Смеси виды: 9 видов детских смесей: состав, применение, свойства

Содержание

Сухие строительные смеси: виды и свойства

Без сухих строительных смесей трудно представить строительство и ремонт – правильно выбранный состав облегчит выравнивание пола и стен, упростит финишную отделку и наклейку кафеля.

Чем хороши сухие строительные смеси? Прежде всего – это тщательно подобранный состав. Не нужно покупать и смешивать много разных материалов – цемент, песок, гипс, специальные химические компоненты и т. п. К тому же, смеси помогают обеспечить необходимое высокое качество работы. Так, в некоторые из них входят антиморозные добавки, которые позволяют работать с раствором при температуре до -15С и ниже. В то время как с обычным строительным раствором нельзя работать при минусовой температуре.

Различные добавки, которые вводят в сухую строительную смесь, придают ей специальные свойства. Эти составы применяют для самых разных работ.

Полы. Если для выравнивания пола использовать традиционный песчано-цементный «коктейль», возникнут две проблемы. Во-первых, качественно выполнить заливку сможет только специалист; во-вторых, цементная смесь, высыхая, дает усадку, в результате появляются трещины. Избежать проблем помогут сухие строительные смеси для выравнивания полов, свойства которых усовершенствованы благодаря наличию полимеров и пластификаторов.

Составы для выравнивания пола бывают двух видов: первый применяют для первоначальной обработки пола, если его уровень заметно колеблется (от 20 до 100 мм), вторые предназначены для финишного выравнивания. Cмеси для грубого выравнивания состоят из цемента, песка и различных полимерных добавок и не дают идеально гладкой поверхности. Чтобы такую получить, используют второй вид составов – самовыравнивающиеся смеси. В их основе уже не цемент, а гипс с полимерными добавками и пластификаторами. Этот материал очень пластичен, поэтому некоторые гипсовые смеси можно распределять, даже не пользуясь прокатным валиком. Правда, стоят они недешево. Альтернатива гипсу – цементные смеси со свойствами самовыравнивания.

Некоторые составы нужно распределять с помощью специального инструмента – прокатного игольчатого валика – так удаляются пузырьки воздуха. Другие растекаются по поверхности пола сами и, застывая, образуют идеально ровный слой. Чтобы избежать пересыхания пола, лучше нанести на него пленкообразующий праймер или регулярно увлажнять покрытие в первые трое суток.

Стены. В классификации сухих строительных смесей для стен используется тот же принцип: есть составы для первоначальной обработки поверхности (оштукатуривания) и для финишной отделки (шпаклевания). Традиционно с помощью штукатурки устраняли ярко выраженные неровности стен и подготавливали их к дальнейшему выравниванию шпаклевкой. Современные производители сухих строительных смесей стремятся к универсальности: один и тот же продукт можно использовать как для заделки глубоких щелей и выбоин, так и для тонкослойного выравнивания. Достигается данный эффект за счет особого состава, в основе таких штукатурок не цемент, а гипс.

Как и ровнители для пола, штукатурки для стен бывают двух видов: на основе гипса и цемента. Гипсовые штукатурки менее склонны к образованию трещин, зато цементные не боятся воды, поэтому их сфера применения различна. Штукатурки на основе цемента обычно используют для наружных работ и в помещениях с высокой влажностью, гипсовые применяют для решения остальных ремонтных задач. Суперэластичная гипсовая штукатурка легко наносится и выравнивается, высыхая, она не дает усадки. Новые разработки коснулись и составов на основе цемента.

Плитка. При укладке кафеля без сухих строительных смесей трудно обойтись: одни понадобятся для наклеивания плитки, другие – для затирки швов. Клей для кафельной плитки нужно выбирать, исходя из условий, в которых она будет эксплуатироваться. Для наружных работ используют морозостойкий состав, термостойкий пригодится для облицовки, например, камина. В ванной или бассейне применяются составы с защитой от воздействия влаги.

Немаловажным фактором при выборе клея является вес кафеля. Для тяжелой плитки, керамогранита, натурального камня нужна специальная рецептура. Ее эффективность производители испытывают практическим путем: плитку наклеивают, а через сутки проверяют ее на отрыв.

Кладка. Еще один вид сухих строительных смесей – это составы для кладки. Они состоят из цемента, песка и различных добавок, и имеют ряд особенностей. Так, кладочные растворы для печей обладают огнеупорными свойствами, а растворы для работы зимой содержат противоморозные компоненты. С использованием сухих строительных смесей может выполняться так называемая тонкая кладка с толщиной шва 2-3 мм, поэтому их расход невелик.

Кроме того, сухие строительные смеси незаменимы при кладке блоков из ячеистого бетона – ведь использование обычного цементного раствора снижает теплоизоляционные свойства газоблоков на 20-30%.

С помощью сухих смесей можно создать водостойкий барьер, который защищает поверхность от разрушительного воздействия влаги. Это имеет значение как при закладке фундаментов или других бетонных конструкций заглубленного типа, так и при ремонте кухни или ванной.

Сухие строительные смеси: виды и специфика

Специалисты применяют сухие строительные смеси для отделки внутренних помещений и строительных работ снаружи здания. Они представляют собой сухой материал, который при контакте с водой превращается в вязкую смесь. На 7-15% сухие строительные смеси могут состоять из добавок в виде пластификаторов, ускорителей или наоборот, замедлителей схватывания. Основную часть смеси, около 85-93%, составляют компоненты, которые являются вяжущей основой. Так, в большинстве случаев, смеси производятся на основе гипса, цемента, полимеров или извести. В зависимости от видов проводимых специалистами работ, применяются различные виды сухих строительных смесей. Сегодня в виде порошков представлены различные виды материалов, от клея до штукатурки.

Сухие смеси на основе цемента

Смеси на основе цемента предназначены для наружных работ.

Это объясняется свойствами цемента противостоять погодным условиям, влажности. Но, при необходимости, цементные смеси применяются и для внутренних работ. Современные смеси на основе цемента разительно отличаются от привычных для нашего глаза цементно-песчаных составов, которые строители готовят на стройках. По своей пластичности такие смеси не уступают гипсовым. На основе цемента выпускают гидроизоляционные смеси, которые предназначаются для работы по ликвидации протечки воды, а также для предварительных гидроизоляционных работ. В такие смеси добавляется мастика на полимерной основе, она придает смеси эластичность. Ее удобно использовать и наносить при работе с бассейнами, резервуарами, в подвалах.

Цемент входит в состав плиточного клея для сцепления как горизонтальных, так и вертикальных поверхностей с плиткой, камнем, мозаикой, керамогранитом. Клей на основе цементного вяжущего компонента разнится по назначению. Состав его также бывает разным. Производитель обычно дает точную и детальную информацию о сфере применения конкретного клеящего состава.

Штукатурка на основе цемента является универсальной. Штукатурка может иметь в своем составе гипсовый компонент, в таком случае она используется внутри помещения. Фасадную штукатурку используют для работ по отделке фасадов зданий, внешних стен строений. Декоративная штукатурка помогает создать отделку на заранее подготовленной ровной поверхности.

Сухие строительные смеси на гипсовой основе

Сухие строительные смеси на основе гипса применяются для проведения внутренних работ. Гипсовый вяжущий компонент наделяет смесь такими свойствами как экологичность, безопасность, пластичность и легкость нанесения.

Шпатлевки могут изготавливаться как на гипсовой, так и на цементной, полимерной основе. Они применяются для выравнивания поверхностей потолков и стен, при этом наносимый слой очень тонок, он составляет около 5 мм. Внутри помещений применяют гипсовую шпатлевку. Для получения окончательного результата применяют финишную шпатлевку, в состав которой входит полимер.

После высыхания шпатлевки, поверхность готова к дальнейшим отделочным работам, оклейке и покраске.

На основе цементного или гипсового вяжущего компонента производят стяжки. Они представляют собой смеси, предназначенные для выравнивания пола, для размещения инженерных сетей, для равномерного распределения теплового покрытия. Смешав сухую смесь для стяжки с водой, можно получить состав, который благодаря собственному весу заполняет неровности поверхности, создавая ровную и равномерную по плотности поверхность.

Строительные смеси: виды, характеристики, применение.

Со строительством сталкиваются все люди без исключения. Кто-то строит собственное производственное здание, а кто-то дачу – но и тем и другим не обойтись без необходимых стройматериалов. Нужны стройматериалы и при ремонте, особенно те, которые используются для внутренней отделки.

В частности, для отделки помещений и большинства ремонтных работ используют строительные смеси. Сегодня рынок стройматериалов наводнен различными видами продукции, однако при покупке следует в первую очередь обращать внимание не только на цену, но и на качество продукции.

Чтобы строительные или ремонтные работы были выполнены качественно, следует в процессе обязательно использовать качественные материалы, произведенные с соблюдением всех государственных норм.

Например, одним из надежных производителей качественных строительных смесей и цемента является Петербургская компания «ВосЦемПродукт». В производстве сухих строительных смесей данной компании используется песок мытый, качество которого соответствует всем государственным стандартам. Кроме того, здесь можно приобрести для собственных нужд и сам песок по невысокой цене.

Почему следует выбирать именно строительные смеси и в чем их отличие от аналогов? Прежде всего, они удобны в использовании – достаточно развести такую смесь водой в соответствии с инструкцией и состав готов к использованию. Во-вторых, они обладают многими свойствами, без которых невозможно качественное строительство. Это морозостойкость, пластичность, уплотнение, способность ускорять схватывание и затвердение и т.д.

Благодаря этим свойствам сухие строительные смеси используют для придания прочности постройкам, для укрепления стыков, для улучшения гидроизоляции и при работе с проблемными стенами (мокреющими, закопченными).

Кроме того, сухие смеси – отличный способ декоративной отделки зданий как изнутри, так и снаружи. С их помощью можно придать зданию неповторимый декор, и отделать внутреннее пространство в соответствии с собственным вкусом, выразив тем самым свою индивидуальность. Элементы декора, изготовленные из данного строительного материала, долговечны, и поэтому переделывать интерьер в скором времени не будет необходимости.

Важно помнить, что при работе с любым строительным материалом, необходимо хорошо разбираться в технологии проведения работ. Применение системного подхода в строительстве, ремонте и отделке дает максимально качественный результат.

виды, классификация и назначение, цены

Сухие смеси можно использовать практически на каждом этапе ремонтно-строительных работ. Без них трудно обойтись при выравнивании пола и потолков, укладке плитки или сооружении перегородок. Отличаются простотой приготовления и не требуют много времени на подготовку. Высокая эффективность объясняется большим разнообразием видов и присутствием модифицированных присадок функционального назначения. Применение при отделке снижает стоимость.

Оглавление:

  1. Состав ССС
  2. Технология изготовления
  3. Классификация и область использования
  4. Цена популярных марок

Краткое описание

Представляют собой порошкообразный продукт, состоящий из двух основных ингредиенты:

  • вяжущее вещество – цемент, портландцемент, известь, гипс, ангидрит, полимерные порошки;
  • мелкий наполнитель – песок, мраморная крошка, измельченный известняк, доломит, мел, перлит, керамзит, волокнистые материалы.

