Морозостойкость в чем измеряется: Морозостойкость

Морозостойкость

Навигация:
Главная → Все категории → Определения структурных характеристик

Морозостойкость Морозостойкость

Многие строительные конструкции (стены и фундаменты зданий, устои мостов, покрытия дорог) подвергаются совместному действию влаги и знакопеременных температур, которые постепенно приводят их к разрушению. Причина разрушения — расширение (примерно на 9%) воды при замерзании.

Морозостойкость — способность материала в насыщенном водой состоянии выдерживать многократное попеременное замораживание и оттаивание без видимых признаков разрушения. Испытание строительных материалов на морозостойкость заключается в цикличном попеременном замораживании и оттаивании в насыщенном водой состоянии и определении потери материалом массы и прочности. Замораживание и последующее оттаивание образца составляет один цикл; продолжительность цикла не должна превышать 24 ч. Количество циклов испытания принимают в соответствии с ГОСТом на материал.

Так, бетон, применяемый для сооружения стен зданий, должен выдерживать 35…50 циклов, а бетон для гидротехнических сооружений – 300 циклов и более.

Выдержавшими испытание на морозостойкость считаются те материалы, которые после установленного для них ГОСТом числа циклов замораживания — оттаивания не имеют видимых признаков разрушения (не крошатся, не растрескиваются, не расслаиваются). Кроме того, потери прочности и массы образцов не должны превышать значений, установленных ГОСТом на данный материал. Например, для бетона потеря прочности при испытании на морозостойкость не более 5%, для кирпича и строительных растворов не более 25%; потеря массы при испытании кирпича не должна превышать 5%.

Испытывают материалы на морозостойкость на установках с холодильными машинами, создающими низкие температуры за счет испарения сконденсированных (сжатых и переведенных в жидкое состояние) газов: аммиака, фреона и т. п.

Во фреоновой компрессорной холодильной установке (рис. 3. 5) жидкий фреон под давлением 0,5…0,8 МПа из ресивера через дроссель поступает в испаритель. Сечение труб испарителя значительно больше, чем сечение дросселя, в результате давление фреона в испарителе резко падает (до 0,05…0,1 МПа) и фреон, испаряясь, переходит в газообразное состояние. Этот процесс происходит с поглощением теплоты, поэтому в холодильной камере, где помещен испаритель, температура понижается до -16…-20°С. Из испарителя пары фреона поступают в компрессор, где они вновь сжимаются до 0,5…0,8 МПа, при этом температура фреона повышается. Затем в конденсаторе фреон охлаждается окружающим воздухом или водой, конденсируется и в жидком виде поступает в ресивер.

Морозостойкость различных материалов определяют как на целых изделиях, так и на образцах, специально изготовленных или высверленных из изделий. Форма и размеры образцов различных материалов определяются ГОСТами на эти материалы.

Образцы измеряют и взвешивают в состоянии, которое предусматривается стандартом, и укладывают в ванну для насыщения водой. Насыщенные водой образцы слегка обтирают тканью, повторно взвешивают и помещают в холодильную камеру при температуре не выше -16 °С. В камере образцы укладывают на металлический поддон с интервалами между ними для лучшего охлаждения. Если образцы размещают в несколько рядов по высоте, то их укладывают на подкладках толщиной не менее 20 мм. Общий объем загруженных в камеру образцов должен составлять не более 50% объема камеры.

Замороженные образцы вынимают из камеры и укладывают для оттаивания в ванну с водой при температуре 18…20°С. После полного оттаивания образцы вынимают из ванны, обтирают мягкой тканью, осматривают и вновь помещают в холодильную камеру. Через установленное стандартом для данного материала число циклов образцы после очередного оттаивания в воде взвешивают и испытывают на прочность.

Морозостойкость материала может быть определена ускоренными методами, заключающимися, например, в насыщении образцов материала в растворе сульфата натрия (п. 10.6) или путем глубокого (до -60 °С) их замораживания (п. 12, 13).

Похожие статьи:
Структурные характеристики и свойства строительных материалов

Навигация:
Главная → Все категории → Определения структурных характеристик

Статьи по теме:

Главная → Справочник → Статьи → Блог → Форум

Определение морозостойкости кирпича

               Морозостойкость – очень важный и ответственный показатель качества кирпича. Фактически морозостойкость кирпича определяет долговечность сооружений, при строительстве которых применяются данные строительные материалы.

               Для кирпича и камня керамических, а также силикатных изделий морозостойкость проверяют по ГОСТ 7025-91 методом объемного замораживания с оценкой степени повреждений (не допустимы следующие виды разрушений — растрескивание, шелушение, выкрашивание, отколы (кроме отколов от известковых включений)). Для силикатных изделий оценку морозостойкости дополнительно допускается проводить по измерению потери массы, и по потере изделиями прочности при сжатии. Данные испытания проводят после того, как сделано заданное  число циклов попеременного замораживания – оттаивания образцов. Нормативы допустимого снижения прочности при сжатии и потери массы ГОСТ 379-2015 «Кирпич, камни, блоки и плиты перегородочные силикатные.» определяет как не более 20% для прочности и не более 10% для потери массы.

               По морозостойкости керамические изделия, выдержавшие соответствующее число циклов замораживания-оттаивания, подразделяют на марки F25, F35, F50, F75, F100, F200, F300, а силикатные изделия – на марки F25, F35, F50, F75, F100.

               Методика проведения испытания подробно описана в ГОСТ 7025-91 п.7 , выделим только основные моменты.

• Для проведения испытаний в зависимости от типа отбирается следующее количество изделий:
  — силикатные кирпичи и камни — 5шт
  — силикатные блоки – 2шт
  — керамические изделия – 5шт
• Образцы насыщают водой в течении 48 часов
• Производят замораживание образцов, при этом началом замораживания  считают момент установления  в камере температуры -15°С. За весь цикл замораживания, который длится не менее 4 часов температура в камере должна быть от -15°С до -20°С
• После окончания замораживания образцы перегружают в сосуд с водой, температура в котором поддерживается термостатом на уровне (20±5)°С и выдерживаются в таких условиях не менее половины продолжительности замораживания.
• Одно замораживание и последующее  оттаивание составляют 1 цикл
• Марка по морозостойкости присваивается изделию по количеству выдержанных циклов без повреждений. Виды недопустимых повреждений приведены на рисунке ниже.

• Потерю массы для силикатных изделий вычисляют по формуле:

∆m=100*(m1-m2)/m1

где,  m1- масса водонасыщенного изделия до проведения испытания на морозостойкость, г
m7 – масса изделия изделия, насыщенного водой после проведения требуемого числа циклов замораживания-оттаивания, г

Потеря массы (∆m) должна быть не более 10%

• Потерю прочности изделий при сжатии (∆R) вычисляют по  формуле:

∆R=100*(Rк-R)/R

где, Rк — среднее арифметическое пределов прочности при сжатии контрольных образцов, МПа;
R — среднее арифметическое пределов прочности при сжатии образцов после требуемого числа циклов замораживания-оттаивания, МПа.
Потеря прочности (∆R) должна быть не более 20%.

В заключение, хотелось бы обратить внимание  на продолжительность проведения данного испытания. Не трудно подсчитать,  что на один цикл замораживания-оттаивания уходит не менее 6 часов, а с учетом времени набора температуры до -15°С в морозильной камере после загрузки изделий– все 7 часов. Таким образом, на проведение испытания на 100 циклов требуется от 33 до 100 дней. Поэтому часто лаборатории сообщают о морозостойкости кирпича, когда последний уже уложен в стену. Понятно, что результатами таких испытаний уже никак нельзя воспользоваться. И хотя для силикатных изделий этот вопрос частично решен вводом в действие в 1998 году официальной методики

МИ 2490-98 » Методика ускоренного определения морозостойкости по структурно-механическим характеристикам», но для  стеновых материалов из керамики ускоренных способов измерения морозостойкости на сегодняшний день  не существует. Однако экспресс оценку морозостойкости керамического кирпича с соответствующими оговорками провести можно. Об этом мы расскажем в следующей статье.

Узнать стоимость проведения испытания.

определение, характеристики по ГОСТ, цена добавок

Назначение бетона и область его применения зависят не только от показателя прочности, но и от марки и класса бетона по морозостойкости и водопроницаемости. Каждая из этих характеристик имеет маркировку. Благодаря ей определяют, какие эксплуатационные возможности есть у бетона конкретной марки, и для каких целей его можно подбирать. Так, например, растворы с низкой маркой ни в коем случае нельзя использовать в местах с повышенной влажностью и в холоде, так как они быстро начнут разрушаться.

Что такое морозостойкость и что на нее влияет?

Морозостойкость бетона – это характеристика, показывающая, сколько циклов замораживания и оттаивания он способен выдержать, не потеряв больше 5% своей прочности. Срок эксплуатации любого бетонного или железобетонного сооружения напрямую зависит от способности стройматериала не менять свои свойства при многократном замораживании и оттаивании.

Это параметр для определения области использования бетона. Можно ли применять состав для бетонирования фундамента дома или создания опор мостов.

Также от чего зависит морозостойкость, так это от структуры материала. Чем больше в нем пор, тем ниже его способность переносить низкие температуры и разморозку. Если он втянул в себя много воды, то при замораживании вода начинает замерзать и увеличиваться в размерах. Тем самым она разрушает бетон изнутри. С каждым замораживанием бетонный фундамент или другая конструкция все больше деформируется и теряет все свои характеристики. К тому же вода доходит до арматурного каркаса, из-за чего начинается процесс его коррозии.

Для определения марки морозостойкости бетонной смеси существует несколько способов, установленных по ГОСТ:

• базовое;
• ускоренное многократное;
• ускоренное однократное.

Для проверки используется бетон в виде куба со сторонами 100-200 мм. Он подвергается множеству циклов замораживания и оттаивания при температурах -18 и +18°С. После тестов проверяется его прочность. Если этот показатель не изменился, значит, бетон соответствует заявленной марке. Если результаты базовых испытаний отличаются от ускоренных тестов, то правильным считается результат базовой проверки.

По ГОСТ морозостойкость бетона обозначается буквой F, водопроницаемость – W, прочность – В или М. После буквы следует число, например, F100, F250, указывающее максимальное количество циклов, которое может выдержать материал после многократного замораживания и оттаивания. Марка морозостойкости состава для бетонирования находится в диапазоне F25-F1000.

Таблица соответствий морозостойкости и марки по прочности:

Марка по прочности	Морозостойкость
М100-150	F50
М200-250	F100
М300-350	F200
М400	F300
М450-600	F200-F300

Стоимость добавок и как повысить морозостойкость

Чтобы повысить устойчивость бетона к низким температурам или уменьшить водопроницаемость, используются различные добавки. Наиболее распространенными являются поверхностно-активные вещества, газообразующие и воздухововлекающие. Первый тип добавок делает бетонный состав более плотным. Происходит это благодаря уменьшению скорости затвердевания, в итоге цемент полностью успевает пройти процесс гидратации.

Второй тип добавок в бетон для морозостойкости создает шаровидные поры. Если он втягивает в себя воду, то при ее замерзании и расширении она не сможет разрушить его. Под давлением вода вытесняется в эти ячейки. В них кристалл льда, расширяясь, не сможет повредить структуру бетона за счет ее большой величины.

Добавки делятся на 2 вида:

• ускоряющие процесс схватывания;
• понижающие температуры замерзания воды.

Второй тип понижает температуру замерзания жидкости до -10°С. В итоге процесс затвердевания бетонной смеси будет проходить так же, как и при плюсовой температуре. К таким добавкам относятся нитрит натрия, растворы аммиака и многое другое. Не рекомендуется использовать добавки для бетонных работ в зимнее время, если температура воздуха ниже -30°С (зависит от состава).

Любые добавки для повышения морозостойкости бетона нужно добавлять только строго по инструкции производителя. Если влить слишком много, то могут ухудшиться все характеристики фундамента или другой бетонной конструкции, в том числе и прочность. Также не следует приобретать жидкости по низким ценам, так как они могут быть некачественными и только понизят свойства и марку бетона.

Таблица с ценами добавок разных видов и производителей:

Наименование	Объем, л	Цена, рубли
ПМД Элеосстрой	20	450
Frost-Hardy	20	320
Гидротэкс-ПМД	5	450
Формиат кальция	25 кг	1065
Русеан	10	125
С-3	20	360
Конкорд ОСТ	30 кг	630
Фаворит	20 кг	620

Помимо использования добавок повысить морозостойкость бетонного состава можно, применяя цемент более высоких марок. Чем он прочнее, тем выше показатель морозоустойчивости. Понижение соотношения воды к цементу также увеличивает эту характеристику.

Для обычного строительства достаточно бетона для фундамента и других конструкций с маркой морозостойкости F50-F200. Если бетонное сооружение будет находиться в постоянном контакте с водой и в грунте, то выбираются растворы для бетонирования с высоким показателем этой характеристики.

Выбирая марку бетонной смеси, следует точно определить, в каких условиях она будет использоваться (климат, нагрузка и так далее). Чем выше марка, тем плотнее и тем устойчивее ко всем воздействиям бетонный состав. Если применить бетон не по назначению, то уже через один или два года в нем появятся дефекты. Конструкция начнет крошиться и растрескиваться.

Прибор для определения морозостойкости резин после сжатия ИМ 5039 :: Испытательное оборудование «Эталон-Профит»

Прибор ИМ 5039 предназначен для определения морозостойкости резин по эластическому восстановлению после сжатия в соответствии с методом, изложенным в ГОСТ 13808-79.

 

Система микропроцессорного управления прибором ИМ 5039 обеспечивает:

• испытание одного / трех образцов с усреднением результата;
• автоматическое поддержание заданной температуры;
• программирование параметров испытаний в диалоговом режиме;
• цифровая настройка датчиков;
• вывод протокола результатов испытаний в формате таблицы, сохранение протокола испытаний;
• цифровая защита от аварийных ситуаций.

 

ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ПРИБОРА ИМ 5039
Диапазон измерения высоты образцов, мм	от 7,5 до 10,5
Цена деления шкалы измерителя высоты образцов, мм	±0,04
Усилие, создаваемое измерителем высоты образцов, не более, Н — при испытании одного образца — при одновременном испытании трех образцов	0,98 2,94
Диапазон рабочих температур в криокамере, °С	от — 70 до 0
Допускаемая погрешность регулирования температуры в криокамере, °С, не более	±1
Габаритные размеры прибора, мм, не более Габаритные размеры пульта управления, мм, не более Габаритные размеры системы охлаждения, мм, не более	Ширина 300 / Длина 400 / Высота 750 Ширина 160 / Длина 500 / Высота 300 Диаметр 460 / Высота 800
Масса прибора кг, не более Масса пульта управления, кг, не более Масса сосуда Дьюара с клапаном электромагнитным, кг, не более	53 5 16
Потребляемая мощность, Вт, не более	150
Параметры электросети	Напряжение: 230 В ±10 %; Частота: 50 Гц ±1 Гц

Справочник.

Марки кирпича Энциклопедия
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     

Марки кирпича. Справочник.

Прочность. Марка

Прочность – основная характеристика кирпича – способность материала сопротивляться внутренним напряжениям и деформациям, не разрушаясь.

Справиться с кирпичной кладкой по силам только стихии. Последствия урагана 1998 г.

Марка кирпича – это показатель прочности, обозначается «М» с цифровым значением. Цифры показывают, какую нагрузку на 1 кв. см. может выдержать кирпич. Например, марка 100 (М100) обозначает, что кирпич гарантированно выдерживает нагрузку в 100 кг на 1 кв.см. Кирпич может иметь марку от 75 до 300. В продаже чаще всего встречается кирпич М100, 125, 150, 175.

Как узнать, какой марки нужен кирпич? Например, для строительства многоэтажных домов используют кирпич не ниже М150. А вот для коттеджа в 2–3 этажа достаточно и «сотки» (то есть М100).

Морозостойкость

Морозостойкость – способность материала выдерживать попеременное замораживание и оттаивание в водонасыщенном состоянии.

Вода не только камень точит, но и кирпич. А мороз добавляет.

Морозостойкость (обозначается «Мрз») измеряется в циклах. Во время стандартных испытаний кирпич опускают в воду на 8 часов, потом помещают на 8 часов в морозильную камеру (это один цикл). И так до тех пор, пока кирпич не начнет менять свои характеристики (массу, прочность и т. п.). Тогда испытания останавливают и делают заключение о морозостойкости кирпича.

Для московских строек нужно использовать кирпич морозостойкостью не менее 35 циклов. Поэтому крупные заводы стараются не выпускать кирпич морозостойкостью ниже 35 циклов. Но на рынке еще встречается кирпич морозостойкостью 25 и даже 15 циклов (как правило, привезенный из теплых регионов). У него низкая цена, это привлекает покупателей (а продавцы стараются не распространяться об «особенностях»).

А вообще-то марку кирпича для будущего дома должен определить специалист.

Одним словом, не советуем гоняться за дешевым кирпичом с морозостойкостью 25 или даже 15 циклов. Для строительства в Московском регионе используйте кирпич Мрз 35. А лучше – 50.

