Раствор при минусовой температуре: Что добавляют в цементный раствор для кладки в зимний период?

Бетонирование при минусовой температуре. Азбука бетона от Монолит Групп

При сооружении различных зданий и конструкций часто необходимо выполнять бетонные работы. В классическом варианте их можно осуществлять при температуре не меньше +5°C. Но особые технологии позволяют выполнять эту работу даже во время значительных холодов. Для застывания цемента нужна вода, поэтому технологии бетонирования в зимнее время предусматривают ее сохранение в бетонном растворе в жидком состоянии.

Влияние отрицательных температур на бетон

При пониженных температурах гидратация цемента протекает медленней. Это значит, что бетонная смесь будет дольше набирать свою прочность. При вымерзании влаги из бетона процесс его затвердевания полностью остановится.

Даже при положительной температуре до +10°C процесс гидратации бетонного раствора заметно снизится. Например, при +20°C бетон может набрать около 70% своей прочности, а при температуре +5°C такую же прочность он наберет приблизительно за 3-4 недели.

При отрицательных температурах вода в бетоне вымерзает, процесс набора прочности полностью прекращается. Вода является важнейшей составляющей, без которой образование цементного камня будет невозможно.

Промерзание бетона обычно приводит к следующим негативным последствиям:

• в качестве растворителя бетонного состава выступает вода. Если она замерзает, то цемент теряет свои склеивающие свойства;
• замерзшая влага увеличивается в объемах приблизительно на 10%. Из-за этого бетонная конструкция подвергается значительному внутреннему напряжению. Если до замерзания раствор не успел набрать достаточной прочности, то давление внутри окажет разрушительное действие. Чаще всего появляются трещины, сколы и другие повреждения;
• ухудшение ситуации будет при использовании стальной основы для армирования. У стали высокая степень теплопроводимости, из-за чего раствор будет замерзать сначала там, где он соприкасается с арматурой. Увеличивающийся объем замерзающей жидкости будет расширять для себя пространство, что приводит к образованию ледяных пустот возле арматурных прутков. Целостность всей конструкции нарушается. После затвердевания бетона его прочность значительно ухудшится и может не соответствовать требуемым нормам.

Холод не окажет на бетон негативного воздействия, если он уже к этому времени достаточно затвердеет и дойдет до своего порога критической прочности. Время схватывания у различных марок бетона отличается.Способы бетонирования в зимний период

Способы бетонирования в зимний период

Если приходится работать с бетонным раствором при минусовых температурах, то потребуется сделать так, чтобы он не замерзал. Поддерживать необходимую температуру для затвердевания смеси можно с помощью следующих способов:

• подогрев раствора. До начала заливки раствора в холодную погоду его разогревают до необходимой температуры, что повышает порог критической прочности;
• разогрев бетона изнутри. Данный метод заключается в размещении внутри опалубки особых нагревающихся элементов в виде кабелей. После заливки состава они будут поддерживать его оптимальную температуру для застывания;
• внешний обогрев. При этом способе в месте проведения бетонных работ повышают температуру воздуха. Для этого собираются специальные временные конструкции, внутри которых размещают тепловые пушки – обогреватели высокой мощности;
• теплоизоляционная опалубка. Если работы с бетоном осуществляются при температуре до -5°C, то достаточно будет использовать закрытую теплую опалубку. Это позволит сохранить тепло для нормального процесса затвердевания бетонного раствора.

Противоморозные добавки

Наиболее простым и выгодным способом бетонирования в холодную погоду считается применение особых присадок. Обычно они используются с одним из вышеприведенных методов.

Существуют морозостойкие добавки, снижающие степень кристаллизации воды и те, которые ускоряют процесс затвердевания раствора. В первом случае модификаторы представляют собой химические компоненты, благодаря которым обеспечивается отличная полимеризация состава при отрицательных температурах. Второй вид присадок значительно уменьшает время затвердевания бетона.

Объем добавок в составе раствора чаще всего находится в пределах от 2 до 10% от части цемента. Морозоустойчивые модификаторы позволяют проводить бетонные работы при весьма низких температурах, даже при -25°C. Но все же лучше их применять в менее холодных условиях.

Наиболее распространенными считаются следующие противоморозные добавки:

• Поташ. Это самый популярный модификатор для бетона, который также называют углекислым калием. Он не вызывает коррозию армирующий частей из стали. При добавлении поташа в раствор его полимеризация не прекратится даже при температуре -25°C. Также к преимуществу этой добавки можно отнести отсутствие соляных пятен на поверхности бетона. Основной недостаток углекислого калия заключается в слишком быстром схватывании раствора, что вынуждает использовать его на протяжении 50 минут;
• Нитрит натрия. Эта добавка позволяет выполнять бетонные работы при температурах не меньше -19°C. Модификатор наделяет раствор антикоррозийными свойствами, а также сокращает время его затвердевания. К недостатку нитрита натрия можно отнести возможность появления соляных разводов на поверхности готовой бетонной конструкции;
• Хлорид кальция. Раствор, в составе которого присутствует данная добавка, может застывать при температуре -20°C. К тому же повышается скорость его схватывания. Недостаток такой же, как и у предыдущей добавки – возможно возникновение соляных пятен на поверхности бетона.

Рекомендации от экспертов при бетонировании зимой

Для получения прочной и качественной бетонной конструкции, которая будет заливаться в холодное время года, следует придерживаться следующих рекомендаций:

• Опалубку необходимо тщательно подготавливать. В ней не должен находиться снег или лед, от которого можно избавиться с помощью разогрева дна и арматурной основы до плюсовых температур. Для подогрева применяются особые жаровни либо тепловые пушки, которые работают на сжиженном газе;
• Плиточное основание. В данном случае поддерживать необходимую температуру затвердевания при сильных морозах практически невозможно. Фундамент этого вида можно обустраивать лишь при незначительных заморозках;
• Ленточное основание. Зимой такую разновидность фундамента сделать проще, ведь в этом случае работы можно осуществлять постепенно. Создавать условия для затвердевания бетона на отдельных участках гораздо легче, чем сразу для всей конструкции;
• Непрерывность процесса. Даже при поэтапной заливке фундамента, каждую следующую его часть надо заливать до того, как схватится предыдущая;
• Комбинирование способов. Процесс бетонирования в зимнее время будет наиболее эффективен при использовании сразу нескольких способов.

Это самые важные рекомендации по бетонированию при отрицательных температурах. Даже используя наиболее эффективные методы, необходимо знать, что проведение строительных работ в теплое время года будет всегда оставаться предпочтительней. Это значительно легче, выгодней и надежней.

У нас вы можете приобрести любую марку бетона с противоморозными добавками, которые позволят производить работы при отрицательных температурах. Звоните прямо сейчас нашим менеджерам для оформления заказа.

Выполнение работ в зимнее время. Строим дом от фундамента до кровли

Выполнение работ в зимнее время

Твердение цементного раствора происходит при взаимодействии зерен цемента с водой, при этом образуется цементный гель, превращающийся затем в камень. С понижением температуры процесс твердения цементного раствора замедляется. Например, при температуре 5 °C прочность его нарастает в 3–4 раза медленнее, чем при температуре 20 °C, а при понижении температуры до 0 °C твердение раствора практически прекращается совсем.

Известковый раствор твердеет вследствие кристаллизации гидрата окиси кальция, испарения избытка влаги и частичной карбонизации извести (при поглощении углекислого газа из воздуха). Для твердения необходимо, чтобы известь находилась во влажной среде. Наращивание прочности известкового раствора также зависит от температуры окружающей среды. При отрицательной температуре (ниже 0 °C) в растворе происходят процессы, которые отражаются на его структуре и прочности.

При возведении каменных конструкций в зимнее время систематически контролируют качество раствора и дозировку добавок. Прочность раствора при сжатии определяют, испытывая образцы-кубы размером 7,07?7,07?7,07 см. Количество их должно быть не менее 12 с объема кладки, выполненного в течение не более трех суток, в том числе 9 образцов для контроля прочности в процессе возведения здания и 3 — для оценки окончательной прочности раствора, выдержанного в тех же условиях (весь зимний период), что и кладка, и еще не менее месяца при положительной температуре.

В зависимости от вида кладки и возводимых конструкций каменные работы зимой выполняют следующими способами: замораживанием, с использованием противоморозных добавок, с применением последующего прогрева. Кладка каменных конструкций в зимних условиях должна выполняться на цементных, цементно-известковых или цементно-глиняных растворах.

Кладка на растворах с химическими добавками. При введении в растворы с цементным вяжущим химических противоморозных добавок температура замерзания воды, содержащейся в растворе, понижается. Добавки также ускоряют химический процесс твердения цемента. Благодаря этим факторам раствор накапливает прочность при более низких температурах, чем обычно. В качестве химических добавок в растворы вводят хлористый кальций и хлористый натрий, углекислый калий (поташ) и нитрат натрия.

Применение указанных добавок допускается в растворе для подземной кладки из кирпича, камней правильной формы и постелистого бутового камня, а также стен и столбов промышленных и складских зданий, не требующих тщательной отделки поверхности. Поташ и нитрат натрия разрешается использовать также и для надземной кладки зданий из кирпича, камней и блоков. Применение раствора с добавками для конкретного вида каменных конструкций должно быть согласовано с проектной организацией.

Кладку фундаментов из рваного бутового камня способом замораживания допускается производить при применении растворов с химическими добавками для зданий высотой до трех этажей. При этом кладку нужно вести враспор со стенками траншей способом под лопатку, а при кладке стен подвалов внутреннюю поверхность их раскрепляют на период оттаивания опалубкой с подкосами. Растворная смесь с химическими добавками в момент укладки должна иметь температуру не ниже 5 °C. Замерзший, а затем отогретый горячей водой раствор использовать запрещается. При возведении кладки на растворах с химическими добавками следят за тем, чтобы приготовленный раствор был использован до того, как он под воздействием добавок начнет схватываться.

