Что добавляют в раствор при минусовой температуре: Работа с цементным раствором при минусовой температуре, какие есть нюансы?

Содержание

Какая минимальная температура замерзания цементного раствора для кладки?

Давайте по порядку. В состав цементных растворов неизменно входит вода, которая при температуре ниже нуля замерзает, замедляя гидратационное твердение раствора. Образование цементного камня происходит при химическом взаимодействии воды с цементом, при этом вода становится химически связанная и ей мороз не страшен. Та часть воды, которая замерзла не успев прореагировать, при замерзании обращается в лед, что сопровождается расширением системы. Поэтому, начальная прочность раствора обеспечиваемая связанной водой, для предотвращения его разрушения за счет внутренних напряжений при расширении воды, должна быть больше этих напряжений. Поэтому в общем случае температура не должна быть ниже нуля, хотя бы до момента набора начальной прочности. Время набора начальной прочности определяется типом цемента, его составом, водотвердым отношением и наличием пластификаторов и добавок. Оно может быть от нескольких часов до 2 суток. А вообще цементные растворы химически активны в течение 28 суток, и желательно весь этот период иметь среднесуточную температуру окружающей среды выше +5. Но это возможно не всегда.

Пути решения проблемы при беспрогревочном способе кладки.

Согласно табл. 2 ГОСТ 28013-98, регламентирующему кладочные растворы, предусмотрено повышение температуры раствора для кладки путем его подогревания (добавления теплой воды) в зависимости от типа кладочного материала, температуры окружающей среды и скорости ветра.

Согласно табл. 7 свода проектирования СП 82-101-98 при температуре ниже нуля предусмотрено введение добавок повышающих скорость реакции и сохраняющих жидкую фазу, т.н. катализаторов твердения: нитрита натрия; нитрата кальция с мочевиной; поташа в зависимости от температуры. Возможны их соединения. Но эти добавки для жилых помещений не допускаются.

Еще один путь — добавление пластификаторов на основе лигносульфонатов, редуцирующих воду, что повышает подвижность растворов при уменьшении доли воды, а чем меньше воды, тем плотнее и крепче раствор, меньше вероятность разрушения.Рынок переполнен такими продуктами, в основном химическими аналогами СП-6.

И наконец добавки ориентированные на снижение температуры замерзания воды в растворе, например аммиачная вода, гидрозим.

В основном добавки имеют комплексное воздействие.

Заливка бетона при минусовой температуре

Основа любой постройки — фундамент, от него зависит надежность и долговечность всего строения. При его закладке требуются специальные знания и выполнение всех строительных норм и требований, обязательно учитывать климатические условия в конкретном месте.

Не так давно, заливка фундамента проводилась только в теплое время года, при отрицательной температуре, бетон замерзал прежде, чем застыть. Впоследствии, вся масса деформировалась, появлялись трещины и провалы. Если процесс происходил в холодное время, основание укрывали камышовыми матами, минеральной ватой, различными способами пытались предотвратить преждевременное замерзание массы.

Научный мир также пытался найти способ, при котором работы с бетонной смесью можно проводить при отрицательных температурах. В ходе научных исследований, была установлена оптимальная температура — от +5 до +15С. Именно такие условия способствуют получить прочный фундамент, который простоит многие года без повреждений.

При какой температуре можно заливать бетон зимой

Без определенных условий, раствор замерзнет при – 4 градуса. Уже при +5с процесс твердения значительно замедляется, набор прочности отменяется, пока не потеплеет. Итог — чем дольше этот период продлится, тем хуже будут показатели надежности. Официально считается оптимальная температура примерно +20 градусов, но часто возникают ситуации, когда нужно что-либо строить при низких градусах.

Бетонный раствор состоит из наполнителей — вода, песок, щебень, цемент. При смешивании цемента с водой, получается цементное молочко, посредством которого и происходит сцепление компонентов, это называется гидратацией. При этом, лишняя влага испаряется, масса отвердевает. Чтобы каменное основание получилось правильным, ему надо высохнуть на протяжении 25 — 30 суток. На первый взгляд — много и долго, но именно в такой срок получается каменной основание, которое не даст просадки. Весь периметр желательно укрыть от осадков или палящего солнца, которые одинаково вредны для раствора.

В холодный период допустимые показатели для наружных работ колеблются в районе — 15 мороза. При этом важным действием является применение противоморозных добавок или иных методов для прогрева смеси.

Можно ли заливать бетон при минусовой температуре

Работа с раствором при отрицательных погодных показателях требует определенных знаний и дополнительных финансовых вливаний.  Летом все происходит без осложнений и лишних материальных трат, риск деформаций можно исключить на 100 %.

Когда замерзает вода в растворе, она расширяется, вследствие чего и появляются разрывы в смеси. Также, лед обволакивает крупные компоненты, не давая им прочно сцепиться с цементом. После оттаивания, твердение продолжается, но монолитность уже нарушена. Чем раньше произошло замерзание, тем больше будет разрушений монолита.

Если возникла необходимость работ при отрицательных показателях погодных условий, необходимо произвести манипуляции, которые предотвратят замерзание смеси. Перечислим некоторые практические советы от профессиональных строителей:

  • по возможности, нужно согревать смесь до момента набора критической прочности;
  • при замешивании бетоносмеси, воду нагревают до + 60 С — 90 С, такой метод приемлем если на улице — 15 С и ниже.;
  • можно обогревать путем обдува горячим воздухом или паром;
  • прогревать с помощью теплоизоляционной опалубки с утеплителем;
  • специальные морозостойкие добавки не позволят ему быстро замерзнуть.

В нормативных актах указано, что снятие опалубки производиться после достижения 50% прочности, остальные работы не раньше 70%.

Отсюда мы видим, что заливать бетон в холодный период вполне возможно, важно подобрать приемлемый вариант согревания будущего основания. Довольно популярный способ — подогрев всех компонентов перед приготовлением раствора, чтобы он в момент заливки был примерно 40 — 50 С.

Каждый метод имеет свои слабые и сильные стороны, для принятия правильного решения, нужно учесть подземную часть фундамента, его конструктивную особенность.

В зимний период часто можно видеть, как с применением тех или иных способов, строительство практически не прекращаются. Критически неприемлемая температура для таких работ является — 15 градусов ниже нуля.

Что добавить в бетон при минусовой температуре

Специальные антиморозные присадки позволяют проводить наружные работы при низких температурах. Это химические добавки, которые условно делятся на несколько групп:

  1. Присадки, не позволяющие замерзнуть воде, как правило, их применяют с подогревом, что позволяет сократить период схватывания и отвердевания.
  2. Присадки на основе антифриза; их задача — усилить активность цемента при отрицательной температуре внешней среды. Указанные добавки используют без прогрева конструкции, нужную прочность бетон наберет без замерзания массы.
  3. Добавки — ускорители твердения цементной массы с выделением тепла, поэтому, монолитная масса подогревается без применения дополнительных средств — самостоятельно.

С материальной точки зрения, использование морозоустойчивых добавок наиболее дешевый вариант, который приемлем для любых конструкций. Главное правило — заливать траншею равномерно, с трамбовкой и уплотнением.

Особенность данных присадок заключается в точной дозировке в процессе использования, учитывая массивность изделия в каждом конкретном случае. Некоторые присадки усиливают коррозию арматурного пояса, другие наоборот — повышают антикоррозийные свойства бетона. Поэтому — их часто используют совместно.

Что будет с бетоном при минусовой температуре?

Часто, возведение фундамента сопровождается внезапной сменой температуры, монолитная масса начала застывать, а ночью ударил мороз и все замерзло. После оттаивания, он затвердеет при восстановлении поврежденных участков. По мнению опытных строителей, допускается одноразовый цикл заморозки — оттаивания при относительно невысоком минусе на улице. При соблюдении правил, укладку в зимнее время можно производить также, как летом. Важной особенностью является доставка готовой подогретой смеси миксером, сооружение утепленной опалубки, использование дополнительных материалов для укрытия основания, обязательная гидроизоляция поверхности.

Для придания бетона высоких прочностных характеристик, песок должен быть карьерный сеяный или промытый. Данный вид имеет шероховатую поверхность, которая дает высокое сцепление с цементом.

Щебень в растворе также должен быть карьерным — благодаря шершавой поверхности, он быстро схватывается с цементным молочком и песком.

Заливка армопояса при минусовой температуре

Армировочный пояс предназначен для равномерного распределения нагрузки от верхних рядов кладки на нижние. Он как бы связывает все строение в единое целое. что значительно повышает его общую прочность и долговечность. Армопояс выполняется с уложенных по периметру стальных прутьев, которые обязательно сваривают между собой в единую конструкцию.

При строительстве строения из газосиликатных блоков, армированный пояс особо актуален. Такие блоки быстро трескаются при малейших подвижках почвы, при усадках основания. При устройстве крыши на таких блоках, также необходим армопояс, так как крепить брус к блокам нельзя — они могут потрескаться. Во избежание деформации стен и здания в целом, сварной армопояс просто необходим. Его сваривают в цельную конструкцию, укладывают поверх кладки и заливают бетоном. С обеих сторон его заделывают раствором, чтобы не нарушать теплоизоляцию стен. Бетонирование пояса допускается в холодною пору года только с применением вышеперечисленных методов.

Работа с бетонной смесью при низких температурах допускается в случаях, когда нет другого выхода, потому, что оптимальной температурой затвердевания массы является от +5 градусов до 25.

Кладка кирпича при отрицательных температурах: при какой можно класть


Если начато строительство дома, то очень сильно хочется, чтобы закончилось оно побыстрее. Настолько сильно, что и в мороз готовы работать, обрабатывая стены или оборудуя крышу. Вопрос в том, насколько эти желания соответствуют возможностям.

Кирпичная кладка зимой требует не только мастерства каменщика, но и наличия определенного инструментария.

Поведение кладочного раствора при минусовой температуре

В классическом варианте для кладки обязателен цементный раствор. Его главные составляющие: цемент, песок и вода. И если первым двум компонентам абсолютно без разницы, когда их смешивают — зимой или летом, то с водой дело обстоит иначе.

Таблица показателей прочности растворов с добавками при отрицательных температурах.

Вода при отрицательных температурах замерзает. Будет замерзать она и в приготовленном растворе, превращаясь в лед и значительно снижая его вяжущее свойства, поскольку обмена влагой между раствором и кирпичом практически не будет.

Но это еще не все беды: замерзая, вода будет расширяться в объеме, а вместе с ней будет расширяться и раствор. Объем такого раствора увеличивается приблизительно на 9%, но прочность примерно на столько же уменьшится, так как раствор станет более рыхлым. Чем ниже минусовая температура, тем быстрее будет замерзать в растворе вода, тем больше прочности потеряет кирпичная кладка.

Причем до полного своего замерзания она будет перемещаться из более теплых в более холодные зоны, образуя вокруг уложенного кирпича ледяную корку, тем самым не позволяя полностью уплотниться шву. Прочность такой кладки при сильных морозах может быть почти нулевой.

При наступлении тепла вода оттаивает и возвращается в свое обычное состояние, размягчая затвердевший раствор. Но первоначальная структура раствора после оттаивания восстанавливается не полностью, поэтому надежды на возобновление его вяжущих свойств после оттаивания воды практически нет. В зависимости от марки цемента и температуры, при которой выполнялись работы, положенная зимой кирпичная кладка может потерять до половины своей расчетной прочности.

Схема кирпичной кладки.

Чтобы избежать негативных последствий при кладке кирпича на морозе, разработано несколько способов, позволяющих раствору сохранять свои вяжущие свойства на срок, достаточный для того, чтобы кладка схватилась:

  • кладка замораживанием;
  • противоморозные добавки;
  • кладка в термосах;
  • электроподогрев.

Каждый из этих способов имеет свои особенности и свой предел температуры, ниже которого кладку проводить нельзя.

Вернуться к оглавлению

Процесс работы

В любое время года заниматься укладкой кирпича нужно, придерживаясь определенных этапов. Кирпичные блоки скрепляют между собой специальным раствором, для приготовления которого смешивают цемент, песок и воду. Наличие в готовом растворе жидкости осложняет строительные работы в условиях минусовых температур. Именно поэтому опытные строители рекомендуют осуществлять строительную деятельность в теплое время года. Можно класть кирпич, если t не опускается ниже минус 5 градусов Цельсия. В противном случае уверенности в прочности постройки не будет.

Если нет возможности ждать потепления, то для укладки кирпича при отрицательном значении на градуснике необходимо подготовить специальный раствор, добавив в него противоморозные примеси. С их помощью возводят кирпичные конструкции даже при -50°C. После того, как кирпичи будут уложены, нужно следить за состоянием раствора. Для этого делают отверстия в некоторых местах кладки и прикрывают их пробками. Измерение температуры проводят непосредственно в этих выемках. Если температурный режим ниже допустимого, включают обогревающие устройства.

Кладка замораживанием

Фактически это обычная кладка кирпича, только выполняющаяся на подогретом растворе. Для такой кладки нужно использовать только очищенные от снега и льда кирпичи.

Для приготовления раствора в зимний период следует использовать теплую воду.

Процесс выполнения этой кладки имеет свою специфику. Главное при такой кладке — успеть уложить кирпич до замерзания раствора. Раствор лучше всего готовить в обогреваемом помещении, а на строительную площадку доставлять уже подогретым.

Если это невозможно из-за больших расстояний, то раствор можно приготовить на месте используя нагретую до 80ºС воду или же подогретый до 60ºС песок. Готовить такой раствор в больших количествах занятие бессмысленное, поскольку он застынет неиспользованным, а разогреть его обратно, добавляя горячую воду, не получится. Вода только добавит раствору заполненных льдом пор, уменьшая тем самым и без того невысокую прочность. При приготовлении раствора в помещении его еще можно спасти, возвратив обратно в тепло, а если нет такой возможности, то раствор придется выбросить.

Раствор наносится только на один кирпич, укладка все время ведется вприжим. При выгонке последнего ряда одновременно с укладкой кирпича заполняют раствором и вертикальные швы. Такая кладка изначально может быть даже прочнее летней кладки, поскольку прочность она набирает за счет замерзания кладочного раствора, а не за счет его затвердевания.

