Бетон минусовая температура. Можно ли заливать? Не замерзнет?

Ещё в начале прошлого века работы с бетонными смесями были сезонными. В зимний период укладка бетона не производилась из-за потери прочностных характеристик этого стройматериала. Строители пытались разными способами сдвинуть график работ по укладке бетона ближе к началу стойких заморозков. Для этого поверхность бетонного монолита утеплялась при помощи различных органических материалов: древесных опилок, торфяной крошки, сплетенных для этой цели камышовых матов.

Параллельно учёными предпринимались попытки создать бетон, температура схватывания которого была бы ниже нуля градусов. Но поскольку выигрыш во времени строителей не устраивал, продолжался поиск альтернативного утепления (подогрева) бетона при минусовых температурах.

Приемлемая температура смеси

В ходе исследований учёные определили, какая температура бетона наиболее оптимальна для получения качественных конструкций.

Её значения находятся в интервале между +5 и +15 градусов. Пограничные показатели, которые прорабатывались исследователями, – минус 20 и плюс 45 град. При значениях наружного воздуха от +5 до -3 град. температура свежеприготовленного продукта не допускается ниже +5 град. Эти показатели подходят для цементной массы в 240 кг/куб. м (при марке М200 и больше). Если цемента используется меньше, температурный показатель смеси должен соответствовать +10 град. или выше.

Способы повышения температуры схватывания бетона

При необходимости в зимний период заливать бетон температура смеси может быть повышена следующими способами:

* за счет применения подогретой воды;

* при помощи ввода в смесь морозостойких добавок;

* с помощью электроподогрева;

* методом пропаривания бетонных конструкций в стационарных условиях в специальных автоклавах до набора прочности 80-85%;

* с помощью электропрогрева бетонного монолита, имеющего в своём составе арматуру.

При этом коммутация электродов производится по всей площади соприкосновения арматуры с бетоном при подключении тока небольшого напряжения;

* путём использования тепловых пушек с ограждением бетонной смеси.

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.

Для чего добавляют соль в цементный раствор

Довольно часто при изготовлении различных составов или смесей профессиональные мастера используют компоненты в виде соли, которые должны придать ему дополнительных качеств. При этом постоянно возникают различные споры о том, нужно ли это делать и в каких пропорциях. Поэтому вопрос, зачем добавляют соль в бетон, и какое количество необходимо для достижения нужного результата, очень волнует начинающих специалистов.

Достоинства и недостатки

Для того чтобы разрешить данный спор необходимо рассмотреть все достоинства и недостатки подобного способа и на их основании сделать вывод. При этом на вопрос о том, сколько добавлять соли в бетон стоит отвечать только при положительном результате исследования.

Последствия использования соли в качестве добавки при зимнем монтаже сказываются не только на внешнем виде, но и прочности

Необходимость применения соли

Принято считать, что если добавить соль в бетон, то он получает дополнительные характеристики, которые позволяют не замазать воде на морозе, а значит, можно производить работы зимой при минусовой температуре.

Также некоторые мастера утверждают, что благодаря такой доставке увеличивается скорость застывания, поскольку данное вещество вытягивает влагу.

Стоит помнить, что бетон также подвержен коррозии, а соленая среда только ускоряет этот процесс

• Стоит отметить, что на вопрос о том, сколько добавить соли в бетон точный ответ не может дать ни один специалист. Дело в том, что некоторые строители считают, что это зависит от общего объема раствора, в то же время другие мастера утверждают, что процентное соотношение соизмеряется с температурой на улице.
• Также необходимо сказать и о том, что вопрос, сколько соли добавлять в бетон зимой задают люди, которые затянули ремонт или неправильно распределили время на изготовление того или иного процесса. Профессионалы же если планируют, строительство в холодную погоду используют не добавки, а дополнительные системы обогрева и соответственные температуре смеси.

• Очень важно сказать о том, что добавка соли в бетон для придания ему особых качеств является своеобразным мифом. Дело в том, что пользы от этого нет практически никакой, поскольку по заявлению тех, кто это использует, температура не должна быть меньше 7 градусов.

Совет!
Намного проще приобрести готовый бетон на предприятии, которое делает горячие смеси с высокой температурой застывания.
Однако работать с таким составом нужно очень быстро, чтобы он не схватился.

Существует масса других, более эффективных способов подогрева раствора

Недостатки

Прежде всего, следует отметить, что материал с добавками соли можно пилить обычными кругами. Больше не потребуется резка железобетона алмазными кругами, поскольку застывшее изделие будет менее прочным, что также отразится на сроке его эксплуатации.

Стоит отметить, что соленая среда отрицательно сказывается на арматуре. Поэтому если мы добавляем соль в бетон с включениями металла, то необходимо помнить, что она практически сразу начнет вызывать коррозию и ослабит всю конструкцию с течением времени.

Также такое техническое решение со временем начнет давать и визуальные эффекты. Соль будет выступать на поверхность в виде белого осадка, который очень некрасиво смотрится.

Учитывая всю серьезность данных недостатков, профессионалы не рекомендуют использовать такой метод. При этом вопрос о том, сколько соли надо добавлять в бетон естественно остается без ответа.

Совет!
Использование теплой опалубки или искусственного подогрева бетона намного практичнее, хотя и приводит к дополнительным расходам.

Некоторые добавки от замерзания также значительно улучшают прочность готовой продукции

Другие добавки

Стоит отметить, что навязчивое желание производить работы своими руками и при минусовой температуре порой совершенно не оправдывает расходы. Однако если бюджет невелик, то можно воспользоваться специальными присадками для бетона, которые продаются на рынках строительных материалов.

Эти материалы позволяют работать даже при температуре минус 17, хотя это зависит от марки выбранного средства. При этом прочность раствора нисколько не уменьшается и алмазное бурение отверстий в бетоне снова станет актуальным.

Противоморозные присадки не содержат соли, но являются экологически чистыми

Некоторые мастера считают, что подобные смеси не являются экологически чистыми. Однако их инструкция обычно утверждает обратное, поскольку в состав таких присадок входят только натуральные компоненты.

Среди основных достоинств таких составов является их экономичность. Дело в том, что цена на них и расход очень малы, особенно по сравнению с другими вариантами подогрева.

Данный минерал отрицательно влияет на строения из бетона и все его положительные качества не оправдывают побочных эффектов

Вывод

Ознакомившись с видео в этой статье можно получить дополнительные данные о подобном методе бетонирования. Также принимая за основу статью, которая предложена выше, следует сделать вывод о том, что соль является не самой удачной добавкой для работы в холодное время года.

Строители порой используют добавление соли при приготовлении цементного раствора. Она является самой дешёвой противоморозной добавкой. Делается это для того, чтоб иметь возможность продолжать строительные работы при отрицательной температуре воздуха и придать раствору дополнительные характеристики. На схватывание цементного раствора необходимо примерно два дня. На морозе же вода в нем может попросту замёрзнуть и сорвать все строительные работы. Расширение воды не даёт цементу полноценно соединиться с наполнителем, он становится рыхлым.

Производители строительных смесей для получения продукта зимнего назначения иногда в белый цемент добавляют соль. Чаще всего это используется в производстве плиточного клея, универсального раствора и кладочного раствора. Более ответственные производители вместо соли используют специальные полимерные добавки. Это удорожает смесь, но повышает разительно её качество.

Мнения экспертов относительно целесообразности добавления соли в раствор разнятся сильно. Рассмотрим плюсы и минусы использования соли при приготовлении цементного раствора.

Недостатки раствора с солью:
— арматура в нем ржавеет намного быстрее;
— увеличивает коррозию бетона;

Достоинства применения соли в цементном растворе:
— позволяет использовать цементный раствор при отрицательных температурах воздуха;
— низкая цена, сравнительно с другими антиморозными составами.

Способы применения соли в работе с цементным раствором

1. При ожидании температуры от 0 до — 5 градусов во время строительных работ, добавляют 2% соли от общего веса смеси.

2. Когда температура воздуха может опуститься с — 6 до — 15, количество соли в растворе составляет 4% от общей массы смеси. Соответственно, можно сделать вывод, что применение соли при работе с цементным раствором на морозе допустимо в том случае, когда в конструкции не присутствует арматурный пояс из стальных элементов. При заливке неармированных конструкций она вполне может быть альтернативой более дорогостоящих антиморозными добавкам.

По мнению строителей экспертов, заливать раствор при отрицательной температуре воздуха не стоит и вовсе. Лучше спланировать время работ изначально так, чтоб не было необходимости заливать раствор на морозе. Срок эксплуатации объектов, возведенных зимой будет ниже. Правда точных цифр разницы этого срока никто не даёт.

Строители порой используют добавление соли при приготовлении цементного раствора. Она является самой дешёвой противоморозной добавкой. Делается это для того, чтоб иметь возможность продолжать строительные работы при отрицательной температуре воздуха и придать раствору дополнительные характеристики. На схватывание цементного раствора необходимо примерно два дня. На морозе же вода в нем может попросту замёрзнуть и сорвать все строительные работы. Расширение воды не даёт цементу полноценно соединиться с наполнителем, он становится рыхлым.

Производители строительных смесей для получения продукта зимнего назначения иногда в белый цемент добавляют соль. Чаще всего это используется в производстве плиточного клея, универсального раствора и кладочного раствора. Более ответственные производители вместо соли используют специальные полимерные добавки. Это удорожает смесь, но повышает разительно её качество.

Мнения экспертов относительно целесообразности добавления соли в раствор разнятся сильно. Рассмотрим плюсы и минусы использования соли при приготовлении цементного раствора.

Недостатки раствора с солью:
— арматура в нем ржавеет намного быстрее;
— увеличивает коррозию бетона;

Достоинства применения соли в цементном растворе:
— позволяет использовать цементный раствор при отрицательных температурах воздуха;
— низкая цена, сравнительно с другими антиморозными составами.

Способы применения соли в работе с цементным раствором

1. При ожидании температуры от 0 до — 5 градусов во время строительных работ, добавляют 2% соли от общего веса смеси.

2. Когда температура воздуха может опуститься с — 6 до — 15, количество соли в растворе составляет 4% от общей массы смеси. Соответственно, можно сделать вывод, что применение соли при работе с цементным раствором на морозе допустимо в том случае, когда в конструкции не присутствует арматурный пояс из стальных элементов. При заливке неармированных конструкций она вполне может быть альтернативой более дорогостоящих антиморозными добавкам.

По мнению строителей экспертов, заливать раствор при отрицательной температуре воздуха не стоит и вовсе. Лучше спланировать время работ изначально так, чтоб не было необходимости заливать раствор на морозе. Срок эксплуатации объектов, возведенных зимой будет ниже. Правда точных цифр разницы этого срока никто не даёт.

оптимальный диапазон в различное время года

Прочность фундамента строения определяется качеством раствора, соблюдением последовательности его укладки и погодными условиями в конкретной местности. Поэтому необходимо выяснить, при какой температуре можно заливать бетон в теплый и холодный сезон.

Особенности набора прочности бетонными конструкциями

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

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

Интересно знать! При низких температурах вода в фундаменте становится льдом, что приводит к окончанию твердения и схватывания.

Опасность влияния минусовых температур на состояние смеси

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

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

Важно! После оттаивания жидкости процесс отвердевания восстанавливается, но качество бетона будет хуже – арматура отслаивается, а монолит растрескивается.

Какая температура воздуха является приемлемой для раствора?

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

На заметку! При использовании меньшего количества цемента оптимальная внутренняя температура состава равняется  +10°.

Показатели морозостойкости различных марок бетона

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

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

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

Важно! Составы F500-1000 не используются для частного строительства, они подходят только для промышленных зданий, исследовательских и военных комплексов.

Технология и особенности заливки в осеннее время

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

Выбор подходящего времени

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

Оптимальная температура воздуха составляет от +20 до +5°, поэтому начинать устройство основания рекомендуется в сентябре-октябре до заморозков. В процессе обустройства фундамента важно учитывать, до какой отметки на градуснике нужно выполнить работы перед похолоданием. Она должна равняться +10 градусов по Цельсию. Бетонная масса набирает прочность на протяжении 1 месяца. Перед заморозками рекомендуется сделать укрытие, а в первые двое суток – защитить смесь пленкой от дождя.

Совет! Перед тем, как заливать фундамент осенью, посмотрите прогноз погоды.

Факторы, влияющие на схватывание теста в осенний период

Заливка монолита будет качественной, если учесть несколько моментов:

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

Важно! При несоответствии хотя бы одного фактора конструкция потеряет прочность.

Процесс работ в зимнее время

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

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

Правильный замес смеси

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

Раствор готовится в стандартных пропорциях:

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

При известковании количество компонентов изменяется:

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

Для приготовления марки бетона М400 также используют пластификаторы и антифризы.

Прогрев цементного теста

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

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

Совет! Если организуется доставка бетона на объект в зимнюю погоду, уточните, прогревает ли поставщик материал в специальной печи.

Можно ли искусственно повысить морозостойкость раствора?

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

Виды добавок

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

Присадки

Специальные жидкие продукты для гидратации раствора в условиях минусовой температуры. Используются вместе с подогревом для ускорения реакций отвердевания и схватывания.

Антифризы

Средства, повышающие активность цементного теста в любых условиях:

• поташ или вещества на основе солей монокарбоновых кислот. Повышают температурный диапазон работы с бетонным составом до -30 градусов, ускоряют отвердевание состава. Армирующий каркас не подвергается коррозии, на поверхности монолита нет высолов;
• хлорид натрия – используется для пластификации смеси из портландцемента, исключает загустение. Стальная арматура может ржаветь;
• нитрит натрия – подходит для всех типов цементов, кроме глиноземных. После добавления продукта со смесью можно работать при низких температурах, но до -15 градусов;
• формиат натрия – предусматривает использование пластификаторов. Без них в монолите из-за скопления солей появляются пустоты.

На заметку! Антифризы исключают нагревание конструкции.

Ускорители схватывания

Отличаются быстрым выделением теплоты, поэтому температура воды остается стабильной и монолит греется сам.

Важно! При несоблюдении дозировки веществ есть риски коррозии армирующего каркаса.

