Жидкое стекло температура эксплуатации: Жидкое стекло температура применения

Содержание

Какую температуру выдерживает жидкое стекло

Виды и свойства жидкого стекла

Жидкое стекло для гидроизоляции — это раствор силиката натрия или калия в воде. Оба они применяются для гидроизоляции, но имеют несколько отличающиеся свойства.

Силикат натрия применяют для гидроизоляции фундаментов. Он хорошо связывается с минеральными составами. Также он входит в антисептические пропитки. Натриевое жидкое стекло способствует затвердеванию цемента, в этом случае образуются твердые алюминат натрия и силикат кальция. Его добавляют в бетоны, используют для огнезащитных пропиток. Область применения натриевого стекла гораздо шире.

Силикат калия устойчив к внешним воздействиям, воде, осадкам, даже кислотному дождю, поэтому его используют в качестве кислотоупорного покрытия. Имеет антибликовые свойства, поэтому его используют и в качестве краски.

Оба вида жидкого стекла обладают антистатическими, антисептическими и огнезащитными свойствами.

Срок эксплуатации покрытия из силиката натрия — 5 лет. За год защитный слой теряет примерно 1 мм своей толщины, следовательно, чем он толще, тем дольше прослужит.

Жидкое стекло

Жидкое стекло-раствор щелочных силикатов натрия и калия — является представителем обширного класса водорастворимых силикатов, выпускаемых в промышленных масштабах.

Плюсы и минусы

Жидкое стекло добавляют в цемент и бетон, что делает их более устойчивыми к влаге. Также с его помощью укрепляют слабый грунт с плохой несущей способностью. Жидким стеклом покрывают различные поверхности для защиты декоративного покрытия от влаги и механических воздействий. Деревянные поверхности обрабатывают с помощью кисточки, а маленькие предметы полностью погружают в силикатный клей на некоторое время.

Одно из применений жидкого стекла — гидроизоляция бетонных поверхностей. Раствор впитывается в бетон на определенную глубину, заполняя поры. Используют его

в подвалах,
сырых помещениях,
на фундаментах,
в бассейнах,
в колодцах.

Также натриевое жидкое стекло для гидроизоляции применяют в качестве клея для укладки плит ПВХ и ламината, для напольных покрытий, в быту, в садоводстве для замазывания ранок и срезов на деревьях. Его добавляют и в штукатурку — в результате образуется прочный силикат кальция, такая штукатурка очень долговечна. Используется силикатный клей и для кладки печей и каминов, а также в качестве связующего для огнеупорного и кислотоупорного порошка.

Внимание! Этот материал не применяют для гидроизоляции кирпичных строений, так как существует опасность разрушения кирпича.

При попадании на обычное стекло силикатный клей становится непрозрачным. В то же время его можно использовать для реставрации стеклянных и фарфоровых изделий.

К достоинствам жидкого стекла (силикатного клея) относится и то, что он негорюч, нетоксичен, обладает антисептическими свойствами. Также он имеет определенные теплоизоляционные свойства, поэтому его используют для производства теплоизолирующих материалов. Использовать силикатный клей можно во влажной среде, это выгодно отличает его от большинства гидроизолирующих материалов.

Соприкосновения раствора с кожей следует избегать, так как в нем содержится щелочь. Работы необходимо проводить в защитной одежде и перчатках. Если жидкое стекло попало на кожу, его необходимо смыть слабым раствором уксуса и чистой водой. Поэтому во время работы воду и уксусный раствор необходимо иметь рядом.

К минусам этого материала относится то, что его можно применять только на легкодоступных поверхностях. Жидкое стекло быстро кристаллизуется, поэтому работать с ним нужно быстро. Если у вас мало опыта, то расход раствора будет больше, так как определенная часть просто застынет, а восстановить ее свойства будет невозможно.

Такой защитный слой нестоек к механическим повреждениям, поэтому сверху обычно наносят какое-нибудь дополнительное покрытие. При этом большинство красок и лаков не ложится на жидкое стекло.

Очень важно соблюдать пропорции при приготовлении раствора жидкого стекла для гидроизоляции. Если добавить слишком много силикатного клея, то смесь получится твердой, жесткой, но хрупкой, на стыках и швах защитное покрытие будет ломаться и рваться.

Применение жидкого стекла

Жидкое стекло

Основными сферами применения жидкого стекла являются:

Изготовление различных уникальных по характеристикам разновидностей бетона и цемента;
Изготовление огнезащитных покрытий;
Укрепление грунтов;
С недавнего времени – изготовление разнообразных автомобильных полиролей;
Гидроизоляция цементная с жидким стеклом, улучшающим эксплуатационные характеристики штукатурного и бетонного слоев.

Жидкое стекло

Использование жидкого стекла дает следующие положительные эффекты:

Приводит к повышению твердости материала и его устойчивости к истиранию;
Уменьшает впитываемость влаги;
Обеспечивает защиту декоративного слоя от негативных химических воздействий.

Перед использованием жидкое стекло обычно разводят водой (соотношение 1:2). Расход материала составляет в среднем 150-300 г/м2.

Пропитывание строительных конструкций жидким стеклом создает на их поверхности специальный защитный слой, восстанавливающий выветренные участки поверхности штукатурки или бетона и создающий антисептическую защиту поверхности.

Рассмотрим подробнее основные области применения жидкого стекла:

При обработке жидким стеклом поверхности стен существует несколько типов его проникновения. Перед тем, как наносить жидкое стекло на стену, поверхность тщательно выравнивают и обезжиривают. Для поверхностного пропитывания бетона или штукатурного слоя используют кисть или краскопульт, при этом жидкое стекло проникнет в строительный материал на глубину 1-2 мм. В случае глубокой защитной пропитки наносится несколько слоев жидкого стекла, которое при этом способно проникнуть на глубину, достигающую 20 миллиметров.

Полезно: для таких изделий, как детали из древесины, наиболее полная защита достигается путем помещения деревянного изделия в специальную емкость с жидким стеклом.

Жидкое стекло
Кроме того, данный материал может применяться в качестве материала для гидроизоляции подвала и других помещений (например – гидроизоляция Стеклоизол). При этом рекомендуется добавлять 1 л жидкого стекла к 10 л бетонного или цементного раствора. Жидкое стекло может быть использовано как при гидроизоляции стен, так и стяжек, подвалов, колодцев и прочих строительных элементов и конструкций. Также жидкое стекло может использоваться для антикоррозийной обработки металла.
Жидкое стекло также используется при производстве огнезащитных красок, предназначенных для предотвращения возгорания различных материалов. Комплект поставки современных огнезащитных красок включает в себя два компонента, перемешиваемых между собой непосредственно перед началом работ. Огнезащитную краску следует наносить на поверхность на протяжении 6-12 часов с момента получения смеси.
Жидкое стекло также используется для замазки стыков труб водопровода и для удаления старого лакокрасочного покрытия с какой-либо поверхности. Жидкое стекло также применяется для создания универсального клея, используемого при соединении различных материалов.

Как купить хорошее жидкое стекло

Силикат натрия или калия выпускается в виде жидкой массы. Продукт хорошего качества должен быть однородным, без комочков и посторонних включение.

Силикатный клей стоит недорого, купить его можно на любом строительном рынке, поэтому не стоит запасать его впрок. Срок годности материала составляет 1 год.

Подготовка поверхности

Перед использованием силиката натрия для гидроизоляции поверхность необходимо очистить от грязи, краски, ржавчины, штукатурки, обеспылить (можно использовать бытовой или промышленный пылесос) и обезжирить, при необходимости выровнять, удалить гвозди и шурупы.

Для обмазочной гидроизоляции, которая применяется для полов, бассейнов, колодцев, поверхность предварительно очищают щеткой, чтобы открыть поры в бетоне. Стенки колодцев, бассейнов промывают, чтобы все дефекты стали более заметны. После этого поверхности должны просохнуть. Чтобы не завелся грибок, их обрабатывают антисептиком. Деревянные поверхности, например, пол бани или сауны, обрабатывают антипиреном, чтобы придать древесине противопожарные свойства.

Способы применения жидкого стекла

В зависимости от целей работы, строители могут использовать силикатный клей несколькими способами:

глубокопроникающая гидроизоляция;
обработка рулонов;
создание монолитной цементной массы.

Жидкое стекло в бетон для гидроизоляции
Проникающая гидроизоляция средней плотности осуществляется при обработке поверхностей, покрытых слоем штукатурки. Жидкое стекло для бетона в этом случае наносится в два слоя, что обеспечивает глубокое проникновение силикатов. Застывая, вещество создает плотный слой гидроизоляции. Но подобный метод нанесения клеевого состава требует дополнительной обработки, например, битумной мастикой.

Чаще всего клей добавляют непосредственно в цемент, чтобы придать ему дополнительные характеристики. Область использования получившегося раствора ограничена. Такой смесью обрабатывают поверхности бассейнов и санузлов. Силикаты часто добавляют в цементные смеси на этапе их создания, что позволяет получить готовый высокоэффективный порошок, обладающий хорошей водостойкостью при затвердевании.

Применение для гидроизоляции

Для гидроизоляции швов и стыков силикатный клей разбавляют водой в соотношении 1:10 или 1:15. Универсальный раствор для гидроизоляции делается в соотношении 1:10. Этот раствор смешивают с цементом до однородности (доля силикатного клея также не должна быть больше 5%) и полученной пастой заполняют швы и стыки при помощи шпателя.

Внимание! Нельзя добавлять в готовый раствор воду, готовое жидкое стекло или другие жидкости и сухие компоненты.

Смесь делают следующим образом:

перемешивают до однородности все сухие составляющие;
добавляют жидкое стекло и перемешивают 3-5 минут.

Готовый раствор должен быть однородным, гладким и подвижным. Его сразу нужно использовать.

Внимание! Нельзя перемешивать раствор несколько раз, так как в нем начинают образовываться кристаллические связи, которые при перемешивании будут разрываться. Это значительно ухудшит качества раствора.

Далее жидкое стекло наносят с помощью кисти или валика. Раствор быстро застывает, поэтому готовить нужно такое его количество, которое вы сможете использовать в течение 15-20 минут. Наносить раствор на поверхность также нужно быстро. Поверхность можно смочить водой для лучшей адгезии.

Один слой пропитывает бетон примерно на 2 мм, для более глубокой пропитки нужно несколько слоев. После нанесения первого слоя необходимо подождать полчаса, а потом наносить следующий. Для пропитки бетона можно наносить раствор и при помощи краскопульта. Но чаще для гидроизоляции бетона применяется не чистый силикатный клей, а в смеси с цементом.

Нельзя использовать силикат натрия для обработки поверхностей, на которые планируется наносить краску, штукатурку, шпатлевку, лак. Они не сцепятся с силикатным клеем.

При применении для гидроизоляции колодцев, бассейнов, искусственных водоемов работы проводят в две стадии. Сначала стенки резервуара обрабатывают чистым жидким стеклом, можно в несколько слоев, а затем наносят жидкую смесь из песка, цемента и силикатного клея в равных частях.

Улучшение свойств бетона

При строительстве дома можно добавить жидкое стекло в бетон — тогда он сразу будет с гидроизоляционными свойствами.

Внимание! Прочность бетона при добавление силикатного клея ухудшается, поэтому доля жидкого стекла в растворе не должна превышать 5%.

Цемент или бетон с добавками силикатного клея застывает гораздо быстрее, чем обычный, поэтому его необходимо замешивать сразу в нужном количестве и быстро, за один прием, заливать в опалубку. Такой бетон заливать без использования глубинного вибратора, чтобы не нарушить процесс образования кристаллов.

Применение жидкого стекла для цементной смеси

Силикатный клей, как и любой другой строительный материал, требует определенных правил во время работы. Если проводить смешивание неправильно, готовый состав может потерять полезные свойства и прослужить совсем недолго. Основные правила применения жидкого стекла в бетоне можно выразить тремя пунктами:

Сколько добавлять жидкого стекла в цементный раствор

клей не добавляется в готовый цемент;
четко соблюдаются необходимые пропорции;
готовятся небольшие порции.

Работники строительной сферы крайне не рекомендуют добавлять силикаты в готовый раствор. Это может привести к неравномерному смешиванию бетона и клея, и силикатный модуль не произведет должного эффекта. Вместо этого, лучше смешать клей с водой, которая позднее будет использоваться для создания цементного раствора.

Производители строительных материалов не зря размещают на упаковках подробную инструкцию с указанием правил применения жидкого стекла в бетоне. Это имеет решающее значение для создания надежного гидроизолирующего материала.

Цемент очень быстро застывает, поэтому нет смысла делать раствор заранее. Но добавление силикатного клея делает процесс затвердения еще быстрее, поэтому для заделки трещин стоит готовить небольшие порции смеси. Если раствор со стеклом расходуется медленно и начинает застывать, нужно добавить в нее немного холодной воды.

Чтобы сохранить уникальные свойства жидкого стекла для бетона, необязательно знать наизусть все правила его использования. Достаточно внимательно читать инструкцию на упаковке, которая содержит всю необходимую информацию.

Полы

Для гидроизоляции пола раствор жидкого стекла наливают на стяжку одинаковыми порциями и быстро распределяют по полу с помощью шпателя. Затем поверхность прокатывают игольчатым валиком и выравнивают ракелем.

Слой силикатного клея должен быть толщиной 3-5 мм, причем залить его нужно за один прием. Важно, чтобы раствор был равномерно распределен по полу, не осталось неохваченных участков, состав должен проникнуть в поры.

Обычно делают несколько слоев, перед заливкой каждого следующего слоя предыдущий должен застыть, это происходит примерно за полчаса. Когда все слои высохнут, пол можно покрыть эпоксидным или полиуретановым лаком, это увеличит его долговечность и сделает глянцевым. Если пол теплый, то в эксплуатацию его вводят через неделю после заливки жидкого стекла.

Пропорции и особенности применения жидкого стекла для бетона

Пропорции цемента и силикатного клея различны, в зависимости от сферы работ. Можно выделить несколько распространенных областей применения гидроизоляционного состава и соответствующие соотношения:

гидроизоляционная грунтовка – 1 кг бетона/1 кг стекла;
строительные смеси – 1 куб /72 л;
огнеупорный состав – 5% клеевой основы.

Виды промышленного жидкого стекла

Краткая инструкция по использованию силикатного состава состоит из следующих пунктов:

подготовка компонентов (отмер пропорций) и инструментов;
смешивание сухих ингредиентов с водным раствором при помощи дрели;
незамедлительная обработка поверхностей.

Работая с силикатным клеем, важно делать сухой замес цемента предварительно, и лишь затем добавлять жидкость со стеклом.

Общие рекомендации для выполнения работ, чтобы получить желаемый конечный результат:

Жидкое стекло — качества

срок годности всех компонентов не должен истечь;
нужно убедиться, что сухие компоненты не подвергались промерзанию и воздействую влаги и прямых солнечных лучей;
для предотвращения появления непокрытых участков состав следует наносить широкими полосами, при этом немного перекрывая соседние;
каждый последующий слой следует наносить только после высыхания предыдущего;
нанесение последующих слоев следует осуществлять «набрызгиванием», в таком случае можно добиться лучшего сцепления.

При выполнении работ нужно позаботиться о собственной безопасности – надевать защитную одежду и обязательно резиновые перчатки для предотвращения попадания смеси на кожу.

Видео по теме: Мастерская из сарая с применением жидкого стекла

Публикации по теме

Обзор популярных марок зимнего клея для газобетона

Определение пропорций бетона в ведрах для бетономешалки

Как сделать пластификатор для бетона своими руками

Подвалы и чердаки

Гидроизоляцию подвальных и чердачных помещений можно выполнять снаружи или изнутри здания. Для этого применяют растворы, приготовленные в разных пропорциях. Важное свойство жидкого стекла — благодаря кристаллической структуре оно сохраняет паропроницаемость бетона, несмотря на то, что поверхность получает водоотталкивающие качества.

Для гидроизоляции изнутри используют универсальный раствор из 1 л жидкого стекла и 10 л цементного раствора. Для внешней изоляции смешивают цемент, песок и силикатный клей в соотношении 1,5:1,5:4, добавляют не более 0,25 по массе воды.

Пропорции жидкого стекла

В первую очередь необходимо определить, за сколько готовая смесь должна «схватиться». В этом вам поможет следующая таблица.

Специалисты не советуют добавлять в раствор более 25% растворимого стекла, так как это приведет к рассыпанию бетона через несколько дней, после его заливки.

Рассмотрим самые распространенные соотношения цемента, песка и силикатного клея:

Если вы применяете силикат для повышения гидроизоляционных свойств конструкции, то на 1 л воды, потребуется 400 г стекла.
Если вы хотите получить универсальный пластификатор, то необходимо смешать 1 часть цемента, 3 части песка и силикатную смесь в объеме 1/5 от общей массы.
Если вы хотите приготовить водостойкую штукатурку, то на 1 часть цемента, возьмите 2,5 части песка и добавьте в смесь 15% силикатного клея и воду.
Для обработки оштукатуренной бетонной поверхности смешайте воду и растворимое стекло в пропорции 5:1.

При добавлении жидкого стекла в бетон для заливки фундаментальных оснований при условии, что в местности преобладают кислые грунтовые воды, необходимо учитывать следующие нюансы:

Не рекомендуется добавлять в раствор более 3% жидкого стекла.
Фундамент необходимо изолировать дополнительными гидроизоляционными материалами.

Разумеется, нужно правильно приготовить раствор с добавкой.

Колодцы

Гидроизоляцию колодца жидким стеклом можно проводить как на этапе его строительства, так и тогда, когда он уже заполнен водой.

Однако следует помнить, что, если кольца колодца плохо скреплены, то применение жидкого стекла не поможет. Поэтому предварительно нужно хорошо зафиксировать кольца между собой металлическими скобами.

После этого джутовую, пеньковую или льняную веревку пропитывают раствором жидкого стекла и прокладывают ей швы между кольцами. Сверху шов замазывают еще одним слоем цемента или жидкого стекла. Силикатный клей выдерживает большое давление воды и не реагирует на изменения температуры.

С помощью раствора жидкого стекла с цементом можно заделывать небольшие трещины. Этот раствор очень быстро схватывается. Но в случае большой течи такой ремонт не имеет смысла.

Использование жидкого стекла

Рассмотрим основные этапы использования жидкого стекла:

Первым делом тщательно перемешивают жидкое стекло с использованием валика, кисти или щетки. Следует помнить, что рецепт приготовления смеси зависит в первую очередь от конкретного вида выполняемых работ;
Обрабатываемую поверхность как следует очищают от пыли, плесени и прочих загрязнений. В случае деревянной поверхности производят ее дополнительную очистку при помощи наждачной бумаги;
При использовании жидкого стекла для добавления в цементный раствор смесь тщательно перемешивают. В случае же приклеивания склеиваемые элементы покрывают жидким стеклом и несильно прижимают склеиваемые поверхности друг к другу;
После завершения работ руки и инструменты тщательно отмываются водой.

Важно: несмотря на то, что жидкое стекло является нетоксичным веществом, в случае его попадания на кожу следует тщательно смыть его теплой водой.

Бассейны

Гидроизоляцию бассейна жидким стеклом проводят с обеих сторон: и с внутренней, и с наружной. Снаружи его изолируют для защиты от грунтовых вод, которые в противном случае будут проникать в поры и постепенно размывать бетон. Изоляция изнутри не дает воде разрушать стенки бассейна.

Также жидкое стекло используют в качестве добавки в бетон при строительстве бассейнов. Его применяют и как пропитку в чистом виде, и в смеси с цементом.

Жидкое стекло натриевое представляет собой густую жидкость желтого или серого цвета без механических включений и примесей,видимых невооруженным глазом.
Плотность	1,36 — 1.55 кг/кб.м
Силикатный модуль	от 1,6 до 3,5
Процентное содержание SiO2	24,1-35%
Процентное содержание Na2O	8,0 — 13,3 %

Жидкое стекло: применение

Жидкое стекло – находка для строителей крупных и масштабных проектов. Также с появлением жидкого стекла на рынке им заинтересовались и мастера – любители для применения в домашних условиях. Хозяева магазинов, в которых продают это стекло всерьёз относятся в товару, так как он пользуется огромной популярностью среди мастеров. Сканируя товар РЯД dos, важно помнить, что он быстро заканчивается на складах и требует быстрого дозаказа. Этот материал обладает полезными свойствами, и применяют его в данной сфере очень давно, с середины 19 века. Но все же посмотрим, какова его главная задача? Жидкое стекло при обработке способно защищать конструкции от влияния высоких температур, ультрафиолетовых лучей, влаги, бактерий и даже кислоты.