Кладка кирпича способом замораживания. Способ замораживания сводится к следующему. Раствор, имеющий положительную температуру на момент укладки, вскоре замерзает и твердеет в основном весной, после того как кладка оттает (хотя, конечно, некоторое затвердевание происходит и сразу же после укладки за счет разницы температур раствора и воздуха), а также в период зимних и весенних оттепелей или в случае искусственного обогрева кладки. Температура раствора во время осуществления кладки не должна быть ниже 5 °C при температуре воздуха ?10 °C, 10 °C — при температуре воздуха от ?10 до ?20 °C, 15 °C — при температуре воздуха ниже ?20 °C. Для того чтобы температура раствора не успела опуститься ниже необходимой, кладку приходится осуществлять в сжатые сроки — раствор должен быть израсходован в течение 20–30 мин. Кирпич нужно укладывать на растворные грядки как можно быстрее, а саму кладку стараться скорее возводить в высоту. Делается это для того, чтобы раствор в нижних рядах уплотнялся под нагрузкой вышележащих рядов до момента его замерзания — это увеличивает прочность и плотность кладки. Толщина швов не должна превышать размеров, установленных для летней кладки. Это требование обусловлено следующими причинами: зимняя кладка замерзает в течение 1–2 часов, а обжатие незатвердевшего раствора происходит после полного оттаивания кладки. Поэтому при оттаивании кладка, имеющая большую толщину швов, может дать значительную осадку и даже разрушиться.

Если здание имеет высоту до четырех этажей, связи устанавливают через этаж. При возведении более высоких зданий, а также в случае, если высота этажа превышает 4 м, связи устанавливают на уровне каждого перекрытия. Связи заводят в примыкающие стены на 1–1,5 м и заканчивают на концах анкерами. Ведя колодцевую кладку, лучше удвоить количество армированных швов и повысить проектную марку раствора на 1–2 ступени по сравнению с предусмотренной в летних условиях. Если вы ведете кладку стен облегченной конструкции, пустоты в них необходимо заполнять шлакобетонными вкладышами, шлакобетоном с малым содержанием воды или сухими засыпками без смерзшихся комьев. Это поможет избежать осадки засыпки и ухудшения теплотехнических качеств кладки. Осуществляя кладку фундамента в зимних условиях, нужно предохранять основание от замерзания не только во время самих работ, но и по окончании их.

В противоположном случае просадка основания при подтаивании может привести к появлению трещин в кладке и ее разрушению. Если в процессе кладки устанавливаются оконные коробки, необходимо оставлять промежуток не менее 15 мм (осадочный зазор) между верхом коробки и низом перемычки — с учетом осадки кладки. Возводя перегородки, следует учитывать величину осадки кладки, а вместе с ней и перекрытий в весеннее время. Просветы, оставляемые под потолком, должны в два раза превышать величину осадки стен, ожидаемую в пределах данного этажа.

Перегородки из гипсовых плит рекомендуется устанавливать только в помещениях, где температура не опускается ниже 5 °C. При этом раствор готовят на подогретой воде. Необходимо заметить, что при оттаивании кладка имеет наименьшую прочность и может разрушиться от перегрузки. Именно поэтому способ замораживания применяется только при возведении конструкций, высота которых не превышает 15 м.

Бутобетонная кладка в зимних условиях. Бутобетонная кладка по своим свойствам занимает промежуточное место между конструкциями из бетона и бутовой кладкой. Прочность ее зависит главным образом от прочности входящего в ее состав бетона. Если бутобетонную кладку возводить методом замораживания, то в период оттаивания прочность ее будет практически равна нулю. Поэтому замораживание бутобетона допускается лишь после того, как прочность бетона в нем достигнет 50 % от проектной, но не менее 7,5 МПа. Бутобетонную кладку зимой выполняют способами, которые обеспечивают накопление бетоном прочности в заданных пределах до его замерзания. Для этого применяют способ термоса, который используют при выполнении больших объемов бетонных работ. В зимних условиях применяют также электро– и паропрогрев бутобетона.

Кладка способом термоса. Способ термоса основан на сохранении в кладке теплоты уложенных подогретых материалов и теплоты, выделяемой бетоном в процессе твердения цемента. При применении этого способа бутовый камень перед укладкой должен быть тщательно очищен ото льда и снега, а бетонную смесь, приготовленную на подогретых заполнителях (щебне, песке) и воде, немедленно укрывают после укладки в дело, чтобы сохранить в ней теплоту. Температура бетонной смеси при кладке должна соответствовать принятой по расчету или указанной в проекте производства работ, с тем чтобы за время выдерживания бутобетона в утепленной опалубке была достигнута заданная прочность бетона.

Для того чтобы ускорить твердение бетона, применяют предварительный разогрев смеси перед укладкой ее в опалубку, а также вводят химические добавки, которые снижают температуру замерзания бетонной смеси и позволяют использовать бутовый камень без подогрева.

Кладка с применением электропрогрева. Применяя этот способ, бутовый камень очищают от снега и наледи. Температура бетонной смеси должна быть такой, чтобы уложенная в конструкцию бутобетонная смесь к моменту включения электро– и паропрогрева имела температуру не ниже 10 °C. Для электропрогрева в бетон закладывают стержневые электроды и подключают их к сетевому напряжению. Расположение групп электродов поперек фундамента в теплотехническом отношении более эффективно, но в этом случае невозможна их оборачиваемость. роме того, электроды будут мешать укладке бутового камня. Поэтому прогрев ведут обычно с помощью нашивных электродов, закрепляемых на внутренней стороне опалубки, применяя групповое их включение.

Независимо от способа выдерживания кладки при положительной температуре (до приобретения ею заданной прочности) состояние основания, на которое укладывают бетонную смесь, а также способ ее укладки должны исключать возможность замерзания бетонной смеси в стыке с основанием. Слой старой кладки в месте стыка с новой должен быть отогрет до укладки бетонной смеси (температура не ниже 2 °C) и предохранен от замерзания до приобретения вновь уложенным бетоном требуемой прочности.

Для зимней кладки в период оттаивания и затвердевания характерны значительное снижение ее прочности и устойчивости, деформация, неравномерность оттаивания и осадки. Чтобы своевременно принять необходимые меры и обеспечить хорошее качество сооружения, нужно тщательно следить за состоянием конструкций в период оттепелей. Мероприятия, связанные с оттаиванием кладки, сводятся к следующему. По окончании кладки каждого этажа устанавливают контрольные рейки и по ним наблюдают в течение зимы и весны за осадкой стен. До наступления потепления укрепляют стойками висячие стены и перемычки пролетом более 2,5 м, подклинивая стойки. Временные стойки, поддерживающие стены или перекрытия в период их оттаивания, должны иметь, помимо клиньев, поперечные подкладки из древесины мягких пород (осины, сосны и т. п.), которые могли бы при осадке стен сминаться поперек волокон. Перед наступлением оттепелей горизонтальные борозды, незаделанные гнезда и прочее закладывают кирпичом. Когда наступает теплая погода, с перекрытий необходимо убрать ненужные материалы и строительный мусор, раскрепить в поперечном направлении свободно стоящие столбы, простенки и стены, высота которых превышает их толщину более чем в 6 раз. В период оттаивания кладки, выложенной способом замораживания, а также при искусственном ее прогреве нужно регулярно обращать внимание на наиболее напряженные конструкции (столбы, простенки, опоры под сильно нагруженными прогонами, сопряжения стен и места опирания опалубки перемычек) и проверять целостность кладки на этих участках.

Для контроля за оттаиванием и твердением раствора в швах кладки из того же раствора, на котором возводились каменные конструкции, изготовляют контрольные образцы-кубы и хранят их в тех же условиях, в каких находится кладка. По состоянию образцов судят о прочности кладки. За состоянием кладки наблюдают в течение всего периода оттаивания и последующего твердения раствора в кладке в течение 7–10 суток после наступления круглосуточных положительных температур. Стены, расположенные с южной стороны, при оттаивании нагреваются солнечными лучами, поэтому при необходимости их увлажняют или завешивают (например, пергамином), чтобы улучшить условия твердения раствора и предохранить кладку от неравномерных осадок. Прочность твердеющего раствора проверяют специальными приборами.

Данный текст является ознакомительным фрагментом.

Продолжение на ЛитРес

подогрев, добавки, правила зимнего бетонирования

На большей части территорий нашей страны холодная или прохладная температура сохраняется на протяжении более половины года. Если учесть, что при бетонных работах «зима» начинается с понижения температуры до +5^oC, то «окно» для проведения работ с бетоном очень небольшое. Однако его можно расширить, причем значительно, за счет использования различных средств. Это так называемые технологии зимней заливки бетона.

Содержание статьи

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. Она тоже замерзает, еще дальше оттесняя бетон. В результате массив уже не является монолитом: каркас не связан с бетонным камнем. Прочность такого основания после размораживания и окончательного отвердения будет в разы ниже.

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. В зависимости от класса бетона и назначения здания, типа использования сооружения, требуется дождаться созревания некоторых составов на 20%, для других требуется все 100%.

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%.

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 +5^oC, важно создать и поддержать требуемый уровень нагрева. Оптимальная температура вызревания раствора составляет от +20^oC до +30^oC. 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.

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. Если у вас уже закуплен теплоизолятор, можно использовать его, только следить необходимо за его состоянием, прикрыть пленкой или другими влагоизолирующими материалами.

Повышение температуры в процессе замеса

Во время зимней заливки фундамента температуру раствора доводят до 35-40^oC. 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.

Еще раз обращаем внимание: цемент не греть. Его можно занести в теплое помещение, чтобы он принял комнатную температуру, но подогревать нельзя.

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.

Утепление и подогрев раствора

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 строительстве в промышленных масштабах применяется также электрический подогрев при помощи разного рода электродов. Они располагаться могут на поверхности, закрепляться на опалубке или вводиться внутрь бетонного раствора.  Способ, эффективный, но реализуется в частном строительстве редко. Очень дорогое это удовольствие: расход электричества на подогрев кубометра бетона 60-80 кВт/час. При этом необходимо строго контролировать температуру: измерять каждые два часа (или чаще) и при достижении отметки в +30 ^oC отключать его. Потом через некоторое время снова включить. Контроль должен быть круглосуточным.

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.

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.

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 -3^oC.

Одно «НО». Хлориды использовать для армируемых бетонов нельзя — они провоцируют быстрое разрушение стали. Так что самый распространенный ускоритель твердения бетона — хлористый кальций — для заливки фундамента не подходит.

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

Правила зимней заливки бетона

Раствор выливают в подготовленную опалубку. Подготовка состоит в удалении наледи и снега, разогреве арматуры и дна фундамента. Вот это — самый сложный этап. Соскоблить наледь — это полбеды, а прогреть арматуру и весь периметр фундамента — проблема. Температура не должна быть высокой, но необходимо добиться положительных ее значений.

Как вариант можно рассмотреть устройство переносных жаровен, которые опускают в котлован, и там разжигают. Возможно использование тепловых пушек, работающих от баллонов с газом. Использование других средств затруднено, из-за их большой стоимости.