Примеры кладок из кирпича.

Однако по мере оттаивания такая кладка теряет до 20-30% расчетной прочности. В дальнейшем на протяжении месяца этот показатель будет уменьшаться, поскольку в оттаявшем растворе будет происходить уже обычный процесс набора прочности. Окончательная прочность такой кладки будет 80-95% от обычной, что можно считать вполне удовлетворительным результатом.

Но у такой кладки, помимо недобора прочности, есть еще один негативный момент. При оттаивании раствора такая кладка неизбежно дает усадку. При правильно выдержанной технике кладки усадка будет не больше 2 мм на 1 м высоты, что серьезного вреда зданию не принесет. Но при выполнении кладки усадку нужно учитывать изначально, делая проемы на 5 мм больше, чем при обычной кладке. При усадке этот зазор исчезнет, а целостность конструкции останется ненарушенной.

Но в этом процессе есть один важный нюанс. Осадка здания происходит по мере оттаивания кладки, т.е. сначала оттаивает и опускается южная сторона задания, затем — восточная и западная, и последней — северная. Если здание отапливается изнутри, то осадка будет идти от внутренней стороны стен к наружной, причем в местах больших нагрузок на стену она будет происходить быстрее. Для самих кирпичных стен это небольшая проблема, а вот установленным в них дверным и оконным коробкам, а также возведению крыши грозит серьезная деформация.

Чтобы обезопасить такую кладку от возможных подвижек в период оттаивания, в ее углы и в места связки перестенков усиливают заанкерированными арматурными стержнями. Если стены или перестенки тонкие, их с двух сторон подпирают временными распорками. Дверные и оконные коробки дополнительно усиливают деревянными или железными стойками. После оттаивания временные крепления снимают, но не раньше чем через 12 суток после его окончания.

Вернуться к оглавлению

Противоморозные добавки

При использовании этого способа в готовящийся раствор добавляют химические добавки. При минусовых температурах в растворе с такими добавками скорость замерзания воды замедляется в несколько раз, а сам раствор быстрее схватывается. Сам же раствор нисколько не теряет при этом своих качеств.

Но подавляющее большинство таких добавок ядовиты, поэтому работать с ними без надежных средств защиты нельзя. Да и с защитными средствами нужно соблюдать предельную осторожность. Наиболее часто в раствор добавляют нитрит натрия или поташ.

Для того, чтобы понизить температуру замерзания в растворе, обязательно применяют противоморозные добавки.

Если температура воздуха не опустилась ниже минус 15ºС, то лучше использовать раствор с добавкой нитрита натрия, добавив его в количестве 5% от массы используемого для приготовления раствора цемента. Работать с таким раствором можно от 1,5 до 3 ч, в зависимости от температуры воздуха.

При морозах ниже 15ºС, но не больше 30°С в раствор добавляют поташ. Добавляют его от 5 до 10% от массы использованного цемента. Чтобы раствор медленнее схватывался, в него добавляют сульфитно-дрожжевую бражку. Но даже с ее использованием время пригодности к работе у такого раствора не превышает 1 ч. Однако растворы с добавлением поташа вызывают коррозию силикатов, поэтому такой раствор нельзя использовать при кладке силикатных кирпичей.

Понизить температуру замерзания раствора может и добавление дешевой поваренной соли (NaCl), поскольку она имеет в своем составе натрий. Но ее использование неизбежно приведет к появлению на стенах белого налета, так называемого высола, избавиться от которого порой труднее, чем качественно выгнать кирпичную кладку. Поэтому использовать такую добавку можно только в кладке хозяйственных построек, внешнему виду которых не придают большого значения.

Вернуться к оглавлению

Завершающий этап

После того как найден ответ на вопрос о том, при какой температуре можно класть кирпич, и уже заложен фундамент для будущих стен, переходим к завершающим работам. После того как высота стены станет равна высоте первого этажа, устанавливаются сборные перекрытия.

Дизайн сада: сад, встроенный в ландшафтный ландшафт

Она представилась весной, когда тропы фиолетово-синих цветов висят над дорогой. Перед тем, как войти в дом на травянистости, мы посадили несколько интересных растений, в том числе Сформированная груша с короной нетипичной формы. Высота дома из темного кирпича клинкера в будущем будет полностью подключена.

Накопление тепла, что означает, что он накапливает тепло и удерживает его долго. Оптимальные параметры в этом диапазоне достигаются тройным слоем, с внешним слоем в виде клинкерного кирпича. Высокая термостабильность гарантирует домашний комфорт, даже когда отопление выключено или.

При наступлении оттепели необходимо проследить за состоянием кладки. Дополнительная прочность обеспечивается внутренними поперечными стенами, расстояние между ними не должно превышать 20 метров. Чем чаще расположены поперечные стены, тем прочнее конструкция.

Кладка кирпича — это сложный процесс, а мороз только усложняет эту процедуру. Строгое соблюдение и выполнение всех этапов работ позволят построить крепкое и надежное здание даже зимой.

Частичные стены — от чего и сколько делать?

Керамика из полного кирпича или пустотелого кирпича, клинкерного кирпича или пустотелого кирпича относительно тяжелая и массивная. Хотя чем тяжелее, тем лучше, тем лучше шум, но чем тяжелее груз. Они также устойчивы к механическим повреждениям и могут быть легко навешены на них.

Трехслойные покрытия — детали и дизайн

В дополнение к полу и изоляции, монослойные стены также имеют фасадный слой, обычно клинкерную кирпичную кладку.

Какой забор окружает дом

Чтобы забор выглядел впечатляюще и прочно в то же самое время, столбы на кладке должны быть отделаны специальными кирпичами из клинкерного кирпича, бетона или металла. Использование вытяжек, установленных сверху, горизонтальной части столбов, которая быстро и эффективно нагнетает поверхность.

Вот вы и узнали, при какой температуре можно класть и ознакомились со способами укладки кирпича зимой.

Зимнее время считается не самым лучшим периодом для выполнения строительных работ. Но бывают ситуации, когда консервация стройки может привести к значительным разрушениям. Зимой наиболее трудоемко выполнять кладку кирпича, однако даже эта задача вполне выполнима.

Проекты домов: дом для обычной семьи

Все клинкерные и облицовочные кирпичи, которые непосредственно подвержены отрицательному воздействию атмосферных факторов. При покупке керамических изделий для этой цели убедитесь, что они устойчивы к морозу. Гараж на две машины, второй вариант — сокращенная версия первого, а третий вариант, представляющий современную, эфемерную форму, отличается от предшественника прежде всего тем, как закончен фасад. Клинкерный кирпич был заменен штукатуркой, чтобы снизить стоимость реализации.

Вместо того, чтобы укладывать дымоход с сборными элементами, вы можете поместить верхнюю часть кирпича клинкера или силикатного кирпича. Под крышей под ним установлена ​​готовая консольная доска, и на нее кладется кирпич. Клинкерные кирпичи, окрашенные во время кладки, должны быть немедленно очищены, предпочтительно сухими, с помощью щетки. Позже это будет сложно — миномет нужно будет соскрести и очистить, чтобы удалить следы цемента.

Кладка кирпича зимой должна производиться с учетом некоторых правил, благодаря которым строительные работы могут осуществляться в своем полном объеме даже при температуре до -50°С.

Кладка в термосах

Термос как метод кладки основан на изменении методики работы. Он опирается на тот общеизвестный факт, что цементный раствор всегда выделяет определенное количество тепла. В обычных условиях этого тепла достаточно, чтобы без особых проблем вести кирпичную кладку при температуре в 3-5ºС.

Чтобы раствор для кладки не остыл слишком быстро, рекомендуется использовать термоизоляционное покрытие.

Чтобы отодвинуть вниз указанный порог температуры, непосредственно перед установкой кирпич разогревается. Причем этот способ подходит практически для любого вида кирпича — от обыкновенного полнотелого до двойного силикатного и клинкерного облицовочного. В бытовых условиях чаще всего для подогрева используют обыкновенную паяльную лампу. Можно использовать и газовую горелку, но при низких температурах сжиженный в баллонах газ может плохо гореть.

Через каждые 3-5 рядов уложенная этим способом кладка накрывается теплоизоляционным слоем. Укутанная таким образом кладка из подогретого кирпича еще долго будет греть саму себя. Такой способ прост в исполнении, не требует специальных техник и защитных средств, поэтому с ним легко справится каждый мастер-«самоделкин», если по каким-то причинам ему придется выполнять кладку на морозе. Единственное, что без разогревающего кирпичи помощника работа будет двигаться очень медленно.

Вернуться к оглавлению

О кладке пеноблоков зимой при минусовой температуре

Изготавливается пеноблок из цемента, песка и воды с добавлением специального пенообразователя. При этом материал имеет отличные тепло- и звукоизоляционные свойства, огнеупорный и морозостойкий, а также практически не впитывает влагу и не дает усадки. Кладка пеноблоков должна осуществляться при температуре воздуха от +5 до +25°C. Если температура будет выше рекомендуемой, материал необходимо постоянно поливать водой для увлажнения, а вот зимой, когда на улице наблюдается минусовая температура, во время кладки необходимо применять клей, в который входит специальная противоморозная добавка. Она позволяет класть пеноблок при температуре воздуха до -10°C.

При кладке пеноблоков непосредственно на фундамент нужно дополнительно формировать гидроизоляцию. Это позволит защитить материал от чрезмерной влажности. В качестве гидроизоляционных материалов можно использовать рубероид, раствор полимер-цемента и другие.

Подготовительные работы

Для начала поверхность, на которую будет осуществляться кладка пеноблока, качественно выравнивается. Сделать это можно при помощи цементно-песчаного раствора. Особое внимание необходимо уделять кладке первого ряда материала, ведь от этого будет зависеть выкладывание всех последующих рядов. Чем ровнее будет выложен первый ряд пеноблока, тем легче будет выкладывать следующие. Класть материал зимой при минусовой температуре рекомендуется, добавляя в раствор противоморозную добавку.

Неровности при выкладывании первого ряда пеноблока можно удалять своими руками при помощи рубанка. При этом не нужно забывать счищать с поверхности пыль и осколки. Кладка пеноблоков начинается из установки маячных пеноблоков, которые устанавливаются в будущих углах здания. Далее между ними натягивается специальный шнур, с помощью которого выкладывать ряды можно будет намного проще и ровнее.

Выкладывание пеноблоков

Замешивать смесь для кладки пеноблока зимой при минусовой температуре необходимо небольшими порциями, постоянно перемешивая. Воду для нее необходимо брать комнатной температуры. Второй и последующий ряды пеноблоков выкладываются на равномерно нанесенный с помощью специальной гладилки раствор. Особое внимание при этом необходимо уделять стыковым швам.

Пеноблок при укладке необходимо тщательно прижимать, а стыковые швы делать толщиной не более 5 миллиметров. По завершению выкладывания своими руками каждого ряда материала, получившуюся поверхность обязательно нужно подчищать рубанком.

Стены из пеноблока, если они слишком длинные, при минусовой температуре необходимо дополнительно армировать. Также в армировании нуждаются поверхности, на которые будут осуществляться большие нагрузки, и стены, с оконными и дверными проемами. Для этого используется арматура диаметром около 8 миллиметров, которая укладывается в специально прорезанные в материале пазы. Для закрепления арматуры зимой при минусовой температуре в клей, как и в раствор для укладки, необходимо добавлять противоморозную добавку. Если какой-либо пеноблок был установлен не совсем правильно и ровно, подправить это можно либо рубанком, если он немного выступает, либо раствором, если не хватает высоты.

Кладка кирпича при минусовой температуре

Сегодня обсудим, возможна ли кладка кирпича при минусовой температуре и до какой температуры можно вести кирпичную кладку.

Есть несколько причин, которые определяют время для строительных работ. Вода замерзает при отрицательной температуре, а она используется для приготовления цементного раствора. Поэтому лучше всего подходит тёплое, сухое время года, для строительства.

Строительные работы в зимнее время, скорее исключение, чем правило. Поэтому необходимо знать нюансы температур затвердевания растворов и следовать определённым правилам.

Оптимальная температура

Влажность воздуха до 75% и плюсовая температура от 10–250С являются определяющими факторами качественной кладки кирпича.

С падением температуры к отрицательной отметке, скорость затвердевания цементного раствора замедляется. А при отрицательных температурах и вовсе не затвердевает из-за образования льда в цементной смеси.

Если цементный раствор использовался накануне заморозков, и кирпичная кладка держится, это не значит, что раствор затвердел. Скорее всего, он утратил свою обычную эластичность из-за образования в нём льда, что привело к плохому уплотнению между кирпичами. После оттаивания и затвердевания раствора, заметно снижается прочность кирпичной кладки.

Время затвердевания раствора при низких положительных температурах увеличивается в 4 раза. При отрицательных раствор схватывается и замерзает.

Но с повышением температуры процесс размораживания влияет на качество и прочность смеси. Полное восстановление качеств раствора после замерзания может происходить только при очень медленном повышении температуры в течение недели.

Его показатели будут намного хуже, в сравнении с летней кладкой, но прочность не восстанавливается до первоначальных показателей.

Кладка при низких температурных показателях

Работы в зимнее время обусловлены некоторым затруднениями, напрямую связанные с температурным воздействием на воду в составе цементного раствора.

Поэтому необходимо учитывать следующие особенности зимней кладки:

  • Образование льда в растворе увеличивает его объём на 10%. При размораживании объём возвращается к первоначальному.
  • Довольно сложно достигнуть необходимой прочности кладки.
  • Неравномерность температурных показателей в зимнее время может привести к образованию пустот в смеси и трещинам по всему строению.
  • Образование инея на кирпичах.

В связи с этим необходимо скорректировать состав и компоненты цементного раствора для низких и отрицательных температур следующим образом:

  • В морозную погоду добавляйте в раствор моющее или жидкое мыло, при этом уменьшая количество воды.
  • Быстрое замерзание предотвращает пластификатор – противоморозная добавка, используемая даже при кладке до -200С. Следуйте температурным допускам и показаниям производителя добавок, которые указаны на обороте.
  • Подвижность смеси варьируется в пределах от 10–13 см по конусу.
  • Для хорошей кладки необходимо использовать пластичный раствор.
  • После укладки периодически контролируйте температуру раствора. Для этого сделайте для градусника в кладке небольшое углубление.