Дозировка и смешивание компонентов производится в заводских условиях. В продажу поступают сухие составы, которые достаточно затворить водой в нужной пропорции.

Чтобы улучшить качество ССС и придать им новые свойства, производители используют различные добавки: пластификаторы, стабилизаторы, ускорители, загустители, полимеры, глину, золу. С их помощью можно изменить такие параметры:

  • цвет – расширяет возможности декорирования;
  • скорость отвердения – можно увеличить или сократить;
  • вязкость – возможность выбрать оптимальный показатель текучести для заданного количества жидкости;
  • морозостойкость – усиливается благодаря введению добавок, увеличивающих пористость материала;
  • гидрофобность – снижение отдачи влаги при укладке плитки обеспечивает равномерное схватывание по всей площади раствора;
  • прочность на сжатие, излом или отрыв (адгезия).

В одном составе одновременно может использоваться до 15 модификаторов. Производители строительных материалов строго контролируют пропорции и сочетаемость с другими компонентами.

Результаты испытаний на соответствие действующим ГОСТам выражаются в маркировке ССС. О степени прочности, подвижности и морозостойкости потребителя информируют надписи на упаковке.

Каждая марка обладает особыми свойствами и конкретным назначением, поэтому важно приобрести тот вид сухой смеси, который максимально соответствует техническим и эксплуатационным требованиям. Чем выше марка и авторитетнее бренд, тем дороже стоимость материала.

Технология производства

Процесс изготовления сухих строительных смесей с полимерными добавками состоит из нескольких последовательных операций:

  • просушка песка;
  • фракционирование наполнителей;
  • дозирование в соответствии с рецептурой;
  • загрузка наполнителя в смеситель принудительного типа;
  • добавление вяжущей основы, присадок и дополнительных элементов;
  • перемешивание сухих компонентов до однородной массы;
  • расфасовка готового порошка в бумажные мешки и складирование.

Для хранения рекомендуется поддерживать в помещениях температурный режим в пределах 40°С. При таких условиях строительный материал не теряет своих качеств в течение 6 месяцев.

Технология производства ССС на цементной основе имеет некоторые особенности. Сначала песок загружают в виброконвейер, затем помещают в специальный барабан и просушивают при температуре 550-600°С. После этого его пропускают через вибросито, а оттуда направляют в весовой бункер. В этой же емкости проводится дозирование цемента и добавок, предусмотренных рецептурой. Далее все ингредиенты отправляются на 3-5 минут в смеситель. Готовый микс поступает в приемный бункер, а оттуда в дозатор, где происходит фасовка в клапанные упаковки.

Сухие смеси на гипсовом связующем веществе изготавливаются по другой схеме. Сначала в смеситель загружают все компоненты, соблюдая строгую очередность. Первым засыпают гипс, затем тонкомолотый наполнитель, после него добавки (гашеная известь, метилцеллюлоза, дисперсионные полимеры и другие разновидности).

Сразу после перемешивания состав отправляют на упаковку.

Виды, назначение и классификация смесей

Упорядочить множество разновидностей ССС помогают технические условия, изложенные в ГОСТ 31189-2015. Разделение продукции проводится по разным признакам.

1. По назначению:

1.1. Штукатурные – для заделки трещин, нейтрализации перепадов на стенах и потолках. Дополнительная классификация этого вида производится по степени плотности:

  • легкие – до 1300 кг/м3;
  • тяжелые – от 1300 кг/м3;
  • сверхтяжелые – от 2300 кг/м3.

1.2. Шпаклевочные – выравнивающие и финишные смеси. Обеспечивают одинаковый уровень горизонтальных и вертикальных поверхностей. Характеризуются быстрым высыханием, износоустойчивостью и низкой пористостью. Ознакомьтесь со сравнением штукатурок и шпаклевок.

1.3. Кладочные – растворы быстрого приготовления. Классификация по толщине кладки условно делит их на тонкослойные (до 5 мм) и толстослойные (от 5 мм). Отличаются повышенной прочностью и морозостойкостью. Основная область использования в современном строительстве – сооружение стен из кирпича или блоков.

1.4. Клеевые – для монтажа облицовочных, листовых и панельных материалов. Состав и тип зависят от применения. Сухая универсальная смесь идеально подходит для укладки керамических плит, быстро схватывается и обладает нормальной несущей способностью. Для крупных и тяжелых элементов облицовки рекомендуются варианты с повышенным уровнем адгезии, способные выдерживать большие нагрузки. При отделке стен и пола мозаикой (особенно прозрачные виды) лучше купить специализированный клей. В его основе портландцемент, который после высыхания становится практически невидимым. Для особых условий эксплуатации рекомендуются специальные средства:

  • влагонепроницаемые – для отделки бассейнов, сауны, зимнего сада;
  • морозостойкие – для наружных работ;
  • термоизолирующие – для дополнительного утепления пола и стен;
  • эластичные – для укладки на подвижную основу.

1.5. Изоляционные – обширная группа, состоящая из разных видов защитных смесей. В их числе герметичные, звукопоглощающие, огнеупорные, ингибирующие, биоцидные, санирующие и реставрационные средства.

1.6. Напольные – для заливки стяжки пола или выравнивания финишных покрытий. Не дают усадки, отличаются повышенной прочностью и износостойкостью.

1.7. Ремонтные – инъекционные, объемные конструкционные, поверхностно-восстановительные. Основное применение в строительстве связано с реконструкцией бетонных и каменных объектов.

1.8. Затирочные – для заделки шовных соединений и небольших трещин.

1.9. Декоративные – смеси для итоговой отделки наружных и внутренних поверхностей. Высокий эффект обеспечивается формированием объемных и фактурных рисунков, а также введением минеральной крошки.

Некоторые марки отличаются многофункциональностью, хотя на цене это отражается незначительно. Например, если купить Кнауф Ротбанд, то с его помощью можно выравнивать стены перед отделкой или создавать объемную фактуру штукатурки.

2. По вяжущей основе.

  • Цементные – хорошо выдерживают механические нагрузки и атмосферное воздействие. Это оптимальный выбор для создания качественной стяжки и заливки толстых монолитных оснований. Смеси отличаются широкой универсальностью и подходят для всех видов фасадных и внутренних работ: закладки фундамента, возведения стен, строительства площадок.
  • Гипсовые – характеризуются пластичностью и хорошими адгезионными свойствами, предназначаются исключительно для внутренней отделки.
  • Полимерные – используются только в сухих помещениях.
  • Известковые – преимущественно внутри дома. Имеют высокие показатели теплоизоляции, шумопоглощения, а также бактерицидные свойства.
  • Сложные (цементно-известковые, песчано-цементные) – основное применение – монтаж керамической плитки, натурального или искусственного камня.

3. По размеру наполнителя.

  • Растворные.
  • Бетонные.
  • Дисперсные.

Стоимость ССС

Производитель Марка Вид сухих смесей Масса мешка, кг Цена, рубли
Юнис Юнис Униблок Кладочно-монтажный клей 25 217-255
Юнис Горизонт Наливной пол (цементный) универсальный быстротвердеющий 20 199-265
Юнис-Фасад Шпатлевка цементная 25 355-515
Кнауф Ротбанд Кнауф Гипсовая штукатурка 30 375-395
Унифлот Кнауф Шпаклевка для заделки швов гипсовая 25 1490-1785
Кнауф-Грюнбанд Штукатурка теплоизоляционная фасадная 25 220-250
Кнауф УБО Стяжка цементная легкая 25 380-445
Церезит Ceresit CN 175 Plus Наливной пол 25 350-430
Ceresit CM 16 Клей для плитки эластичный 25 560-690
Ceresit CN 68 Выравниватель пола 25 410-500
Ceresit CЧ 15 Смесь монтажная 25 820-955
Русеан Русеан М-150 Смесь универсальная 40 130-160
МКУ МКУ М-200 Смесь монтажно-кладочная 50 85-110
Волма Волма Керамик Коей для плитки 25 185-200
Волма Финиш Шпатлевка гипсовая финишная 25 205-225

Виды строительных смесей | Цементные, гипсовые, клеевые смеси; составы специального назначения; выравнивающие сухие смеси, штукатурки, шпатлевки

Сухие строительные смеси бывают самыми разными — напольными, несущими, монтажными, выравнивающими, гидроизоляционными, ремонтными, защитными, кладочными, декоративными. И это далеко не полный список. У каждого вида свой состав и свое назначение, а чтобы не запутаться, нужно всего лишь уметь правильно читать информацию на упаковке и знать некоторые общие правила.

 

ЦЕМЕНТ — НАЛЕВО, ГИПС — НАПРАВО

Строительные сухие смеси подразделяют по типу вяжущего на две большие группы: на те, в основе которых содержится цемент, и на гипсовые составы. Цементные — универсальны, они подходят как для чернового, так и для финишного выравнивания внутри помещения и на улице. Гипсовые — более капризны. Их используют в основном для внутренних работ, так как гипсовое вяжущее не дружит с водой. При этом такие растворы несравнимы с цементными по тепло- и звукоизоляции, а последние предпочтительны при сооружении монолитных, прочных бесшовных поверхностей и незаменимы, в частности, при создании качественной черновой стяжки пола. Составы на основе цемента позволяют получить водостойкое покрытие, поэтому годятся для наружных работ — отделки фасадов, фундаментов, кладки, создания площадок перед домом. А смеси на основе гипсового вяжущего способствуют регулированию микроклимата в помещении, так как способны поглощать и отдавать влагу. Это имеет значение при монтаже финишного покрытия, чувствительного к влаге, — паркета или массивной доски. Различаются составы и по другим характеристикам: с гипсовыми смесями работать легче и проще, даже время их высыхания составляет 3-8 дней, тогда как цементные сохнут не менее месяца, но и прочность их на порядок выше.

 

КИРПИЧИК К КИРПИЧИКУ

Немалый процент всех сухих составов, продающихся у нас, составляют растворные кладочные, или по-другому монтажные смеси. В их состав входят цемент и песок, а главное назначение — служить основой строительного раствора, необходимого для сооружения стен, фасадных, отделочных, печных работ.

Чаще всего сухие монтажные смеси различают по марке прочности: М100, М150, М200, М300. Эти цифры обозначают предел прочности на сжатие. Соответственно, для легкой кладки подойдет универсальный состав М150, а при заливке фундамента лучше использовать М300. На строительных рынках и в магазинах сегодня можно найти как обычные составы — на основе серого или белого высококачественного цемента, так и цветные, подходящие для кладки из облицовочного или силикатного кирпича.

В зависимости от того, какие модифицированные добавки есть в составе, смеси подразделяют на:

  • теплоизоляционные, пригодные для кладки из ячестых бетонов или пустотелых керамических кирпичей;
  • тонкослойные, необходимые для скрепления газобетонных или газосиликатных блоков;
  • огнеупорные, выдерживающие высокие температуры и применяющиеся для кладки печей;
  • морозостойкие, которым любой мороз нипочем.