Перед заливкой теплого раствора необходимо нагреть основание и арматуру до положительных температур

По этой причине бетонировать зимой плитные фундаменты проблематично: такие площади не разогреть. Для этого типа оснований «зима» ограничится легкими заморозками ночью и положительной дневной температурой. Заливку можно начинать после того, как арматура и дно будут иметь положительную температуру.

Ленточный фундамент можно заливать  и при морозах: подогреть такое основание и арматуру в ограниченном объеме реально. Непросто, но возможно.

Организовать все можно поэтапно. Разбить всю ленту на небольшие участки, начать прогрев одновременно или с некоторым временным промежутком на нескольких из них (два-три в зависимости от времени, необходимого на замес и подогрев котлована). Начать заливку одного участка, перенеся жаровни дальше. Пока будет заливаться первый разогретый участок, следующий наберет необходимую температуру. Залитый участко сразу закрывают теплоизолирующими материалами и переходят к следующему, так и продвигаясь по всему периметру.

Обязательно необходимо сбить наледь и нагреть арматуру — только так фундамент будет прочным

Механизм понятен. Так можно заливать фундамент бетоном при -15^oC (но с соответствующими добавками, «горячим» замесом и мерами по сохранению тепла).

Еще одно важное условие — работа должна вестись непрерывно. Зимой заливать фундамент частями нельзя. Это на 100% верно. Промежуток между заливками должен быть такой, чтобы на поверхности предыдущей части не успела образоваться пленка, а тем более, чтобы влага не замерзла. Работы должны вестись постоянно до окончания заливки.  Залитые части сразу нужно прикрывать теплооизолирующими матами. Как видите, для этой работы нужны несколько человек. Один со всеми задачами не справится.

Работы должны вестись непрерывно

Обратите внимание, что максимальная температура раствора должна быть 35-40^oC. Ее превышение ведет к замедлению процессов отвержения. Ситуация будет, конечно лучше, чем при замерзании, но ненамного.

Итоги

Заливка фундамента зимой — нелегкая задача, но возможная даже своими руками. Понадобятся помощники и тщательная подготовка, но сделать нормальное основание можно и при минусовых температурах. При какой температуре можно заливать бетон? Зависит от его состава, но для частников реально, пусть и с большими затратами, добиться нормального качества при температурах не ниже -10- 5^oC. Меньшими затратами обернется заливка при плюсовой температуре днем и заморозках ночами.

Подливочные и анкеровочные растворы при минусовой температуре

Подливочные и анкеровочные растворы при минусовой температуре

 

 

		Silikal R17 ( Силикал Р 17) Полимерный бетон. Для производства работ в условиях пониженных температур (от +5 С до -25 С) Выполнение заливки от 6 до 20 мм. Расход на 1м3 – 2000 кг сухой смеси  Прочность через 1 день — 75 MПа [Н/мм²]  Цена Silikal R17  от 320 руб/кг   Техническое описание
		MasterEmaco T 1100 Tix / Emaco Fast Tixo  Безусадочная быстротвердеющая сухая смесь тиксотропного типа, предназначенная для конструкционного ремонта бетона и железобетона в сжатые сроки. Возможно применение при температуре до -10°С. Выполнение заливки от 10 до 100 мм. Расход на 1м3 – 1900 кг сухой смеси  Прочность через 28 суток — 60 MПа [Н/мм²]  Цена  от 3400 руб/мешок 30 кг   Техническое описание
		Mapegrout SV-R Fiber Безусадочная сверхбыстротвердеющая бетонная смесь наливного типа, содержащая полимерную и жесткую стальную фибры, предназначенная для ремонта бетона при температуре до -5°С.  Заливочный раствор. Выполнение заливки от 5 до 50 мм. Расход на 1м3 – 2000 кг сухой смеси Прочность через 28 суток — 60 MПа [Н/мм²] Цена от 2000 руб/мешок 25 кг  Техническое описание
		РЕКС Флюид Безусадочная быстротвердеющая высокопрочная ремонтная смесь наливного типа с возможностью применения при температуре до -10°С. Выполнение заливки от 10 до 100 мм. Расход на 1м3 – 2000 кг сухой смеси Прочность через 28 суток — 55 MПа [Н/мм²] Цена от 1300 руб/мешок 25 кг  Техническое описание
		РЕКС Файбер Л Безусадочный быстротвердеющий высокопрочный ремонтный состав наливного типа, содержащий латунизированную металлическую фибру для конструктивного ремонта при температуре до -10°С.  Заливочный раствор. Выполнение заливки от 10 до 100 мм. Расход на 1м3 – 2000 кг сухой смеси Прочность через 28 суток — 60 MПа [Н/мм²] Цена от 1500 руб/мешок 25 кг  Техническое описание
		POLYDUBER  URM-2P ( ПОЛИДАБЕР УРМ-2П)  Универсальный ремонтный материал, предназначенная для ремонта бетона при температуре до -50 °С.  Заливочный раствор. Выполнение заливки от 5 до 50 мм. Расход на 1м3 – 2000 кг сухой смеси Прочность через 60 минут — 30 MПа [Н/мм²] Цена от 310 руб/кг  Техническое описание

 

В данном разделе не все марки представлены, уточняйте у менеджеров 

Заказ:

8  /495/  648-52-04

[email protected] 

 

 

 

бетонирование при низких своими руками

Во время заливки бетонного раствора очень важно учитывать различные факторы, одни из которых остается температура окружающего воздуха. Именно она оказывает влияние на скорость застывания бетона и его прочностные показатели. Если принимать температурный режим во внимание, то это приведет к снижению качественных характеристик, а также к разрушению конструкции. Чтобы этого не произошло, необходимо четко понимать, какие мероприятия нужно предпринимать, когда ведется заливка бетона при минусовых показателях температуры.

Допустимый отрицательный градус температуры

Процесс заливки бетона не имеет отдельного стандарта (ГОСТа), сюда можно отнести СНиП «Несущие и ограждающие конструкции» – 3.03-01-87. Если вы решили осуществлять процесс заливки бетонного раствора без специальных добавок, то вначале необходимо разобраться, какой температурный режим при работе с бетоном считается низким.

О том какую марку бетона использовать для ленточного фундамента можно узнать из данной статьи.

Строители выполняют свою работы при среднесуточной температуры +4 градуса. В таком случае успех от проделанной работы будет зависеть от того, какие мероприятия были предприняты, чтобы обеспечить достойную защиту бетону.

График набора прочности бетона напрямую зависит от температуры окружающей среды.

Все дело в том, что твердение раствора при низком температурном режиме происходит особым образом. Скорость данного процесса и качество готовой конструкции зависит от показателей температуры воды с растворе. Если она имеет высокие показатели, то, следовательно, процесс затвердения будет осуществляться гораздо быстрее. Самым оптимальным считается показатель 7-15 градусов.

Каковы пропорции бетона на фундамент дома можно узнать из данной статьи.

Но при этом низкий температурный режим окружающей среды наносит и свое влияние на скорость гидратации цемента. В результате, набор прочностных характеристики и застывание осуществляется гораздо медленнее.

Для того, чтобы подсчитать время, которое необходимо для застывания раствора при минусовой температуре, нужно принять во внимание, что при снижении температурного режима на 10 градусов понижается еще и скорость застывания в 2 раза. Такие расчеты очень важны во время планирования строительных мероприятий и демонтажа опалубки.

Каковы характеристики бетона по ГОСТУ 26633 2012 указано в статье.

При снижении температуры воздуха ниже -4 градусов раствор просто замерзнет, следовательно, набор прочности также прекратиться. В результате этого бетон потеряет 50% своих прочностных характеристик.

На видео показана заливка бетона при минусовых температурах:

Как обустроить ленточный фундамент под дом из газобетона можно узнать в данной статье.

Но здесь имеются и положительные моменты, ведь в случае правильной заливки при низких температурных показателях удается получить качественное основание, ведь низкий температурный режим дает шанс получить высокие прочностные показатели. Просто нужно помнить, при какой температуре происходит застывание бетонного раствора и следить, чтобы она не снижалась до -4 градусов.

Особенности использования добавок

Всем понятно, что процесс застывания бетона при минусовой температуры происходит очень медленно. Что же делать в такой ситуации, если сроки возведения конструкции ограничены? Решение есть – использование модифицирующих добавок.

Как правило, в раствор могут добавлять модификаторы следующих видов:

• Добавки типа С — позволяют ускорить процесс твердения бетона;
• Добавки типа Е — водозамещающие ускорители.

А статье описана марка бетона по прочности.

Наибольшим спросом сегодня пользуется хлорид калия, но здесь нужно следить, чтобы его количество в общей массе раствора не превышала 2%. Необходимо отметить, что специальные добавки не оказывают влиянии на качество бетона, но при этом способны защитить его от замерзания. Несмотря на применения таких компонентов, остается актуальным соблюдение температурного режима при приготовлении раствора и прочих мер по защите бетона от замерзания.

Если вы выполняете стяжку пола, то нужно сразу предусмотреть наличие отверстий и каналов для подвода коммуникаций. Ведь в дальнейшем выполнять обработку будет очень проблематично. Кроме этого, здесь вам понадобиться специальный инструмент, например, резка алмазными кругами с использованием болгарки.

Какие марки тяжелых бетонов существуют указано в статье.

Заливка бетона без прогрева

В зимнее время можно осуществить процесс заливки бетонного раствора без применения прогрева. Такой метод хорош тем, что нет необходимо подводить электричество и монтировать обогревающую систему, благодаря чему процесс строительства только ускоряется.

Суть такой технологии состоит в задействовании в процесс специальных присадок, благодаря которым удается снизить температуру замерзания жидкости, а еще придать скорости процессу затвердения бетона. Таким образом, раствор просто не успеет замерзнуть. Можете не переживать, присадки совершенно не нарушают прочность бетона.

Каков удельный вес бетона м300 можно узнать из данной статьи.

Главным преимуществом такой технологии остается защита от высолов. Перед тем как выполнять заливку бетонного раствора без подогрева, стоит узнать, при какой минимальном температурном режиме можно осуществлять такую манипуляцию, и какой тип присадок подойдет лучше всего.

На примере можно рассмотреть самый популярный вариант представленных составов «Морозостоп». Для обеспечения морозостойкости при помощи этого состава, необходимо только поместить его в необходимом количестве в раствор. Стоимость такого продукта вполне доступная, поэтому на цене бетона это никак не отразиться.

Как осуществляется применение легких бетонов, указано здесь в статье.