Технология кирпичной кладки в зимнее время не отличается от летней.

В чём разница летней и зимней кладки

Но для более качественно кладки зимой используют следующие способы:

  • Электроподогрев, используется только для части кладки. Процесс сводится к установке в смеси электродов в горизонтальном положении, подключённых к электросети. При качественном заполнении швов при нагреве электроды прогревают кладку и способствуют хорошему затвердеванию. В качестве альтернативы электродам применяют проволоку 0,3–6 мм в диаметре.
  • Для создания тепличных установок используют рулонный полиэтилен и рейки. По периметру строительного объекта возводится каркас, который обтягивают плотным полиэтиленом. Для обогрева воздушного пространства тепляка используют специальные нагревающие устройства. Они обеспечивают оптимальную температуру прогрева, которая поддерживается несколько суток, обеспечивая схватывание и застывание раствора. Сложно использовать на больших объектах.
  • Эффект термоса – один из самых простых способов для работы в зимних условиях. Каждую часть кладки покрывают термоизоляционным материалом, который позволяет сохранять тепло и обеспечивает затвердевание раствора.
  • Использование антиморозных добавок и смесей, снижает замерзание воды и способствует сохранению прочности кладки даже при отрицательных температурах. В качестве добавок используют смеси из калия и хлористого натрия. При температуре раствора выше +50С можно использовать без дополнительного прогрева смеси из углекислого калия и нитрата натрия.
  • Замораживание. Перед укладкой кирпича раствор прогревают до высокой температуры. При возведении надстройки он остывает и замерзает. Прочность кладки обеспечивается до полного замерзания раствора. С потеплением происходит оттаивание и дальнейшее затвердевание смеси, что приводит к сильной усадке. А для зданий высота, которых более 15 м, подобный метод может оказаться разрушительным.

Метод замораживания

Правила использования метода замораживания сводятся к следующим:

  • Во избежание деформации строительства рекомендуется на всём участке применять смесь одной температуры. Иначе в процессе оттаивания смесь будет иметь разные свойства прочности и качества схватывания.
  • Используйте метод при температуре выше -300C.
  • Разбавление смеси горячей водой может вызвать появление пор на швах.

Прочность и надёжность кладки значительно улучшится, если использовать перечисленные выше методы приготовления цементной смеси. Предварительно определите необходимые затраты и материалы для выбранного вами метода.

Кладка кирпича при минусовой температуре, видео

Советуем прочитать:

А эта статья расскажет о некоторых секретах, применяемых при строительстве в зимний период:

Кладка кирпича зимой, можно ли класть в мороз, добавки

Можно ли лить бетон в мороз. Заливка при минимальной температуре

Главная |Строительство |Можно ли заливать фундамент осенью?

Дата: 3 ноября 2018

Коментариев: 0

5 / 5 ( 1 голос )

Прочностные характеристики объекта строительства зависят от качественной заливки основания. Этот серьезный этап работы нуждается в основательном подходе. Время, погодные факторы порой изменяют планы застройщиков. Возникают ситуации, когда выполняется заливка фундамента осенью.

Бытует мнение, что строительство зданий производят исключительно летом, когда температура окружающего воздуха составляет 16 °С – 25 °С. Профессиональные строители доказали, что это позиция не обоснована. Выполнение фундамента осенью возможно. При этом оно имеет положительные и отрицательные моменты. Ответственно подойдя к организации работ, можно обеспечить твердость основания, которое ничем не будет отличаться от фундамента, залитого летом.

Допустив серьезные ошибки, вы рискуете ранней весной вместо строительства здания, заняться извлечением частей растрескавшейся основы, их утилизацией. На вопрос, можно ли заливать фундамент осенью, отвечаем утвердительно. Детально расскажем застройщикам об особенностях осенней заливки, способах защиты от отрицательной температуры, посоветуем, как лучше производить закладку бетона.

Современные строители доказывают, что заливку бетона можно выполнять осенью при соблюдении необходимых рекомендаций

Технология и особенности заливки в осеннее время

Чтобы уточнить, при какой температуре воздуха можно заливать цементную смесь, нужно разобраться с процессом отвердевания. В готовом растворе происходит реакция между компонентами цемента и воды – гидратация. Процесс протекает в два этапа:

  • схватывание при участии алюминатов СЗА. Внутри бетона генерируются кристаллы-иголки, связывающиеся друг с другом. Через 6-10 часов образуется своеобразный скелет смеси;
  • твердение с участием клинкерных минералов C3S и C2S. Во время твердения бетона формируется силикатная мелкопористая масса из мелких кристаллов.

При какой средней летней температуре начинать строительство? Теплое время года – от 15 до 30 градусов подходит для строительных работ. Заливка бетона летом допустима. Единственное условие – защита свежеуложенного монолита от дождя.

В осеннее время погода отличается непредсказуемостью, поэтому важно знать, при какой температуре можно заливать бетон осенью.

Оптимальная температура воздуха составляет от 20 до 5°, поэтому начинать устройство основания рекомендуется в сентябре-октябре до заморозков. В процессе обустройства фундамента важно учитывать, до какой отметки на градуснике нужно выполнить работы перед похолоданием. Она должна равняться 10 градусов по Цельсию.

Заливка монолита будет качественной, если учесть несколько моментов:

  • температура воздуха. При каких показателях температуры можно заливать бетон осенью, чтобы начать строить дом? Нормальный показатель – плюс 16°. В этот период раствор затвердевает медленно, что обеспечивает качество постройки. Заморозки припадают на конец октября, поэтому лучше заняться строительством в середине сентября;
  • характеристики влажности. Сырая погода и влажный грунт способствуют процессу отвердевания. Свежеуложенный раствор не нужно регулярно сбрызгивать водой, а медленное высыхание обеспечивает повышение прочности;
  • наличие осадков. Если вы разобрались, при каких оптимальных температурах можно заливать основание, то нужно учесть и наличие дождя. Переувлажнение монолита приводит к вымыванию цементного молочка;
  • уровень грунтовых вод. На болотистых участках осенью меньше воды, что позволяет сделать свайное основание. Проверить, поднялась ли вода, можно путем выкапывания траншеи. Если в ней поднялась вода, фундамент заливать нельзя.

Основное условие, при котором получится уложить бетон зимой, – температура на улице до -3 градусов. В условиях ее понижения есть риски перемерзания цементного теста. Если вам интересно, при каких максимально низких наружных температурах допустимо заливать бетон с обогревом, то эта величина – от 5 градусов.

Строительная практика отмечает две технологии работ – использование морозостойких составов и искусственное повышение устойчивости теста к холодам.

Цемент марки М400 в морозных условиях набирает более 30 % своей максимальной прочности.

Раствор готовится в стандартных пропорциях:

  • 1 часть цемента;
  • 2,5 части песка;
  • 8-10 частей воды.

При известковании количество компонентов изменяется:

  • 1 часть цемента;
  • 2,5-4 части песка;
  • 1,3:10 извести;
  • 8-10 частей воды.

Для приготовления марки бетона М400 также используют пластификаторы и антифризы.

При какой минимальной температуре можно заливать бетон с подогревом монолита, вы уже разобрались. Строители рекомендуют в процессе замеса повышать и температуру раствора до 35-40 ° путем разогрева воды до 90 °, щебня и песка – до 60 °. Сухой цемент не греют, а оставляют в помещении до набора комнатной температуры.

Вода прогревается в железной емкости, а добавки при помощи обдува воздухом. Для этого внутрь кучек стройматериалов от печи протягивается трубопровод. Укладку после нагрева осуществляют за один раз, подавая смесь непрерывно.

Добавление пластификаторов

Еще одно хорошее решение – это добавление пластификаторов. Они представляют собой специальные химические компоненты, которые позволяют выполнить различные задачи. Они помогают осуществить естественную гидроизоляцию фундамента в холодное время года, максимально укрепляют конструкцию и ускоряют рабочий процесс.

Ответить на вопрос, при какой низкой температуре можно заливать бетон, получится, только если будет точно известно, использовались ли пластификаторы и какие.

Сегодня производители цемента морозостойкой марки предлагают смесь, в которую уже добавили около 10 % пластификатора. Вариант с повышением устойчивости к низким температурам хорош в тех случаях, если суровая зима еще не наступила, но на улице воздух охлаждается до небольших минусов.

Что происходит в бетоне при замерзании

При нормальном течении процесса отвердевания бетона, влага служит «склеивающим» элементом для частиц цемента. При ее переходе в твердое состояние все процессы останавливаются.

Но это — не единственная проблема. Известно, что при замерзании объем воды увеличивается примерно на 9%. В результате внутри массы бетона образуется повышенное давление. Если зерна цемента до этого момента еще не набрали некоторого уровня прочности, они под воздействием давления, разрушаются. После рамерзания они уже не обретут свои свойства в полной мере и бетон не будет достаточно крепким.

Чтобы зимний бетон был крепким, необходимр создать условия или присадки для его вызревания

В зимней заливке армируемых фундаментов есть еще один неблагоприятный момент. Сталь — отличный проводник тепла, и она способствует отводу тепла из толщи бетона. Обладая хорошими теплопроводными свойствами, прутки быстро остывают. Вокруг них вода замерзает в первую очередь. Лед оттесняет частицы бетона, на их место приходит пока не замерзшая вода из еще теплых слоев.

Предлагаем ознакомиться Почему после бани появляются красные пятна

Их всех этих процессов следует, что чем меньше воды в несвязном состоянии будет находиться к моменту замерзания, тем меньше будут потери прочности. Путем различных экспериментов и расчетов были определены граничные значения прочности, при которых бетон можно замораживать. Называются они точкой критической прочности.

Критическая прочность бетона в зависимости от его марки

Для железобетонов с ненапрягаемой арматурой (тип, который используется в частном домостроении) она составляет 50%, для фундаментов, которые будут подвергаться попеременной разморозке/заморозке (бани и дачные домики без отопления) — 70%. После достижения этой точки фундамент можно заморозить. После оттаивания все процессы в нем возобновятся. Потери прочности при этом составляют не более 6%.

Если вы сомневаетесь, при какой температуре лучше заливать бетонную смесь, проконсультируйтесь с опытными строителями. В случае несоблюдения существующих требований, предъявляемых к бетонированию в определенное время года, с бетонной основой здания могут произойти изменения негативного характера:

  • появятся трещины. Как правило, они образуются при температуре, превышающей двадцать градусов тепла., если не контролировать равномерность высыхания влаги и процесс набора твердости. Как правило, залитое основание укрывается пленкой и периодически увлажняется;
  • внутри фундамента образуются микротрещины. При какой температуре весной и при какой осенью это случается? Если воздух не прогрелся выше трех градусов тепла, вода начинает преобразовываться в лед, увеличивая объем. Потом она высыхает, оставляя после себя микроскопические трещины, способствующие разрушению бетонного основания;
  • наблюдаются смещения. При использовании для замеса бетонной массы промерзшего песка или гравия, в массу попадают кусочки льда, образующие пустотные участки. От воздействия максимальной нагрузки фундаментное основание смещается;
  • повышается натяжение. Сваренный при отрицательной температуре араматурный каркас будущей фундаментной основы в теплую погоду расширится в объеме и создаст повышенное напряжение для конструкции, приводящее к аварийным ситуациям.

Опасность влияния минусовых температур на состояние смеси

Все знают, что раствор быстрей застывает, если стоит теплая погода, а вот жара может оказать пагубное влияние на свежезалитый бетон.

При температуре в пределах 5 – 15 градусов выше нуля схватывание состава происходит естественным образом, при этом бетон выделяет тепло в окружающую его среду. Но в жаркие дни этого не происходит.

В подобных условиях бетонный каркас начинает свое формирование при еще увеличенном объеме материала. При потере температуры поверхность постепенно оседает, а сформированная кристаллическая структура данному процессу создает препятствия. В конечном итоге, из-за созданного внутри напряжения, фундамент покрывается трещинами на четвертый – двенадцатый час с момента окончания заливки.

Для того, чтобы фундамент сохранял целостность при двадцати пяти градусах тепла и выше, необходимо для приготовления бетона применять портландцемент быстрого твердения, спустя пять – шесть часов от окончания бетонирования поливая водой и затеняя подручными материалами.

Замедление гидратации достигается вводимыми пластификаторными и модифицирующими добавками. Появляющиеся трещины говорят о том, что необходимо выполнить повторную трамбовку.

Скорость реакций гидратации и набора прочности бетоном привязаны к температуре окружающей среды. При ее понижении с 20 до 5 градусов время твердения увеличивается в 5 раз. Процесс застывания проходит еще медленнее, если на улице похолодало до нуля.

Замерзание воды при отрицательной температуре приводит к ее расширению. Далее происходит повышение давления внутри смеси, которое становится причиной распада кристаллической решетки. Последствие реакции – разрушение фундамента и ухудшение свойств монолитности из-за обволакивания льдом заполнителей.

Специалисты выяснили, при какой оптимальной температуре воздуха следует и можно заливать готовый бетон. Работы по строительству фундамента лучше проводить в промежутке от 5 до 15°. Уличный температурный режим в пределах от 5 до минус 3° предусматривает, что свежеуложенный бетон марки М200 весом 240 г/м3 должен быть не ниже 5 градусов.

Можно ли заливать фундамент осенью?

  • Вопрос, можно ли заливать фундамент осенью, связан с тем, что застройщики не всегда успевают провести подготовительный период строительства дома до конца теплого периода. Поэтому встает вопрос, заливать фундамент осенью или подождатьдо весны.

    На самом деле ничто не препятсвует тому, чтобы заливать фундамент осенью, если еще не наступили морозы. Конечно, бетон набирает крепость быстрее в теплое и сухое время года, однако в мокрое и холодное процессы просто замедляются, но все идут. Главное — успеть до морозов, да и то можно заливать бетон с добавлением провоморозных добавок.