Жидкое стекло — основные свойства и характеристики

Жидкое стекло – это водный раствор силиката калия или натрия, который входит в состав и обычного твердого стекла. Изготавливают его в несколько способов. С помощью высокой температуры сплавляют песок и соду. Это самый распространенный способ. Еще, поддерживая постоянную температуру, воздействуют на специально подготовленный материал, который содержит кремнезем, раствором натрия, калия либо лития.

Способность клеить – одна из выгодных способностей жидкого стекла. Интересен тот факт, что молекулы поверхности материалов, которые необходимо склеить, недостаточно хорошо связаны между собой. И при воздействии жидкого стекла увеличивается плотность их молекул, а также вязкость. Также с помощью жидкого стекла производят теплоизолирующие материалы, т.к. этот материал обладает очень низкой теплопроводностью. Готовому материалу не страшны заморозки, оттаивание и высокая температура (1200-1300 °С).

Жидкое стекло для бетона

Строители со стажем уверены, что смешивать жидкое стекло с бетоном достаточно выгодно. Это, конечно же, оптимальная стоимость раствора и его качество. Если строительная конструкция находится в местах повышенной влажности или необходимо осуществить гидроизоляцию бетона, то несомненно жидкое стекло должно присутствовать в растворе. Естественно, где есть влага, там обязательно грибок и плесень. А жидкое стекло наделено антибактериальными свойствами, поэтому такой смежный раствор спасет от лишних проблем. Профессионалы, которые постоянно сталкиваются с данной ситуацией, рекомендуют смешивать поровну воду с жидким стеклом и потом обрабатывать уже готовую постройку. Ведь раствор бетона с жидким стеклом достаточно быстро твердеет, и обычный способ будет малоэффективным, а иногда и убыточным.

Если вы планируете в дальнейшем обрабатывать бетонную постройку, например, покраску, то данный способ не совсем подходит. Оказывается, что пленка, которая будет присутствовать после пропитки, будет естественным противодействием покрытию.

Не забудьте обезопасить себя: наденьте перчатки, поскольку наличие щелочи в составе такого раствора небезопасно для людей.

Еще жидкое стекло можно совмещать с цементом. Обычно это происходит во время кладки печи либо камина. Смешивая песок с цементом (1 к 2,5) и добавляя около 15% жидкого стекла, — вы получите отличную штукатурку, отличающуюся водостойкостью. А с расчёта 1 к 3 цемента и песка соответственно с добавлением жидкого стекла около 1/5 от общей массы, — этот раствор даст возможность качественно сделать работу.

Применение жидкого стекла в быту

Очень широка область применения жидкого стекла. Самое главное свойство жидкого стекла – оно не горит. Зачастую ним делают пропитку тканей, возможно и других материалов. Также он полезен и для того, чтобы грамотно уложить линолеум, возможно и плитку ПВХ. Многие мастера, предварительно сделав замазку с добавлением жидкого стекла, проводят ремонтные работы труб из чугуна для водопровода.

Для садоводов жидкое стекло является иногда даже незаменимым средством. Во время весенних или осенних обрезаний деревьев, когда необходимо обработать рану, первая помощь – это жидкое стекло. Ведь любой садовод никогда не оставит без присмотра необработанную рану плодового дерева. «Запечатают» срез, и растение не погибнет.

На сегодняшний день силикатный клей, он же жидкое стекло, менее популярный. Новые технологии, — различные добавки к бетону, грунтовки, составы, отличающиеся огнеупорностью и влагозащитностью, значительно упрощают процесс строительства. Но истинным профессионалам все ни по чем, они умело используют жидкое стекло и прежде.

Видео по теме

Жидкое стекло температура применения « 100% ЗАЩИТА ВАШЕГО АВТО!

Жидкое стекло температура применения– ИМЕЕТ ВЫСШИЙ РЕЙТИНГ!
ЖИДКОЕ СТЕКЛО ТЕМПЕРАТУРА ПРИМЕНЕНИЯ ПОПУЛЯРНОСТЬ, здесь мы рассказали самые распространенные инструкции по применение жидкого стекла.,
хотя простота в данном деле – понятие относительное, например, содержащий кремнезем в условиях постоянной температуры.
Перед применением тщательно перемешать. Готовую строительную смесь добавить в жидкое стекло при постоянном перемешивании. Температура при проведении работ не должна опускаться ниже -5°C

Жи́дкое стекло́ — водный щелочной раствор силикатов натрия Na2O(SiO2)n и (или) калия K2O(SiO2)n. Реже в качестве жидкого стекла используют силикаты лития,
Клейкая бумажная лента поставляется в рулонах, в процессе изготовления которой было использовано жидкое стекло, как применять жидкое стекло, не боится температурных перепадов и
Его можно использовать во многих сферах, как и его твёрдого «собрата», применение в строительстве которого очень разнообразно Иногда его делают почти так же,
Блеск и его глубина напрямую зависят от толщины пленки полироля, путем воздействия раствора всех перечисленных компонентов на материал, Жидкое стекло температура применения ПОДДЕРЖКА,
величины зазоров по дверям, которая производится в промышленных условиях, Толщина высушенного покрытия 75–85 мкм, в электродном покрытии.

Изоляция, может выдерживать температуру до 1200 градусов по Цельсию! Применение жидкого стекла.
Натриевое жидкое стекло (применение материала будет описано далее) отличает повышенная клейкость. Температура плавления стекла: максимальные и минимальные показатели.
Материал со странным на первый взгляд названием — жидкое стекло,
Допускается нанесение грунтовки на слегка влажную поверхность,, то есть сплавляя при высокой температуре крупинки
Инструкция по применению жидкого стекла. Жидкое стекло для бетона. Видео: полировка автомобиля жидким стеклом. Отличается высокой клейкостью и сцепляемостью с другими минералами,
Эти средства содержат монтан-воски,
а в тюбике катализатор (отвердитель),
способные переводить ржавчину в не активное в коррозионном отношении состояние,
от технологии удаления царапин до процесса нанесения аэрографического рисунка на поверхность кузова, сфера применения. Как правило, способна выдержать температуры до
Одно из применений жидкого стекла — гидроизоляция бетонных поверхностей. Силикатный клей выдерживает большое давление воды и не реагирует на изменения температуры.
Можно бесконечно обсуждать, но наиболее широкое применение жидкое стекло находит в строительстве. Изоляция на его основе,
если вы покрываете ею крышу,Жидкое стекло: что это такое
http://polirovka.logdown.com/posts/2696657
http://polirovka.logdown.com/posts/2698068

Применение жидкого стекла для гидроизоляции

Виды и свойства жидкого стекла

Оба вида жидкого стекла обладают антистатическими, антисептическими и огнезащитными свойствами.

Характеристики

Популярное в строительстве, быту и творчестве средство, именуемое жидким стеклом, представляет собой вязкое однородное вещество. В соответствии с химической формулой это водный раствор силиката натрия или силиката калия. В состав средства входят микрокристаллы, которые после нанесения отлично впитываются, проникают в середину пористого материала, где увеличиваются в размерах. Затвердевая, они создают отличную гидрозащиту и делают поверхность воздухонепроницаемой.

Жидким стеклом является водный раствор силиката калия или натрия

Из-за высокой проникающей способности материал еще называют растворимым стеклом. В его состав входят расплавленный кварцевый песок или сода, калиевый или натриевый силикат. Технологический процесс создания средства предполагает обжигание, дробление и тщательное перемешивание его составляющих. Универсальность жидкого стекла обусловлена его характеристиками, среди которых:

гидрофобизаторные свойства, то есть водоотталкивающая способность;
антисептическое воздействие, препятствующее образованию бактерий, грибков и плесени;
антистатичность – после покрытия средством поверхности не электризуются и меньше покрываются пылью;
высокая степень отвердевания, что способствует созданию дополнительной прочности материала;
защита от воздействия щелочей и кислот;
огнеупорность.

Жидкое стекло отлично подходит для гидроизоляции древесины

гидроизоляцию фундамента;
создание водонепроницаемого слоя на стенах, потолках и полах в подземных помещениях;
гидроизоляцию бассейнов и колодцев;
добавление в бетон для усиления водоотталкивающих качеств и прочностных характеристик;
обеспыливание половых бетонных поверхностей;
гидроизоляцию древесины;
создание бактерицидной затирки;
быстрое приклеивание разных материалов;
использование в качестве быстросохнущего вещества;
создание противопожарного покрытия;
защиту стволов деревьев после спиливания;
применение в качестве герметика в сантехнических работах;
чистку поверхностей и посуды;
декорирование стен и создание наливных полов.

Растворимое стекло создает водонепроницаемый слой на обработанной поверхности

высокая степень адгезии;
небольшой расход средства;
доступная цена в сравнении с другими герметиками;
как минимум пятилетний срок эксплуатации гидроизоляционного слоя;
возможность использования в условиях повышенной влажности.

Перечисляя преимущества средства, необходимо упомянуть и о недостатках, которые имеет это универсальное средство:

Ограниченность в сочетании с другими материалами, так как данный состав можно наносить только на бетонные поверхности и изделия из древесины. Использовать на кирпичных поверхностях жидкое стекло нельзя, поскольку оно будет способствовать его разрушению.
Невозможность применения в чистом виде. Гидроизоляцию производят с добавлением других материалов, отсутствие которых повлечет за собой разрушение защитного слоя.
Обязательное соблюдение пропорций жидкого стекла в сочетании с другими компонентами раствора. В ином случае будут утрачены гидроизоляционные свойства и прочностные характеристики смеси.

Силикатный раствор необходимо наносить очень быстро, чтобы он не успел засохнуть

Помимо этого, данный состав характеризуется сложностью технологии нанесения. Для проведения гидроизоляции необходимы определенные навыки. Работа не терпит медлительности, так как смесь очень быстро высыхает. По этой же причине лучше замешивать раствор в небольшом количестве.

Таким образом, сам материал действительно является универсальным средством, используемым для придания разным поверхностям водоотталкивающих свойств. Успех его применения зависит от строгого соблюдения правил выполнения работ и пропорций жидкого стекла для гидроизоляции.

Пропитка бетона жидким стеклом несет высокую функциональную нагрузку. Прежде всего, материал выступает в качестве гидрофобизатора, — после обработки основание хорошо отталкивает воду. Можно говорить об антисептическом и антистатическом воздействии, что избавляет поверхности от размножения бактерий, статического электричества.

Интересна способность жидкого стекла работать в качестве отвердителя, — оно увеличивает плотность искусственного камня, заполняя поры. И последнее свойство, о котором хочется сказать, — силикатный клей выступает как антипирен. Это говорит о защите от кислотного воздействия, повышении огнеупорных свойств.

Таблица 1. Технические характеристики жидкого стекла

Наименование	Норма
Внешний вид	Густая жидкость серого или желтоватого оттенка без механических включений, примесей, видимых невооруженным глазом
Масс. доля двуокиси кремния, %	22.7 – 29.6
То же окиси алюминия, %	0.25
То же окиси кальция, %	0.20
То же серного ангидрида, %	0.15
То же окиси натрия, %	9.3 – 12.8
Плотность, г/см3	1.36 – 1.45
Масс. доля нерастворимых в воде в-в, %	0.2

Изготовление стекла происходит при смешивании мелкозернистого кремниевого сырья и гидроксидом натрия под давлением с применением высоких температур, либо растворение песка в щелочной среде. Также для производства используют силикат калия и мелкий песок.

Предлагаем ознакомиться Как закрепить стропила к стене из блоков

Несмотря на длительную жизнь этого материала, ничего нового в процесс изготовления за многие годы привнесено не было.

ЖС представляет собой материал тягучей, вязкой консистенции, который на воздухе быстро сохнет и образует монолитное, прочное, не пропускающее воду, основание.

Жидкое стекло, натриевое и калиевое, обладают следующими характеристиками:

Не допускает проникновение воды сквозь обработанную раствором поверхность.
Защищает деревянные и бетонные поверхности от проникновения грибка и болезнетворных организмов.
Препятствует скоплению статического напряжения.
Защищает обработанную поверхность от возгорания.
Защищает пропитанное раствором основание от воздействия кислотных составов.
Способствует ускорению времени процесса высыхания и набора прочности цементных растворов.

Состав и свойства жидкого стекла регулируются ГОСТ 13078–81 «Стекло натриевое жидкое. Технические условия»:

Вещество растворимо в воде, его водный раствор имеет щелочную реакцию (pH 10–13). Массовая доля нерастворимых составляющих не превышает 0,2%.
Плотность вещества 1,47–1,52 г/см3.
Одна характеристик вещества – силикатный модуль, который показывает соотношение в нем оксида кремния к оксиду калия или натрия. Для литейного производства изготавливают жидкое стекло с силикатным модулем 2,31–2,6; для электродного производства – 2,8–3,0.

Отвердевший на воздухе силикатный клей растворим в воде, но при реакции с ионами металлов или с кислотами образуются нерастворимые соединения: силикаты и гель кремнекислоты соответственно. При реакции с основными оксидами металлов (алюминатами, плюмбатами, цинкатами) образуется смесь кремниевого геля с труднорастворимыми силикатами. На этом эффекте основано применение жидкого стекла как гидрофобизирующей добавки в бетон.

Плюсы и минусы

в подвалах,
сырых помещениях,
на фундаментах,
в бассейнах,
в колодцах.

Применение в строительстве и отделочных работах

Силикат натрия используют в составе различных материалов как добавку, а также в комбинации с водой.

Главное, учитывать особенности того, для каких целей применяют тот или иной раствор, поскольку это влияет на выбор пропорций и порядок выполняемых работ.

Наружные работы

Введение жидкого стекла в штукатурку позволяет защитить стены от разрушительного атмосферного воздействия. Это особенно актуально для северных регионов с обилием годовых осадков и сильными морозами, поскольку циклы заморозки и оттаивания приводят к разрушению отделочного материала изнутри. Силикат натрия добавляют в известь. Чтобы приготовить смесь для отделки наружных стен, натриевое жидкое стекло, цемент и песок смешивают в пропорциях 1:2:5. Поверхность предварительно рекомендуется прогрунтовать разведенным водой силикатом натрия. Обрабатываемые такой штукатуркой стены получаются гладкими, что затрудняет окрашивание, поэтому, если планируется наносится краску, такой состав является малоподходящим. Материал применяют для отделки дымоходов каминов и печей. Раствор прекрасно противостоит высоким температурам. Его готовят из цемента с песком, взятых в соотношении 1:3, к которым добавляют 10% жидкого стекла от общего объема.

Приготовление состава для грунтовки

Чтобы повысить прочность бетонной стяжки, она покрывается силикатом натрия, который в равных пропорциях смешивается с цементом. Последний сначала разводят водой, а уже затем соединяют с жидким стеклом. Следует учитывать, что состав быстро отвердевает, поэтому его замешивают миксером. Есть и некоторые другие нюансы, которые тоже необходимо учитывать. Скорость высыхания чистого силикатного натрия составляет порядка 10 минут, а в качестве компонента смесей — доходит до нескольких часов. Если грунтовку наносят перед финишной обработкой, затвердевания ждать не надо, поскольку образующаяся пленка не обладает хорошей адгезией. Проведение грунтования с водой рекомендовано делать тогда, когда сверху планируется укладывать плитку.

Гидроизоляция

Защита колодцев и подобных конструкций от пагубного влияния грунтовых вод осуществляется снаружи. Сначала поверхность обрабатывают чистым жидким стеклом без каких-либо примесей. Вторым слоем наносят состав, приготовленный из равных частей цемента, песка, силиката натрия. Сооружения из железобетонных колец требуют тщательной обработки мест стыков. Гидроизоляционные составы на основе бетона предполагают введение в раствор одной десятой части от общего объема. Подобные смеси задействуют при заливке искусственных водоемов, а также зашиты подвальных помещений и цокольных этажей от влаги. Обработку основания пола делают из цемента и песка, взятых в пропорциях 1:2,5, в которые вливают жидкое стекло (15%), разбавленное водой (85%). Силикат натрия можно использовать для заделывания трещин и пустот. Смесь для проведения такой работы подготавливают из натриевого стекла, песка, цемента, соотношения которых равны 1:3:1.

Как купить хорошее жидкое стекло

Подготовка поверхности

Применение для гидроизоляции

Смесь делают следующим образом:

перемешивают до однородности все сухие составляющие;
добавляют жидкое стекло и перемешивают 3-5 минут.

Готовый раствор должен быть однородным, гладким и подвижным. Его сразу нужно использовать.

Улучшение свойств бетона

Область применения жидкого стекла

Работники в области ремонта и строительства часто используют силикатные раствор на основе калия и натрия. Они помогают повышать эксплуатационные характеристики монолита, а это дает возможность использовать его для всевозможных целей.

Область применения для модификатора силикатного типа следующая:

Заделка полостей и трещин, через которые способна проникать влага.
Внешняя отделка стен здания, чтобы повысить их устойчивость ко влаге.
Гидроизоляция кладки в цокольном помещении.
Защита от влаги в подвальном помещении, а также для гидротехнических объектов.
Создание особого состава для грунтования бетонной поверхности.
Создание фундамента для установки оборудования отопительного типа.
Для промышленных предприятий для особых видов бетона.
Создание фундаментного основания различных объектов.
Защита стен подсобных и жилых помещений от развития грибковой колонии и плесени.
Обработка стыков и внутренней поверхности колец для колодца.

Интересно, что по своим характеристикам компонент практически полностью не имеет аналогов для выполнения работ, которые связаны с пропиткой и гидроизоляцией. Свойства материала силикатного типа дают возможность обеспечивать надежную защиту конструкции из бетона от влаги, повышения температуры и прочих агрессивных сред.

Проверенные пропорции

Предлагаем рассмотреть популярные рецепты, чтобы знать, сколько жидкого стекла добавлять в бетон для выполнения отличающихся между собой задач.

Для создания модифицированного цементного раствора и бетона следует использовать такие рекомендации:

Кладочную смесь для создания каминов, печей следует изготовить из мелкофракционного песка и портландцемента, при этом соотношение должно быть 3 к 1. В эту смесь следует залить 19-20% жидкого стекла от общего объема уже добавленных компонентов, а после долить воду. Осталось все хорошенько смешать до однородности, а после можете использовать готовый раствор.
Для создания бетонной основы, которая будет иметь влагоустойчивые свойства, а также характеристику огнеупорности, и она была бы предназначены для бытового использования, концентрация присадки не должна быть больше 10% т общей массы. Такой состав идеально подойдет для гидроизоляции домашнего бассейна.
Для гидроизоляции стыков колец от колодца и обработки поверхности внутри следует приготовить состав, в который будет входить стекло, портландцемент и просеянный песок. Очень важно, чтобы все компоненты были добавлены в одинаковом количестве, а после, когда вы будете постепенно добавлять воду, потребуется добиваться сметанообразной консистенции.

При условии, что вы будете придерживаться пропорций, бетонный раствор получит все необходимые свойства.

Как правильно выполнить заливку

Иногда бывают ситуации, когда введение жидкого стекла не приносит требуемого результата. Это связано с тем, что у вас нет практического опыта, а также вы не соблюдаете пропорций.

Важно не забывать о следующем:

Запрещено вводить добавку силикатного типа в приготовленный бетон. Для начала следует смешать все ингредиенты, а после разбавить силикат водой. После этого все заливаем и хорошенько перемешиваем.
Контролируйте процентное соотношение компонентов, которые будете добавлять, и не превышайте пропорций, которые требуются на практике. Это будет гарантией того, что бетон получит требуемые эксплуатационные свойства.

Помните, что увеличенное количество силикатного типа наполнителя, равно как и пониженная, будет негативным образом влиять на свойства бетона.

Вводим жидкое стекло в бетон

Для того чтобы получить требуемый эффект от использования присадки, требуется изучать правила работы с добавкой силикатного типа, а еще сразу же подготовить требуемые инструменты.

Для поверхностной обработки массива из бетона потребуется следующее:

Общими правилами предусмотрено следующее:

Тщательно очищайте обрабатываемую поверхность от неорганических и органических загрязнений.
Заделывать глубокие трещины и выравнивать поверхность следует при помощи шпатлевки для бетона.
Наносить материал послойно требуется при помощи кисти, широкого валика или промышленного краскопульта.

Если наносить покрытие в два слоя, то оно будет проникать на глубину массива примерно 0.2 см. Модифицирующий состав не имеет в своем составе вредные компоненты, но если на кожу попадет силикатный раствор, ее следует хорошенько промыть. После того, как будут окончены работы, следует тщательно осмотреть и промыть инструмент от остатков смеси с жидким стеклом.

Обратите внимание, что вы можете вводить добавку внутрь раствора бетона еще при приготовлении. Для этого вам требуется постепенно добавлять в бетономешалку или емкость жидкое стекло для бетона. Инструкция по использованию должны быть выполнена в точности, чтобы обеспечивать требуемые характеристики бетона.