Выбирая сухую монтажную смесь, стоит помнить о том, что от качества раствора зависит долговечность всего сооружения, поэтому к его приобретению и приготовлению стоит подойди ответственно. Смесь должна быть однородной и пластичной, не растекающейся под собственным весом, но быстро набирающей прочность и имеющей хорошее сцепление с кладочным материалом (высокую адгезию).


ПРИЛЕПИМСЯ
Еще один тип сухих смесей — клеевые. Они необходимы при создании плиточной облицовки. Клеевые смеси делят в зависимости от их назначения. Универсальный состав подходит для укладки керамической плитки стандартного размера (200х200, 200х300 мм). Он обладает средней несущей способностью и быстро схватывается с основанием. Для тяжелой плитки из натурального камня используют смеси, обладающие высокой несущей способностью и адгезией, так как керамогранит обладает низким водопоглощением и на обычном клее просто не будет держаться. Если используется плитка большого размера (например, 600х600 мм), понадобится специальный усиленный клей, способный удержать крупноформатную облицовку, в том числе на фасаде дома. Среди клеевых смесей есть и составы специального назначения. К ним относят клей для мозаики, в том числе прозрачной. Эти сухие смеси изготавливают на основе белого портландцемента, который при высыхании практически незаметен глазу. Для бассейнов применяют влагостойкие растворы, а для наружных работ — морозостойкие. Есть специальные утепляющие и выравнивающие клеи и такие, которые необходимы подвижным основаниям — эластичные (например, для кладки плитки на гипсокартонные конструкции).

Независимо от назначения главное качество, которым должна обладать любая клеевая смесь, — это высокая несущая способность. Плитка в процессе укладки не должна сползать. Помимо прочего, значение имеют и такие факторы, как тип основания и его состояние (может потребоваться грунтование укрепляющим составом), расход смеси, для каких работ она быдет использоваться — внутренних или наружных, подходит ли раствор для системы «теплый пол» и каково открытое время работы (позволяет непрофессионалам скорректировать рисунок укладки).

 

РАВНЯЙСЬ! СМИРНО!

В отдельную категорию выделяют выравнивающие сухие смеси. Их используют для создания ровных поверхностей. Как правило, это составы на основе связующего (цемент или гипс), минеральных напольнителей, модифицирующих и полимерных добавок. Качественные ровнители обладают хорошей эластичностью, высокой адгезией, а также быстро и легко затворяются водой без образования комков. В ассортименте выравнивающих растворов особого внимания заслуживают безусадочные составы, которые при высыхании не трескаются, и армированные специальным фиброволокном. Они обладают повышенной прочностью и сопротивлением к износу. Выравнивающие сухие смеси подбирают исходя из назначения — для пола, стен, фасада. При создании напольных стяжек наилучшие результаты дают самовыравнивающиеся растворы, которые при минимуме усилий со стороны мастера растекаются по основанию и образуют гладкое покрытие. Такие ровнители чаще всего используют в качестве финишной стяжки, поверх чернового пола, либо в качестве самостоятельной стяжки, если предварительное выравнивание не требуется.

Особого внимания заслуживают смеси для создания теплого пола. Они позволяют получить покрытие, стойкое к усадке и образованию трещин — частым гостьям при линейном  расширении, вызванном нагревом. На упаковке таких смесей обязательно должно быть указано, что они подходят для системы «теплый пол», обычные составы здесь не подойдут.

Для создания качественной отделки на стенах используют еще один вид сухих смесей — штукатурки и финишные шпатлевки. Первоначально основания выравнивают при помощи штукатурки, а затем доводят до идеального состояния мелкофракционной шпатлевкой. Последняя должна обладать минимальной усадкой при твердении и быть легкой в шлифовке, так как для укладки некоторых финишных покрытий требуется доведенная до идеала гладкая поверхность (например, для наклеивания растительных или тонких бумажных обоев, ткани, под покраску).

Конечно, есть и другие виды сухих строительных смесей: гидроизолирующие, на основе высокомарочного портландцемента, образующего особо прочное покрытие при застывании, или специальные составы для заделки швов. Выбор настолько разнообразен, что найти подходящую не составит труда даже при наличии проблемных оснований и сложных для ремонта поврехностей.

Сухие строительные смеси — виды

Сухие строительные смеси выступают в качестве  вспомогательных материалов, которые обладают специальными свойствами и используются в ремонте помещений и строительстве зданий.

Современные смеси отличаются превосходными качественными показателями и позволяют быстро и качественно провести любые ремонтные и строительные работы. Они используются в проведении всевозможных  отделочных и штукатурных работ, стяжке, выравнивании стен и полотков, обустройстве пола, при проведении декоративных и малярных работы.

Существует несколько видов сухих смесей. В основном разделяют следующие виды:

  • смеси выравнивающие, которые в свою очередь делятся на шпаклевочные и штукатурные;
  • ремонтные – инъекционные смеси для поверхностных работ;
  • монтажные смеси;
  • кладочные виды;
  • облицовочные — левые и шовные;
  • напольные смеси, которые делятся на уплотняемые, затирочные, выравнивающие, несущие и самоуплотняющиеся;
  • гидроизоляционные смеси – проникающие, поверхностные;
  • теплоизоляционные;
  • защитные  смеси – биоцидные, ингибирующие, санирующие, и радиационно-защитные, морозозащитные, огнезащитные и коррозионно-защитные;
  • декоративные сухие смеси;
  • грунтовочные виды.

 В зависимости от вяжущих свойств и состава сухих строительных смесей делятся на:

  • известковые;
  • цементные;
  • полимерные;
  • гипсовые;
  • сложные смеси.

Конкретно остановимся на укладку пола. Известно, что для любого напольного покрытия необходимо обеспечивать ровное покрытие. Поэтому предварительно осуществляется выравнивание, только потом осуществляют настил покрытия, будь это паркет, линолеум , ламинат или другое покрытие.

А выравнивание осуществляется с посредством сухих строительных смесей, имеющих цементную основу. Цементная стяжка позволяет делать грубое выравнивание основания под наливные, плиточные и другие покрытия, и внутри, и снаружи сооружений. Существует самовыравнивающаяся стяжка, которая используется для осуществления заливки обогреваемых полов.

При выравнивании стен используются сухие строительные смеси штукатурные, которые в своем составе содержат  гипс, цемент, известь либо перлит. Цемент обеспечивает надежное сцепление и долговечность, гипс улучшает звуко- и теплоизоляционные качества, а известь придает мягкость. Такие смеси используются для декоративных работ, затем осуществляется шпаклевка.

Без строительных смесей невозможно обойтись и при облицовочных работах – при укладке кафеля, керамической плитки, гипсовых блоков.

Классификация и виды сухих строительных смесей, ЦПС

Подробная классификация строительных смесей была составлена «Союзом производителей сухих строительных смесей» в сотрудничестве с двумя строительными университетами и опубликована в специальном ГОСТ 31189-2015. Документ вступил в силу в октябре 2015-го года и является актуальным национальным стандартом Российской Федерации в данный момент.

Существует несколько основных условий, по которым производится классификация сухих строительных смесей. Разделяют смеси по виду вяжущего, области применения, методу нанесения, целевому назначению, а также исходя из зернистости основного наполнителя. Рассмотрим все способы классификации по порядку и проясним, для чего нужно было вводить каждый из них.

По типу вяжущего

Основу сухой смеси составляет вяжущее вещество, оно требуется для образования прочного камня из сухих ингредиентов. Реакции, которые приводят к схватыванию и, в конечном счёте, полному твердению смеси активизируются затворителем. В качестве затворителя, как правило, используется вода в необходимой пропорции, чтобы гидратация растворной смеси протекала полностью, и при этом в ней не оставалось излишек воды.

В зависимости от используемого вяжущего, раствор приобретает те или иные особые свойства. Наиболее востребованным веществом, используемым для этих целей, является портландцемент. Кроме цемента применяют также известь, гипс, а также магнезиальные и полимерные вяжущие. Чаще всего можно встретить цементно-песчаную смесь (цпс), где в качестве вяжущего применяется только цемент.

Самые универсальные составы содержат не одно вяжущее, но смесь из двух компонентов. Как правило, это цемент с известью, такая комбинация обеспечивает повышенную пластичность и увеличивает показатели адгезии раствора с другими материалами.

Условия эксплуатации

Под областью применения сухих смесей подразумеваются условия её использования. Существуют составы для наружного и внутреннего применения. Это разделение очень важно учитывать, так как эксплуатация материала в условиях улицы подразумевает её постоянный контакт с высокой влажностью, значительными перепадами температуры и другими неблагоприятными факторами. Такой материал потребует специальных добавок для повышения морозостойкости и водонепроницаемости.

Назначение материала

Целевое назначение даёт возможность выделить следующие виды сухих смесей: для кладки, для штукатурных отделочных работ, шпаклёвочные, ремонтные, для затирки, изоляционные, напольные, а также специальные и для фасадных композиционных систем теплоизоляции. Каждый из этих видов имеет, в свою очередь, по нескольку подвидов. Их составы будут отличаться, в зависимости от требований, которые предъявляет к материалу каждая из этих сфер использования.

Зернистость и марка

Также в ГОСТ 31189-2015 можно найти указания на то, что заполнители в смесях могут быть крупнозернистые с фракцией до 5 мм, мелкозернистые с частицами не более 1,25 мм и тонкодисперсные, в которых диаметр зёрен не превышает 0,2 мм. Если наполнитель в составе смеси содержит фракцию более 5 мм, то такую смесь называют бетонной.

Относительно сухой смеси неправильно будет говорить о марке. Марка прочности, которая указывается при изготовлении смеси, определяет то, какую прочность будет иметь готовое изделие. Согласно ГОСТ 31357-2007 по прочности на сжатие, раствор, спустя 28 суток после затворения водой, может иметь марку М5, М10, М25, М75 и от М100 до М300.

В компании BESTO Вы можете купить сухие смеси по выгодной цене  с гарантией качества.

Смеси и растворы | CPD

Как знание химических смесей предотвратило крупный инцидент в лондонском метро?

Когда случайная утечка влажного быстросохнущего бетона затопила диспетчерскую лондонской подземной станции Victoria, сообразительность и химические знания инженеров предотвратили полную катастрофу. Они смешали большое количество сахара с бетоном, замедляя процесс схватывания и давая им время, чтобы убрать разлив. (Читать полностью: rsc.li / EiC-бетон)

Смеси и растворы — обычное явление в нашей повседневной жизни. Это воздух, которым мы дышим, еда и напитки, которые мы потребляем, и ткани, которые мы носим. Изучая, как химики различают чистые вещества от смесей и растворов, студенты начнут понимать, как материя организована на атомном уровне. Обладая этими знаниями, мы можем управлять материей, чтобы улучшить свое здоровье и качество жизни.