Способы подогрева

Прогрев бетона актуален, если требует залить фундамент малоэтажного здания. Если интересуетесь, до какой максимальной отметки можно повысить температуру, этот показатель составляет 15-20 градусов. Антифризовые смеси начинают вводить при температуре от -15 градусов. Сейчас мы кратко будем рассматривать варианты электрообогрева бетона:

• по всей площади строения устанавливается каркас из деревянного бруса, на котором организуется пленочный шатер. Внутри конструкции устанавливаются пушки на газе или электричестве. После подъема температуры устройства поддерживают ее на протяжении цикла застывания бетона;
• обмотка армирующего каркаса греющим кабелем до того, как вы начнете заливать фундамент. Электрика включается в сети после укладки смеси. Помимо кабеля можно использовать нихромовые спирали или ТЭНы.

Важно! В условиях сильных холодов и промерзания грунтов методика неэффективна.

Особенности укрытия и утепления

Используя этот способ, по достижению 3-х – 7-ми градусной уличной температуры можно заливать бетон.

Чтобы защитить свежеуложенный бетон в условиях заморозков, организуется специальное укрытие. Закрыть будущий фундамент утеплителем можно так:

1. Заливка раствора в опалубку и его контроль до момента схватывания.
2. Засыпка в ленту смоченных водой опилок слоем на 20 см.
3. Закрытие материала отрезом пленки шириной 1,5 м.
4. Укладка сухих опилок – слой 50 см.
5. Фундаменты для столбов засыпают сухой листвой и накрывают полиэтиленом.

На заметку! Сухой материал защитит монолитное основание от холода, а влажный – исключит его перегревание.

Выполнение утепления опалубки

Укладка утеплителя актуальна, если прогревался свежеуложенный бетон. Технология теплоизоляции опалубки имеет несколько особенностей:

• начало работ до заморозков;
• укладка рулонного или пленочного теплоизолятора на поверхность опалубки;
• выполнение электрического обогрева – возводится шатер и устанавливаются пушки;
• прикрытие бетонной смеси после заливки опилками, соломой, пенополистиролом.

Совет! Прикрывайте все выступающие части монолитной конструкции.

Перед строительством монолитного основания нужно учитывать, при какой минимальной температуре без рисков можно заливать бетон осенью или зимой. В случаях ее понижения можно перенести сроки работ или осуществить подогрев конструкции. Использование антиморозных добавок, применение электрического оборудования или теплоизоляции допускается, когда нет возможности отсрочить заливку.

Рекомендуем посмотреть видео по теме

 

        Поделиться:

бетон при минусовой температуре — Строительство и ремонт

Заливка бетона при минусовых температурах – возможные варианты бетонирования

Проведение строительных работ не всегда производится при благоприятных погодных условиях. Заливка бетонного пола или возведение фундамента – то есть все процессы, связанные с приготовлением и укладкой бетонной смеси, ограничены довольно узким температурным диапазоном окружающей среды. В частности, пониженные значения в немалой степени влияют на процессы схватывания и твердения, а также на время набора бетоном марочной прочности. Существует ли возможность проведение таких работ при минусовой температуре и насколько это оправданно? Попробуем ответить на этот вопрос.

Особенности бетонной смеси

Скорость процесса гидратации цементной смеси сильно замедляется в случае снижения температуры и практически приостанавливается при +5 градусах. При дальнейшем понижении до отрицательных значений, вода, содержащаяся в растворе, замерзает, а ее объем значительно увеличивается. Возникающие силы внутреннего давления приводят к разуплотнению и разрыхлению структуры бетона, а его монолитность обеспечивается лишь за счет смерзшейся влаги.

При повышении температурных значений до положительных значений происходит оттаивание воды, возобновление реакции гидратации цемента и постепенное отвердение бетона. Однако последствия нарушения структуры при заморозке значительно сказываются на прочности монолита.

Экспериментальным путем и после проведения различных расчетов были определены критические точки, когда различные марки бетонного раствора могли бы подвергаться замораживанию без ощутимых последствий. Критическая прочность бетона, по достижении которой негативный процесс перестает оказывать заметные воздействия на характеристики конструкции, была установлена на уровне 50% от марочного показателя прочности.

Таким образом, заливка бетоном при минусовых температурах сводится к комплексу мер, предотвращающих замерзание воды до набора им критической прочности. Для этого существует несколько методов:

• изготовление раствора из предварительно подогретых компонентов;
• утепление опалубки;
• подогрев уложенной смеси;
• холодное бетонирование с помощью различных химических добавок, снижающих точку замерзания.

Рациональное применение одного из способов обуславливается объемом возводимой конструкции, исполнением заявленных прочностных характеристик, наличием и доступностью энергоресурсов. Но метеорологические условия, все же, являются решающим фактором при выборе варианта заливки.

Все озвученные методы неплохо работают как поодиночке, так и в совокупности.

Бетонирование с использованием собственного тепла раствора

Данный способ применяется при суточных колебаниях температуры с ее переходом через нулевую отметку, а также при незначительных заморозках. Суть заключается в том, что в подготовленную утепленную опалубку укладывается прогретая бетонная смесь, для приготовления которой важно правильно подобрать марку цемента. Чем выше она будет, тем быстрее произойдет схватывание и отвердевание раствора, и тем больше выделится тепла при гидратации.

Замес производят на воде, имеющей температуру не менее 90 градусов, и наполнителях, предварительно прогретых путем обдува горячим воздухом. При этом изменяется порядок закладки компонентов смеси: сначала в бетономешалку заливается вода, потом – строительный песок и щебень. Добавление цемента, который должен иметь комнатную температуру, производится в последнюю очередь, после нескольких оборотов бака.

Ни в коем случае не допускается нагревание цемента или его засыпка в горячую воду!

При зимней заливке рекомендуется использовать бетономешалку с электрическим подогревом барабана. Температура раствора на выходе должна составлять 35-45 градусов.

Для набора бетоном критической прочности необходимо как можно дольше сохранять оптимальный тепловой режим, не допуская быстрого остывания. С этой целью используют любые материалы – полиэтиленовую пленку, брезент, соломенные маты. Наиболее эффективным считается применение утепленной опалубки из пенополистирола. Материал имеет низкий коэффициент теплопроводности, что позволяет продлить временной интервал остывания, способствуя качественному вызреванию бетона. Являясь несъемной, такая опалубка в дальнейшем обеспечивает надежную теплоизоляцию конструкций.

Бетонирование с подачей тепла от внешних источников

Заливка бетона в зимний период при минусовой температуре требует постоянного прогрева уложенного раствора, не допуская его замерзания. Обеспечить условия для набора монолитом критической прочности можно несколькими способами.

Устройство тепляков

Наиболее надежный способ поддержания плюсовых значений температуры уложенного бетона подразумевает возведение временного сооружения над залитой конструкцией. Тепляк представляет собой каркас, обитый фанерой или обтянутый полиэтиленовой пленкой по типу огородной теплицы. Размеры времянки должны быть минимальными. Нагрев внутреннего воздуха производится с помощью калориферов, инфракрасных обогревателей или переносных газовых горелок.

Наиболее существенным моментом здесь является контроль и поддержание влажностного режима, так как циркулирующий прогретый воздух интенсивно забирает влагу из раствора, необходимую для полноценной реакции гидратации цемента. Чтобы влага не испарялась, уложенный бетон накрывают полиэтиленовой пленкой и периодически увлажняют.

При зимнем бетонировании иногда применяют прогревание уложенного раствора паром низкого давления. Для этого сооружают специальную опалубку с паровой рубашкой, охватывая ей всю конструкцию. Однако такой способ в последнее время заменяют электрическим подогревом.

Электрический прогрев бетона

Создание условий для вызревания бетона при минусовых температурах может осуществляться с помощью электрического тока, подведенного к электродам. Специальные металлические стержни или пластины располагают на поверхности опалубки или погружают внутрь раствора, подсоединив к разным полюсам электросети. Влажный бетон замыкает цепь и, обладая определенным сопротивлением, преобразует электроэнергию в тепло, нагревая раствор. Такая технология значительно сокращает вызревание смеси, которая к 28-дневному возрасту может приобретать до 80% критической прочности.

Данный метод возможен только для неармированных и малоармированных конструкций, что является существенным недостатком его применения для обогрева раствора. Кроме того, высокое потребление электроэнергии делает его экономически невыгодным.

В индивидуальном строительстве будет лучше воспользоваться прокладкой специальных греющих кабелей по арматурному каркасу или по внутренней стороне опалубки. При этом ее необходимо надежно термоизолировать, не допуская утечки тепла через стенки. Подогрев бетонного раствора следует надлежащим образом круглосуточно контролировать, проводя измерения каждые несколько часов и не допуская его нагрева более 30 градусов.

Относительно новым способом теплового воздействия в зимнем строительстве является применение термоматов. По сути, это большая электрогрелка, состоящая из нагревательного элемента и теплоизоляции, герметично вмонтированная внутрь водонепроницаемой оболочки. Греющие маты обеспечивают равномерное распределение температурного поля в толще бетона и по периметру на расстоянии до 20 см от себя. Их использование возможно при температурах окружающей среды до -20 градусов.

Холодное бетонирование

Для возможности набора бетоном критической прочности в условиях заливки раствора при отрицательных температурах, широко используются противоморозные добавки. Они поддерживают реакцию гидратации цемента, предотвращают преждевременное замерзание влаги в смеси, нормализуют процесс отвердевания бетона, и обладают следующими положительными качествами:

• ускоряют набор требуемой критической прочности;
• понижают точку кристаллизации содержащейся в растворе воды;
• увеличивают подвижность бетонной массы, облегчая работу с ней;
• защищают металлическую арматуру от коррозии.

Противоморозные добавки следует применять только при отрицательных температурах внешней среды и в строгом соответствии с прилагаемой инструкцией производителя, так как их ненормированное использование способно изменить свойства бетонного раствора не в лучшую сторону.

Наиболее распространенными противоморозными добавками для приготовления бетона являются:

• поташ и другие вещества, основу которых составляют соли монокарбоновых кислот – ускоряют действие при отвердении бетона. Они не вызывают коррозии арматуры, не образуют на поверхности застывшего раствора высолов и допускают работу с ним при температурах до -30 градусов, сохраняя, при этом, его свойства.
• хлористый натрий – применяется совместно с портландцементами. Он пластифицирует смесь, препятствуя ее чрезмерно быстрому загустению. Основным недостатком является его коррозирующее воздействие на стальную арматуру.
• нитрит натрия – запрещается использовать совместно с глиноземистыми цементами. Добавка допускает работу с бетонным раствором при температуре не ниже -15 градусов.
• формиат натрия — используется только в сочетании с пластифицирующими добавками. В противном случае он может вызвать дефекты в бетонной смеси в виде пустот, обусловленных образованием и скоплением солей.

Метод холодного бетонирования имеет некоторые недостатки:

• его применение запрещено в предварительно напряженных конструкциях;

• уложенный раствор имеет повышенную усадку;
• бетон обладает пониженным показателем морозостойкости и водопроницаемости.

Кроме того, некоторые добавки накладывают свои дополнительные ограничения в применении.

Общие рекомендации при заливке

Работы, связанные с заливкой бетона, целесообразно производить при наиболее благоприятных условиях. При этом нужно помнить, что начинать работы следует при температуре не менее +10 градусов, и если в ближайшие 28 суток не ожидается ее понижения. Современные технологии, конечно, позволяют выполнять бетонирование и при отрицательных температурах окружающей среды, однако это приводит к немалым дополнительным финансовым затратам и приступать к ним можно только в случае крайней необходимости. Если нет возможности перенести сроки проведения работ на более благоприятный период, стоит учесть некоторые советы специалистов, помогающие добиться приемлемого качества при заливке:

• наполнители – песок и щебень, использующиеся для приготовления раствора, в обязательном порядке прогреваются для исключения попадания в замес включений льда или снега;
• опалубка должна быть очищена от наледи и заранее утеплена;
• дно котлована и арматуру необходимо прогреть, добившись хотя бы минимальных положительных значений температуры;
• заливка бетоном должна производиться за один раз при непрерывной подаче смеси;
• максимальная температура используемого раствора допускается не более 35-40 градусов;
• готовые залитые сегменты конструкции укрываются теплоизолирующими материалами, не допуская утечки собственного тепла из бетона.

На протяжении всего срока набора бетоном критической прочности требуется соблюдение температурного режима. При этом не стоит забывать о контроле равномерности распределения теплового поля в толще конструкции, так как применение греющих электрокабелей может привести к пересушке ее отдельных сегментов.

Заливка бетона при минусовых температурах производится, в основном, при крупном капитальном строительстве, так как требует применения специального оборудования, наличия дополнительных стройматериалов и финансовых средств. Целесообразность проведения таких работ в индивидуальном порядке во многом зависит от наличия ресурсов и связано с определенными рисками.

Заливка бетона при минусовой температуре — особенности и технология

Несмотря на то, что идеальными условиями затвердевания бетона считается температура окружающей среды +20 0 С, все же иногда возникает необходимость в заливке, когда на улице минусовая температура.

Что делать в этом случае и как поступить, если нет возможности ждать теплого времени года?

Давайте попробуем ответить на этот вопрос, учитывая характеристики бетона и особенности его поведения при минусовой температуре.

Почему не рекомендуется заливать бетон при минусовой температуре

Начну с того, что вода в бетоне нужна не только для его текучести, она также играет очень важную роль в процессе затвердевания.

При минусовой температуре окружающего воздуха, вода начинает превращаться в лед, вследствие чего, не только прекращает процесс твердения, но и способствует разрушению связей, которые образовались до ее замерзания.

Следует знать, что бетон может замерзнуть при температуре около -4 0 С. При температуре ниже +5 0 С – в разы замедляется процесс его твердения, и набор прочности откладывается до тех пор, пока не станет теплее. Так вот, чем дольше в процессе твердения будет застой, тем меньше прочности он наберет в итоге.

Это означает только одно – при минусовой температуре, нам необходимо создать такие условия, при которых бетон не только не будет замерзать, но и продолжит набирать свою прочность.

Давайте попробуем разобраться как это сделать.

Технология заливки бетона при минусовых температурах

Существует несколько технологий заливки бетона, когда температура окружающего воздуха ниже нуля:

• При помощи добавления в бетон противоморозных добавок
• При помощи электропрогрева бетона изнутри
• При помощи утепления объекта заливки

Использование добавок при заливке бетона

Использование противоморозных добавок в приготовленном бетоне очень распространено. Это связано с тем, в первую очередь, с небольшими затратами и их доступностью. А если Вы используете покупной бетон, то все необходимые противоморозные добавки в нем уже должны будут быть, в соответствии со значениями минусовой температуры.

