻璃，简称水玻璃）和硅酸钾水玻璃（K2O·nSiO2）（也称钾水玻璃）。建筑工程中以钠水玻璃最为常用，当工程技术要求较高时也可采用钾水玻璃。优质纯净的水玻璃为无色透明的黏稠液体，溶于水，当含有杂质时呈淡黄色或青灰色。
3.3.1 水玻璃的生产
生产水玻璃的方法有湿法和干法两种。湿法生产硅酸钠水玻璃时，将石英砂和苛性钠溶液在压蒸釜内用蒸汽加热、搅拌生成液体水玻璃。干法是将石英砂和碳酸钠（或硫酸钠）磨细拌匀，在熔炉内以1300～1400℃下熔融反应而生成固体水玻璃，在压蒸釜内将水蒸气引入到固体水玻璃中得到液体水玻璃。
熔融状态下的化学反应式如下：
钠水玻璃分子式Na2O·nSiO2中的n称为水玻璃的模数，代表Na2O和SiO2的分子数比，是非常重要的参数。n值越大，水玻璃的黏性和强度越高，但水中的溶解能力下降。当n大于3.0时，只能溶于热水中，给使用带来麻烦。n值越小，水玻璃的黏性和强度越低，越易溶于水。故建筑工程中常用模数n为2.6～2.8，即易溶于水又有较高的强度。
我国生产的水玻璃模数一般在2.4～3.3之间。水玻璃在水溶液中的含量（或称浓度）常用密度或者波美度表示。建筑工程中常用水玻璃的密度一般为1.36～1.50g/cm3，相当于波美度38.4°～48.3°B′e。密度越大，水玻璃含量越高，相应的黏度也越大。
3.3.2 水玻璃的硬化
水玻璃溶液在空气中吸收二氧化碳，形成碳酸钠和无定型硅酸。反应式如下：
Na2O·nSiO2+CO2+mH2O—→Na2CO3+nSiO2·mH2O
这一反应在进行过程中，水分逐渐被消耗和蒸发，硅酸逐渐凝聚成硅酸凝胶而析出，产生凝结和硬化。水玻璃的硬化过程进行得很慢，可达几星期以上或更久。使用过程中，常将水玻璃加热或掺加促硬剂，以加快水玻璃的硬化速度。最常用的促硬剂为氟硅酸钠（Na2SiF6）等，掺入后会加速硅酸凝胶的析出，从而促进水玻璃的硬化：
2（Na2O·nSiO2）+Na2SiF6+mH2O—→6NaF+（2n+1）SiO2·mH2O
氟硅酸钠的适宜掺量，一般为水玻璃质量的12%～15%。掺量太少，则其凝结硬化慢，强度低，并且存在较多的没参与反应的水玻璃，当遇水时，残余水玻璃易溶于水，影响硬化后水玻璃的耐水性；掺量太多，则凝结硬化过快，造成施工困难，且抗渗性和强度降低。氟硅酸钠有毒，施工操作时要注意进行安全防护。
水玻璃应在密闭条件下存放，经过长时间存放后，会产生一定的沉淀，使用时应搅拌均匀。
3.3.3 水玻璃的主要技术性质
1．黏结力和强度较高
水玻璃硬化后的主要成分为硅凝胶（nSiO2·mH2O）和固体，比表面积大，因而具有较高的黏结力。但水玻璃自身重量、配合料性能及施工养护对强度有显著影响。
2．耐酸性好
可以抵抗除氢氟酸（HF）、热磷酸和高级脂肪酸以外的几乎所有无机和有机酸。
3．耐热性好
硬化后形成的二氧化硅网状骨架，在高温下强度下降很小，当采用耐热耐火骨料配制水玻璃砂浆和混凝土时，耐热度可达1000℃。因此水玻璃混凝土的耐热度，也可以理解为主要取决于骨料的耐热度。
4．耐碱性和耐水性差
因SiO2和Na2O·nSiO2均溶于碱，故水玻璃不能在碱性环境中使用。同样由于Na2O·nSiO2、NaF、Na2CO3均溶于水而不耐水，但可采用中等浓度的酸对已硬化水玻璃进行酸洗处理，提高耐水性。
3.3.4 水玻璃的应用
1．涂刷材料表面，提高抗风化能力
水玻璃溶液涂刷或浸渍材料后，能渗入缝隙和孔隙中，固化的硅凝胶能堵塞毛细孔通道，提高材料的密度和强度，从而提高材料的抗风化能力。但水玻璃不得用来涂刷或浸渍石膏制品。因为水玻璃与石膏反应生成硫酸钠（Na2SO4），在制品孔隙内结晶膨胀，导致石膏制品开裂破坏。
2．加固土壤
将水玻璃与氯化钙溶液交替注入土壤中，两种溶液迅速反应生成硅胶和硅酸钙凝胶，起到胶结和填充孔隙的作用，使土壤的强度和承载能力提高。常用于粉土、砂土和填土的地基加固，称为双液注浆。
3．配制速凝防水剂
水玻璃可与多种矾配制成速凝防水剂，用于堵漏、填缝等局部抢修。这种多矾防水剂的凝结速度很快，一般为几分钟，其中四矾防水剂不超过1min，故工地上使用时必须做到即配即用。
多矾防水剂常用胆矾（硫酸铜，CuSO4·5H2O）、红矾（重铬酸钾，K2Cr2O7）、明矾（也称白矾，硫酸铝钾）、紫矾等四种矾。
4．配制耐酸胶凝、耐酸砂浆和耐酸混凝土
耐酸胶凝是用水玻璃和耐酸粉料（常用石英粉）配制而成。与耐酸砂浆和混凝土一样，主要用于有耐酸要求的工程，如硫酸池等。
5．配制耐热胶凝、耐热砂浆和耐热混凝土
水玻璃胶凝主要用于耐火材料的砌筑和修补。水玻璃耐热砂浆和混凝土主要用于高炉基础和其他有耐热要求的结构部位。