Кладка рядового кирпича под штукатурку

Морозостойкость газоблоков — глоссарий компании Xella

У газобетона YTONG высокая морозостойкость. Это означает, что насыщенный влагой газобетон сохраняет свои свойства при многократных сменяющих друг друга циклах замораживания и оттаивания. Морозостойкость важна не только для газобетона, но и для любого пористого каменного материала, ведь вода, попавшая в поры, при замерзании расширяется и может разрушить структуру материала. Но материал с высокой морозостойкостью долгие годы не разрушается при подобных воздействиях.

Морозостойкость измеряется в лабораторных условиях, по методике, прописанной в ГОСТ 31359-2007*. Величина морозостойкости (F) – это количество циклов попеременного замораживания и оттаивания, которое способен выдержать насыщенный влагой материал. Согласно СП 15.13330.2012**, количество циклов даёт представление об ориентировочном сроке службы материала. Так, стеновые материалы с маркой по морозостойкости F35 могут прослужить не менее 100 лет. В СП не оговаривается срок службы материалов с более высокой маркой: считается, что и ста лет вполне достаточно.

Между тем у газобетона YTONG, независимо от плотности, марка по морозостойкости – F100. То есть газобетон YTONG способен прослужить больше века. Столь высокая морозостойкость обусловлена тем, что газобетон, хотя и пористый, но имеет закрытые поры и потому впитывает совсем мало влаги в процессе эксплуатации. И даже если по каким-то причинам блоки сильно намокнут, то затем отдадут влагу наружу, вернувшись к своей исходной (равновесной) влажности.

Кстати, это свойство позволяет эксплуатировать газобетонные дома даже без отделки фасада: её отсутствие не влияет на долговечность здания. Об этом прямо говорится в российских нормативах по газобетону***.

*ГОСТ 31359-2007 «Бетоны ячеистые автоклавного твердения. Технические условия», обязательное приложение Б «Метод определения морозостойкости ячеистых бетонов».

**СП 15.13330.2012 «Каменные и армокаменные конструкции», таблица 1.

***СТО НААГ 3.1-2013 «Конструкции с применением автоклавного газобетона в строительстве зданий и сооружений»

Морозостойкость бетона — БЕТОН-24

Маркировка морозостойкого бетона по ГОСТ

Погодные условия регионов нашей страны сильно колеблется от зимней морозной стужи, до солнечного жаркого лета. Все эти климатические колебания должен выдержать и испытать бетон, а именно одно из качеств его, такое как морозостойкость.

Она характеризуется сохранением его физико-химических свойств, способностью обеспечивать прочность, которая будет составлять не более пяти процентов, после насыщения водой и поочередного замораживания, и дальнейшего оттаивания. Следствием нарушения прочности, как было сказано ранее, является вода. Под действием мороза вода принимает состояние льда, тем самым она увеличивается в размере, в среднем на девять процентов, что создает высокое давление на стенки пор в бетоне.

По ГОСТу 10060.0-95 марки бетона именуются знаком «F». Определяются по одному из главных методов, которым является базовый метод, где измеряется количество кругов оттаивания и замораживания видов материала, при этом его первоначальные свойства должны остаться в прежнем состоянии, что регламентирует ГОСТ 1006(0-4) —95. Следует отметить, что существуют еще несколько дополнительных, ускоренных методов, которыми является: дилатометрический (ГОСТ 10060. 3-95) и структурно-механический (ГОСТ 10060.4-95).

Результаты таких методов обуславливаются такими критериями как:

• Температура морозостойкости;
• Длительность цикла;
• Уровень насыщенности влаги;
• Размер контрольного образца.

На сегодняшний день существует одиннадцать таких марок от F50 до F1000 и подчиняются они форме конструкции и их применения.

Зависимое положение морозостойкости бетона

Морозостойкость бетона обуславливается его составом, например, количества макропор, так как чем меньше макропор, тем выше его морозостойкость, от цемента, но не напрямую, а от качества цемента, который применялся в изготовлении данного бетона. То есть вы должны быть убеждены, что цемент был куплен с завода изготовителя (на данных мешках указан вес, который равен 50кг в среднем, сам завод изготовитель, адрес, его контакты, данные срока годности, номер партии и дата производства).

Также на морозостойкость влияет качество используемого песка (он должен быть без различных включений: ракушки, камни и прочего) и наконец, щебня, количества пор и прочностные качества бетона. Увеличить морозостойкость, и изменить его пористость позволяет введение в бетонную смесь воздухововлекающих гидрофобных добавок. Лучшую эффективность показывают ГКН-10 и ГКН-11, которые убавляют поглощение воды. Так же на морозостойкость влияет вид цемента, используемый в бетоне. Отметим, что наиболее большой морозостойкостью обладают бетоны на портландцементе и с наименьшем количеством минеральных добавок.

К двум основным способам увеличения морозостойкости можно отнести:

а) повышение его плотности, за счёт снижения количества макропор,

б) создание закрытых воздушных пор, не заполняющихся при водонасыщении бетона, а только при давлении водой из-за превращения ее в лед.

Иногда прибегают к методам гидроизоляции, то есть используя полимерные пропитки или фасадные краски можно добиться защиты поверхности от воды, создавая тем самым защитную пленку.

Благодаря воздухововлекающим добавкам, удельная поверхность пор составляет от 1000 до 2000 см/2 на см3, а размер таких пор от 0,005 до 0,1 см при этом расстояние между порами составляет около 0,025 см.

Величина вовлеченного воздуха колеблется от 4% до 6% и зависит от крупного заполнителя, цемента и воды используемого в бетоне. Такой ГОСТовский стандарт характерен для большинства бетона, за исключением бетона для аэродромных и дорожных покрытий.

Морозостойкость — обзор

11.4 Лабораторные испытания и влияние различных параметров

Морозостойкость бетона обычно определяют, подвергая образцы, приготовленные в лаборатории, нескольким циклам замораживания и оттаивания в воде или замораживания на воздухе. и оттаивание в воде в диапазоне температур от + 4 ° C до –18 ° C или –20 ° C. Чтобы получить результаты за относительно короткий период времени, образцы обычно подвергают пяти или более циклам в день, поскольку, как и в стандартной процедуре ASTM C666, количество циклов часто фиксируется на 300.Для оценки степени внутреннего растрескивания и, следовательно, повреждений, вызванных воздействием мороза, двумя наиболее распространенными процедурами являются измерения изменения длины (ASTM C671) и измерения динамического модуля упругости. Изменение длины более чем на 200 мкм / м (приблизительно) или потеря модуля упругости обычно указывает на то, что внутренняя структура бетона была значительно повреждена микротрещинами. Потеря массы также может быть измерена, но она больше связана с сопротивлением образованию отложений на поверхности, чем к внутреннему растрескиванию, а сопротивление образованию отложений — это свойство, обычно определяемое с помощью тестов на образование отложений в антиобледенителе, как описано в следующем разделе.

Лабораторные испытания убедительно показали, что почти для всех типов бетона существует критическое значение коэффициента расстояния между воздушными пустотами. Если коэффициент интервала выше этого критического значения, испытываемый образец бетона очень быстро разрушается в результате циклов. Возникают микротрещины и быстрая потеря механических свойств. Если коэффициент интервала ниже этого критического значения, образец бетона может выдержать очень большое количество циклов без каких-либо значительных повреждений. На рисунке 11.4 показаны результаты серии испытаний на цикл замораживания и оттаивания, проведенных на типичном портландцементном бетоне. Все смеси были приготовлены при постоянном соотношении свободной воды к цементу 0,5, но с разными сетками воздуховодов. Как показывают результаты, для этого бетона существует критическое значение коэффициента зазора между воздушными пустотами. Все смеси с интервалом, значительно превышающим 500 мкм, очень быстро разрушались циклами. Такое поведение типично для лабораторных наблюдений: морозостойкость образца бетона обычно либо очень хорошая, либо очень низкая.Как показано на Рисунке 11.4, умеренная степень износа наблюдается нечасто.

Рисунок 11.4. Критический коэффициент интервала замораживания – оттаивания (для стандартного в / ц бетона: 0,5).

Критическое значение коэффициента расстояния между воздушными пустотами зависит от многих параметров, но в основном от тех, которые влияют на пористость: отношение воды к связующему, тип связующего, продолжительность отверждения и использование определенных примесей. Это также, конечно, зависит от условий испытаний, то есть в основном от скорости замерзания, минимальной температуры, продолжительности периода при минимальной температуре и наличия воды.Экспериментально показано, что критическое значение коэффициента интервала уменьшается с увеличением скорости замораживания во время испытаний. Интересно отметить, что для большинства бетонов хорошего качества с отношением воды к связующему 0,6 или менее, независимо от типа связующего (и даже для напыленных бетонов или бетонов, модифицированных латексом), испытания проводились в соответствии с одной из двух процедур ASTM C666 (замораживание и оттаивание) в воде или замерзание на воздухе и таяние в воде), за исключением, возможно, некоторых высокоэффективных бетонов (см. раздел 11.7) критическое значение коэффициента зазора между воздушными пустотами составляет от 200 до 600 мкм. Значение 200 мкм типично для бетона с воздухововлекающими добавками, а 600 мкм соответствует нижнему пределу диапазона для бетона без воздухововлекающего материала. В связи с этим неудивительно, что большинство практических правил (см., Например, CSA-A23.1 / A23.2) рекомендуют максимальное значение коэффициента расстояния между воздушными пустотами 200 мкм, тем более что, как будет Как показано в следующем разделе, это значение также требуется для хорошей устойчивости к образованию накипи из-за замерзания в присутствии антиобледенительных солей.Еще в 1949 году на основе лабораторных испытаний Пауэрс предложил значение 250 мкм.

Чтобы оценить влияние любой данной переменной на морозостойкость бетона, необходимо определить критический коэффициент зазора между воздушными пустотами для рассматриваемого бетона, а затем сравнить его с эталонной смесью. Более высокое критическое значение указывает на лучшую производительность, поскольку бетон требует более низкой степени защиты от мороза, а более низкое значение — более низкой производительности.Очень часто исследователей вводят в заблуждение, потому что не определен критический коэффициент интервала. Поэтому вполне возможно, что наблюдаемое положительное влияние той или иной добавки на морозостойкость, например, связано не с улучшенной микроструктурой, а просто с улучшенной системой воздушно-пустотных пространств!

Заполнители являются важным компонентом любого бетона, и их, конечно же, всегда следует выбирать должным образом, чтобы гарантировать, что они не будут отрицательно влиять на морозостойкость бетона.Некоторые агрегаты, обычно характеризующиеся высокой пористостью и низким средним размером пор, просто не устойчивы к морозу. Благодаря своей мелкопористой структуре они легко насыщаются, а давление из-за движения воды при образовании льда превышает предел прочности агрегата на разрыв. Это особенно характерно для крупных частиц заполнителя, поскольку в этом случае вода должна пройти большое расстояние во время замерзания. Другие типы заполнителей, даже если они морозостойкие, могут оказывать негативное влияние, вытесняя воду из окружающей пасты при замерзании.Высокая пористость, абсорбция 2%, обычно считается верхним пределом, указывает на потенциальные проблемы. Очевидно, что доступ к воде снова является очень важным условием, и поэтому низкая пористость пасты помогает снизить степень насыщения агрегатов во время замерзания. Воздухововлечение также важно, поскольку воздушные пустоты вблизи границы раздела паста-заполнитель могут помочь снизить давления, возникающие из-за вытеснения воды заполнителем в окружающую пасту.

Относительно распространенный тип разрушения от мороза — это то, что в Северной Америке называется растрескиванием по линии D (растрескивание по линии разрушения). Как уже упоминалось ранее, наличие влаги является основным условием разрушения от мороза, и это часто имеет место вблизи стыков в бетонных покрытиях. Если бетон недостаточно защищен воздухововлекающими добавками или используются определенные типы заполнителей, повреждение от мороза приводит к образованию трещин, расположенных близко к стыкам и параллельно им.

Учитывая важность степени насыщения для морозостойкости, Фагерлунд (1975) разработал концепцию критической степени насыщения. Для любого бетона существует критическая степень насыщения, так что повреждение от замерзания неизбежно произойдет, если бетон замерзнет, ​​когда степень насыщения выше критического значения (см. Рисунок 11.5). Чем дольше конкретный бетон достигает критической степени насыщения, тем лучше его морозостойкость.Очевидно, что качественный бетон с воздухововлекающими добавками требует очень много времени для достижения критического насыщения, особенно потому, что капиллярные силы в воздушных пустотах очень малы (большинство воздушных пустот имеют диаметр более 25 мкм). Эта концепция подчеркивает важность доступа к воде и может использоваться для прогнозирования срока службы, то есть времени, необходимого для достижения критического насыщения в полевых условиях.

Рисунок 11.5. Связь между относительным динамическим модулем упругости и степенью насыщения бетона.

(PDF) Оценка морозостойкости бетона в реальных условиях эксплуатации

IOP Conf. Серия: Материаловедение и инженерия 907 (2020) 012039

Расширение воды в порах при переходе ее в лед. Пауэрс предположил [3], что напряжения

, ведущие к разрушению, также могут вызывать гидравлическое давление, когда вода движется из замороженных участков. При этом

имеют и другие причины, не связанные с увеличением объема воды при кристаллизации

, вызывая деструктивную деформацию бетона [4].

Переохлажденная жидкость в порах геля имеет большую свободную энергию, чем лед в капиллярах. В результате

он передается в капилляры с увеличением объема льда в них, что приводит к

дополнительных внутренних напряжений в бетоне. Более того, из-за разницы в концентрации соли, вызванной

замерзанием воды в больших порах, возникает осмотическое давление, что также приводит к повреждению бетона.

Поскольку первопричиной механизмов морозного разрушения бетона по-прежнему является расширение воды

при переходе ее в лед, можно ожидать, что морозостойкость материала, выраженная числом циклов

, с изменение максимальной температуры замерзания должно быть обратно пропорционально

объему замороженной воды в материале при этой максимальной температуре. Это также согласуется с

известной полуэмпирической корреляцией между морозостойкостью и льдистостью в бетоне [5].

Известно, что в бетоне, который подвергается одностороннему замораживанию в реальных условиях эксплуатации,

из-за неоднородности распределения влаги происходят интенсивные массообменные процессы.

Эти процессы существенно влияют на стойкость бетона к переменным температурным нагрузкам. В то же время кондуктометрические методы очень чувствительны к физико-химическим процессам, происходящим в бетоне

, в частности, таким как изменение фазового состояния поровой влажности, ее химического состава, концентрации

и температуры [6].

Благодаря этому измерения электропроводности могут быть использованы для получения дополнительной информации о морозостойкости

бетона при одностороннем замораживании. Наблюдаемые особенности поведения проводимости могут быть интерпретированы на основе существующих представлений о кинетике образования льда и диффузии влаги в капиллярно-пористых материалах

[7, 8].

2. Экспериментальная

Экспериментальная проверка предложенного метода оценки морозостойкости бетона при

различных температурах замерзания проводилась на образцах керамзитобетона.Для приготовления образцов бетона

используется цемент ЦЕМ И 42,5 Н по ДСТУ Б ЕН 197-

1: 2015, керамзит по ДСТУ Б В. 2.7-17, кварцевый песок по ДСТУ Б В .2.7-32-95

. Для определения морозостойкости были изготовлены образцы бетона по ДСТУ Б В. 2.7-

214: 2009 и ДСТУ Б В. 2.7-18-95.

Размеры образцов 100 × 100 × 100 мм. Были изготовлены три набора образцов разной плотности

по шесть штук в каждом.В наборе 1 — ρ1 = 1450 кг · м-3, в наборе 2 — ρ2 = 1650 кг · м-3, в наборе

— 3 — ρ3 = 1960 кг · м-3.

Исследования на морозостойкость проводились согласно ДСТУ Б В. 2.7-47-96. Морозостойкость бетона

равна определенному количеству циклов промерзания-оттаивания водонасыщенных образцов

, при которых прочность бетона на сжатие снижается не более чем на 15%, а потеря массы образца

не превышает 5. %.

Метод определения морозостойкости включает циклическое замораживание образцов на воздухе с температурой

-18 ± 2 ° C не менее 4 часов с последующим размораживанием под водой при комнатной температуре

не менее 4 часов.Для исследований морозостойкость измерялась также при температурах от -5 до -40 ° С,

, которые отличаются от нормативных.