  • Да конечно же можно. Можно даже сказать, что для бетона это как раз таки комфортное время года, уже не так жарко, так что не нужно думать о том, что фундамент пересохнет. Так что заливайте осенью, но желательно до морозов, а то может статься, что вода в бетоне замрзнет, а от этого он крепче уж точно не станет.
  • Ранней осенью самое время для заливки фундамента. Как раз за зиму он обстоится и весной — летом можно будет приступать к изготовлению сруба. Главное постарайтесь это делать в сухую погоду и успеть залить до заморозков.
  • По-моему даже нужно. Во-первых, фундаменту вс равно надо выстояться, чтоб вовремя заметить огрехи. А во-вторых температурный режим для просыхания лучше не больше 25 гадусов. Дожди не помеха — сам фундамент можно чем-нибудь накрыть, а земля вокруг пусть проседает и уплотняется — наджнее стоять дом будет. Так что осень — самое время.
  • Наверное, чтобы грамотно дать ответ на такой вопрос, прежде всего, нужно знать в каком именно регионе будет происходить заливка фундамента, так как осенние заморозки, когда температура с положительной, может меняться на отрицательную, могут нанести бетону непоправимый ущерб. Лучше всего, если это будет стабильная плюсовая температура. Помимо этого, если все же холода наступили, скорее всего придется подогревать раствор, а это во-первых, долен делать грамотный специалист, ну и во вторых — это дополнительные материальные затраты. К тому же, после того, как фундамент будет залит, думаю, будет далеко не лишним его утеплить, это поможет лучшей сохранности в зимний период времени.
  • Есть способ заливать и при 0 градусов.Первый способ:в сам раствор бетона добавляют соль 1 кило на 100 кило бетона.И второй способ:внутри раствора размещают алюминиевую(медную,стальную)проволоку на расстоянии 20-25 сантиметров,в зависимости от толщины заливаемого бетона 2,4,6,….штук.С одной стороны концы соединяют в два пучка и подключают к сварочному трансформатору.С другой стороны на каждую пару провода цепляют ламочку 36 вольт.Главное не перепутать парные провода,а то работать не будет.Если все правильно соединино,то лампочки будут гореть,сперва тускло,но с просушкой бетона все ярче.
  • info-4all.ru

Способы бетонирования в зимних условиях

Скорость процесса твердения зависит от температуры раствора. При ее повышении активность воды значительно возрастает, скорость набора прочности повышается. Потому при проведении бетонных работ зимой или при температурах ниже 5oC, важно создать и поддержать требуемый уровень нагрева. Оптимальная температура вызревания раствора составляет от 20oC до 30oC. Для этого есть несколько способов:

  • раствор делать подогретым;
  • опалубку утеплить;
  • использовать присадки и добавки, которые ускоряют твердение и/или понижают точку заморозки воды;
  • подогревать уже залитую бетонную массу.

Все эти методы неплохо работают. Их используют по одиночке или в комплексе.

Заливка в зимнее время проводится подогретым раствором

Прежде всего, необходимо правильно выбрать цемент для зимнего бетонирования фундамента. Известно, что во время твердения бетона происходят реакции, при которых теплота выделяется. Для зимы — отличная особенность. При этом большее количество тепла выделяют быстротвердеющие портландцементы и составы высоких марок. Потому для замеса при низких или минусовых температурах имеет смысл купить именно их.

Предлагаем ознакомиться Внутренняя отделка бани из газобетона: обшивка стен своими руками, фото, видео уроки

Только это позволит вам залить фундамент ленточный или плитный фундамент при плюсовых температурах днем, и незначительных заморозках по ночам. Но при этом, потребуется замес делать теплым (читайте ниже), а также после заливки фундамент нужно будет опалубку теплоизолировать: покрыть матами, соломой и т.д.

Во время зимней заливки фундамента температуру раствора доводят до 35-40oC. Для этого разогревают воду и засыпку. Цемент греть ни в коем случае нельзя: он «заварится» и станет практически бесполезным.

Для замеса в зимнее время используют горячую воду и подогретую засыпку. Цемент греть нельзя.

Хорошо, если есть возможность использовать бетономешалку с электроподогревом: ее включают в сеть и барабан разогревается. В другом случае, желательно прогреть его предварительно, прокрутив разогретую воду.

При замесе воду нагревают до 90 oC. Щебень и песок необходимо разогреть до 60 oC. Делают это обдувом горячим воздухом, прогревом в специальных печах. Печи — это для частного строителя из области фантастики, но можно устроить обдув горячим воздухом. Например, от печи или костра протянуть несколько труб-воздуховодов внутрь кучи щебня или песка.

При зимнем замесе раствора меняется порядок закладки составляющих: заливается вода, в нее засыпается щебень и песок. После нескольких оборотов добавляется цемент.

Ко всему необходимо еще и увеличить время замеса. Он должен быть длительнее на 20-50%: за счет лучшего перемешивания, активизируются реакции и повышается температура при твердении.

Для продления времени остывания бетона требуется по максимуму сохранить тепло. Потому, используя все возможные средства и доступные материалы, проводят утепление стенок опалубки. Можно использовать брезент, маты, старые какие-то теплые вещи, забить промежуток между стенками опалубки и грунтом, соломой. Да что угодно, лишь бы тепло не утекало в воздух.

Одна из задач — сохранить тепло раствора

В этом случае пригодиться может опалубка из пенополистирола — он имеет плохую теплопроводность, что в данных условиях — несомненный плюс. Обычно такая опалубка несъемная, и после вызревания бетона вы получаете влаго- и теплоизолированный фундамент. Подробнее о типах опалубки читайте тут.

При заливке фундамента своими руками зимой, реально использовать только греющие кабели. Их прикрепляют с внутренней стороны к опалубке, и после ее снятия демонтируют. Есть второй вариант — «утопить» провод в бетоне. Оба способа действуют неплохо, но только при условии изолированных от холода стенок.

Греющие маты укладывают на поверхность бетона и включают в сеть

Есть еще в продаже специальные греющие маты для подогрева бетона. Они раскладываются на поверхности, включаются в сеть. Его стоимость — 2,5 тыс руб/м2.

Для сохранения температуры стоят над объектом тепляки. Это конструкции, очень сильно напоминающие теплицы. И задача у них аналогична: сохранить тепло. Возводят каркас, его обтягивают пленкой или другими подобными материалами. Внутри ставят печку, тепловую пушку и т.д., с их помощью поддерживают плюсовую температуру. Но при этом необходимо также не забывать об увлажнении, чтобы влага из раствора не испарялась.

Еще один метод подогрева бетона — с использованием инфракрасных излучателей. Этот метод хорош тем, что под воздействием волн греется непосредственно сам раствор. Излучатели закрывают алюминиевыми кожухами, создавая направленный поток. Однако для эффективного прогрева понадобится большое количество ламп.

Можно ли искусственно повысить морозостойкость раствора?

Чтобы выяснить, до какой самой низкой минусовой температуры на улице можно строить фундамент и заливать бетон, необходимо разобраться в его морозостойкости. Данная характеристика влияет на количество циклов заморозки и оттаивания смеси без потери ею не более 5 % прочности.

ГОСТом 10060-2012 регламентированы 5 групп морозостойкости производимых марок бетона:

  • F50 – низкая устойчивость к замерзанию свойственна смесям М100 и М150, поэтому их применяют для внутренних работ;
  • F100 – марки бетона М200 и М250 отличаются нормальной устойчивостью, но подходят только для строительства домов в теплом или умеренном климате;
  • F150-300 – составы с маркировкой М300, М350 и М400 актуальны при постоянных низких температурах и на почвах с большой глубиной промерзания;
  • F300-500 – такой показатель морозустойчивости у марок М450, М500, М550 и М600, рекомендованных для работ в условиях северных областей.

Чтобы ускорить работы и предотвратить деструкцию фундамента допускается использовать антиморозные средства, выполнять прогрев бетона или его утепление.

Виды добавок

При соблюдении дозировок специальных продуктов легко предусмотреть, при какой предельной отрицательной температуре заканчивать стройку. Допустимо продолжать работы до -25 градусов. Средства классифицируются в зависимости от воздействия на смесь.

Немного рекомендаций

Планируя возведение дома, задумайтесь о правильной укладке фундамента. Без основы долго не простоит ни одна конструкция.


Вариант возведения фундамента

Если момент работ приходится на морозные дни, обязательно применение специальных смесей или антифриза, а также дополнительное утепление. Осенью подбирайте те моменты, когда отсутствуют заморозки и дожди. Летом не должно быть зноя во время заливки и просыхания смеси.

Если вы самостоятельно не можете справиться с подготовкой основы строения, обратитесь к строительным организациям, которые выполнят все работы под ключ и сами просчитают самые подходящие условия для стройки.

Экономьте время: отборные статьи каждую неделю по почте

Присадки и добавки

Еще один способ заливки бетона при отрицательных температурах — использование химических веществ. Некоторые из них ускоряют затвердевание на начальной стадии процесса. Массовая доля всех добавок — не больше 2% от массы цемента. Большие количества могут негативно повлиять на качество бетона, потому придерживайтесь рецептур.

Предлагаем ознакомиться Размеры дверей для парилки — Размеры Инфо

Один из способов зимнего бетонирования — добавление в замес специальных противоморозных присадок

Наиболее распространенная присадка, повышающая «морозоустойчивость» бетона и ускоряющая его твердение, — хлористый кальций. Еще используют поташ и нитрат натрия. Если добавить их при обычном замесе, температура замерзания снизится до -3oC.

Заливка бетона при минусовой температуре возможна, если с теми же присадками раствор подогреть. В этом случае можно работать при -15oC. Но для нормального качества фундамента потребуется утепление заливки и соблюдение несложных, но обязательных правил.

Специалисты утверждают, что не стоит в зимнее время заливать фундамент без использования в растворе специальных присадок. Считается, что подобные добавки решают все проблемы, так как этот способ наиболее прост для бетонирования при минусовой температуре, особенно – ночью.

Как уверяют застройщики, используя добавки, можно залить фундамент в минусовую температуру, не организуя подогрев. Но если работать комплексно, то за счет обогрева вы снизите денежные затраты.

Если минимальная температура для заливки фундамента вызывает у вас сомнения, воспользуйтесь одним из видов добавок:

  • веществами и соединениями, снижающими точку промерзания воды. С их помощью достигается нормальное застывание при отрицательном температурном режиме. В подобную группу входят поташ, кальциевый и натриевый хлориды, натриевый нитрит, сочетания таких компонентов и подобные им вещества. Тип добавки определяется с учетом того, до какой минусовой температуры разрешается выполнять бетонирование;
  • компонентами и соединениями, ускоряющими твердение. Среди них выделяют патош, модификаторные добавки на кальциевом хлориде и мочевине и т. п.

Присадки вводятся в количестве двух – десяти процентов от веса цементного материала. Объем их подбирается с ориентированием на температурный режим, необходимый для затвердевания искусственного камня.

При какой температуре зимой следует добавлять присадки? Строители используют их при минусовой температуре до 25 градусов. Но частным застройщикам не следует прибегать к подобным экспериментам, так как в реальности такие добавки используются лишь при первых ночных заморозках либо с наступлением весны, когда фундамент необходим к конкретному периоду, а других вариантов для его устройства не существует.

Как залить фундамент осенью

Как залить фундамент осенью Фундамент является, пожалуй, главной основой при строительстве дома. Многие люди считают, что заливать фундамент нужно только в сухую погоду. Специалисты тоже расходятся в этом мнении, но, не смотря на разность суждений, заливать фундамент осенью все-таки можно, если этому делу не мешают сильные ливни. Можно ли заливать фундамент в дождливую погоду
Строители утверждают, что для заливки фундамента лучше всего подходит сырая и влажная погода, так как это способствует качественному застыванию бетона. Кроме того, можно использовать несколько приемов и материалов, благодаря которым проводить работы можно в течение круглого года (кроме дней, когда идут сильные дожди и холода). Одним из таких способов является использование цементной смеси определенных марок, которые могут повысить влагостойкость бетона. К этим маркам цемента относятся M-600, М-500, М-450 и М-400. Эта смесь часто используется для строительства платин, мостовых опор и подобных сооружений, которые во время использования часто подвергаются сильному воздействию воды. После заливки фундамента в сырую и влажную погоду, его необходимо прикрыть полиэтиленовой пленкой, чтобы избежать размывания. В процессе строительства, при выборе подходящей марки бетона, желательно обратиться за помощью к специалистам, которые помогут выбрать самый лучший вариант. Многие люди считают, что заливать фундамент при строительстве индивидуального дома лучше осенью, благодаря чему его основание даст более надежную и естественную осадку, благодаря чему в будущем можно избежать появления трещин. Качественный фундамент является главным условием долгой эксплуатации здания. При этом нужно учитывать не только марку бетона, но и способ заливки самого фундамента. Если глубина и высота слишком большие, рекомендуется вести заливку непрерывно, с использованием строительного вибратора. Это позволит избежать пустот в основе, способствуя тем самым образованию более качественной монолитной массы.При соблюдении необходимых технологий, можно добиться качественного результата и длительного срока службы здания.

myremdom.ru

При какой температуре можно заливать бетон

От температурного режима твердения напрямую зависит прочность бетона. Если во время строительства погодные условия не соответствовали требуемым параметрам, процесс становления бетонной конструкции затянется или, что гораздо хуже, в бетонной массе появятся дефекты. При какой температуре можно заливать бетон, а когда стоит остановить работы? Есть ли возможность ускорить отвердевание бетонной смеси?

Заливка фундамента зимой – спорное решение

Читайте в статье

Что необходимо знать о бетоне

Бетон состоит всего из нескольких компонентов:

  • наполнителя;
  • воды;
  • вяжущего вещества;
  • спецдобавок.
Наполнителем в бетонной массе выступает смесь песка и щебня

Само по себе вяжущее вещество, цемент, при контакте с водой превращается в очень твёрдую массу. Хотя этот вариант состава обладает высокой прочностью, тем не менее, без армирования, такой цементный камень просто треснет от нагрузки.

Щебёнка и песок компенсируют повышенное давление и армируют конструкцию

К тому же, использование этих наполнителей значительной удешевляет стоимость смеси.