Что студентам нужно знать о смесях и растворах?

  • Смеси — это материалы, которые содержат два или более химических вещества, распределенных между собой (смешанных вместе).
  • Если при смешивании двух материалов не происходит химической реакции, они образуют смесь. Химические свойства компонентов не меняются.
  • Смеси можно разделять физическими методами.
  • Есть два основных типа смесей: гомогенные и гетерогенные.
  • Гомогенные смеси: частицы веществ смешиваются (частицы не слипаются) — например, воздух.
  • Растворы представляют собой гомогенные смеси: частицы одного вещества (растворенного вещества) смешиваются с частицами другого вещества (растворителя), например, соленой воды.
  • Гетерогенные смеси: большие скопления (сгустки) веществ смешиваются вместе — например, эмульсии, такие как масло в воде.

Когда учащиеся учатся правильно использовать технический язык, количество новых слов, которые нужно выучить, и требуемая точность их использования могут отпугнуть их. Слово «материал» — полезная отправная точка: хотя это не общепринятый научный термин, оно имеет осязаемое значение для большинства студентов и является полезной лингвистической ступенькой.

Студенты понимают, что мир состоит из вещей, и разные вещи обладают разными свойствами.Наша задача — помочь им выйти за рамки своего представления о мире, основанного на их чувствах, в субмикроскопический мир, где различные химические вещества расположены по-разному. Пакет «Материал и содержание» программы Gatsby Science Enhancement Program предлагает множество простых действий и анимаций.

Студенты понимают, что мир состоит из вещей, и разные вещи обладают разными свойствами. Наша задача — помочь им выйти за рамки своего представления о мире, основанного на их чувствах, в субмикроскопический мир, где различные химические вещества расположены по-разному.Пакет «Материал и содержание» программы Gatsby Science Enhancement Program предлагает множество простых действий и анимаций (bit.ly/2DoV2o1).

Идеи для занятий

Использование физических моделей дает учащимся ловушку для развития их понимания. Например, подарите им набор горшков, содержащих одинаковые простые бусины, бусинки одинакового размера, но разного цвета, а также бусины одного цвета, но разных размеров.

После того, как у них будет пара минут, чтобы посмотреть на них и обсудить, задайте вопросы…

В каких горшках содержатся смеси? Как вы можете сказать? Какие свойства содержимого вы используете, чтобы принять это решение?

Ученики должны идентифицировать последние два как смеси, так как они содержат бусинки разного размера или цвета.Попросите студентов представить классу свои рассуждения и попросите других согласиться или не согласиться и объяснить, почему. Предложите представителям сложных аргументов расширить свои рассуждения. Например, для третьего горшка: «Достаточно ли сказать, что бусины разные, потому что они разных размеров? Вы бы привели тот же аргумент в пользу яблок разного размера? »Этот тип вопросов может помочь студентам выйти за рамки свойств поверхности и подумать, есть ли другие более важные свойства предметов и веществ.

Повторите и расширите упражнение на большее количество «химических» примеров, предлагая студентам запечатанные пробирки с солью, песком, солью и песком, а также кусочки цинка и медную стружку.

Хотите попробовать это занятие со своим классом? Загрузите слайды PowerPoint, чтобы получить пошаговое руководство в классе (ppt или pdf).

Хотите попробовать это занятие со своим классом? Загрузите слайды PowerPoint, чтобы получить пошаговое руководство в классе (rsc.li/2Gnctsm).

Когда учащиеся научатся определять и объяснять смеси, переходите к свойствам смесей.Студенты должны понимать, что вещества в смесях сохраняют свои свойства, а свойства смеси представляют собой комбинацию этих свойств. Реальные примеры могут помочь учащимся освоить эти концепции. Например, сахар сладкий, вода влажная, а раствор сахара сладкий и влажный. Упражнение «Разделение смесей» в курсе «Изучение химии» представляет собой полезный прием для понимания учащимися.

Когда учащиеся научатся определять и объяснять смеси, переходите к свойствам смесей.Студенты должны понимать, что вещества в смесях сохраняют свои свойства, а свойства смеси представляют собой комбинацию этих свойств. Реальные примеры могут помочь учащимся освоить эти концепции. Например, сахар сладкий, вода влажная, а раствор сахара сладкий и влажный. Упражнение «Разделение смесей» в курсе «Изучение химии» является полезным приемом для понимания учащимися (rsc.li/2tIg0yJ).

Продемонстрируйте приготовление растворов путем растворения сахара в воде и наоборот, осторожно нагревая небольшие объемы раствора в чашках для выпаривания.Покажите смешивающиеся жидкости (жидкости, которые смешиваются) и несмешивающиеся жидкости (жидкости, которые не смешиваются) путем смешивания спирта и воды, а также масла и воды соответственно. Продемонстрируйте другие типы смесей, такие как суспензии, гели и пены, с мукой в ​​воде, желе и взбитыми сливками.

Студенты будут сталкиваться с множеством примеров смесей на протяжении своих занятий по химии, что дает им возможность регулярно укреплять свое понимание смесей и растворов.

Например:

  • Воздух — однородная смесь, содержащая кислород, азот, аргон и другие газы;
  • железные опилки с порошком серы — обычно используемая гетерогенная смесь;
  • соленая вода — раствор, содержащий частицы соли, смешанные с частицами воды.

Поощряйте студентов находить собственные примеры из дома.

Вам нужно вдохновение для планирования урока? Загрузите этот пример плана урока, который включает эти идеи (MS Word или pdf).

Вам нужно вдохновение для планирования урока? Загрузите этот пример плана урока, который включает эти идеи (rsc.li/2Gnctsm).

Распространенные заблуждения

Большинство «чистых» материалов, с которыми мы сталкиваемся в повседневной жизни, на самом деле представляют собой смеси нескольких химических веществ.Разница между повседневной чистотой (например, «100% чистый апельсиновый сок») и химической чистотой (например, материалы, содержащие частицы только одного химического вещества) вызывает значительную путаницу. Полезно подчеркнуть, что изучение науки — это не только изучение нового языка, но и изучение концепций и навыков.

Когда образуются растворы, многие студенты думают, что масса растворенного вещества теряется, когда оно растворяется в растворе, хотя они с готовностью описывают сладкую воду как сладкую на вкус.Они могут редко осознавать, что свойства смеси зависят от ее точного состава.

Наконец, студенты редко распознают воду (очень распространенный растворитель) как частицы. Нарисованные студентами изображения растворения сахара в воде часто показывают частицы сахара на сплошном фоне воды.

Химические заблуждения содержит много полезных идей и рабочих листов, которые помогут диагностировать мышление учащихся. «Элементы, соединения и смеси» (rsc.li / 1pXL7iV) и «Масса и растворение» (rsc.li/2HuAT2F) особенно полезны.

Образец диагностического вопроса

У вас есть стакан с водой весом 200 г. Вы добавляете в стакан с водой 10 г сульфата меди. Первоначально твердый сульфат меди можно увидеть в воде, но через 10 минут твердое вещество не видно, и вода станет синей.

Какова масса стакана и его содержимого при первом добавлении сульфата меди? Какова масса, когда все это окончательно растворилось в воде? Объясни свои ответы.

Формирующее оценивание

Студенты не получат глубокого понимания смесей и растворов, когда впервые столкнутся с этими идеями. Регулярная формирующая оценка поможет им развить понимание. Например, попросите учащихся:

  • написать объяснение описания материала как смеси или раствора;
  • нарисовать диаграмму частиц вещества, четко различая различные компоненты;
  • пройти короткую викторину по определениям ключевых слов.

Затем предоставьте им обратную связь и попросите их повторно выполнить задачу.

Переход на 14–16

Природа химических веществ — фундаментальное понятие в химии, лежащее в основе большей части 14–16 химии. Понятия элементов, соединений, атомов и молекул дополнят понимание смесей и растворов, наряду с методами разделения. Эти концепции будут усилены и контекстуализированы в 14–16 лет, когда студенты изучают такие материалы, как сырая нефть и горные породы.Студентам также необходимо будет понять природу химических моделей. Попробуйте освежить свои знания в этой области с помощью бесплатного онлайн-курса «Разработка и использование моделей».

Природа химических веществ — фундаментальное понятие в химии, лежащее в основе большей части 14–16 химии. Понятия элементов, соединений, атомов и молекул дополнят понимание смесей и растворов, наряду с методами разделения. Эти концепции будут усилены и контекстуализированы в 14–16 лет, когда студенты изучают такие материалы, как сырая нефть и горные породы.Студентам также необходимо будет понять природу химических моделей. Попробуйте освежить свои знания в этой области с помощью бесплатного онлайн-курса «Разработка и использование моделей» (rsc.li/CPD-models).

Пунктов приема на дом

  • Смеси — это материалы, которые содержат два или более химических вещества, смешанные вместе (но не вступающие в реакцию). Вещества сохраняют свои химические характеристики в смесях.
  • Вещества, описываемые в повседневной жизни как «чистые», скорее всего, представляют собой химические смеси.
  • Послушайте, как учащиеся используют язык и идеи смесей в классе, и помогите им переосмыслить и перефразировать по мере необходимости.
  • Понимание студентами смесей будет развиваться в их понимании соединений, где смешанные вещества взаимодействуют вместе с образованием новых веществ.

ВИДЫ СМЕСЕЙ-ОДНОРОДНЫХ СМЕСЕЙ-ГЕТЕРОГЕННЫХ СМЕСЕЙ-ВЕЩЕСТВ-ПЕРЕМЕННАЯ ВАЛЕНТНОСТЬ-МОЛЕКУЛЯРНАЯ МАССА-ХИМИЯ

ОПРЕДЕЛЕНИЯ

ВИДЫ СМЕСИ

www.citycollegiate.com

Есть два типа смеси:
(1) Гомогенная смесь.
(2) Гетерогенная смесь.

ОДНОРОДНЫЙ СМЕСЬ

А однородная смесь определяется как «смесь, которая имеет однородную состав во всей своей массе ».

ПРИМЕР:
Воздух, сахарный раствор, солевой раствор, сплавы, безалкогольные напитки (Пепси, Кока-Кола и др.)

ГЕТЕРОГЕННЫЙ СМЕСЬ

«Смесь которые не имеют однородного состава по массе
, известны как гетерогенные смеси ».

ПРИМЕР:
Почва, скалы пр.

МАТЕРИАЛ

www.citycollegiate.com

Любые Вещество, обладающее массой и занимающее пространство, называется МАТЕРИЕЙ.

Дело это материал, из которого сделана вся наша вселенная.
Вся материя на Земле состоит либо из чистого вещества, либо из смеси веществ.