Эти добавки содержат в себе различные химические примеси, на подобии солей монокарбоновых кислот, нитрит и формиат натрия и т.п., которые значительно ускоряют процессы твердения, увеличивают конечную прочность бетона, и самое главное – не дают воде, содержащейся в бетоне, замерзнуть.

Основными недостатками применения различного рода добавок в бетон, является то, что они хорошо справляются со своей работой только при небольшой минусовой температуре – около -5 0 С.

При больших морозах некоторые из добавок будут работать, но все равно твердение значительно замедлится и в конечном итоге будет недобор прочности бетона до 30%. Так же некоторые добавки агрессивны к металлической арматуре, и действуют на нее разрушающе.

Технология подогрева бетона в процессе его заливки

Подогрев бетона электричеством осуществляется двумя способами:

• Пропусканием тока через бетон с помощью электродов
• Пропусканием тока через заранее заложенный провод внутри бетона

Если кому-то интересна технология электропрогрева бетона в зимнее время, я подробно описывал ее в одной из моих статей. Поэтому здесь не буду заострять на этой технологии большого внимания.

Первый способ гораздо дешевле, так как в роле электродов может выступать арматура.

Если следовать правилам, то для этих целей необходимо дополнительное спецоборудование, но некоторые умельцы, вставив в бетон арматурные электроды подключают к ним сварочный аппарат, тем самым пропуская ток через бетон и нагревая его.

Стоит отметить, что армированный бетон прогревают напряжением до 127 В, а бетон без металлической арматуры можно греть напряжением до 380 В.

Второй способ подразумевает дополнительные затраты на специальный нагревательный кабель, который, как правило, необходимо уложить по арматурному каркасу и подключить к нему ток через специальные подстанции.

Этот способ гораздо дороже, но в тоже время – гораздо эффективнее чем подогрев бетона электродами.

Основным недостатком использования такого метода являются значительные финансовые расходы, и в тоже время, при прогреве бетона необходимо постоянно следить за его температурой. Высокая температура приведет к пересыханию бетона и может нанести значительный ущерб будущей конструкции.

При больших морозах необходимо дополнительное утепление опалубки или самого бетона.

Утепление бетона во время твердения

Кроме создания искусственного подогрева бетона, при небольшой минусовой температуре, можно применить стандартные методы утепления.

Утепляется, как правило, сама опалубка, если таковая присутствует, а также все видимые части бетона. Утепление производиться различными материалами, от обычных опилок до использования пенополистирола.

Одним из наиболее популярных способов утепления является создание, так называемого, шатра вокруг объекта бетонирования. Дополнительно внутрь такого шатра можно установить обогревательные пушки.

Недостатком такого метода является то, что бетон должен подаваться уже прогретым, а также обычное утепление, без дополнительного прогрева, будет малоэффективно при сильных морозах.

Выводы и советы:

Вот мы и рассмотрели основные способы заливки бетона при минусовых температурах, ко всему этому хочется добавить, что частенько для этой цели используют не какой-то один конкретный способ, а планируется заранее комплекс мероприятий, начиная от добавления противоморозных добавок, и заканчивая прогревом с последующим утеплением.

Но несмотря на это, сам процесс заливки бетона в минусовую температуру – занятие не из дешевых, несмотря на то, что производители делают огромные «зимние скидки» на строительный материал.

В добавок к этому, очень сложно с помощью искусственного подогрева поддерживать постоянную комфортную температуру, и что не маловажно – температура должна быть равномерно распределена по всему объему заливки.

Внимание! Заливка бетона при минусовой температуре возможна только в том случае, если у Вас нет другого выбора, потому что минимальная температура окружающей среды в процессе затвердевания, без дополнительных вмешательств, весной должна составлять +5 0 С, а осенью — +10 0 С.

Для осени требования жестче, потому что основной срок твердения составляет 28 суток, а за это время осенняя температура воздуха может значительно упасть.

Температура при заливке бетона

Заливка бетона – это один из основных этапов деятельности на строительном участке. Ну и конечно же, каждый уважающий себя строитель просто обязан знать, какая должна быть оптимальная температура для качественного выполнения работы. Ведь от этого полностью зависит надежность построенного здания. При этом деле просто необходимо учитывать множество факторов, чтобы не допустить ошибки, особенно при отрицательных температурах.

Почему не рекомендуют заливать бетон при минусовой температуре?

Конечно же, для каждого не секрет, что заливкой бетона лучше заниматься в теплое время года. Не нужно отчаиваться и тем, кто хочет продолжить свои ремонтные работы при отсутствии плюсовой температуры. В этом решении есть как позитивные, так и негативные стороны.

Всегда нужно помнить, что при сильном морозе компоненты, которые содержат в себе жидкость, не могут нормально полимеризироваться. Часто бетон твердеет за счет отдачи собственного тепла, при этом вода, которая содержится в микротрещинах, замерзает и может начать увеличиваться, что в свою очередь приводит к появлению трещин. Также в минус бетон начинает замерзать, не успев набрать необходимую прочность, в результате срок эксплуатации всей конструкции резко уменьшается.

Технологии заливки

Без особенной и тщательной подготовки нельзя браться за работу, ведь не каждый профессионал может сделать все качественно. Нужно каждые несколько часов проверять смену низких и высоких температур. На сегодняшний день применяются различные технологии укладки в холодное время года, которые помогут затвердеть бетону при минусе.

Добавление в бетон противоморозных добавок

Это одна из наиболее популярных техник. Потому что она не требует огромных финансовых затрат и является доступной. Также вы можете пользоваться специальным бетоном, уже готовым, купленным в магазине, ведь все добавки будут в нем. Обычно они содержат в себе разные химические примеси, такие как соли монокарбоновых кислот, нитрит, формиат натрия и многие другие, с помощью которых вы сможете ускорить сам процесс твердения.

Противоморозные добавки намного увеличивают прочность и самое главное, они не дают воде, которая содержится в бетоне, замерзнуть, что поможет избежать нежелательных трещин.

Минусом данного средства является то, что его использование ограничивается температурой около минус пять градусов. Обязательно нужно учитывать, что некоторые компоненты добавок могут негативно влиять на металлическую арматуру, которую часто используют строители.

Электропрогрев бетона изнутри и снаружи

Эта технология зачастую выполняется несколькими способами. К первому относят пропускание тока через бетон с помощью электродов, а ко второму пропускание тока через уже заложенный провод в средине самого фундамента.

Если вы решите применить первый способ, то сможете сэкономить, ведь в роли электродов выступает арматура. Но при этом обязательно нужно придерживаться всех правил, например, иметь дополнительное спецоборудование. Не забывайте что при наличии арматуры бетон прогревают током до ста двадцати семи вольт, но если ее нет, напряжение увеличивают до триста восьмидесяти вольт.

Второй несет за собой затраты на нагревательный кабель, его обычно закладывают по арматурному каркасу, подключая к нему напряжение через специализированые подстанции. Этот способ является более эффективным, нежели первый. Основной минус — будут дополнительные расходы, которых можно было бы избежать. Также обязательно нужно следить за температурой подогрева бетона, ведь возможно пересыхание, что будет не очень хорошо сказываться на будущей конструкции.

Утепление объекта заливки

При укладке фундамента также часто применяются обычные методы утепления. Часто утепляют все видимые части бетона, опалубку. При этом используются самые различные материалы, начиная от опилок, заканчивая пенополистиролом.

Строители советуют утеплять бетонные конструкции с помощью небольшого шатра, который специально создается вокруг строительного объекта. Также туда можно установить обогревательные пушки, которые послужат точной гарантией, что минус на улице не будет страшен вашему фундаменту. Основным недостатком этого метода является то, что при очень сильных морозах обычное утепление не будет достаточно эффективным.

Общие рекомендации

Огромным плюсом при укладке бетона в зимнее время года будет то, что обычно у строительных компаний нет огромного количества заказов, поэтому стоимость выполнения работы будет намного меньше, нежели весной и летом. При низких температурах сроки окончания строительства значительно уменьшаться. Также не стоит забывать и о том, что когда станет тепло, все уже будет готово для того, чтобы возводить стены, делать крышу, выполнять различные отделочные роботы, и ваш дом будет готов уже к осени.

При отрицательных температурах специалисты рекомендуют перед началом работы установить опалубку, полностью удалить из территории, которая будет заливаться бетоном при укладке фундамента, снег и мусор и, конечно же, подвести кабель питания к объекту. Также это место должно быть очищено от верхнего слоя земли и размечено соответствующим образом.

Еще одной сложностью может оказаться необходимость вырыть траншеи под фундамент. Ведь прежде чем рыть, нужно разметить внутренние границы. Их глубина зависит от типа местности, промерзания земли, особенностей возводимого здания.

На дно этой самой траншеи помещается специальная гидроизолирующая и укрепляющая подушка. Потом все это засыпается песком примерно на десять – пятнадцать сантиметров и утрамбовывается. Сверху — щебенка. Дальше можно приступить к установке самой опалубки, для этого берем доски или деревянные щиты и изолируем их полиэтиленовой пленкой. Затем устанавливается арматурная конструкция, и можно приступать к укладке.

Вы должны помнить, что для заливки бетона при отрицательных температурах не используется один способ, а нужно продумать заранее целый комплекс мероприятий. Также если на улице минус, сложно будет поддерживать температуру для подогрева.

Технология заливки бетона при минусовых температурах с прогревом и без

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 низких показателях температуры.

Минимально возможный градус

Процесс заливки бетона не имеет отдельного стандарта (ГОСа), 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.

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.

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.

Работы 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.

Работы 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.

Как залить фундамент зимой и не пожалеть об этом

Технология заливки фундамента при минусовой температуре. Особенности зимнего бетонирования. Как избежать ошибок при возведении фундамента зимой.

С наступлением зимы вести бетонирование значительно труднее, а главное, такие работы требуют тщательной подготовки и полного соблюдения всех строительных регламентов. Заливая фундамент зимой в мёрзлую почву, следует быть готовыми к тому, что весной земля оттает и просядет, а фундамент даст трещину, что повлечёт за собой дорогостоящий ремонт.

Но иногда жизнь вносит свои коррективы. Расчётное время работ срывается, а фундамент, который планировали залить летом, нужно возводить, когда столбик термометра падает ниже нуля.

Можно рискнуть и попытаться создать надёжную основу для вашего дома мечты при неблагоприятных погодных условиях! Опыт пользователей forumhouse.ru говорит о том, что при таком строительстве главное – вооружится знаниями и ничего не пускать на самотёк!

Заливка фундамента зимой

Пользователю форума с ником AlecScrab строители предлагали залить ленточный фундамент зимой, в декабре, чтобы к весне он схватился, а в марте – начать поднимать стены. Обещали значительно снизить расценки на свою работу, т.к. сейчас – не сезон, и заказов у них мало.

Что и говорить, предложение – заманчивое, но форумчанину не даёт покоя вопрос: как правильно залить бетон при минусовой температуре, и повлияет ли это в дальнейшем на прочность ленточного фундамента.

Profanus:

– Набор прочности бетона происходит за 28 дней, но это при «плюсе», а при отрицательных температурах бетон может вообще не набрать прочность.

Вердикт форумчанина таков: заливка фундамента зимой выгодна только строителям, т.к. они хотят заработать. И для себя он никогда бы не стал заливать фундамент зимой, даже при серьёзной выгоде.

Если температура воздуха днём падает до +5°С, а ночью столбик термометра опускается ниже 0°С, то такие условия строительства считаются зимними.

При зимнем строительстве фундамент необходимо заливать, используя противоморозные добавки и специальную технологию согревания бетона. А это приводит к значительному удорожанию сметы на строительство. Удорожание может полностью нивелировать выгоду от сезонного снижения расценок на работу строителей.

По мнению 44alex,если лить бетон зимой с соблюдением всей технологии, то это выйдет дешевле, если только рабочие будут работать совершенно бесплатно.

Доводы «против» зимнего монолита

По мнению форумчанина с ником Гринпик, возведение монолитного фундамента зимой выполнять не стоит, потому что:

• необходимы дополнительные затраты на бетон;
• необходимы особые требования по укладке и выдерживанию бетона;
• необходим электропрогрев бетона (или иной прогрев) под постоянным контролем температуры;
• короткий зимний день приводит к дополнительным затратам на освещение участка, утеплению бытовки для рабочих, которые не горят желанием работать в холод;
• можно нарваться на большое количество некачественных материалов.

Emelya:

– Я тоже сначала хотел залить фундамент зимой, но, глядя на мытарства соседей, которые залили свою плиту в прошлом году в декабре при -5 С, передумал. Теперь у них с края плиты открашиваются и отваливаются куски бетона. Верхний слой, видимо, прихватило морозом, но под ногой он крошится.

Реакция гидратации

Чтобы понять, в чем заключается технология зимней заливки фундамента и насколько увеличивается сложность таких работ, необходимо рассмотреть процессы, которые происходят в бетоне при его заливке при отрицательных температурах.

В процессе твердения в бетоне протекают реакции гидратации, в ходе которых минералы цемента, взаимодействуя с водой, образуют новые соединения. Обезвоживание бетона в ранние сроки может замедлить или прекратить процесс твердения и привести к недобору прочности, а также вызвать его усадку и растрескивание.

При минусовой температуре вода, не успев прореагировать с цементом, замерзает. Поэтому реакция гидратации не происходит, а значит, бетон не затвердевает.Также значительно снижается прочность фундамента и его долговечность. Вода, застывшая в бетоне, расширяется в объёме, уменьшается коэффициент сцепления бетона с арматурой, что приводит к дальнейшему разрушению фундамента. Поэтому возведение фундамента зимой требует тщательного соблюдения сложной технологии заливки.

Поэтому большинство застройщиков с недоверием относятся к зимнему бетонированию. Однако если подойти к делу с умом и вооружиться необходимыми знаниями, можно залить качественный фундамент и при отрицательных температурах. А иногда – это единственный выход.

Как сделать укрытие для обогрева фундамента

Фундамент у форумчанина Svetoch – мелкозаглубленная лента под дом 10х10. Он успел только вырыть траншею и начал вязать арматуру. Заливать бетон хотел в середине недели (с противоморозными добавками, т.к. ночью – давно уже минус). И тут оказалось, что синоптики обещают дожди и снег. Форумчанин заволновался, можно ли оставить вырытую траншею с опалубкой, частично залитым фундаментом и арматурой на зиму.

Costeapechnik:

– Если оставить всё как есть, то арматура заржавеет, а основание ленты лопнет! Надо заливать фундамент полностью, а дождь и снег не помеха, главное – уход за бетоном после заливки.

