ЕЛЕКТРОТЕХНІКА У БУДІВНИЦТВІ

Електропрогрів ґрунту

Електропрогрів ґрунтів застосовують в тих районах, в яких є вільна елек­трична потужність (наприклад, поблизу потужних гідростанцій).

Існує кілька способів електропрогріву ґрунтів, з яких найбільш зручним, дешевим і безпечним є електродний спосіб з безпосереднім підключенням установок електропрогріву до існуючих електромереж напругою до 380 В.

Електродний спосіб полягає в тому, що через ґрунт пропускається елект­ричний струм напругою 220 або 380 В. Електропровідність ґрунту залежить від ступеня його вологості, стану й температури, наявності в ґрунті розчинів солей, кислот, від будови ґрунту та ін. Складність структури ґрунту і теплових фізич­них процесі у ньому, значно впливають на його електричний опір.

Поверхню ділянки ґрунту, що прогрівається, засипають на 15-25 см ша­ром тирси, змоченої водяним розчином солі (повареної, хлористого кальцію) або соляної кислоти, що мають призначення проводити струм і утеплювати ґрунт; навіть при напрузі 380 В струм практично не проходить через мерзлий ґрунт.

При електропрогріві ґрунту горизонтальними електродами (рис. 19.2,а) тепло передається ґрунту головним чином від шару тирси, що нагрівається, а участь самого ґрунту в колі струму відносно невелика. Тільки незначний верх­ній шар ґрунту, що прилягає до електродів, включається до електрокола і є опо­ром, в якому виділяється тепло.

Г оризонтальні електроди застосовують при відігріванні ґрунту на невели­ку (до 0,5-0,7 м) глибину, а також в тих випадках, коли вертикальні електроди не застосовують внаслідок малої електропровідності ґрунту або неможливості забивання їх у ґрунт, змішаний, наприклад, з щебенем.

Відігрівання вертикальними електродами (рис. 19.2,6) більш ефективне і застосовується при глибині мерзлого ґрунту більше 0,7 м, а також при малому контакті між горизонтальними електродами і ґрунтом. У жорсткі ґрунти (гли­нисті і піщані з вологістю більше 15-20%) електроди забивають на глибину 20-25 см, а потім вони осаджуються в міру відтавання ґрунту. При відтаванні на глибину 1,5 м рекомендується мати два комплекти електродів - коротких і дов­гих. У міру відтавання ґрунту короткі електроди замінюють довгими. Відігрі­вання ґрунту на глибину 2 м і більше слід виконувати ступенями з періодичним видаленням відталих шарів (при виключеному струмі).

а 6

Рис. 19.2 - Електропрогрів ґрунту:

а - горизонтальними електродами: 1 - електроди; 2 - тирса, змочена розчином солі;

3- підведення електроенергії; 4 - верхнє утеплення (толь, мати та ін.); 5 - ґрунт; б - вертикальними електродами: 1 - підведення електроенергії;

2 - тирса з утеплювачем; 3 - ґрунт; 4 - електроди

При вертикальних електродах ґрунт засипають тирсою, яка спочатку служить збудником для прогріву верхнього шару ґрунту. В міру відтавання ша­ри ґрунту включаються до кола, після чого тирса тільки зменшуює тепловтрати ґрунту, що відтає. Замість тирси збудником можуть служити канавки, пробиті зубилом між всіма електродами на глибину 6 см і залиті розчином солі. При по­критті поверхні ґрунту, що відігрівається, шаром сухої тирси, як показує прак­тика, влаштування канавок дає дуже гарні результати.

З метою економії електроенергії і максимального використання потужно­сті середня позитивна температура ґрунту, що прогрівається, не повинна пере­вищувати 2-5°С, в окремих точках - 15-20°С; прогрів необхідно вести ділянка­ми з перервами в живленні їх струмом. Необхідна потужність і витрати енергії при температурі ґрунту 15°С в середньому на кожний кубічний метр становлять 3,5 кВт при витраті електроенергії 30 кВт-год. В останні роки розроблене і впроваджене у виробництво в північних районах відігрівання ґрунту електро­енергією напругою до 10 кВ.

У порівнянні з напругою 380 В застосування для електропрогріву мерзло­го ґрунту електродів з напругою 10 кВ дозволяє прискорити проведення робіт і скорочує їхню вартість. Потрібна кількість електродів зменшується, а відстань між ними збільшується. Скорочується обсяг підготовчих робіт із занурення електродів у ґрунт. Основна кількість тепла виділяється біля електродів, інша частина ґрунту прогрівається до негативної температури, близької до 0°С за ра­хунок теплової енергії, акумульованої біля електродів. Ґрунт прогрівається зни­зу вгору, за рахунок чого зменшуються втрати тепла до атмосфери. Прогрів ме­рзлого ґрунту до температури -1,5...-0,5°С створює сприятливі умови для його розробки землерийними механізмами, оскільки при повному відтаванні ґрунт примерзає до ковша екскаватора або відвалу бульдозера. Крім того, зволожений ґрунт, вилучений у відвал, змерзається, що викликає додаткові витрати при йо­го навантаженні в транспортні засоби або при зворотному засипанні.