ПЕРЕМЕННАЯ ВАЛЕНЦИЯ

Многие элементы обладают более чем одной валентностью, известной как переменная валентность.
ПРИМЕР:
Железо = Железо (+2), железо (+3)
медь = Медный (+1), куперический (+2)
Меркурий = Ртуть (+1), ртуть (+2)

МОЛЕКУЛЯРНЫЙ МАССА

молекулярная масса элемента, если он существует в форме молекулярного
или соединения, определяемого как средняя масса молекулы по сравнению на один атом 6 C 12 .
OR
Сумма атомных масс всех атомов
одной молекулы вещества называется «молекулярной массой».

ХИМИЯ

www.citycollegiate.com

Химия это отрасль науки, которая занимается свойствами, составом и структура материи. Исследование химии также включает в себя законы и принципы, относящиеся к строению и взаимосвязи элементов и соединения.
Химия Его задача — исследовать материалы, из которых сделана наша Вселенная. Химия расследует химические изменения, условия, при которых происходят химические изменения. Химия также имеет дело с путь в , аналогичные изменения могут быть внесены в лаборатории и в промышленных масштабах.
Химия это очень обширная область.Химия делится на несколько разделов, таких как как Органическая химия, Неорганическая химия, Физическая химия, биохимия, Прикладная химия, Ядерная химия и др.

Элемент, смесь, соединение — активность

(0 оценок) Спасибо за оценку!

Быстрый просмотр

Уровень оценки: 11 (10-12)

Требуемое время: 30 минут

Расходные материалы на группу: 2 доллара США.00

Размер группы: 4

Зависимость действий:

Тематические области: Химия

Резюме

Учащиеся лучше понимают различные типы материалов, такие как чистые вещества и смеси, и учатся различать гомогенные и гетерогенные смеси, обсуждая набор примеров материалов, с которыми они сталкиваются в своей повседневной жизни.

Инженерное соединение

Материаловеды и инженеры-механики сосредотачиваются на понимании природы и свойств различных материалов, чтобы они могли повторять их и создавать более надежные продукты. Они используют преимущества различной прочности и способности различных материалов для создания композитов с существенно разными физическими или химическими свойствами. Понимание свойств данного материала, элемента, компонента или композита является важной частью процесса инженерного проектирования.

Цели обучения

После этого занятия студенты должны уметь:

  • Различайте и описывайте три типа материи: элементы, соединения, смеси.
  • Определите чистые и нечистые материалы.
  • Приведите несколько примеров элементов, смесей и соединений.
  • Объясните различные свойства каждой группы материалов.
  • Объясните, как инженеры-химики используют эти термины при решении задач, связанных с очисткой воды и перегонкой сырой нефти.
  • Объясните, как инженеры-материаловеды и инженеры-механики используют эти термины при создании новых композитных материалов.
  • Объясните, что такое металлические сплавы, и объясните значение металлических сплавов в материаловедении и материаловедении.
  • Приведите примеры применения неметаллических сплавов.

Образовательные стандарты

Каждый урок или действие TeachEngineering соотносится с одним или несколькими научными дисциплинами K-12, образовательные стандарты в области технологий, инженерии или математики (STEM).

Все 100000+ стандартов K-12 STEM, охватываемых TeachEngineering , собираются, обслуживаются и упаковываются сетью стандартов достижений (ASN) , проект D2L (www.achievementstandards.org).

В ASN стандарты иерархически структурированы: сначала по источникам; например , по штатам; внутри источника по типу; например , естественные науки или математика; внутри типа по подтипу, затем по классу, и т. д. .

Международная ассоциация преподавателей технологий и инженерии — Технология
  • Химические технологии предоставляют людям возможность изменять или модифицировать материалы и производить химические продукты. (Оценки 9 — 12) Подробнее

    Посмотреть согласованную учебную программу

    Вы согласны с таким раскладом? Спасибо за ваш отзыв!

  • Материалы имеют разное качество и могут быть классифицированы как натуральные, синтетические или смешанные.(Оценки 9 — 12) Подробнее

    Посмотреть согласованную учебную программу

    Вы согласны с таким раскладом? Спасибо за ваш отзыв!

ГОСТ Предложите выравнивание, не указанное выше

Какое альтернативное выравнивание вы предлагаете для этого контента?

Список материалов

Поделиться со всем классом:

  • 20 комплектов болтов, гаек и шайб
  • 9 тарелок пластмассовых
  • лента и маркер для нумерации посуды
  • четыре примера элементов:
    • алюминий (один небольшой лист фольги)
    • медь (небольшой кусок проволоки или трубки)
    • утюг (стружка или магнит)
    • углерод (в виде чистого угольного карандаша или графита)
  • четыре примера соединений:
    • вода или H 2 0 (~ 100 мл)
    • поваренная соль или NaCl (~ 10 г)
    • пищевая сода или NaHCO 3 (~ 10 г)
    • Яичная скорлупа или морская ракушка, или CaCO 3
  • четыре примера смесей, как гомогенных, так и неоднородных:
    • надутый мешок Ziploc (на примере воздуха)
    • бутылка кока-колы или другой газированной воды
    • заправка для салата (например, уксус из масла и воды)
    • соленая вода
  • Таблица данных, по одной на учащегося

Рабочие листы и приложения

Посетите [www.teachengineering.org/activities/view/uoh_sep_mixtures_activity1] для печати или загрузки.

Больше подобной программы

Разделительные смеси

Студенты узнают, как классифицировать материалы как смеси, элементы или соединения и определять свойства каждого типа. Также вводится концепция разделения смесей, поскольку почти каждый элемент или соединение в природе находится в нечистом состоянии, таком как смесь двух или более веществ, и…

Есть железо ?!

Чтобы получить представление о смесях и концепции разделения смесей, учащиеся используют сильные магниты, чтобы найти элемент железа в хлопьях хлопьев для завтрака, обогащенных железом. Благодаря этой деятельности они видят, как железный компонент этой гетерогенной смеси (зерновых) сохраняет свои свойства и…

Интересный взгляд на науку о материалах

Студенты знакомятся с междисциплинарной областью материаловедения. С помощью демонстрации класса и презентации PowerPoint® они узнают основные классы материалов (металлы, керамика, полимеры, композиты) и их отличия друг от друга с учетом таких понятий, как напряжение, деформация, пластичность…

Введение / Мотивация

Мы все полностью окружены материей. Чтобы лучше понять этот вопрос — как он влияет на вас, как вы влияете на него и как этим можно манипулировать в наших интересах, — нам нужно получить базовое понимание типов и свойств материи. Разнообразие материи в мире и во Вселенной поражает.Если мы хотим понять это разнообразие, мы должны начать со способа организации и описания материи.

Вся материя состоит из элементов, которые являются основными веществами, которые не могут быть расщеплены химическими средствами. Элемент — это вещество, которое не может быть далее восстановлено до более простых веществ обычными способами. По сути, элемент — это вещество, состоящее из одного типа атомов.

Соединение представляет собой чистое вещество, состоящее из двух или более различных атомов, химически связанных друг с другом.Это означает, что он не может быть разделен на составляющие механическими или физическими средствами, а может быть разрушен только химическим путем.

Смесь — это материал, содержащий два или более элементов или соединений, которые находятся в тесном контакте и смешиваются в любой пропорции. Например, воздух, морская вода, сырая нефть и т. Д. Составляющие смеси можно разделить физическими средствами, такими как фильтрация, испарение, сублимация и магнитная сепарация. Составляющие смеси сохраняют свой первоначальный набор свойств.Кроме того, смеси можно разделить на гомогенные и гетерогенные смеси. Гомогенная смесь имеет одинаковый однородный вид и состав по всей своей массе. Например, сахар или соль, растворенные в воде, спирт в воде и т. Д. Гетерогенная смесь состоит из заметно разных веществ или фаз. Три фазы или состояния вещества — это газ, жидкость и твердое тело. Гетерогенная смесь не имеет однородного состава по своей массе.

Новые материалы являются одними из величайших достижений всех времен, и они играли ключевую роль в росте, процветании, безопасности и качестве жизни людей с самого начала истории.Новые материалы открывают двери новым технологиям, будь то гражданская, химическая, строительная, ядерная, авиационная, сельскохозяйственная, механическая, биомедицинская или электротехническая.

Изучение металлических сплавов, которые представляют собой смесь различных металлов, составляет важную часть материаловедения и материаловедения. Из всех металлических сплавов, используемых сегодня, сплавы железа (сталь, нержавеющая сталь, чугун, инструментальная сталь, легированные стали) составляют самую большую долю как по количеству, так и по коммерческой стоимости.Железо, легированное углеродом в различных пропорциях, дает стали с низким, средним и высоким содержанием углерода. Что касается сталей, твердость и предел прочности стали напрямую связаны с количеством присутствующего углерода, при этом повышение уровня углерода также приводит к снижению пластичности и вязкости. Добавление кремния и графитизация производят чугун. Добавление хрома, никеля и молибдена к углеродистой стали (более 10%) дает нам нержавеющую сталь.

Другими значительными металлическими сплавами являются сплавы алюминия, титана, меди и магния.Медные сплавы известны давно (с бронзового века), тогда как сплавы трех других металлов были разработаны относительно недавно. Сплавы алюминия, титана и магния также известны и ценятся за их высокое отношение прочности к весу и, в случае магния, за их способность обеспечивать электромагнитное экранирование. Эти материалы идеальны для ситуаций, в которых высокое отношение прочности к весу более важно, чем общая стоимость, например, в аэрокосмической промышленности и некоторых областях автомобильной техники.

Помимо металлов, полимеры и керамика также являются важной частью материаловедения. Полимеры — это сырье (смолы), используемое для производства того, что мы обычно называем пластмассами. Пластмассы — это действительно конечный продукт, созданный после того, как один или несколько полимеров или добавок были добавлены в смолу во время обработки, которой затем придается окончательная форма.

Еще одно промышленное применение — производство композитных материалов. Композиционные материалы — это структурированные материалы, состоящие из двух или более макроскопических фаз.Области применения варьируются от конструктивных элементов, таких как железобетон, до теплоизоляционных плиток, которые играют ключевую и неотъемлемую роль в системе тепловой защиты космического шаттла НАСА, которая защищает поверхность шаттла от тепла при повторном входе в атмосферу Земли. . Одним из примеров является армированный углерод-углерод (RCC). Светло-серый материал выдерживает температуру входа до 1510 ° C (2750 ° F) и защищает передние кромки крыла и носовую часть космического челнока. RCC — это ламинированный композитный материал, изготовленный из графитовой вискозной ткани и пропитанный фенольной смолой.

Другие образцы можно увидеть в «пластиковых» корпусах телевизоров, сотовых телефонов и других современных устройств. Эти пластиковые кожухи обычно представляют собой композитный материал.

Процедура

Перед мероприятием

Соберите материалы и сделайте копии таблицы данных, по одной на каждого учащегося.

Приготовьте девять пластиковых тарелок с болтами, гайками и шайбами, как описано ниже. Поместите их на стол (называемый Таблицей А).Обозначьте номера блюд как-нибудь, например, скотчем или маркером.