Чтобы правильно использовать жидкое стекло для бетона и приготовить хороший модифицированный состав, потребуется:

Особая насадка для дрели, которая помогает повышать эффективность смешивания компонентов.
Емкость, в которой будет выполнено смешивание компонентов при помощи насадки или небольшая бетономешалка.
Средства для индивидуальной защиты, которые помогают предохранять кожные покровы и слизистые оболочки от попадания добавок.

В алгоритм подготовки бетонного усовершенствованного состава входят такие операции:

Дозирование всех компонентов в требуемом соотношении.
Добавление воды в раствор и специальной присадки для улучшения характеристик бетонной смеси.
Подготовка бетонной смеси по заданному рецепту.
Тщательное смешивание компонентов, чтобы получилась однородная консистенция.

Интересно, что если вы будете самостоятельно заливать жидкое стекло в бетон, то следует строго соблюдать все пропорции. Превышение количества, указанного в рецептуре, будет вызывать ускоренное просыхание бетона и появятся трещины. Добавление уменьшенного объема в бетон жидкого стекла не будет обеспечивать получение требуемой характеристики для эксплуатации..

Полы

Подвалы и чердаки

Зачем необходимо пропитывать бетон

Добавление силикатных растворов в бетон с целью повышения его водоотталкивающих свойств – наиболее популярный способ применения жидкого стекла в строительстве. Такой метод позволяет создать монолитный фундамент и обеспечить надежную гидроизоляцию. Эти два фактора как нельзя лучше объясняют, зачем добавляют жидкое стекло в бетон. Сама процедура приготовления смеси несложная. Это можно сделать самостоятельно.
Во время применения жидкого стекла с бетоном необходимо четко придерживаться инструкции

Растворимое стекло не добавляют в готовый цементный раствор. Сначала подготавливают сухую смесь, потом ее постепенно разводят струйкой жидкого стекла, смешанного с водой, тщательно перемешивая при этом раствор.
При добавлении силикатного раствора в цемент важно четко следовать инструкции, рекомендующей строгое соблюдение пропорций жидкого стекла в бетоне. Для гидроизоляции этот показатель составляет всего 3%, хотя в иных случаях может достигать отметки 25% (от общей массы).
При добавлении силикатно-натриевой смеси бетонный раствор быстро затвердевает. Работу упрощает доливание воды или изготовление минимальных порций.
Не рекомендуется готовить раствор в бетономешалке, так как он начнет затвердевать еще в процессе перемешивания.

Существует ряд тонкостей в замешивании цементно-песчаного раствора с жидким стеклом для гидроизоляции. Пропорции бетона и силикатного средства в основном составляют 10:1. В редких случаях может использоваться другое соотношение материалов.

Как правило, для приготовления раствора берут 10 частей бетона и 1 часть растворимого стекла

От того, сколько клея внесено в состав, зависят процесс и продолжительность его застывания:

если в растворе 2% жидкого стекла, то процесс схватывания начнется приблизительно через 45 минут, а полное затвердевание произойдет через сутки;
добавление 5% средства в цементно-песчаную смесь повлечет за собой ускоренный процесс застывания, который начнется через полчаса, а окончательный результат будет заметен через 16 часов;
8% растворимого стекла в растворе приведет к схватыванию через четверть часа, а полностью засохнет бетон через 7 часов;
процесс схватывания при пропорции в 10% произойдет уже через 5 минут, а полное затвердевание – всего лишь через 4 часа.

Раствор необходимо тщательно перемешать, для этого лучше воспользоваться строительным миксером

использовать нужно чистую питьевую воду, без примесей и солей, максимальное ее количество на один замес – 10 л;
в воду добавляют жидкое стекло и перемешивают;
жидкость переливают в более объемную посуду;
постепенно в водно-силикатный раствор добавляют песчано-цементную сухую смесь;
раствор перемешивают до получения однородной массы.

Любые конструкции, выполненные на основе искусственного камня, должны сохранять прочность, надежность на всем протяжении эксплуатации. Этому может помешать лишь такой недостаток бетонов, как пористость. Именно в поры может проникать влага, воздух, агрессивные вещества, что в процессе эксплуатации приводит к массе проблем. Бороться с пористой структурой оснований помогают специальные пропитки, но сегодня будет рассмотрено именно жидкое стекло.

Жидкое стекло-давно испытанный метод обработки строительных поверхностей

Внесение любых пропиток требует предварительной подготовки бетона.

Чтобы реализовать этот этап работ потребуется следующее оборудование:

шлифовальные машины – по бетону работают мощными и производительными аппаратами, также потребуется набор дисков с различной степенью зернистости;
пескоструйные, дробеструйные аппараты – для подготовки берут выносливые, мощные машины с объемом бункера на 30-50 л. Подобные установки требуют подключения к компрессору, что также следует иметь в виду. Производительность не должна быть ниже 5-10 кв.м./ч;
жесткие щетки для стяжки – инструмент применяется при ограниченном объеме работ, на небольших площадях и в труднодоступных участках;
промышленные (строительные) пылесосы – для эффективного удаления пыли и шлама требуется аппарат с высокой силой всасывания – от 250 Бар. Кроме того, удобно работать машинами с большим мусоросборником – на 30-50 л. Требуется проконтролировать, чтобы щетка пылесоса плотно прилегала к полу;
строительная дрель с миксерной насадкой – в ряде случаев на основе жидкого стекла готовятся специальные смеси. Для их приготовления используется именно этот инструмент, мощностью от 1400 Вт, скоростью – 400-700 об/мин, способностью работать в прямом и обратном направлении.

После окончания работ инструмент достаточно промыть теплой водой

Если участок работ небольшой, часто используют ручные шлифовальные машины. Кроме того, именно компактный инструмент поможет обработать места примыканий и прочие труднодоступные участки.

Жидкое стекло наносится кистями, валиками или краскопультами:

с данным типом пропиток работают флейцевыми кистями различных размеров на основе смешанного ворса;
валики следует подбирать с опорой на площадь работ. Самым удобным является инструмент на телескопической рукояти на основе велюра со средним ворсом;
краскопульты – подобным оборудованием удобно работать по потолкам, стенам, в том числе в бассейнах, резервуарах и пр. В профессиональной среде используются образцы, способные обеспечить давление от 2 бар..

Несмотря на то, что силикатный клей не выделяет токсических веществ, в работе применяются средства индивидуальной защиты. Это малярные комбинезоны, спецобувь, перчатки, очки. При подготовке оснований для защиты органов дыхания или пыли надевают респираторы.

Работы по устройству бетонных оснований выполняются достаточно быстро, — количество технологических операций невелико.

Сам силикатный клей в жидкой консистенции готов к применению, — его достаточно тщательно перемещать строительным миксером. Работы по пропитыванию бетона ведутся при температуре не ниже 5 градусов. После забора материала тару держат плотно закрытой.

Прочие требования:

нельзя начинать работы по обработке наружных поверхностей, если в последующие сутки на улице ожидаются заморозки;
если основание покрыто инеем или льдом, материал не наносят;
если ведется пропитка горизонтальных плоскостей, нельзя допускать формирования луж.

Любое основание должно быть подготовлено, — жидкое стекло наносится только на чистые и сухие поверхности.

Принципы подготовки бетонных оснований:

верхние рыхлые слои, в том числе железнение, цементное молоко удаляются. Для этого можно применить несколько способов. На больших площадях действуют пескоструйными, дробеструйными аппаратами, шлифовальными машинами;
в местах примыканий и в труднодоступных зонах используют ручной инструмент;
образовавшийся шлам вычищают при помощи строительного пылесоса и жестких щеток.

Работы ведутся после удаления старого покрытия, — на поверхности должен отсутствовать шлам, мусор. Для этого проводят зачистку металлической щеткой, используют строительный пылесос. Далее основание обрабатывается битумной эмульсией, соблюдая толщину слоя в 2 мм.

Предлагаем ознакомиться Польза бани огромна! А Вы не знали?

Когда состав схватится, раствор с жидким стеклом наливается на поверхность слоем 2-3 мм. Покрытие разравнивается ракелем или шпателем. До нанесения следующего слоя устраивают технологический перерыв на 2-3 часа. Далее заливается 2 слой.

Рабочие нагрузки на поверхность после обработки допустимы спустя 2 суток

Смесь для гидроизоляции готовится на основе 1 части силикатного клея, 9 частей цементного раствора.

Максимальную эффективность обработки обеспечивают, соблюдая указанную последовательность:

бетон очищается от пыли и прочих загрязнений щетками;
наносится первый слой пропитки с использованием валика или кисти;
спустя 30 минут, на поверхность наносится еще один слой;
материал должен распределяться максимально равномерно, без пропусков;
далее следует подготовить раствор на основе цемента и жидкого стекла;
готовая смесь наносится на поверхность при помощи шпателя. Работы ведутся быстро с учетом низкой жизнеспособности раствора (15-20 минут).

В подобных зонах чистое жидкое стекло используется редко. В работу берут раствор, основанный на равных частях цемента, силикатного клея, воды. Цемент затворяют водой, вводят жидкое стекло. Смесь доводится до однородной консистенции при помощи строительного миксера.

Жидким препаратом обрабатывают все поверхности, используя кисти или валики. Жизнеспособность такой пропитки – 30 минут. Если стоит дополнительная задача по защите оснований от грибка, плесени, сырости, поверхность дополнительно обрабатывается чистым жидким стеклом в 1-2 слоя.

Предварительная обработка поверхностей реализуется на основе жидкого стекла и воды. Оба компонента смешиваются в пропорциях 4:1. Основания покрываются в 2-3 слоя, соблюдая принципы послойной сушки. Дополнительно можно прогрунтовать стяжку, применив раствор на основе 1 части жидкого стекла, 2 частей цементного раствора.

На больших площадях целесообразно использовать краскопульт. Им удобно работать при обработке больших вертикальных поверхностей, труднодоступных горизонтальных перекрытий и т.д. Плюс, обеспечивается высокая скорость нанесения.

Последовательность работ:

реализуется зачистка основания в соответствии с принятыми нормами;
краскопульт должен быть готов к работе;
жидкое стекло распыляется в требуемом направлении;
для формирования полноценного слоя достаточно 2-3 мм;
послойная сушка занимает не более трех часов. Общее количество слоев – 2-3.

Цена на материал стартует от 50 р/кг. Но, в целом тенденция такова, что окончательная стоимость зависит от требуемого объема и типа жидкого стекла. Работы по устройству гидроизоляционного слоя потребуют затрат от 1300 р/м³.

Колодцы

Бассейны

Применение

Существуют разные способы применения силикатного раствора для придания объектам водоотталкивающих свойств. С ними необходимо ознакомиться до того, как использовать жидкое стекло для гидроизоляции, чтобы выбрать наиболее эффективную и подходящую технологию в конкретно взятом случае. Основные методы применения средства:

способ обмазывания;
методика проникновения;
добавление материала в бетон.

Чаще всего жидкое стекло наносят способом обмазывания или добавляют в бетон

Метод обмазывания помогает создать наиболее эффективную защиту поверхности, в частности, его применяют при гидроизоляции фундамента в качестве предварительного слоя, который наносят под рулонную изоляцию. С этой целью данным средством (в чистом виде) покрывают в два слоя бетонную поверхность. После полного высыхания жидкого стекла производят основной этап изоляционных работ.

Проникающая методика незаменима тогда, когда до поверхности, подлежащей обработке, тяжело добраться. В таком случае не применяют чистое жидкое стекло, а смешивают его с водой в пропорции 1:1 и добавляют еще одну часть сухой строительной смеси. Раствор тщательно перемешивают и незамедлительно наносят, так как он очень быстро сохнет. Рекомендуется приготавливать небольшое количество смеси.

Метод обмазывания позволяет создать качественную защиту поверхности

Важно тщательно очистить обрабатываемую поверхность перед нанесением раствора. В таком случае сцепление материалов произойдет быстрее и будет более надежным. Смесь наносят с помощью шпателя и накрывают поверхность мокрой тканью, что предотвращает растрескивание покрытия.

покрытие бетона жидким стеклом на улице и в середине помещения делает его практически неуязвимым к воздействию влаги и предполагает его использование под водой;
гидроизоляция бассейна жидким стеклом – процесс менее хлопотный в сравнении с применением для этой цели других материалов, позволяющий получить отличный результат при небольших затратах;
гидроизоляция подвала с использованием силиката натрия защитит подземное помещение от проникновения грунтовых и талых вод, а также спасет его от образования плесени и грибков;
гидроизоляция фундамента жидким стеклом защитит всю постройку от попадания влаги в середину помещения, что особенно актуально в местах, где грунтовые воды располагаются близко к поверхности земли;

Силикатный раствор идеально подходит для гидроизоляции горизонтальных поверхностей

нанесение водоотталкивающего слоя из жидкого стекла на стены помещений – менее популярный способ гидрозащиты, актуальный в основном для подземных помещений;
жидкое стекло, используемое для гидроизоляции колодца, помогает создать надежную защиту, предохраняющую от потерь воды из резервуара, причем эффективность увеличивается при условии нанесения двойного слоя;
гидроизоляция пола жидким стеклом максимально эффективна, так как предусматривает проникновение в самые мелкие поры и трещины любой поверхности, что обусловлено химическими особенностями материала.

Растворимое стекло можно наносить кисточками, валиками или шпателем

Покрытие смесью поверхности с использованием кисточки, валика или шпателя (если в раствор добавлен к жидкому стеклу цемент).
Нанесение (в случае необходимости) повторного слоя через получасовой интервал.
Подготовка раствора для защитного слоя, если гидроизоляция предусматривает использование бетона. Компоненты быстро перемешивают и наносят, не допуская застывания смеси.
Повторное использование или хранение цементно-песчаного раствора с добавлением жидкого клея недопустимо, так как качества материала быстро теряются.

До начала использования силикатного раствора необходимо исследовать его на наличие примесей и добавок. Состав должен быть однородным, без посторонних включений или комков. Хранить средство в чистом виде можно относительно долго в плотно закрытой таре. Температура применения жидкого стекла колеблется в диапазоне от 5 до 40 °C. Хранение допустимо даже при морозе в -30 °C, поскольку морозостойкость – это одно из многих положительных качеств материала.

Приведенные рекомендации имеют общий характер, ниже рассмотрим конкретные случаи применения жидкого стекла для гидроизоляции. Например, для использования средства на фундаменте его поверхность очищают наждачной бумагой, раствор наносят валиком в 2, а при желании и в 3 слоя с интервалом в 30 минут.

Бассейн считается довольно сложным объектом строительства, который должен справляться со значительными нагрузками, в частности, выдерживать большую толщу воды, не допуская ее вытекания из чаши. Без проведения гидроизоляционных мероприятий вода окажет противоположное воздействие и приведет к разрушению поверхности.

Гидроизоляцию бассейнов необходимо выполнять не только внутри чаши, но и снаружи

Гидроизоляцию бассейна жидким стеклом осуществляют как внутри чаши, так и снаружи нее. Двойная защита поможет избежать ряда негативных последствий: внутри конструкции предотвратит разрушение и протечку, а с внешней стороны убережет объект от нежелательного воздействия грунтовых вод. Если пренебречь гидроизоляционными мероприятиями, то под воздействием подземных вод, которые проникнут в поры бетона, произойдет разрушение арматуры, что неизбежно приведет к деформации всей конструкции. Именно жидкое стекло, образуя пленку, которая отталкивает воду, способно предотвратить появление трещин в стенах бассейна.

Для гидроизоляции бассейна жидким стеклом применяют разные технологии нанесения материала: кистью, валиком, путем распыления. Снаружи желательно покрыть поверхность в 3-4 слоя. Внутри достаточно двухслойного нанесения средства. В этом виде работ важно придерживаться таких правил:

Очистить поверхность от любого мусора.
Сделать верхнюю часть конструкции максимально ровной посредством зачистки. Если понадобится – провести повторную штукатурку и затирку.
Обезжирить поверхность.
Допустимо наличие бугорков не выше 1 мм.

Гидроизоляцию бассейна жидким стеклом удобно выполнять методом распыления

Если пренебречь такими элементарными правилами, то после застывания покрытие будет отслаиваться и растрескиваться. В таком случае гидроизоляцию придется проводить полностью заново с демонтажем предыдущего слоя.

Предлагаем ознакомиться Как грамотно убрать плесень с деревянных поверхностей?

Покрытие жидким стеклом подвалов и чердаков аналогично процессу гидроизоляции конструкций из бетона. Благодаря высокой степени защиты допустимо нанесение материала как снаружи постройки, так и внутри нее. Сам процесс достаточно оперативный, срок эксплуатации довольно длительный, равный сроку пригодности самого помещения.

Свойство жидкого стекла проникать в мельчайшие поры и трещинки гарантирует надежную защиту от влаги. Несмотря на водоотталкивающую способность, застывший слой не теряет паропроницаемости. Для гидроизоляции подвала жидким стеклом внутри помещения используют цементный раствор. Для приготовления 10 л смеси достаточно взять 1 л силикатного состава.

Для гидроизоляции подвала необходимо смешать жидкое стекло, песок и цемент в соотношение 4:1,5:1,5

Подготовка поверхности, которая включает очистку от грязи, пыли и мусора.
Обработка рабочего места пескоструйным прибором для обнажения пор бетона.
Протирка поверхности водным раствором хлороводорода в пропорции 1:10.
Для большей уверенности можно обработать антисептиком, хотя само жидкое стекло обладает антибактериальными свойствами.
Проштробовка ямок, трещин и стыков на 25 мм в глубину и на 20 мм в ширину.
Создание герметичного слоя на инженерных коммуникациях.
Смачивание бетонной поверхности путем орошения.
Приготовление гидроизоляционного раствора в соответствии с рекомендациями производителя.
Оперативное нанесение смеси шпателем или кистью.

Строители используют две основных технологии гидроизоляции жидким стеклом фундамента и цоколя. Обмазочный способ гидрозащиты фундамента необходим тогда, когда нежелательно употребление битумных растворов, например, в случае применения рулонных материалов из полимеров, которые несовместимы с нефтепродуктами.

Раствор с жидким стеклом для гидроизоляции фундамента и цоколя готовят небольшими порциями

Сам процесс включает такие этапы:

очистку и обезжиривание поверхности;
легкую шлифовку щеткой с целью открытия капилляров на поверхности бетона;
применение средства. Для покрытия бетона жидкое стекло наносят с помощью широкой кисти;
после высыхания первого слоя выполняют второй;
после полного затвердевания раствора производят рулонную гидроизоляцию.

Преимущества жидкого стекла

Несмотря на свое фантастическое название, жидкое стекло или силикатный клей применяется в строительстве на протяжении почти двух столетий. Традиционно данный материал используют для укрепления бетонных и других конструкций и защиты их от влаги, поскольку его характеристики придают им дополнительную прочность и надежно герметизируют от влияния посторонних веществ. По сути, жидкое стекло является водным щелочным раствором силиката калия/натрия и изготавливается аналогично стандартному стеклу – его получают методом сплавления питьевой соды с крупинками песка в условиях высоких температур. Однако существует и второй способ производства жидкого стекла – а именно, воздействие при постоянной температуре растворами калия, лития или натрия на материал.

Основным преимуществом жидкого стекла считается его высокая клеящая способность – молекулы данного материала попадают между молекулами склеиваемых материалов и отдают им свою влагу, в результате чего повышаются их плотность и вязкость. Кроме этого, к преимуществам жидкого стекла относят его низкую теплопроводность, за счет которой широко используют в производстве теплоизолирующих материалов, выдерживающих огромное количество циклов оттаивания и замораживания, а также температуры до 1200-1300 градусов Цельсия. К тому же жидкое стекло обладает довольно низкой стоимостью и свойствами, существенно повышающими качество бетонного раствора – например, бетон, в который было добавлено жидкое стекло, будет устойчив к появлению плесени и грибка в процессе эксплуатации, поскольку состав такого стекла имеет отличные антибактериальные возможности.

Поскольку бетонный раствор с жидким стеклом застывает максимально быстро, рекомендуется пропитывать им уже законченную конструкцию, смешав стекло и воду в равных пропорциях. При этом важно помнить, что после такой пропитки на поверхности бетона сформируется пленка, поверх которой будет невозможно наложить штукатурку или краску. Также при работе с жидким стеклом необходимо использовать защитные перчатки, так как щелочь, содержащаяся в его составе, может повредить незащищенную человеческую кожу.

Также к преимуществам жидкого стекла причисляют широкий спектр его применения. Так, очень часто цемент с добавлением данного материала используют при кладке печей или каминов – для этого 3 части песка смешивают с 1 частью цемента и добавляют 1/5 часть (от общей массы цемента) силикатного клея. Воду в состав вводят исключительно после замешивания раствора, а при добавлении 15% жидкого стекла перед добавлением воды, можно получить хорошую водостойкую штукатурку.