К сведению! Правила заливки фундамента требуют использовать для изготовления бетонных конструкций щебень с прочностью, превышающей прочность бетона. Полное отвердение бетона происходит только спустя полгода после заливки. В этот период щебёнка предохраняет конструкцию от деформации.

Соотношение марок бетона и наполнителя:

НаполнительПрочность, едМарка бетонаПрименение
Известняк500М 200Такую смесь используют для заливки полов, стяжки, обустройства мощёных дорожек
Гравий1000М 300Применяется в индивидуальном жилищном строительстве для заливки фундамента. Имеет низкую радиоактивность.
Гранит1400М450Подходит для изготовления особо прочных конструкций – колонн, бассейнов, мостов.
Виды наполнителей

Наполнитель связывается цементом в смеси с водой. Качество бетона зависит от марки цемента. Для возведения фундамента частного дома достаточно марки цемента М300 и соблюдения следующих пропорций:

  • вода 1/10;
  • песок 6/10;
  • цемент 3/10;
  • наполнитель 4/10.
Схема процессов при твердении бетона

На какие обозначения нужно обратить внимание, покупая цемент:

  • В (от 3,5 до 60) – класс бетона по прочности;
  • F – морозостойкость, показывает циклы замораживания и оттаивания, которые может выдержать конструкция. Для российский широты показатель должен быть не менее 200.
  • Wo – водопроницаемость. Имеет диапазон от 2 до 20. Чем выше показатель – тем устойчивее полученная конструкция к воздействию грунтовой и атмосферной влаги. Гидросопротивление в 20 единиц свидетельствует о возможности применения бетона для строительства бассейнов.
  • П – индекс подвижности. Как правило, не превышает 5 единиц. П4 – подходит для обустройства фундамента частного дома.
Расположение информации на упаковках цемента

Статья по теме:

Как правильно выбрать пеноблоки. В обзоре рассмотрим характеристики, свойства, достоинства, секреты правильного выбора и среднюю стоимость этого стройматериала, а также приведем практические рекомендации по его применению.

Готовим заливку

Прежде чем готовить и заливать раствор, нужно тщательно просчитать объем необходимой смеси. Особенно важно произвести грамотные расчёты, если планируется заказать готовый бетон.

В противном случае придётся на ходу решать, куда применить лишний раствор или отпустить бетономешалку с излишками обратно и попрощаться с напрасно потраченными средствами

Если смеси не хватит, это тоже плохо. Конструкция не наберёт необходимой прочности, что впоследствии приведёт к деформации стен или их обрушению.

Как произвести расчёт

От марки цемента и состава смеси зависит коэффициент усадки бетона. Чем выше усадка, тем больше понадобится раствора.

К сведению! Бетон с наполнителем мелкой фракции применяется в основном для заполнения пустот. Крупнофракционный наполнитель используется для обустройства монолитных конструкций.

Обычный прямоугольный фундамент ленточной конструкции рассчитывается так: длина х ширина х высота х коэффициент усадки. Полученное значение делится на 1,05 (столько занимают армирующие элементы).

Расчёт количества цемента для бетонной смеси

Труднее рассчитать объем сложных по форме оснований. Пригодится школьный курс геометрии. Принцип расчёта тот же, с применением коэффициента усадки и делением на 1,05.

Бетон М200 (класс прочности В15)
Бетон М300 (класс прочности В22.5)

Как приготовить раствор

Для фундамента частного дома можно приготовить раствор самостоятельно, не прибегая к услугам фирм, производящих бетон на продажу.

Алгоритм приготовления раствора:

  • Расчёт объёма смеси и соответствующего количества компонентов. Классическое соотношение ингредиентов: 1 цемент/3 песка/ 5 щебёнки.
  • Подготовка ёмкости для замеса. От её объёма будет зависеть количество замесов. Удобно, когда под рукой есть портативная бетономешалка на электрическом двигателе. Она сэкономит силы и время. Полученный раствор будет качественнее приготовленного вручную.
Если бетономешалки нет, не стоит брать слишком большую посуду. Малое количество смеси просто размажется по ней, а большое – будет не под силу перемешивать вручную
  • Все сухие части перед добавлением воды тщательно смешиваются. После постепенно добавляется вода в нужном количестве.
  • Полученную смесь нужно многократно перемешать до получения однородной консистенции необходимой густоты.

Важно! Все инструменты для замеса должны быть чистыми. В этом случае в смесь не попадёт ничего лишнего, а сам состав не будет налипать на лопату или стенки бетономешалки.

При какой температуре можно заливать бетон и стоит ли останавливать работы зимой?

Вероятность заливки фундамента зимой у большинства застройщиков вызовет сомнения,и они обоснованы. Всем известно, что вода, одна из основных составляющих бетона, имеет свойство замерзать при низких температурах.

Если замешаете и оставите бетонную смесь при отрицательной температуре, получите в результате хрупкий материал, в котором замерзшие кристаллы воды разорвут все соединения

Современные технологии строительства позволили избежать такого результата. Теперь можно получать качественный бетон и использовать его при температуре до минус пятнадцати градусов. Для скоростного строительства используются разные способы, о которых стоим поговорить подробнее.

Статья по теме:

Таблица теплопроводности строительных материалов. От качественного подбора необходимых стройматериалов напрямую зависит тепловая устойчивость вашего дома, ведь ошибившись, в первоначальных расчётах вы рискуете сделать утепление здания неполноценным. В помощь вам предоставляется подробная таблица теплопроводности строительных материалов, описанная в этой статье.

Использование тепловых пушек для заливки бетона при низких температурах

Большую часть прочности бетонная смесь набирает в первые 48 часов. В это время особенно важно предохранить раствор от промерзания. Можно выставить по периметру фундамента строительные тепловые пушки и обогревать воздух до застывания смеси.

Чем больше обогреваемая площадь, тем больше и мощнее должны быть пушки

Прогревание при помощи электричества

Заливка фундамента без прогрева зимой невозможна. Обеспечить его может электроток, подведённый непосредственно к арматурной металлической сетке. Таким образом происходит прогревание самого бетона в его толще, что более эффективно, чем отопление всего участка застройки.

Триста восемьдесят вольт, подключённые к сетке арматуры, создадут температуру, необходимую для нормального становления бетонной смеси

Использование спецдобавок

Для заливки фундамента весной, осенью или зимой можно использовать специальные добавки, которые воздействуют на воду в бетоне, не давая ей превращаться в кристаллы льда. Бетонная смесь с такими добавками называется «холодной».

Соляные составы добавляют в строгих пропорциях

При какой температуре можно заливать фундамент осенью и стоит ли вообще это делать?

Почему вообще возникает такая необходимость — заливать фундамент для дома зимой? Можно ли начинать стройку осенью и чего ради устраивать себе такие трудности?

Есть несколько уважительных причин, которые толкают застройщиков на подобный риск:

  • хрупкий грунт на участке не позволяет изготовить качественный котлован для заливки, земля постоянно осыпается. В подмороженном состоянии все становится намного проще;
  • строительство ведётся в северном регионе, где трудно дождаться необходимой температуры, а периоды оттепели такие короткие, что невозможно уложиться в необходимые сроки;
  • удешевление строительства. Начиная с осени и по середину весны цены на строительные материалы и услуги строителей падают;
  • сезонность рабочего графика застройщика. У некоторых профессий занятость имеет сезонный характер, и именно с осени по весну у некоторых людей появляется свободное время для занятия стройкой.
Залитый в зимнее время фундамент нужно дополнительно утеплить

Но у каждой медали две стороны. И уважительные причины могут обернуться неприятными последствиями:

  • вместо экономии зимняя заливка фундамента может обернуться дополнительными затратами. Задача выкопать котлован в мёрзлой земле невыполнима без специального оборудования, как и процедура замеса на морозе;
  • бетон со скидкой в зимний период может не содержать необходимых добавок. Покупая готовый раствор следует убедиться в его «зимнем» качестве;
  • труд работников в холодное время года должен дополнительно оплачиваться из-за суровых погодных условий.

Каждый решает для себя сам, нельзя или можно заливать фундамент осенью. При какой температуре работа будет успешной? Профессионалы утверждают, что и в минус пятнадцать есть возможность изготовить полноценную железобетонную конструкцию. Если работы осуществляются собственными силами, не стоит ждать таких морозов. Более-менее безопасный вариант – до минус пяти градусов, то есть первые заморозки поздней осени.

Используя специальные добавки, можно добиться качественного результата без особого риска

Зимние добавки в бетонную смесь

Преимущества использования противоморозных добавок очевидны:

  • их использование обойдётся гораздо дешевле процедуры искусственного прогревания почвы с помощью тепловых пушек;
  • применение добавок безопасно для человека, в то время как использование тока для нагревания арматурного каркаса без специальных навыков смертельно опасно;
  • зимние добавки увеличивают прочность бетонной конструкции и её долговечность;
  • растворы повышают пластичность бетонной смеси;
  • добавки уменьшают риск деформации при усадке фундамента;
  • растворы, добавляемые в бетон, сохраняют металлический каркас от коррозии.
Все противоморозные смеси выпускаются в жидком виде, что упрощает их применение. Раствор просто добавляют в воду при приготовлении раствора

Важно! Нельзя использовать противоморозные добавки при температуре заливки фундамента ниже минус двадцати градусов. «Зимний» бетон не заливают в дождливую погоду. Некоторые виды наполнителей несовместимы с подобными растворами.

Виды зимних добавок:

  1. Антифриз. Снижает температурный порог кристаллизации воды в растворе. Не изменяет скорости схватывания смеси.
  2. Сульфаты. Повышают скорость твердения смеси. В результате контакта с водой выделяют тепло.
  3. Силикаты. Способствуют образованию двойных солей, снижающих температуру кристаллизации воды.

Важно! Следует знать, что бетон с добавками при минусовой температуре набирает всего тридцать процентов прочности, остальные семьдесят будут набраны во время оттепели. По этой причине залитый в прохладное время года фундамент нельзя подвергать значительным нагрузкам.

ДобавкаСвойства
ПоташУскоряет процесс схватывания раствора. Негативно сказывается на прочности конструкции, требует добавления натрия тетрабората. Является опасным веществом, при работе с ним требуются специальные меры безопасности.
БураЯвляется смесью аммония, натриевых солей, кальция и кислот. Используется для предотвращения негативного влияния карбоната кальция на прочностные характеристики бетона.
Натрия нитритЯвляется ядом, транспортируется только в специальной таре. Снижает температуру кристаллизации жидкости. Запрещено использование вместе с бурой из-за образования ядовитых газов.
Натрия формиатИспользуется в качестве пластификатора бетона. Ускоряет отвердение смеси.

К сведению! В качестве зимних добавок используются также аммиачная вода, мочевина, спиртовый раствор формиата натрия.

Как ухаживать за зимним фундаментом

  • При формировании опалубки используют утеплитель – пенопласт или минвату. Такая защита сохранит температуру смеси от внешнего воздействия грунта.
Замешивать раствор лучше с подогретой водой
  • В процессе становления фундамента нужно оберегать его от механического воздействия, следить за целостностью опалубки.
  • Если образовались небольшие трещины, но раствор ещё не застыл, их можно устранить вибрированием.

Когда нельзя, но очень нужно

Прежде, чем решать, при какой температуре можно заливать бетон, нужно ответить на главный вопрос: готовы ли вы рискнуть? Действительно ли обстоятельства, заставляющие вас затевать зимнее строительство, настолько непреодолимы? Если выхода нет — необходимо качественно утеплить котлован пенопластом, приготовить бетон с добавлением противоморозных добавок и, для пущей уверенности, пару дней прогревать воздух над конструкцией при помощи тепловых пушек. В любом случае, на залитом в мороз фундаменте не нужно спешить строиться. Следует дождаться установления тёплой погоды.

Минусовая температура – ​​обзор

1.19.1 Введение

Прокариотические формы жизни обнаружены почти во всех мыслимых экологических нишах на Земле – от низких температур арктических морских льдов до гидротермальных жерл Срединно-Атлантического хребта, где температуры превышают нормальная температура кипения воды, от безопасных пределов человеческого кишечника до некоторых из самых токсичных ядерных и химических отходов на этой планете. Замечательная способность микробов процветать в таких разнообразных средах стала возможной благодаря преднамеренной эволюции их внутренних метаболических путей, которая позволила этим организмам адаптироваться к местной среде и улавливать в ней источники углерода и энергии.Неудивительно, что эти метаболические пути способны выполнять умопомрачительно большое количество химических превращений, производя столь же разнообразные соединения, которые, по совпадению, удовлетворяют многие медицинские, химические и транспортные потребности нашей планеты. Соединения, имеющие экономическое значение, продуцируемые микроорганизмами, включают рекомбинантные белки, первичные метаболиты (такие как аминокислоты, нуклеотиды, витамины, органические кислоты и биотопливо первого поколения) и вторичные метаболиты (такие как антибиотики, противораковые средства, иммунодепрессанты, средства, снижающие уровень холестерина). , противопаразитарные препараты, мономерные компоненты синтетических полимеров, биопластики и новейшее биотопливо).Однако природные изоляты микробных штаммов обычно производят лишь незначительное количество этих продуктов. Поэтому с коммерческой точки зрения необходимо разработать стратегии для улучшения производства этих соединений.

Стратегии метаболического дизайна можно в целом разделить на два типа ( Рисунок 1 ): (1) те, которые могут быть реализованы независимо от информации о последовательности генома или передовых генетических инструментов, и (2) те, которые используют математические и синтетические биологические инструменты для прямое генетическое манипулирование метаболическими путями.

Рисунок 1. Подходы к метаболическому дизайну у прокариот. Стратегии метаболического дизайна у прокариот, описанные в этой статье, суммированы здесь. Вообще говоря, стратегии метаболического дизайна можно разделить на два типа: (1) стратегии, которые могут быть реализованы независимо от информации о последовательности генома или передовых генетических инструментов; классический мутагенез и перетасовка генома являются двумя примерами этой группы и (2) теми, которые используют инструменты математической и синтетической биологии для прямого генетического манипулирования метаболическими путями.Подходы, основанные на прогнозных моделях, объединяют информацию из специфических для организма геномных, флюксомных, транскриптомных и протеомных данных в дополнение к информации из различных онлайн-баз данных. Подходы, независимые от модели, основаны на существующих биохимических ноу-хау, реестрах частей и комбинаторных библиотеках клеточных компонентов в сочетании с высокопроизводительным скринингом улучшенных фенотипов. Подробная информация об отдельных подходах представлена ​​в тексте.