  • Блюдо 1: 4 шайбы
  • Тарелка 2: 4 болта
  • Блюдо 3: 4 ореха
  • Тарелка 4: соедините 1 гайку с 1 болтом (4 комплекта)
  • Тарелка 5: соедините 2 гайки с 1 болтом (4 комплекта)
  • Тарелка 6: соедините 1 гайку и 1 шайбу с 1 болтом (4 комплекта)
  • Блюдо 7: 1 шайба, 1 гайка, 1 состав, как в тарелке 5, и 1 состав, как в тарелке 6
  • Тарелка 8: 2 шайбы, 1 гайка и 2 болта
  • Блюдо Состав 9: 1 как в чашке 4 и состав 2 как в чашке 5.

Поместите примеры элементов, соединений и смесей в другую таблицу (называемую таблицей B) и пометьте их. Вы также можете маркировать соединения их конкретной химической формулой (например, поваренная соль будет NaCl).

Со студентами

  1. Разделите класс на группы по четыре ученика в каждой. Раздайте пустые таблицы данных.
  2. Направьте внимание каждого учащегося на Таблицу A. Наборы шайб, болтов и гаек можно использовать для передачи концепции элементов, смесей и соединений.Объясните учащимся: если они воспринимают каждую шайбу, болт и гайку как отдельный атом, тогда содержимое тарелок 1, 2 и 3 является элементами, потому что все они являются одним и тем же атомом и не могут быть далее сведены к более простым веществам. Содержимое тарелок 4, 5 и 6 является составным, потому что они показывают одно вещество, состоящее из двух или более различных атомов, химически связанных друг с другом, а содержимое тарелок 7, 8 и 9 является смесями, поскольку они представляют собой материалы, содержащие два или более элементов или соединений и смешиваются в любых пропорциях.
  3. После обсуждения таблицы A предложите каждой группе пройтись по таблице B, сравнить и сопоставить различные элементы в таблице и составить список своих обсуждений. Попросите их классифицировать материалы в каждой посуде как элемент, гомогенную смесь, гетерогенную смесь или соединение, записав это в свои таблицы данных. Попросите учащихся обсудить свои списки. (Ожидается, что некоторые классифицируют материалы как элементы, смеси и соединения.)
  4. На этом этапе объясните различные типы вопросов, используя классную доску по мере необходимости.Затем снова обсудите все материалы в Таблице B и разделите их на классы элементов, смесей (гомогенных и гетерогенных) и соединений.

Словарь / Определения

соединение: чистое химическое вещество, состоящее из двух или более различных химических элементов.

элемент: вещество, состоящее из одного типа атома.

гетерогенная смесь: смесь, состоящая из явно различных веществ или фаз.

однородная смесь: смесь, имеющая одинаковый однородный внешний вид и состав по всей своей массе.

смесь: вещество, состоящее из двух или более материалов, которые химически не соединены.

раствор: однородная смесь, состоящая из двух или более веществ.

Оценка

Вопросы : Задайте студентам исследовательские вопросы в ходе заключительного обсуждения в классе.Ответы учащихся и их вклад в обсуждение раскрывают их понимание концепций деятельности. Как вариант, попросите учащихся индивидуально ответить на вопросы в форме заключительного письменного теста.

Вопросы для расследования

  • Опишите три типа материи: элементы, соединения и смеси.
  • Определите чистые и нечистые материалы.
  • Приведите несколько примеров элементов, смесей и соединений.
  • Объясните различные свойства каждой группы материалов.
  • Объясните, как инженеры-химики используют эти термины при решении задач, связанных с очисткой воды и перегонкой сырой нефти.
  • Объясните, как инженеры-материаловеды и инженеры-механики используют эти термины при создании новых композитных материалов.
  • Объясните, что такое металлические сплавы, и объясните значение металлических сплавов в материаловедении и материаловедении.
  • Приведите некоторые применения неметаллических сплавов.

Авторские права

© 2013 Регенты Университета Колорадо; оригинал © 2010 Хьюстонский университет

Авторы

Парния Мохаммади; Роберто Дималиват

Программа поддержки

Национальный научный фонд GK-12 и программы исследований для учителей (RET), Университет Хьюстона

Благодарности

Это содержимое цифровой библиотеки было разработано Инженерным колледжем Хьюстонского университета в рамках гранта Национального научного фонда GK-12 номер DGE 0840889.Однако это содержание не обязательно отражает политику NSF, и вы не должны рассчитывать на одобрение со стороны федерального правительства.

Последнее изменение: 30 апреля 2021 г.

Химическая смесь — железо, смеси, однородные вещества и вещества

Химическая смесь — это совокупность молекул или атомов разных типов. Смесь отличается от чистого вещества, которое имеет постоянный состав (состоит только из одного типа , молекулы или атома) и уникального набора физических свойств ( не имеет значения, насколько большой или малый образец наблюдается) .Свойства смеси зависят не только от видов веществ, входящих в ее состав, но и от их относительного количества; состав смеси непостоянен. Разделение смесей — это большой бизнес, а наука о разделении — это подраздел химии .

Неоднородные смеси неоднородны, с неравномерным перемешиванием компонентов; часто вещества, составляющие смесь, можно увидеть в виде кусочков материала различной текстуры или цвета. С другой стороны, однородные смеси выглядят однородными.Молекулы или атомы, составляющие гомогенную смесь, распределены равномерно, все в одной фазе. (Гомогенные смеси иногда могут быть ошибочно приняты за чистые вещества из-за их однородного внешнего вида.) Водно-солевой раствор представляет собой гомогенную смесь, например, но соль, смешанная с песком , представляет собой гетерогенную смесь.

Смеси можно разделить на составляющие элементы или соединения (по крайней мере, теоретически) с помощью чисто физических процессов. Например, если опилки железа и порошок серы смешать вместе, они образуют химическую смесь.Эту конкретную смесь легко разделить, приложив магнит для снятия использующего железо магнитного поля . Сила — это физический процесс. Однако, если железные опилки и порошок серы нагреваются, они вступают в химическую реакцию с образованием соединения, сульфида железа, которое не реагирует на воздействие магнита. Чистый сульфид железа гомогенен (однороден по внешнему виду и свойствам), имеет постоянный состав (постоянное соотношение железа к сере во всем его образце, большом или маленьком), состоит из молекул одного типа, больше не разделяется на два отдельных вещества без другой химической реакции и, таким образом, больше не являются смесью.

элементов, соединений и смесей

элементов, соединений и смесей Элементы, соединения и смеси

Элементы

Вид под микроскопом атомов элемента аргона (газовая фаза). Вид под микроскопом молекул элемента азота (газовая фаза).

Обратите внимание, что элемент:

  • состоит только из одного вида атомов,
  • нельзя разделить на более простой тип материи ни физическими, ни химическими средствами, а
  • может существовать как атомы (например,грамм. аргон) или молекулы (например, азот).

Молекула состоит из двух или более атомов одного и того же элемента или разных элементов, которые химически связаны друг с другом. Обратите внимание, что два атома азота, составляющие молекулу азота, движутся как единое целое.

Соединения

Вид под микроскопом молекул соединения воды (газовая фаза). Атомы кислорода красные, а атомы водорода белые.

Обратите внимание, что соединение:

  • состоит из атомов двух или более различных элементов , связанных вместе ,
  • можно разбить на более простой тип материи (элементы) химическим путем (но не физическим),
  • имеет свойства, отличные от его составных элементов, а
  • всегда содержит одинаковое соотношение составляющих его атомов.

Смеси

Вид под микроскопом газовой смеси, содержащей два элемента (аргон и азот) и соединение (вода).

Обратите внимание, что смесь:

  • состоит из двух или более различных элементов и / или соединений, физически смешанных друг с другом,
  • можно разделить на компоненты физическими средствами, а
  • часто сохраняет многие свойства своих компонентов.

Что такое смесь: типы, примеры, определение

В повседневной жизни встречаются смеси.Например, вы вдыхаете углекислый газ, азот и кислород. Таким образом, воздух сам по себе представляет собой широко распространенную смесь. Все вещества можно разделить на два типа:

  • Чистое вещество представляет собой комбинацию элементов одного типа. Например, такие элементы, как медь и цинк, являются чистыми веществами. Дело в том, что эти вещества состоят из одного компонента: атома меди и атома цинка. Чистое вещество содержит набор постоянных элементов. Например, известная молекула воды (h3O) состоит из постоянных элементов водорода и кислорода;
  • Загрязненные вещества — химическое вещество, состоящее из различных типов частиц.Например, раствор сахара в воде содержит как молекулы воды, так и молекулы сахара. Загрязненное вещество не имеет постоянного состава: состав компонентов одной и той же смеси может быть разным.

На основании приведенной выше информации можно сделать вывод, что смесь — это вещество, в состав которого входит более двух элементов. Соединив два компонента, вы не должны получить химической реакции. При любых обстоятельствах у вас должна быть возможность разделить компоненты смеси.Каждый элемент смеси имеет свою химическую идентичность. Обычно ученые выбирают механический метод смешивания смесей, например, осмос и диффузию.

При объединении разных элементов можно получить неожиданные физические свойства, которых у химического элемента не было раньше. Например, ученые из Древнего Рима обнаружили, что если смешать воду и спирт, то оба компонента в процессе реакции могут иметь разную температуру плавления и температуру кипения. Однако, когда компоненты существуют отдельно, их химические свойства и физические свойства различаются.

Примеры смесей в повседневной жизни

Смеси не образуются в результате химических изменений. Поэтому в жизни часто можно встретить простые смеси:

  • соленая вода;
  • вода и песок;
  • соль и сахар;
  • коллоидов;
  • подвески;
  • решений;
  • углеводородов;
  • масло;
  • латунь;
  • амальгама;
  • природный газ.

В быту некоторые соединения нельзя называть смесями:

  • сода пищевая и уксус;
  • пластилин и клей для создания слайма;
  • молоко;
  • мороженое;
  • гранит.

Виды смесей

Смеси имеют разный состав и могут быть разделены на два класса:

Гомогенная смесь

Гомогенные смеси — это смеси, в которых даже с помощью микроскопа невозможно обнаружить частицы других веществ.Единообразный состав и физические свойства во всех частях такой смеси одинаковы, поскольку между ее компонентами нет границ раздела. Прекрасным примером гомогенной смеси является сплав или соединение газов.

Способы определения однородной смеси:

  • Все соединения представляют собой однородную смесь.
  • Размер частиц не превышает одного нанометра.
  • Вы не можете применить эффект Тиндаля.
  • Вы не можете разделить границы элементов.
  • Вы не можете разделить составляющие частицы с помощью центрифугирования или декантации.

Гетерогенная смесь

Гетерогенная смесь, или, как их еще называют, зернистая, представляет собой соединение, состоящее из различных веществ, которые не являются однородными или имеют локализованные участки. Вы можете найти отдельные вещества, которые составляют неоднородную смесь, потому что они не смешиваются равномерно. Вы можете физически или химически разделить гетерогенную смесь на составляющие.Эти смеси всегда содержат более одной фазы, и состав варьируется от региона к региону.