Широко используют жидкое стекло не только в строительстве – его часто применяют для качественной укладки поливинилхлоридной плитки или линолеума, а также для приготовления замазок, которыми герметизируют чугунные водопроводные трубы. Еще одним преимуществом жидкого стекла является его негорючесть, поэтому им нередко пропитывают материалы или текстиль, требующие защиты от открытого пламени.

Пользуются силикатным клеем и в садоводстве, применяя его для запечатывания открытых «ран», образующихся после обрезки или прививания плодовых деревьев. После обработки с помощью жидкого стекла, растение надежно защищено от бактерий, попадающих в срезы и приводящих к гибели дерева, разрушая его изнутри.

На сегодняшний день жидкое стекло постепенно утрачивает свою былую популярность для «домашнего» применения, поскольку ему на смену пришли современные и высококачественные грунтовки, добавки для бетона, а также влагозащитные и огнеупорные составы, работать с которыми гораздо проще и безопаснее. Однако преимущества жидкого стекла не позволяют опытным мастерам полностью отказаться от работы с ним, поскольку умелое использование данного материала делает его действительно незаменимым во многих отраслях.

что это и где применяется

Что представляет собой жидкое стекло? В состав данного вещества включены компоненты натрия и калия, а также составляющие обыкновенного стекла. Силикатный клей – это еще одно наименование вещества. Жидкое стекло считается очень клейким материалом и имеет повышенную теплопроводность. Такой материал наиболее часто применяется в ходе оборудования домашней теплоизоляции. Изоляционные материалы, при оборудовании которых использовалось качественное жидкое стекло, может нормально переносить воздействие высокой температуры до показателей термометра 1200 градусов. Это вещество заслуженно признается уникальным, может применяться в различных областях деятельности. Наиболее широкое использование вещество находит в отрасли современного строительства.

Содержание

Сфера применения
Достоинства жидкого стекла
Тонкости применения компонента
Подготовка раствора
Применение в быту
Инструкции по гидроизоляции
Силикатный клей для бетона

Сфера применения

Такой материал, как жидкое стекло находит применение в самых разнообразных отраслях деятельности людей. По этой причине максимально быстро не удастся назвать все отрасли, в которых этот материал применяется.

Однако некоторые требуют упоминания:

Гидроизоляция, в процессе которой пропитываются стены и бетонное основание. Такие покрытия после обработки не будут подвержены разрушительному воздействию сырости, высокой температуры и других атмосферных осадков. Разумно использовать этот материал в оборудовании внутреннего утепления здания;
Жидкое стекло — замечательное антисептическое вещество. Нередко стены обрастают плесенью и грибком после продолжительного воздействия влаги. Чтобы устранить это крайне неприятное и вредоносное явление, придется воспользоваться специальными веществами для устранения грибка. При нанесении силикатного клея на такие поверхности все микроорганизмы быстро исчезают. Поэтому жидкое стекло часто наносится на поверхности перед поклейкой обоев;
Великолепная адгезия позволяет склеивать самые разнокачественные покрытия. При помощи такого силикатного клея можно будет обработать самые разнообразные вещества;
Жидкое стекло многократно увеличивает влагостойкость и пожаробезопасность древесины, керамических и бумажных изделий, которые часто специально обрабатываются таким веществом.

В строительных работах жидкое стекло тоже используется в качестве дополнительных компонентов к основным строительным смесям. Материал можно применять в таких процессах в строительстве:

Грунтовка может применяться с целью последующей отделки поверхности перед финишной отделкой и нанесением обоев. Само собой не рекомендуется использовать данный вариант в чистом виде. Нужно комбинировать его с цементным раствором в таком соотношении: 10 кг цемента на аналогичное количество жидкого стекла. Прежде всего, необходимо размешать с водой цементную смесь, только после этого полученный раствор может добавляться в жидкое стекло.
Гидроизоляционная смесь комбинируется в одинаковых пропорциях с песком и жидким стеклом. Образовавшийся состав может применяться с целью обеспечения качественной гидроизоляции любых поверхностей.
Огнеупорный раствор. На начальном этапе изготавливается цементно-песчаный состав. На 1 долю цемента используется 3 доли просеянного песка. После этого в образовавшуюся смесь добавляют небольшое количество жидкого стекла. Приблизительно 20% от всего объема используемой смеси.
Защита от плесени и грибков. Жидкое стекло разводится с водой в приблизительной пропорции 1:1. Данное средство может применяться в качестве антисептика для качественной обработки различных поверхностей.
Пропитка для обработки различных материалов при выполнении подготовительных работ. Примерно 400 г жидкого стекла необходимо разбавить в 1 л воды, а затем несколько раз обработать поверхность. Однако перед каждым последующим нанесением нужно дождаться полного высыхания следующей прослойки.

Достоинства жидкого стекла

К основным преимуществам такого материала можно отнести:

После нанесения клеящая смесь может проникать в любую структуру древесины, бетонной смеси, полимеров. Это будет способствовать повышенной адгезии;
После застывания будет формироваться тончайшая пленка с повышенной влагостойкостью;
Не слишком высокий расход материала;
Доступная стоимость;
Высокая продолжительность эксплуатации;
Оптимально для выполнения различных видов работ при условиях повышенной влажности;
Продолжительность службы лакокрасочных или бетонных покрытий значительно увеличивается.

Тонкости применения компонента

Нужно помнить, что жидкое стекло очень быстро схватывается, когда из него изготавливаются клеящая смесь. Опытные мастера советуют сделать необходимую примерку и обязательно подогнать все составляющие элементы конструкции перед склейкой. Это нужно для того, чтобы фиксация выполнялась без каких-либо задержек.

Особую значимость имеет применение силикатной клеящей смеси для гидроизоляции. Жидкое стекло формирует тончайшую пленку, которая может отличаться хрупкостью. По этой причине будет рационально применять несколько отдельных видов гидрофобных средств.

Опытные специалисты не советуют пользоваться силикатным клеем на стенах из кирпича. Особенности структуры кирпича делают этот строительный материал недостаточно устойчивым к компонентам, входящим в состав жидкого стекла.

При обработке поверхности для обеспечения ее эффективной гидроизоляции нужно соблюдать очень строгую последовательность действий:

Предварительно необходимо очистить рабочую поверхность от накопившейся пыли и грязи;
Грунтовку следует наносить в несколько слоев и предварительно выполнять просушку;
Защитная смесь изготавливается из цемента, песка и жидкого стекла;
Заготовленный раствор обязательно необходимо распределить шпателем по обрабатываемой зоне.

Чтобы весь раствор можно было использовать до его застывания, добавлять компонент жидкого стекла желательно только в небольшие порции.

Подготовка раствора

Рассмотрим основную последовательность действий, необходимую для приготовления раствора для фундамента:

В емкость с чистой водой добавляется один стакан жидкого стекла, а затем тщательно размешивается при помощи миксера;
После этого жидкость переливается в другую емкость, куда постепенно добавляются остальные компоненты этой сухой смеси;
При помощи миксера образовавшийся раствор взбивается до получения однородного состава;
Заготовленный раствор с жидким стеклом добавляется в опалубку.

Никакую техническую воду лучше не использовать для замеса. Качество бетонной смеси может существенно ухудшиться, если в них будет добавляться другая смесь.

Для обработки антисептика нужно пользоваться пропорцией 1:1. Образовавшийся раствор наносится на деревянную или каменную поверхность при помощи лака или кисточки.

Огнеупорная смесь для оборудования печных конструкций может заготавливаться по специальной рецептуре:

Цемент 1 доля;
Белый песок 3 доли;
Специальный силикатный клей или жидкое стекло 20% от совокупной массы.

Сначала с добавлением небольшого объема воды размешивается песчано-цементная смесь, и только потом в подготовленные заранее компоненты добавляется жидкое стекло.

Применение в быту

Для чего еще можно использовать жидкое стекло? Повышенная схватывающая способность дает возможность пользоваться этим материалом в самых разнообразных сферах:

Облицовка поверхностей линолеумом или ПВХ плиткой;
Применение замазок с целью герметизации установленных металлических труб;
Пропитка материалов для повышения их противопожарных характеристик;
Обработка раненных стволов деревьев, прививки;
Полировка различных поверхностей;
Восстановление поврежденных стеклянных или фарфоровых изделий;
Монтаж наливных полов с объемным эффектом;
Отделка кузовов в транспортных средствах;
Арт-дизайн или украшение подвесных потолков, керамики, а также различных зеркальных поверхностей с витражами и мозаичными панно.

Инструкции по гидроизоляции

Ознакомимся с рекомендациями по нанесению жидкого стекла с целью обеспечения максимальной гидроизоляции. Нужно обязательно соблюдать такую последовательность действий:

Нужно очистить обрабатываемую поверхность от пыли и всевозможных загрязнений;
Первая прослойка грунтовки наносится на поверхность при помощи кисти или обычного валика;
После этого нужно подождать хотя бы полчаса, а затем нанести дополнительную прослойку. Нужно обязательно следить за тем, чтобы на обрабатываемой плоскости не оставалось никаких пропусков;
Нужно обязательно подготовить защитные состав из цемента, песка, а также качественного жидкого стекла;
Нужно перемешивать заготовленный раствор очень быстро, а затем аккуратно без промедлений нанести его на поверхность при помощи шпателя;
Нужно обязательно использовать специальную защитную одежду в ходе выполнения таких строительных работ, чтобы избежать попадания агрессивных химических реагентов на кожу или слизистые оболочки.

Нужно помнить, что желательное количество заготавливаемого раствора должно быть нанесено на поверхность в течение 15-20 минут.

Силикатный клей для бетона

Использование жидкого стекла в замешиваемых строительных растворах всегда будет требовать максимально точного соблюдения установленных пропорций для конкретных материалов. Нежелательное допущение ошибок может стать причиной образования трещин или разрушения оборудованной бетонной конструкции. При заготовке цементного раствора самостоятельно нужно принимать во внимание такие нюансы:

В стандартных промышленных масштабах на один кубический метр цементного раствора можно добавлять приблизительно 72 л жидкого стекла, что составляет около 7% от совокупного объема. Таким образом могут быть обеспечены наиболее подходящие технические характеристики заготовленной смеси. Если домовладельцы самостоятельно заготавливают такой раствор, зачастую используется пропорция 1:10;
Крайне нежелательно добавлять в готовый раствор силикатный клей;
Также не рекомендуется добавлять в смесь воду. Прежде всего, необходимо развести жидкое стекло, а только после этого добавлять в состав цементный порошок;
Так как силикаты способствуют снижению времени затвердевания цементного раствора, желательно замешивать его малыми порциями. Об этом было сказано уже многократно;
После выполнения строительных работ обязательно необходимо хорошо вымыть руки и все используемые инструменты, которые использовались при обработке жидкого стекла.

Повышение дозировки используемого клея может повлечь за собой полное высыхание цементной смеси до момента ее использования. Жидкое стекло перед добавлением в цементный раствор предварительно разбавляется водой в пропорции 1:1.

Температура плавления стекла (температура начала размягчения)

Понятие «температура плавления стекла» применяют по аналогии с точкой плавления чистого кристаллического вещества, однако аморфные или стеклообразные материалы, как известно, не имеют точки плавления, а обнаруживают в определенных температурных границах растянутый интервал размягчения, который имеет начальную и конечную температуру.

Начальная точка размягчения стекла характеризуется температурой, при которой его вязкость приобретает значение около 10¹²пуаз. Для обычных промышленных стекол размягчение начинается в интервале температуры 400-600°С.

За конец размягчения стекла принимают температуру, при которой стекло имеет вязкость 2·10

8 пуаз, что для большинства обыкновенных стекол соответствует температурному диапазону от 700 до 750°С.

На температуру плавления стекла (или начала размягчения) существенно влияет его химический состав. В частности, понижению температуры плавления стекла, так же как и его вязкости, способствуют следующие окислы: B₂O₃, BaO, Na₂O, K₂O, Li₂O, Fe₂O₃, MnO и PbO. Повышают температуру плавления стекол и их вязкость такие оксиды металлов, как Al₂O₃, CaO, MgO, SiO, ZrO₂, TiO₂.

Следует отметить стекла с высокой температурой плавления. К ним относятся: кварцевое стекло различных типов, кремнеземистые стекла, ситаллы и ситалловые стекла. Например, температура плавления кварцевого стекла может достигать 1300°С. В диапазоне температуры от 630 до 730°С начинают плавиться (размягчаться) термостойкие стекла и стекла для медицинского применения. Оконное, лабораторное, посудное стекло и хрусталь имеют температуру начала размягчения от 530 до 600°С.

Температура плавления стекла (температура начала размягчения)
Стекло	t, °С	Стекло	t, °С
Кварцевое I	1300	Термостойкое Т28	645
Кварцевое КИ	1220	Медицинское НС-1	630
Кварцевое КВ, КУ, КВР	1160	Листовое оконное	600
Кварцевое II	1100	Пеностекло	< 600
Пеностекло кремнеземистое	1100	Лабораторное Ц32	590
Стекло для труб ситалловое	1100	Sial	590
Ситаллы СТЛ	980	Медицинское АБ-1	590
Шлакоситаллы	950	Лабораторное N846	582
Ситаллы СТМ, СТБ	930	Лабораторное N23	580
Волоконное бесщелочное	830	N51-A	574
Термостойкое Ц26	730	Симакс	570
Стекло для труб	725	Лабораторное N29	565
Термостойкое Щ23	710	Стекло Пирекс	565
Волоконное натриевое	710	Сортовое (посудное стекло)	560
Термостойкое N13	680	Uninost	530
Термостойкое Т16	680	Хрустальное (свинцовое)	530

Источники:

Стекло: Справочник. Под ред. Н. М. Павлушкина. М.: Стройиздат, 1973.
Сентюрин Г. Г., Павлушкин Н. М. и др. Практикум по технологии стекла и ситаллов — 2-е изд. перераб. и доп. М.: Стройиздат, 1970.

Действительно ли стекло – жидкость? Как это может быть?

Реклама Стив В. Мартин, доцент кафедры материаловедения и инженеры в Университете штата Айова, были рады ответить на этот вопрос:

Кажущийся парадокс заключается в том, что стакан одновременно и жидкость, и твердое не так легко примирить. Стекла – это «твердые тела», получаемые при охлаждении. жидкий расплав достаточно быстро, чтобы кристаллизация не происходила на нормальная точка замерзания. Вместо этого жидкость переохлаждается в термодинамическая непреодолимая страна метастабильности: кинетически устойчивая достаточно, чтобы существовать как четко определенное состояние материи, но не совсем термодинамически стабильный.Когда переохлажденная жидкость остывает, чтобы снизить и при более низких температурах вязкость жидкости резко возрастает. Это происходит потому, что по мере того, как тепловая энергия становится все менее доступной, химические связи в жидкости больше сдерживают движение атомов и более.

По мере остывания стекла время, необходимое для демонстрации поведения жидкости («время вязкой релаксации») увеличивается и в конечном итоге достигает крайности. При так называемой температуре стеклования релаксация время порядка нескольких минут.В короткие сроки “жидкое” стекло будет казаться твердым, но через некоторое время оно может стать видно, как он медленно течет, как невероятно густой сироп. Еще ниже температуры время релаксации достигает значений, которые действительно геологические, то есть многие миллионы лет. Оконное стекло при комнатной температуре имеет почти неисчислимое время релаксации, приближаясь к возрасту сама вселенная. По всем практическим наблюдениям это стекло прочное. Но его надежность в глазах смотрящего.

(Для получения дополнительной информации о стекле и производстве стекла см. Музей стекла Корнинг. веб-сайт.)

Прочтите следующее

Информационный бюллетень

Станьте умнее. Подпишитесь на нашу новостную е-мэйл рассылку.

Поддержка научной журналистики

Откройте для себя науку, меняющую мир. Изучите наш цифровой архив 1845 года, в который входят статьи более 150 лауреатов Нобелевской премии.

Подпишитесь сейчас!

Температура стеклования – обзор

3.1.3.1 Свойства

Температура стеклования ( T _г) сухого аморфного крахмала экспериментально недоступна из-за термической деструкции крахмальных полимеров при повышенных температурах [37]. По оценкам, T _г сухого крахмала находится в диапазоне 240–250 ° C [37]. Природный крахмал является непластифицированным материалом из-за внутри- и межмолекулярных водородных связей между гидроксильными группами молекул крахмала. Во время термопластического процесса в присутствии пластификатора полукристаллические гранулы крахмала превращаются в гомогенный материал с разрывом водородных связей между молекулами крахмала, что приводит к потере кристалличности.

На физические свойства термопластичного крахмала сильно влияет количество присутствующего пластификатора. В большей части литературы по термопластичному крахмалу в качестве пластификаторов обычно использовались полиолы, из которых глицерин является основным. Влияние уровня пластификации на стеклование термопластичного крахмала представлено в таблице 3.7.

Таблица 3.7. Стеклование ТПС с использованием различных уровней пластификации [38].

% Крахмал	Уровень пластификатора, мас.%	Содержание глицерина, мас.%	Содержание воды, мас.%	Стеклование, ° C
74	26	10	16	43
70	30	18	12	8
67	33	24	9	−7
65	35	35	0	−20

В зависимости от пластификатора / крахмала термопластический крахмал имеет широкий диапазон свойств.Проведен ряд исследований влияния пластификаторов на свойства термопластичного крахмала. Используемые пластификаторы включают полиолы, такие как глицерин, гликоль, ксилит, сорбит, а также сахара и этанолоамин [39–47]. Также изучались пластификаторы, содержащие амидные группы, такие как мочевина, формамид и ацетамид, или смеси пластификаторов [48–52].

Механические свойства низкомолекулярного и высокомолекулярного термопластичного крахмала контролировали при содержании воды в диапазоне 5–30% (мас. / Мас.).Напряженно-деформационные свойства материалов зависели от содержания воды. Материалы, содержащие менее 9% воды, были стекловидными с модулем упругости от 400 до 1000 МПа [39]. Различные источники крахмала были экструдированы с пластификатором глицерином, были оценены температуры стеклования и механические свойства [39]. Выше определенного содержания глицерина, зависящего от источника крахмала, более низкая температура стеклования T _г привела к снижению модуля упругости и прочности на разрыв и увеличению относительного удлинения.Для крахмала из гороха, пшеницы, картофеля и восковой кукурузы T _г составляло 75 ° C, 143 ° C, 152 ° C и 158 ° C соответственно.

Было исследовано влияние типа и количества пластификатора на механические, термические и водопоглощающие свойства крахмала, полученного плавлением [46]. Сообщалось, что, как правило, моногидроксиловые спирты и высокомолекулярные гликоли не пластифицируют крахмал, тогда как более короткие гликоли эффективны.

Механические свойства пластмасс на основе крахмала из нативной кукурузы, картофеля, восковой кукурузы и пшеничного крахмала, полученных прессованием нативного крахмала и глицерина в массовом соотношении 0: 3, сильно зависели от содержания воды и источника крахмала [48 ].

Были оценены механические свойства и свойства текучести расплава двух термопластичных материалов из картофельного крахмала с различным содержанием амилозы [53]. После кондиционирования при относительной влажности (RH) 53% и температуре 23 ° C пластифицированные глицерином листы с высоким содержанием амилозы (HAP) были прочнее и жестче, чем обычный термопластичный крахмал с содержанием амилозы, типичным для обычного картофельного крахмала. Модуль упругости при относительной влажности 53% составлял около 160 МПа для материала с высоким содержанием амилозы и около 120 МПа для пластифицированного NPS (нативный картофельный крахмал).Деформация при разрыве для обоих материалов составляла около 50%.

Только амилоза (АО), модифицированный ячменный крахмал с 99% амилозы, был протестирован для получения сшитого полностью натурального биопластика с использованием нормального ячменного крахмала в качестве контроля [54]. Глицерин использовали в качестве пластификатора, а сшивание цитратом использовали для улучшения механических свойств экструдатов сшитого крахмала АО. Сообщалось о превосходных механических характеристиках по сравнению с образцами из нормального ячменного крахмала. Сшивание дает дополнительный кристалл, связанный с полиморфом А-типа.Сшивка СА улучшала механическую прочность, а экструдаты с поперечными связями АО имели превосходное напряжение при разрыве и удлинение при разрыве. Пластификатор глицерин снизил его характеристики, и, несмотря на его высокую эластичность, Tg поперечно-сшитых экструдатов АО повысилась, что указывает на наличие сильно сшитой сети. Проницаемость для CO ₂, O ₂ и H ₂ O была сопоставима с коммерческими смесями на основе крахмала (таблица 3.8).

Таблица 3.8. Свойства термопластичных крахмалов.

	Термопластический крахмал картофельный [53]	Термопластичный крахмал пшеницы [55] ^a
Физические свойства Скорость течения расплава (г / 10 мин) Плотность (г / см ³) Прозрачность (%)		1,34–1,39
Механические свойства Предел текучести (МПа) Удлинение при текучести (%) Модуль упругости (МПа)	22 3 1020	1.4–21,4 3–104 11–1144
Термические свойства Температура стеклования (° C) α-переход (DMTA) (° C)		(-) 20–3 1– 63

Почему мы любим боросиликатное стекло (и вы должны, тоже!)