Пользователь форума с ником Georgespb разбирается, как сделать укрытие для заливки фундамента и какой вид укрытия для обогрева конструкции является самым надежным.

авто-любитель:

– Укрытие делается так: над периметром фундамента возводится большая палатка, в неё устанавливается тепловая пушка, и температура внутри поднимается в плюс.

Требуемая мощность пушки в зависмости от уличной температуры

Добавки в бетон при минусовых температурах – принцип действия и составы

Согласно строительным нормам, понятие зимних условий несколько отличается от общепринятых, календарных. В частности холодным временем принято считать условия со среднесуточной температурой около +5ºС и возможностью ночного понижения до 0ºС. Как известно при низких температурах вода кристаллизуется и процессы гидратации в цементно-содержащих составах значительно замедляются или вообще приостанавливаются.

Но на большей территории нашей страны это время является достаточно продолжительным. Останавливать работу и ждать когда потеплеет нерентабельно. Поэтому с момента появления бетона специалисты ищут решение данной проблемы.

Фото противоморозной добавки.

Распространенные виды заливки бетона на холоде

До недавнего времени, наиболее распространенным и действенным считался способ предварительного разогрева составляющих раствора до определенной температуры, после чего готовился теплый раствор и заливался.

Температура монолита поддерживалась искусственным путем до набора прочности не менее 50%.

Схема парогенератора для прогрева бетона.

• Но с каждым годом цена на энергоносители растет, и такие технологии сильно увеличивают себестоимость строительства. Здесь уже не столь важно, чем разогревать бетон — электричеством, паром или иными энергоемкими способами.
• В середине прошлого века нашим ученым И.А.Кириенко был предложен еще один действенный способ прогрева монолита. Условно его назвали методом «Термоса». Общая инструкция достаточно проста, вокруг ЖБИ создается теплоизолирующее покрывало. В зависимости от температуры окружающей среды бетон мог прогреваться за счет внутренних процессов или энергоносителем извне.
• В последнее же время наука сделала качественный рывок в создании химически активных добавок, которые позволяют вести работы при круглосуточной минусовой температуре. Безусловно, это очень удобно, присадок существует несколько и о наиболее распространенных мы сейчас побеседуем.

Принцип действия и виды морозостойких составов

Загрузка в бетономешалку.

Что добавлять в бетон при минусовой температуре, вопрос далеко не праздный. Полностью, на 100% универсального состава не существует.

Выбор зависит от многих факторов, прежде всего от самой температуры.

• Также большое влияние оказывает размер монолита. Плюс следует учесть предназначение изделия, дело в том, что разные добавки могут менять некоторые физические качества бетона и то, что подойдет для ленточного фундамента в частном доме, может не подойти для возведения моста или крупного наливного цоколя.

Прогрев методом «Термос».

Как это работает

Как известно основной задачей воды в растворе является создание условий для кристаллизации составляющих раствора, силикатов, алюминатов и так далее. На языке профессионалов это называется гидратацией цемента.

Наиболее комфортно, без добавок, раствор застывает при температуре 15 — 20 ºС, все что выше и особенно ниже, нуждается в создании специальных условий.

• Главной задачей подобного рода присадок является снижение периода схватывания раствора и уменьшение времени созревания бетона при низких температурах. То есть снизить уровень замерзания воды и при этом не навредить остальным процессам, происходящим в растворе.

Зависимость набора прочности от температуры.

Распространенные составы и способы работы

• Наиболее распространенными материалами для изготовления морозоустойчивых присадок смело можно считать соли монокарбоновых кислот, среди профессионалов этот состав известен как «Поташ». Цена на данные составы на отечественном рынке вполне приемлемая.
• Когда выполняется заливка бетона при минусовой температуре добавки монокарбоновых кислот, должны строго дозироваться. Для каждой температуры количество присадок разное, Такими добавками можно подготовить раствор к температуре до минус 30ºС. Чем ниже температура, тем больше состава потребуется.

Соль монокарбоновой кислоты.

Важно: как говорилось ранее, присадка при неграмотном использовании может понизить другие характеристики раствора.
Поэтому принцип, чем больше, тем лучше здесь может навредить.

• Следующим лидером нашего рынка является нитрит натрия. Цена на него также не сильно высока, но это вещество обладает сильным, едким, неприятным запахом. Кроме того данный состав легко может воспламениться. При контакте с некоторыми видами современных пластификаторов могут выделяться ядовитые, токсичные газы.

• Максимальная температура, которую может держать нитрат натрия, составляет не ниже -15ºС. Специалисты рекомендуют его использование при приготовлении растворов на портландцементе или на шлакопортландцементе. Добавлять эту присадку в глиноземистые цементы строго запрещено.
• Широкий спектр использования имеет формиат натрия и нитрат кальция. Кроме производства ЖБИ, эти присадки могут применяться в штукатурных растворах и растворах предназначенных для кладки кирпича. Но данные составы используются только в комплексе с пластификатором, так как из-за скопления солей, в монолите могут образовываться пустоты и высолы.

Важно: растворы с добавлением присадок должны готовиться своими руками при температуре не ниже 5 — 10 ºС.
Кроме того, они не могут долго храниться, раствор нужно использовать в течение часа после замешивания.

• Не стоит забывать об отечественных производителях, добавки из линейки морозо-пласт, морозо-стирол и т.д. Являются составами комплексного действия, после заливки благодаря процессам, происходящим внутри монолита, температура поддерживается естественным образом и при небольших морозах, вам достаточно просто хорошо укрыть бетон.

Зависимость от марки бетона

Конструкции для электроподогрева монолита.

• По нормам СНиП 111-1-76, мороз опасен для бетона только на стадии набора прочности. Поддерживать определенную температуру в монолите нужно до определенного % крепости. Для каждой марки бетона этот процент индивидуален.
• После того, как монолит схватился, замораживание ему уже не настолько страшно, но и эксплуатировать ЖБИ еще не рекомендуется. Дело в том, что после оттаивания, изделие естественным путем будет дозревать. Активная фаза застывания монолита идет в течение 27 суток. После этого укрепление будет продолжаться еще несколько лет, но гораздо медленнее.
• Если в состав не вводились морозоустойчивые присадки, то для растворов с маркой М150 достаточно 50% прочности. Марки М200 – М300, могут замораживаться при 40% прочности. Для М400 и более, достаточно 30%. Но при использовании присадки, допустимая прочность перед замораживанием падает в среднем на 10%.

Совет: время вымешивания состава в зимних условиях должно быть увеличено минимум в 2 раза.

Мифы, связанные с добавками

График прогрева бетонного монолита.

• В широком использовании данный вид присадок появился не так давно. Народ еще не успел, как следует разобраться в том насколько это удобно и на этой благодатной почве родилось несколько предубеждений.
• Первый распространенный миф родился уже давно, периодически с появлением каждого нового состава подымается данный вопрос, не стали исключением и морозоустойчивые добавки. Кустарные мастера «авторитетно» заявляют о том, что такие добавки вызывают повышенную коррозию арматурного каркаса.
• Возьмем самый простой и доступный в России нитрит натрия. Любой средний химик или специалист по металловеденью вам скажет, что это один из ингибиторов способных замедлять процессы коррозии. Более того, в соединении с пластификаторами и усадочными добавками для работы с монолитами, в виду повышения крепости может применяться только алмазное бурение отверстий в бетоне, а также резка железобетона алмазными кругами.

Соотношение компонентов в разных марках чистого бетона.

• Вторым распространенным мифом можно назвать снижение прочности бетона. Родилось это утверждение из-за того, что на первых этапах схватывания раствора действительно наблюдается некоторое запоздание по сравнению с чистым бетоном. Но зато впоследствии скорость набора прочности значительно увеличивается. Особенно это относится к комбинированным составам.
• Все специалисты, с самого начала советуют одно, внимательно изучить инструкцию. При недостаточном количестве присадки в растворе, он может замерзнуть. Но если заложить чрезмерно много добавки, то вы рискуете увеличить время схватывания или потерять определенный процент крепости из-за образования газов.

На видео в этой статье вы можете открыть для себя много полезных мелочей.

В качестве вывода хочется отметить, когда вы решаете что добавить в бетон при минусовой температуре, не забывайте о том, что в этой сфере производства контрафактная продукция, к сожалению еще не исчезла с прилавков. Заложив неизвестно что в фундамент зимой, вы рискуете переделывать всю работу летом, тем более что цена на настоящие, качественные составы вполне доступная.

При какой температуре можно заливать бетон на улице?

Вопрос о том, при какой температуре можно заливать бетон, очень важен, так как от него во многом зависят не только технические и эксплуатационные характеристики застывшего монолита, но и вообще вероятность прохождения процесса застывания. Залитый при неверной температуре или замерзший при твердении бетон может покрываться трещинами, демонстрировать меньшие показатели прочности и стойкости в сравнении с нормативными, становиться причиной деформации или полного разрушения конструкции, здания.

Для набора бетоном проектной прочности и гарантии длительного срока службы очень важно соблюдение температурного режима как в момент заливки, так и на протяжении всего времени твердения (28 суток). Оптимальной считается температура воздуха в районе +20 градусов. Но далеко не всегда на строительной площадке удается соблюсти это условие.

Довольно часто появляется необходимость лить бетон при отрицательной температуре или в процессе выполнения работ неожиданно портится погода. В таких случаях используются разные методы прогрева бетона, в состав смеси вводят противоморозные добавки, утепляют конструкцию непосредственно на площадке и т.д. Прежде, чем использовать любой этот способ прогрева, необходимо тщательно изучить его особенности и условия реализации.

Процесс набора прочности бетонных конструкций

Чтобы определить, до какой температуры можно заливать бетон, необходимо сначала хотя бы поверхностно рассмотреть особенности процесса набора прочности монолитом. Реакция начинает протекать между цементом/водой в момент затворения. В первые часы бетон еще текучий и с ним можно работать, но уже по прошествии нескольких часов он начинает застывать, становиться сначала более густым, а потом и вовсе твердым.

Процесс взаимодействия воды и цемента называется гидратацией. Гидратация проходит в два этапа: сначала смесь схватывается, потом твердеет. В схватывании задействованы алюминаты, появляются иглообразные кристаллы, связанные между собой. Через 6-10 часов эти кристаллы становятся своеобразным каркасом, скелетом. Бетон начинает твердеть.

Весь процесс схватывания может занимать от 20 минут до 20 часов, что напрямую зависит от температуры окружающего воздуха. Дольше всего процесс проходит в холодное время года – когда на улице около 0, схватываться бетон начинает через 6-10 часов, длится этап 15-20 часов.

В процессе твердения в реакцию с находящейся в растворе водой вступают клинкерные минералы, постепенно формируется силикатная структура. Реакция провоцирует появление мелких кристаллов, они объединяются в уникальную мелкопористую структуру. Это и есть бетон, который на протяжении 28 суток уже набирает марочную прочность и стойкость, не меняя формы и структуры.

Оптимальное значение температуры для стадии твердения также равно +20 градусам, влажность – до 100%.

Отклонения от параметров существенно влияют на прочность: полное созревание монолита длится несколько лет (но набор проектной прочности должен быть завершен через 28 суток после заливки), скорость твердения меняется со временем.

Влияние отрицательной температуры на твердение бетона

Как уже было указано выше, скорость гидратации очень сильно зависит о температуры окружающей среды. Так, при снижении с +20 до +5 градусов твердение проходит медленнее в среднем в 5 раз. Дальше чем ниже температура, тем медленнее проходит реакция. При достижении минусовой температуры гидратация и вовсе прекращается (вода просто замерзает).

В момент замерзания вода имеет свойство расширяться, что становится причиной повышения давления внутри бетонного раствора и разрушения уже сформировавшихся связей кристаллов. Структура бетона разрушается и в дальнейшем восстановиться уже не может. Кроме того, появившийся в смеси лед может обволакивать крупные наполнители, разрушая сцепление с цементом. Все это существенно ухудшает монолитность конструкции и понижает прочность.

Когда вода оттаивает, твердение продолжается, но структура бетона уже деформирована. Могут появляться отслоения, деформации, трещины, наблюдаться отделение крупных наполнителей и арматуры от монолита. Чем на более ранней стадии свежезалитый бетон замерз, тем меньшим будет показатель прочности.

В каких условиях нельзя заливать бетон:

• Когда температура окружающей среды находится на отметке +5 С и ниже, а никаких мероприятий по прогреву или повышению морозостойкости бетона осуществляться не планируется.
• В межсезонье – когда температура нестабильна, отмечены сильные скачки как отметок на термометре, так и влажности.
• Если термометр показывает температуру +25 градусов и выше, а влажность воздуха ниже 50%. В такое время лучше использовать специальные цементы или не проводить работы, так как процесс гидратации будет происходит очень быстро: вода испарится, а бетон не успеет набрать прочность, вследствие чего нередко появляются трещины, деформации, отслоения и т.д.

• Заливка бетона при минусовой температуре без прогрева в течение минимум 3 дней до отметки в +10-30 градусов.
• Когда уже приготовлен бетон со специальными присадками, а за окном внезапно наступила оттепель или влажность воздуха стала выше 60%, начался дождь и т.д.
• В случае неумения определить оптимальный режим прогрева, настроить приборы, контролировать бетон в мороз. Ведь для бетона одинаково страшны как мороз, так и перегрев.

При какой оптимальной температуре можно заливать бетон:

1. От +5 до +20 градусов

   – нормальные условия для заливки бетона, приготовленного по стандартному рецепту.

2. От нуля до +5 градусов

   – исключительно с использованием специальных добавок.

3. От 0 до -20 градусов

   – со специальными добавками и прогревом.

4. Идеальные условия

   – температура бетона +30 и воздуха +20, влажность до 100%.

Бетонирование зимой

Использовать бетон в мороз может понадобиться в самых разных случаях – когда невыгодно останавливать строительство на целый сезон, в случае выполнения экстренных работ и т.д. С учетом губительного воздействия минусовой температуры на материал и его технические характеристики, бетон нужно прогревать. В случае, когда температура внутри раствора выше температуры снаружи, могут появляться деформации.

Прогрев бетона осуществляется до момента набора критического показателя прочности. Если таковых данных нет в проектной документации, то значение принимают в 70% от проектной прочности. Когда есть требования со значениями водонепроницаемости/морозостойкости, то критическая прочность составляет 85% от проектной.