Бетонирование зимой с прогревом

Чтобы выполнить подогрев чаще всего применяют специальный кабель. Представленный способ получил название естественный. Но для того чтобы получить гарантированный результат, необходимо строго соблюдать имеющуюся инструкцию по обогреву.

На видео – заливка бетона при отрицательных температурах:

Пропорции приготовления бетона в ручную в домашних условиях указаны в статье.

По сравнению с предыдущим вариантом обогрев бетона позволяет предохранить раствор от замерзания и при этом нет необходимости все время следить за показателями температуры, ведь кабель и так способен обеспечить нормальные условия для застывания бетона.

Технология проведения работ

После того как вы приготовили раствор, то нужно распределить его в подготовленную опалубку. Подготовительные мероприятия включают в себя устранения наледи и снега, разогрев арматуры и дан основания. Этот этап относится к самым сложным. Удалит наледь – это еще е так сложно, а вот прогреть арматур и весь периметр основания – это тяжелый труд.

Температурный режим не должен быть слишком высоким. Как вариант, можно использовать переносные жаровни, которые отправляют в котлован и там разжигают. Еще можно задействовать переносные пушки, работа которых происходит от баллонов с газом. Применять другие средства не всегда удается по причине их высокой стоимости.

Какой состав бетона для фундамента указано в данной статье.

Процесс заливки можно начинает после того, как арматура и дно примут положительную температуру. Ленточное основание может быть обустроено даже при низких показателях температуры. Достаточно просто подогреть основание и арматуру. Конечно, такой процесс непростой, но вполне реальный.

Весь процесс работ должен быть организован поэтапно:

1. Разбить ленту на малые участки, осуществить подогрев.
2. Приступить к заливке одного участка, перенося жаровни на дальнее расстояние.
3. Пока вы будете выполнять заливку первого разогретого участка, следующий будет набирать необходимый температурный режим.
4. Когда участок залит, его нужно накрыть теплоизолирующими материалами и переходит к заливке другого. Такими шагами следует передвигаться по всему периметру основания.

На видео рассказывается о допустимых температурах для заливки бетона:

Такой механизм работ позволяет залить раствор при температуре воздуха -15 градусов. При этом в раствор нужно добавлять необходимые добавки, выполнять горячий замес и предпринимать мероприятия по сохранению тепла.

Кроме этого, важно соблюдать еще одно условие – весь процесс должен выполняться непрерывно. Промежуток времени между заливками должен быть таким, чтобы на поверхности предыдущего участка не смогла сформироваться пенка. Естественно, выполнить все эти мероприятия одному невозможно, здесь понадобиться помощь.

Заливать бетон в зимнее время не рекомендуется, но сегодня люди прибегают к этому процессу. Для того, чтобы бетон не замерз, а успел набрать необходимые показатели прочности, важно обеспечить условия для достижения всех намеченных целей. В этом случае вам можно воспользоваться специальными добавками, следить за температурным режимом или провести кабель для обогрева.

Бетонирование при отрицательной температуре — работа с бетоном при низкой температуре

Для получения качественной строительной конструкции или изделий из бетона необходимо, чтобы во время производства, транспортировки и заливки смеси соблюдался температурный режим. Оптимальная температура, при которой должно происходить схватывание и твердение бетона до критической прочности, составляет примерно +20 °C. Но в холодных регионах часто возникает необходимость продлить строительный сезон, чтобы сдать строящийся объект в назначенные сроки. В этом случае на помощь приходят современные технологические мероприятия, которые позволяют вести бетонные работы не только при температурах немного выше нуля, но даже до -25 °C.

Влияние температурных условий на поведение бетонной смеси

Бетон – это строительная смесь, в которую входят следующие основные компоненты: вяжущее (в рассматриваемых случаях – это цемент), крупный и мелкий заполнители, вода. При взаимодействии цемента и воды происходит гидратация вяжущего с выделением тепла. При этом осуществляются: схватывание цементного камня (процесс длится примерно сутки) и твердение (для набора марочной прочности в стандартных условиях нужно 28 дней).

Оптимальная температура окружающей среды – +20 °C. В таких условиях бетон достигает 70 % прочности в течение недели. Наименьшей допустимой (без применения спецмероприятий) является температура +5 °C. 70 % прочности в этом случае достигается в течение 3-4 недель. Заливка бетона при отрицательных температурах без специальных технологических приемов не проводится, поскольку в таких условиях процесс твердения смеси не происходит.

При минусовых температурах происходит еще один негативный процесс – внутри бетона развиваются силы внутреннего давления. Их появление объясняется тем, что вода при замерзании и превращении в лед увеличивается в объеме. В результате структура не отвердевшего бетона нарушается, прочностные характеристики бетонного продукта снижаются. Падение прочности тем больше, чем раньше произошло замерзание воды. Наиболее опасна ситуация, при которой вода замерзает на стадии схватывания смеси.

Специалисты считают, что смесь способна выдержать однократное замораживание при условии, что после размораживания температура воздуха в течение трех последующих суток будет +10 °С и выше. В любом случае бетон, прошедший через стадии замораживания-размораживания до достижения критической прочности, значительно уступает по прочности материалу, твердение которого проходило в нормальных условиях. Снижение температуры окружающей среды после набора материалом критической прочности на характеристики готового бетонного продукта не влияет.

 

Определение! Критической прочностью бетона в рядовых строительных конструкциях называют величину, равную 50 % от марочной прочности. Для ответственных конструкций этот показатель равен 70 %.

В каких случаях работы с бетоном при низких температурах оправданы и даже полезны?

Бетонирование при низких температурах имеет следующие преимущества:

• Возможность ведения строительства на сыпучих непрочных грунтах. При минусовых температурах прочность такого грунта повышается.
• Снижение сметной стоимости строительства. В холодный период года материалы обычно продаются с существенными скидками.
• Сокращение сроков строительства.

Если строительный объект расположен в регионе с суровыми климатическими условиями, то ведение бетонных работ при низких положительных и отрицательных температурах является вариантом, которого избежать практически невозможно.

Какие методы бетонирования применяют при низких положительных и отрицательных температурах

Существует несколько видов технологических мероприятий, позволяющих выполнять бетонирование в температурных условиях, далеких от оптимальных. Конкретный способ или комплекс мероприятий обеспечения качества зимнего бетонирования выбирают на основании сравнительных технико-экономических расчетов, которые обычно проводятся на стадии проектирования объекта.

Повышение температур компонентов перед замешиванием

Один из вариантов бетонирования при пониженных температурах – подогрев компонентов:

• крупного и мелкого заполнителей – до +60 °C;
• воды – до +90 °C;
• цемента – только до комнатных температур, выше его нагревать нельзя, поскольку он утратит свои вяжущие свойства.

Метод термоса

Разогрев компонентов может быть частью технологического приема, называемого «горячим термосом». В этом случае смесь заливается в утепленную опалубку. Благодаря начальному теплосодержанию смеси и выделению тепла при гидратации цемента, создаются приемлемые условия для схватывания продукта. Утепленная опалубка сохраняет выделенное тепло. Для теплоизоляции используются: сено, солома, ветошь. При зимнем бетонировании (при -5 °C и ниже) утепления опалубки недостаточно. В этом случае понадобится ее обогрев одним из ниже описанных способов, что повлечет дополнительные материальные затраты.

 

Внимание! Максимальное выделение тепла при гидратации обеспечивают высокомарочные портландцементы.

Наиболее эффективным является сочетание метода «термоса» и противоморозных добавок.

Обогрев тепловыми пушками или печами в «тепляках»

«Тепляками» называют временные сооружения по типу теплиц, внутри которых устанавливают тепловые пушки, работающие на дизтопливе или газе. При использовании этого метода требуется постоянное увлажнение поверхности бетонного элемента. Такой способ обогрева применяют на стройплощадках, удаленных от источников централизованного электроснабжения.

Технологии электрического подогрева

Один из способов подогрева твердеющего бетона – использование электрических термоматов, которые раскладывают по поверхности бетонного элемента и подключают к источнику электропитания. Температурный режим работы термоматов определяется в проектной документации.

Для вертикально расположенных и труднодоступных бетонных элементов используют инфракрасные излучатели. Интенсивность и направление нагрева регулируются отражателями.

Один из современных способов электроподогрева – использование специальных кабелей и электродов, которые укладывают в опалубку перед заливкой смеси. Это затратный способ, требующий предварительного определения его экономической целесообразности.

Противоморозные добавки для зимнего бетонирования

Распространенный способ укладки бетона при низких положительных и отрицательных температурах – применение противоморозных добавок. Противоморозные добавки могут использоваться самостоятельно или быть частью комплекса технологических мероприятий по зимнему бетонированию. Такие добавки делят на два основных типа.

Присадки для уменьшения температуры замерзания воды, используемой для затворения цемента

К составам, предотвращающим быструю кристаллизацию воды и ее превращение в лед, относятся: соли кальция, натрия, поташ. Реакция гидратации при этом протекает медленно. Для ее ускорения применяют различные способы подогрева смеси и обогрева опалубки.

Присадки для ускорения процесса твердения

Применение этих добавок сочетают с предварительным подогревом компонентов. Присадки сокращают период набора бетоном критической прочности, и вода просто не успевает трансформироваться в лед. К таким присадкам относятся: нитрит-нитрат кальция, поташ, смесь солей кальция и мочевины. Концентрация противоморозных присадок зависит от температуры, при которой осуществляется бетонирование, максимально возможная отрицательная температура – -25 °C:

• до -10 °C – содержание присадок составляет 5-8 % от массы вяжущего;
• -10…-15 °C – 10 %;
• -15…-25 °C – не менее 15 %.

Общие рекомендации по зимнему бетонированию

Перед началом работ необходимо точно знать, при каких температурных условиях они будут производиться. А также необходимо придерживаться следующих советов:

• Опалубка перед бетонированием должна быть очищена от снега и льда.
• Грунт и арматуру желательно прогреть с помощью тепловых пушек или инфракрасных излучателей. Тающий грунт будет источником дополнительного тепла для твердеющей смеси.
• Независимо от типа бетонируемой конструкции, важна непрерывность заливки смеси в опалубку.
• Особенное внимание необходимо уделять подогреву тонкостенных конструкций, в которых бетонная смесь остывает очень быстро.

Правильный выбор современных технологических мероприятий по обеспечению зимнего бетонирования позволит создать прочную и надежную строительную бетонную конструкцию c требуемой марочной прочностью.