В догеномную эру простейшей формой контроля метаболизма в лаборатории развития ферментации было изменение среды роста или условий роста для поддержки биосинтеза продукта.Как правило, наилучшие условия для роста отличаются от условий для образования продукта. Стратегии оптимизации роста для производства метаболитов включали добавление ограничивающих предшественников и изменение содержания углерода, азота и неорганических соединений. Например, было показано, что использование глюкозы в качестве единственного источника углерода подавляет выработку антибиотиков в некоторых организмах (например, актиномицина ( Streptomyces anti- hibiticus ), пуромицина ( Streptomyces alboniger ), цефалоспорина ( Cephalosporium acremonium и Streptomyces clavuligerus ) и пенициллин ( Penicillium chrysogenum )) [34].Поэтому промышленное производство этих соединений осуществлялось с использованием в качестве источника углерода лактозы или других сахаров, включая крахмал, который медленно расщеплялся только до глюкозы. Манипулирование условиями культивирования, например, регулирование уровня растворенного кислорода в ферментере или регулирование подачи питательных веществ для предотвращения накопления ацетата, также широко используется для улучшения титров продукта. Единственный наиболее успешно применяемый подход, используемый всеми фармацевтическими компаниями для улучшения титров желаемых продуктов ферментации (лекарств), называемый «мутагенез и скрининг», не дает понимания того, как производится желаемое соединение (биохимический путь) или как оно образуется. регулируется.Таким образом, к этому подходу невозможно применить метод рационального проектирования.

Технологии микробной инженерии прошли долгий путь от простых методов мутагенеза 1960-х годов до современного de novo конструирования индивидуальных генетических цепей и полных геномов. Современные разработки в области высокопроизводительной характеристики макромолекулярных клеточных компонентов и вычислительных инструментов для последующего управления данными и анализа значительно расширили наше понимание микробной физиологии.За последние 15 лет наблюдается почти экспоненциальный рост темпов секвенирования микробного генома, с тех пор как было сообщено о первом бактериальном геноме ( Haemophilus influenzae ). Сегодня аннотированные геномы более тысячи видов бактерий доступны в онлайн-базах данных. Несколько бактериальных геномов были функционально охарактеризованы с помощью профилирования экспрессии генов с помощью технологии микрочипов ДНК и инструментов секвенирования нового поколения, а также профилирования содержания белка с помощью масс-спектрометрии.В то же время целенаправленным манипуляциям с геномами и их компонентами способствовали разработки методов сборки ДНК, синтезов de novo , математического моделирования и автоматизированного проектирования. В следующих разделах мы проследим эволюцию технологий микробной инженерии от эпохи случайного мутагенеза «черных ящиков» до эпохи метаболического дизайна, основанной на науке и технике.

Механически стабильные низкомолекулярные гидрогели при отрицательных температурах

Реферат

Здесь мы показываем низкомолекулярный гидрогельатор на основе функционализированного дипептида, который стабилен при температурах до –12 °C, несмотря на то, что состоит из воды >99%. .Эта стабильность при низкой температуре может быть увеличена до ∼–40 ° C за счет гелеобразования смесей вода: глицерин. Температурный диапазон шире, чем у смесей глицерин:вода. Реологические свойства гелей не изменяются при такой низкой температуре по сравнению с гелями при 25°С. Это понижение температуры замерзания предлагает потенциально новый метод транспортировки гелей и дает возможность использовать гидрогели при гораздо более низких рабочих температурах, сохраняя при этом желаемые реологические свойства, что полезно для криоконсервации.

Введение

Понижение температуры замерзания воды полезно, когда необходимы низкие рабочие температуры, например, при криоконсервации бактерий, клеток млекопитающих и ферментов.1–3 Все они могут быть повреждены высокими температурами, поэтому хранение при низких температурах желательно. Однако они также могут быть повреждены образованием кристаллов льда, поэтому необходимо ингибировать образование этих кристаллов льда.2,4 Другие ситуации, когда также необходима стабильность при низких температурах, включают использование интеллектуальных материалов в условиях неконтролируемой температуры, таких как окна. снаружи зданий, которые претерпевают различные перепады температур в течение дня и года.5 Некоторые аналитические методы, такие как ЯМР с динамической ядерной поляризацией (ДЯП), работают при очень низких температурах, поэтому, если кто-то хочет проанализировать что-то в растворе, например гидрогель, это будет почти невозможно без подавителя точки замерзания. Понижение температуры замерзания может быть достигнуто за счет использования добавок, подавляющих замерзание, таких как соли, глицерин, сорбит, гликопротеины или органические растворители с низкой температурой замерзания.6 Однако добавление некоторых добавок вредно для биологических образцов или может полностью изменить их свойства. вода, в которой они находятся, и поэтому полностью меняют образец.7–9

Гели с низкой молекулярной массой (LMWG) представляют собой класс материалов с интересным и разнообразным набором свойств, которые используются с биологическими образцами, например, в клеточных культурах и для доставки лекарств.10–13 В случае гидрогелей их можно изготовить из> 99% воды, при этом менее 1% материала самособирается в длинные волокнистые структуры, которые запутывают и улавливают воду. Именно эти длинные гелевые волокна можно использовать в качестве искусственных внеклеточных матриц, а также в качестве проводящих волокон, в зависимости от того, из чего они сделаны.14,15 В настоящее время они находят применение в очистке воды,16 солнечных топливных элементах, электронных устройствах, исполнительных механизмах и т. д. , все из которых будут подвергаться воздействию различных рабочих температур.

Существует много примеров воздействия тепла на эти гели либо для формирования гелей с помощью триггера нагрева-охлаждения, либо для управления надмолекулярными структурами, сформированными из LMWG, и, таким образом, для управления морфологией гелевых волокон или поведением геля. свойства.17–20 Плавление гелей также можно использовать для определения состава гелевых волокон в многокомпонентных гелевых системах.21,22 Однако существует очень мало примеров таких гелей при низких температурах, за исключением контроля кинетики гелеобразования.23 Berillo et al. изучали желирование гелеобразователя Fmoc-Phe-Phe в воде при –12 °C с присутствием соли и без нее.24 Они обнаружили, что гели, образующиеся при низких температурах, менее механически прочны, чем гели, образующиеся при комнатной температуре. В полимерных системах часто рассматриваются верхняя/нижняя критические температуры растворения (U/LCST), поскольку их фазовое поведение (растворимость) модулируется внешней температурой, но это редко обсуждается для LMWG.25 Полимерные гели могут использоваться в качестве актуаторов и могут набухать, перемещаться и даже изменять форму в ответ на повышение температуры. 26 Существует множество примеров термостабильных полимерных гелей с использованием ПВС с глицерином или без него в системах. 27–30 В В незамерзающих полимерных гелевых системах воду часто полностью заменяют растворителем с более низкой температурой замерзания или добавками, добавляемыми в воду. Например, недавно Чжоу и его коллеги продемонстрировали органогидрогель на основе смеси альгината кальция и полиакриламида, в котором они заменили воду гликолем, сорбитом или глицерином, и продемонстрировали стабильность геля при температуре до –70 °C.31 Однако в результате этого процесса форма и механические свойства резко изменились, поэтому первоначальные свойства геля не сохранились. Поскольку значительное количество воды было заменено добавкой, биосовместимость также будет отличаться от исходного геля. Ожидается, что LMWG будут менее устойчивы к этим холодным температурам, поскольку они удерживаются вместе слабой нековалентной связью по сравнению с системами полимерного геля и обычно содержат меньше структурирующих материалов.Логично было бы ожидать, что образование льда разрушит сеть LMWG, а не сделает полимерные гели более механически ребристыми или иногда более хрупкими. (). Мы желатинировали 2NapFF в воде при различных концентрациях и оценивали стабильность при низких температурах, контролируя реологические свойства и измеряя нуклеацию в микролитрах, чтобы отделить события гетерогенной нуклеации. Затем мы используем глицерин в качестве добавки для улучшения свойств гелей при низких температурах.

(а) Химическая структура гелеобразователя 2NapFF. (б) Фотографии 2NapFF при (слева направо) 10 мг мл –1 , 5 мг мл –1 , 2,5 мг мл –1 , 20 : 80 глицерин : вода (5 мг мл –1 ), 40 : 60 глицерин : вода (5 мг/мл –1 ) и 60 : 40 глицерин : вода (5 мг мл –1 ). Масштабная линейка равна 1 см.

Результаты и обсуждение

Растворы 2NapFF готовили по 2,5, 5 и 10 мг/мл –1 . Гелеобразователь растворяли в воде добавлением одного молярного эквивалента NaOH и доводили до нужного объема дистиллированной водой.Образцы перемешивали в течение ночи до полного растворения гелеобразователя. Это привело к получению вязкого прозрачного раствора с рН 9,33,34. В случае растворов глицерин:вода все они были приготовлены при концентрации 5 мг/мл –1 2NapFF. Растворы готовили, как описано выше, но воду заменили на 20 : 80, 40 : 60 и 60 : 40 глицерин : вода по объему (более высокие объемы глицерина не приводили к образованию геля).

Для превращения раствора в гель использовался метод медленного подкисления.Это было достигнуто путем добавления 8 мг/мл –1 глюконо-δ-лактона (GdL) на 5 мг гелеобразователя в растворе.35 GdL осторожно перемешивали в растворах вручную для обеспечения растворения, а затем образцы оставляли нетронутыми. на ночь, чтобы получить самоподдерживающиеся гели с pH около 3,3 (+). Гели готовили в алюминиевых чашках для реологических измерений, чтобы обеспечить эффективную передачу тепла от реометра к гелю. Было исследовано влияние концентрации гелеобразователя на температуру замерзания. Каждый из гелей сначала был охарактеризован реологической деформацией и разверткой частоты при 25 °C (рис.S1, ESI ). Гели были воспроизводимы, и каждый из них давал текучесть при низкой деформации (от 5 до 10%), текла при более высокой деформации (> 100%) и различался по модулю упругости ( G ‘) и модулю потерь ( G ») в зависимости от концентрация гелеобразователя, при этом 10 мг мл –1 являются самыми густыми, а 2,5 мг мл –1 – самыми мягкими. Концентрация влияла на поведение деформации так же, как и на G ‘ и G ». Было обнаружено, что гель с концентрацией 2,5 мг/мл –1 имеет по существу единственный излом (рис.S1a, ESI ), тогда как 5 и 10 мг/мл –1 показали несколько пределов текучести перед течением (рис. S1c и e, ESI ). Ранее было показано, что структуры 2NapFF в гелевой фазе зависят от концентрации, что объясняет различное поведение штаммов.33,34 Все гели показали поведение, которое не зависело от частоты. Адамс и его коллеги ранее изучали влияние концентрации на гели 2NapFF GdL. Они обнаружили, что при всех концентрациях морфология и гелевые волокна были очень похожими, а различия в G ‘ и G » были результатом плотности присутствующих волокон, а не различной гелевой сети или морфологии волокон.34

Затем определяли температурную стабильность гелей. Это было сделано путем снижения температуры геля со скоростью 0,5 °C мин –1 при 10 рад с –1 и деформации 0,5% (в пределах линейной вязкоупругой области (LVR) геля, как определено из предыдущие измерения). Температуру замерзания определяли по точке, при которой значения G ‘ и G » резко возрастали из-за образования кристаллов льда и затвердевания образца (и рис.S2, ESI ). Все измеренные гели показали очень небольшое изменение механических свойств, пока гель не замерз. Это видно по тому, что тангенс   δ не изменяется при понижении температуры до тех пор, пока гель не замерзнет, ​​а тангенс   δ резко меняется. Температура замерзания гелей была снижена в соответствии с концентрацией гелеобразователя в геле: 10 мг/мл –1 имели температуру замерзания –12 °C, 5 мг/мл –1 – температуру замерзания –9. °С и 2.5 мг мл –1 температура замерзания –8 °С. Что наиболее примечательно, так это то, что реологические свойства гелей непосредственно перед точкой замерзания были такими же, как если бы они находились при комнатной температуре (и рис. S3, ESI ), демонстрируя, несмотря на резкое изменение температуры, механические свойства гели остаются прежними. Разница в температурах замерзания может быть связана с тем, что в геле содержится больше органического материала, который подавляет температуру замерзания за счет коллигативных эффектов.В качестве альтернативы, повышенное количество органического материала может привести к более плотной сети, что приведет к сегрегации любых кристаллов льда, которые зародились, что предотвратит их распространение. Волокна геля могут также действовать как подавители точки замерзания, подобно глицерину, благодаря расширенной сети водородных связей, которая изменяет водородные связи между молекулами воды.36

(a) Гистограмма, показывающая ожидаемую температуру замерзания вода против температура замерзания гелей при разных концентрациях 2NapFF.Заштрихованные столбцы представляют собой измеренную точку замерзания, а красные столбики представляют собой температуру замерзания дистиллированной воды на реометре (рис. S2d, ESI ). (b) Развертки деформации, выполненные при 10 рад с –1 для 2,5 мг/мл –1 2NapFF при 25 °C (черные данные) и при –7 °C (синие данные). На обоих графиках G ′ – это закрытые формы, а G ” – открытые формы. Для ясности не включены планки погрешностей.