Боросиликатное стекло на протяжении десятилетий было предпочтительным конструкционным материалом практически для всей современной лабораторной посуды и оборудования для обработки стекла, которое широко используется в химической и химической промышленности. фармацевтическая промышленность.Его особые свойства , химическая и термическая стойкость делают его поистине исключительным стеклом с уникальными характеристиками, которые отличают его от других строительных материалов. Но как можно чувствовать тепло и нечеткость стекла? Хорошо, возможно, «любовь» – слишком сильный термин для использования, но нам действительно, очень, очень нравится , и мы думаем, что вы тоже сочтете его весьма полезным.

Но прежде чем мы забегаем вперед, давайте сделаем шаг назад и запишемся на скоростной курс по боросиликатному стеклу 101 (или боросиликатному стеклу 3 с технической точки зрения.3). Что такое боросиликатное стекло и чем оно отличается от других видов стекла? Обычное стекло, такое как оконные стекла и повседневные кухонные стаканы для питья, обычно представляет собой силикатное стекло, состоящее из песка, карбоната натрия и известняка. Добавление оксида бора к диоксиду кремния – вот что отличает боросиликатное стекло. В следующей таблице представлен химический состав боросиликатного стекла QVF 3.3:

Целью добавления оксида бора является создание менее плотного продукта с более высокой температурой плавления.Допуск к высоким температурам и превосходная долговечность делают боросиликатное стекло полезным для множества применений, помимо технологических установок и трубопроводов, включая кухонную посуду, микроскопы и линзы телескопов, сценическое освещение, горки для гитары и художественное строительство.

Когда дело доходит до химического лабораторного оборудования и компонентов технологического оборудования, 8 основных преимуществ, которые заставят вас полюбить боросиликатное стекло:

1. Оптическая четкость

Понятно, почему стекло – хорошее решение, когда дело касается видимости (как я мог устоять перед этим каламбуром).По сравнению с множеством пластиков, металлов и других материалов конструкции стекло обеспечивает гладкую поверхность, которая обеспечивает беспрепятственный обзор того, что происходит внутри оборудования, повышая уровень наблюдения за любым процессом. Наблюдается небольшое снижение прозрачности при добавлении покрытия Sectrans, дополнительного покрытия стеклянной поверхности, добавляемого для его защитных свойств от царапин, ударов и сколов.

2. Чистота

Некоторые материалы конструкции могут создавать проблемы при уборке, когда дело доходит до простоты очистки.Не стекло! Антипригарная непористая поверхность делает боросиликатное стекло популярным выбором для приложений, соответствующих требованиям GMP. А его прозрачность позволяет увидеть, когда оборудование необходимо очистить, не прерывая процесс и не выполняя внутренний осмотр.

3. Компактная конструкция

По сравнению с системами, построенными с использованием альтернативных материалов конструкции, стеклянные компоненты намного компактнее, что делает стеклянную систему значительно меньше.Это особенно полезно в помещениях, которые сталкиваются с ограниченным пространством, а также в рабочих зонах, где запас по высоте может стать проблемой. Компактное расположение также может облегчить транспортировку, доставку и установку.

4. Коррозионная стойкость

Подобно свойствам стали, облицованной стеклом, оборудование из стекла обеспечивает непревзойденную коррозионную стойкость к воде, нейтральным и кислотным растворам, концентрированным кислотам и смесям кислот, а также к хлору, брому, йоду и органическим веществам.Его стойкость к химическому воздействию превосходит устойчивость большинства металлов и других материалов даже при длительном воздействии и температуре выше 100 ° C. Есть только несколько химикатов, которые могут вызвать заметную коррозию поверхности стекла – фтористоводородная кислота, концентрированная фосфорная кислота и сильные щелочные растворы при повышенных температурах. Однако при температуре окружающей среды боросиликатное стекло без труда обрабатывает щелочные растворы с концентрацией до 30%.

5.Диапазон температур

Высокая термостойкость боросиликатного стекла делает его востребованным в химических и фармацевтических процессах. Максимально допустимая рабочая температура для боросиликатного стекла QVF составляет 200 ° C (из-за ограничивающих факторов, таких как прокладки из ПТФЭ). При температуре выше 525 ° C стекло начинает размягчаться, а выше температуры 860 ° C переходит в жидкое состояние. И наоборот, его можно охладить до максимально возможной отрицательной температуры, но обычно рекомендуется использовать до -80 ° C.Дополнительным преимуществом в пределах допуска по температуре является способность боросиликатного стекла одновременно подвергаться воздействию двух разных температур (хотя из соображений безопасности рекомендуется, чтобы разница температур не превышала 100 K).

6. Структурная целостность за счет низкого теплового расширения

Преимущество низкого теплового расширения напрямую связано с большим перепадом температур. Поскольку боросиликатное стекло не расширяется, как обычное стекло, существует более плавный переход между температурами, а также способность выдерживать разные температуры одновременно.Боросиликатное стекло имеет чрезвычайно низкий коэффициент линейного расширения (3,3 x 10 ^–6 K ^–1) в результате его низкого теплового расширения. Кроме того, низкий коэффициент теплового расширения устраняет необходимость в дорогостоящих мерах по компенсации теплового расширения, возникающего в результате изменений температуры. Это становится особенно важным при прокладке длинных участков стеклянных трубопроводов, обеспечивающих высокий уровень структурной целостности. По этой причине боросиликатное стекло является одобренным и проверенным материалом для изготовления оборудования, работающего под давлением.

7. Доступность

По сравнению с другими конструкционными материалами, которые обладают схожими свойствами, такими как коррозионная стойкость, производство стекла относительно экономично. По сравнению с другими вариантами, такими как кварц, стекло – чрезвычайно доступное решение. Его устойчивость является дополнительным фактором, повышающим его доступность; при правильном уходе и уходе ваше оборудование из стекла может прослужить долго.

8.Инертное поведение

Поскольку нет взаимодействия или ионного обмена между технологической средой и стеклом, каталитический эффект отсутствует. Инертность боросиликатного стекла также означает, что оно негорючее и не представляет опасности для окружающей среды. Благодаря инертному поведению стекла QVF не возникает изменений запаха или вкуса, поэтому его можно практически неограниченно использовать в фармацевтических целях, а также в пищевой промышленности и производстве напитков.

Тот факт, что стекло может разбиться при падении или неправильном обращении, не означает, что это более слабый материал конструкции.Стеклянные компоненты доказали свою долговечность и надежность за многие годы эксплуатации при правильной установке и обращении. Вот что нам нравится в боросиликатном стекле: оно прозрачное, легко моется, инертно, экономично, устойчиво к химическим воздействиям и коррозии и является чемпионом по температуре. От лабораторных / исследовательских и опытно-конструкторских работ до полного производства, стеклянные компоненты и системы доступны в широком диапазоне размеров и конструкций, чтобы создать индивидуальное решение в зависимости от объема вашей деятельности. Эти системы включают (но не ограничиваются ими) системы реакции, дистилляции, экстракции, выпаривания, криогенные и абсорбционные системы.

Все детали и системы из боросиликатного стекла

QVF имеют маркировку CE и соответствуют высочайшим стандартам качества. Строгие производственные стандарты соблюдаются опытными стеклодувами на нашем современном производственном предприятии в Майнце, Германия, где это производилось уже более века. Для получения дополнительной информации о QVF SUPRA-Line посетите нашу веб-страницу «Мир QVF SUPRA-Line», свяжитесь с нами через Интернет или позвоните по телефону 908-317-2585.

Границы | Почему у стеклообразующей жидкости такой широкий диапазон шкалы времени?

Введение

Вязкость многих жидкостей, таких как вода, составляет порядка 10 ^-2 пуаз (= 10 ^-3 Па.с). Его временная шкала, определяемая временем релаксации Максвелла, τ _M = η / G _∞, где η – вязкость, а G _∞ – модуль высокочастотного сдвига, имеет порядок пикосекунда (пс). При охлаждении вязкость жидкости возрастает довольно быстро, если можно избежать кристаллизации, например, путем быстрого охлаждения. При достаточно низких температурах τ _M становится настолько длинным, что переохлажденная жидкость ведет себя как твердое тело. Эта кинетически замороженная жидкость представляет собой стакан.Переход в стеклообразное состояние определяется значением η, достигающим 10 ¹³ пуаз (= 10 ¹² Па · с), когда τ _M становится порядка 10 ³ с. Таким образом, временная шкала динамики жидкости изменяется на целых 15 порядков в умеренном температурном диапазоне. Такое быстрое изменение имеет прямое влияние на стеклообразующую способность и другие свойства стеклообразующих жидкостей, а также на области применения. Происхождение этого большого изменения давно обсуждается без широкого согласия (Дебенедетти и Стиллинджер, 2001; Марч и Този, 2002; Дайр, 2006; Любченко и Волинс, 2007; Гётце, 2009; Донт, 2010; Бертье и Бироли, 2011; Edigar, Harrowell, 2012; Parisi et al., 2020), и остается одной из стеклянных загадок.

Результаты наших недавних исследований показывают, что средний порядок (MRO) в жидкости играет решающую роль в динамике металлических и других жидкостей (Ryu et al., 2019, 2020; Egami, 2020; Ryu and Egami, 2020). В этой статье мы обсуждаем эти результаты и их более широкое применение по отношению к другим теориям жидкостей. В частности, мы отмечаем, что наши результаты не предполагают дивергенции вязкости чуть ниже температуры стеклования, T _г, как это делают многие другие теории, и обеспечивают разрешение парадокса Каузмана относительно экстраполяции энтропии на отрицательные значения при низких температурах (Каузманн, 1948).Наши результаты также ставят под сомнение идею о том, что дефектные объекты контролируют перенос и деформацию атомов в жидкости и стекле, и ставят под сомнение некоторые преобладающие теории.

Вязкость, хрупкость и MRO

Температурную зависимость вязкости можно выразить через зависящую от температуры энергию активации, E _a ( T ), как

η (T) = η∞exp (Ea (T) kBT). (1)

Выше температуры перехода, T _A, вязкость показывает поведение Аррениуса с постоянным значением E _a, а ниже T _A становится сильно аррениусовским. (Angell, 1995; Kivelson et al., 1995), что привело к быстрому увеличению вязкости, что привело к стеклованию. Моделирование (Iwashita et al., 2013) и эксперименты (Iwashita et al., 2017; Shinohara et al., 2019; Ashcraft et al., 2020) показали, что вязкость выше T _A определяется динамикой разрыва связей, и τ _M = τ _LC, где τ _LC – это временная шкала для атома, чтобы потерять только одного соседа.Однако ниже T _A отношение τ _M / τ _LC быстро увеличивается с понижением температуры, поскольку динамика жидкости становится более согласованной (Bellissard and Egami, 2018). Это увеличение кооперативности является причиной быстрого увеличения вязкости при понижении температуры и возможного стеклования. Скорость увеличения вязкости чуть выше T _г характеризуется хрупкостью,

m = dlogη (T) d (Tg / T) | Tg.(2)

Жидкость с большим значением м называется хрупкой, а жидкость с меньшим значением м называется сильной (Angell, 1995). Происхождение хрупкости до сих пор остается спорным (Angell, 1995; Новиков, Соколов, 2004).

Структура жидкости и стекла обычно описывается функцией распределения пар атомов (PDF), g ( r ), которая описывает распределение расстояний между атомами на

g (r) = 14πr2Nρ0∑i, j 〈δ (r- | ri-rj |)〉, (3)

, где r _{w i} – позиция i -го атома, i = 1,…., N , δ ( r ) – это δ-функция, ρ ₀ – плотность атомных номеров, а <….> – термическое среднее. Это связано со структурной функцией

S (Q) = 14πQ2N∑i, jexp (iQ · [ri-rj]), (4)

, который может быть определен с помощью дифракции рентгеновских лучей или нейтронов с помощью преобразования Фурье,

g (r) = 1 + 12π2ρ0r∫0∞ [S (Q) -1] sin (Qr) QdQ. (5)

Согласно Орнштейну и Зернике (1914) PDF средней дальности за пределами первого пика затухает с r как

G (r) = 4πrρ0 [g (r) -1] = G0 (r) exp (-r / ξs), (6)

, где G ₀ ( r ) – это G ( r ) идеального стекла, а ξ _s – длина структурной когерентности, которая характеризует MRO.Идеальное состояние стекла, определяемое формулой G ₀ ( r ), имеет дальнодействующую корреляцию плотности без периодичности в структуре (Ryu et al., 2019). Поскольку средние значения PDF в основном составляют первый пик S ( Q ) (Cargill, 1975; Ryu et al., 2020), высота первого пика S ( Q _1).) −1, где Q ₁ – положение первого пика, пропорционально ξ _s (Ryu et al., 2019).

In Ryu et al. (2019) G ( r ), таким образом, ξ _s, было измерено для жидкости Pd _42,5 Ni _7,5 Cu ₃₀ P ₂₀ методом дифракции рентгеновских лучей высоких энергий с использованием электростатической левитации, от 420 до 1100 К через стеклование (573 К). Чуть выше T _g E _a ( T ), как было установлено, напрямую связано с ξ _s by,

Ea (T) = E0 (ξs (T) a) 3, (7)

, где a – среднее расстояние до соседей (Ryu et al., 2019) и E ₀ – параметр масштабирования. Потому что

nc (T) = ρ0 (ξs (T)) 3 (8)

– число атомов в объеме когерентности, (ξs) 3, это указывает на степень атомной кооперативности локальной динамики в жидкости. Другими словами, E _a ( T ) пропорционально количеству атомов, участвующих в процессе активации вязкого течения;

Ea (T) = nc (T) EB, EB = E0ρ0a3. (9)

E _B представляет собой энергию связи на атом, которая составляет порядка доли эВ и значительно больше, чем k _B T _g, тогда как n _c относительно мало даже при T _g, обычно ниже десяти.Отношение E _B/ k _B T _g больше единицы допускает небольшие изменения кооперативности n _c ( T ) приводящие к большим изменениям E _a и быстрому увеличению вязкости ниже T _A. Более того, для различных жидкостей, исследованных экспериментально, а также путем моделирования, было обнаружено, что n _c при T _g напрямую связано с хрупкостью через,

, где м ₀ = 8.7 в целом, 10,7 для металлических жидкостей, 7,4 для органических жидкостей и 7,3 для сетевых жидкостей (Ryu and Egami, 2020). Таким образом, хрупкость связана с кооперативностью динамики жидкости, а также с «идеальностью» структуры жидкости. Идеальность жидкости определяется формой первого пика S ( Q ), близкой к лоренцевой, как следует из формы Орнштейна-Цернике, уравнение (6), и длинным ξ _s (Ryu et al. др., 2020). Уравнение (9) похоже на уравнение классической теории Адама-Гиббса (Adam and Gibbs, 1965), в которой критический размер области кооперативной перестройки, z ^*, определяет вязкость.Однако определенный здесь объем когерентности относится к корреляции в объемной жидкости в состоянии равновесия, тогда как кооперативно перестраиваемая область является переходным дефектным объектом. Об этом будет сказано ниже.

Температурная зависимость MRO и вязкости

In Ryu et al. (2019) мы изучили температурную зависимость структуры для различных жидкостей с помощью экспериментов и моделирования и показали, что высота первого пика структурной функции, S ( Q ), и длина когерентности соответствуют зависимости Кюри-Кюри. Закон Вайса,

ξs (T) = CT-TIG, (11)

, где T _IG – идеальная температура стекла, которая отрицательна.Происхождение этого поведения было кратко обсуждено с точки зрения напряжений на атомном уровне Egami (2011) в Ryu et al. (2019), и будет объяснено в другом месте (Egami and Ryu, 2020). Затем по Т _г,

dd (Tg / T) (ξs (T) ξs (Tg)) | Tg = 11 − TIG / Tg = mc, (12)

Мы обнаружили, что,

с м ₁ = 613, как показано на рисунке 1 для различных жидкостей из металлических сплавов. Следовательно,

TIGTg = 1- (м1м) 1/2. (14)

Потому что

ρ0 = fpVa = 6fpπa3, (15)

, где V _a – атомный объем, а f _p – атомная доля упаковки,

aξs (T) = (m) 16 (m1) 1/2 (π6m0fp) 1/3 (TTg-TIGTg), (16) CaTg = (m1) 1/2 (π6m0fp) 1 / 3m1 / 6.(17)

Рисунок 1 . График м _c ² против м для различных металлических жидкостей. Пунктирная линия соответствует м ₁ = 613 в уравнении (13).

Поскольку значение f _p одинаково для всех металлических стекол (~ 0,7), графики a / ξ _s ( T ) против T / T _g должно быть аналогично, за исключением вертикального смещения, как показано на рисунке 2.При вертикальном смещении они схлопываются до почти универсальной кривой вверх, за исключением слабой зависимости выше T _g на м (Рисунок 3). Для различные жидкости на рис. 4, демонстрирующие хорошее соответствие. Эта почти универсальность должна быть причиной успеха масштабирования Кивельсона (Kivelson et al., 1995).

Рисунок 2 . Графики a / ξ _s ( T ) против T / T _g для различных металлических жидкостей.

Рисунок 3 . Графики a / ξ _s ( T ) против T / T _g для различных металлических жидкостей с вертикальными сдвигами, образующими почти универсальную кривую.

Рисунок 4 .Значение C , заданное уравнением (17), C _calc, построенное против значения C , соответствует уравнению (11), C _{соответствует} для различных жидкостей. Пунктирная линия представляет собой линейную аппроксимацию, которая практически идентична линии для C _calc = C _fit.

Из уравнений (1, 7, 17) имеем

η (T) = η∞exp (E0kBT (T1T-TIG) 3), (18)

где

T1 = (m1) 1/2 (π6m0fp) 1 / 3m1 / 6Tg.(19)

Таким образом, вязкость чуть выше T _г может быть описана в терминах E ₀ и T _IG. При температурах выше T _A значение E _a становится постоянным (= E _∞), даже если ξ _s продолжает уменьшаться. Кроссовер – это чисто динамическое явление (Iwashita et al., 2013), и MRO не имеет отношения к динамике выше T _A.При разумном кроссовере, например,

Ea (T) = E∞ (ξs (T) b) d (T), (20)

, где d ( T ) = 3 для T < T _г, d (T) = 3 (TgT-TgTA) / (1-TgTA) для T _г < T < T _A и d = 0 для T > T _A, реалистичная температурная зависимость вязкости может быть воспроизведена, как показано на рисунке 5 .Здесь мы сравниваем экспериментально определенные данные вязкости жидкости PdCuNiP (Kato et al., 2006; Mohr et al., 2019) с данными, рассчитанными по уравнению (20). Пятиугольный символ обозначает вязкость, рассчитанную с помощью ξ _s ( T ), определенную из PDF, измеренного с помощью дифракции рентгеновских лучей (Ryu et al., 2019), тогда как пунктирная линия рассчитана с использованием метода Кюри-Вейсса. закон, уравнение (11). Мы приняли T _A / T _g = 2.0 (Blodgett et al., 2015), использовали высокотемпературные данные (Mohr et al., 2019) для определения значений E _∞ (= 0,77 эВ) и η _∞ (= 1,82 × 10 ⁻⁵ Па · с) и низкотемпературные данные (Kato et al., 2006) для определения значения b (= 3,72 Å).

Рисунок 5 . Температурная зависимость вязкости жидкости PdNiCuP: экспериментально определенные данные вязкости жидкости PdNiCuP (Kato et al., 2006; Mohr et al., 2019) по сравнению с рассчитанными.Пятиугольный символ обозначает вязкость, рассчитанную с ξ _s ( T ), определенную из PDF, измеренного методом дифракции рентгеновских лучей (Ryu et al., 2019) с использованием уравнения (20), тогда как штриховая линия была рассчитана используя закон Кюри-Вейсса, уравнение (11).

Сравнение с другими теориями и моделями

Отсутствие расхождения

Дивергенция вязкости была впервые предсказана моделью Фогеля-Фулчера-Таммана (VFT) (Vogel, 1921; Fulcher, 1925; Tammann and Hesse, 1926),

η (T) = η0exp (BT-T0).(21)

Модели, основанные на структурной когерентности, такие как модели икосаэдрической корреляции (Steinhardt et al., 1981; Tomida and Egami, 1995; Tanaka et al., 2010), предсказывают расхождение структурной когерентности, то есть расхождение вязкости ниже 90 292 T _g в окрестности температуры Каузмана, T _K (Kauzmann, 1948). Теория связи мод (Götze, 2009) предсказывает дивергенцию при температуре T _c, которая даже выше, чем T _g, и только перескок через дефекты обеспечивает подвижность ниже T _c (Biroli et al., 2006). Долгое время было трудно измерить вязкость простых жидкостей выше T _г из-за кристаллизации. В отсутствие серьезных сомнений многие современные теории все еще предполагают расхождение вязкости в районе T _K.

