Параллельно с исследованием исходных веществ изучались прозрачные шлифы из кварцево-силикатных смесей. Моделирование взаимодействия смеси с отливкой осуществлялось нагреванием стержней диаметром 50 мм и высотой 50 мм в муфельной печи МГ-2М до температуры 500 и 1000° С. Нагревание и охлаждение образцов производилось вместе с печью. Продолжительность термической активации 1 ч. Состав формовочной смеси: кварцевый песок — 100% и сверх 100% раствор силиката натрия — 5%, 10-процентный водный раствор едкого натра-1%. Однородность распределения компонентов смеси достигалась перемешиванием в лабораторных бегунах в течение 8 мин. «Химическое» упрочнение смеси двуокисью углерода производилось в течение 1 мин. В образцах, подвергавшихся термической обработке, тщательно прослеживались изменение структуры формовочной смеси, полиморфные превращения и физические изменения кварца, характер взаимодействия связующей массы с кварцем и вновь образованным кристобалитом. Исходный раствор силиката натрия для термического и оптического анализов готовился следующим образом. Навеска 20 г помещалась в стеклянный сосуд кубической формы и длительно высушивалась на воздухе. В результате образовался силикагель с удельным весом 1,76. В процессе образования силикагеля происходили потеря веса 29,8% и уменьшение объема на 57% за счет испарения воды. После измельчения силикагеля в тонкий порошок и дополнительного высушивания на воздухе образовавшийся продукт исследовался под микроскопом.
Установлено, что он обладал микрокристаллической структурой с величиной кристаллитов в 3-7 мк. Кристаллиты анизотропны, с низким двухпреломлением (интерференционная окраска серого цвета). Вследствие малых размеров кристаллитов удалось определить только показатель преломления агрегатов: после недельного высушивания на воздухе — 1,474, а после нахождения на воздухе в течение месяца 1,480 ± 0,001. По показателям преломления и приведенным выше оптическим свойствам данная кристаллическая фаза идентифицирована как На28Ю3-6Н20, которая исследовалась дифференциальным термическим методом с одновременным определением потери веса.