Кладка зимой при минусовой температуре особенности

При отрицательной температуре воздуха в растворе происходят про­цессы, отражающиеся на его струк­туре и прочности. Когда раствор за­мерзает, вода, содержащаяся в нем, превращается в лед, который не мо­жет вступать в химическое взаимо­действие с вяжущими веществами. Кроме того, замерзающая в раство­ре вода значительно увеличивается в объеме, вследствие чего структу­ра раствора разрушается и он частично теряет свою прочность. При быстром замерзании в швах свеже-выложенной кладки образуется замо­роженная смесь вяжущего вещества и песка, в результате чего раствор очень быстро теряет пластичность и горизонтальные швы остаются недо­статочно уплотненными. При оттаива­нии швы обжимаются тяжестью клад­ки, что, в свою очередь, приводит к значительной и неравномерной осадке, потере прочности и устойчи­вости кладки. Эти обстоятельства объясняют необходимость соблюде­ния режима зимней кладки, обеспечи­вающего прочность раствора и кладки в целом. При возведении каменных стен в зимних условиях необходимо систематически контролировать качест­во раствора и дозировку добавок. В зависимости от вида кладки и типа возводимых конструкций каменные работы могут проводиться следующи­ми способами: замораживанием, с ис­пользованием противоморозных до­бавок, с применением последующего прогрева. Кладку каменных стен в зим­них условиях следует выполнять с ис­пользованием цементных, цементно-известковых или цементно-глиняных растворов.

Использование противомороз­ных добавок способствует пониже­нию температуры замерзания воды, содержащейся в растворе. Такие до­бавки также ускоряют химический процесс твердения цемента. Благо­даря этим свойствам противомороз­ных добавок раствор накапливает прочность при более низких темпе­ратурах, чем обычно.

В качестве химических доба­вок в раствор можно вводить хлористый кальций и хлорис­тый натрий, углекислый ка­лий, а также нитрат натрия. Использование таких добавок допускается при кладке стен, не требующих тщательной от­делки поверхности. Добавление в раствор тех или иных добавок должно быть согласовано с проектной организацией.

Растворная смесь с химическими добавками в момент укладки долж­на иметь температуру не ниже 5 °С. Отогревать замерзший раствор с по­мощью горячей воды запрещается. При возведении кладки на раство­рах с химическими добавками необ­ходимо следить за тем, чтобы приго­товленный раствор был использован до того, как он под воздействием до­бавок начнет схватываться.

Кладка кирпича способом замо­раживания сводится к следующе­му. Температура раствора во время кладки не должна быть ниже 5 °С при температуре воздуха -10 °С, 10 °С при температуре воздуха от-10 до -20 °С, 15 °С при температуре воздуха ниже -20 °С. Чтобы температура раство­ра не опускалась ниже необходимой, кладку следует выполнять в сжатые сроки, при этом раствор должен быть использован в течение 20-30 минут.

Замерзший и затем разбавленный горячей водой раствор использо­вать нельзя, так как добавление воды способствует образованию в раство­ре большого количества пор, заполненных льдом. В результате при оттаи­вании раствор становится рыхлым и теряет необходимую прочность. Чтобы швы в кладке были обжаты хо­рошо, раствор необходимо расстилать на постели короткими грядками — под два ложковых кирпича в верстах и под пять-шесть кирпичей в забутовочном ряду.

Толщина швов должна быть такой же, как и при летней кладке, так как зимняя кладка замерзает в течение 1-2 часов, а обжатие раствора происходит после полного от­таивания кладки. При оттаивании кладка, имеющая слишком большую толщину швов, может дать значительную осадку и разрушиться.

При использовании способа замо­раживания оконные и дверные про­емы должны иметь высоту на 5 мм больше, чем при кладке в условиях положительных температур.

При использовании способа замо­раживания следует регулярно про­верять вертикальность кладки, пото­му что отклонение стен от вертикали может привести к еще большему их искривлению и разрушению при весеннем оттаивании раствора. К перио­ду наступления холодов все верти­кальные ряды верхнего ряда кладки должны быть заполнены раствором. На время перерыва в работе кладку следует накрыть утеплителем (толем, матами и т. п.). Перед возобновле­нием работ кладка должна быть очи­щена от наледи, замерзшего раство­ра и снега.

В местах соединения и углах внут­ренних стен на уровне перекрытий нужно уложить стальные связи.

Если будущий дом имеет высоту до четырех этажей, связи устанавлива­ются через этаж. В случае если вы­сота этажа превышает 4 м, связи необходимо установить на уровне каждого перекрытия. Связи заводятся в примыкающие стены на 1-1,5 м и закрепляются на концах анкера­ми. Если стены возводятся колодцевой кладкой, рекомендуется удвоить количество армированных швов и повысить марку раствора на 1-2 раз­ряда по сравнению с маркой, исполь­зуемой в летнее время.

Чтобы избежать осадки засыпки и ухудшения теплотехнических ка­честв при кладке стен облегченной конструкции, пустоты в них следует заполнять шлакобетоном с неболь­шим содержанием воды, шлакобе­тонными вкладышами или сухими засыпками без смерзшихся комьев. Если в процессе кладки устанавли­ваются оконные коробки, следует оставлять между верхом коробки и низом перемычки промежуток не менее 15 мм. При устройстве пере­городки следует учитывать и вели­чину осадки кладки. Просветы под

потолком должны в два раза превы­шать величину осадки стен, ожидае­мую в пределах данного этажа.

При оттаивании кирпичная кладка имеет наименьшую прочность и мо­жет разрушиться от перегрузок. По­этому способ замораживания можно использовать только при возведении конструкций, высота которых не превышает 15 м. Устойчивость клад­ки, произведенной методом замора­живания, в период оттаивания обес­печивается креплениями, преду­смотренными проектом.

Кладка методом подогрева долж­на проводиться с соблюдением сле­дующих правил:

• возведенная часть сооружения утепляется и обогревается изнутри временными нагревательными ус­тройствами. Утепленную часть кон­струкции необходимо оборудовать вентиляцией, сохраняющей влаж­ность воздуха не более 70%;
• нагрузка прогретой кладки воз­можна только после контрольных испытаний прочности раствора отогретой кладки.

В период оттаивания кладки, про­изведенной при низких температу­рах, происходит значительное сни­жение ее прочности и деформация, поэтому нужно тщательно следить за состоянием конструкции в период оттепелей. При оттаивании кладки следует соблюдать определенную очередность действий. По оконча­нии кладки каждого этажа необхо­димо установить контрольные рейки и по ним в течение зимы и весны наблюдать за осадкой стен. При по­теплении висячие стены и перемыч­ки с пролетом более 2,5 м нужно укрепить временными стойками. Та­кие стойки должны иметь клинья и поперечные подкладки из древе­сины мягких пород, способных сми­наться поперек волокон при осадке стен. Перед наступлением оттепелей горизонтальные борозды и другие пустоты следует заложить кирпи­чом. После того как окончательно установится теплая погода, нужно убрать с перекрытий защитные ма­териалы, строительный мусор, а за­тем раскрепить в поперечном на­правлении свободно стоящие стол­бы, простенки и стены.

При искусственном прогре­ве кладки, выложенной спо­собом замораживания, а также в период ее оттаива­ния, следует обращать осо­бое внимание на конструк­ции, испытывающие боль­шую нагрузку (столбы, опоры под сильно нагружен­ными прогонами, простенки, сопряжения стен и места опирания опалубки перемы­чек), проверяя целостность кладки на этих участках.

За состоянием кладки нужно на­блюдать в течение всего периода оттаивания и твердения раствора в кладке, которое происходит в тече­ние 7-10 суток после наступления круглосуточной положительной тем­пературы. Стены, находящиеся с юж­ной стороны, нужно увлажнять, что­бы предотвратить неравномерную осадку кладки. Прочность тверде­ющего раствора определяется спе­циальными приборами.

Возведение бетонных стен в зимних условиях

При возведении монолитных стен в условиях отрицательных темпера­тур необходимо контролировать прочность бетона до замерзания. Для бетонных и железобетонных конструкций с ненапрягаемой арма­турой прочность должна составлять 50% при проектной марке бетона 150, 40% для бетонов марки 200-300 и 30% для бетонов марки 400-500. Для конструкций с предварительно напрягаемой арматурой, пролетных строений и других конструкций, испы­тывающих большую нагрузку, проч­ность бетона до замерзания должна составлять не менее 70% его проект­ной прочности. Эти требования не распространяются на бетоны, изго­тавливаемые с использованием противоморозных добавок.

При отрицательных температурах бетон выдерживается по принципу термоса. Для этого необходимо уст­роить утепленную опалубку, а от­крытые поверхности защитить ка-

ким-либо покрытием Использование этого способа совмещаете с электрическим про гревом бетона и обдуванием теплым воздухом или паром.

Бутобетонная кладка в зимних условиях

Бутобетонную клад­ку в условиях отрица­тельных температур необходимо выпол­нять способами, обес­печивающими накоп­ление бетоном прочности до его замерзания. Для этого используется принцип термоса, а также электро- и паропрогрев бутобетона.

Перед бутобетонной кладкой по принципу термоса необходимо очис­тить камень ото льда и снега, а бе­тонную смесь немедленно укрыть после укладки, чтобы сохранить ее температуру. Температура бетонной смеси при кладке должна соответ­ствовать принятой по расчету или указанной в проекте.

Для того чтобы ускорить тверде­ние бетона, необходимо разогреть смесь перед укладкой ее в опалуб­ку, а также ввести в нее химические добавки, снижающие температуру ее замерзания.

При бутобетонной кладке с приме­нением электропрогрева бутовый ка­мень нужно очистить от снега и нале­ди. Температура бетонной смеси долж­на к моменту включения электро-и паропрогрева быть не ниже 10 °С. Для электропрогрева в бетон закла­дываются стержневые электроды, которые затем подключаются к сети. Прогрев рекомендуется вести с по­мощью нашивных электродов, за­крепленных на внутренней стороне опалубки, при этом включая их од­новременно.

Независимо от используемого спо­соба выдерживания кладки при по­ложительной температуре состояние основания, на которое укладывается бетонная смесь, а также способ клад­ки должны исключать возможность замерзания бетонной смеси на сты­ке с основанием. Место стыка ранее уложенной кладки с новой должно быть отогрето до укладки бетонной смеси и предохранено от замерза­ния до приобретения вновь уложен­ным бутобетоном необходимой прочности.

При возведении в зимних услови­ях бутобетонных стен необходимо контролировать температурный ре­жим твердения бетона. Для этого в кладке следует оставить гнезда с пробками, позволяющими изме­рить термометром температуру в се­редине кладки и у ее поверхности.