Способы определения неоднородной смеси:

  • Без микроскопа видно, что смесь неоднородна.
  • Составные частицы распределены неравномерно.
  • Вы можете различить все ингредиенты, которые входят в смесь.
  • Размер частиц достигает одного микрометра.
  • Вы можете применить эффект Тиндаля.

Однородные и гетерогенные смеси делятся на еще несколько типов .

Решения

Растворы — это однородные системы, состоящие из частиц растворенного вещества, растворителя и продуктов их взаимодействия. При работе с растворами ученые равномерно распределяют растворенное вещество в растворителе. Решение может состоять из двух и более компонентов. Растворы бывают жидкими, твердыми и газообразными.

Коллоиды

Коллоиды — это растворы больших молекул.Они могут обеспечить быстрое увеличение объема циркулирующей крови. Также коллоиды связаны с развитием аллергических реакций, нарушением коагуляции и развитием почечной недостаточности.

По типу внутреннего строения ученые выделяют три типа коллоидных систем:

  1. Суспензии — это растворы металлов и их соединений.
  2. Мицеллярные растворы — это растворы, в которых коллоидные частицы возникают в результате агрегации амфифильных молекул.
  3. Молекулярные это растворы природных или синтетических высокомолекулярных веществ.
Подвески

Суспензия — это гетерогенная смесь, в которой твердое вещество находится в виде крошечных частиц в жидком веществе. Со временем любая подвеска расслаивается под действием силы тяжести. Твердое вещество оседает на дно, например, в банке или сосуде.

Как приготовить смесь?

Процесс приготовления смесей разный. На фармацевтических фабриках фармацевты соблюдают строгие пропорции, ведут учет и записывают рецепты.Посмотрим, как приготовить смесь от кашля в домашних условиях:

Состав:

  1. Один стакан молока.
  2. Одна ложка сливочного масла.
  3. Одна ложка меда.
  4. Один яичный желток.
  5. 1/4 чайной ложки пищевой соды

Для приготовления яичной смеси необходимо сначала вскипятить стакан молока. Затем добавьте столовую ложку масла и меда. Но также добавьте хорошо взбитый яичный желток и немного пищевой соды, примерно 1/4 чайной ложки. Это очень эффективное средство от кашля и бронхита, ларингита и трахеита.

Как видите, не обязательно быть фармацевтом или выдающимся химиком, чтобы приготовить смесь. Надеемся, наша статья помогла вам разобраться в смесях. На основе полученной информации вы напишете отличное эссе, лабораторную работу, научный проект, презентацию или другую студенческую работу.

Модель байесовской смеси для кластеризации транскриптомных данных отдельных клеток на основе капель из популяционных исследований

Обзор BAMM-SC

BAMM-SC представляет собой байесовскую иерархическую модель полиномиальной смеси Дирихле, которая явно характеризует три источника гетерогенности (т.е., гены, типы клеток и индивидуумы) (см. Методы). На рисунке 1b представлен обзор модельной структуры в BAMM-SC, которая непосредственно моделирует количество уникальных молекулярных идентификаторов (UMI) генов конкретных типов клеток и их неоднородность среди разных людей посредством иерархической структуры распределения в байесовской структуре. Наш метод основан на следующих трех ключевых реалистичных предположениях. Во-первых, кластеры типов ячеек являются дискретными, и каждая ячейка принадлежит исключительно к одному определенному типу. Во-вторых, неоднородность существует среди разных людей и среди разных типов клеток.Гетерогенность одного и того же типа клеток у разных людей меньше, чем гетерогенность между разными типами клеток у одного и того же человека. В-третьих, клетки одного и того же типа имеют сходный паттерн экспрессии генов. То есть предполагается, что лежащие в основе статистические распределения для ячеек в пределах одного и того же типа одинаковы. Представления математической модели включены и объяснены в разделе «Дополнительные методы». По сравнению с другими методами кластеризации, которые игнорируют изменчивость на индивидуальном уровне, BAMM-SC имеет следующие четыре ключевых преимущества: (1) BAMM-SC учитывает неоднородность данных между несколькими людьми, такую ​​как несбалансированная глубина секвенирования и технические ошибки при подготовке библиотеки, и, таким образом, снижает ложные срабатывания при обнаружении индивидуальных типов клеток.(2) BAMM-SC заимствует информацию от разных людей, что приводит к повышению мощности для обнаружения индивидуальных общих типов клеток и более высокой воспроизводимости, а также стабильности результатов кластеризации. (3) BAMM-SC выполняет одноэтапную кластеризацию на необработанной матрице подсчета UMI без какого-либо предварительного этапа пакетной коррекции, который требуется для большинства методов кластеризации при наличии пакетного эффекта. (4) BAMM-SC обеспечивает статистическую основу для количественной оценки неопределенности кластеризации для каждой ячейки в форме апостериорной вероятности для каждого типа ячейки (см. Методы).

Имитационные исследования

Мы провели всесторонние имитационные исследования, чтобы оценить производительность BAMM-SC. В частности, мы смоделировали данные scRNA-seq на основе капель, собранные у нескольких индивидуумов с помощью постулируемой байесовской иерархической модели полиномиальной смеси Дирихле (см. «Методы и дополнительные методы»). Мы рассмотрели разные экспериментальные планы, включая различную неоднородность среди множества людей и разное количество людей (рис. 2).2 \) по всем генам и всем типам клеток для количественной оценки общей неоднородности на индивидуальном уровне. Мы применили BAMM-SC к каждому синтетическому набору данных и сравнили предполагаемую метку типа ячейки для каждой отдельной ячейки с наземной истиной, измеренной с помощью скорректированного индекса Рэнда (ARI) 18 . Мы сравнили BAMM-SC с другими конкурирующими методами кластеризации (K-средних, TSCAN, SC3 и Seurat), которые являются методами из разных категорий кластеризации или рекомендованы недавними обзорами методов кластеризации для данных с одной ячейкой 19,20 .Поскольку ни один из методов не моделирует пакетные эффекты, и поэтому каждый из них необходимо комбинировать с методом пакетной коррекции в качестве этапа предварительной обработки при анализе данных. Мы применили два недавно опубликованных и распространенных метода srcan MNN 16 и Seurat CCA 17 до этих методов кластеризации, чтобы каждая комбинация могла быть справедливым сравнением с BAMM-SC, который не требует отдельного шага пакетной коррекции.

Рис. 2

Коробчатые диаграммы ARI для 10 методов кластеризации по 100 моделированиям.2 \)) среди лиц как 0,1. На прямоугольных диаграммах прямоугольник простирается от первого до третьего квартиля (медиана представлена ​​в виде линии посередине), усы простираются до 1,5 × IQR (межквартильный диапазон)

В частности, мы сравнили BAMM-SC с другими девятью конкурирующими методами (MNN + K-means, MNN + TSCAN, MNN + SC3, MNN + Seurat, CCA + K-means, CCA + TSCAN, CCA + SC3, CCA + Seurat и DIMM-SC) в исследованиях моделирования. 2 \).На рис. 2b показано, что с увеличением числа пациентов BAMM-SC достигал более высокого ОРИ, в то время как ОРИ других методов либо оставались стабильными, либо уменьшались.

Кроме того, мы выполнили комплексные исследования моделирования путем создания смоделированных наборов данных scRNA-seq из различного количества кластеров типов клеток (дополнительный рисунок 2a), различной общей глубины секвенирования (дополнительный рисунок 2b) и различных неоднородностей, специфичных для типа клеток ( т.е. среднее различие профилей экспрессии генов между двумя разными типами клеток) (дополнительный рис.2в). BAMM-SC неизменно превосходил другие методы с точки зрения точности и надежности во всех этих сценариях. В совокупности наши комплексные исследования с помощью моделирования продемонстрировали, что, когда данные генерируются на основе истинной модели, BAMM-SC может надлежащим образом заимствовать информацию от нескольких человек, учитывать несбалансированную глубину секвенирования и обеспечивать более точные и надежные результаты кластеризации, чем другие конкурирующие методы.

Чтобы оценить надежность BAMM-SC, когда модель генерации данных указана неверно, мы смоделировали дополнительные наборы данных с помощью пакета R Splatter 21 , широко используемого инструмента для моделирования данных scRNA-seq с использованием совершенно другой модели.Чтобы наши смоделированные данные имели хорошее приближение к реальным данным, мы сначала загрузили необработанную матрицу подсчета UMI очищенного набора данных scRNA-seq B-клеток с веб-сайта 10x Genomics (https://support.10xgenomics.com/single-cell -gene-expression / datasets / 1.1.0 / b_cells) и использовал функцию splatEstimate для оценки параметров, связанных со средним значением гена, размером библиотеки, выбросом экспрессии, дисперсией по генам и уровнем отсева. Мы предположили, что типы клеток являются общими для нескольких индивидуумов, при этом каждый индивидуум рассматривается как одна партия с одинаковым количеством клеток и генов.Мы дополнительно указали параметры пакета и параметры дифференциального выражения для создания сценариев с разной степенью группового эффекта (т.е.различия типов ячеек) и пакетного эффекта. Как показано на рис. 3, BAMM-SC по-прежнему превосходит большинство других конкурирующих методов с точки зрения точности кластеризации во всех сценариях, хотя улучшение менее существенное, чем наши собственные моделирование, которое ожидается.

Рис. 3

Коробчатые диаграммы ARI для 10 методов кластеризации по 100 моделированиям с использованием Splatter. a Исследование того, как различные уровни группового эффекта влияют на результаты кластеризации. Мы устанавливаем средние параметры трех типов ячеек как (0,20, 0,21, 0,22), (0,20, 0,22, 0,24) и (0,20, 0,24, 0,28), чтобы представить три уровня (низкий, средний и высокий) групповых различий. b Исследование того, как различные уровни пакетного эффекта влияют на результаты кластеризации. Мы устанавливаем средние параметры пяти человек как (0,1, 0,1, 0,1, 0,1, 0,1), (0,12, 0,12, 0,12, 0,12, 0,12) и (0,14, 0,14, 0.14, 0,14, 0,14), чтобы представить три уровня (низкий, средний и высокий) пакетных эффектов. На прямоугольных диаграммах прямоугольник простирается от первого до третьего квартиля (медиана изображена в виде линии посередине), усы простираются до 1,5 × IQR (межквартильный диапазон)

Анализ реальных данных по набору данных PMBC человека

Для вышеупомянутых PBMC человека образцы, мы сначала объединили клетки от пяти доноров вместе, отфильтровали слабо экспрессируемые гены, которые были экспрессированы менее чем в 1% клеток. Затем мы извлекли 1000 наиболее вариабельных генов на основе их стандартных отклонений.Как показано на дополнительном рисунке 3, мы идентифицировали семь типов PBMC на основе биологических знаний о маркерах генов, специфичных для определенного типа клеток (дополнительная таблица 2). Используя эти маркеры генов,> 70% отдельных клеток можно отнести к конкретному типу клеток. Поскольку в этом реальном наборе данных не существует золотого стандарта для кластерного анализа, мы использовали метки этих ячеек в качестве приблизительной основной истины для оценки производительности кластеризации для различных методов кластеризации. Клетки с неопределенными типами клеток были удалены при расчете ARI.