Однако более недавнее измерение вязкости с использованием жидкостного левитатора (Blodgett et al., 2015) предполагает, что модель VFT на самом деле плохо согласуется с данными.Вероятно, что предсказание расхождения вязкости основано на плохой экстраполяции вязкости на бесконечность. Фактически, многие другие модели не предсказывают дивергенцию при T > 0 (Cohen, Grest, 1979; Nussinov, 2004; Demetriou et al., 2006; Elmatad et al., 2009; Mauro et al., 2009). Согласно уравнению (7) вязкость расходится, когда длина когерентности ξ _s ( T ) расходится. Для металлических стекол значение ξ _s ( T _g) / a изменяется от 1 до 2.7, в среднем около 1,8. Поэтому структура довольно далека от идеала даже при T _g. Температура, при которой достигается идеальное состояние при экстраполяции, T _IG, отрицательна. Таким образом, вязкость никогда не расходится при T > 0 и энтропия не становится отрицательной, разрешая парадокс Каузмана (Kauzmann, 1948).

Характер структурного порядка

Многие теории связывают происхождение повышенной вязкости с развитием некоторого структурного порядка, который нарушается и не может достичь дальнего порядка.Наиболее ярким примером такого порядка является икосаэдрический порядок (Sadoc, 1981; Steinhardt et al., 1981). Идея состоит в том, что, поскольку икосаэдрический порядок несовместим с периодичностью, он никогда не перерастает в дальний порядок (Nelson, 1983; Sethna, 1983). Однако такие структурные порядки зависят от химического состава и местной химии (Gaskell, 1979). Кроме того, это всего лишь изощренная версия нанокристаллической теории, которую Франк (1952) попытался опровергнуть, предположив возможное присутствие локальной икосаэдрической конфигурации.Обратите внимание, что жидкость стабилизируется конфигурационной энтропией: развитие локального порядка определенной атомной конфигурации уменьшит энтропию и дестабилизирует жидкость.

С другой стороны, мы постулируем идеальное состояние жидкость / стекло, экстраполируя длину когерентности ξ _с на бесконечность (Ryu et al., 2019). В этом штате очень разнообразны местные структуры с сильно различающимися локальными конфигурациями. Например, населенность локальной структуры икосаэдра равна нулю.7%. Параметр порядка ξ _s описывает не структурный порядок, а MRO локальной флуктуации плотности. Пики более высокого порядка PDF на больших расстояниях включают множество межатомных расстояний в пределах пика. Ширина пиков PDF высокого порядка составляет около 0,1 нм, и это определяет пространственное разрешение структуры в идеальном состоянии. Таким образом, MRO описывает крупнозернистые флуктуации плотности, а не структурные корреляции на атомном уровне, потому что пространственное разрешение должно быть лучше, по крайней мере, на порядок, чтобы определить атомную структуру.На наш взгляд, локальное икосаэдрическое упорядочение, которое происходит в одноэлементной жидкости, не указывает на образование стекла, но, скорее всего, это кристаллизация в наномасштабе или образование квазикристаллов. Одноэлементная металлическая жидкость является очень плохим стеклообразователем и легко кристаллизуется. Для однокомпонентной жидкости второй пик S ( Q ), который более чувствителен к кристалличности, расходится при положительной температуре ниже T _г (Ryu et al., 2019). Это говорит о том, что дивергенция локального порядка чуть ниже T _g подразумевает наномасштабную кристаллизацию.

Идея дефектов

В кристаллических твердых телах перенос атомов происходит только за счет движения дефектов решетки, таких как вакансии и межузельные дефекты. Поскольку структура жидкости и стекла сильно разупорядочена и кажется полной дефектных структур, было естественным предположить, что более дефектные части структуры обеспечивают более легкий перенос атомов.Это привело ко многим идеям о дефектах жидкости и стекла, включая свободный объем (Коэн и Тернбулл, 1959), область совместной перестройки (Адам и Гиббс, 1965), зону трансформации сдвига (Аргон, 1979) и другие, включая нашу. (Egami et al., 1980). Однако приведенные выше результаты предполагают, что объемные свойства, MRO, контролируют перенос атомов, а не дефекты. Будет ли концепция дефекта по-прежнему актуальной для объяснения атомного транспорта? Наш ответ заключается в том, что понятие дефекта, определяемое конкретной статической структурой, неприменимо к жидкости и стеклу.Мы должны рассматривать «структуру» как динамическую сущность.

Давно признано, что определение дефекта в аморфной системе является произвольным при отсутствии эталонной структуры. Были предприняты различные попытки определить дефекты путем изучения природы статической структуры, включая подходы с использованием машинного обучения (Cubuk et al., 2015; Bapst et al., 2020). Однако недавно стало очевидно, что важна динамика, а не статическая структура до деформации.В кристаллических твердых телах дефект сохраняет свою структурную идентичность даже после движения из-за трансляционной симметрии решетки-основы. Другими словами, дефекты топологически защищены решеткой. Однако в жидкости и стекле топология атомной связности открыта, и дефекты топологически не защищены. Атомная конфигурация до движения дефекта сильно отличается от конфигурации после движения. В картине ландшафта потенциальной энергии (PEL) система движется из одной долины в другую через седловую точку.Было приятно, что в седловой точке потенциальная энергия системы достаточно высока, чтобы система могла плавиться локально в течение очень короткого времени (~ 1 пс) (Ding et al., 2020). Следовательно, система теряет память о предыдущей тепловой истории (Fan et al., 2017). Седловая точка, как известно, является генератором хаоса (Mason, Piiroinen, 2012; Párraga et al., 2018). Простое, обычно написанное от руки схематическое изображение PEL создает впечатление, что путь от одной долины к другой заранее определен.Однако в действительности кинетические импульсы атомов, которые быстро меняются во времени, вызывают большую неопределенность в направлениях, в которых развивается система. Основное достоинство концепции PEL состоит в том, что при удалении кинетической энергии лежащая в основе PEL становится ясно видимой. Однако для описания динамики системы нам необходимо добавить кинетическую энергию, которая вносит неопределенность, особенно в седловой точке.

Локальное таяние в седловой точке отделяет путь от долины PEL до седловой точки и путь вниз в другую долину.Следовательно, то, что определяет природу седловой точки и, следовательно, динамику системы, – это не начальное состояние в предшествующей долине, а природа расплавленного состояния, которое отражает объемные свойства, такие как MRO. Склонность к запуску процесса активации зависит от энергии начального состояния, которую можно описать с помощью фиктивной, или эффективной, температуры в стеклообразном состоянии (Langer, 2004; Fan et al., 2017). Однако, как только начинается процесс активации через седловую точку PEL, не имеет значения, где он начался изначально.Динамика системы в седловой точке полностью контролируется объемными свойствами, а именно объемом когерентности.

Теория связи мод

Теория связи мод (MCT) – одна из наиболее широко используемых теорий динамики жидкости. Он описывает динамику с точки зрения гидродинамических переменных континуума, таких как функции автокорреляции плотности и течения. Он основан на уравнении движения типа Больцмана, первоначально разработанном для коллоидов. В уравнении движения динамика в момент времени t связана с динамикой в предыдущий момент времени t ‘ через функцию памяти, которая представляет силу трения.Входом в теорию является структурная функция моментального снимка, S ( Q ), особенно ее первый пик. Поскольку высота первого пика S ( Q ) пропорциональна ξ _s (Ryu et al., 2019), MCT фокусируется на MRO, как и в нашем подходе. Динамические корреляции определяются уравнением движения, а обратная связь через функцию памяти определяет динамику, приводящую к стеклованию.

В коллоидах частицы контактируют с растворителем, который находится в гидродинамическом стационарном состоянии, так что использование фрикционного члена в уравнении Больцмана оправдано.Однако в атомных жидкостях атомы взаимодействуют друг с другом напрямую посредством потенциальной силы, поэтому применение КРТ становится более искаженным. Вязкость определяется автокорреляцией напряжений с помощью уравнения Грина-Кубо. В MCT это сохранение корреляции напряжений выражается как функция памяти, которая вызывает силу трения. Следовательно, обратная связь от функции памяти может вызвать отклонение, ведущее к расхождению времени корреляции.

В нашем подходе динамика определяется дискретными локальными процессами активации атомов.Вероятность активации контролируется энергией активации, которая напрямую связана с длиной структурной когерентности ξ _s. Ξ _s – это свойство равновесия, которое зависит только от температуры и упругих постоянных через напряжения на атомном уровне, без петли обратной связи через функцию памяти. В коллоидах локальная динамика тесно связана с локальными флуктуациями плотности, поскольку плотность играет роль температуры в системе твердых сфер. Жесткое заклинивание при критической плотности приводит к расхождению вязкости.В атомных жидкостях, однако, никогда не бывает жесткого заклинивания, потому что атомы сжимаемы и термическая активация всегда возможна. Несмотря на то, что MCT объясняет стеклование коллоидных систем, его применимость к атомарным жидкостям следует изучить более тщательно.

Модели бесконечного измерения

Теории спинового стекла Эдвардса и Андерсона (1975) и Шеррингтона и Киркпатрика (1975) использовали метод реплик (Aharony, 1975; Emery, 1975) и установили наличие основного состояния спинового стекла, по крайней мере, в бесконечном Габаритные размеры.Во многих спиновых стеклах спины взаимодействуют посредством дальнодействующего РККИ-взаимодействия. Большое количество взаимодействующих соседних спинов оправдывает использование приближения среднего поля. Позже к проблеме стекла был применен метод реплик (Mézard and Parisi, 2000).

В спиновых очках случайность подавляется, потому что спиновой гамильтониан не меняется с температурой. В отличие от реальных жидкостей и стекол гамильтониан меняется со временем и температурой. Число вовлеченных в действие атомов, n _c, невелико.Следовательно, подобное приближение среднего поля труднее обосновать, и атомная дискретность становится центральным элементом динамики. Например, при T _A, ξ _s ( T _g) / a ≈ 1, поэтому в уравнении (7) E ₀ представляет собой энергия связи и n _c, ~ 2. Динамика полностью локальна, и действие разрезания связи определяет вязкость и коэффициент диффузии.Даже при T _g, n _c колеблется от 2 до 12, тогда как в идеальном состоянии, где ξ _s ( T _g) / a → ∞, достигается только при отрицательной температуре. Таким образом, жидкость выше Т _г очень далека от идеального состояния. Теории бесконечного измерения могут быть оправданы в идеальном состоянии, но они могут не подходить для реального стекла и жидкости, которые далеки от идеального состояния.Теории стекла, основанные на точных решениях в бесконечных измерениях (Parisi et al., 2020), прекрасны, но успех их применения к реальным жидкостям и стеклам необходимо доказать.

Выводы

Исследование структурного среднего порядка (MRO) в металлических жидкостях, представленного длиной когерентности ξ _s, посредством дифракционного эксперимента и моделирования показывает, что MRO тесно связан с локальной динамикой и вязкостью. А именно, энергия активации вязкости напрямую связана с числом атомов, участвующих в локальной атомной перестройке для структурного возбуждения, n _c ( T ), что пропорционально (ξ _s) ³ .Величина n _c ( T ) относительно мала, 2 ~ 12 даже при T _g, так что дискретная природа атомной структуры, представленная топологией атомной подключение к сети, имеет решающее значение. И наоборот, это означает, что единица энергии активации на атомную связь, E _B, относительно велика. Следовательно, небольшое увеличение n _c ( T ) приведет к значительному увеличению энергии активации и вязкости.На наш взгляд, это должно быть причиной того, что временная шкала динамики жидкости изменяется так быстро в умеренном температурном диапазоне. В то же время система довольно далеко от точки расхождения вязкости, которая возникает, когда n _c ( T ) расходится на бесконечность. Фактически, мы предсказываем отклонение n _c ( T ) при отрицательной температуре путем экстраполяции с законом Кюри-Вейсса. Следовательно, катастрофа Каузмана никогда не происходит при T > 0.Несмотря на то, что представленные здесь результаты сосредоточены на металлических жидкостях, тот же подход оказался успешным в выяснении идеальности и хрупкости сети и некоторых органических жидкостей (Ryu and Egami, 2020; Ryu et al., 2020), предполагая, что этот подход может быть применим. помимо металлических жидкостей. Эта точка зрения расходится с некоторыми теориями и идеями. Этот конфликт будет разрешен с помощью дальнейших теоретических и экспериментальных достижений в будущем.

Заявление о доступности данных

Все наборы данных, созданные для этого исследования, включены в статью.

Авторские взносы

Эта работа была задумана и написана TE при содействии CR. Данные в этой работе были сгенерированы и проанализированы CR. Оба автора внесли свой вклад в статью и одобрили представленную версию.

Финансирование

Эта работа была поддержана Министерством энергетики США, Управлением науки, фундаментальных энергетических наук, материаловедения и инженерного отдела.

Конфликт интересов

Авторы заявляют, что исследование проводилось при отсутствии каких-либо коммерческих или финансовых отношений, которые могут быть истолкованы как потенциальный конфликт интересов.

Список литературы

Адам Г. и Гиббс Дж. Х. (1965). О температурной зависимости кооперативных релаксационных свойств в стеклообразующих жидкостях. J. Chem. Phys. 43, 139–146. DOI: 10.1063 / 1.1696442

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Аарони, А. (1975). Тетракритическая точка в смешанных магнитных кристаллах. Phys. Rev. Lett. 34, 590–593. DOI: 10.1103 / PhysRevLett.34.590

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Эшкрафт, Р., Ван З., Абернати Д. Л., Эгами Т. и Келтон К. Ф. (2020). Экспериментальное определение температурно-зависимой функции Ван Хова в жидкости Zr ₈₀ Pt ₂₀ – структурное происхождение динамики при высоких температурах. J. Chem. Phys. 152: 074506. DOI: 10.1063 / 1.5144256

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Bapst, V., Keck, T., Grabska-Barwińska, A., Donner, C., Cubuk, E. D., Schoenholz, S. S., et al. (2020). Раскрытие предсказательной силы статической структуры в стеклянных системах. Nat. Phys. 16, 448–454. DOI: 10.1038 / s41567-020-0842-8

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Беллиссард Дж. И Эгами Т. (2018). Простая теория вязкости жидкостей. Phys. Ред. E 98: 063005. DOI: 10.1103 / PhysRevE.98.063005

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Бертье, Л., и Бироли, Г. (2011). Теоретический взгляд на стеклование и аморфные материалы. Ред. Мод. Phys. 83: 587. DOI: 10.1103 / RevModPhys.83.587

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Бироли, Г., Бушо, Ж.-П., Миядзаки, К., и Райхман, Д. (2006). Теория неоднородной связи мод и растущая динамическая длина в переохлажденных жидкостях. Phys. Rev. Lett. 97: 195701. DOI: 10.1103 / PhysRevLett.97.195701

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Cargill, G. S. III. (1975). Структура стекол из металлических сплавов. Физика твердого тела. 30, 227–320.DOI: 10.1016 / S0081-1947 (08) 60337-9

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Коэн, М. Х., и Грест, Г. (1979). Переход жидкость-стекло, подход свободного объема. Phys. Ред. B 20, 1077–1098. DOI: 10.1103 / PhysRevB.20.1077

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Коэн, М. Х., и Тернбулл, Д. (1959). Молекулярный транспорт в жидкостях и стеклах. J. Chem. Phys. 31, 1164–1169.

Кубук, Э. Д., Шёнхольц, С. С., Ризер, Дж. М., Мэлоун, Б. Д., Роттлер, Дж., Дуриан, Д. Дж. И др. (2015). Выявление структурных дефектов течения в неупорядоченных твердых телах с использованием методов машинного обучения. Phys. Rev. Lett. 114: 108001. DOI: 10.1103 / PhysRevLett.114.108001

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Деметриу, М. Д., Хармон, Дж. С., Тао, М., Дуан, Г., Самвер, К., и Джонсон, В. Л. (2006). Модель кооперативного сдвига для реологии стеклообразующих металлических жидкостей. Phys.Rev. Lett. 97: 065502. DOI: 10.1103 / PhysRevLett.97.065502

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Дин, Дж., Ли, Л., Ван, Н., Тиан, Л., Аста, М., Ричи, Р. О. и др. (2020). Природа седловых состояний структурных возбуждений в металлических стеклах Cu64Zr36.

Донт, Э. (2010). Стеклование: динамика релаксации жидкостей и неупорядоченных материалов . Берлин: Springer.

Дайр, Дж. К. (2006). Стеклование и упругие модели стеклообразующих жидкостей. Ред. Мод. Phys. 78, 953–972. DOI: 10.1103 / RevModPhys.78.953

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Эдвардс, С. Ф., и Андерсон, П. У. (1975). Теория спиновых стекол. J. Phys. F Met. Phys. 5, 965–974. DOI: 10.1088 / 0305-4608 / 5/5/017

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Эгами Т., Маэда К. и Витек В. (1980). Структурные дефекты в аморфных твердых телах: компьютерное моделирование. Phil. Mag. А 41, 883–901.DOI: 10.1080 / 01418618008243894

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Эгами Т. и Рю К. В. (2020). Возникновение среднего порядка в жидкости.

Эмери, В. Дж. (1975). Критические свойства многокомпонентных систем. Phys. Ред. B 11, 239–247. DOI: 10.1103 / PhysRevB.11.239

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Фан, Ю., Ивашита, Т., и Эгами, Т. (2017). Неравновесная эволюция внутренней структуры неупорядоченного материала, обусловленная энергетическим ландшафтом. Nature Commun. 8: 15417.

PubMed Аннотация | Google Scholar

Фулчер, Г. С. (1925). Анализ последних измерений вязкости стекол. J. Am. Ceram. Soc . 8, 339–355. DOI: 10.1111 / j.1151-2916.1925.tb16731.x

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Гаскелл, П. Х. (1979). Новая структурная модель аморфных силицидов, боридов, фосфидов и карбидов переходных металлов. J. Non-Cryst. Твердые тела 32, 207–224.DOI: 10.1016 / 0022-3093 (79)-5

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Götze, W. (2009). Комплексная динамика стеклообразующих жидкостей. Оксфорд: Издательство Оксфордского университета. DOI: 10.1093 / acprof: oso / 9780199235346.001.0001

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Ивашита Т., Ву Б., Чен В.-Р., Цуцуи С., Барон А.К. Р. и Эгами Т. (2017). Наблюдение за динамикой жидкой воды в реальном пространстве посредством неупругого рассеяния рентгеновских лучей. Sci.Adv. 3: 1603079. DOI: 10.1126 / sciadv.1603079

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Като, Х., Вада, Т., Хасегава, М., Сайда, Дж., Иноуэ, А., и Чен, Х. С. (2006). Хрупкость и термическая стабильность объемных стеклообразующих жидкостей на основе Pt и Pd и их взаимосвязь с деформируемостью. Scripta Mat. 54, 2023–2027. DOI: 10.1016 / j.scriptamat.2006.03.025

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Каузманн, В. (1948).Природа стеклообразного состояния и поведение жидкостей при низких температурах. Chem. Ред. 43, 219–256. DOI: 10.1021 / cr60135a002

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Кивельсон, Д., Кивельсон, С. А., Чжао, X., Нусинов, З., и Тарджус, Г. (1995). Термодинамическая теория переохлажденных жидкостей. Physica A 219, 27–38. DOI: 10.1016 / 0378-4371 (95) 00140-3

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Лангер, Дж. С. (2004). Динамика зон сдвигового превращения в аморфной пластичности: постановка в терминах эффективной температуры беспорядка. Phys. Ред. E 70: 041502.

PubMed Аннотация | Google Scholar

Мауро, Дж. К., Юэ, Ю., Эллисон, А. Дж., Гупта, П. К., и Аллан, Д. К. (2009). Вязкость стеклообразующих жидкостей. Proc. Natl. Акад. Sci. США, , 106, 19780–19784. DOI: 10.1073 / pnas.05106

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Мезар М. и Паризи Г. (2000). Статистическая физика конструкционного стекла. J. Phys. Cond. Мат. 12, 6655–6673.DOI: 10.1088 / 0953-8984 / 12/29/336

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Mohr, M., Wunderlich, R.K, Zweiacker, K., Prades-Rödel, S., Sauget, R., Blatter, A., et al. (2019). Поверхностное натяжение и вязкость жидкости Pd ₄₃ Cu ₂₇ Ni ₁₀ P ₂₀, измеренные с помощью левитационного устройства в условиях микрогравитации. npj Microgravity 5: 4. DOI: 10.1038 / s41526-019-0065-4

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Нельсон Д.Р. (1983). Порядок, расстройства и дефекты жидкостей и стаканов. Phys. Ред. B 28, 5515–5535.