(PDF) Термодинамические свойства растворов NaCl при отрицательных температурах

P1: GKW / RKP P2: GKW

Journal of Solution Chemistry [josc] PP357-365436 17 января 2002 г. 15:10 Версия стилевого файла 19 ноября 1999 г.

1080 Акинфьев, Мироненко и Грант

ПРИЛОЖЕНИЕ

Уравнения для зависимости параметра Питцера от температуры и давления

эфиров NaCl (водн.)

β (0) = z17 / T + z18 + z19 p + z20 p2 + z21 p3 + z22lnT + (z23 + z24 p + z25 p2

+ z26 p3) T + (z27 + z28 p + z29 p2) T2 + (z30 + z31 p + z32 p2

+ z33 p3) / (T − 227 ) + (z34 + z35 p + z36 p2 + z37 p3) / (680 −T) (A1)

β (1) = z38 / T + z39 + z40T + z41 / (T − 227) + x1p + x2p / (T − 227) (A2)

2C = z42 / T + z43 + z44 p + z45lnT + (z46 + z47 p) T + (z48 + z49 p) T2

+ (z50 + z51 p) / (T − 227 ) + (z52 + z53 p) / (680 −T) (A3)

ССЫЛКИ

1.D. G. Archer, J. Phys. Chem. Ref. Данные 21, 793 (1992).

2. Р. Дж. Спенсер, Н. Мёллер, Дж. Уир, Geochim. Космохим. Acta 54, 575 (1990).

3. J. C. Tanger, IV и H. C. Helgeson, Amer. J. Sci. 288, 19 (1988).

4. К. А. Энджелл, В воде, всеобъемлющий трактат, изд. Ф. Фрэнкс, т. 7 (Пленум, Нью-Йорк, 1982),

, стр. 1–82.

5. Питцер К., Термодинамика, 3-е изд. (Макгроу-Хилл, Нью-Йорк, 1995).

6. Р. Коэн-Адад и Дж. Лоример, ред.Щелочные металлы и хлориды аммония в воде и тяжелой воде

Вода (бинарные системы). Серия данных по растворимости, Vol. 47, (Пергамон, Оксфорд, 1991).

7. Дж. У. Джонсон, Э. Х. Элкерс и Х. К. Хельгесон, Comp. Geosci. 18, 899 (1992).

8. P. G. Hill, J. Phys. Chem. Ref. Данные 19, 1233 (1990).

9. D. E. Hare, C. M. Sorensen, J. Chem. Phys. 85, 4840 (1987).

10. C. A. Angell, M. Oguni, W. J. Sichina, J. Phys. Chem. 86, 998 (1982).

11.D. G. Archer, P. Wang, J. Phys. Chem. Ref. Данные 19, 371 (1990).

12. Дж. Б. Хастед и М. Шахиди, Nature (Лондон) 262, 777 (1976).

13. I. M. Hodge, C. A. Angell, J. Phys. Chem. 68, 1363 (1978).

14. D. Bertolini, M. Cassettari, G. Salvetti, J. Phys. Chem. 76, 3285 (1982).

15. Мироненко М.В., Бойтнотт Г.Э., Грант С.А., Зиттен Р.С., J. Phys. Chem. 105, 9909 (2001).

16. Мироненко М.В., Грант С.А., Марион Г.М., J.Решение. Chem. 26, 433 (1997).

17. K. S. Pitzer, J. C. Peiper, R.H. Busey, J. Phys. Chem. Ref. Данные 13, 1 (1984).

18. B. S. Krumgalz, R. Podgorelskii, K. S. Pitzer, J. Phys. Chem. Ref. Данные 25, 663 (1996).

19. P. S. Z. Rogers, K. S. Pitzer, J. Phys. Chem. Ref. Данные 11, 15 (1982).

20. D. G. Albert, R. W. Carter, J. Phys. Chem. 104, 8563 (2000).

21. Глушко В.П. / Ред. Термодинамические свойства индивидуальных веществ.1 (Наука, М., 1981).

22. М. В. Мироненко, С. А. Грант, Г. М. Марион, FREZCHEM2, Химико-термодинамическая модель

для растворов электролитов при отрицательных температурах. Специальный отчет CRREL 97-05 (Региональная научно-техническая лаборатория Cold

, Ганновер, Нью-Хэмпшир, 1997).

Температура замерзания воды по сравнению с солевым раствором

Обновлено 24 февраля 2020 г.

Автор: Рити Гупта

Проверено: Lana Bandoim, B.S.

Когда растворитель замерзает, частицы этого растворителя становятся более упорядоченными. Межмолекулярные силы, действующие на эти частицы, становятся более «постоянными», поскольку частицы теперь ближе друг к другу. Например, когда вода превращается в лед, водородные связи, которые придают воде многие ее уникальные свойства, образуют гексагональную сеть молекул, присущую структуре льда.

Итак, что происходит, когда растворенное вещество добавляется к воде или чистому растворителю? Добавление растворенного вещества приводит к нарушению порядка молекул растворителя.Это означает, что из раствора необходимо отобрать больше энергии, чтобы заморозить его.

Например, когда соль добавляется в воду, образующиеся в воде ионы разрушают обычную сеть водородных связей, образующихся при замерзании. В результате температура замерзания раствора ниже, чем у чистого растворителя. Это называется понижением точки замерзания.

Определение депрессии точки замерзания

Уменьшение точки замерзания прямо пропорционально моляльности растворенного вещества:

В этом уравнении K _f — постоянная депрессии молярной точки замерзания, а m — молярность растворенного вещества.Помните, моляльность — это количество молей растворенного вещества на кг растворителя. Фактор Вант-Гоффа — это i, который относится к количеству ионов в растворе для каждой растворенной молекулы растворенного вещества. Например, для NaCl это будет 2.

В основном это означает, что чем больше растворенного вещества, тем сильнее снижается температура замерзания.

Понижение точки замерзания определяется точкой замерзания чистого растворителя за вычетом точки замерзания рассматриваемого раствора:

Это позволяет определить новую точку замерзания по сравнению с чистым растворителем.

Почему депрессия точки замерзания полезна?

Два наиболее распространенных применения понижения точки замерзания в реальном мире — это антифриз и засолка дорог зимой.

Этиленгликоль — это соединение, часто используемое в антифризах, потому что при добавлении его в воду температура замерзания воды снижается. Это поможет предотвратить замерзание воды в радиаторе вашего автомобиля.

Когда зимой на дорогу добавляют соль, лед тает при более низкой температуре, что делает его более безопасным, поскольку на дороге не будет так много льда.

Взгляните на следующий пример, который показывает, как добавление соли к воде приводит к снижению точки замерзания раствора.

Какова температура замерзания раствора, в котором 100 граммов NaCl добавлены к 1 килограмму воды? Другими словами, какова точка замерзания соленой воды?

Вы можете использовать следующее уравнение:

K _f для воды составляет 1,86 ° C / м. Этот номер можно найти в таблице, например, в первой ссылке.Поскольку NaCl диссоциирует на два иона, фактор Вант-Гоффа равен 2. Наконец, вам необходимо рассчитать моляльность раствора.

Для этого вам сначала нужно преобразовать граммы NaCl в моли:

Теперь вам нужно будет разделить моли NaCl на массу растворителя, чтобы найти моляльность:

Затем вы можете подставить это в следующее уравнение:

Теперь вы можете использовать уравнение депрессии точки замерзания, чтобы найти новую точку замерзания раствора.(Помните, точка замерзания чистой воды составляет 0 ° C.)

Таким образом, добавление 100 граммов соли к 1 килограмму воды снизит точку замерзания до -6,4 ° C.

Теоретические аспекты процесса замораживания

Во время замораживания продуктов образуется лед, поскольку чистая вода проходит двухступенчатый процесс кристаллизации (зарождение и распространение). Когда температура снижается и вода удаляется из пищи в виде льда, растворенные вещества, присутствующие в UFP, концентрируются замораживанием.Для каждого отношения лед / UFP существует равновесная температура замерзания, которая является функцией концентрации растворенного вещества. Этот равновесный термодинамический процесс можно смоделировать на фазовой диаграмме как кривую равновесного замерзания (ликвидус) (см. Рисунок ниже), которая простирается от температуры плавления (Tm) чистой воды (0 ° C) до температуры эвтектики (Te) растворенного вещества. , точка, в которой растворенное вещество было заморожено до концентрации насыщения.

При понижении температуры маловероятно, что растворенное вещество будет кристаллизоваться при Те из-за высокой вязкости из-за концентрации растворенного вещества и низкой температуры, так что концентрация замораживания выходит за пределы Те в неравновесном состоянии.Затем высококонцентрированный UFP может перейти в состояние перехода вязкая жидкость / стекло в результате уменьшения молекулярного движения и кинетики диффузии в результате как очень высокой концентрации, так и низкой температуры.

Стекло определяется как неравновесное, метастабильное, аморфное, неупорядоченное твердое вещество с чрезвычайно высокой вязкостью (например, от 10 exp10 до 10 exp14 Па · с), также зависящее от температуры и концентрации. Кривая стеклования простирается от температуры стеклования (Tg) чистой воды (-134oC) до Tg чистого растворенного вещества.Диаграмма состояния равновесия и полученная кинетически диаграмма состояний могут быть смоделированы вместе на дополнительной диаграмме состояний. Дополнительная диаграмма состояний, показывающая границы сосуществования твердого / жидкого и профиль стеклования для бинарной системы сахароза / вода, показана на рисунке ниже. Ниже и справа от линии стеклования раствор находится в состоянии аморфного стекла, со льдом или без него, в зависимости от температуры и пройденного пути замерзания, в то время как выше и слева от линии стеклования раствор находится в жидкое состояние, со льдом или без льда в зависимости от температуры.

В качестве примера предположим, что раствор сахарозы с начальной концентрацией 20% при комнатной температуре (точка A). Начальная Tg этого раствора при комнатной температуре до разделения фаз помечается как точка B (если раствор может быть переохлажден до этой температуры без образования льда). Однако при медленном охлаждении системы несколько ниже ее точки равновесного замерзания (из-за переохлаждения) зародышеобразование и последующая кристаллизация начинается в точке C и инициирует процесс концентрирования при замерзании, удаляя воду в ее чистой форме в виде льда.По мере того, как кристаллизация льда продолжается, непрерывное увеличение концентрации растворенного вещества (удаление воды) дополнительно понижает равновесную точку замерзания UFP таким образом, который следует кривой ликвидуса (показанной как путь C), в то время как Tg UFP перемещается вверх по стеклованию. линия (путь B; из-за повышенной концентрации) с быстрым увеличением вязкости не по Аррениусову, особенно на поздних стадиях процесса замораживания.