Измерения равновесных водоудерживающих характеристик экспериментальных образцов пенобетона

проводились известным методом определения изобар адсорбции

[9]. Для этого образцы шлифованного бетона при температуре t1 продували воздухом

, насыщенным водяным паром, при более низкой температуре t2.Относительная влажность φ, при которой находились образцы

, рассчитывалась по формуле:

Леса | Бесплатный полнотекстовый | Методы измерения морозостойкости хвойных пород: систематическая карта

Оборудование для замораживания

Полевые испытания

Из 16 исследований, в которых проводились прямые полевые наблюдения, 11 (таблица 3) измеряли замороженный материал в поле без каких-либо экспериментов по замораживанию. Большинство из них провели визуальную оценку, а двое из них собрали полевой материал для оценки EL.В семи исследованиях проводились как полевые, так и лабораторные испытания, только в трех из которых коррелировали результаты между двумя. Некоторые исследования сочетали полевые наблюдения с лабораторными испытаниями и измерениями (таблица 3), либо проверяя корреляцию между двумя, либо не проверяя корреляцию. В двух исследованиях, в которых проводились как полевые наблюдения, так и лабораторные оценки, но не проверялась корреляция, в двух исследованиях проводились отдельно, с одними и теми же растениями, но не предоставлялась никакой информации, которая позволяла бы сравнить результаты для одних и тех же растений [49,66].Другое исследование касалось морозостойкости трех видов деревьев, используемых в качестве рождественских елок: белой ели (Picea glauca (Moench) Voss), пихты бальзамической (Abies balsamea (L.) Mill.) И пихты Дугласа (var. Glauca (Beissn.) Franco), которые были помещены в комнатные условия в течение 10–20 дней, а затем выращены на открытом воздухе, что означает, что морозостойкость в лаборатории и в поле измерялась в разное время [67]. Исследование Hodge et al. (2012) [51], хотя явно не измеряли корреляцию между полевыми и лабораторными результатами, обнаружили, что ранжирование видов совпадает в обоих методах.В исследовании различных популяций Pinus oocarpa Schiede ex Schltdl. Полевые наблюдения, полученные с помощью визуальной оценки, коррелировали с лабораторными измерениями EL (r ² = 0,79; если контроль исключен, r ² = 0,32, значимость не установлена. ) [68]. Авторы отметили важность использования большой выборки при проведении тестов на искусственное замораживание, поскольку корреляция между полевыми наблюдениями и лабораторными измерениями EL была плохой для небольших групп, особенно для семей иПри исследовании ели красной (Picea rubens Sarg.) полевые наблюдения проводились после установления уровня морозостойкости собранных в полевых условиях образцов с помощью EL, и наблюдаемые повреждения в полевых условиях сильно коррелировали (r ² = 0,61, значение не указано) с измерением EL [69].

Контролируемые испытания камеры

Согласно Warrington and Rook (1980) [22], существовало два типа испытаний контролируемой камеры, которые зависели от используемого оборудования: холодильные камеры и морозильные шкафы (разделенные на лабораторные, полевые и жидкие азотные). на базе систем) и помещения с контролируемой средой (разделенные на камеры радиационной заморозки и камеры адвективной заморозки).

Модификации непрограммируемого оборудования, позволяющие контролировать скорость замораживания

Наиболее часто используемым типом оборудования была морозильная камера в непрограммируемой и программируемой версиях (Таблица 4). Для контроля скорости замораживания использовалось множество модификаций морозильных камер, в некоторых случаях даже полностью изменяющих сами морозильные камеры. В других случаях, хотя сам морозильник не подвергался модификации, для управления скоростью замораживания использовалось дополнительное оборудование, такое как программируемые контроллеры или циклические таймеры. В некоторых случаях растения помещали в изоляционный материал, чтобы замедлить скорость замерзания, например, изолированные ящики, пенопластовый ящик, фанерные ящики, термосы или алюминиевую фольгу. Для обеспечения более равномерной температуры использовались дополнительные материалы, такие как алюминиевые полки. Когда требовалось замораживание до более низкой температуры, чем могла достичь морозильная камера, использовался жидкий азот. В исследованиях, в которых использовались морозильные камеры (большинство непрограммируемых, в два раза меньше программируемых), не использовались камеры адвективной заморозки или камеры радиационной заморозки (таблица 4). а просто механизм замораживания воздуха.Некоторые из непрограммируемых устройств имели модификации, позволяющие контролировать скорость замораживания, такие как Conviron, программируемый вентилятор, регулятор температуры или внешняя система циркуляции спирта. Третьей наиболее часто используемой технологией (таблица 4) были жидкие ванны. Из-за температуры замерзания воды 0 ° C для обеспечения минусовой температуры использовались другие жидкости. Наиболее часто используемой жидкостью в порядке количества исследований был этанол, метанол или неуказанный спирт. Отмечены отдельные случаи использования полиэтиленгликоля, гликоля, этиленгликоля, водно-этанольного раствора и антифриза.Другие технологии, такие как полевые камеры, холодильные камеры (больше непрограммируемых, чем программируемых) или камеры для выращивания, были гораздо реже, тогда как некоторое оборудование использовалось только в одном исследовании (Таблица 4). Сюда входят холодильник, инкубатор для точного биохимического анализа потребности в кислороде (BOD), переносная система замораживания и холодильная установка. Используемое оборудование также было разделено на программируемые и непрограммируемые версии. Программируемые версии позволяют контролировать скорость замораживания, а иногда и оттаивания.Значительная часть используемого оборудования (Таблица 4) была программируемой, но большая часть не была программируемой. Во многих исследованиях не упоминается тип оборудования, которое они используют для замораживания. Остальные были полевыми испытаниями, для которых не требовалось никакого оборудования.

Режимы испытаний на замораживание

Исследования различались режимами испытаний, которые влияют на измеренную морозостойкость по скорости замораживания, времени выдержки на морозе и условиям оттаивания. Другие факторы, такие как используемый диапазон температур, количество температур и разницы между температурами, влияют на точность измерений, но не на измеренную морозостойкость.

Скорость замерзания

Скорость замерзания измерялась или приводилась в 75,2% исследований, и результаты, представленные ниже, применимы только к ним. Определяемая здесь как скорость снижения температуры за час (в К · ч ^–1 ), при подсчете не учитывались некоторые крайние случаи.

В некоторых исследованиях (n = 17) сначала образец уравновешивался при –2 ° C, от комнатной температуры до –2 ° C, поэтому лед образовывался медленно, и использовалась другая скорость замерзания ниже –2 ° C. Полученная скорость была ниже -2 ° C.

В некоторых исследованиях (n = 8), помимо обработки замораживанием с использованием морозильников и другого оборудования, образцы погружали в жидкий азот в качестве положительного контроля на повреждения от замораживания. Это означало, что скорость замерзания образца, подвергшегося воздействию жидкого азота, в зависимости от размера образца, будет составлять ~ 196 К · с ^–1 , так как температура подскочит с 0 ° C до -196 ° C в течение некоторого времени. секунд.

В некоторых исследованиях (n = 19), в которых использовался широкий диапазон температур, иногда использовались разные скорости замерзания для разных температур, а для более низких температур использовались более высокие скорости замерзания.Это делалось поэтапно, сначала понижая температуру до определенного порога с определенной скоростью, а затем увеличивая скорость замораживания. Оценивали среднее значение используемых скоростей замораживания.

В большинстве исследований использовалась скорость замерзания, меньшая или равная –5 К · ч ^–1 (рис. 5), с небольшой долей исследований, использующих скорость замерзания выше –5 К · ч ^–1 .

Время воздействия мороза

Время воздействия мороза оценивали как время, в течение которого образец подвергался воздействию заданной температуры воздуха.В некоторых случаях следует отметить, что для более крупных образцов, таких как саженцы или большие деревья, потребуется больше времени для уравновешивания с воздухом, чем для образцов меньшего размера, но была отмечена только продолжительность воздействия температуры воздуха, как истинное значение растение, испытывающее такую ​​температуру, было недоступно.

Наиболее часто используемое время воздействия составляло 1 час (рис. 6), затем следовало время воздействия от 3 до 4 часов. Экспозиция со вспышкой, при которой образцы извлекались при достижении температуры в морозильной камере, была третьим наиболее часто используемым методом.Следует отметить, что в некоторых исследованиях используется разное время воздействия для разных органов. В целом, в большинстве исследований используется время выдержки на морозе до 4 часов.

Скорость оттаивания

Скорость оттаивания измерялась только в 39,9% исследований, при этом наиболее распространенная скорость оттаивания составляла 5 K ч ^-1 , затем 7–10 K ч ^-1 , с 2 K ч ^-1 — третий по частоте (рисунок 7).

Следует отметить, что в остальных 60,1% исследований использованная скорость оттаивания не упоминалась, поскольку ее было трудно контролировать.Для замедления скорости оттаивания использовались различные методы, даже когда точный контроль был недоступен. В некоторых исследованиях (n = 9) использовалась пошаговая процедура, при которой замороженные образцы помещались при температуре до тех пор, пока они не уравновесились, с несколькими понижениями температуры. Это помогло снизить скорость оттаивания за счет уменьшения разницы температур между замороженным образцом и окружающей температурой.

Чтобы избежать чрезвычайно высокой разницы температур между замороженным образцом и температурой окружающей среды, в большинстве случаев (n = 107) образец был помещен в холодильники или другие подобные морозильные устройства при температуре от 0 до 5 ° C, прежде чем он будет помещен в холодильник. подвергается гораздо более высокой температуре окружающей среды.

В меньшинстве случаев (n = 6) образцы оставляли для нагревания при высоких температурах окружающей среды.

Температуры замерзания

Температурный диапазон (разница между самой высокой и самой низкой температурой испытания, использованной в исследовании) оценивался в 33,9% исследований. Чаще всего использовался диапазон температур 10–19 К и ниже (рис. 8). Более высокие температурные диапазоны были гораздо реже, но диапазоны расширились довольно широко, с максимальным диапазоном температур 196 K (разница между 0 ° C и -196 ° C, температура жидкого азота).Количество тестовых температур было оценено в 56,5% исследований. В наиболее частых исследованиях использовалась только одна температура испытания (рис. 9). Вторая и третья наиболее распространенные установки включают использование трех и четырех тестовых температур соответственно. Температурные декременты определялись как наименьшее расстояние между двумя соседними тестовыми температурами, используемыми в исследовании. Температурные декременты на 1-2 К довольно часто использовались в 20,6% исследований, для которых можно было рассчитать температурные ступени (таблица 5). Это значение попадает в диапазон точности достигнутых температур (разница между запрограммированными и фактическими достигнутыми температурами), который находится в пределах 0.1 и 2,0 К. Для исследований, в которых он был измерен (таблица 6). В большинстве исследований использовались температурные шаги от 3 К и выше (таблица 5), которые выходили за пределы диапазона точности (таблица 6).

Морозостойкость и пористая структура бетона, содержащего резиновые заполнители и нано-SiO2

Abstract

Целью данной статьи является разработка морозостойких бетонов и исследование их пористой структуры и механизма повреждения от замерзания-оттаивания. Морозостойкие бетонные смеси созданы с использованием частиц резины и нано-SiO ₂ для частичной замены песков.Длина хорды, удельная поверхность, содержание и коэффициенты распределения пор в разработанном бетоне измеряются и анализируются. Результаты показывают, что бетонная смесь, содержащая 5% силанизированного каучука и 3% нанокремнезема, демонстрирует хороший синергетический эффект с учетом потери массы и относительного динамического модуля упругости (RDME). Степень повреждения бетона при замерзании-оттаивании может быть уменьшена путем добавления высокоэластичных резиновых частиц за счет заполнения и ограничения пор, что приводит к лучшему равномерному распределению пор и меньшему коэффициенту расстояния между порами.Кроме того, проанализированы и предложены взаимосвязи между морозостойкостью и пористостью.

Ключевые слова: бетон, морозостойкий, замораживание – оттаивание, пористая структура, резина, нанокремнезем

1. Введение

Морозостойкость — один из ключевых параметров прочности бетона, который можно улучшить, добавив воздухововлекающий агент. в бетон [1]. С развитием науки и технологий и защиты окружающей среды морозостойкость бетона может быть значительно улучшена за счет добавления в бетон резиновых отходов [2,3]. В то же время, из-за небольшого размера частиц и большой удельной поверхности нано-SiO ₂ , добавление такого же количества нано-SiO ₂ вместо цемента в бетон может сыграть роль его мелкодисперсного наполнителя, хорошо эффекты пуццолана и зародышеобразования, улучшающие структуру переходной зоны границы раздела, компактность и прочность, особенно раннюю прочность и морозостойкость [4].

Однако из-за значительной разницы физико-химических свойств органического каучука и неорганического цементного бетона процесс их объединения часто бывает сложным, что приводит к плохим характеристикам сжатия [5].Добавление силанового связующего агента способствует смачиванию неорганических материалов и химической связи между углеродными функциональными группами в силановом связующем агенте и органическими функциональными группами в полимере. Два материала с разными свойствами могут быть хорошо скомбинированы посредством химического связывания, которое может увеличить прочность соединения межфазного слоя композита, улучшить сопротивление сжатию и морозостойкость композита, а также снизить стоимость.

Повреждение бетона от замерзания-оттаивания является важной научной темой с 1940-х годов, и были предложены и исследованы некоторые гипотезы и теории повреждений от замерзания [6].Некоторые исследователи в основном исследуют относительные макро-характеристики морозостойкого бетона и анализируют макроскопические явления по свойствам на мезомасштабном и микромасштабном уровне [7,8]. В настоящее время исследование микроструктур привлекает большое внимание в области исследования морозостойких бетонов. Матрица и микроструктура бетона в основном определяются заполнителями, цементными гидратационными процессами и межфазной переходной зоной (ITZ, толщина 10–50 мкм). Свойства агрегатов (напр.g., плотность, форма, пористость и т. д.) имеют большое влияние на механическую прочность бетона, а также на модуль упругости, плотность и объемную стабильность [9]. Вяжущий продукт гидратации, включая твердую фазу, влажность и пористость, влияет на усадку и ползучесть [10]. ITZ обычно является самым слабым звеном в бетоне, который имеет относительно более высокую пористость и больше микротрещин и обогащен эттрингитом и Ca (OH) ₂ [11].

Чтобы улучшить морозостойкость бетона, были исследованы некоторые возможные измерения, такие как использование гидрофобных покрытий, добавление воздухововлекающих агентов и оптимизация матрицы с помощью модифицированного сырья [12,13,14].Было доказано, что резиновые заполнители снижают степень повреждения от замораживания – оттаивания [15]. Однако оптимальное содержание каучука и слабая межфазная связь между каучуком и матрицей до сих пор не исследованы и не решены. Между тем, резиновые заполнители обычно снижают механическую прочность бетона [16]. Использование нанокремнезема может эффективно улучшить микроструктуру и механическую прочность, что объясняется их пуццолановым эффектом, эффектом наполнителя и эффектом зародышеобразования [17].Следовательно, необходимо разработать морозостойкий бетон в сочетании с заполнителями из каучука и нанокремнезема, а также проанализировать механизм его разрушения при замораживании-оттаивании.

Морозостойкость и механические свойства зависят от структуры пор, такой как морфология пор и распределение пор по размерам [18]. Тогда морозостойкость и механические свойства повлияют на срок службы бетонной конструкции. Однако пористая структура бетона очень сложна и описывается многими ключевыми параметрами, такими как пористость, диаметр, длина хорды, удельная поверхность, коэффициент зазора и т. Д.[19]. Следовательно, как анализировать морозостойкость по этим ключевым параметрам пор, все еще остается очень важным вопросом, и необходимо предложить возможные корреляции между структурой пор и морозостойкостью бетона. Настоящая работа посвящена исследованию морозостойкости и пористой структуры бетонов с заполнителями из резины и нано-SiO ₂ .

2. Экспериментальная программа

2.1. Сырье и пропорция смеси

В состав смеси входят следующие материалы: цемент П.C. 32,5R, летучая зола, нанокремнезем, речной песок, крупный заполнитель, частицы резины, пластификатор и вода. Физико-химические свойства цемента показаны в. Свойства нано-SiO ₂ перечислены в. Размер частиц крупного заполнителя составляет от 5 мм до 20 мм, а его удельная плотность составляет 2,71 г / см ³ . Резиновые частицы производятся из переработанных отработанных шин, средний размер частиц составляет 140 мкм, а удельная плотность составляет 1,11 г / см ³ . Чтобы улучшить связь между резиной и матрицей, в этой статье используются и исследуются частицы как нормального, так и силанизированного каучука.

Таблица 1

Физические свойства и химический состав использованного цемента.

SO

Удельная плотность )

Вещество	CaO	SiO 2	Al 2 O 3	Fe 2 O 3	9022 9022 MgO	64,14	20,45	4,36	2,98	1,07	2,26
Удельная поверхность (м 2 / кг)			331
3. 15
Время начального схватывания (мин)			149
Время окончательного схватывания (мин)			204

Таблица 2

Свойства используемого нано-SiO ₂ .

Внешний вид	Средний диаметр (нм)	Удельная поверхность (м 2 / кг)	LOI (%)	Состав
Белый порошок	≤	4. 36	SiO 2 ≥ 99,9

Рецепт контрольного бетона показан на рис. Для исследования влияния нано-SiO ₂ , резины и силанизированного каучука на характеристики морозостойкого бетона на основе контрольного бетона были разработаны еще шесть смесей, как показано на рис. Нано-SiO ₂ добавляется путем частичной замены порошка (цемента и летучей золы) по массе. Содержание каучука и частиц силанизированного каучука рассчитывается по массе цемента и частично замещает песок по объему.

Таблица 3

Рецепт контрольного бетона (кг / м ³ ).

Смесь	Цемент	Зола-унос	Песок	Заполнитель	Вода	Пластификатор
Контроль	467		9027	9027 9027 9027

Таблица 4

Исследовательские параметры разработанных морозостойких бетонов.

Смесь	Nano-SiO 2 (по массе порошка,%)	Каучук (по массе цемента,%)	Силанизированный каучук (по массе цемента,%) )	44,4
NSC-0,5	0,5%	—	—	41,6
RC-5	—	5%
RC-7,5	—	7. 5%	—	33,5
MRC-5	—	—	5%	37,3
MR5N0,5	0,5%	— 5	— 5	30,6
MR5N3	3%	—	5%	38,4

2,2.