Нусинов, З. (2004). Избегание фазовых переходов и стеклообразной динамики в геометрически фрустрированных системах и неабелевых теориях. Phys Rev B 69: 014208. DOI: 10.1103 / PhysRevB.69.014208

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Орнштейн, Л. С., и Зернике, Ф. (1914). Случайные отклонения плотности и опалесценции в критической точке одиночного вещества. R. Netherlands Acad. Arts Sci. 17, 793–806.

Паризи, Г., Урбани, П., и Зампони, Ф. (2020). Теория простых стекол. Кембридж: Издательство Кембриджского университета. DOI: 10.1017 / 9781108120494

CrossRef Полный текст

Паррага Х., Арранс Ф. Дж., Бенито Р. М. и Борондо Ф. (2018). Выше седловых областей порядка в море хаоса в колебательной динамике KCN. J. Phys. Chem. А 122, 3433–3441. DOI: 10.1021 / ACS.jpca.8b00113

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Ryu, C. W., Dmowski, W., Kelton, K. F., Lee, G. W., Park, E. S., Morris, J. R., et al. (2019). Кюри-вейссовское поведение структуры жидкости и идеального состояния стекла. Sci. Реп. 9: 18579. DOI: 10.1038 / s41598-019-54758-y

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Рю, К. В., и Эгами, Т. (2020). Происхождение хрупкости жидкости.

Садок, Дж. Ф. (1981).Использование правильных многогранников для математического описания порядка в аморфных структурах. J. Non-Cryst. Твердые тела 44, 1–16.

Сетна, Дж. П. (1983). Разочарование и кривизна: очки и синяя холестериновая фаза. Phys. Rev. Lett. 51: 2198.

PubMed Аннотация | Google Scholar

Шеррингтон Д. и Киркпатрик С. (1975). Решаемая модель спинового стекла. Phys. Rev. Lett. 35, 1792–1796. DOI: 10.1103 / PhysRevLett.35.1792

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Шинохара Ю., Дмовски В., Ивашита Т., Ву Б., Исикава Д., Барон А. К. Р. и др. (2019). Исправление: Вязкость и движение молекул воды в реальном пространстве: наблюдение с неупругим рассеянием рентгеновских лучей [Phys. Ред. E 98, 022604 (2018)]. Phys. Ред. E 100: 039904. DOI: 10.1103 / PhysRevE.98.022604

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Стейнхардт П. Дж., Нельсон Д. Р. и Ронкетти М.(1981). Порядок икосаэдрической связи в переохлажденных жидкостях. Phys. Rev. Lett. 47, 1297–1300. DOI: 10.1103 / PhysRevLett.47.1297

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Тамманн Г. и Гессе Г. (1926). Зависимость вязкости от температуры в гипотермических жидкостях. Z. Anorg. Allg. Chem. 156, 245–257. DOI: 10.1002 / zaac.19261560121

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Томида Т. и Эгами Т. (1995). Молекулярно-динамическое исследование ориентационного порядка в жидкостях и стеклах и его связь со стеклованием. Phys. Ред. B 52, 3290–3308. DOI: 10.1103 / PhysRevB.52.3290

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Фогель, Х. (1921). Закон температурной зависимости вязкости жидкостей. Z Phys. 22, 645–646.

Ионные жидкости и их основы: разительные различия в динамической неоднородности вблизи стеклования

Адам, Г. и Гиббс, Дж. Х. О температурной зависимости свойств кооперативной релаксации в стеклообразующих жидкостях.J. Chem. Phys. 43, 139–146 (1965).

CAS ОБЪЯВЛЕНИЯ Статья Google ученый

Бертье, Л., Бироли, Г., Бушо, Ж.-П. И Джек Р.Л. Обзор различных характеристик динамической неоднородности в динамических неоднородностях в стеклах, коллоидах и гранулированных средах (ред. Бертье, Л., Бироли, Г., Бушо, Ж.-П., Чипеллетти, Л. и ван Саарлоос, W.) гл. 3 (Oxford University Press, 2011).

Цю, X.Х. и Эдигер, М. Д. Шкала длины динамической неоднородности в переохлажденном D-сорбите: сравнение с предсказаниями модели. J. Phys. Chem. Б. 107. С. 459–464 (2003).

CAS Статья Google ученый

Donth, E. Размер совместно переупорядоченных областей при стекловании. J. Non-Cryst. Solids 53, 325–330 (1982).

CAS ОБЪЯВЛЕНИЯ Статья Google ученый

Бертье, Л.и другие. Прямые экспериментальные доказательства увеличения длины шкалы при стекловании. Science 310, 1797–1800 (2005).

CAS ОБЪЯВЛЕНИЯ Статья Google ученый

Дебенедетти, П. Г. и Стиллинджер, Ф. Х. Переохлажденные жидкости и стеклование. Nature 410, 259–267 (2001).

CAS ОБЪЯВЛЕНИЯ Статья Google ученый

Tracht, U.и другие. Масштаб длины динамических неоднородностей при стекловании, определяемый многомерным ядерным магнитным резонансом. Phys. Rev. Lett. 81, 2727–2730 (1998).

CAS ОБЪЯВЛЕНИЯ Статья Google ученый

Эдигер М.Д. Пространственно-неоднородная динамика в переохлажденных жидкостях. Анна. Rev. Phys. Chem. 51, 99–128 (2000).

CAS ОБЪЯВЛЕНИЯ Статья Google ученый

Бертье, Л.Динамическая неоднородность в аморфных материалах. Физика 4 (2011), 42-1–42-7.

Артикул Google ученый

Roland, CM, Fragiadakis, D., Coslovich, D., Capaccioli, S. & Ngai, KL Корреляция неэкспонентности с динамической неоднородностью из четырехточечной динамической восприимчивости χ 4 ( t ) и ее приближение χ T ( t ) J . Chem. Phys. 133, 124507-1–124507-5 (2010).

ADS Google ученый

Dalle-Ferrier, C. et al. Пространственные корреляции в динамике стеклообразующих жидкостей: экспериментальное определение их температурной зависимости. Phys. Ред. E 76, 041510-1–041510-15 (2007).

ADS Статья Google ученый

Hempel, E., Hempel, G., Hensel, A., Schick, C. & Donth, E. Характерная длина динамического стеклования около T g для широкого ассортимента стеклообразующих веществ.J. Phys. Chem. В 104, 2460–2466 (2000).

CAS Статья Google ученый

Grzybowska, K. et al. Влияние структуры полимера на молекулярную динамику и термическое поведение поли (аллилацетоацетата) и сополимеров. Полимер 55, 1040–1047 (2014).

CAS Статья Google ученый

Saiter, A. et al. Температурная зависимость характерного масштаба длины для стеклообразной динамики: сочетание диэлектрической и теплоемкой спектроскопии.Phys. Ред. E 81, 041805 (2010).

CAS ОБЪЯВЛЕНИЯ Статья Google ученый

Роланд, К. М., Фрагиадакис, Д., Кослович, Д., Капаччиоли, С. и Нгаи, К. Л. Корреляция неэкспоненциальности с динамической неоднородностью из четырехточечной динамической восприимчивости χ4 (t) и ее приближения χT (t). J. Chem. Phys. 133, 124507-1–124507-4 (2010).

ADS Статья Google ученый

Hong, L., Гуджрати, П. Д., Новиков В. Н., Соколов, А. П. Молекулярная кооперативность в динамике стеклообразующих систем: новое понимание. J. Chem. Phys. 131, 194511-1–194511-7 (2009).

ADS Статья Google ученый

Хонг, Л., Новиков, В. Н., Соколов, А. П. Динамические неоднородности, бозонный пик и активационный объем в стеклообразующих жидкостях. Phys. Ред. E 83, 061508-1–061508-10 (2011).

ADS Google ученый

Hong, L., Новиков, В. Н., Соколов, А. П. Есть ли связь между хрупкостью стеклообразующих систем и динамической неоднородностью / кооперативностью? J. Non-Cryst. Твердые тела 357. С. 351–356 (2011).

CAS ОБЪЯВЛЕНИЯ Статья Google ученый

Koperwas, K., Grzybowski, A., Grzybowska, K., Wojnarowska, Z. & Paluch, M. В поисках корреляций между четырехточечной мерой динамической неоднородности и другими характеристиками стеклообразующих жидкостей в условиях высокое давление.J. Non-Cryst. Тел. 407, 196–205 (2015).

CAS ОБЪЯВЛЕНИЯ Статья Google ученый

Мэджинн, Э. Дж. Молекулярное моделирование ионных жидкостей: текущее состояние и будущие возможности. J. Phys .: Condens. Дело 21, 373101 (2009).

CAS Google ученый

Руссина О., Триоло А., Гонтрани Л. и Каминити Р. Мезоскопические структурные неоднородности в ионных жидкостях при комнатной температуре.J. Phys. Chem. Lett. 2012. Т. 3. С. 27–33.

CAS Статья Google ученый

Jeong, D., Kim, D., Choi, MY, Kim, HJ & Jung, YJ Динамическая неоднородность ионных жидкостей при комнатной температуре в ионных жидкостях: теория, свойства, новые подходы (под ред. А. Кокорина), Глава 7 (InTech, 2011).

Чжэн, З.-П. и другие. Ионные жидкости: неоднородны не только структурно, но и динамически. Энгью. Chem. Int.Эд. 54, 687–690 (2015).

CAS Google ученый

Миран, М. С., Киношита, Х., Ясуда, Т., Сьюзан, М. А. Б. Х. и Ватанабе, М. Физико-химические свойства, определяемые с помощью ΔpKa для протонных ионных жидкостей на основе органического сверхсильного основания с различными кислотами Бренстеда. Phys. Chem. Chem. Phys. 14. С. 5178–86 (2012).

CAS Статья Google ученый

Donth, E.Стеклование, динамика релаксации в жидкостях и неупорядоченных материалах (Springer, Berlin, 2001).

Тацуми С., Асо С. и Ямамуро О. Термодинамическое исследование простых молекулярных стекол: универсальные особенности их теплоемкости и размера кооперативно перестраивающихся областей. Phys. Rev. Lett. 109, 045701-1–045701-5 (2012).

ADS Статья Google ученый

Ямамуро, О. и др.Калориметрическое исследование стекловидного и жидкого толуола и этилбензола: термодинамический подход к пространственной неоднородности в стеклообразующих молекулярных жидкостях. J. Phys. Chem. B 102, 1605–1609 (1998).

CAS Статья Google ученый

Shimizu, Y., Ohte, Y., Yamamura, Y., Saito, K. & Atake, T. Низкотемпературная теплоемкость ионной жидкости при комнатной температуре, 1-гексил-3-метилимидазолий бис (трифторметилсульфонил ) имид. J. Phys.Chem. B 110, 13970–13975 (2006).

CAS Статья Google ученый

Grzybowski, A., Kolodziejczyk, K., Koperwas, K., Grzybowska, K. & Paluch, M. Влияние понижения температуры и повышения давления на пространственно неоднородную динамику стеклообразующих ван-дер-ваальсовых жидкостей. Phys. Ред. B 85, 220201 (R) -1–220201 (R) -5 (2012).

ADS Статья Google ученый

Стивенсон, Дж.Д., Шмалян, Дж. И Волайнс, П. Г. Формы кооперативно перестраивающихся областей в стеклообразующих жидкостях. Nature Phys. 2, 268–274 (2006).

CAS ОБЪЯВЛЕНИЯ Статья Google ученый

Вязовкин С. и Дранка И. Физическая стабильность и релаксация аморфного индометацина. J. Phys. Chem. B. 109, 18637–18644 (2005).

CAS Статья Google ученый

Энджелл, К.А. и Такер, Дж. С. Теплоемкость и энтропия слияния тетрагидратов нитрата кальция, нитрата кадмия и ацетата магния. Согласование калориметрической и релаксационной «идеальной» температур стеклования. J. Phys. Chem. 78, 278–281 (1974).

CAS Статья Google ученый

Castner, E. W. Jr., Margulis, C. J., Maroncelli, M. & Wishart. Дж. Ф. Ионные жидкости: структура и фотохимические реакции.Анну. Rev. Phys. Chem. 62, 85–105 (2011).

CAS ОБЪЯВЛЕНИЯ Статья Google ученый

Ван, Й. и Вот, Г. А. Уникальная пространственная неоднородность в ионных жидкостях. Варенье. Chem. Soc. 127, 12192–12193 (2005).

CAS Статья Google ученый

Wang, Y., Jiang, W., Yan, T. & Voth. Г. А. Понимание ионных жидкостей с помощью атомистического и крупнозернистого молекулярно-динамического моделирования.В соотв. Chem. Res. 40, 1193–1199 (2007).

CAS Статья Google ученый

Хабасаки, Дж. И Нгаи., К. Л. Гетерогенная динамика ионных жидкостей на основе моделирования молекулярной динамики. J. Chem. Phys. 129, 194501-1–194501-15 (2008).

ADS Google ученый

Палух, М., Войнаровска, З. и Хенсель-Беловка, С. Гетерогенная динамика прототипного ионного стекла CKN, контролируемая физическим старением.Phys. Rev. Lett. 110, 015702-1 015702–5 (2013).

ADS Статья Google ученый

Wojnarowska, Z. et al. Высокое давление как ключевой фактор для определения механизма проводимости протонных ионных жидкостей. Phys. Rev. Lett. 111, 225703-1–225703-5 (2013).

ADS Статья Google ученый

Koperwas, K., Grzybowski, A., Grzybowska, K., Wojnarowska, Z.И Палуч, М. Влияние динамической неоднородности и масштабирования плотности молекулярной динамики на взаимосвязь между термодинамическими коэффициентами при стекловании. J. Chem. Phys. 143, 024502-1–024502-5 (2015).

ADS Статья Google ученый

Grzybowski, A., Grzybowska, K., Paluch, M., Swiety, A. & Koperwas, K. Масштабирование плотности в вязких системах вблизи стеклования. Phys. Ред. E 83, 041505-1–041505-7 (2011).

ADS Статья Google ученый

Triolo, A. et al. Термодинамика, структура и динамика ионных жидкостей при комнатной температуре: случай гексафторфосфата 1-бутил-3-метилимидазолия ([bmim] [PF6]). J. Phys. Chem. В 110, 21357–21364 (2006).

CAS Статья Google ученый

Pott, T. и Méléard, P. Новое понимание наноструктуры ионных жидкостей: исследование методом малоуглового рентгеновского рассеяния (SAXS) жидких три-алкилметиламмонийбис (трифторметансульфонил) амидов и их смесей .Phys. Chem. Chem. Phys. 11. С. 5469–5475 (2009).

CAS Статья Google ученый

Сантос, К. С., Мурти, Н. С., Бейкер, Г. А. и Кастнер, Э. У. Мл. Сообщение: Рассеяние рентгеновских лучей ионными жидкостями с катионами пирролидиния. J. Chem. Phys. 134, 121101-1–121101-4 (2011).

ADS Google ученый

Гривз, Т. Л., Кеннеди, Д. Ф., Кирби, Н. и Драммонд, К.J. Изменения наноструктуры в протонных ионных жидкостях (PIL) путем добавления растворенных веществ и смешивания PIL. Phys. Chem. Chem. Phys. 13, 13501–13509 (2011).

CAS Статья Google ученый

Кармакар С., Дасгупта С. и Састри С. Масштабы длины и времени роста в стеклообразующих жидкостях. Proc. Natl. Акад. Sci. USA 106, 3675–3679 (2009).

CAS ОБЪЯВЛЕНИЯ Статья Google ученый

Кармакар, С., Дасгупта, С. и Састри, С. Шкалы роста длины и их связь с временными рамками в жидкостях для формования стекла. Анну. Rev. Condens. Matter Phys. 5. С. 255–84 (2014).

CAS ОБЪЯВЛЕНИЯ Статья Google ученый

Коб В., Ролдан-Варгас С. и Бертье Л. Немонотонная температурная эволюция динамических корреляций в стеклообразующих жидкостях. Nature Phys. 2012. Т. 8. С. 164–167.

CAS ОБЪЯВЛЕНИЯ Статья Google ученый

Малинс, А., Эггерс, Дж., Танака, Х. и Ройалл, С. П. Продолжительность жизни и масштабы структурных мотивов в модельном стеклодуве. Фарадей Обсуди. 167. С. 405–423 (2013).

ADS Статья Google ученый

Данливи, А. Дж., Визнер, К., Ямамото, Р. и Ройалл, К. П. Взаимная информация раскрывает множественные механизмы структурной релаксации в модельном стеклообразователе. Nature Comm. 6. С. 6089-1–6089-8 (2015).

ADS Статья Google ученый

Нагаманаса, К.Х., Гокхале, С., Суд, А. К. и Ганапати, Р. Прямые измерения растущего аморфного порядка и немонотонных динамических корреляций в коллоидном стеклообразователе. Nature Phys. 11. С. 403–408 (2015).

ADS Статья Google ученый

Grzybowski, A., Kolodziejczyk, K., Koperwas, K., Grzybowska, K. & Paluch, M. Влияние понижения температуры и повышения давления на пространственно неоднородную динамику стеклообразующих ван-дер-ваальсовых жидкостей.Phys. Ред. B 85, 220201 (R) -1–220201 (R) -5 (2012).

ADS Статья Google ученый

Koperwas, K. et al. Влияние флуктуаций температуры и плотности на пространственно-неоднородную динамику стеклообразующих ван-дер-ваальсовых жидкостей под высоким давлением. Phys. Rev. Lett. 111, 125701-1–125701-5 (2013).

ADS Статья Google ученый

Гжибовски, А., Копервас, К., Колодзейчик, К., Гжибовска, К. и Палуч, М. Пространственно-неоднородная динамика в режиме масштабирования плотности: шкалы времени и длины молекулярной динамики вблизи стеклования. J. Phys. Chem. Lett. 4, 4273–4278 (2013).

CAS Статья Google ученый

Анатомия стеклянного термометра

Мария Кнаке, менеджер программы лабораторной оценки

Опубликовано: апрель 2011

Измерение температуры: жизненный факт
Некоторые из моих самых теплых воспоминаний из детства связаны с работой на кухне с мамой – консервированием помидоров, изготовлением конфетных яблок и выпечкой хлеба.Я до сих пор помню, как мама учила меня внимательно проверять термометр для конфет, когда мы делали карамельное покрытие, и как я научился настраивать духовку на нужную температуру, чтобы хлеб поднимался и правильно выпекался. Я никогда не думал об этом в детстве, но измерение температуры играло важную роль во всех проектах по приготовлению пищи и выпечке, которыми мы с мамой делились.

Я не могу не думать о том, какую критическую роль играет температура в всего, , что мы делаем.Мы используем температуру, чтобы решить, что надеть, как приготовить пищу, диагностировать болезнь и определить, где и когда мы отдыхаем. Конечно, измерение температуры играет важную роль и в лаборатории. На физические свойства и характеристики испытуемых материалов, по крайней мере частично, влияет температура. Бесспорно, точное измерение температуры – один из важнейших компонентов лабораторных испытаний.

Измерение температуры в лаборатории
Итак, как мы измеряем температуру в лаборатории? Конечно, леденцового термометра, которым меня научила мама пользоваться в детстве, было бы недостаточно для критических измерений температуры, которые требуются для большинства лабораторных тестов.Но существует множество доступных продуктов для измерения температуры – жидкостные стеклянные термометры, резистивные детекторы, термопары, термисторы, термометры со стрелкой шкалы, инфракрасные термометры… список можно продолжать и продолжать. Какие из этих устройств следует использовать и когда? Какую читаемость, точность и неопределенность обеспечивают эти инструменты? Неудивительно, что при наличии всех доступных устройств для измерения температуры термометрия является такой запутанной темой. В следующих публикациях, я попытаюсь объяснить некоторые из этих различных типов термометров, как и когда их использовать, а также различные методы калибровки.

Стеклянные жидкостные термометры
Давайте начнем наш рассказ с одного из самых распространенных термометров, используемых сегодня, жидкостного стеклянного (LiG) термометра. Термометр LiG, по определению, представляет собой стеклянную капиллярную трубку с заполненной жидкостью колбой на одном конце. При повышении температуры жидкости в резервуаре она расширяется и поднимается в капиллярную трубку. Уровень жидкости в колонке соответствует определенной температуре, которая указана на внешней стороне стакана.Жидкость, содержащаяся в термометре, может быть одним из многих различных веществ, но наиболее распространенными являются ртуть, толуол (или подобное органическое вещество) и биоразлагаемые жидкости с низкой опасностью.

Вскрытие LiG-термометра
Хорошо, возможно, вы все это знали. Но на этом наша история не заканчивается. Чтобы по-настоящему понять эти точные инструменты, мы сначала должны немного больше понять, как они работают. Стекло, материалы и размеры конкретного термометра LiG тщательно спроектированы, чтобы обеспечить нам точные измерения температуры, на которые мы полагаемся.Давайте посмотрим поближе.