Основные методы прогрева бетона для заливки при минусе:

• Прогрев самих компонентов для приготовления смеси.
• Использование эффекта термоса.
• Осуществление электронагрева.
• Применение паропрогрева.

Таким образом, вопроса о том, при какой минимальной температуре можно заливать бетон, нет вообще. Задача заключается в том, чтобы в соответствии с условиями работ оптимально подготовить смесь и объект для сохранения технических свойств материала и основных требований по прочности, надежности, долговечности.

Самый простой и дешевый вариант – прогрев всех компонентов, использующихся для приготовления бетона. Их греют для того, чтобы в момент заливки бетон имел минимум +35-40 градусов.

Греют все материалы, кроме цемента: щебень/песок до +60, воду до +90, цемент просто на время оставляют в теплом помещении (чтобы был комнатной температуры). Потом смешивают все компоненты и выполняют заливку.

Метод термоса

Этот вариант актуален в случае заливки массивных конструкций. Дополнительного прогрева не предусматривается, но укладываемая смесь должна демонстрировать температуру в +10 градусов как минимум (лучше больше). Данный метод заключается в том, чтобы залитая смесь в процессе остывания успела приобрести критическую прочность.

Принцип работы этого метода заключается в том, чтобы бетон вступил в реакцию и начался процесс затвердевания, который является экзотермическим (то есть, сопровождается выделением тепла). Таким образом, бетоном будет выполняться самоподогрев. Если исключить теплопотери, бетон может прогреться до +70 и выше.

Опалубку надежно защищают теплоизолирующими материалами, устраняя теплопотери бетона, находящегося в процессе затвердевания. Вода не замерзает, бетонный монолит постепенно набирает прочность без разрушения внутренней структуры. Такой вариант используют для заливки фундаментов зимой, он считается наиболее простым и экономичным, так как не требует использования какого-либо оборудования.

Электронагрев бетонной смеси

Задумываясь о том, при каких температурах можно заливать бетон, многие рассматривают в качестве выхода из ситуации электропрогрев. Осуществляться прогрев может с использованием нескольких способов: с применением электродов, метода индукции и с различными электронагревательными устройствами.

Нагрев электродами осуществляется так:

• В свежезалитую смесь вводят электроды.
• Потом на электроды подают ток.
• В процессе прохождения тока по электродам они нагреваются, передают тепло бетону.

Ток должен быть переменным, так как постоянный станет причиной прохождения процесса электролиза, который сопровождается выделением газа. Газ экранирует поверхность всех электродов, значительно возрастает сопротивление тока, в результате чего нагрев заметно снижается. В случае, если в бетоне уложена арматура, она может использоваться в качестве электрода.

Чтобы данный способ сработал, необходимо сделать так, чтобы бетон прогревался равномерно и максимум до +60 градусов. Расход электроэнергии в таких случаях обычно не превышает 80-100 кВт*ч на кубический метр бетонного раствора.

Индукционный нагрев применяется достаточно редко, так как его реализация предполагает ряд сложностей. Данный тип прогрева бетонной смеси работает на принципе бесконтактного нагрева высокочастотными токами электропроводящих материалов. Так, вокруг стальной арматуры мотают изолированный провод, а через него пропускают ток. Таким образом появляется индукция, арматура нагревается и греет бетон. Расход электроэнергии составляет обычно 120-150 кВт*ч на кубический метр бетона.

Применение электронагревательных приборов предполагает использование самых разных средств для уменьшения негативного воздействия мороза на процесс гидратации смеси. Это могут быть греющие маты, к примеру, которые раскладывают на бетон и затем подключаются к сети. Можно сделать над залитым монолитом что-то типа палатки, установить внутри тепловую пушку и греть.

Тут важно обеспечить удержание влаги в бетоне, чтобы он, в процессе прогрева, не пересох, что также негативно влияет на качество и прочность, как и холод (при замерзании). Расход электроэнергии (при условии, что температура окружающего воздуха составляет около -20 градусов) составляет 100-120 кВт*ч на кубический метр.

Паропрогрев бетона в зимнее время

Когда температура окружающей среды на нуле или ниже, есть смысл задуматься о прогреве бетона паром. Данный метод особенно эффективен для тонкостенных конструкций. В опалубке с внутренней стороны делают каналы, через них пускают пар. Иногда делают двойную опалубку, а пар пропускают между двумя стенками.  Можно смонтировать трубы внутри бетона, а затем по ним пускать пар.

С использованием данного метода можно прогреть бетон до +50-80 градусов. Столь высокая температура и оптимальная влажность ускоряют в несколько раз процесс твердения. Так, за 2 суток при паропрогреве бетон набирает прочность, аналогичную твердению в течение недели в нормальных условиях.

Единственный недостаток данного метода – существенные затраты времени, финансов и усилий для его реализации.

Использование присадок при морозе

Сегодня очень распространено использование противоморозных добавок и особых химических ускорителей твердения бетона. Чаще всего в качестве этих добавок выступают нитрит натрия, хлористые соли, карбонат кальция и другие. Добавки существенно понижают температуру замерзания воды, активизируют гидратацию цемента (таким образом повышается температура застывания бетона).

Благодаря введению в состав смеси добавок можно избежать необходимости прогрева. Некоторые добавки способны повысить стойкость бетона к морозу настолько, что вопрос о том, можно ли заливать бетон при минусе, не стоит вообще: гидратация проходит даже при окружающей температуре -20 градусов.

Но, несмотря на все преимущества, присадки обладают и некоторыми недостатками.

О чем нужно помнить, вводя в бетон присадки:

• Они пагубно влияют на арматуру – может начаться процесс коррозии, поэтому актуально вводить добавки лишь в неармированный бетон.
• Добавки позволяют бетону набрать прочность, равную максимум 30% от проектной, а потом при оттаивании смеси (при плюсовой температуре) процесс набора прочности продолжается. В связи с этим, по СНиП, добавки нельзя вводить в бетон, работающий в условиях динамических нагрузок (молоты, вибростанки и т.д.).

Основные виды противоморозных добавок:

1. Сульфаты

   – активно выделяют тепло, сопровождая процесс гидратации. Прочно связываются с труднорастворимыми соединениями, для снижения температуры замерзания смеси их использовать нельзя.

2. Антифриз

   – уменьшает температуру кристаллизации жидкости, увеличивает скорость схватывания раствора, на скорость формирования структур не влияет.

3. Ускорители

   – повышают растворимость силикатных компонентов цемента, они реагируют с продуктами гидратации, создают основные и двойные соли, которые понижают температуру замерзания жидкости в растворе.

Наиболее распространенные противоморозные добавки:

• Карбонат кальция (поташ)

  – кристаллическое вещество, противоморозный компонент, который ускоряет схватывание и затвердевание. Понижает прочность бетонного монолита на 20-30%, поэтому его обычно сочетают с сульфидно-дрожжевой бражкой (тетраборатом натрия) в концентрации максимум 30%.

• Тетраборат натрия (сульфатно-дрожжевая бражка)

  – смесь солей кальция, натрия, аммония либо лигносульфоновых кислот. Добавка используется в виде примеси к поташу, не дает бетону терять прочность.

• Нитрит натрия

  – кристаллический порошок, ядовитое пожароопасное вещество, применяется при возведении многоэтажных зданий, легко растворяется, не разрушает арматуру, повышает скорость застывания в 1.5 раза.

• Формиат кальция или натрия

  – используется с пластификаторами в объеме не более 2-6% от массы раствора. Добавляется в процессе замеса.

• Аммиачная вода

  – раствор аммиака в концентрации 10-12%, не провоцирует корродирования металла, не дает высолов.

Бетонирование в условиях сухого жаркого климата

Бетон не любит не только мороза, но и жары. Когда температура воздуха повышается до +35 и выше, а влажность находится на уровне 50%, вода испаряется слишком быстро, что провоцирует нарушение водоцементного баланса. Гидратация замедляется либо прекращается вовсе, в связи с чем бетон нужно защищать от слишком быстрой потери влаги.

Для понижения температуры смеси используют охлажденную (либо разбавленную льдом) воду. Так устраняют быстрое испарение воды в процессе укладки смеси. Через определенное время смесь нагревается, поэтому важно обеспечить герметичность опалубки (чтобы вода не испарялась через щели). Опалубка также может впитывать влагу, в связи с чем для ограничения адгезии бетона и материала конструкции до заливки ее обрабатывают специальными составами.

Твердеющий бетон защищают от прямых ультрафиолетовых лучей – поверхность укрывают брезентом (мешковиной), каждые 3-4 часа осуществляют смачивание поверхности. Увлажнение может понадобиться все 28 суток набора прочности монолитом.

Часто для защиты бетона от жары используют такой метод: над поверхностью создают воздухонепроницаемый колпак из ПВХ пленки толщиной минимум 0.2 миллиметра.

Приготовленный по рецепту бетон способен схватиться, затвердеть и приобрести все проектные характеристики при окружающей температуре +20 градусов и влажности около 100%. В случае проведения работ на морозе или жаре необходимо позаботиться о мерах прогрева или охлаждения, которые будут гарантировать прочность и долговечность готовой конструкции.

можно ли использовать цемент зимой, особенности применения

Современное строительство все чаще теряет свою сезонность. Хотя возводить здания летом намного проще, нередко приходится работать и в холодное время года. Чаще всего строить зимой заставляют либо сорванные сроки для сдачи объекта, либо желание сэкономить: в это время покупка и доставка строительных материалов значительно дешевле. Почти все архитектурные и ремонтные работы подразумевают использование цемента — основного вяжущего материала, который проблемно ведет себя при минусовых температурах. Поэтому работать зимой с ним могут и должны только профессиональные бригады.

Какие проблемы могут возникнуть при зимнем бетонировании

Вода, которая входит в состав строительной смеси, замерзает. Это может полностью остановить процесс застывания: кристаллы льда, расширяясь при замерзании, разрушают агрегатную структуру раствора. Происходит торможение гидратации цемента. Прочность и долговечность бетона в дальнейшей эксплуатации сильно пострадают. Если прогноз погоды на ближайшие двадцать восемь дней (период максимального набора прочности для начала эксплуатации) — ниже минус пяти градусов по Цельсию, то набирание прочности остановится окончательно.

Больше всего от морозов страдает верхний слой цементного покрытия, поэтому если заливается фундамент или бетонная плита, при резком похолодании до минуса разрушится именно он: со временем он обсыплется.

Для строительства фундамента зимой используется цемент с противоморозными добавками и пластификаторами

Технологическое решение: противоморозные добавки

От негативного воздействия мороза современные цементные смеси защищают специальные противоморозные добавки, входящие в состав: хлористый натрий, хлористый кальций, натрия формиат и др. Для проведения наземных работ на открытом воздухе может применяться также нитрит натрия (до −15 °С) или поташ (до −30 °С). Под воздействием солей вода не успевает замерзнуть, давая раствору возможность правильно и своевременно застыть. Главное — четко придерживаться правил применения подобных миксов:

• температура раствора не ниже плюс пяти градусов по Цельсию;
• не замораживать приготовленный вяжущий продукт;
• применять сразу после приготовления.

Портландцемент уже содержит необходимые антифрост-добавки, поэтому он является идеальным вариантом для зимнего строительства.

Кладка кирпича зимой должна происходить с помощью раствора с содержанием нитрита натрия

Для того чтобы ускорить набирание прочности строительной смеси, в нее могут быть добавлены еще пластификаторы, которые повышают ее плотность и устойчивость к капризам зимы. Их стоит подмешивать вместе с водой. Количество пластификатора зависит от предназначения раствора.

Другие методы защиты

Если антифриз-добавки не используются, а температура воздуха опускается все ниже и ниже, можно защитить цемент и другими способами:

1. Использование теплой воды при замешивании бетона. Это метод быстрого замораживания кладки, который позволяет избежать нарушения процесса гидратации.
2. Прогревание участка строительства с помощью электрических калориферов. Весьма дорогой способ.
3. Защита плитами или щитами, обернутыми любым теплоизоляционным материалом, например, полиэтиленовой пленкой. Только нужно помнить, что они могут прилипнуть к поверхности залитого раствора, поэтому стоит продумать вариант подпорок для теплоизоляции.

С помощью тех же плит можно попробовать отогреть не застывший бетон, который уже пострадал от мороза.

Отделочные работы с цементом, например, оштукатуривание поверхности, даже если заказ песка, глины, гипса и др. материалов уже осуществлены, лучше оставить до весны, когда установится стабильная плюсовая температура. Иначе, какими бы тщательными ни были работы штукатуров, отделка отвалится от стены уже через несколько дней.

Всесторонний обзор материалов, технологий и приложений для холодных аккумуляторов тепловой энергии при отрицательных температурах: современное состояние и последние разработки

Основные моменты

•

Обобщает широкий диапазон температур материалов для холодных аккумуляторов тепловой энергии.

•

Тепловые свойства материала с фазовым переходом значительно ухудшаются с температурой.

•

Детальный анализ методов моделирования и экспериментальных результатов.

•

В будущих исследованиях необходимо сосредоточить внимание на улучшении теплопередачи и механическом проектировании.

•

Анализирует приложения с технологической готовностью, и необходимо изучить больше.

Реферат

Энергетической отрасли необходимо принять меры против изменения климата путем повышения эффективности и увеличения доли возобновляемых источников в структуре энергопотребления. Кроме того, на холодильное оборудование, оборудование для кондиционирования воздуха и тепловые насосы приходится 25–30% мирового потребления электроэнергии, и в ближайшие десятилетия он резко возрастет.Однако некоторые ненужные источники холодной энергии используются не полностью. Эти проблемы вызвали интерес к разработке концепции хранения холодной тепловой энергии, которую можно использовать для рекуперации отработанной холодной энергии, повышения производительности холодильных систем и улучшения интеграции возобновляемых источников энергии. В этой статье содержится всесторонний обзор исследовательской деятельности в области технологий хранения холодной тепловой энергии при минусовых температурах (примерно от -270 ° C до ниже 0 ° C). В таблице приводится широкий спектр существующих и потенциальных материалов для хранения с их свойствами.Систематически обобщены численные и экспериментальные работы, проведенные для различных типов хранилищ. Текущие и потенциальные применения холодных аккумуляторов тепловой энергии проанализированы с использованием подходящих материалов и совместимых типов аккумуляторов. Также представлены критерии выбора материалов и типов хранения. Этот обзор призван предоставить быстрый справочник исследователям и отраслевым экспертам в области проектирования систем холодной тепловой энергии. Кроме того, выявляя пробелы в исследованиях, в которых требуются дальнейшие усилия, обзор также описывает прогресс и потенциальные направления развития технологий хранения холодной тепловой энергии.