Различия между замороженными гелями и незамороженными гелями видны невооруженным глазом.Замороженные гели прилипали к геометрии реометра и были непрозрачными, тогда как незамерзшие гели (все еще при низкой температуре) оставались прозрачными и мягкими (рис. S4, ESI ). Чтобы исследовать, ингибируют ли гели гетерогенное зародышеобразование льда (наиболее распространенная форма зародышеобразования льда из-за примесей), был использован микролитровый анализ зародышеобразования льда. Поскольку зародышеобразование является стохастическим процессом, маленькие капли необходимы для уменьшения количества нежелательных зародышеобразователей, и необходимо большое количество повторений, поскольку температура отдельных зародышеобразователей всегда будет варьироваться.37 показан пример замерзания микролитров капель затвердевших гелей в зависимости от температуры в криомикроскопе, при этом замерзание определяется по помутнению капель. В этой системе чистая вода показала однородную температуру замерзания ∼–35 °C, как и ожидалось, принимая во внимание некоторые температурные градиенты в системе. Гели 2NapFF показали гетерогенную температуру зародышеобразования от –20 до –28 °C по мере увеличения концентрации (). Эти значения ниже объемных, так как механическое воздействие реометра будет способствовать образованию кристаллов льда в переохлажденной воде.

Анализ зародышеобразования на льду. ( а ) Пример многоточечного анализа замораживания, используемого для оценки температуры зародышеобразования при снижении температуры. Зародышевые капли обведены красным. (b) Средняя температура зародышеобразования в зависимости от концентрации гелеобразователя.

Другим методом снижения точки замерзания является добавление в воду сорастворителя. Добавка должна смешиваться с водой и не влиять на гелеобразующую способность 2NapFF. Концентрация желеобразователя 5 мг/мл –1 использовалась для исследования добавления глицерина в воду.Известно, что глицерин снижает точку замерзания воды38 и широко используется в микробиологии в качестве криозащитного агента.39 Можно использовать различные соотношения глицерина и воды для настройки точки замерзания воды и, следовательно, геля. Соотношения 20 : 80, 40 : 60, 60 : 40 и 80 : 20 глицерин: вода сравнивались с данными для 0 : 100, описанными выше. Смесь 80 : 20 не приводила к гелеобразованию, но гелеобразование происходило в других смесях. Гелеобразование смесей глицерин : вода с использованием 2NapFF было воспроизводимым, при этом гели при 20 : 80 и 40 : 60 имели реологические свойства, сравнимые с реологическими свойствами гелей, содержащих только воду, при той же концентрации (рис.S5a–d, ESI ).

Это говорит о том, что глицерин не оказывает существенного влияния на процесс гелеобразования. Гели при 60 : 40 имели несколько более низкие значения G ′ и G ″, чем другие гели, но имели аналогичное поведение деформации (рис. S5e и f, ESI ).

Опять же, температурная зависимость и температуры замерзания глицерин :водных гелей были определены путем поддержания постоянной деформации и частоты и снижения температуры до тех пор, пока гели не замерзнут (и рис.S6, ESI ). Для геля, приготовленного при 20 : 80, температура замерзания составляла –22 °С, гель при 40 : 60 –27 °С и гель при 60 : 40 не замерзал при –40 °С, т.е. которого может достичь реометр. Интересно, что точки замерзания ниже, чем ожидаемые значения точек коллигативного замерзания смесей воды и глицерина.40 Для смесей глицерин :вода смесь 20 : 80 должна замерзнуть при –5 °C, 40 : 60 при –15 °C и 60 : 40 при –34 °C.38 Это говорит о том, что 2NapFF и глицерин действуют синергетически, снижая температуру замерзания гелей.По сравнению с температурой замерзания 100% водного геля, равной –9 °C, это резкое повышение температуры замерзания практически без изменения реологических свойств. Затем были проведены развертки деформации на несколько градусов выше точки замерзания (и рис. S7, ESI ). Гели, приготовленные при 20 : 80 и 40 :60, имеют почти такие же реологические свойства, что и гели, приготовленные при 25 °C, что свидетельствует о том, что холодная температура не влияет на механические свойства гелей.

(a) Гистограмма, показывающая ожидаемую точку коллигативного замерзания воды по сравнению с . температура замерзания гелей при различных соотношениях глицерин : вода. Заштрихованные столбцы — это измеренная точка замерзания, а красные столбцы — ожидаемые точки замерзания.38 * Для 60 : 40 точка замерзания не была достигнута, но находится за пределами –40 °C. (b) Развертки деформации, выполненные при 10 рад с –1 для 40 : 60 при 25 °C (черные данные) и при –25 °C (синие данные). На обоих графиках G ′ – это замкнутые фигуры, а G ” – незамкнутые фигуры. Для ясности не включены планки погрешностей.

Гели могут быть охлаждены при температуре выше точки замерзания и выдержаны при этой температуре, прежде чем вернуться к комнатной температуре, и снова механические свойства не изменятся (рис.S8, ESI ). Однако, если гель застыл, а затем снова нагрелся, гель был поврежден, и теперь его механические свойства значительно изменились из-за повреждения сети из-за образования кристаллов льда (рис. S9, ESI ). Микролитровые анализы зародышеобразования снова использовались для определения температуры зародышеобразования глицеринсодержащих гелей (и рис. S9, ESI ). Увеличение концентрации глицерина до 60 : 40 привело к снижению температуры зародышеобразования до –38 °С, что согласуется с данными реологии, подтверждающими, что понижение температуры замерзания связано с коллигативными эффектами.

Средняя температура зародышеобразования LMWG, образующихся в присутствии глицерина.

Затем мы хотели посмотреть, проявляют ли другие гелеобразователи дипептидов такое же поведение. Мы рассмотрели гелеобразователи, которые образовывали разные структуры при высоких значениях рН, имели очень разные химические структуры, а также примеры, которые имели сходную агрегацию при высоких значениях рН с 2NapFF (рис. S10, ESI ). К ним относятся 2NapVG, который не образует агрегатов при высоких значениях pH41, PBI-H, который образует червеобразные мицеллы при высоких значениях pH, но имеет совершенно другую химическую структуру,42 ThFF, который имеет сходную химическую структуру и образует агрегированные структуры при высоких значениях pH53. и ArFF, который имеет очень похожую химическую структуру, а также ведет себя так же, как 2NapFF после нагревания и охлаждения.17

Все эти образцы были приготовлены из 5 мг мл –1 гелеобразователя с 20 : 80 глицерином :вода, и 8 мг мл –1 GdL были использованы для запуска гелеобразования. Для ThFF, PBI-H и 2NapVG все они имели точки замерзания около –12 °C и, таким образом, ниже, чем у 2NapFF с 20 : 80 глицерин : вода, но все же ниже, чем ожидалось, исходя из содержания глицерина (рис. S11 и S12, ESI ). Однако ArFF имел температуру замерзания –20 °C, аналогичную температуре замерзания 2NapFF. Это говорит о том, что понижение температуры замерзания связано не с молекулярной структурой низкомолекулярных гелеобразователей, а скорее с повышенной вязкостью.По мере увеличения вязкости константа диффузии для молекул воды уменьшается, что приводит к увеличению времени диффузионного перемешивания, таким образом, возникает больший барьер для молекулярных перегруппировок внутри образца, препятствующий образованию критического зародыша, что приводит к снижению температуры зародышеобразования.

Произошла ошибка при настройке пользовательского файла cookie

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности. Если ваш браузер не принимает файлы cookie, вы не можете просматривать этот сайт.


Настройка браузера на прием файлов cookie

Существует множество причин, по которым файл cookie не может быть установлен правильно. Ниже приведены наиболее распространенные причины:

  • В вашем браузере отключены файлы cookie. Вам необходимо сбросить настройки браузера, чтобы принять файлы cookie, или спросить вас, хотите ли вы принимать файлы cookie.
  • Ваш браузер спрашивает, хотите ли вы принимать файлы cookie, и вы отказались. Чтобы принять файлы cookie с этого сайта, нажмите кнопку «Назад» и примите файл cookie.
  • Ваш браузер не поддерживает файлы cookie. Попробуйте другой браузер, если вы подозреваете это.
  • Дата на вашем компьютере в прошлом. Если часы вашего компьютера показывают дату до 1 января 1970 г., браузер автоматически забудет файл cookie. Чтобы это исправить, установите правильное время и дату на своем компьютере.
  • Вы установили приложение, которое отслеживает или блокирует установку файлов cookie. Вы должны отключить приложение при входе в систему или проконсультироваться с системным администратором.

Почему этому сайту требуются файлы cookie?

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности, запоминая, что вы вошли в систему, когда переходите со страницы на страницу. Предоставить доступ без файлов cookie потребует от сайта создания нового сеанса для каждой посещаемой вами страницы, что замедляет работу системы до неприемлемого уровня.


Что сохраняется в файле cookie?

Этот сайт не хранит ничего, кроме автоматически сгенерированного идентификатора сеанса в файле cookie; никакая другая информация не фиксируется.

Как правило, в файле cookie может храниться только информация, которую вы предоставляете, или выбор, который вы делаете при посещении веб-сайта. Например, сайт не может определить ваше имя электронной почты, если вы не решите ввести его. Разрешение веб-сайту создавать файлы cookie не дает этому или любому другому сайту доступ к остальной части вашего компьютера, и только сайт, создавший файл cookie, может его прочитать.

Вода не должна замерзать до -48 C (-55 F) — ScienceDaily

Мы пьем воду, купаемся в ней, и мы большей частью состоим из воды, однако общее вещество таит в себе большие загадки.Теперь химики из Университета Юты, возможно, решили одну загадку, показав, как вода может стать холодной, прежде чем она обязательно замерзнет: 48 градусов ниже нуля по Цельсию (минус 55 по Фаренгейту).

Это на 48 градусов по Цельсию (87 градусов по Фаренгейту) холоднее, чем то, что большинство людей считают точкой замерзания воды, а именно 0 градусов по Цельсию (32 по Фаренгейту).

Переохлажденная жидкая вода должна превратиться в лед при температуре минус 48°C (минус 55°F) не только из-за сильного холода, но и потому, что молекулярная структура воды физически изменяется, образуя форму тетраэдра, где каждая молекула воды слабо связана с четырьмя другими, согласно Новое исследование химиков Валерии Молинеро и Эмили Мур.

Результаты показывают, что это структурное изменение от жидкого к «промежуточному льду» объясняет загадку того, «что определяет температуру, при которой вода замерзает», — говорит Молинеро, доцент Университета Юты и старший автор исследования. опубликовано в номере журнала Nature от 24 ноября.

«Этот промежуточный лед имеет структуру между полноценной структурой льда и структурой жидкости», — добавляет она. «Мы решаем очень старую загадку того, что происходит в глубоко переохлажденной воде.»

Однако в странном и причудливом мире воды небольшое количество жидкой воды теоретически все еще может присутствовать, даже если температура упадет ниже минус 48 C (минус 55 F) и почти вся вода превратится в твердое состояние — либо в кристаллический лед, либо аморфное водное «стекло», говорит Молинеро. Но любая оставшаяся жидкая вода может существовать только невероятно короткое время — слишком короткое, чтобы свойства жидкости можно было обнаружить или измерить.

То, как и при какой температуре должна замерзать вода, имеет больше, чем просто привлекательность.Атмосферные ученые, изучающие глобальное потепление, хотят знать, при каких температурах и с какой скоростью вода замерзает и кристаллизуется в лед.

«Это необходимо, чтобы предсказать, сколько воды в атмосфере находится в жидком или кристаллическом состоянии», что связано с тем, сколько солнечной радиации поглощается атмосферной водой и льдом, говорит Молинеро. «Это важно для предсказания глобального климата».

Странное вещество

Жидкая вода представляет собой сеть молекул воды (каждая из которых состоит из двух атомов водорода и одного атома кислорода), свободно удерживаемых вместе за счет так называемой водородной связи, которая чем-то напоминает статическое сцепление.Молинеро говорит, что в зависимости от температуры и давления водяной лед имеет 16 различных кристаллических форм, в которых молекулы воды цепляются друг за друга водородными связями.

Молинеро говорит, что «что делает воду такой странной, так это то, что поведение жидкой воды полностью отличается от поведения других жидкостей. Например, лед плавает на поверхности воды, в то время как большинство твердых тел погружаются в свои жидкие формы, потому что они плотнее, чем жидкости».

Плотность воды меняется в зависимости от температуры, и она наиболее плотна при 4 C (39 F).Вот почему рыба выживает подо льдом, покрывающим пруд, плавая в более теплой и плотной воде на дне пруда.

Но свойство воды, которое «наиболее увлекательно, заключается в том, что вы можете охладить ее значительно ниже 32 градусов по Фаренгейту [ноль по Цельсию], и она все равно останется жидкостью», — говорит Молинеро.

В облаках была обнаружена жидкая вода с температурой минус 40 C (минус 40 F). Ученые провели эксперименты, показавшие, что жидкая вода может существовать, по крайней мере, до минус 41 C (минус 42 F).

Почему вода не обязательно замерзает при 0 C (32 F), как нас учили в школе?

«Если у вас есть жидкая вода и вы хотите сформировать лед, то вам нужно сначала сформировать небольшое ядро ​​или зародыш льда из жидкости. Жидкость должна породить лед», — говорит Молинеро. «Для дождя вы должны сделать жидкость из пара. Здесь вы должны сделать кристалл [лед] из жидкости».

Тем не менее, в очень чистой воде «единственный способ сформировать ядро ​​— это спонтанно изменить структуру жидкости», — добавляет она.

Molinero говорит, что ключевые вопросы включают: «При каких условиях образуются ядра и являются ли они достаточно большими, чтобы расти?» и «Каков размер этого критического ядра?»

Вычисление того, что нельзя измерить

Molinero говорит, что «когда вы охлаждаете воду, ее структура становится ближе к структуре льда, поэтому плотность снижается, и это должно отражаться в увеличении скорости кристаллизации».

Температура переохлажденной воды была измерена примерно до минус 41 C (минус 42 F), что является ее «температурой гомогенного зародышеобразования» — самой низкой температурой, при которой можно измерить скорость кристаллизации льда при замерзании воды.Ниже этой температуры лед кристаллизуется слишком быстро, чтобы можно было измерить какое-либо свойство оставшейся жидкости.

Чтобы обойти эту проблему, Молинеро и докторант Мур использовали компьютеры в Центре высокопроизводительных вычислений Университета Юты. Поведение переохлажденной воды было смоделировано, а также смоделировано с использованием реальных данных.

Компьютеры обеспечивают «микроскопическое представление посредством моделирования, чего пока не могут дать эксперименты», — говорит Молинеро.