Методы испытаний

2.2.1. Цикл замораживания – оттаивания

Цикл замораживания – оттаивания проводится в соответствии с китайским стандартом GB / T50082-2009 [20].Кубические образцы для испытания на цикл замораживания – оттаивания изготавливаются и отверждаются, как описано в разделе 2.2.1. После 28 дней отверждения образцы погружают в воду примерно на 4 дня при температуре около 20 ° C. После этого образцы бетона помещаются в режим замораживания-оттаивания. После определенных циклов замораживания-оттаивания потеря массы и относительный динамический модуль упругости (RDME) измеряются с помощью скорости ультразвукового импульса.

2.2.2. Структура пор

Для анализа структуры пор бетона после испытания цикла замораживания-оттаивания используется коммерческий анализатор структуры пор (Airvoid, Hirek, Пекин, Китай).Каждый образец бетона разрезают и полируют на 6 квадратных ломтиков (100 мм × 100 мм × 10 мм). Затем места пересечения срезов бетона сканируются с помощью Airvoid с разрешением тестирования 2 мкм.

Параметры и характеристики пор должны иметь большое влияние на механические и морозостойкие свойства бетона [21]. Чтобы всесторонне и полностью проанализировать основные параметры пор, влияющие на характеристики бетона, в этой статье измеряется и рассчитывается средняя длина хорды поры ( м _л ), удельная площадь поверхности поры ( a ), содержание воздуха. ( A ) и средний коэффициент расстояния между порами ( L ).

L = {P4nl, PA≤4,3423A4nl [1,4 (PA + 1) 13 + 1], PA> 4,342

(4)

где l — диаметр поры. N — общее количество пор. n _l — количество пор в единице объема. S ₁ и S — это площадь пор и вся бетонная площадь, соответственно. P — объемная доля затвердевшего цементного теста без воздушных пор,%.

Чтобы охарактеризовать механизм распространения поровых структур в условиях циклов замораживания-оттаивания, поры бетона можно разделить на четыре типа в зависимости от распределения пор по размерам и результатов испытаний [22], как показано на рис.

Таблица 5

206327

Размер пор	Очень большие поры	Крупные поры	Средние поры	Маленькие поры
Диаметр (мкм)	27 –50			<20

2.2.3. Сканирующий электронный микроскоп (SEM) Test

В этой статье характеристики микроструктуры образцов бетона, поврежденных замораживанием-оттаиванием, наблюдались с помощью растрового электронного микроскопа FEI QUANTA 250 (FEI, Хиллсборо, Орегон, США).

3. Анализ результатов

3.1. Микроструктура бетона

показывает изображения, полученные на сканирующем электронном микроскопе образцов бетона. Продукт гидратации контрольного бетона представляет собой чешуйчатые кристаллы с крупными порами и рыхлой структурой; большие поры возникают из-за недостаточной гидратации цемента, что приводит к появлению большого количества кристаллов C – H в образце, показанном на a; в то же время количество флокулированных и сетчатых C – S – H и стержневидных хвостовиков, образующихся в результате реакции гидратации, относительно невелико, и получаемая структура не является плотной.После добавления определенного количества нано-SiO ₂ плотность цементного бетона значительно улучшается, а также значительно уменьшается содержание пор, что указывает на то, что нано-SiO ₂ улучшает внутреннюю структуру цементного бетона. Причина в том, что размер частиц нано-SiO ₂ мал. В соответствии с эффектом поверхности и малого размера количество атомов на поверхности увеличивается. В условиях большего количества ненасыщенных связей, более высокой поверхностной энергии и химической активности частиц легко объединяться с другими атомами для образования однородного и стабильного состояния.Добавление силилированного каучука может изменить микроструктуру частиц и пор бетона и улучшить адгезию между частицами каучука и бетоном [23]. Добавление силанированного каучука и нано-SiO ₂ влияет на микроструктуру бетона. На границе между продуктами гидратации и заполнителями бетона практически нет трещин, и они тесно связаны друг с другом. Распределение продуктов гидратации особенно равномерное. C – S – H и AFt в структуре больше, чем AFt эттрингита.В микроструктуре не обнаружено крупных пор и пустот.

Микроструктура контрольного образца ( a ), ( b ) NSC-0.5, ( c ) MRC-5, ( d ) MR5N3.

3.2. Потеря массы и относительный динамический модуль упругости

Морозостойкость бетона обычно описывается потерей массы и относительным динамическим модулем упругости (RDME) [24]. представлены коэффициенты потери массы и RDME проектируемых бетонов с заполнителями из резины.Как правило, эталонный бетон (контрольная смесь) имеет плохую морозостойкость, которая показывает очень большую массу и коэффициент потерь RDME даже после 100 циклов замораживания-оттаивания, а именно 4,42% и 68,1% соответственно. После добавления 5% или 7,5% резиновых заполнителей все бетонные смеси показывают более длительную жизнь при замерзании-оттаивании. Их коэффициенты потери массы не претерпевают явного снижения даже после 200 циклов замораживания-оттаивания. Однако и масса, и RDME резко уменьшаются после 200 циклов замораживания-оттаивания. По сравнению с RC-5, RC-7.5 показывает чуть меньшую потерю массы, что указывает на то, что слишком высокое содержание каучука не рекомендуется в морозостойком бетоне. Бетон с 5% -ным содержанием силанизированных резиновых заполнителей (MRC-5) имеет меньшую потерю массы, чем смесь RC-5, что соответствует положительному влиянию на прочность на сжатие в разделе 3. 1.

Коэффициенты потерь бетона с резиной ( a ) Масса, ( b ) RDME.

показывает отношения потерь массы и RDME разработанных бетонов, содержащих как резину, так и нано-SiO ₂ .В присутствии нано-SiO ₂ морозостойкость бетона повышается на основе результатов потери массы и потери RDME. Однако улучшение стабильности массы не такое большое, как у RDME. Морозостойкий бетон с добавлением силанизированного каучука и нано-SiO ₂ может сохранять относительно более высокие значения массы и RDME даже после 300 циклов замораживания-оттаивания. Например, MR5N0.5 и MR5N3 все еще содержат примерно 70% RDME. Это указывает на наличие положительного синергетического эффекта между силанизированным каучуком и нано-SiO ₂ на морозостойкость.

Коэффициенты потерь бетона с резиной и нано-SiO ₂ ( a ) Масса, ( b ) RDME.

В этом исследовании масса бетона в первую очередь увеличивается из-за поглощения воды. После более чем 125 циклов замораживания – оттаивания масса образца снижается. Это явление также в полной мере показывает, что при оценке морозостойкости бетона потеря его массы является переменным параметром. Когда значение параметра меняется на отрицательное, это означает, что бетон имеет макроразрушение [25].Прочность на сжатие и модуль упругости линейно уменьшаются с увеличением циклов замораживания-оттаивания, особенно после 250 циклов замораживания-оттаивания. Однако тенденция изменения RDME совершенно иная. После 50 циклов замораживания-оттаивания RDME начинает резко снижаться, примерно до 15% при 175 циклах замораживания-оттаивания. Qin et al. [26] исследовали микроскопические изменения пористой структуры затвердевшего бетона при циклах замерзания – оттаивания. Результаты показывают, что бетон с коэффициентом зазора между порами 0,405 мм и 2.При содержании воздуха 38% он выдерживает более 300 циклов замораживания-оттаивания. Серьезные микроповреждения возникают примерно после 200 циклов замораживания-оттаивания, а затем повреждения от замораживания-оттаивания быстро возрастают.

Подводя итог, необходимо добавить соответствующее содержание резинового заполнителя и нано-SiO ₂ для разработки морозостойких бетонов, учитывая как механическую прочность, так и морозостойкость. В данном исследовании рекомендуется использовать 5% силанизированного каучука и 3% нано-SiO ₂ , а именно смесь MR5N3.

3.3. Распределение хорды пор по длине

показывает распределение хорд по длине спроектированных бетонов. Длина хорды до пика представлена ​​в следующем порядке: RC-7.5> MRC-5> NSC-0.5> MR5N3> Control. Таким образом, эталонная бетонная смесь имеет больше мелких пор, чем другие смеси. Резина и нано-SiO ₂ имеют тенденцию уменьшать общие поры. Добавление нано-SiO ₂ может уплотнить микроструктуру за счет пуццоланового эффекта. Он помогает улучшить степень гидратации и произвести больше геля C – S – H, реагируя с Ca (OH) ₂ , а затем заполняет мелкие поры [27].Бетоны с заполнителями из каучука имеют такие же широкие пики, что и эталонные, но длина хорды до пика имеет тенденцию к увеличению, что означает, что у них больше крупных пор. Леонид и др. [28] исследовали развитие распределения пор по размерам после циклов замораживания-оттаивания с помощью порозиметра проникновения ртути. Повышенная пористость при замораживании-оттаивании обычно концентрируется в малых и средних порах от 25 до 150 нм. Критический диаметр поры имеет тенденцию становиться все больше и больше с увеличением циклов замораживания-оттаивания.

Распределение пор по длине хорды.

и показывают числа и пропорции различных диапазонов пор, соответственно. Размер пор менее 200 мкм занимает более 75% от общего числа пор, а поры среднего размера (20–50 мкм) составляют большую часть, чем поры других типов. Пористая структура морозостойких бетонов с добавлением резины и нано-SiO ₂ значительно улучшена. Добавление агрегатов каучука является наиболее важным фактором в структуре пор, за которым следуют агрегаты силанизированного каучука, а также каучук и нано-SiO ₂ .В этом исследовании смесь MR5N3 имеет соответствующее содержание силанизированного каучука и нано-SiO ₂ , занимая более 90% пор размером менее 200 мкм, что приводит к ее улучшенным свойствам, таким как прочность на сжатие и морозостойкость.

Процентное соотношение типов пор.

3.4. Удельная поверхность пор

показывает удельную поверхность пор. Бетоны с добавлением резины и / или нано-SiO ₂ имеют относительно более высокую удельную поверхность пор, что согласуется с исследованиями Zhu et al.[29]. Чтобы понять влияние удельной площади поверхности пор на морозостойкость, анализируются корреляции между удельной площадью поверхности пор и потерей массы и потерей RDME, как показано на рис. Предлагаются две линейные модели для описания их взаимосвязей. С увеличением удельной поверхности пор морозостойкость бетона увеличивается с меньшим коэффициентом потери массы и более высоким коэффициентом RDME.

Удельная поверхность пор.

Корреляция между удельной поверхностью пор и коэффициентом потерь ( a ) массой, ( b ) RDME.

представляет влияние циклов замораживания-оттаивания на общую площадь пор. После определенного количества циклов замораживания-оттаивания общая площадь пор бетона имеет тенденцию к увеличению. По сравнению с модифицированным морозостойким бетоном общая площадь пор в эталонном бетоне имеет наибольшее начальное значение и наиболее быстрое развитие. Увеличение общей площади пор уменьшается за счет использования заполнителей из нормального или силанизированного каучука. Бетон с нано-SiO ₂ имеет такую ​​же общую площадь пор, что и контрольный бетон.Это указывает на то, что резина может усилить эластичность пор, а затем улучшить морозостойкость.

Влияние циклов замораживания – оттаивания на общую площадь пор.

3.5. Air Content

Содержание воздуха или пористость сильно влияют на морозостойкость затвердевшего бетона. показывает содержание воздуха в различных бетонах. Добавление резиновых заполнителей приводит к увеличению содержания воздуха, в то время как нано-SiO ₂ способствует незначительному снижению содержания воздуха. Распределение содержания воздуха сильно различается для разных бетонных смесей, как показано на.Содержание воздуха представляет собой порядок RC-7. 5> MRC-5> NSC-0.5> MR5N3> Control. Распределение содержания воздуха в рис. Показывает аналогичную тенденцию к распределению длины хорды в. В этом исследовании также изучается влияние содержания воздуха на потерю массы и RDME бетона, как показано на рис. С увеличением содержания воздуха в бетоне потеря массы после испытания на замораживание-оттаивание снижается, и процент RDME сохраняется на относительно высоком уровне. Следовательно, высокое содержание воздуха обычно приводит к лучшей морозостойкости.Потеря массы может быть уменьшена на 1,5%, а RDME увеличена на 10% при дополнительном содержании воздуха 1%. Наклоны аппроксимирующих кривых становятся меньше в условиях содержания воздуха выше 4%. Поэтому морозостойкий бетон с добавлением резины и нано-SiO ₂ рекомендуется при содержании воздуха менее 4%.

Взаимосвязь между распределением длины хорды и содержанием воздуха.

Взаимосвязь между содержанием воздуха и морозостойкостью.

Чтобы проанализировать изменение содержания воздуха во время повреждения от замораживания – оттаивания, изменение содержания воздуха проверяется после каждого из 50 циклов замораживания – оттаивания, как показано на рис. Содержание воздуха постоянно увеличивается с увеличением циклов замораживания-оттаивания. Влияние циклов замораживания – оттаивания на развитие воздухоносности в разных бетонах очень похоже. После 50-кратного цикла замораживания-оттаивания все содержание воздуха кажется лишь слегка увеличенным, в то время как очевидное увеличение можно наблюдать после 100-кратного цикла замораживания-оттаивания. Эталонный бетон без каучука и нано-SiO ₂ показывает самое быстрое развитие содержания воздуха, что означает, что его повреждение от замерзания-оттаивания распространяется быстро.Смесь MR5N3 имеет самый медленный рост содержания воздуха, что указывает на то, что 5% агрегатов силанизированного каучука и 3% нано-SiO ₂ имеют положительный синергетический эффект на морозостойкость. Мелкие заполнители каучука могут заполнять некоторые поры и особенно улучшать их эластичность, а затем повышать морозостойкость [30]. Однако межфазная связь между нормальной резиной и матрицей очень слабая из-за отсутствия химической реакции между нормальной резиной и вяжущей матрицей. Таким образом, предполагается, что модифицированные резиновые агрегаты после силанизации увеличивают межфазную связь, а затем и морозостойкость.

Влияние цикла замораживания – оттаивания на содержание воздуха.

Между тем, в этой статье также проводится статистический анализ количества пор на единицу площади в бетоне после циклов замораживания – оттаивания. Более высокое увеличенное количество пор на единицу площади указывает на худшую морозостойкость, как показано на и. Повреждение от замораживания-оттаивания возникает из-за комбинированного действия повторяющегося напряжения расширения при морозе и непрерывной миграции воды [31].Изменение пор во времени отражает механизм разрушения бетона при замерзании и оттаивании. Замораживание-оттаивание сначала происходит вокруг больших пор, что приводит к повреждению микротрещиной, и вода перемещается внутрь бетона по микротрещине. Это приводит к увеличению количества макропор на начальном этапе циклов замораживания – оттаивания. С увеличением циклов замораживания-оттаивания вода продолжает мигрировать, что вызывает более незначительные повреждения при повторяющихся стрессах замораживания-оттаивания, а затем значительно увеличивается количество мелких пор. После длительных повторяющихся циклов замораживания-оттаивания мелкие и средние поры соединяются между собой, количество крупных пор в конструкции резко увеличивается, и бетон повреждается из-за разрушения.

Влияние цикла замораживания – оттаивания на количество пор на единицу площади.

Таблица 6

Увеличение числа пор при циклах замораживания – оттаивания.

Смесь	Циклы замораживания – оттаивания	Увеличение числа пор (%)
		Мелкие поры <20 мкм	Средние поры 20–50 мкм

50–50–200
50–200 90

Очень большие поры > 200 мкм
Контроль	0–50	36. 1	35.5	23.3	3.6
	50–100	19.5	26.5	27.1	2.2
RC-7.5	0–50	18.7	21.5	22.2	0. 5
	50–100	10.4	12.2	15.8	0.2
MRC-5	0–50	17.5	19.6	18.4	0.1
	50–100	9,6	11,2	13,2	0,3
NSC-0,5	0–50	34,1	32,0		23,6 100	15,3	14,6	18,5	2,1
	MR5N3	0–50	16,4	16,8	15,6	2,0
6		14,7	15,1	1,1

С увеличением циклов замораживания – оттаивания абсолютное количество пор увеличивается, но темпы роста уменьшаются. Основываясь на анализе скорости роста числа пор после различных циклов замораживания-оттаивания, он показывает, что количество пор резко увеличивается в первые 50 циклов замораживания-оттаивания, особенно в средней поре. Размер пор изменяется от большого к маленькому в порядке Контроль> NSC0,5> RC-7,5> MRC-5> MR5N3, а скорость роста очень больших пор является наименьшей.В начале цикла замораживания – оттаивания микро- и нанопоры расширяются под действием мороза и возникают микроповреждения, что проявляется в резком увеличении количества мелких и средних пор в бетоне. С постепенным увеличением времени замораживания-оттаивания микроповреждения приводят к соединению и расширению мелких пор, образуя макропоры, и количество пор на всех уровнях увеличивается с увеличением времени замораживания-оттаивания. Увеличение количества сверхбольших пор является основным фактором, влияющим на повреждение от замораживания – оттаивания.