Ключевые слова

Холодный накопитель тепловой энергии

Суб-ноль

Материалы с фазовым переходом (PCM)

Числовой

Система хранения

Метод инкапсуляции

Рекомендуемые статьиЦитирующие статьи (0)

© 2021 Авторы. Опубликовано Elsevier Ltd.

Рекомендуемые статьи

Цитирующие статьи

Минусовая температура — обзор

1.17.1 Введение

Прокариотические формы жизни были обнаружены почти во всех мыслимых экологических нишах на Земле — от минусовых температур Арктики. морской лед до гидротермальных жерл срединно-Атлантического хребта, где температура превышает нормальную точку кипения воды, от безопасных границ человеческого кишечника до некоторых из самых токсичных ядерных и химических отходов на этой планете.Замечательная способность микробов процветать в таких разнообразных средах стала возможной благодаря преднамеренной эволюции их внутренних метаболических путей, что позволило этим организмам адаптироваться к местной среде и улавливать в ней углерод и источники энергии. Неудивительно, что эти метаболические пути способны выполнять невероятно большое количество химических превращений, чтобы производить столь же разнообразный набор соединений, которые, по совпадению, удовлетворяют многие медицинские, химические и транспортные потребности нашей планеты.Соединения, имеющие экономическое значение, продуцируемые микроорганизмами, включают рекомбинантные белки, первичные метаболиты (такие как аминокислоты, нуклеотиды, витамины, органические кислоты и биотопливо первого поколения) и вторичные метаболиты (такие как антибиотики, противораковые агенты, иммунодепрессанты, понижающие холестерин агенты. , противопаразитарные препараты, мономерные компоненты синтетических полимеров, биопластики и новейшие виды биотоплива). Однако природные изоляты микробных штаммов обычно производят лишь крошечные количества этих продуктов.Следовательно, с коммерческой точки зрения необходимо разработать стратегии для улучшения производства этих соединений.

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

Рис. 1. Подходы к метаболическому дизайну у прокариот.Стратегии метаболического дизайна прокариот, описанные в этой статье, кратко изложены здесь. Вообще говоря, стратегии метаболического дизайна можно разделить на два типа: (1) стратегии, которые могут быть реализованы независимо от информации о последовательности генома или передовых генетических инструментов; классический мутагенез и перетасовка генома — два примера этой группы и (2) те, которые используют математические и синтетические биологические инструменты для прямого генетического манипулирования метаболическими путями. Подходы, основанные на прогнозных моделях, объединяют информацию из геномных, флуксомных, транскриптомных и протеомных данных по конкретным организмам в дополнение к информации из различных онлайн-баз данных.Независимые от модели подходы основаны на существующих биохимических ноу-хау, реестрах частей и комбинаторных библиотеках клеточных компонентов в сочетании с высокопроизводительным скринингом улучшенных фенотипов. Подробная информация об индивидуальных подходах представлена ​​в тексте.

В эпоху прегеномики простейшей формой вмешательства в метаболический контроль в лаборатории развития ферментации было манипулирование питательной средой или условиями роста для поддержки биосинтеза продукта. Как правило, лучшие условия для роста отличаются от условий для образования продукта.Стратегии оптимизации роста для производства метаболитов включали добавление ограничивающих предшественников и изменение углерода, азота и неорганических соединений. Например, было показано, что использование глюкозы в качестве единственного источника углерода подавляет выработку антибиотиков у нескольких организмов (например, актиномицина ( Streptomyces antibioticus ), пуромицина ( Streptomyces alboniger ), цефалоспорина ( Cephalosporium acremonium и Streptomyces). clavuligerus ) и пенициллин ( Penicillium chrysogenum )) [34].Поэтому промышленное производство этих соединений осуществлялось с использованием лактозы или других сахаров, включая крахмал, который медленно расщеплялся только до глюкозы, в качестве источника углерода. Манипулирование условиями культивирования, например регулировка уровня растворенного кислорода в ферментере или регулирование подачи питательного вещества для предотвращения накопления ацетата, также широко используется для улучшения титров продукта. Единственно наиболее успешно применяемый подход, используемый всеми фармацевтическими компаниями для улучшения титров желаемых продуктов ферментации (лекарств), называемый « мутагенез и скрининг », не обеспечивает понимания того, как желаемое соединение продуцируется (биохимический путь) или как оно регулируется.Таким образом, к этому подходу невозможно применить рациональный метод проектирования.

Технологии микробной инженерии прошли долгий путь от простых методов мутагенеза 1960-х годов до современных de novo конструирования индивидуальных генетических цепей и полных геномов. Одновременные разработки в области высокопроизводительного определения характеристик макромолекулярных клеточных компонентов и вычислительных инструментов для последующего управления данными и анализа значительно расширили наше понимание физиологии микробов.Темпы секвенирования микробного генома за последние 15 лет выросли почти экспоненциально с тех пор, как был опубликован первый бактериальный геном ( Haemophilus influenzae ). Сегодня аннотированные геномы более тысячи видов бактерий доступны в онлайн-базах данных. Некоторые бактериальные геномы были функционально охарактеризованы с помощью профилирования экспрессии генов при помощи технологии микрочипов ДНК и инструментов секвенирования нового поколения, а также профилирования содержания белка при помощи масс-спектрометрии.Одновременно с этим целенаправленным манипуляциям с геномами и их компонентами способствовали разработки в методах сборки ДНК, синтез de novo , математическое моделирование и компьютерное проектирование. В следующих разделах мы проследим эволюцию технологий микробной инженерии от эры черного ящика случайного мутагенеза до эры метаболического дизайна, основанной на науке и технике.

Решения — низкотемпературная обработка

Краткое описание лечения

Контролируемая низкотемпературная обработка, также известная как «замораживание», стала рутинным методом борьбы с вредителями и их уничтожения в музеях в соответствии с исследованиями и руководящими принципами, установленными, в частности, Стренгом и Флорианом.Приведенные ниже рекомендации основаны на технических исследованиях в области энтомологии и успешных обработках, проведенных в ряде крупных музеев.

Замораживание объекта или артефакта в стандартной морозильной камере не следует путать с вакуумной сублимационной сушкой, которая используется для регенерации влажных материалов, часто после пожара или наводнения. Сублимационная сушка — это двухэтапный процесс. Замораживание останавливает образование плесени и предотвращает порчу до тех пор, пока не будут приняты дальнейшие меры. Вакуумная сушка удаляет воду непосредственно из замороженного состояния.

С какими коллекционными материалами можно так обращаться?

Литература по замораживанию включает множество предупреждений о типах предметов или материалов, которые могут быть повреждены в результате замораживания. Однако сотрудники учреждений, заморозивших тысячи объектов, не сообщают об отсутствии повреждений по большинству типов объектов, для которых опубликованы предупреждения.

Материал, который нельзя замораживать, на основе примеров из опубликованной литературы и коллективного опыта членов IPM-WG включает:

• Холст, масло, акрил
• неполностью высушенные образцы растений
• фотоматериалы, кроме ацетатной пленки и современных фотопринтов
• аудиовизуальные элементы: внимательно проверьте следующие материалы, они могут не подвергаться риску заражения, а замораживание может вызвать повреждение и безвозвратную потерю информации.Эти материалы включают:
  • компьютерные носители (ленты, диски, оптические)
  • магнитный носитель (катушка на катушку, кассеты, VHS, бета)
  • аудио рифленые носители (цилиндры, диски)
  • фотографии в оболочке (дагерротипы, амбротипы [паннотипы], тинтипы [ферротипы])
  • стеклянные архивные материалы, включая негативы пластин (коллодий и желатин [мокрый и сухой методы пластин]), цветные прозрачные пленки (автохромы), фонарные слайды, стеклянные слайды на вешалках

В целом замораживание считается настолько безопасным, что некоторые учреждения замораживают коллекции «в профилактических целях», чтобы гарантировать отсутствие заражения.Примеры:

• Перемещение коллекций в новое помещение или учреждение из заведений, о которых известно или подозревается заражение.
• Обработка новых поступлений или реинтеграция коллекций с https://www.canada.ca/en/conservation-institute/services/conservation-preservation-publications/canadian-conservation-institute-notes/controlling-insects-low-temperature. html возвращено из ссуды в хранилища коллекций
• Объемные коллекции материала, которые не могут быть проверены индивидуально.

Общие процедуры

Стандартное замораживание культурных материалов при комнатной температуре может быть выполнено с использованием морозильной камеры, вертикальной, морозильной камеры или грузовика с морозильной камерой. Какой бы вид он ни использовался, он должен поддерживать температуру минус 20 градусов по Фаренгейту (минус 29 градусов по Цельсию). В конечном итоге подходящий период воздействия для уничтожения насекомых будет зависеть от минимальной рабочей температуры морозильной камеры и типа насекомого. Прежде чем приступить к лечению, просмотрите, почему идентификация насекомых важна.Более подробную информацию о типах морозильных камер см. В разделе «Материалы и расходные материалы» ниже.

Морозильник, способный нагревать до минус 20 градусов F (минус 29 градусов C), в достаточной степени опустит материалы до точки замерзания в течение четырех часов, что убьет взрослых насекомых, а также их яйца. Если падение температуры длится намного дольше, некоторые насекомые способны производить «антифриз», который позволяет им выжить при замораживании. В случае вредителей древесины, таких как жуки-пороховые жуки, может потребоваться вторая обработка, чтобы обеспечить полное уничтожение.Это особенно важно для больших деревянных предметов, где изменение температуры может занять более четырех часов, чтобы проникнуть в ядро. Https://www.canada.ca/en/conservation-institute/services/conservation-preservation-publications/canadian- примечания-институт-сохранения / борьба с насекомыми-низкой-температурой.html

Во избежание повреждений из-за нарастания льда на предмете в морозильной камере или конденсации после удаления артефакты не следует помещать непосредственно в морозильную камеру. Они должны быть запечатаны в пластик, используя повторно закрывающиеся пластиковые пакеты или полиэтиленовый пластиковый лист, заклеенный лентой, которая не сломается при низких температурах.Если обрабатывается несколько предметов одновременно, предметы в мешках следует складывать в лотки или ящики для облегчения работы. Предметы также могут быть помещены в коробки и упакованы.

Типичная низкотемпературная обработка инвазии включает замораживание минимум на 72 часа, хотя многие музеи оставляют предметы в морозильных камерах на более длительный срок; некоторые, особенно при замораживании деревянных предметов или плотно упакованной бумаги в ящиках, оставляют их на неделю. Несколько более старых публикаций рекомендуют повторять цикл (ы) замораживания / оттаивания в качестве меры предосторожности, но недавняя работа показывает, что одной более длительной обработки при достаточно низкой температуре должно быть достаточно.

После извлечения из морозильной камеры, предметы должны акклиматизироваться до комнатной температуры, все еще полностью завернутые, пока они не достигнут комнатной температуры, по крайней мере, 24 часа. Поскольку многие материалы становятся временно хрупкими при низких температурах, следует минимизировать обработку после замораживания, пока объекты не вернутся к комнатной температуре.

Нет ничего плохого в том, чтобы оставить предметы в пластиковых пакетах после обработки. Напротив, это предотвратит заражение в будущем.

В то время как зараженные предметы можно поместить в холодильник, чтобы остановить активность, большая часть музейных вредителей останавливается при 5 градусах Цельсия; насекомые не погибнут при такой температуре.Перед началом низкотемпературной обработки в морозильной камере важно дать этим предметам остыть до комнатной температуры.

Важной частью любого обращения с коллекционным материалом является документация. Должна быть возможность доступа к истории любого объекта, относящегося как к заражению, так и к искоренению. В заявлениях о политике IPM на этом сайте приводятся примеры того, как различные музеи хранят документацию. Щелкните здесь, чтобы получить доступ к шаблонам политик и процедур.Рекомендуется регистрировать все случаи заражения вредителями и любую обработку, например замораживание, в идеале в отдельной документации (например, в базе данных сбора, файле обработки объекта) и помещать примечание в пакет с объектом или артефактом.

Плюсы и минусы этого обращения

Плюсы

• Процедура не токсична для человека
• Безопасен практически для всех органических и композитных материалов
• Относительно эффективный по времени
• Низкая стоимость после первоначальных вложений в морозильную камеру
• Некоторые морозильные камеры можно модифицировать для достижения соответствующих низких температур
• Не требует обширного обучения персонала или времени персонала на техническое обслуживание во время процедуры

Минусы

• Требуются первоначальные финансовые вложения
• Некоторые небольшие морозильные камеры недостаточно велики для крупногабаритных продуктов
• Морозильные камеры требуют планирования и установки места
• Для больших морозильных камер часто требуется некоторое техническое обслуживание
• Не подходит для всех материалов
• Температуры, которые падают недостаточно быстро или недостаточно низко, не могут обеспечить хорошую скорость уничтожения, и обработка не будет полностью эффективной

Материалы и принадлежности

Успех обработки замораживанием зависит от способности быстро понижать температуру в морозильной камере и поддерживать ее на протяжении всей обработки.Поэтому очень важно выбрать подходящую морозильную камеру. Согласно Стрэнгу (2008), на практике идеальная морозильная система для уничтожения насекомых-вредителей работает при температуре от минус 22 градусов по Фаренгейту (минус 30 градусов Цельсия) до минус 40 градусов по Фаренгейту (минус 40 градусов Цельсия). Учреждения должны выбирать установку морозильной камеры, исходя из этих требований, а также стоимости и практических потребностей коллекции.

Приведенная ниже информация о морозильных камерах взята в основном из книги Стрэнга «Борьба с насекомыми-вредителями при низких температурах» (1997 г., обновлено в 2008 г.).Полный текст можно найти на странице «Библиография ресурсов» этого веб-сайта.

Бытовые морозильные камеры :
Бытовые морозильные лари, которые достигают и поддерживают температуру минус 20 градусов по Фаренгейту (минус 29 градусов Цельсия), могут быть очень эффективными и обычно менее дорогими, чем коммерческие морозильные камеры. Большинство бытовых морозильных камер не замерзают, что вполне допустимо. Хотя существует некоторая анекдотическая озабоченность по поводу циклов «разогрева» размораживания, они имеют относительно короткую продолжительность, и общее время реакции упакованных в пакеты материалов, обычно «замораживаемых», сравнительно больше, чем фаза разогрева.Целевые насекомые, как правило, будут оставаться холодными в течение всего цикла с помощью охлаждающего или холодного объекта и будут испытывать самые низкие температуры, которые может предложить морозильная камера. Они будут обездвижены в начале цикла охлаждения.