Совместная кристаллизация растворенного вещества при Te маловероятна, и, таким образом, концентрация замораживания продолжается после Te в неравновесное состояние, так как растворенное вещество становится сверхстауризованным.Когда достигается критическая, зависящая от растворенного вещества концентрация, незамерзшая жидкость демонстрирует подвижность с очень сильным сопротивлением, и физическое состояние UFP изменяется с вязкоупругой жидкости на хрупкое аморфное твердое стекло.

Пересечение неравновесного продолжения кривой ликвидуса за пределы Te и кинетически определенной кривой стеклования, точка D на приведенном выше рисунке, представляет собой специфичную для растворенного вещества, максимально концентрированную замораживанием Tg замороженной системы, обозначенную Tg ‘, где образование льда прекращается в пределах шкалы времени измерения.Соответствующие максимальные концентрации воды и сахарозы, «захваченные» стеклом при Tg ‘и неспособные кристаллизоваться, обозначены Wg’ и Cg ‘соответственно. Стоит отметить, что эта незамерзшая вода не связана в «энергетическом» смысле, скорее, не может замерзнуть в практических временных рамках.

При Tg ‘перенасыщенное растворенное вещество приобретает твердые свойства из-за уменьшения молекулярного движения, которое отвечает за огромное снижение поступательной, а не вращательной подвижности.Именно эту внутреннюю медленность молекулярной реорганизации ниже Tg ‘пищевой технолог пытается создать в концентрированной фазе, окружающей компоненты пищевых материалов.

Однако нагревание от стекловидного состояния до температур выше Tg ‘приводит к огромному увеличению диффузии не только из-за эффектов перехода аморфной жидкости в вязкую, но также из-за повышенного разбавления, поскольку таяние мелких кристаллов льда происходит почти одновременно (Tg ‘= Тм’). Масштаб времени молекулярной перестройки постоянно изменяется по мере приближения к Tg, так что технологи пищевой промышленности могут также получить некоторую повышенную стабильность при температурах выше Tg ‘за счет минимизации дельты T между температурой хранения и Tg’ либо за счет снижения температуры хранения, либо за счет увеличения Tg ‘методами замораживания или рецептурой.Следовательно, знание стеклования дает четкое указание на молекулярную диффузию и реакционную способность, а, следовательно, на стабильность при хранении.

Technique может продлить время хранения клеток крови, тканей и органов — ScienceDaily

Исследователи из Массачусетского центра инженерной медицины больницы общего профиля (MGH-CEM) разработали простой метод поддержания воды и водных растворов в жидкости. состояние при температурах намного ниже обычной «точки замерзания» в течение очень продолжительных периодов времени.Хотя в настоящее время они достигли этого для объемов всего в несколько унций, их подход, описанный в журнале Nature Communications , может когда-нибудь обеспечить безопасное и продолжительное сохранение клеток крови, тканей и органов, наряду с улучшенным сохранением пищевых продуктов.

«Вода и другие водные растворы в объемах, с которыми мы имеем дело каждый день, обычно замерзают при охлаждении ниже точки замерзания 0 ° C или 32 ° F», — говорит О. Берк Уста, доктор философии, MGH-CEM, co. -соответствующий автор отчета.«Наш подход, который мы назвали« глубокое переохлаждение », заключается в том, чтобы просто покрыть поверхность такой жидкости раствором, который не смешивается с водой, например минеральным маслом, чтобы заблокировать поверхность раздела между водой и воздухом, что является основным местом кристаллизации. Этот удивительно простой, практичный и недорогой подход к переохлаждению растворов в течение продолжительных периодов времени может позволить использовать многие медицинские методы и методы консервирования пищевых продуктов, а также фундаментальные эксперименты, которые ранее были невозможны ».

В большинстве реальных сред вода и растворы на водной основе начинают замерзать, когда температура опускается ниже 0 ° C / 32 ° F, при этом кристаллы льда образуются случайным образом там, где жидкости контактируют с воздухом или различными примесями в растворе.Переохлаждение — снижение температуры жидкости ниже ее обычной точки замерзания без кристаллизации — достигается для очень малых объемов и коротких периодов времени или с помощью оборудования высокого давления, которое является дорогостоящим и может повредить ткани или другие биологические материалы.

Понижение температуры любого биологического материала — например, холодного хранения скоропортящихся продуктов и органов для трансплантации — замедляет метаболические и другие реакции. Переохлаждение способствует дальнейшему замедлению метаболизма без ущерба, вызванного кристаллизацией льда.Следуя наблюдениям ведущего автора Хайшуи Хуанга, доктора философии, команда сначала обнаружила, что герметизация поверхности небольшого (1 мл) образца воды углеводородным маслом, таким как минеральное масло, оливковое масло или парафиновое масло, может подавить образование льда при температуре до -13 ° C (около 9 ° F) в течение недели. В ходе серии экспериментов как с более сложными маслами, так и с чистыми простыми углеводородами, такими как спирты и алканы, им удалось выдержать 1 мл пробы воды и клеточных суспензий переохлажденными при -20 ° C (-4 ° F) в течение 100 дней и 100 мл (3.2 унции) образцов в течение недели.

Команда также продемонстрировала применение своего метода глубокого переохлаждения для длительного сохранения красных кровяных телец. Хотя эритроциты обычно хранятся при 4 ° C (39 ° F) в течение 42 дней, недавние отчеты показали, что качество клеток при этой температуре начинает снижаться примерно через 14 дней, а необратимое повреждение клеток наступает через 28 дней. , бросая вызов существующей практике банков крови. Предварительные эксперименты группы MGH-CEM показали, что их подход к глубокому переохлаждению может безопасно сохранять суспензии эритроцитов объемом до 100 мл при -13 ° C в течение 100 дней, что более чем вдвое увеличивает текущее время хранения.

«В настоящее время мы проводим эксперименты по увеличению объема хранимых образцов эритроцитов до более клинически значимого диапазона от 300 до 500 мл», — говорит Уста, доцент кафедры хирургии в Гарвардской медицинской школе. «Мы также работаем над применением этого метода к другим клеткам и над его переносом на большие ткани и целые органы, такие как печень. Помимо потенциальных применений в медицине и консервировании пищевых продуктов, мы также считаем, что это изобретение можно использовать для изучения химических реакций в жидкое состояние при низких температурах без обычного дорогостоящего и сложного оборудования высокого давления.«

История Источник:

Материалы предоставлены больницей общего профиля Массачусетса . Примечание. Содержимое можно редактировать по стилю и длине.

Влияние давления на химическое равновесие в водной среде при отрицательных температурах с применением Europa

Давление играет решающую роль в управлении водными геохимическими процессами в глубоких океанах и во льдах.Предполагаемый океан Европы может иметь давление на морское дно в 1200 бар или выше, давление не отличается от давления в самом глубоком океаническом бассейне на Земле (Марианская впадина при давлении 1100 бар). При таких высоких давлениях химические термодинамические соотношения должны явно учитывать давление. В ряде работ рассматривается роль давления на константы равновесия, коэффициенты активности и активность воды. Однако ни одна из этих моделей не рассматривает процессы при отрицательных температурах, которые могут быть важны в холодных условиях на Земле и других планетных телах.Цели этой работы состояли в том, чтобы (1) включить зависимость давления в существующую геохимическую модель, параметризованную для отрицательных температур (FREZCHEM), (2) проверить модель и (3) моделировать процессы, зависящие от давления на Европе. В рамках цели 1 мы исследовали две модели для количественной оценки объемных свойств жидкой воды при отрицательных температурах: одна модель основана на измеренных свойствах переохлажденной воды, а другая модель основана на свойствах жидкой воды в равновесии со льдом. .Относительное влияние давления на свойства раствора находится в следующем порядке: константы равновесия (K)> коэффициенты активности (??)> активность воды (aw). Однако ошибки (%) в нашей модели, связанные с этими свойствами, располагаются в следующем порядке: ?? > K> aw. Перестановка между K и ?? связано с более точной моделью для оценки K, чем для оценки ??. Только коэффициенты активности могут быть значительными ошибочными. Однако даже в этом случае ошибки, вероятно, будут только в диапазоне от 2 до 5% до 1000 бар давления.Доказательства, основанные на таянии льда / температуры и плотностях солевых растворов, свидетельствуют в пользу модели равновесной воды, которая зависит от экстраполяций, для характеристики свойств жидкой воды в растворах электролитов при отрицательных температурах, а не модели переохлажденной воды. Полученные на основе модели оценки плотности смешанного солевого раствора и химического равновесия как функции давления достаточно хорошо согласуются с экспериментальными измерениями. Чтобы продемонстрировать полезность этой модели для низких температур и высокого давления, мы рассмотрели два гипотетических случая для Европы.Случай 1 касался ледяного покрова Европы, где мы задались вопросом: как далеко от предполагаемого океана в ледяном слое мы можем ожидать найти термодинамически стабильные карманы соляного раствора, которые могли бы служить средой обитания для жизни? Для гипотетической неконвертирующей ледяной оболочки длиной 20 км эта потенциальная жизненная зона простирается только на 2,8 км в ледяную оболочку, прежде чем будет достигнута эвтектика. Что касается неконкурсивной ледяной оболочки, то холодная поверхность Европы препятствует стабильным водным фазам (средам обитания для жизни) где-либо вблизи поверхности.Случай 2 сравнил химическое равновесие при 1 бар (на основе предыдущей работы) с более реалистичным давлением 1460 бар у основания 100-километрового европейского океана. Давление 1460 бар по сравнению с 1 бар вызвало снижение температуры, при которой впервые образовался лед, на 12 К и повышение температуры MgSO4 на 11 К. Впервые образовалось 12х3О. Примечательно, что при давлении от 1 до 1460 бар температура эвтектики снизилась всего на 1,2 К. Химические системы и их реакция на давление зависят, в конечном счете, от объемных свойств отдельных компонентов, что делает реакцию каждой системы очень индивидуальной.Авторские права ?? 2005 г., Elsevier Ltd.

Депрессия точки замерзания | Химия для неосновных специалистов

Цели обучения

• Определите депрессию точки замерзания.
• Рассчитайте точку замерзания раствора при заданной константе депрессии молярной точки замерзания.

Почему соленые обледенелые дороги?