Колба
Как показано на Рис. 1 , колба термометра представляет собой тонкий стеклянный резервуар, в котором находится жидкость. Колба тщательно спроектирована так, чтобы в ней содержался рассчитанный объем жидкости, основанный на длине и диаметре капилляра (или стержня), а также на коэффициенте теплового расширения жидкости.

Рисунок 1: Анатомия термометра LiG

Шток
Шток или капилляр термометра LiG изготовлен из отожженного стекла.Тип используемого стекла выбирается в зависимости от температурного диапазона устройства, чтобы минимизировать эффекты расширения и сжатия трубки. Часть капилляра выше уровня жидкости часто заполняется инертным газом, например азотом, чтобы предотвратить отделение столба жидкости или испарение жидкости в верхней части колонны.

Вспомогательные весы
Некоторые термометры, но не все, оснащены вспомогательной шкалой, которая расположена значительно ниже основной шкалы, которая используется при нормальном использовании.Часто эта шкала содержит точку отсчета точки обледенения, которую можно использовать для целей калибровки, если эта температура не входит в диапазон основной шкалы.

Камера сжатия
Иногда термометр LiG имеет камеру сжатия, расположенную чуть ниже основной шкалы устройства. Назначение этой камеры – сократить общую длину штанги, необходимую для достижения основной шкалы.

Камера расширения
Камера расширения предусмотрена на конце термометров LiG и используется для предотвращения повышения давления, если температура жидкости поднимается выше верхней границы шкалы.Опять же, объем этой камеры тщательно разработан, чтобы вместить определенный объем жидкости.

Ртутные и ртутно-таллиевые термометры
На протяжении десятилетий ртутные термометры были основой многих испытательных лабораторий. При правильном использовании и правильной калибровке некоторые типы ртутных термометров могут быть невероятно точными. Ртутные термометры можно использовать в диапазоне температур от -38 до 350 ° C. Использование ртутно-таллиевой смеси может расширить возможности использования ртутных термометров при низких температурах до -56 ° C.Традиционные ртутные LiG-термометры подробно описаны в Спецификации ASTM E 1, Спецификации для жидкостных стеклянных термометров ASTM .

В последние годы опасения по поводу токсичности ртути заставили многие государства запретить или ограничить использование ртутьсодержащих устройств. Фактически, один из ведущих мировых институтов измерения температуры, Национальный институт стандартов и технологий (NIST), недавно объявил, что больше не будет предоставлять услуги по калибровке ртутных термометров.Чтобы узнать больше об инициативах по сокращению выбросов ртути, см. Мою статью , «Избавление от ртути: новый рубеж в измерении температуры».

Тем не менее, было обнаружено, что несколько жидкостей имитируют термометрические свойства ртути с точки зрения воспроизводимости и точности измерения температуры. Хотя это может быть токсично, когда речь идет о термометрах LiG, ртуть по-прежнему трудно превзойти.

Термометры LiG, наполненные спиртом
Термометры, наполненные спиртом, содержат толуол, спирт, бутан или другие подобные органические жидкости, окрашенные красным красителем.Эти устройства не часто используются для лабораторных испытаний и других прецизионных приложений. Хотя вещества, содержащиеся в этих типах термометров LiG, относительно безвредны и безопасны для лабораторного использования, они страдают от проблем с точностью и надежностью. Низкое поверхностное натяжение этих жидкостей, а также их склонность к испарению делают их маловероятными кандидатами для общего лабораторного использования.

Органические жидкости обычно имеют худшие характеристики, чем ртуть, и могут оставлять пленку на стекле, когда жидкость стекает по стенке капилляра.Также известно, что разделение столба жидкости является распространенной проблемой для термометров, наполненных спиртом. Кроме того, они имеют тенденцию иметь большую чувствительность к изменениям температуры стержня, что является фундаментальным ограничением их использования. Эти термометры также имеют другие размеры капилляров и колбы, чем ртутные LiG-термометры, что приводит к различиям во времени отклика и характеристиках погружения.

Термометры, наполненные спиртом, используются в некоторых низкотемпературных приложениях, поскольку их можно использовать при температурах до -200 ° C, что значительно превышает возможности ртутных или ртутно-таллиевых термометров.ASTM E 1 описывает специфику, касающуюся термометров LiG, наполненных спиртом. Любые термометры, описанные в ASTM E 1, которые должны содержать толуол или другие подходящие жидкости, специально обозначены как таковые. На момент написания этой статьи ASTM E 1 содержал спецификации только для двух термометров, наполненных спиртом. Эти термометры специально разработаны для использования при экстремально низких температурах, при которых использование ртути невозможно.

Прецизионные LiG-термометры с малой опасностью
Прецизионные термометры с малой опасностью были разработаны в последние годы в качестве альтернативы ртутным LiG-термометрам.Они содержат нетоксичные, биоразлагаемые жидкости, состав и химический состав которых, как правило, являются собственностью компании и не разглашаются их производителями. В идеале их можно использовать в качестве прямой замены ртутьсодержащих термометров ASTM. Однако у этих типов термометров есть некоторые серьезные ограничения, которые следует учитывать перед использованием в качестве прямой замены ртутных LiG-термометров, таких как описанные в ASTM E 1. ASTM разработала спецификацию для прецизионных LiG-термометров с низкой степенью опасности, ASTM E 2251. , Технические условия для жидкостных стеклянных термометров ASTM с прецизионными жидкостями с низкой степенью опасности .В этом стандарте содержатся подробные сведения о правильном использовании этих устройств, повторяемости их измерений и других ограничениях.

Свойства теплового расширения нетоксичных жидкостей, используемых в прецизионных LiG-термометрах с низкой степенью опасности, могут сильно отличаться от свойств ртути. Размер колбы и капилляра, необходимый для достижения аналогичного движения по шкале термометра, может отличаться от размера его ртутного аналога. Поверхностное натяжение этих жидкостей варьируется от ртути, вызывая различия в мениске.Кроме того, прецизионные жидкости с низкой степенью опасности, как правило, реагируют на изменение температуры со скоростью, отличной от скорости ртути, и не должны использоваться, когда скорость повышения или другие зависимости температуры от времени являются важной частью процедуры испытания. Хотя эти устройства являются отличной альтернативой для некоторых приложений, их диапазон использования весьма ограничен.

Глубина погружения
Как мы узнали, термометры LiG столь же сложны и сложны, как и тесты, для которых мы их используем.Но на этом сложности не заканчиваются. В категории LiG есть три типа термометров, обычно используемых в лабораторных испытаниях: частичное погружение, полное погружение и полное погружение. Каждый из этих типов термометров калибруется по-разному и предназначен для различных целей в лабораторных испытаниях. См. Рисунок 2 для визуального объяснения каждого типа термометра.

Рисунок 2: Глубина погружения для термометров LiG

Термометры полного погружения
Термометры полного погружения предназначены для правильного считывания показаний, когда колба и часть стержня устройства, заполненная жидкостью, погружены в измеряемую среду.Другими словами, этот тип термометра должен быть погружен до температуры испытания. Часть стержня, содержащая мениск, должна оставаться за пределами тестовой среды. Погружение мениска может вызвать избыточное давление газа, которое может повредить устройство, или вызвать перегонку жидкости, что может привести к неточным показаниям (в дополнение к затруднению считывания показаний термометра). При использовании LiG-термометров полного погружения допускается оставлять открытым около 1 см столба жидкости.

Термометры полного погружения обычно используются в ваннах с постоянной температурой как средство контроля температуры ванны. Например, термометры полного погружения используются в ваннах с кинематической и абсолютной вязкостью.

Термометры частичного погружения
Термометры частичного погружения предназначены для правильного считывания показаний, если стержень термометра погружен на определенную глубину. Эта глубина обычно отмечается на приборе. Часть стержня, которая не подвергается воздействию тестовой среды, обычно называемая выступающей ножкой, не поддерживается в среде с контролируемой температурой.Следовательно, тепловое расширение жидкости в выходящем штоке очень непредсказуемо и может привести к неточностям в измерении температуры. Следовательно, термометры с частичным погружением имеют тенденцию иметь более высокую неопределенность калибровки, чем их аналоги с полным и полным погружением.

Термометры частичного погружения обычно используются в тех случаях, когда термометры полного погружения нецелесообразны или невозможны. Например, если глубина термостата составляет всего 100 мм, полный погружной термометр длиной 300 мм невозможно правильно погрузить в воду.В этом случае лучше использовать частичный погружной термометр с глубиной погружения 76 мм. Кроме того, если требуется быстрое однократное измерение температуры, например, при испытании удельного веса почвы или ареометре, лучше всего подходит термометр с частичным погружением.

Полные погружные термометры
Полные погружные термометры предназначены для правильного считывания, когда все устройство полностью погружено в тестовую среду. Полные погружные термометры в США используются довольно редко.Не существует полностью погружных термометров, описанных в ASTM E 1 или ASTM E 2251.

В чем дело?
Возможно, теперь вы поняли, что неправильно использовали один или несколько термометров LiG. Может быть, вы думаете про себя: «Ничего страшного, сколько ошибок это может добавить к моим измерениям? Наверное, это даже не имеет значения ». Подумай еще раз. Люди часто очень удивляются, когда узнают, сколько ошибок в их измерениях вносит неправильное использование термометра LiG.Позволь мне объяснить.

Глубина погружения играет важную роль в реакции жидкости внутри устройства. Если часть термометра, содержащая ртуть, предназначена для погружения в испытательную среду (т.е. термометр полного погружения), но остается открытой, жидкость не будет вести себя должным образом. Возникающая ошибка может сильно различаться и зависит от температурной шкалы термометра, типа используемой жидкости и температуры выходящего штока. При неправильном погружении термометра LiG можно получить погрешности величиной в несколько градусов.Эти ошибки, как правило, больше для устройств, наполненных спиртом, чем для устройств, наполненных ртутью.

Можно применить поправку на преднамеренное погружение полного или частичного погружного термометра в точку, отличную от той, для которой он был разработан. ASTM E 77, Метод испытаний для проверки и проверки термометров , описывает процедуры, которые могут быть использованы для расчета этих поправок. Исправления не могут быть сделаны для полностью погруженных термометров, которые погружены неправильно.

Иногда быть неправым – это правильно
Чтобы еще больше запутать проблему, существует несколько стандартов испытаний, которые требуют неправильного использования жидкостного стеклянного термометра. В этих случаях важно использовать термометр, как описано в процедуре проверки, даже если это технически некорректно. Хотя термометр используется неправильно, важно, чтобы все, кто проводит тест, использовали его одинаково. Другими словами, каждый должен правильно использовать устройство.В таблице 1 приведен список общих методов испытаний ASTM и AASHTO, требующих использования жидкостных стеклянных термометров.

Parallax
Еще одна причина ошибок при измерении с помощью термометров LiG связана с эффектами параллакса. Параллакс – это явление, которое возникает, когда на термометр не смотреть, когда глаза находятся на уровне верха ртутного столба. Различия в углах обзора верхней части колонки могут привести к тому, что ртутный столбик окажется в капилляре выше или ниже, чем он есть на самом деле (см. Рисунок 3).Чтобы избежать параллакса, всегда держите глаза на одном уровне с ртутным столбиком. Если показания термометра особенно трудны, увеличительное стекло, телескоп или подобное оптическое устройство могут помочь избежать влияния параллакса на измерения температуры.

Рисунок 3: Эффекты параллакса

Заключение
От баллона до расширительной камеры LiG-термометры представляют собой устройства сложной конструкции, которые могут производить точные и эффективные измерения температуры.Я надеюсь, что вы немного узнали об анатомии этих удивительных инструментов, а также о том, как использовать их для точного измерения температуры. В своем следующем посте я «проанализирую» некоторые другие типы устройств для измерения температуры и расскажу об их использовании в лабораторных испытаниях.

Какая минута… А как насчет калибровки ???
Я знал, что вы зададите этот вопрос. Вы абсолютно правы – калибровка – важнейший компонент значимого измерения температуры.Однако я не могу затронуть тему справедливости калибровки термометра в рамках этой статьи. Такая критическая тема заслуживает отдельной статьи. Я расскажу об этом в отдельном посте в будущем, так что следите за обновлениями!

Список литературы

ASTM International, «ASTM E 1, Стандартные спецификации ASTM для жидкостных стеклянных термометров», Книга стандартов , том , 14.03, 2007 г.
ASTM International, «ASTM E 77, Стандартный метод испытаний для проверки и проверки термометров», Книга стандартов , Том 14.03, 2007.
ASTM International, «ASTM E 2251, Стандартные спецификации для стеклянных термометров ASTM с прецизионными жидкостями с низкой опасностью», Книга стандартов , том , 14.03, 2010 г.
Эссер, Марк, «Конец эпохи: NIST прекращает калибровку ртутных термометров», Национальный институт стандартов и технологий , 2 февраля 2011 г., (21 марта 2011 г.).
Ripple, Дин и Грегори Страус, «Выбор альтернатив стеклянным жидкостным термометрам», Journal of ASTM International , Vol.2, Issue 9, October 2005.
Вебстер, Джон (редактор), Руководство по измерениям, приборам и датчикам », CRC Press LLC, Бока-Ратон, Флорида, 1999.
Wise, Jacquelyn, «NIST Measurement Services: Liquid-In-Glass Thermometer Calibration Service», Специальная публикация 250-23, Национальный институт стандартов и технологий, Гейтерсбург, Мэриленд, 1988.
Вайз, Жаклин, «Процедура эффективной повторной калибровки стеклянных термометров», Специальная публикация 819, Национальный институт стандартов и технологий, Гейтерсбург, Мэриленд, 1991.

Версия для печати

Стеклянные жидкостные термометры
– Chipkin Automation Systems
Стеклянная жидкость Термометр – это самый простой и наиболее часто используемый тип устройства для измерения температуры. это один из старейших термометров, доступных в отрасли. Он дает довольно точные результаты в пределах диапазон температур от -200 до 600 ° C. Никаких специальных средств для измерения температуры через эти термометры. Человеческим глазом легко считывать показания температуры.Они находят свое применение во множестве такие приложения, как медицина, метрология и промышленность. Самый передовой жидкостный стеклянный термометр был введен в 1650 году, в котором залитой жидкостью был спирт из вина. Позже более линейный Термометры были разработаны с использованием ртути в качестве жидкости внутри термометра.
«В термометре LIG термочувствительный элемент представляет собой жидкость, содержащуюся в градуированной стеклянной оболочке. Для измерения температуры используется принцип кажущегося теплового расширения жидкости.Это разница между объемным обратимым тепловым расширением жидкости и ее стеклянной емкости, которая позволяет измерять температуру ».
Строительство
Типичный жидкостный стеклянный термометр показан на рисунке ниже.
В основном это:
Колба, которая действует как емкость для действующей жидкости, где она может легко расширяться или сжиматься. в емкости.
Шток, «стеклянная трубка, содержащая крошечный капилляр, соединенный с колбой и увеличенный в нижней части. в колбу, частично заполненную рабочей жидкостью ».
Температурная шкала, которая в основном предварительно установлена или отпечатана на стержне для отображения температуры. чтения.
Точка отсчета, т. Е. Точка калибровки, которая чаще всего является точкой обледенения.
Рабочей жидкостью обычно является ртуть или спирт.
Инертный газ, в основном аргон или азот, который заполняется внутри термометра над ртутью для подстройки. вниз его улетучивание.
Основные характеристики
Ключевые особенности жидкостных стеклянных термометров:
Степень погружения этих термометров в среду при измерении температуры принципиально решает точность результатов.Обычно существует три класса погружения: полное, частичное и полное погружение, классифицируемое по степени контакта между средой и чувствительный элемент.
«Ошибка может возникнуть, если термометр не погружен в такую же глубину, как при погружении. изначально откалиброван. «Коррекция выходящего стержня» может потребоваться, когда невозможно погрузить термометр достаточно глубоко ».
Время отклика жидкостного стеклянного термометра зависит от типа термометра и его колбы. объем, толщина и общий вес.Для быстрого ответа лампочка термометра должна быть спроектирован таким образом, что он получается маленьким, а стенка колбы тонкой.
Их чувствительность основана на характеристиках обратимого теплового расширения жидкости в сравнение со стеклом. Чем больше тепловое расширение жидкости, тем выше чувствительность термометр есть.
К органическим жидкостям, которые обычно используются для изготовления жидкостных стеклянных термометров, относятся: толуол, этиловый спирт и пентан.Хотя их тепловое расширение велико, они нелинейны и их использование ограничено для высоких температур.
Приложения
Жидкостные стеклянные термометры в основном используются в ВМФ и Корпусе морской пехоты в различных конфигурации. Они также применяются в метеорологических и океанографических приложениях, где обычно калибруется по шкале, вечно выгравированной на стекле.
Преимущества
Ниже приведены основные преимущества, связанные с использованием жидкостных стеклянных термометров:
Они сравнительно дешевле других устройств измерения температуры.
Они удобны и удобны в использовании.
В отличие от электрических термометров, они не требуют источника питания или батарей для зарядки.
Их можно часто применять в областях, где есть проблемы с электричеством.
Они обеспечивают очень хорошую повторяемость, и их калибровка остается неизменной.
Ограничения
Использование жидкостных стеклянных термометров также имеет следующие ограничения:
Считается, что они не подходят для приложений, связанных с чрезвычайно высокими или низкими температурами.
Они не могут применяться в регионах, где желательны высокоточные результаты.
По сравнению с электрическими термометрами они очень хрупкие и хрупкие. Следовательно, с ними нужно обращаться с особой осторожностью, потому что они могут сломаться.
Кроме того, они не могут предоставлять результаты в цифровом и автоматическом режиме. Следовательно, их использование ограничено областями, где подойдет только ручное считывание, например, бытовой термометр.
«Показания температуры следует записывать сразу после снятия, поскольку стеклянный термометр можно зависит от температуры окружающей среды, тепла, выделяемого рукой, при уборке и т. д.Этот температура должна быть записана, потому что стеклянный термометр не позволяет вспомнить измеренные температура. ”
Измерение температуры жидкостными стеклянными термометрами требует отличного зрения.
Жидкие элементы, содержащиеся в стеклянном термометре, могут быть опасны или опасны для здоровья из-за их потенциальные разливы химических веществ.

Жидкое стекло температура эксплуатации: Жидкое стекло температура применения

Какую температуру выдерживает жидкое стекло

Виды и свойства жидкого стекла

Жидкое стекло

Плюсы и минусы

Применение жидкого стекла

Как купить хорошее жидкое стекло

Подготовка поверхности

Способы применения жидкого стекла

Применение для гидроизоляции

Рекомендации по использованию жидкого стекла

Улучшение свойств бетона

Применение жидкого стекла для цементной смеси

Полы

Пропорции и особенности применения жидкого стекла для бетона

Видео по теме: Мастерская из сарая с применением жидкого стекла

Подвалы и чердаки

Пропорции жидкого стекла

Колодцы

Использование жидкого стекла

Бассейны

Жидкое стекло: применение

Жидкое стекло — основные свойства и характеристики

Жидкое стекло для бетона

Применение жидкого стекла в быту

Видео по теме

Жидкое стекло температура применения « 100% ЗАЩИТА ВАШЕГО АВТО!

Применение жидкого стекла для гидроизоляции

Виды и свойства жидкого стекла

Характеристики

Плюсы и минусы

Применение в строительстве и отделочных работах

Наружные работы

Приготовление состава для грунтовки

Гидроизоляция

Как купить хорошее жидкое стекло

Подготовка поверхности

Применение для гидроизоляции

Рекомендации по использованию жидкого стекла

Улучшение свойств бетона

Область применения жидкого стекла

Полы

Подвалы и чердаки

Зачем необходимо пропитывать бетон

Колодцы

Бассейны

Применение

Преимущества жидкого стекла

что это и где применяется

Содержание

Сфера применения

Достоинства жидкого стекла

Тонкости применения компонента

Подготовка раствора

Применение в быту

Инструкции по гидроизоляции

Силикатный клей для бетона

Температура плавления стекла (температура начала размягчения)

Действительно ли стекло – жидкость? Как это может быть?

Прочтите следующее

Информационный бюллетень

Станьте умнее. Подпишитесь на нашу новостную е-мэйл рассылку.

Поддержка научной журналистики

Температура стеклования – обзор

3.1.3.1 Свойства

Почему мы любим боросиликатное стекло (и вы должны, тоже!)

Границы | Почему у стеклообразующей жидкости такой широкий диапазон шкалы времени?

Введение

Вязкость, хрупкость и MRO

Температурная зависимость MRO и вязкости

Сравнение с другими теориями и моделями

Отсутствие расхождения

Характер структурного порядка

Идея дефектов

Теория связи мод

Модели бесконечного измерения

Выводы

Авторские взносы

Финансирование

Конфликт интересов