Подобно исследованиям моделирования, мы применили десять методов кластеризации к этим выборкам и повторили каждый метод по десять раз, чтобы оценить стабильность его работы (таблица 1). Общее количество кластеров было установлено равным семи на основании биологических данных по маркерам генов, специфичных для определенного типа клеток. Как показано в таблице 1, BAMM-SC достиг наивысшего ARI для образцов PBMC человека по сравнению со всеми другими конкурирующими методами. И TSCAN, и Seurat являются детерминированными методами кластеризации и поэтому дают идентичные результаты для десяти анализов.

Таблица 1 Эффективность кластеризации в десятикратном анализе для трех реальных наборов данных

Далее мы построили графики t-SNE, на которых каждая ячейка раскрашена в соответствии с классификацией их типов ячеек на основе конкретных маркеров генов (т. Е. Приближенной истины) (рис. 4a). (левый рисунок)) и метки кластера, выведенные BAMM-SC (рис. 4а (средний рисунок)), соответственно. Несмотря на то, что некоторые дендритные клетки были ошибочно идентифицированы как моноциты CD16 +, эти два графика похожи друг на друга (ARI = 0,532), что позволяет предположить, что BAMM-SC хорошо проявил себя в образцах PBMC человека по сравнению с другими методами кластеризации.

Рис. 4

Производительность кластеризации BAMM-SC для трех внутренних наборов данных scRNA-seq. Проекция t-SNE клеток (окрашенная приблизительной истиной и результатами кластеризации BAMM-SC) и гистограммы пропорций типов клеток среди всех индивидуумов для a PBMC человека, b легкого мыши и c кожи человека ткани, отдельно. Метки кластеризации BAMM-SC взяты из результата с наивысшим ARI среди десятикратного анализа

Кроме того, мы вычислили усредненные доли клеток каждого типа, выведенные из BAMM-SC среди десяти прогонов для пяти образцов PBMC, по сравнению с пропорциями клеток, рассчитанными из приблизительная правда, основанная на генных маркерах.Рисунок 4a (правый рисунок) показывает, что пропорции, выведенные из BAMM-SC, близки к истине, предполагая, что BAMM-SC может адекватно учитывать эффект партии при кластеризации клеток от нескольких индивидуумов. Мы также создали графики проекции t-SNE, окрашенные метками кластеров, выведенными другими методами: кластеризация MNN + K-средних (дополнительный рисунок 4a), MNN + TSCAN (дополнительный рисунок 4b), MNN + SC3 (дополнительный рисунок 4c), MNN + Seurat (дополнительный рисунок 4d), CCA + K-means (дополнительный рисунок 4e), CCA + TSCAN (дополнительный рисунок).4f), CCA + SC3 (дополнительный рисунок 4g), CCA + Seurat (дополнительный рисунок 4h) и DIMM-SC (дополнительный рисунок 4i).

Анализ реальных данных по набору данных о легком мышей

Мы собрали мононуклеарные клетки легких из четырех образцов мышей в двух условиях: Streptococcus pneumonia, (SP), инфицированные (образцы 1 и 2) и наивные (образцы 3 и 4). Дополнительный рисунок 5 показывает график t-SNE мононуклеарных клеток легких из четырех образцов мышей. Подобно анализу образцов PBMC, после фильтрации низкоэкспрессируемых генов мы объединили клетки от 4 мышей и извлекли из них 1000 лучших генов с высокой вариабельностью.Как показано на дополнительном рисунке 6, мы идентифицировали шесть типов клеток на основе биологических знаний о маркерах генов, специфичных для определенного типа клеток (дополнительная таблица 3). В совокупности более 66% отдельных ячеек можно отнести к определенному типу ячеек. Поэтому мы использовали метки этих ячеек как приблизительную истину и удалили ячейки с неопределенными типами ячеек из последующего анализа.

На рис. 4b (левый рисунок) и рис. 4b (средний рисунок) показаны графики t-SNE с каждой ячейкой, окрашенной их меткой кластера, на основе маркеров генов, специфичных для конкретного типа клеток, и меток кластеров, выведенных BAMM-SC, соответственно.Эти два очень похожи (ARI = 0,910), что указывает на выдающуюся производительность BAMM-SC. Таблица 1 показывает, что BAMM-SC значительно превзошел другие девять методов кластеризации с точки зрения ARI. Мы также создали графики t-SNE, окрашенные метками кластеров, выведенными другими конкурирующими методами кластеризации (дополнительный рисунок 7). Как показано на дополнительном рис. 8, доли нейтрофилов в образцах, инфицированных SP (образец 1 и образец 2), намного выше, чем доли в исходных образцах (образец 3 и образец 4).Это согласуется с тем фактом, что инфекции бактериями и вирусами могут увеличивать количество нейтрофилов, что является необходимой реакцией организма 22,23 . Интересно, что соотношение типов клеток в исходном образце 3 отличается от других, что может быть связано с неудовлетворительным качеством образца или неожиданными бактериальными инфекциями.

Анализ реальных данных по набору данных о коже человека

Чтобы оценить эффективность кластеризации BAMM-SC в твердых тканях человека, мы собрали образцы кожи пяти здоровых доноров, которые являются частью исследования системного склероза 24 .На рисунке 1a и в дополнительной таблице 1 представлена ​​подробная информация об образцах, а на дополнительном рисунке 9 показан график t-SNE клеток из пяти образцов кожи человека после обработки данных, аналогичной предыдущим анализам. Как показано на дополнительном рисунке 10, мы идентифицировали восемь основных типов клеток на основе биологических знаний о маркерах генов, специфичных для определенного типа клеток (дополнительная таблица 4). В совокупности> 67% отдельных ячеек могут быть отнесены к определенному типу ячеек. Подобно двум другим анализам реальных данных, мы использовали метки этих ячеек в качестве приблизительной истины и удалили ячейки с неопределенными типами ячеек из последующего анализа.

Как показано на рис. 3c, BAMM-SC хорошо проявил себя в образцах кожи человека, поскольку график t-SNE с каждой клеткой, окрашенной меткой типа клетки на основе генных маркеров, очень похож на график, полученный по результатам кластеризации. БАММ-СК (ARI = 0,843). Кроме того, BAMM-SC достиг более высокого ARI по сравнению со всеми другими методами кластеризации (Таблица 1). Для сравнения мы сгенерировали графики t-SNE, окрашенные метками кластеров, полученными с помощью различных кластеров (дополнительный рисунок 11).

Другие критерии оценки

Чтобы дополнительно продемонстрировать валидность BAMM-SC, мы рассчитали матрицу неточностей для трех реальных наборов данных и сообщили о точности кластеризации (определяемой как доля ячеек, классифицируемых в кластер правильного типа) (Дополнительный Таблица 5, Дополнительные методы).Наш метод превзошел другие конкурирующие методы во всех трех наборах данных. Кроме того, мы выполнили эксперимент проточной цитометрии, метод золотого стандарта для количественной оценки популяции клеток с помощью маркеров клеточной поверхности, на образце 3 из набора данных PBMC человека, который имеет дополнительную аликвоту из того же пула клеток. Мы использовали программное обеспечение FlowJo для доступа к каждой популяции клеток через определенные антитела и рассчитали процентное содержание каждого типа клеток. Затем мы сравнили доли различных типов клеток по данным проточной цитометрии и результат кластеризации BAMM-SC из scRNA-seq.Дополнительная фигура 12 показывает, что доля клеток в каждом типе клеток, классифицированных BAMM-SC, согласуется с величиной, оцениваемой с помощью проточной цитометрии. Мы также рассчитали коэффициент корреляции Пирсона пропорций ячеек для каждого метода кластеризации (дополнительная таблица 6). Несмотря на различную технологию, высокая корреляция (коэффициент корреляции Пирсона составляет 0,98) предполагает, что BAMM-SC может адекватно учитывать неоднородность среди множества людей и обеспечивать надежные результаты кластеризации.Следует отметить, что в отличие от других методов кластеризации, которые мы рассмотрели, Сёра не может напрямую заранее указать количество кластеров K. Скорее ему нужно установить параметр разрешения, который косвенно управляет номером кластера. Во всех трех наборах реальных данных после обширного поиска по сетке мы нашли параметр разрешения, который дает такое же количество кластеров, как и тот, который основан на биологических знаниях. Следовательно, для двух методов кластеризации Сёра вместо использования назначений кластеризации, которые дали наивысший ARI среди десятикратного анализа, мы вычислили матрицу неточностей и пропорции различных типов ячеек на основе этого конкретного параметра разрешения.

Оценка алгоритмов кластеризации экспериментальных данных является сложной задачей, поскольку достоверность метки типа ячейки обычно неизвестна. Помимо использования ARI, основанного на генных маркерах, специфичных для конкретного типа клеток, в качестве приблизительной основной истины, мы также использовали стабильность и плотность кластеров для оценки эффективности кластеризации. В частности, мы вычислили среднюю долю кластерных ячеек без перекрытия (APN) 25 и ширины силуэта 26 в трех реальных наборах данных, соответственно.APN — это измерение стабильности кластера, которое оценивает стабильность результата кластеризации, сравнивая его с кластерами, полученными путем удаления одной функции (то есть одного гена в нашем исследовании) за раз. Он измеряет среднюю долю наблюдений, не помещенных в один кластер в обоих случаях. Чтобы сделать вычисления доступными в нашем анализе реальных данных, после извлечения 1000 наиболее вариабельных генов мы сравнили результаты кластеризации на основе полных данных (1000 генов) с результатами кластеризации на основе подмножества данных со 100 случайным удалением генов.Мы повторили этот шаг десять раз, чтобы вычислить APN. Для плотности кластера ширина силуэта колеблется от -1 до 1, где более высокое значение указывает, что наблюдение лучше соответствует его собственному кластеру и хуже соответствует другим кластерам. Для обоих измерений BAMM-SC достиг высокой кластерной стабильности и высокой плотности кластера в большинстве сценариев по сравнению со всеми другими конкурирующими методами (дополнительная таблица 7, дополнительная таблица 8).

Оценка неопределенности

В отличие от других детерминированных методов, BAMM-SC имеет возможность оценивать неопределенность кластеризации через апостериорную вероятность принадлежности каждой ячейки к каждому кластеру типов ячеек.Как показано на дополнительном рис. 13, мы выделили нечеткие ячейки на графике проекции t-SNE, где нечеткие ячейки определены как ячейки с наибольшей апостериорной специфической для кластера вероятностью <0,95. В образцах PBMC человека большинство нечетких клеток (окрашенных в красный цвет) расположены на границе различных кластеров, что подтверждает достоверность результатов кластеризации.

alexxlab

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.