3.6. Средний коэффициент расстояния между порами

Коэффициент расстояния между порами представляет собой среднее расстояние между каждой порами, которое является наиболее важным фактором, влияющим на морозостойкость бетона. Больший коэффициент расстояния между порами приводит к худшей морозостойкости из-за большего гидростатического давления и осмотического давления, создаваемого водой в порах бетона во время замерзания и оттаивания. Напротив, чем меньше коэффициент расстояния между порами, тем лучше морозостойкость бетона.Коэффициенты зазора между порами различных бетонов показаны на рис. Средний коэффициент расстояния между порами от малых до больших составляет NSC-0,5 <Контроль

Средний коэффициент зазора между порами в бетоне.

анализирует изменение коэффициента расстояния между порами после циклов замораживания-оттаивания. Согласно теории Фагерлунда [32], гидростатическое давление, вызванное замерзанием воды в порах бетона, прямо пропорционально квадрату расстояния между порами.Большее расстояние между порами приводит к более длительному потоку жидкой воды в соседние поры. Чем больше времени требуется, тем выше давление воды, создаваемое водой, протекающей по капиллярным каналам. Когда давление воды превышает прочность бетона на сжатие, происходит разрушение бетона. Как правило, воздухововлекающий агент используется в бетоне для введения закрытых и относительно однородных микропор, затем смягчает расширение водяного давления пор и перекрывает канал просачивания воды, тем самым улучшая морозостойкость бетона [33].

Влияние цикла замораживания – оттаивания на средний коэффициент расстояния между порами.

В этой статье также исследуется взаимосвязь между средним коэффициентом расстояния между порами L и морозостойкостью, включая потерю массы и RDME, как показано на. С увеличением коэффициента межпорового пространства увеличивается скорость потери массы и уменьшается РДМЭ, а именно снижается морозостойкость бетона. После 300 циклов замораживания-оттаивания RDME бетона с силанизированным каучуком и нано-SiO ₂ составляет более 65%, в то время как скорость потери массы составляет менее 4%.Наилучший морозостойкий бетон соответствует коэффициенту зазора пор около 330 мкм. Таким образом, морозостойкость бетона, содержащего силанизированный каучук и нано-SiO ₂ , лучше, чем у обычного бетона.

Взаимосвязь между средним коэффициентом расстояния между порами и морозостойкостью.

4. Выводы

В данной работе разрабатываются морозостойкие бетоны на основе резиновых заполнителей и нано-SiO ₂ , исследуются их поровые структуры и механизм повреждения при замораживании-оттаивании.Испытывают потерю массы, относительный динамический модуль упругости, длину хорды, удельную поверхность, содержимое и коэффициенты распределения пор. Основные выводы в этой статье можно резюмировать:

• Добавление соответствующего количества резиновых заполнителей может значительно улучшить морозостойкость бетона, но обычно снижает механическую прочность. Необходимо добавить нано-SiO ₂ , чтобы частично компенсировать потерю прочности. Силанизация каучука может дополнительно улучшить межфазную связь между каучуком и матрицей, таким образом улучшая прочность и морозостойкость.

• С точки зрения прочности на сжатие и морозостойкости бетон, содержащий 5% силанизированного каучука и 3% нано-SiO ₂ , является лучшей модифицированной смесью, которая рекомендуется для создания морозостойкого бетона.

• Степень повреждения увеличивается с увеличением циклов замораживания – оттаивания, что приводит к постоянному снижению потери массы и динамического модуля упругости. Высокоэластичная резина улучшает жесткость, размер пор и распределение пор, что значительно увеличивает морозостойкость.

• Более однородное распределение пор позволяет выдерживать более высокое давление расширения, вызванное замерзанием, что способствует лучшей морозостойкости. С увеличением циклов замораживания-оттаивания площадь и диаметр пор увеличиваются, и увеличение диаметра пор является более значительным, чем увеличение площади.

• Структура пор и морозостойкость могут быть охарактеризованы длиной хорды, удельной поверхностью, содержанием воздуха и средним коэффициентом расстояния между порами. В данном исследовании предлагается комплексно использовать эти параметры в качестве количественных показателей оценки морозостойкости.

Основные выводы подтвердили, что силанизированная резина и нано-SiO ₂ могут улучшить морозостойкость бетона, что станет эффективным инструментом для улучшения характеристик бетона. Дальнейшие исследования необходимы для изучения эффектов долговечности морозостойкого бетона и его практических инженерных применений.

Вклад авторов

Концептуализация, J.F. and L.Z .; методология, программное обеспечение и проверка, J.F .; формальный анализ, расследование, ресурсы, курирование данных, L.Z .; письменность — оригинальная черновая подготовка, Л.З. и J.S .; написание — обзор и редактирование, J.F. and J.S .; визуализация, J.S .; наблюдение, J.F .; управление проектом, привлечение финансирования, L.Z. Все авторы прочитали и согласились с опубликованной версией рукописи.

МОРОЗОСТОЙКОСТЬ МОЛОДОГО БЕТОНА

В ЗИМНИЙ СТРОИТЕЛЬНОЙ ПРАКТИКЕ В ОПРЕДЕЛЕННЫХ ОБСТОЯТЕЛЬСТВАХ МОЖЕТ БЫТЬ ВАЖНО УЗНАТЬ ВРЕМЯ, КОГДА НЕОБХОДИМЫЕ МЕРЫ ПРЕДОСТОРОЖНОСТИ ДЛЯ ЗАЩИТЫ ОТ МОРОЗА МОЛОДОГО БЕТОНА. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПРОДОЛЖИТЕЛЬНОСТИ, КОТОРОЕ НЕОБХОДИМЫ ТАКИЕ МЕРЫ ПРЕДОСТОРОЖНОСТИ, ЯВЛЯЕТСЯ ПРЕДМЕТОМ МНОГИХ ИССЛЕДОВАНИЙ И ИССЛЕДОВАНИЙ. РЕЗУЛЬТАТЫ ЭТОЙ РАБОТЫ ЧАСТИЧНО ВОПЛОЩАЮТСЯ В ДИРЕКТИВАХ RILEM ПО ЗИМНЕМУ БЕТОНУ. НАСТОЯЩАЯ СТАТЬЯ ОПИСЫВАЕТ РАЗРАБОТКУ УСТРОЙСТВА ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ КОНТРАКЦИИ, КОТОРАЯ ДОПУСКАЕТ ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПЕРИОДА ЗАЩИТЫ ОТ МОРОЗЖЕНИЯ МОЛОДОГО БЕТОНА ПРОСТОЙ СПОСОБ, БЕЗ ТРЕБОВАНИЯ СОСТАВА БЕТОНА И СВОЙСТВА СВОИХ СВОЙСТВ.ВСЕ, ЧТО НЕОБХОДИМО — ОПРЕДЕЛЕНИЕ АБСОЛЮТНОГО СОДЕРЖАНИЯ ВОДЫ СВЕЖЕГО СМЕШАННОГО БЕТОНА. КОГДА ВЫПУСКНАЯ БЮРЕТКА УСТРОЙСТВА ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ КОНТРАКТА ПОКАЗЫВАЕТ, ЧТО СОГЛАСИЕ ДОСТИГЛА СТОИМОСТИ, СООТВЕТСТВУЮЩЕЙ ПРИМЕРНО 4% ВОДЫ ДЛЯ СМЕШИВАНИЯ, МОЛОДОЙ БЕТОН С уверенностью можно считать морозостойким. ЕСЛИ ТРЕБУЕТСЯ ЗАВЕРШЕННЫЙ БЕТОН, КОТОРЫЙ НЕОБХОДИМ ВЫДЕРЖИВАТЬ ЧАСТОТЫ ЗАМЕРЗАНИЯ И ЗАМЕРЗАНИЯ ИЛИ УСТОЙЧИВОСТЬ К НАПАДЕНИЯМ ОТЕЛЯЮЩИХ СОЛЕЙ, НЕОБХОДИМО УДОВЛЕТВОРИТЬ ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ УСЛОВИЯ.В НАСТОЯЩЕЕ ВРЕМЯ ПРОДОЛЖАЮТСЯ ИСПЫТАНИЯ В ГЛАВНОЙ ЛАБОРАТОРИИ PERLMOOSER ZEMENTWERKE AG, ПРЕДНАЗНАЧЕННЫЕ ДЛЯ ИЗУЧЕНИЯ ПРОЧНОСТИ БЕТОНА С ПОМОЩЬЮ УСТРОЙСТВА ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ КОНТРАКТА. РЕЗУЛЬТАТЫ ДАННЫХ ИСПЫТАНИЙ БУДУТ ОФИЦИАЛЬНЫМ КУРСОМ. / АВТОР /

• Дополнительные примечания:
• Авторов:
• Дата публикации: 1967-3

Информация для СМИ

Предмет / указатель терминов

Информация для заполнения

• Регистрационный номер: 00212514
• Тип записи: Публикация
• Файлы: TRIS
• Дата создания: 19 апреля 1994 г., 00:00

Защита от замерзания: основы, практика и экономика

Защита от замерзания: основы, практика и экономика — Том 1

---

Введение

В этой главе представлена ​​информация о важных аспектах методы защиты от замерзания без сложных уравнений и концепций. Более подробная информация представлена ​​в следующих главах. Ссылки не включены в этой главе, чтобы уменьшить ее размер и упростить чтение.

Чувствительность культур и критическая температура

Заморозки посевов вызваны не низкими температурами, а в основном из-за внеклеточного (т.е. не внутри клеток) образования льда внутри растений ткань, которая вытягивает воду и обезвоживает клетки и вызывает повреждение клетки. После холодных периодов растения, как правило, укрепляются от обморожения и они теряют твердость после оттепели.Комбинация этих и других факторы определяют температуру, при которой лед образуется внутри растительной ткани и при возникновении повреждений. Количество повреждений от мороза увеличивается с повышением температуры. падает, и температура, соответствующая определенному уровню повреждения, называется «критическая температура» или «критическая температура повреждения», и ей дается условное обозначение T _c . Как правило, наиболее критические температуры определяется в исследованиях камеры роста путем охлаждения с фиксированной скоростью до заданная температура, которая поддерживается в течение 30 минут. Тогда процент повреждение зафиксировано.

Категории по морозостойкости овощей и др. садовые растения приведены в таблицах 4.1 и 4.2. Для агрономических и других полевые культуры, диапазоны критических температур повреждения приведены в таблице 4.5. Критические значения температуры приведены для миндаля (таблица 4.6), других лиственных пород. древесные культуры и виноградная лоза (Таблица 4.7 и 4.8), мелкоплодные лозы, киви и клубника (таблица 4.9) и цитрусовые (таблица 4.10). В большинстве этих таблиц T ₁₀ и T ₉₀ значения представлены, где T ₁₀ и T ₉₀ — температуры, при которых 10 процентов и 90 процентов товарной продукции растениеводства, вероятно, будет поврежден. Как правило, как T ₁₀ , так и T ₉₀ температура увеличивается со временем после начала развития почек до стадия мелких орехов или плодов, когда посевы наиболее чувствительны к замораживанию. Значение T ₉₀ довольно низкое в начале роста, но оно увеличивается быстрее, чем T ₁₀ и мало разница между T ₁₀ и T ₉₀ при посеве самый чувствительный. Значения T _c для лиственных садов и виноградники различаются в зависимости от фенологической стадии (Таблицы 4.6-4.8). Фотографии, показывающие общие фенологические стадии многих из этих культур можно найти на Интернет, в том числе такие сайты, как Fruit.prosser.wsu.edu/frsttables.htm или www.msue.msu.edu/vanburen/crittemp.htm. Хотя T _c значения предоставить некоторую информацию о том, когда запускать и останавливать активную защиту от замерзания методы, их следует использовать с осторожностью. Как правило, T _c Значения представляют температуру бутонов, цветов или мелких плодов, если известно уровень повреждений не наблюдался. Однако измерить чувствительность сложно. ткани растений, и эти температуры могут отличаться от температуры воздуха, что обычно измеряют производители. За исключением крупных фруктов (например, апельсинов), температура бутонов, цветов и мелких плодов обычно ниже температуры воздуха, поэтому методы активной защиты следует запускать и останавливать при более высокой температуре. температуры, чем указано в таблицах в главе 4. Для крупных плодов, например цитрусовые, вечерняя температура воздуха часто опускается быстрее, чем у фруктов температура, поэтому обогреватели или ветряные машины могут быть запущены, когда температура воздуха находится на уровне или немного ниже температуры T _c .В T _c Значения в главе 4 содержат указания по времени активности методы защиты, но значения следует использовать с осторожностью из-за других такие факторы, как разница между температурой растений и воздухом; степень закаливание; и концентрация активных зародышей льда (INA) бактерии.

Пассивная защита

Пассивная защита включает в себя реализованные методы перед морозной ночью, чтобы избежать необходимости в активной защите. Главный пассивные методы:

• сайт выбор;

• управление холодным воздухом дренаж;

• селекция растений;

• кроны деревьев;

• питательные растения управление;

• правильная обрезка;

• растительные покровы;

• избегая почвы выращивание;

• орошение;

• снятие крышки посевы;

• почвенные покровы;

• покраска багажника и обертки

• для борьбы с бактериями; и

• дата посадки для однолетних посевы.

Пассивные методы обычно менее затратны, чем активные. и часто преимуществ достаточно, чтобы исключить необходимость в активных защита.

Выбор площадки и менеджмент

Производители обычно знают, что некоторые пятна более подвержены повреждение мороза, чем другие. Первый шаг в выборе участка для новой посадки — поговорить с местным населением о том, какие культуры и сорта подходят для площадь. Местные производители и консультанты по распространению растений часто хорошо разбираются в какие места могут быть проблематичными.Как правило, низкие места в местных топография имеет более низкие температуры и, следовательно, больший ущерб. Однако ущерб может иногда встречаются на одном участке посевной площади, а не на другом, без очевидные топографические различия. В некоторых случаях это может быть связано с различия в типе почвы, которые могут повлиять на теплопроводность и накопление тепла в почва.

Сухие песчаные почвы лучше переносят тепло, чем сухая тяжелая глина почвы, и обе передают и хранят тепло лучше, чем органические (торфяные) почвы.Когда влажность близка к полевой (то есть через день или два после тщательного увлажнение почвы), почвы имеют условия, наиболее благоприятные для жары передача и хранение. Однако органические почвы имеют плохую теплоотдачу и хранение. независимо от содержания воды. При выборе сайта в регионе, подверженном заморозки, избегать посадки на органических почвах.

Холодный воздух плотнее теплого, поэтому он течет вниз и накапливается в низинах, как вода во время наводнения (рис.6.4). Следовательно, один следует избегать посадки в низинных, холодных местах, за исключением случаев адекватной рентабельности методы активной защиты включены в долгосрочную стратегию управления. Это важно как в региональном, так и в фермерском масштабе. Например, на региональном дно долин у рек обычно холоднее, чем склоны выше. Эти места также можно определить по топографическим картам, собрав данные о температуре, а также путем определения мест, где в первую очередь формируются низкоуровневые наземные туманы.В низких местах ночи обычно более холодные, когда небо чистое и дует ветер. слабый, в течение всего года. Соответственно, измерения температуры для идентификации Холодные пятна можно делать в любое время года.

Посадка лиственных культур на склонах, обращенных к солнцу задерживает весеннее цветение и часто обеспечивает защиту. Субтропические деревья — это лучше всего высаживать на склонах, обращенных к солнцу, где почва и урожай могут получать и хранить больше прямой энергии от солнечного света.

Осушение холодным воздухом

Деревья, кусты, насыпи земли, стога сена и заборы иногда используется для регулирования воздушного потока вокруг сельскохозяйственных угодий и надлежащего размещение может повлиять на вероятность повреждения от мороза. Тщательное изучение топографические карты часто могут предотвратить серьезные проблемы, связанные с заморозками. Также использование дымовых шашек или других дымообразующих устройств для изучения нисходящего потока холодный воздух ночью может быть информативным. Эти исследования нужно проводить по ночам. с радиационно-морозостойкими характеристиками, но не обязательно при температуре ниже нуля.После того, как станет известна схема отвода холодного воздуха, необходимо правильно размещение препятствий отвода может обеспечить высокую степень защита.

Если урожай уже существует в холодном месте, есть несколько методы управления, которые могут помочь снизить вероятность повреждения от мороза. Любой препятствия, препятствующие оттоку холодного воздуха от сельскохозяйственных культур по склону, должны быть удаленный. Этими препятствиями могут быть живые изгороди, заборы, тюки сена или плотный растительность, расположенная на склоне поля.Планировка земли может иногда улучшают отвод холодного воздуха через растение, чтобы поступающий холодный воздух продолжает проходить через урожай. Ряды в садах и виноградниках должны быть ориентированным на естественный отвод холодного воздуха из растений. Тем не менее преимущества ориентации рядков сельскохозяйственных культур для улучшения дренажа холодного воздуха должны быть уравновешивают недостатки из-за большей эрозии и других неудобств. Стерня травы и растений на участках, расположенных выше по склону, может сделать воздух холоднее и улучшит отвод холодного воздуха в урожай.Температура воздуха измеряется в пределах виноградники и цитрусовые сады с растительными остатками или травяным покровом, как правило колеблется от 0 ° C до 0,5 ° C холоднее, чем виноградники и цитрусовые сады с оголенной почвой, в зависимости от почвенных условий и погоды. Без присутствует урожай, различия, вероятно, будут больше. Следовательно, обнажив подъем почвы вверх от сельскохозяйственных культур обычно приводит к повышению температуры воздуха над Подъем почвы и меньшая вероятность попадания холодного воздуха в урожай.