Коммерческие морозильные камеры и морозильные ларьки :
Коммерческие морозильные камеры и домашние морозильные лари «высшего класса» обычно могут достигать температуры, необходимой для обеспечения высокой скорости уничтожения. Коммерческие морозильные камеры для замораживания мороженого в вертикальной или горизонтальной конфигурации предназначены для работы при температуре минус 44 градуса по Фаренгейту (минус 42 градуса Цельсия) и могут быть ненамного дороже, чем стандартные коммерческие морозильные камеры.Рекомендуется контролировать производительность с помощью отдельного термометра. Убедитесь, что морозильная камера хорошо изолирована и обеспечивает адекватную циркуляцию воздуха внутри морозильной камеры вокруг собираемых материалов.

Морозильные камеры с открытой дверцей :
Некоторые морозильные камеры с открытой дверцей позволяют пользователям устанавливать рабочую температуру. Морозильные камеры с воздушным охлаждением предпочтительнее, потому что их принудительная циркуляция воздуха увеличивает скорость охлаждения. Проверяйте местных поставщиков и производителей на наличие готовых и нестандартных устройств.Рекомендуется использовать термометры снаружи морозильной камеры для контроля внутренней температуры.

Морозильные тележки и склады замороженных продуктов :
Склады замороженных продуктов и их морозильные тележки могут быть полезны для низкотемпературной обработки больших количеств материала или когда другие варианты замораживания недоступны. Склады для замороженных продуктов и грузовики с морозильной камерой, используемые предприятиями по переработке замороженных продуктов / хранителями, обычно имеют температуру 0 градусов по Фаренгейту (минус 18 C), что достаточно для сохранения продуктов, но не для уничтожения насекомых-вредителей на различных стадиях в течение 72 часов.Чтобы использовать грузовик или склад для дезинсекции вредителей, материал следует оставить минимум на неделю.

Низкие температуры могут быть снижены, если двери открывать на длительное время во время погрузки. Большое количество материалов следует укладывать на поддоны и упаковывать в термоусадочную пленку. Упаковка в термоусадочную пленку помогает развеять опасения владельцев здания или грузовика по поводу того, что насекомые вырвутся из груза во время обработки. Предметы, которые нужно разместить в грузовиках с морозильной камерой, следует укладывать на поддоны, чтобы обеспечить максимальную циркуляцию воздуха внутри устройства.Агрегат следует загружать как можно быстрее.

Транспортные контейнеры для замороженных продуктов

Изолированные транспортные контейнеры для замороженных пищевых продуктов, которые способны поддерживать желаемую температуру 20 градусов F (минус 29 градусов C), можно арендовать у портовых фирм. Такой вариант может подойти для заведений, расположенных вблизи морских портов. Ставки обычно взимаются ежемесячно. Фирма доставит и сбросит транспортный контейнер на вашу стоянку и заберет его, когда обработка будет завершена.Стальной транспортный контейнер обычно имеет длину 40 футов, ширину 8 футов и высоту 9,5 футов (примерно 3000 кубических футов пространства). Предметы следует упаковывать в термоусадочную пленку и укладывать на поддоны, чтобы обеспечить максимальную циркуляцию воздуха внутри устройства. Агрегат следует загружать как можно быстрее.

Избранная библиография

Берг, Ян-Эрик. et. все. «Вклад в стандарты замораживания как метода борьбы с вредителями в музеях». Collection Forum 21 (1-2) (осень 2006 г.): 117-125.

Каррли, Эллен.«Приводит ли низкотемпературная борьба с вредителями к ущербу? Обзор литературы и обсервационное исследование этнографических артефактов » Журнал Американского института охраны природы 42 (2003): 141-166.

Флориан, Мэри-Лу. Пожиратели наследия: насекомые и грибы в коллекциях наследия . James & James Publishers; 1997. Глава 12.

Мибах, Лиза. Модификации домашних морозильников для борьбы с вредителями. Информационный бюллетень WAAC. 1994 Jan; С. 26-27. Статья размещена на странице 11.

Стрэнг, Том и Кигава, Рика. «Борьба с вредителями культурных ценностей». Канадский институт охраны природы, Технический бюллетень 29 , 2009.

Стрэнг, Том. «Борьба с насекомыми-вредителями при низких температурах» Примечание Канадского института охраны природы 3/3 , 1997, обновлено в 2008 году.

Strang Tom. Обзор опубликованных температур для борьбы с насекомыми-вредителями в музеях . Collection Forum 8 (2) (осень 1992): 41-67.

Примеры из практики и другие ресурсы по MuseumPests

Национальный музей американских индейцев Смитсоновского института (NMAI) полагается на «замораживание» как на предпочтительный метод обработки большинства коллекций.Подробнее читайте в тематическом исследовании «Низкотемпературные процедуры» в Национальном музее американских индейцев .

Американский музей естественной истории использовал замораживание для обработки зараженных предметов, найденных в этнографических коллекциях . Прочтите плакат, представленный на Ежегодном собрании SPNHC 2017.

Информационный бюллетень по морозильным камерам содержит технические характеристики морозильных камер, полученные от различных организаций. Маловероятно, что учреждения, желающие сейчас приобрести морозильную камеру для низкотемпературных процедур, смогут найти точные марки и модели, перечисленные в этом документе.Информация предоставлена ​​для того, чтобы показать ассортимент продуктов, которые могут адекватно соответствовать техническим характеристикам для этого типа лечения.

Механическое поведение шкур животных при низких температурах В обобщены результаты исследовательского проекта Института охраны природы / Национального музея американских индейцев Смитсоновского института 2009 года, посвященного изучению воздействия низкотемпературной обработки на растянутые / стянутые шкуры животных. Проект был предпринят для обоснования решений по обработке барабанов и других композитных изделий с натянутыми шкурами животных.

Модификации морозильника для музейной борьбы с вредителями содержит отрывок информационного бюллетеня Общества сохранения коллекций естественной истории (SPNHC) и информационного бюллетеня Западной ассоциации по сохранению произведений искусства (WAAC) о том, как модифицировать домашние морозильные камеры и ларьки для борьбы с вредителями в музеях.

Постельных клопов в фондах университетской библиотеки — 3 тематических исследования

___________________________________________________________________________

Рабочая группа по интегрированной борьбе с вредителями
Подгруппа по обработке Февраль 2010 г., обновлено в марте 2018 г.

Может ли вода оставаться жидкой при температуре ниже нуля градусов Цельсия?

Категория: Химия Опубликовано: 9 декабря 2013 г.

Температура замерзания воды опускается ниже нуля градусов по Цельсию при приложении давления.Public Domain Image, источник: Кристофер С. Бэрд.

Да, вода может оставаться жидкой при температуре ниже нуля градусов Цельсия. Это может произойти несколькими способами.

Прежде всего, фаза материала (будь то газ, жидкость или твердое тело) сильно зависит как от его температуры , так и от давления . Для большинства жидкостей приложение давления повышает температуру, при которой жидкость замерзает до твердого состояния. Твердое тело образуется, когда рыхлые извилистые молекулы жидкости становятся достаточно медленными и достаточно близкими, чтобы образовать устойчивые связи, которые закрепляют их на месте.Когда мы оказываем давление на жидкость, мы заставляем молекулы сближаться. Поэтому они могут образовывать стабильные связи и становиться твердыми, даже если их температура выше точки замерзания при стандартном давлении. Однако вода в чем-то уникальна. Молекулы воды распространяются, когда они соединяются в твердую кристаллическую структуру. Это растекающееся действие приводит к тому, что лед становится менее плотным, чем жидкая вода, что приводит к плаванию льда. Это расширяющее действие молекул воды во время замерзания также означает, что приложение давления к воде понижает точку замерзания.Если вы приложите достаточное давление (что затрудняет распространение молекул воды в твердую структуру), вы можете получить жидкую воду на несколько градусов ниже нуля по Цельсию.

Даже если вы не применяете давление, вы все равно можете получать жидкую воду при минусовых температурах с использованием добавок. Добавки, такие как соль, могут мешать химическому связыванию, необходимому для образования твердого вещества, и, следовательно, могут снизить температуру замерзания воды. Соль состоит из сильных ионов натрия и хлора. При растворении в воде молекулы воды имеют тенденцию прилипать к ионам соли, а не друг к другу, и поэтому они не так быстро замерзают.По мере того, как вы добавляете больше соли в воду, ее точка замерзания продолжает падать, пока вода не достигнет насыщения и не сможет больше удерживать соль. Если вы добавите достаточно соли, точка замерзания воды может упасть до -21 градус Цельсия. Это означает, что вода с температурой -21 градус Цельсия может оставаться жидкой, если добавить достаточно соли. Вместо того, чтобы предохранять жидкую воду от замерзания, это мощное свойство соли также можно использовать для превращения льда обратно в воду. Рассыпание соли на обледенелых тротуарах снижает температуру замерзания льда ниже температуры окружающей среды, и лед тает.Но посыпать ледяные дорожки солью не поможет, если температура окружающего воздуха ниже -21 градуса Цельсия. Влияние соли на точку замерзания воды также оказывает сильное влияние на океаны Земли.

Даже если вы не применяете давление и ничего не добавляете в воду, у вас все равно может быть жидкая вода при температуре ниже нуля градусов Цельсия. Чтобы вода замерзла до состояния льда, ей нужно что-нибудь заморозить, чтобы начать процесс. Мы называем эти отправные точки «центрами зародышеобразования».В большинстве случаев небольшое количество пыли, примесей или даже небольшие колебания в воде создают центры зародышеобразования, на которых вода может замерзнуть. Но если ваша вода очень чистая и неподвижная, молекулам воды не на чем кристаллизоваться. В результате вы можете охлаждать очень чистую воду до температуры ниже нуля градусов по Цельсию, не замерзая. Вода в таком состоянии называется «переохлажденной». При стандартном давлении чистая вода может быть переохлаждена примерно до -40 градусов по Цельсию. Переохлажденная вода не замерзает только из-за отсутствия центров зародышеобразования.Следовательно, как только создаются центры зародышеобразования (что может быть столь же простым, как вибрация), переохлажденная вода быстро замерзает. Ледяной дождь — естественный пример переохлажденной жидкой воды. Как только ледяной дождь попадает на объект на поверхности земли, этот объект образует центры зародышеобразования, и дождь превращается в лед.

Темы: замораживание, точка замерзания, ледяной дождь, лед, фазовая диаграмма, давление, переохлаждение, температура, вода

Мы все кричим на мороженое

Обзор

Вода замерзает при 32 ° F (0 ° C).Добавление соли в воду снижает температуру замерзания. Насколько низка точка замерзания, зависит от количества соли в воде. Студенты будут делать домашнее мороженое, но «время замораживания» будет варьироваться с использованием разного количества соли для понижения точки замерзания воды.

ОБЩЕЕ ВРЕМЯ	30 минут.
ПОСТАВКИ	Для каждой пары учеников: Один пластиковый пакет размером с сэндвич и один с застежкой-молнией для морозильной камеры; 4 унции молока, сливок или пополам; Щепотка ванильного экстракта или 1 чайная ложка шоколадного сиропа; 2 чайные ложки сахара, 2 пластиковые ложки Для аудитории: Несколько пакетов со льдом; Соль каменная
НАПЕЧАТАННЫЙ / АВ МАТЕРИАЛ	Нет
УЧИТЕЛЬ ПОДГОТОВКА	Нет
ФОКУС БЕЗОПАСНОСТИ	Безопасность в холодную погоду

Процедура

1. Для каждой пары студентов смешайте молоко, сахар и ванильно-шоколадный сироп в пакет размером с бутерброд и закройте его.
2. Попросите учащихся встряхивать / сдавливать свои мешочки в течение одной минуты, чтобы тщательно перемешать содержимое.
3. Поместите пакет в пластиковый пакет с застежкой-молнией, размером с морозильную камеру, и наполните его наполовину колотым льдом.
4. С шагом в 2 унции, до 10 унций, поместите разное количество каменной соли в каждый большой мешок. Включите пару или двух студентов без добавления соли.
5. Пусть каждая пара прикинет, сколько времени потребуется, чтобы их смесь застыла.
6. Когда все учащиеся начинают одновременно, попросите их быстро перемешать и взбить свои мешочки, пока содержимое не затвердеет.
7. Запишите их время.
8. Когда закончите, выбросьте большой пакет и съешьте мороженое.

Обсуждение

Мешки с наибольшим количеством соли должны сначала «заморозиться», а мешки с уменьшающимся количеством соли должны занять больше времени. Чем больше содержание соли, тем ниже точка замерзания воды, и, следовательно, более холодный раствор соленой воды / льда быстрее образует мороженое.

Водоем	Температура замерзания
Балтийское море	-0,3 ° C (31,3 ° F)
Черное море	-1,0 ° C (30,2 ° F)
Океаны	-2,0 ° C (28,5 ° F)
Красное море	-2,6 ° C (27,9 ° F)
Большое Соленое озеро	-11,8 ° F (-11.2 ° С)
Мертвое море	-6,0 ° F (-21,1 ° C)

Распространенное заблуждение — соль заставляет лед таять быстрее. Соль не имеет ничего общего с тем, насколько быстро лед тает — она ​​просто определяет, при какой температуре он растает (или замерзнет). В таблице (справа) представлены средние точки замерзания воды для различных водоемов в зависимости от их солености.

Самая низкая точка замерзания солевого раствора -6.0 ° F (-21,1 ° C). При этой температуре соль начинает кристаллизоваться из раствора вместе со льдом, пока раствор полностью не замерзнет. Ниже -6,0 ° F (-21,1 ° C) замороженный раствор представляет собой смесь отдельных кристаллов соленой воды и кристаллов пресноводного льда, а не однородную смесь кристаллов соленой воды.

Мешочки без соли не замерзнут. Практически все, что растворяется в воде (или молоке), снижает температуру замерзания; например сахар. Соль используют на дорогах, потому что она недорогая.Добавление сахара в молоко снизило точку замерзания до уровня ниже, чем у простого льда (32 ° F), и, следовательно, не замерзнет.

Создание нации, готовой к погодным условиям

Переохлаждение может вызвать обморожение или переохлаждение и стать опасным для жизни. Что представляет собой экстремальный холод, варьируется в разных частях страны. На Глубоком Юге температура, близкая к нулю, может считаться очень холодной.