Предыдущие компьютерные симуляции и моделирование были слишком медленными и должны были длиться достаточно долго, чтобы произошел процесс замораживания.И было необходимо смоделировать тысячи событий зародышеобразования, чтобы сделать правильные выводы.

Молинеро и Мур разработали новую модель компьютера, которая в 200 раз быстрее своих предшественников. Модель упростила обработку чисел, рассматривая каждую трехатомную молекулу воды как отдельную частицу, подобную атому кремния и способную склеиваться с помощью водородных связей.

Несмотря на это, потребовались тысячи часов компьютерного времени, чтобы смоделировать поведение 32 768 молекул воды (намного меньше крошечной капли воды), чтобы определить, как теплоемкость, плотность и сжимаемость воды изменяются при ее переохлаждении, и чтобы смоделируйте, как кристаллизовался припай в партии из 4000 молекул воды.

Рождение льда

Компьютеры помогли Молинеро и Муру определить, насколько холодной может стать вода, прежде чем она достигнет своей теоретической максимальной скорости кристаллизации и должна замерзнуть. Ответ: минус 48 С (минус 55 F).

Компьютеры также показали, что по мере того, как температура воды приближается к минус 48 C (минус 55 F), происходит резкое увеличение доли молекул воды, присоединенных к четырем другим с образованием тетраэдров.

«Вода превращается во что-то другое, и это нечто очень похоже на лед», — говорит Молинеро.Она называет его промежуточным льдом.

Если микроскопическую каплю воды очень быстро охладить, она образует так называемое стекло — аморфный лед низкой плотности, — в котором все тетраэдры молекул воды не выстроены в идеальные кристаллы. Вместо этого лед низкой плотности аморфен, как оконное стекло. Исследование показало, что до четверти молекул аморфного «жидкого стекла» организованы либо в виде промежуточного льда, либо в виде крошечных кристаллов льда.

Когда температура воды приближается к минус 48 C (минус 55 F), происходит необычное уменьшение плотности и необычное увеличение теплоемкости (которая увеличивается, а не уменьшается) и сжимаемости (воду становится легче сжимать, когда она становится холоднее, в отличие от большинства жидкостей). ).Эта необычная термодинамика совпадает с изменением жидкой воды на тетраэдрическую структуру.

«Изменение структуры воды определяет скорость образования льда», — говорит Молинеро. «Мы показываем, что и термодинамика воды, и скорость кристаллизации контролируются изменением структуры жидкой воды, которая приближается к структуре льда».

При какой температуре замерзает вода? | Наука

Вода кристаллизуется в лед при температуре 32 градуса по Фаренгейту большую часть времени, но не всегда.Предоставлено пользователем Flickr s.alt

Название этого поста может показаться подходящим вопросом для экзамена по естествознанию в начальной школе, но ответ гораздо сложнее, чем кажется на первый взгляд. Нас всех учили, что вода замерзает при температуре 32 градуса по Фаренгейту, 0 градусов по Цельсию, 273,15 по Кельвину. Однако это не всегда так. Ученые обнаружили, что жидкая вода имеет температуру до -40 градусов по Фаренгейту в облаках и даже охладила воду до -42 градусов по Фаренгейту в лаборатории. Как низко они могли пасть?

Оказывается, это непростая задача.Когда жидкая вода охлаждается ниже -42 градусов по Фаренгейту, она кристаллизуется в лед слишком быстро, чтобы ученые могли измерить температуру жидкости. Поэтому Эмили Мур и Валерия Молинеро из Университета штата Юта разработали сложное компьютерное моделирование 32 768 молекул воды (меньше молекул, чем может быть найдено в капле дождя), которое позволило им увидеть, что происходит с теплоемкостью, плотностью и сжимаемостью воды, когда она переохлаждается и переохлаждается. определить, что произошло, когда 4000 из этих молекул замерзли. Их результаты опубликованы в журнале Nature .

Когда температура воды достигает -55 градусов по Фаренгейту, молекулы воды образуют тетраэдры, где каждая молекула слабо связана с четырьмя другими молекулами. Плотность воды уменьшается, ее теплоемкость увеличивается, а ее сжимаемость увеличивается. «Изменение структуры воды определяет скорость образования льда», — говорит Молинеро. «Мы показываем, что и термодинамика воды, и скорость кристаллизации контролируются изменением структуры жидкой воды, приближающейся к структуре льда.«При температуре ниже -55 градусов по Фаренгейту крошечные кусочки жидкой воды все еще могут существовать, но только в течение невероятно короткого времени, — говорит Молинеро.

Это переохлаждение воды возможно, потому что воде требуется небольшое ядро ​​или зародыш льда, чтобы молекулы образовывали кристаллы, а в очень чистой воде «единственный способ сформировать ядро ​​— это спонтанно изменить структуру жидкости», — говорит Молинеро. . Эти ядра не сформируются и не станут достаточно большими, пока структура молекул жидкой воды не приблизится к структуре твердого льда, чего не произойдет, пока вода не станет невероятно холодной.

( HT: io9 )

Спросите Смитсоновский институт Химия Естественные науки Вода

Рекомендуемые видео

Подборщики для подготовки к использованию при отрицательных температурах

В связи с прогнозом арктического взрыва и значительным количеством гектаров хлопка, оставшихся в поле, несколько производителей недавно задались вопросом, как предотвратить замерзание воды в системе увлажнения их хлопкоуборочных машин.

Некоторые операторы иногда смешивают небольшое количество метанола с водой, чтобы понизить температуру замерзания воды, но с этой жидкостью следует соблюдать крайнюю осторожность, поскольку она легко воспламеняется. Этот пост включает в себя краткую демонстрацию смесей метанол/вода и точек замерзания различных смесей.

Обратите внимание: перед использованием метанола или любой другой жидкости в вашей системе увлажнения следует проконсультироваться с производителем.

Метанол обладает несколькими свойствами, которые чрезвычайно важны для данного обсуждения. Прежде всего, это легковоспламеняющаяся жидкость. В дальнейшем обращаться с ним следует с особой осторожностью.  Что еще хуже, пламя трудно увидеть при дневном свете, и оно может не производить дыма. Хотя его воспламеняемость менее чем желательна для использования в системе увлажнения хлопкоуборочной машины, метанол также обладает рядом свойств, которые очень желательны. Метанол растворим в воде, бесцветен, относительно недорог и (что наиболее важно) значительно снижает температуру замерзания воды (см. изображение ниже).

Если мы проследим за красной линией, мы увидим (согласно NOVOSOLUTION), что 15-процентная объемная смесь метанола в воде понизит температуру замерзания смеси на 10 градусов по Цельсию, или около 18 градусов по Фаренгейту.

Хотя увеличение процентного содержания метанола будет продолжать снижать температуру замерзания смеси, это также повысит воспламеняемость смеси. Краткое демонстрационное видео приведено ниже. В этом видео сухой хлопковый ворс был замочен в 100 % воды, 15 % метанола и 85 % воды, 50 % метанола и 50 % воды и 100 % метанола.После замачивания мы пытались поджечь каждый смоченный ватный тампон.

Демонстрацию можно посмотреть здесь:

В связи с падением температуры и хлопком в поле возникли вопросы о том, как поддерживать работу сборщика, не создавая опасности возгорания, при этом сохраняя поток воды без использования цветного антифриза. Посмотрите демонстрацию определения воспламеняемости смеси метанол/вода. pic.twitter.com/pqjiT3LmuB

— Линдси С. Стивенсон (@lindsaysgriffin) 8 ноября 2019 г.

В результате следует использовать наименьшее количество метанола для снижения точки замерзания до желаемой температуры.Хотя нам не удалось воспламенить смесь 15% метанола, следует отметить, что смеси 20% метанола и 80% воды по-прежнему классифицируются как горючие.

Варианты защиты системы от замерзания в ночное время включают слив жидкости из системы или добавление жидкости омывателя ветрового стекла в значительной концентрации, когда бачок почти пуст. Обратите внимание, что системы обычно должны работать, чтобы заполнить систему раствором с более низкой точкой замерзания. Хотя метанол бесцветен, многие жидкости для омывания ветрового стекла или растворы антифризов не бесцветны.У меня нет данных — даже косвенных — об использовании этих продуктов на уборочном оборудовании или о качестве волокна, если оно используется во время сбора урожая.

Итог: на этой неделе будет холодно по-канадски. Если вы планируете собирать урожай во вторник, среду или четверг, составьте план для вашей системы увлажнения.

0 1 5 Подборщики для использования при отрицательных температурах

Доктор Тайсон Рапер — специалист по хлопку и мелкому зерну Университета Теннесси. Все истории автора смотрите здесь.

Точка плавления, точка замерзания, точка кипения

Точка плавления, точка замерзания, Точка кипения


Температура плавления и замерзания Точка

Чистые кристаллические твердые вещества имеют характерную температуру плавления , температура, при которой твердое тело плавится и становится жидкостью. Переход между твердым телом а жидкость настолько острая для небольших образцов чистого вещества, что точки плавления могут быть измерено до 0.1 o C. Температура плавления твердого кислорода, например, -218.4 o С.

Жидкости имеют характерную температуру, при которой они превращаются в твердые тела, известную как их точка замерзания . Теоретически температура плавления твердого тела должна быть то же, что температура замерзания жидкости. На практике небольшие различия между этими количества можно наблюдать.

Трудно, если вообще возможно, нагреть твердое тело выше его точки плавления, потому что тепло, поступающее в твердое тело при его температуре плавления, используется для превращения твердого тела в жидкость.Однако некоторые жидкости можно охладить до температуры ниже точки их замерзания. точки, не образуя твердого тела. Когда это сделано, говорят, что жидкость переохлаждена .

Пример переохлажденной жидкости можно получить путем нагревания твердого ацетата натрия. тригидрат (NaCH 3 CO 2 3 H 2 O). Когда это твердое вещество плавится, ацетат натрия растворяется в воде, которая была захвачена кристаллом, с образованием раствора. Когда раствор остынет до комнатной температуры, он должен затвердеть.Но это часто не так. Если к жидкости добавляют небольшой кристалл тригидрата ацетата натрия, однако содержимое колбы затвердевают в течение нескольких секунд.

Жидкость может стать переохлажденной, потому что частицы в твердом теле упакованы в регулярная структура, характерная для данного конкретного вещества. Что-нибудь из этого твердые вещества образуются очень легко; другие нет. Некоторым нужна пылинка или затравочный кристалл, действовать как место, на котором может расти кристалл. Для образования кристаллов натрия тригидрат ацетата, ионы Na + , ионы CH 3 CO 2 , и молекулы воды должны собраться вместе в правильной ориентации.Это трудно для эти частицы самоорганизуются, но затравочный кристалл может обеспечить основу для которые могут вырасти при правильном расположении ионов и молекул воды.

Поскольку трудно нагреть твердые вещества до температуры выше их температуры плавления, и Поскольку чистые твердые вещества склонны плавиться в очень небольшом диапазоне температур, температуры плавления часто используется для идентификации соединений. Мы можем различить три известных сахара. как глюкоза ( МП = 150 o C), фруктоза ( МП = 103-105 o C), и сахарозы ( MP = 185-186 o C), для Например, путем определения температуры плавления небольшого образца.

Измерения температуры плавления твердого вещества также могут предоставить информацию о чистота вещества. Чистые кристаллические твердые вещества плавятся в очень узком диапазоне температур. температуры, тогда как смеси плавятся в широком диапазоне температур. Смеси также склонны плавятся при температурах ниже температуры плавления чистых твердых веществ.


Температура кипения

Когда жидкость нагревается, она в конечном итоге достигает температуры, при которой пар давление настолько велико, что внутри тела жидкости образуются пузырьки.Эта температура называется точкой кипения . Как только жидкость начнет кипеть, температура остается постоянной до тех пор, пока вся жидкость не превратится в газ.

Нормальная температура кипения воды 100 o C. Но если вы попытаетесь сварить яйцо в кипящей воды во время кемпинга в Скалистых горах на высоте 10 000 футов, вы обнаружат, что яйцо готовится дольше, потому что вода кипит только при 90 o C на этой возвышенности.

Теоретически вы не сможете нагреть жидкость до температуры выше нормальной. точка кипения. Однако до того, как микроволновые печи стали популярными, использовались скороварки. чтобы сократить время приготовления пищи. В обычной скороварке вода может оставаться в жидком состоянии при температурах до 120 o C, а пища готовится при почти треть нормального времени.

Объяснить, почему вода кипит при температуре 90 o C в горах и 120 o C в горах. скороварке, несмотря на то, что нормальная температура кипения воды составляет 100 o C, мы нужно понять, почему жидкость кипит.По определению жидкость кипит, когда пар Давление газа, выходящего из жидкости, равно давлению, действующему на жидкости окружающей средой, как показано на рисунке ниже.

Жидкости кипят, когда давление их паров равно давлению, оказываемому на жидкость своим окружением.

Нормальная температура кипения воды составляет 100 o C, потому что это температура при котором давление паров воды равно 760 мм рт.ст., или 1 атм.В обычных условиях, когда давление атмосферы примерно 760 мм рт.ст., вода кипит при 100 o С. На высоте 10 000 футов над уровнем моря атмосферное давление составляет всего 526 мм ртутного столба. На этих высотах вода закипает при давлении ее паров 526 мм рт.ст., что происходит при температуре из 90 или С.

Скороварки оснащены клапаном, позволяющим выходить газу при понижении давления. внутри горшка превышает некоторое фиксированное значение. Этот клапан часто устанавливается на 15 фунтов на квадратный дюйм, что означает что водяной пар внутри горшка должен достичь давления 2 атм, прежде чем он сможет выйти.Поскольку давление паров воды не достигает 2 атм, пока температура не станет 120 o C, кипит в этом контейнере при 120 o C.

Жидкости часто кипят неравномерно, или удар . Они имеют тенденцию натыкаться, когда есть нет царапин на стенках контейнера, где могут образовываться пузырьки. Бампинг это легко предотвратить добавлением в жидкость нескольких кипящих стружек, которые обеспечивают грубую поверхность, на которой могут образовываться пузырьки. При использовании кипящей щепы практически все на поверхности этих чипсов образуются пузырьки, которые поднимаются сквозь раствор.

.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.