Выбор растений

Важно выбирать растения, которые цветут поздно, чтобы уменьшить вероятность повреждения из-за замерзания, а также выбрать растения, которые больше устойчив к замерзанию. Например, лиственные фруктовые деревья и виноградная лоза обычно не повреждаются морозом ствол, ветви или спящие почки, но они получают повреждения по мере развития цветов и мелких плодов или орехов. Выбор лиственные растения, у которых позднее распускание почек и цветение обеспечивают хорошее защиты, потому что вероятность и риск повреждения от мороза быстро снижается в весна.Среди цитрусовых выбирайте более устойчивые сорта. Например, лимоны — это наименее устойчивы к морозам, за ними следуют лайм, грейпфрут, танжело и апельсины, которые наиболее терпимы. Также известно, что тройчатый подвой апельсина улучшить морозостойкость цитрусовых по сравнению с другими подвоями.

Для однолетних полевых и пропашных культур, определение даты посева что сводит к минимуму возможность отрицательной температуры. В некоторых Например, полевые и пропашные культуры не высаживаются непосредственно на открытом воздухе, а высаживают в защищенных условиях и пересаживают в поле после опасности замораживания прошло.Несколько прикладных программ Excel по вероятности и риски включены в эту книгу, и их использование обсуждается в и глава о рисках. Если невозможно избежать отрицательных температур, выберите культуры. сажать исходя из их переносимости отрицательных температур.

Навес

В Южной Калифорнии выращивают промежуточные посадки цитрусовых. и финиковые пальмы, отчасти потому, что финиковые пальмы защищают растения от мороза. цитрусовые деревья. Поскольку у фиников также есть товарный продукт, это эффективный метод защиты от замерзания без необходимости экономические потери.В Алабаме некоторые производители пересаживают сосны небольшими Посадки мандаринов Сацума и сосны усиливают длинноволновую нисходящую волну. радиации и обеспечивают защиту мандаринам. Теневые деревья используются для защитить кофейные растения от повреждений морозом в Бразилии.

Питание растений менеджмент

Нездоровые деревья более восприимчивы к морозам и морозам. удобрение улучшает здоровье растений. Кроме того, деревья, которые неправильно удобренные, как правило, теряют листья раньше осенью и зацветают раньше родник, повышающий восприимчивость к морозам.Тем не менее взаимосвязь между конкретными питательными веществами и повышенной сопротивляемостью неясна, и в литературе много противоречий и частичных толкований. В общие азотные и фосфорные удобрения перед морозами стимулируют рост и увеличивает восприимчивость к морозам. Для усиления закаливания растений, Избегайте внесения азотных удобрений в конце лета или в начале осени. Однако фосфор также важен для деления клеток и, следовательно, является важен для восстановления тканей после замораживания.Калий обладает благоприятным влияет на регуляцию воды и фотосинтез у растений. Однако исследователи делятся о пользе калия для защиты от замерзания.

Борьба с вредителями

Применение пестицидных масел на цитрусовых увеличивают повреждение от мороза, и следует избегать нанесения незадолго до мороза время года.

Правильная обрезка

Для виноградных лоз рекомендуется поздняя обрезка, чтобы задержать рост и цветение.Двойная обрезка часто бывает полезной, потому что ресурсная древесина все еще остается доступны для производства после сильных морозов. Обрезка нижних ветвей сначала лозы, а затем возвращение к обрезке более высоких ветвей — хорошая практика потому что нижние ветви более подвержены повреждениям. Обрезка виноградной лозы, чтобы поднять фрукты, расположенные выше над землей, обеспечивают защиту, потому что температура во время морозные ночи обычно увеличиваются с высотой. Поздняя обрезка цитрусовых приводит к большей физиологической активности в период зимних морозов.Цитрусовые обрезку следует завершить задолго до наступления морозов. Например, серьезный повреждение было отмечено у цитрусовых, которые были выращены в октябре, когда заморозки произошло в декабре. Если лиственные деревья выращиваются в достаточно благоприятном климате холод, чтобы вызвать повреждение спящих почек, тогда деревья не следует обрезать. В противном случае обрезку лиственных деревьев можно проводить в период покоя с небольшими затратами. проблемы.

Покровы

Покровы рядков растений теплее ясного неба и, следовательно, увеличивают нисходящее длинноволновое излучение ночью в дополнение к уменьшению конвекционные тепловые потери в воздух.Съемные соломенные покрытия и синтетические материалы обычно используются. Из-за затрат на рабочую силу этот метод в основном используется на небольших посадках невысоких растений, не требующих прочного каркаса. Иногда проблемы с заболеванием возникают из-за недостаточной вентиляции. Тканые и спанбонд полипропиленовые пластмассы иногда используются для защиты дорогостоящих посевы. Степень защиты варьируется от 1 ° C до 5 ° C, в зависимости от толщины пластика. Белый пластик иногда используют в детской. подвой, но не для плодовых и овощных культур.Частичное покрытие виноградных лоз черный полиэтилен увеличивает температуру воздуха рядом с листва на целых 1,5 ° C. Однако прозрачный пластик обычно больше эффективный.

Избегать почвы обработка почвы

Обработка почвы создает воздушные пространства в почве, и это должно следует избегать в морозные периоды. Воздух — плохой проводник тепла и низкая удельная теплоемкость, почвы с большим количеством воздушных пространств будут склонны к переносят и хранят меньше тепла.Если почва обрабатывается, уплотнение и полив почва улучшит теплопередачу и хранение.

Орошение

Когда почвы сухие, появляется больше воздушных пространств, которые препятствуют теплопередача и хранение. Поэтому в засушливые годы улучшается защита от замерзания. за счет увлажнения сухих почв. Цель состоит в том, чтобы поддерживать влажность почвы вблизи поля. емкость, которая обычно представляет собой содержание воды от 1 до 3 дней после тщательного смачивание. Нет необходимости глубоко увлажнять почву, потому что большую часть ежедневного передача тепла и накопление происходит в верхних 30 см.Увлажнение почвы будет частым делает его темнее и увеличивает поглощение солнечного излучения. Однако когда поверхность мокрая, тогда испарение также увеличивается и потери энергии на испарение, как правило, уравновешивает преимущества лучшего излучения абсорбция. Лучше всего увлажнять сухую почву до наступления заморозков, поэтому что солнце может согреть почву.

Удаление покровных культур

Для пассивной защиты от замерзания лучше удалить все растительность (покровные культуры) из садов и виноградников.Удаление покровных культур увеличивает поглощение излучения почвой, что улучшает передачу энергии и хранение. Также известно, что покровные культуры содержат более высокие концентрации бактерии, обладающие активностью образования льда (INA), чем многие садовые и виноградные культуры, поэтому наличие растительности на полах фруктовых садов и виноградников увеличивает количество бактерий INA концентрация на урожае и, следовательно, возможность повреждения заморозками.

Как правило, скашивание, культивация и опрыскивание гербицидами методы удаления растительности на полу.По возможности покровную культуру следует скошен достаточно рано, чтобы остатки разложились или срезанная растительность следует удалить. Для травы выше примерно 5 см разница небольшая. температура поверхности пола в саду, но температура поверхности увеличивается по мере того, как купол становится короче, до максимальной минимальной температуры поверхности для голых почва. Минимальная разница температур поверхности пола в саду составляет 2 ° C. были зарегистрированы между голой почвой и травой высотой 5 см.Однако воздух разница температур может быть менее 2 ° C. Выращивание должно нужно сделать до наступления морозов, а почву следует утрамбовать и орошается после выращивания для улучшения теплопередачи и хранения. В наиболее эффективным методом является использование гербицидов для уничтожения напольной растительности или сохранения вниз по росту. Опять же, это нужно делать заблаговременно до морозов. период.

Почвенные чехлы

Пластиковые чехлы часто используются для утепления почвы и увеличения защита.Прозрачный пластик согревает почву больше, чем черный пластик, и намокает. почва перед нанесением пластика еще больше повышает эффективность. Иногда вегетативная мульча используется во время покоя древесных культур, чтобы предотвратить повреждение к корням из-за промерзания и пучения почвы; однако вегетативная мульча уменьшает передача тепла в почву и, следовательно, повышение морозостойкости садовых культур после распускания почек. В общем, вегетативная мульча рекомендуется только для в местах, где существует проблема промерзания и пучения почвы.Для нелистных сады, обрезка краев деревьев позволяет лучше переносить радиацию на почва под деревьями и может улучшить защиту.

Покраска ствола и обертывание

Кора лиственных деревьев иногда трескается, когда есть большие колебания температуры от теплого дня до морозной ночи. Картина стволы с внутренней латексной краской на водной основе белого цвета, разбавленной 50 процентов воды поздней осенью при температуре воздуха выше 10 ° C уменьшит эту проблему. Белая краска, изоляция и другие покрытия известны повысить морозостойкость персикового дерева. Краска или покрытия снизить высокие камбиальные температуры в конце зимы из-за дневной радиации, что повышает морозостойкость. Обертывание стволов деревьев изоляцией (т. Е. Материалами содержащие воздушные пространства, препятствующие теплопередаче) защитят молодые деревья от повреждение от мороза и возможная смерть. Решающим фактором является использование изоляции, которая не впитывает воду и стволы следует обернуть с поверхности земли. как можно выше.Изоляционные обертки из стекловолокна и полиуретана с более высокой сопротивление теплопередаче обеспечивает лучшую защиту коммерчески доступные упаковки. Обычно повязки на ствол снимают через 3-4 года. Сообщалось, что обертывание молодых стволов цитрусовых деревьев мешками с водой лучшая защита, чем стекловолокно или пенополиуретан. Главный недостаток Обертывание ствола увеличивает вероятность проблем с болезнями, поэтому союзы почек должно быть не менее 15 см над землей. Применение фунгицидных опрыскивателей до обертывание помогает уменьшить проблемы с болезнями.

Борьба с бактериями

Для того, чтобы произошло замерзание, в основном происходит образование льда. инициируется присутствием бактерий INA. Чем выше концентрация INA бактерий, тем больше вероятность образования льда. После формирования он затем размножается внутри растений через отверстия на поверхности в ткани растений. Обычно пестициды (соединения меди) используются для уничтожения бактерий или конкурентные бактерии, не связанные с ледяной нуклеацией (NINA), применяются для конкуренции с и снизить концентрацию бактерий INA.Однако эта защита от замерзания метод не получил широкого распространения; для получения дополнительной информации см. главу 6.

Активная защита

Методы активной защиты включают

• обогреватели;

• ветряные машины;

• вертолетов;

• оросители;

• поверхностное орошение;

• пеноизоляция; и

• комбинации методы

Все методы и комбинации выполняются в морозную ночь, чтобы смягчают воздействие отрицательных температур. Стоимость каждого метода варьируется. в зависимости от наличия и цен в регионе, но некоторые образцы затрат основаны на цены в США приведены в таблице 7.1. В некоторых случаях предусмотрена защита от замерзания. метод имеет несколько применений (например, дождеватели также могут использоваться для орошения) и выгоды от других видов использования необходимо вычесть из общей стоимости на справедливо оцените преимущества с точки зрения защиты от замерзания.

Нагреватели

Нагреватели обеспечивают дополнительное тепло для замены энергии убытки.Как правило, обогреватели либо повышают температуру металлических предметов (например, дымовые обогреватели) или работать как открытый огонь. Если к урожаю добавлено достаточно тепла объем так, чтобы все потери энергии были восполнены, температура не будет падение до разрушительного уровня. Однако системы, как правило, неэффективны (т. Е. большая часть выходной энергии теряется в небе), поэтому правильный дизайн и управление необходимо. Разработав систему для использования большего количества обогревателей меньшего размера которые управляются должным образом, можно повысить эффективность до уровня, при котором урожай защищен от большинства радиационных морозов.Однако когда есть инверсия небольшая или отсутствует и дует ветер, обогреватели могут не обеспечивать адекватная защита.

Энергия, необходимая для компенсации потерь на радиационный мороз ночью находится в диапазоне от 10 до 50 Вт м ^-2 , тогда как выходная мощность от подогреватели находится в пределах от 140 до 280 Вт м ^-2 , в зависимости от топлива, скорость горения и количество нагревателей. Сто стековых обогревателей на гектар сжигание 2,85 л / ч ^-1 топлива с энергоемкостью 37.9 МДж литр ^-1 даст примерно 360 Вт · м ^-2 . Сеть выгода зависит от погодных условий, но можно ожидать около 1 ° C повышение средней температуры воздуха от земли примерно до 3 м, с несколько более высокие температуры, измеренные на высоте 1,5 м. Однако прямое излучение от обогревателей приносит дополнительную пользу растениям в пределах видимости обогреватели. Поскольку выходная мощность намного больше, чем потери энергии от незащищенный урожай, большая часть энергии, вырабатываемой нагревателями, теряется и не способствуют согреванию воздуха или растений.Если бы система отопления была идеальной спроектирован и сумел восполнить потерю энергии из-за объема воздуха под инверсионный слой с небольшой потерей конвективного тепла в небо или без нее, тогда потребность в выходной энергии будет близка к потребности в энергии, необходимой для предотвратить повреждение мороза, и нагрев будет эффективным. Для достижения наилучшего эффективности, увеличьте количество нагревателей и уменьшите температуру обогреватели. Однако это часто бывает сложно сделать из-за оборудования. затраты, труд и т. д.Если инверсия температуры слабая или пожары слишком сильные. большой и горячий, нагретый воздух поднимается слишком высоко, и энергия теряется в воздухе выше урожай, тем самым снижая продуктивность. Современные обогреватели имеют больший контроль над температура выбрасываемых газов для снижения потерь плавучести и повышения эффективности. Наиболее эффективные системы имеют небольшое пламя над дымовой трубой и отсутствие дыма. Эксплуатация нагревателей при слишком высокой температуре также сокращает срок службы обогреватели. Подогреватели жидкого и газового топлива обычно вырабатывают энергию на близком расстоянии. в два раза больше, чем у твердотопливных подогревателей.Когда есть сильная инверсия (т.е. низкий потолок) отапливаемый объем меньше, а обогреватели эффективнее при повышении температуры, если огонь не слишком большой (т.е. температура газов, выходящих из дымового нагревателя, должна быть около 635 ° C), чтобы нагретый воздух поднимается медленно. Работа нагревателя менее эффективна при слабой инверсии (т. Е. высокие потолки), потому что есть больший объем для обогрева. Больше мороза происходит повреждение краев, и необходимо больше нагревателей по краям, чтобы избежать это повреждение. В прошлом было широко распространено мнение, что дым полезен для защита от замерзания. Однако дым не помогает и загрязняет окружающей среды, и этого следует избегать.

Распределение нагревателя должно быть относительно равномерным с большим количеством обогреватели на бордюрах, особенно с наветренной стороны и в низких холодных местах. Границы должны иметь минимум один обогреватель на два дерева на внешнем краю и внутри Первая строка.

На подветренной границе рекомендуется один обогреватель на два дерева. также внутри второго ряда.Обогреватели на бордюрах, особенно с наветренной стороны, должны сначала зажгите, а затем осветите каждый четвертый ряд в саду (или каждый второй ряд при необходимости). Затем следите за температурой и зажигайте еще ряды обогреватели по мере необходимости. Обогреватели дороги в эксплуатации, поэтому они обычно используется в сочетании с ветряными машинами или в качестве пограничного тепла в сочетании с оросителями. См. Главу 7 для получения дополнительной информации о нагревателе. управление.

Использование жидкотопливных подогревателей уменьшилось, так как цены на нефть и обеспокоенность по поводу загрязнения воздуха возросла.Жидкостные подогреватели требуют значительных трудозатраты на размещение, заправку и уборку в дополнение к капитальным затратам на обогреватели и топливо. Обратите внимание, что изолированные небольшие сады требуют большего количества обогревателей. чем большие сады или сады, окруженные другими охраняемыми садами.

Рекомендации по топливу для осветительных обогревателей различаются по соотношению 1: 1 масло к бензину [бензину] до 8: 5 масло к бензину [бензину]. Ведра или буксируемые трактором цистерны, позволяющие заправлять две линии горелок одновременно используются для доливки нагревателей после заморозков.Когда прямо используется подогрев, для минимизации расхода топлива защита срабатывает сразу до достижения критических температур повреждения. Температура должна быть измерена в экране Стивенсона, в морозильном укрытии для фруктов или в жаберном щите, предотвращающем выдержка термометра в ясное небо.