Морозы могут нанести серьезный ущерб цитрусовым культурам и другой растительности.В домах с плохой изоляцией или без отопления трубы могут замерзнуть и лопнуть. На Севере из-за сильного холода температура значительно ниже нуля.

Обморожение — это повреждение тканей тела в результате сильного холода. Обморожение вызывает потерю чувствительности и бледность конечностей, таких как пальцы рук, ног, мочки ушей или кончик носа.

При обнаружении симптомов немедленно обратиться за медицинской помощью! Если вам нужно дождаться помощи, медленно согрейте пораженные участки. Однако, если у человека также наблюдаются признаки переохлаждения, согрейте сердцевину тела перед конечностями.

Обработка при отрицательных температурах — Технический глоссарий — Bodycote Plc

Удерживание стальных компонентов при температуре ниже нуля градусов по Цельсию для получения необходимой структуры. Используемая температура обычно составляет от -70ºC до -196ºC, и процесс всегда сопровождается отпуском.

Обработка ниже нуля проводится для завершения превращения остаточного аустенита в мартенсит после закалки и перед отпуском. Обычно он применяется к высокоуглеродистым, высоколегированным сталям, таким как инструментальные стали, но более широко применяется аэрокосмическими компаниями, чтобы гарантировать полное преобразование.

В первые дни обработки при отрицательных температурах, когда не было больших низкотемпературных холодильников, проблема заключалась в том, как получить воспроизводимое оборудование для обработки при низких температурах. Ответ заключался в добавлении сухого льда в ванну, содержащую подходящую жидкость, такую ​​как технический спирт или трихлорэтилен. При наличии достаточного количества сухого льда температура жидкости может поддерживаться на уровне -78,5 ° C. Соответственно, большинство спецификаций требует температуры от -70ºC до -80ºC. В настоящее время, когда жидкий азот уже доступен при температуре -196ºC, многие компании основывают свои требования к минусовой температуре на этой более низкой температуре.

Нежелательным результатом закалки некоторых сталей, который становится более вероятным по мере увеличения содержания углерода и сплава, является неполное превращение в мартенсит во время закалки. Полученная кристаллическая структура содержит остаточный аустенит, который делает сталь нестабильной, поскольку этот аустенит может со временем трансформироваться, что приводит к деформации компонентов, а также к повышенному риску растрескивания. После закалки и отпуска необходима криогенная или отрицательная обработка при температурах до -150 ° C, чтобы остаточный аустенит превратился в мартенсит.Затем требуется дальнейшая закалка при температуре 150–180 ° C для обеспечения полной стабилизации. Криогенная обработка является рентабельной и регулярно используется в производственном цикле критически важных компонентов, необходимых для требовательных приложений.

Удерживание стальных компонентов при температуре ниже нуля градусов по Цельсию для получения необходимой структуры. Используемая температура обычно составляет от -70ºC до -196ºC, и процесс всегда сопровождается отпуском.

Обработка ниже нуля проводится для завершения превращения остаточного аустенита в мартенсит после закалки и перед отпуском.Обычно он применяется к высокоуглеродистым, высоколегированным сталям, таким как инструментальные стали, но более широко применяется аэрокосмическими компаниями, чтобы гарантировать полное преобразование.

В первые дни обработки при отрицательных температурах, когда не было больших низкотемпературных холодильников, проблема заключалась в том, как получить воспроизводимое оборудование для обработки при низких температурах. Ответ заключался в добавлении сухого льда в ванну, содержащую подходящую жидкость, такую ​​как технический спирт или трихлорэтилен. При достаточном количестве сухого льда температура жидкости может поддерживаться на уровне -78.5ºC. Соответственно, большинство спецификаций требует температуры от -70ºC до -80ºC. В настоящее время, когда жидкий азот уже доступен при температуре -196ºC, многие компании основывают свои требования к минусовой температуре на этой более низкой температуре.

Нежелательным результатом закалки некоторых сталей, который становится более вероятным по мере увеличения содержания углерода и сплава, является неполное превращение в мартенсит во время закалки. Полученная кристаллическая структура содержит остаточный аустенит, который делает сталь нестабильной, поскольку этот аустенит может со временем трансформироваться, что приводит к деформации компонентов, а также к повышенному риску растрескивания.После закалки и отпуска необходима криогенная или отрицательная обработка при температурах до -150 ° C, чтобы остаточный аустенит превратился в мартенсит. Затем требуется дальнейшая закалка при температуре 150–180 ° C для обеспечения полной стабилизации. Криогенная обработка является рентабельной и регулярно используется в производственном цикле критически важных компонентов, необходимых для требовательных приложений.

Успешное жидкое хранение стволовых клеток периферической крови при отрицательной температуре ниже нуля

Растущее использование трансплантации стволовых клеток в ответ на клинические потребности привело к необходимости исследования новых методов хранения стволовых клеток.

Упрощенный метод криоконсервации при -80 ° C с использованием комбинации криопротекторов ДМСО, внутриклеточного криопротектора, и ГЭК, внеклеточного криопротектора, до сих пор успешно использовался для замораживания PBSC для трансплантации. Сообщалось, что средняя скорость восстановления КОЕ-ГМ после 18 месяцев упрощенной криоконсервации составила 73,8 ± 4,1%. ¹¹ Глубокая заморозка может быть единственным методом длительного (от месяцев до лет) сохранения PBSC. Однако в клинических условиях краткосрочных (примерно 72 часа) методов консервирования стволовых клеток может быть достаточно, поскольку химиотерапия с высокими дозами может быть скорректирована и завершена в течение 72 часов.Кроме того, при тандемной трансплантации необходим повторный сбор стволовых клеток; поэтому давно ждали разработки простых методов и менее дорогостоящего оборудования для хранения PBSC.

Некоторые исследователи сообщили о некоторых испытаниях консервирования гемопоэтических стволовых клеток без замораживания. Pettengell et al ^4,7 исследовали сохранение без замораживания гемопоэтических стволовых клеток из костного мозга, продуктов лейкафереза ​​и цельной крови. Они обнаружили, что выживаемость CFU-GM через 48 часов составила 68%, а через 72 часа — 47% в аутологичной сыворотке и цитратфосфатдекстрозе при 4 ° C.Наши результаты хранения при 4 ° C согласуются с результатами Pettengell.

Поскольку уровень ферментативной активности зависит от температуры (согласно правилу Вант-Хоффа), эффективность гипотермического консервирования связана с тем, как оно замедляет метаболические нарушения и снижает потребление энергии клетками сохраненными клетками. Однако при гипотермической консервации активность АТФазы Na ⁺ -K ⁺ , которая участвует в активном мембранном транспорте Na ⁺ -K ⁺ , подавляется, и Na ⁺ во внеклеточном растворе попадает в клетки. зависит от градиента концентрации.В результате клетки набухают, потому что Na ⁺ накапливает воду (набухание клеток, вызванное гипотермией). Чтобы свести к минимуму набухание клеток, носители должны иметь состав, близкий к составу внутриклеточного электролитного состава, и иметь компонент, для которого клеточная мембрана непроницаема, чтобы противодействовать коллоидному онкотическому давлению, создаваемому внутриклеточными белками или непроницаемыми анионами. Такие вещества в растворе для хранения в холодильнике называются непроницаемыми. Далее, для предотвращения внутриклеточного ацидоза, вызванного анаэробным гликолизом, носители не должны содержать глюкозу.И третье важное соображение касается энергетического метаболизма. Внутриклеточный аденозинтрифосфат (АТФ) быстро разлагается при хранении в условиях гипотермии. Однако, когда холодное хранение заканчивается, необходимо быстрое восстановление насосной активности Na ⁺ -K ⁺ , которая требует АТФ, и поэтому важно обеспечить предшественники АТФ для синтеза АТФ. Исходя из вышеизложенных соображений, мы использовали раствор UW в качестве носителя для хранения при минусовых температурах без замораживания, чтобы избежать различных недостатков, связанных с переохлаждением.Раствор

UW (разработанный Belzer и др. ) — это раствор для хранения в холодильнике, используемый для сохранения многих пересаживаемых органов, таких как печень, поджелудочная железа и почки, и его успешная консервативная способность теперь подтверждена при клинической трансплантации органов. ¹³ Раствор UW доводят до pH 7,4 при комнатной температуре путем добавления NaOH, и его осмоляльность составляет 320 ± 10 мОсм / л. Решение содержит ряд компонентов. Калий-лактобионовая кислота является ключевым агентом, который действует как непроницаемое вещество, подавляя вызванное гипотермией набухание клеток.Рафиноза добавляется для дополнительной осмотической поддержки. Другими веществами в растворе UW являются аденозин, который является эффективным субстратом для ресинтеза АТФ, и глутатион как поглотитель бескислородных радикалов. ¹⁴ Концентрации электролита регулируются, чтобы напоминать состав внутриклеточного электролита (25 мМ натрия и 120 мМ калий), чтобы уменьшить ионный обмен через клеточную мембрану во время фазы гипотермии. Единственный момент, требующий внимания, — это высокая концентрация калия, которую следует удалить, вымыв перед повторной инфузией пациентам.

О концепции и преимуществах использования раствора UW для незамерзающего хранения при отрицательных температурах сообщили несколько исследователей в области трансплантационной хирургии. Эффекты хранения при отрицательных температурах в растворе UW без замораживания были исследованы на сохранение целых сердец ¹⁵ и печени. ¹⁶ Результаты показали, что хранение при отрицательных температурах лучше, чем при 4 ° C. В области переохлажденного хранения Matsuda et al. ¹⁷ оценили превосходство переохлажденного хранения с использованием изолированных гепатоцитов крысы, суспендированных в растворе UW при -4 ° C.После 48 часов хранения переохлажденная группа показала значительно лучшие результаты в тесте исключения трипанового синего, содержании АТФ, митохондриальной активности и морфологическом исследовании по сравнению с группой, получавшей 4 ° C.

Теперь мы показали, что целостность стволовых клеток оптимально сохранялась, когда PBSC хранились в переохлажденном состоянии при -2 ° C в растворе UW без каких-либо криопротекторов и наивысшие значения выживаемости ядерных клеток (91,6%), выживаемости CFU-GM (67,3%) и исключение трипанового синего (92%) были достигнуты через 72 часа.В течение 72 часов PBSC можно хранить при -2 ° C с потерей только одной трети CFU-GM, что было меньшей потерей гематопоэтического потенциала, чем у криоконсервированных PBSC в этом исследовании.

Дальнейшие попытки улучшить этот метод консервирования будут, если возможно, включать хранение клеток при гораздо более низких температурах, где биохимическое разрушение может быть сведено к минимуму. Для этого температура замерзания носителя должна быть достаточно низкой, чтобы избежать замерзания. Когда происходит замораживание внеклеточного раствора, это смертельно для сохраненных PBSC; по мере образования льда в растворе остающаяся внеклеточная жидкость становится высококонцентрированной, а повышенная осмоляльность вытягивает внутриклеточную воду из клетки.Следовательно, сохраненные клетки разрушаются, а их структуры разрушаются.

Температура замерзания среды зависит от ее осмоляльности. Прогнозируемая точка замерзания рассчитывается следующим образом: ¹⁸

Носители данных содержат некоторые осмотические вещества, такие как сахароза, и поэтому ожидается, что эти среды будут иметь повышенную осмоляльность и пониженную точку замерзания, что повысит эффективность хранения. Однако, чтобы снизить температуру замерзания носителя информации, нам необходимо отрегулировать раствор так, чтобы он стал чрезвычайно гиперосмотическим.Фактически, на каждые понижение точки замерзания на 1 ° C требуется повышение на 538 мОсм. Такой огромный осмотический стресс может повредить клетки, и, кроме того, предполагается, что осмотические вещества, увеличивающие осмоляльность раствора, медленно проникают в клетки во время хранения и приводят к набуханию клеток, вызванному высоким осмотическим давлением внутриклеточного пространства. ¹⁹ С этой точки зрения гиперосмолярные растворы считаются непригодными для хранения PBSC при минусовых температурах без замораживания.

С другой стороны, полезность сыворотки как компонента среды хранения была подчеркнута Grilli et al ²⁰ при криоконсервации клеток костного мозга. Они подтвердили, что гомологичная сыворотка необходима для оптимальной криоконсервации стволовых клеток, потому что макромолекулы, такие как белки сыворотки, могут защитить стволовые клетки от травм во время фактического процесса замораживания-оттаивания. При хранении стволовых клеток в жидкости полезность сыворотки была также подтверждена Kohsaki et al , ¹² , которые наблюдали более высокую выживаемость колониеобразующих клеток при добавлении больших количеств сыворотки в среду для хранения.В их исследовании клетки костного мозга хранили в альфа-среде с FCS, HEPES и CPD при 4 ° C. Эффект консерванта был значительно улучшен, когда FCS был увеличен с 20% до 40%. Хотя механизм, с помощью которого сыворотка проявляет свой консервантный эффект, все еще неизвестен, одним из возможных эффектов сыворотки является то, что сывороточный альбумин повышает коллоидное онкотическое давление носителей. Повышенное коллоидное онкотическое давление раствора приводит к дегидратации клеток, что снижает их набухание при хранении. ²¹ Основываясь на этом соображении, мы попытались улучшить результаты консервации, увеличив концентрацию альбумина в среде. Однако мы не обнаружили значительного увеличения консервативной способности при добавлении человеческого альбумина. Дальнейшее повышение концентрации альбумина может оказаться нецелесообразным.

Что касается скорости охлаждения в переохлажденном хранилище, есть некоторые проблемы, которые следует обсудить. Не было доказано, существуют ли какие-либо различия в эффективности консервантов между простым погружением при температурах переохлаждения и охлаждением с регулируемой скоростью.Переохлаждение с регулируемой скоростью может быть полезно для стабилизации переохлажденного состояния за счет предотвращения образования кристаллов льда в образцах.

На основании настоящих экспериментов мы пришли к выводу, что комбинация переохлаждения и раствора UW обеспечивает оптимальный метод хранения без замораживания для трансплантируемых PBSC. Этот метод должен иметь клиническое применение при PBSCT из-за его простоты и эффективности хранения, а также имеет ценность как метод краткосрочного хранения для PBSC для поддержки многоциклической химиотерапии с интенсивными дозами.До настоящего времени с помощью этого метода нельзя было достичь периода консервации более 168 часов.