Коллигативные свойства находят практическое применение, например, при засолке дорог в холодном климате.При нанесении соли на обледенелую дорогу температура плавления льда снижается, и лед тает быстрее, что делает вождение более безопасным. Чаще всего используются хлорид натрия (NaCl) и хлорид кальция (CaCl ₂ ) или хлорид магния (MgCl ₂ ) по отдельности или в смеси. Хлорид натрия — наименее дорогой вариант, но он менее эффективен, поскольку диссоциирует только на два иона вместо трех.

Депрессия точки замерзания

На рисунке ниже показана фазовая диаграмма для чистого растворителя и ее изменение при добавлении в него растворенного вещества.Растворенное вещество снижает давление пара растворителя, что приводит к снижению точки замерзания раствора по сравнению с растворителем. Понижение точки замерзания представляет собой разницу температур между точкой замерзания чистого растворителя и температурой раствора. На графике депрессия точки замерзания представлена ​​значком.

Рис. 1. Давление пара раствора (синий) ниже, чем давление пара чистого растворителя (розовый). В результате температура замерзания растворителя снижается, когда в нем растворяется любое растворенное вещество.Рисунок из фонда CK-12 — Кристофер Ауён.

Когда чистый растворитель замерзает, его частицы становятся более упорядоченными, поскольку межмолекулярные силы, действующие между молекулами, становятся постоянными. В случае воды водородные связи образуют гексагональную сеть молекул, которая характеризует структуру льда. При растворении растворенного вещества в жидком растворителе этот процесс упорядочивания нарушается. В результате из раствора необходимо отобрать больше энергии, чтобы заморозить его, а температура замерзания раствора ниже, чем у чистого растворителя.

Величина понижения точки замерзания прямо пропорциональна моляльности раствора. Уравнение:

Константа пропорциональности, называется молярной константой депрессии точки замерзания . Это константа, которая равна изменению точки замерзания для 1-моляльного раствора нелетучих молекулярных растворенных веществ. Для воды значение составляет -1,86 ° C / м . Таким образом, температура замерзания 1-моляльного водного раствора любого нелетучего молекулярного растворенного вещества равна -1.86 ° С. Каждый растворитель имеет уникальную константу депрессии молярной точки замерзания. Они показаны в таблице ниже, вместе с соответствующим значением точки кипения, называемым _.

Константы молярной точки замерзания и кипения

Растворитель	Нормальная точка замерзания (° C)	Константа депрессии мольной точки замерзания, K f (° C / м )	Нормальная температура кипения (° C)	Постоянная превышения мольной точки кипения, Кб (° C / м )
Уксусная кислота	16.6	-3,90	117,9	3,07
Камфора	178,8	-39,7	207,4	5,61
Нафталин	80,2	-6,94	217,7	5,80
Фенол	40,9	-7,40	181,8	3,60
Вода	0,00	-1,86	100,00	0.512

Проблема с образцом: точка замерзания неэлектролита

Этиленгликоль (C ₂ H ₆ O ₂ ) представляет собой молекулярное соединение, которое используется во многих коммерческих антифризах. Водный раствор этиленгликоля используется в радиаторах транспортных средств, чтобы снизить температуру замерзания и, таким образом, предотвратить замерзание воды в радиаторе. Рассчитайте температуру замерзания раствора 400 г этиленгликоля в 500 г воды.

Шаг 1. Составьте список известных количеств и спланируйте проблему.

Известный

• масса C ₂ H ₆ O ₂ = 400. г
• молярная масса C ₂ H ₆ O ₂ = 62,08 г / моль
• масса H ₂ O = 500,0 г = 0,500 кг

Неизвестно

Это трехэтапная задача. Сначала рассчитайте количество молей этиленгликоля. Затем рассчитайте молярность раствора.Наконец, рассчитайте депрессию точки замерзания.

Шаг 2: Решить.

Нормальная температура замерзания воды составляет 0,0 ° C. Следовательно, поскольку точка замерзания снижается на 24,0 ° C, температура замерзания раствора составляет -24,0 ° C.

Шаг 3. Подумайте о своем результате.

Температура замерзания воды значительно снижается, защищая радиатор от повреждений из-за расширения воды при замерзании. В результате получается три значащих цифры.

Сводка

• Определена депрессия точки замерзания.
• Описаны расчеты с понижением температуры замерзания.

Практика

Решите проблемы на сайте ниже:

http://home.comcast.net/~cochranjim/PDFS3/COLIGWS1A.pdf

Обзор

1. Как растворенное вещество влияет на замерзание воды?
2. Сколько молей глюкозы потребуется для понижения точки замерзания одного кг воды 3.72 ° С?
3. Сколько молей NaCl потребуется, чтобы произвести такое же понижение температуры?

Глоссарий

• Депрессия точки замерзания: Разница температур между точкой замерзания чистого растворителя и температуры раствора.
• молярная константа депрессии точки замерзания: Константа, которая равна изменению точки замерзания для 1-моляльного раствора нелетучего молекулярного растворенного вещества.

Понижение температуры замерзания — Химия LibreTexts

Понижение температуры замерзания — это коллигативное свойство, наблюдаемое в растворах, которое возникает в результате введения молекул растворенного вещества в растворитель. Все точки замерзания растворов ниже, чем у чистого растворителя, и прямо пропорциональны молярности растворенного вещества.

где \ (\ Delta {T_f} \) — депрессия точки замерзания, \ (T_f \) (раствор) — точка замерзания раствора, \ (T_f \) (растворитель) — точка замерзания растворителя, \ (K_f \) — постоянная депрессии точки замерзания, а м — моляльность.

Введение

Неэлектролиты — это вещества, не содержащие ионов, а только молекулы. С другой стороны, сильные электролиты состоят в основном из ионных соединений, и практически все растворимые ионные соединения образуют электролиты. Следовательно, если мы можем установить, что вещество, с которым мы работаем, является однородным и не ионным, можно с уверенностью предположить, что мы работаем с неэлектролитом, и мы можем попытаться решить эту проблему, используя наши формулы. Скорее всего, это будет иметь место для всех проблем, с которыми вы столкнетесь, связанных с понижением точки замерзания и повышением точки кипения в этом курсе, но это хорошая идея, чтобы следить за ионами.Стоит отметить, что эти уравнения работают как для летучих, так и для нелетучих растворов. Это означает, что для определения депрессии точки замерзания или повышения точки кипения давление пара не влияет на изменение температуры. Также помните, что чистый растворитель — это раствор, в который ничего не было добавлено или растворено. Мы будем сравнивать свойства этого чистого растворителя с его новыми свойствами при добавлении в раствор.

Добавление растворенных веществ к идеальному раствору приводит к положительному ΔS, увеличению энтропии.Из-за этого химические и физические свойства недавно измененного раствора также изменятся. Свойства, которые претерпевают изменения из-за добавления растворенных веществ в растворитель, известны как коллигативные свойства. Эти свойства зависят от количества добавленных растворенных веществ, а не от их идентичности. Двумя примерами коллигативных свойств являются точка кипения и точка замерзания: из-за добавления растворенных веществ точка кипения имеет тенденцию к увеличению, а точка замерзания имеет тенденцию к снижению.

Температуру замерзания и кипения чистого растворителя можно изменить при добавлении в раствор.Когда это происходит, точка замерзания чистого растворителя может стать ниже, а точка кипения может стать выше. Степень, в которой происходят эти изменения, можно определить с помощью формул:

\ [\ Delta {T} _f = -K_f \ times m \]

\ [\ Delta {T} _f = K_b \ times m \]

, где \ (m \) — молярность растворенного вещества, , а значения \ (K \) — константы пропорциональности; (\ (K_f \) и \ (K_b \) для замораживания и кипячения соответственно.

Если решение для константы пропорциональности не является конечной целью проблемы, эти значения, скорее всего, будут даны.Некоторые общие значения для \ (K_f \) и \ (K_b \) соответственно:

Растворитель	\ (К_ф \)	\ (К_б \)
Вода	1,86	. 512
Уксусная кислота	3,90	3,07
Бензол	5.12	2,53
Фенол	7,27	3,56

Моляльность определяется как количество молей растворенного вещества на килограмм растворителя . Будьте осторожны, чтобы не использовать массу всего раствора. Часто проблема заключается в изменении температуры и константе пропорциональности, и вы должны сначала определить молярность, чтобы получить окончательный ответ.

Растворенное вещество, чтобы вызвать какие-либо изменения коллигативных свойств, должно удовлетворять двум условиям.Во-первых, он не должен влиять на давление пара в растворе, а во-вторых, он должен оставаться взвешенным в растворе даже во время фазовых переходов. Поскольку растворитель перестает быть чистым с добавлением растворенных веществ, мы можем сказать, что химический потенциал растворителя ниже. Химический потенциал — это молярная энергия Гибба, которую один моль растворителя может внести в смесь. Чем выше химический потенциал растворителя, тем больше он способен продвигать реакцию.Следовательно, растворители с более высоким химическим потенциалом также будут иметь более высокое давление пара.

Точка кипения достигается, когда химический потенциал чистого растворителя, жидкости, достигает химического потенциала чистого пара. Из-за снижения химического потенциала смешанных растворителей и растворенных веществ мы наблюдаем это пересечение при более высоких температурах. Другими словами, температура кипения нечистого растворителя будет выше, чем у чистого жидкого растворителя.Таким образом, повышение температуры кипения на происходит с повышением температуры, которое количественно определяется с помощью

.

\ [\ Delta {T_b} = K_b b_B \]

где

• \ (K_b \) известна как эбуллиоскопическая константа , и
.
• \ (m \) — молярность растворенного вещества.

Точка замерзания достигается, когда химический потенциал чистого жидкого растворителя достигает химического потенциала чистого твердого растворителя. Опять же, поскольку мы имеем дело со смесями с пониженным химическим потенциалом, мы ожидаем изменения точки замерзания.{\ circ} C / m} \\ [4pt] & = 0,123 м \ end {align *} \]

\ [\ begin {align *} \ text {Amount Solute} & = 0,07500 \; кг \; бензол \ times \ dfrac {0.123 \; m} {1 \; кг \; бензол} \\ [4pt] & = 0,00923 \; м \; solute \ end {align *} \]

Теперь мы можем найти молекулярную массу неизвестного соединения:

\ [\ begin {align *} \ text {Молекулярный вес} = & \ dfrac {2,00 \; грамм \; неизвестно} {0.00923 \; mol} \\ [4pt] & = 216.80 \; г / моль \ end {align *} \]

Понижение точки замерзания особенно важно для водных организмов.Поскольку морская вода замерзает при более низких температурах, организмы могут выжить в этих водоемах.

.