Трудозатраты на заправку жидкотопливных подогревателей высокие, поэтому централизованные системы распределения, использующие природный газ, жидкий пропан или жидкое топливо под давлением стало более популярным.В более сложных системах зажигание, скорость горения и закрытие также автоматизированы, в дополнение к распределение топлива. Капитальные затраты на установку централизованных систем высоки, но эксплуатационные расходы низкие. Пропановые нагреватели требуют меньше чистки и скорость горения легче контролировать, чем нагреватели, работающие на жидком топливе. Поскольку скорость горения меньше, требуется больше нагревателей (например, обычно около 100 на гектар дымовых обогревателей и около 153 гектаров пропановых обогревателей), но защита лучше, потому что чем больше нагревателей при меньшей скорости горения, тем больше эффективный.В тяжелых условиях бак подачи пропана может иногда замерзать. вверх, поэтому следует установить испаритель, чтобы предотвратить выход газопровода замораживание.

Отношение излучения к общей выделенной энергии составляет 40 процентов. для сжигания твердого топлива по сравнению с 25% для сжигания жидкого топлива, поэтому твердое топливо более эффективно нагревает растения, особенно в ветреную погоду. условия. Основным недостатком твердого топлива является выделение энергии. уменьшается по мере использования топлива, поэтому выделение энергии становится ограниченным, когда это нужно больше всего.Еще один недостаток — твердое топливо трудно воспламеняется. поэтому их нужно начинать рано. Их также трудно потушить, поэтому топливо часто тратится впустую.

Ветряные машины

Только ветровые машины обычно используют только 5-10 процентов топлива, потребляемого системой защиты мазутного подогревателя. Тем не менее начальные инвестиции высоки (например, около 20 000 долларов на машину). Ветровые машины обычно имеют более низкие требования к рабочей силе и эксплуатационные расходы, чем другие методы; особенно электрические ветряные машины.

Большинство ветряных машин (или вентиляторов) выдувают воздух почти горизонтально, чтобы смешайте более теплый воздух наверху при инверсии температуры с более холодным воздухом рядом с поверхность. Они также разрушают микромасштабные пограничные слои на поверхности растений, который улучшает ощутимую теплопередачу от воздуха к растениям. Тем не мение, прежде чем вкладывать деньги в ветряные машины, обязательно выясните, есть ли инверсии между Высота 2,0 и 10 м — минимум 1,5 ° C или больше в самые морозы. ночи.

Когда установлены электрические ветряные машины, производитель обычно требуется для оплаты «резервных» сборов энергетической компании, которые покрывают стоимость установки и обслуживания линии.Плата за резервное копирование оплачивается независимо от того, используются ветряные машины или нет. Ветряные машины внутреннего сгорания больше экономически эффективны, но требуют больше труда. Шум от ветряных машин большой проблема для производителей, выращивающих урожай вблизи городов и поселков, и это должно быть учитывается при выборе метода защиты от замерзания. Обычно один большой ветер на каждые 4,0-4,5 га необходима машина с источником мощности от 65 до 75 кВт. В влияние на температуру уменьшается примерно как обратный квадрат расстояние от башни, поэтому некоторое перекрытие защитных зон усилит защита.

Ветряные машины обычно состоят из стальной башни с большим вращающийся двухлопастный вентилятор (диаметром от 3 до 6 м) в верхней части, установленный на оси наклонен примерно на 7 ° вниз от горизонтали в направлении башни. Обычно высота вентиляторов составляет около 10-11 м, и они вращаются примерно на 590-600 об. / Мин. Есть еще ветряки с четырехлопастными вентиляторами. Когда фанат работает, он всасывает воздух сверху и толкает его под небольшим углом вниз к башне и земле.Вентилятор также выдувает холодный воздух у поверхности вверх и смешиваются теплый воздух вверху и холодный воздух внизу. В то же время что вентилятор работает, он вращается вокруг башни примерно с одним оборотом каждые три-пять минут. Уровень предоставляемой защиты зависит от незащищенная инверсионная сила. В целом повышение температуры на 2,0 м. высота, создаваемая вентиляторами, составляет около 30 процентов от силы инверсии от 2 м до 10 м в Q незащищенной культуре.Ветряные машины обычно запускается, когда температура воздуха достигает около 0 ° C. Ветер не рекомендуется использовать машины при ветре более 2,5 м. s ^-1 (8 км h ^-1 ) или когда есть переохлажденный туман, который может привести к серьезному повреждению вентилятора, если лопасти обледенят.

Вентиляторы, которые вертикально сбрасывают теплый воздух сверху, имеют обычно были неэффективными, и они могут повредить растения возле башни. Ветер машины, которые дуют вертикально вверх, доступны в продаже, и есть Были некоторые испытания машин.Однако опубликованных исследований не было. отчеты, найденные при подготовке этой книги.

Вертолеты

Вертолеты перемещают теплый воздух с высоты при температуре инверсия к более холодной поверхности. Площадь, покрываемая одним вертолетом, зависит от от размеров и веса вертолета, а также от погодных условий. Оцененный Площадь покрытия одним вертолетом колеблется от 22 до 44 га. Рекомендации по частоте прохождения варьируются от 30 до 60 минут, в зависимости от погодные условия.Слишком долгое ожидание между проходами позволяет растениям переохлаждение и волнение проезжающего вертолета могут вызвать неоднородные образование льда и привести к серьезным повреждениям. Происходит гетерогенное зародышеобразование льда. при переохлаждении воды (т.е. при температуре ниже 0 ° C) и посторонних материя или волнение вызывают образование льда. В случае вертолетов волнение может вызвать образование льда, если проходы слишком редки и растение температура ткани становится слишком низкой.

Оптимальная высота полета обычно составляет от 20 до 30 м. скорости полета от 8 до 40 км ч ^-1 . Пилоты часто загружают вертолет опрыскивать баки с водой для увеличения веса и увеличения тяги. Под тяжелым заморозки с высокой инверсией, один вертолет может летать над другим для усиления нисходящая теплопередача. Подсветка термостата в верхней части Навес используются, чтобы помочь пилотам увидеть, где требуются пропуски. По бокам холмы, теплопередача распространяется вниз по склону после достижения поверхности, поэтому на верхней стороне растения обычно обеспечивает лучшую защиту.Рейсы остановился, когда температура воздуха с наветренной стороны от урожая поднялась выше критическая температура повреждения.

Спринклеры

Энергопотребление оросителей значительно меньше которые используются для защиты от замерзания с обогревателями, поэтому эксплуатационные расходы низкие по сравнению с обогревателями. Кроме того, потребность в рабочей силе меньше, чем для других методы, и это относительно не загрязняет окружающую среду. Основные недостатки использования спринклеры — это высокая стоимость установки и требуется большое количество воды.Во многих случаях ограниченная доступность воды ограничивает использование спринклеров. В других случаях чрезмерное использование может привести к переувлажнению почвы, что может вызвать корневые проблемы, а также препятствуют выращиванию и другому управлению. Питательный выщелачивание (в основном азота) является проблемой, когда использование спринклерных частый.

Секрет защиты от обычного перенапряжения разбрызгиватели должны часто повторно поливать воду в достаточном количестве, чтобы предотвратить слишком низкое падение температуры тканей растения между импульсами вода.Идея невращающихся оросителей, предназначенных для того, чтобы непрерывно поливайте воду с более низкой нормой расхода, но с целью достижения меньшего площадь поверхности. Идея обычных дождевателей, устанавливаемых под растение, состоит в том, чтобы применять поливайте с частотой и нормой внесения, которые сохраняют поверхность земли температура около 0 ° C. Это увеличивает длинноволновое излучение и ощутимое тепло. перенос на растения относительно незащищенного урожая. Для подкормки микропринклеры, которые применяют меньше воды, чем обычные спринклеры, цель держать только землю под растениями при температуре около 0 ° C, чтобы концентрировать и усиливать излучение и явную теплопередачу вверх в растения.

Обычное превышение завода дождеватели

Дождевание над растениями используется для защиты низкорослых растений. посевы и лиственные плодовые деревья с прочными ветвями лесов, которые не ломаются под тяжестью ледяной нагрузки. Он редко используется на субтропических деревьях (например, цитрусовые), за исключением молодых лимонов, которые более гибкие. Даже во время адвекции заморозки, опрыскивание растений обеспечивает отличную защиту от замерзания вплоть до -7 ° C, если нормы внесения достаточны и униформа.В ветреную погоду или когда температура воздуха падает настолько, что норма расхода недостаточна для подачи большего количества тепла, чем теряется испарение, метод может нанести больший ущерб, чем незащищенный обрезать. Недостатком этого метода является то, что спринклерный ороситель может серьезно повредить система выходит из строя, метод требует больших затрат воды, ледяная нагрузка может вызвать повреждение ветвей и заболевание корней могут быть проблемой в плохо дренированных почвы.

Требования к норме внесения для спринклеров с надуванием различаются. для обычных вращающихся, регулируемых оросителей или спринклеров небольшого объема.В виде пока на растениях есть смесь жидкого льда, с которой капает вода. сосульки, покрытые оболочкой части растения будут защищены. Однако если неадекватный используется интенсивность осадков или если скорость вращения оросителей слишком велика. медленно, вся вода может замерзнуть, а температура покрытых льдом растений может опускаться до более низких температур, чем незащищенные растения.

В обычных спринклерных системах используется стандартная ударная установка. дождеватели для полного увлажнения растений и почвы сельскохозяйственных культур.Более крупные растения имеют большая площадь поверхности, поэтому для высоких растений требуется более высокая норма расхода, чем для для невысоких растений. Чтобы разбрызгиватели с чрезмерным количеством растений были эффективны, части растения необходимо покрыть водой и повторно смачивать каждые 30-60 секунд. Более длинное вращение ставки требуют более высоких норм внесения. Кроме того, более крупным растениям требуется больше воды. для покрытия растений. См. Таблицу 2.1 для руководящих указаний по нормам внесения для различные растения.

Важно избегать равномерности распределения дождевателей. недостаточное покрытие, которое может привести к повреждению.Если известно, что холодный воздух дрейфует в определенном направлении, увеличивая плотность оросителей на подветренной стороне урожай или даже в открытом поле с наветренной стороны от урожая могут улучшить защиту. В большинстве случаев оросительные головки следует устанавливать на высоте 30 см или выше. верхняя часть навеса, чтобы растения не блокировали распыление. На мороз защиты, часто используются специально разработанные пружины, которые защищены ограждение для предотвращения обледенения головок. Чистые фильтры необходимы, чтобы быть уверенным что система работает правильно, особенно когда вода в реке или лагуне использовал.

ТАБЛИЦА 2.1
Нормы расхода для верхнего дождевателя защита высокорослых (фруктовые и виноградные) и низкорослых (полевые и пропашные) посевов в зависимости от от минимальной температуры и скорости вращения, для скорости ветра от 0 до 2,5 м с ^-1

МИНИМАЛЬНАЯ ТЕМПЕРАТУРА	ВЫСОТА КУЛЬТУРЫ		КОРОТКИ
° С	30 с вращение мм ч -1	60 с вращение мм в -1	30 с вращение мм ч -1	60 с вращение мм в -1
-2. 0	2,5	3,2	1,8	2,3
-4,0	3,8	4,5	3,0	3,5
-6,0	5.1	5,8	4,2	4,7

ПРИМЕЧАНИЕ: Норма внесения составляет около 0,5 мм. h ^-1 ниже для ветра и примерно на 0,5 мм h ^-1 выше для ветра скорости около 2,5 м с ^-1 . Нормы «короткого урожая» охватывают поля и рядки. посевы с навесами, размером с клубнику. Более высокие полевые и пропашные культуры (например, картофель и помидоры) требуют промежуточных норм внесения.

Запуск и остановка оросителей

Спринклеры с избыточным количеством растений следует запускать, когда температура выше критической ( T _c ) температуры. Запуск, когда температура по влажному термометру достигает 0 ° C, менее опасен и может быть благоразумным, если нет проблем с нехваткой воды, переувлажнением или обледенением загрузка. Даже если на растения светит солнце и температура воздуха выше 0 ° C, разбрызгиватели нельзя выключать, если не температура, измеренная с наветренной стороны от урожая, превышает критическое значение температура.Если переувлажнение почвы или нехватка воды не проблема, позволяя температуре смоченного термометра немного превышать 0 ° C перед включением отключение спринклеров добавляет дополнительную меру безопасности.

Температуру смоченного термометра можно измерить непосредственно с помощью психрометром (рис. 3.9) или по точке росы и по воздуху. температуры. Измерения температуры по влажному термометру описаны в главе 3. A простое и недорогое измерение точки росы выполняется с помощью термометра, блестящая банка, вода, соль и лед (рис.7.11). Сначала налейте немного подсоленной воды в блестящая банка. Затем начните добавлять в банку кубики льда, помешивая смесь. с термометром. Следите за внешней стороной банки, чтобы увидеть, когда конденсируется вода. или отложения льда на поверхности. Сразу считайте температуру термометра когда образуется вода или лед. Посветив фонариком (карманным фонариком) на банку поверхность поможет вам увидеть воду или лед и прочитать термометр. В очень холодных и сухих условиях может потребоваться больше соли и льда, чтобы добраться до температура льда или точка росы.Есть небольшая разница между ледяной точкой и температуры точки росы (объяснено в главе 3), но для оценки спринклера при запуске и остановке температуры воздуха есть незначительная ошибка, если предположить, что они равный.

ТАБЛИЦА 2.2
Диапазон минимального пускового и остановочного воздуха температуры (° C) для защиты от замерзания с помощью спринклеров в зависимости от температура по влажному термометру и точка росы (° C)

ТЕМПЕРАТУРА ТОЧКИ РОСЫ			ТЕМПЕРАТУРА СМАЗКИ (° C)
° С	-3.0		-2,5		-2,0		-1,5		-1,0		-0,5		0,0
0. 0													0,0	0.0
-1,0									-1,0	-0,9	-0. 2	-0,1	0,6	0,7
-2,0					-2,0	-1.8	-1,2	-0,8	-0,4	-0,2	0,4	0,6	1,2	1. 4
-3,0	-3,0	-2,7	-2,2	-1,9	-1,4	-1,1	-0.6	-0,3	0,2	0,5	1,0	1,3	1,8	2,1
-4. 0	-2,5	-2,1	-1,7	-1,4	-0,9	-0,6	-0,1	0.2	0,7	1,0	1,5	1,8	2,3	2,6
-5,0	-2. 0	-1,6	-1,2	-0,8	-0,4	0,0	0,4	0,8	1.2	1,6	2,0	2,4	2,8	3,2
-6,0	-1,5	-1. 1	-0,7	-0,3	0,1	0,5	0,9	1,4	1,7	2.1	2,5	2,9	3,3	3,7
-7,0	-1,1	-0,6	-0. 3	0,2	0,5	1,0	1,3	1,8	2,1	2,6	2.9	3,4	3,7	4,2
-8,0	-0,7	-0,2	0,1	0. 6	0,9	1,4	1,7	2,2	2,5	3,0	3,3	3.8	4,1	4,8
-9,0	-0,3	0,3	0,5	1,1	1. 3	1,9	2,1	2,7	2,9	3,5	3,7	4,3	4.5	5,1
-10,0	0,1	0,7	0,8	1,5	1,6	2. 3	2,4	3,1	3,2	3,9	4,0	4,7	4,9	5.6

ПРИМЕЧАНИЕ. Выберите температуру по влажному термометру выше (выше, чем) критическая температура повреждения вашего урожая и найдите соответствующий столбец. Затем выберите строку с правильной температурой точки росы. и прочтите соответствующую температуру воздуха в таблице, чтобы включить спринклеры включены или выключены. Используйте более низкие температуры воздуха на низких высотах (0-500 м). и повышаются до более высоких температур на больших высотах (1500-2000 м).

После измерения температуры точки росы запуск и останов температуры воздуха находятся с использованием критической ( T _c ) температуры для вашей культуры, температуры точки росы и Таблицы 2.2. Для более точного информацию см. в таблицах 7.5 и 7.6 и в соответствующем обсуждении в главе 7.

Нормы внесения дождеванием

Требуемая норма расхода для полива растений с обычными оросителями зависит от скорости вращения, скорости ветра и незащищенная минимальная температура.В таблице 2.1 представлены наиболее часто используемые приложения. ставки для высоких и низкорослых культур. Как для высоких, так и для коротких культур приложение темпы увеличиваются со скоростью ветра, и они выше для более медленного вращения ставки.

Если есть прозрачная смесь жидкого льда, покрывающая растения и вода капает со льда, то нормы внесения достаточны, чтобы предотвратить повреждение. Если вся вода замерзла и приобрела молочно-белый цвет как изморозь, тогда норма расхода слишком мала для погодных условий.Если нормы внесения недостаточны для покрытия всей листвы, тогда это может привести к повреждению недостаточно увлажненных частей растения. Под ветрено, условия сильного испарения, несоответствующие нормы внесения могут привести к увеличению повреждения, чем если бы спринклеры не использовались.

Целенаправленные оросители над растениями

Использование целевых микроспринклеров над посевами было изучено как метод снижения нормы внесения для спринклеров с чрезмерным количеством растений, но установка затраты высоки, и этот метод не получил широкого распространения среди производителей, за исключением тем, у кого проблемы с водным дефицитом.Целевые оросители распыляют воду непосредственно на растения, с минимальным попаданием воды между растениями ряды. Большим преимуществом использования спринклеров направленного действия является то, что обычные оросители часто имеют норму внесения от 3,8 до 4,6 мм в ^-1 , тогда как спринклеры целевого назначения обычно имеют норму внесения от 2,8 до 3,1 мм. h ^-1 . В ветреную погоду из-за неравномерного нанесения целевые нормы расхода дождевателя выше 3.1 мм h ^-1 может быть необходимо для защиты посевов. В одном исследовании по использованию целевых оросителей более виноградных лоз, экономия воды составила 80 процентов по сравнению с обычными оросители.

При испытаниях на сельскохозяйственных предприятиях система малого объема применялась приблизительно 140 литров мин. ^-1 га ^-1 , по сравнению с производителем стандартное применение системы от 515 до 560 литров мин ^-1 га ^-1 виноградным лозам во время двух радиационных морозов.Во-первых год, незащищенная минимальная температура составляла -3,9 ° C, но никакой разницы в нагрузки урожая или веса обрезки наблюдались между целевым и обычные системы. На второй год за одну ночь наблюдалась -5,8 ° C. и некоторые из головок ударных оросителей замерзли и перестали вращаться. Мороз потери от повреждений были одинаковыми как в обычном, так и в спринклерном оросителе малого объема блоки. Гровер указал на важность ориентации невращающегося оросительные головки для равномерного покрытия рядов виноградных лоз.Следовательно, потребность в рабочей силе высока. Также было важно запускать и останавливать спринклеры, когда температура по влажному термометру была выше 0 ° C.

Дождеватели над покрытыми посевами

Обрызгивание покрытых культур в теплицах и рамах обеспечивает значительную защиту. Уровни защиты от 2,4 ° C до 4,5 ° C при норме расхода 7,3 мм в час ^-1 над застекленными растениями. Опрыскивание пластмасс с высотой 10 мм ^-1 теплицы во время заморозков наблюдались, чтобы поддерживать температуру внутри к 7.На 1 ° C выше, чем снаружи. Энергопотребление составляло около 20 процентов от энергия, использованная в идентичной пластиковой теплице, нагретой до такой же разница температур.

Под дерево обыкновенное оросители

дождеватели под дерево обычно используются для защиты от замерзания лиственных древесных культур в регионах, где минимальные температуры не слишком низкая и требуется лишь несколько степеней защиты. Помимо нижнего стоимость монтажа и эксплуатации, также можно использовать систему для полива, с меньшим количеством проблем с болезнями и более низкой стоимостью, поэтому он имеет несколько преимуществ по сравнению с дождевателями с чрезмерным количеством растений.Поломка конечностей из-за ледовой нагрузки, кислорода почвы нехватка и отказ спринклерной системы — меньшая проблема из-за недостаточного роста растений. спринклерные системы, имеющие меньшую норму внесения (2,0 — 3,0 мм h ^-1 ) требования.

После запуска спринклеры должны работать непрерывно. без секвенирования. Если подача воды ограничена, поливайте наиболее морозостойкие районы или районы с наветренной стороны от незащищенных садов. Хорошая однородность нанесения улучшает защиту. Перемещаемые вручную спринклерные системы не должны останавливаться и переехал морозной ночью. Однако в условиях мягкого мороза ( T _n > -2,0 ° C), чтобы покрыть большую площадь спринклер строки можно размещать в каждой второй строке, а не в каждой строке. От умеренного до сильные морозы, возможно, потребуется более близкое расстояние между дождевальными линиями.

Несколько исследователей обнаружили, что покровные культуры полезны для защита при использовании дождевателей под деревом для защиты от замерзания.Этот Рекомендация частично основана на том, что наличие покровной культуры обеспечивает большую площадь поверхности для замерзания воды и, следовательно, больше тепла будет вышел. Рекомендация также частично основана на том, что высота смесь жидкого льда и, следовательно, высота, на которой температура поверхности поддерживается при 0 ° C, ближе к почкам, цветам, фруктам или орехи, которые охраняются. Сложность получения покровной культуры заключается в том, что хотя может быть дополнительная защита, если и когда система используется, также более вероятно, что активная защита потребуется, если покровная культура настоящее время. Там, где водные и энергетические ресурсы ограничены, а заморозки случаются нечасто, было бы разумнее удалить покровные культуры и уменьшить потребность в активных защита. В климате с обычными морозами и достаточными ресурсами для работы дождевателей под посевами, тогда поддержание покровных культур может улучшить защита. Однако потребление энергии и воды увеличится.

Подземные микропринклеры

В последние годы подрастительные микропринклеры стали становятся все более популярными среди производителей для орошения и проявляют интерес к их использованию для последовала защита от замерзания.Большую защиту обеспечивает покрытие большего размера. участок с полной спринклерной системой; однако при использовании микропринклеров вода размещается под растениями, где радиация и конвекция более полезны чем вода, помещенная между рядами культур. Однако, если вы распределите такое же количество воды на большей площади, лед, вероятно, остынет больше, чем если бы вода сосредоточены на меньшей площади. Опять же, лучшая практика — обеспечить достаточное количество воды, чтобы покрыть как можно большую площадь, и убедитесь, что есть смесь жидкого льда на поверхности в худших, вероятных условиях происходить.

Капельное орошение

Системы капельного орошения небольшого объема используется для защиты от замерзания с различными результатами. Любая польза от применения воды происходит в основном из-за замерзания воды на поверхности, которая выделяет скрытое тепло. Однако, если скорость испарения высока, возможно, что больше энергии может быть теряется на испарение воды, чем получается в процессе замораживания. Из-за большое разнообразие компонентов системы и норм внесения, трудно сделать обобщения об эффективности систем с малым объемом.Следует знать что эксплуатация маломощной системы в условиях мороза может привести к повреждению система орошения при сильных морозах. Нагрев воды уменьшит шансы на повреждение и обеспечивают большую защиту. Однако нагрев может не производиться. экономически эффективным.

Подсадочные оросители с подогревом вода

Некоторые исследователи предположили, что замерзание воды на поверхность для высвобождения скрытой теплоты плавления обеспечивает мало ощутимого тепла для воздуха.Из-за низкой траектории распыления под растения испарение снижается по сравнению с системами с избыточным количеством растений, а предварительный подогрев воды может обеспечить некоторую польза для дождевателей под растения. Применяя воду, нагретую до 70 ° C, с сообщалось, что под дождевателями в цитрусовом саду повышается температура в среднем на 1–2 ° C. Где доступна недорогая энергия или вода ограничена, или и то, и другое, используя экономичную систему отопления для подогрева воды до около 50 ° C рекомендуется для снижения требуемых норм расхода.Однако те же преимущества можно получить, увеличив норму внесения. от 2,0 мм h ^-1 до 2,6 мм h ^-1 , поэтому увеличение норма внесения может быть более рентабельной, если вода не ограничение.

Поверхностное орошение

Паводковое орошение

В этом методе вода подается на поле, а тепло от вода попадает в воздух при охлаждении. Однако эффективность снижается по мере того, как вода со временем остывает.Частичное или полное погружение толерантных растений допускается. возможный; однако болезнь и удушье корня иногда являются проблемой. В Метод лучше всего подходит для низкорослых деревьев и виноградных культур в условиях радиации. заморозки.

Из-за относительно низкой стоимости паводкового орошения, экономические выгоды от его использования высоки, и метод обычно используется во многих странах. Может быть достигнута степень защиты до 3-4 ° C этим методом, если орошение проводится до наступления заморозков.Глубина вода для применения зависит от баланса энергии в ночное время и воды температура. В таблице 2.3 приведена оценка глубины применения в зависимости от функции. максимальной температуры воды в день, предшествующий морозу.

ТАБЛИЦА 2. 3
Глубина ( d ) в миллиметрах паводка поливная вода для защиты от замерзания, соответствующая максимальному температура воды (T wx ) в ° C накануне заморозков ночь

T wx (° C)	35	30	25	20	15	10
d (мм)	42	50	60	74	100	150

Полив по бороздам

Полив по бороздам обычно используется для защиты от замерзания и основные концепции аналогичны паводковому орошению. Борозды лучше всего работают, когда формируется вдоль капельной линии рядов цитрусовых деревьев, где воздух нагревается бороздами вода переходит вверх в листву, которая нуждается в защите, а не под деревьями, где воздух обычно теплее, или посередине между ряды, где воздух поднимается, не задевая деревья. Борозды должны быть порядка 0,5 м шириной, примерно половина ширины обращена к небу и половина под юбками под елку. Для лиственных деревьев вода должна течь под деревьями. где теплый воздух будет подниматься вверх к теплым бутонам, цветам, фруктам или орехам.Борозды должны быть под деревьями и шириной от 1,0 до 1,5 м, но не должны выходите за пределы капельной линии.

Полив по бороздам следует начинать достаточно рано, чтобы что вода достигает конца поля до того, как температура воздуха упадет ниже критическая температура повреждения. Скорость потока зависит от нескольких факторов, но он должен быть достаточно высоким, чтобы минимизировать образование льда на бороздах. Холодно сточные воды не должны использоваться повторно. Нагревать воду полезно, но это может быть или не быть рентабельным, в зависимости от капитала, энергии и рабочей силы расходы.

Пенопласт

Было показано, что применение пенопласта увеличивает минимальная температура на листовой поверхности низкорослых культур на целых 10 ° C над незащищенными культурами. Однако широкого распространения метод не получил. производителями из-за стоимости материалов и рабочей силы, а также проблем с покрытие больших площадей в короткие сроки из-за неточности прогнозов заморозков. Когда нанесенный, пена предотвращает потери радиации от растений и улавливает энергию ведется вверх от почвы.Защита лучше всего в первую ночь, и это уменьшается со временем, потому что пена также блокирует энергию для обогрева растений и почва в течение дня, и со временем она разрушается. Смешивание воздуха и жидкости материалы в правильной пропорции для создания множества маленьких пузырей — вот секрет генерирующая пена с низкой теплопроводностью. Более подробная информация о использование пенопласта описано в главе, посвященной активной защите. методы.

Комбинированные методы

Подземные оросители и ветряные машины машины

Допускается использование подкормочных оросителей с малыми углами траектории в сочетании с ветряными машинами для защиты от замерзания.Добавление ветра машины могут потенциально повысить защиту до 2 ° C по сравнению с только дождеватели под растения, в зависимости от конструкции системы и погодных условий. Помимо тепла, выделяемого каплями воды, вылетающими из оросители опускаются на землю, замерзающая вода на земле выделяет скрытое тепло и согревает воздух у поверхности. В то время как этот нагретый воздух естественным образом переносит по всему урожаю использование ветряных машин с дождевателями улучшит передача тепла и водяного пара в перемешанном слое воздуху и растениям.Обычно производители сначала запускают более дешевые дождеватели, а затем включают ветряные машины, если требуется дополнительная защита. В отличие от использования обогревателей с ветром спринклерные головки возле ветряной машины можно оставить работающими. Поскольку использование ветряных машин искусственно увеличивает скорость ветра, скорость испарения выше, и нельзя использовать ветряные машины, если спринклеры намочите растения.

Наземное орошение и ветер машины

Комбинация ветряных машин и поверхностного орошения широко практикуется в Калифорнии и других регионах США, особенно в цитрусовые сады.Фермеры обычно начинают с поверхностной воды и включают позже ветряные машины для дополнительной защиты при необходимости. Как с подрастением оросители, ветряные машины облегчают перенос в воздух и деревья тепло и водяной пар выделяются из воды в смешанном слое.

Комбинация обогревателей и ветра машины

Комбинация ветряных машин и обогревателей улучшает морозостойкость защита одним из методов (например, ветряная машина с 50 нагревателями на гектар примерно равно 133 обогревателям на гектар).Типичный Комбинированная система включает ветряную машину мощностью 74,5 кВт с примерно 37 равномерно расположенными стеками обогревателей на гектар, без обогревателей в пределах 30 м от ветряной машины. Так как вентилятор и обогреватель втягивают холодный воздух у земли на внешний край защищаемой зоны, разместив больше обогревателей на внешнем крае согревает приток холодного воздуха. Один обогреватель на каждые два дерева по внешнему краю и внутри первого ряда рекомендуется. Нагреватели могут быть широко разнесены в пределах зоны воздействия каждой ветряной машины.Так же должен быть один обогреватель на каждые два дерева во втором ряду с наветренной стороны урожая. В сначала должны быть запущены ветряные машины, а обогреватели зажжены, если температура продолжает падать.

Спринклеры и обогреватели

Хотя исследовательской литературы по использованию спринклеры и обогреватели в сочетании, метод был использован. Это было сообщил, что фермер использовал круглые металлические снегоходы, установленные горизонтально на полюс около 1.5 м над каждым нагревателем, чтобы вода не погасила обогреватель. Вначале запускались обогреватели и запускались спринклеры, если температура воздуха упала слишком низко. Эта комбинация уменьшила скопление льда на растения, а в некоторые ночи и дождеватели не требовались.

Прогнозирование и мониторинг

Прогнозирование минимальной температуры и как температура может измениться в течение ночи, полезно для защиты от замерзания, потому что это помогает производителям решать, нужна ли защита и когда запускать свои системы.Первый проконсультируйтесь с местными метеорологическими службами, чтобы узнать, доступны ли прогнозы. Погода сервисы имеют доступ к значительно большему объему информации и используют синоптические и / или мезомасштабные модели для предоставления региональных прогнозов. Местный (микромасштаб) прогнозы обычно недоступны, если они не предоставлены частным прогнозом Сервисы. Следовательно, модель эмпирического прогноза «FFST.xls», которую легко откалиброван для местных условий, включен в эту книгу. Модель использует исторические записи температуры воздуха и точки росы за два часа после захода солнца и наблюдаемые минимальные температуры для разработки коэффициентов регрессии для конкретных участков необходимо для точного прогнозирования минимальной температуры в течение определенного периода года.Эта модель будет работать только во время морозов радиационного типа в участки с ограниченным отводом холодного воздуха. Процедура построения регрессии коэффициенты и как использовать программу FFST.xls описаны в главе 5.

Другая прикладная программа — FTrend.xls — включена в эта книга для оценки тенденции температуры, начиная с двух часов после захода солнца до достижения прогнозируемой минимальной температуры на восходе солнца на следующее утро. Если вводится температура точки росы через два часа после захода солнца, FTrend.xls также вычисляет тренд температуры по влажному термометру в ночное время. Мокрая лампочка Температурный тренд полезен, чтобы определить, когда запускать и останавливать оросители. FTrend.xls объясняется в главе 5.

Вероятность и риск

Вероятность и риск повреждения являются важным фактором принятие решений по защите от замерзания. Некоторые аспекты вероятности и риска и компьютерные приложения представлены в главе 1 тома II.

Экономическая оценка защиты методы

Глава 2 Тома II обсуждает экономику различных методы защиты от замерзания и представлена ​​прикладная программа, помогающая оценить экономичность всех основных методов защиты.

Соответствующие технологии

Хотя в этой книге представлена ​​информация о наиболее известных методы защиты от замерзания, подходит ли метод, зависит от много факторов. Глава 8 обсуждает, какие методы используются в настоящее время, и обсуждает какие технологии уместны в странах с ограниченными ресурсами.

---

Морозостойкость определяет распространение растений, состав сообщества и продуктивность — Функциональная экология: Резюме на простом языке

Сольвейг Франциска Бухер и Сергей Росбах

Морозостойкость — фундаментальное свойство растений в условиях холодного климата, давно привлекающее внимание экологов.Тем не менее, нам все еще трудно определить и измерить морозостойкость, поскольку существующие методы требуют больших затрат времени и труда. В этом исследовании мы проверили морозостойкость отслоившихся листьев с помощью так называемого метода утечки электролита, простого и недорогого, но малоиспользуемого метода. Этот метод основан на повреждении клеток из-за мороза: поскольку мембраны повреждены морозом, содержимое клеток просачивается, и это можно измерить как увеличение электропроводности. В качестве системы исследования использовался перепад высот от 656 до 2363 м над уровнем моря в Баварских Альпах, Германия.Высотные градиенты эквивалентны температурным градиентам, поскольку среднегодовая температура уменьшается с увеличением высоты и (как следствие этого) увеличивается вероятность заморозков. Таким образом, мы можем изучать растения, выращенные в различных условиях, без необходимости проводить большие тепличные эксперименты с искусственным изменением условий выращивания или совершать долгое путешествие от тропиков к полюсам, явление, которое было описано еще Александром фон Гумбольдтом. Измерения проводились на 183 часто встречающихся видах травянистых растений с различными экологическими предпочтениями (от низинных до высокогорных).

Вдоль нашего перепада высот мы могли видеть, что виды с более высокой морозостойкостью, как правило, встречаются на больших высотах. Кроме того, растительные сообщества, встречающиеся на возвышенностях, были более устойчивы к морозам, что свидетельствует о сильной фильтрации этого признака окружающей средой, которая в основном «исключает» виды с низкой устойчивостью с больших высот. Мы обнаружили, что морозостойкие растения имеют более низкую общую производительность с точки зрения других характеристик растений, связанных с ростом (например,конкретная площадь листа или содержание питательных веществ в листьях). Кроме того, растения с более высокой морозостойкостью были меньше по размеру и образовывали розетки растений, что делает их менее подверженными воздействию низких температур воздуха.

Мы пришли к выводу, что протестированный подход имеет высокий потенциал для экологических исследований, поскольку он позволяет нам прогнозировать появление видов вдоль высотных градиентов и видовой состав растительных сообществ.