Når en sektion af jord er forbundet til et elektrisk kredsløb ved hjælp af katoder, kan en varmestrøm på 120, 220 og 380 V føres gennem det.
Jordens elektriske ledningsevne afhænger af dens fugtighed (fig. 3, a), fugtens tilstand og temperatur, koncentrationerne af opløsninger af salte og syrer i jorden (fig. 3, b), strukturen og temperaturen af jorden. jorden (fig. 3, c) osv. .
Kompleksiteten af jordens struktur, de fysiske fænomener, der forekommer i den og ændringerne forbundet med kraftprocesser, komplicerer den teoretiske side af elektrisk opvarmning af jorden betydeligt, som stadig er i udviklingsstadiet.
Ris. 1. Installation af vandrette (streng)elektroder på frossen jord tilbagefyldt med savsmuld
1 - frossen jord; 2 - vandrette (jet) elektroder med en diameter på 12-16 mm; 3 - ledninger, der leverer strøm; 4 - savsmuld fugtet med en saltopløsning; 5 - topisolering (tagpap, træplader, måtter osv.)
Ris. 2. Installation af lodrette (stav) elektroder i frossen jord tilbagefyldt med savsmuld
1 - lodrette elektroder; 2 - ledninger, der leverer strøm; 3 - savsmuld fugtet med en saltopløsning, 4 - topisolering (tjærepapir, træplader, måtter osv.)
Optøning af jorden udføres ved hjælp af vandrette (stang) og lodrette (stang og dybe) elektroder. Ved optøning med vandrette elektroder (fig. 1) dækkes overfladen af det opvarmede jordområde med et 15-25 cm lag fugtet med en vandig opløsning af salt (natriumchlorid, calcium, kobbersulfat osv.), hvis formål kun er at drive strøm og varme øverste lag frossen jord, da sidstnævnte, selv ved en spænding på 380 V, praktisk talt ikke tillader strøm at passere igennem.
Med vandrette elektroder overføres varme i første omgang kun til jorden fra det opvarmede lag af savsmuld. Kun det øverste, tynde lag jord, der støder op til elektroderne, indgår i det elektriske kredsløb og fungerer som en modstand, hvori der genereres varme.
Afstanden mellem rækker af elektroder forbundet i forskellige faser er 40-50 cm ved en spænding på 220 V og 70-80 cm ved en spænding på 380 V. Det er tilrådeligt at bruge vandrette elektroder ved opvarmning af frosne baser og små (op til 0,5-0,7 m) frysedybder, samt i tilfælde, hvor lodrette (stav) elektroder ikke kan bruges på grund af jordens lave elektriske ledningsevne eller umuligheden at køre dem i jorden.
Ved optøning med lodrette stavelektroder tjener vådt savsmuld først som en stimulans til at varme det øverste jordlag op, som ved optøning indgår i det elektriske kredsløb, hvorefter savsmuldet kun reducerer varmetabet i den optøede jord. I stedet for savsmuld kan stimulansen være saltopløsninger hældt i riller i jorden, udstanset med en mejsel mellem alle elektroder til en dybde på 6 cm.
Når man dækker overfladen af opvarmet jord med et lag tørt savsmuld, som praksis viser, giver konstruktionen af sådanne riller gode resultater.
Brugen af lodrette elektroder er mere effektiv, når dybden af frossen jord er mere end 0,7 m, samt når det er umuligt at sikre korrekt kontakt mellem de vandrette elektroder og jorden. I fast (leret og sandede jorder med en luftfugtighed på mere end 15-20%), drives elektroderne til en dybde på 20-25 cm, og sænkes derefter dybere ned i takt med at jorden optøs (ca. hver 4.-5. time).
Afstanden mellem elektroderne indstilles fra 40 til 70 cm afhængig af jordens spænding, beskaffenhed og temperatur. Ved optøning til en dybde på 1,5 m anbefales det at have to sæt elektroder - korte og lange; Når jorden optøs til dybden af de korte elektroder, erstattes de af lange. Opvarmning af jord til en dybde på 2 m eller mere bør ske i flere trin, lag for lag, med periodisk fjernelse af optøede lag, når strømmen er slukket. For at spare energi og maksimere strømforbruget, bør du stræbe efter at sikre, at den gennemsnitlige jordtemperatur ved slutningen af optøningen ikke overstiger +5° og maksimalt +20°, og opvarmning skal udføres i sektioner, med periodisk sluk for nuværende.
Ris. 3. Ændring i jordens resistivitet afhængig af
a - på fugtindholdet i rød lerjord, b - på NaCi-indholdet i lerholdig jord ved 30 % af dens fugtindhold (efter vægt), 8 - på jordtemperaturen ved en fugtighed på 18,6 %
Installationen til optøning af jorden består af paneler og spotlights (4-5 for hver fordelingstavle) til tilslutning af elektroderne til netværket.
Ved brug af dybe elektroder optøs frossen jord fra bunden og op til overfladen. For at gøre dette drives runde stålelektroder med en diameter på 12-19 mm (afhængig af deres længde og jordens hårdhed) i et skakternet mønster gennem hele tykkelsen af det frosne lag 15-20 cm ind i den optøede jord. I begyndelsen af afrimningen elektricitet passerer gennem den optøede jord, opvarmer den og optøer den del af det frosne lag, der ligger direkte ved siden af. Varmestrømmen, der gradvist øges i tykkelse fra bund til top, opvarmer således konsekvent den frosne jord, og næsten al den varme, der genereres af strømmen, bruges til at optø det frosne lag.
Denne metode til afrimning giver udover at reducere varmetabet en række andre fordele.
Som bekendt kan gravemaskiner udvikle frossen jordskorpe op til 25-40 cm tyk uden foreløbig løsning, hvilket gør det muligt at reducere dybden af optøet jord tilsvarende. Da de øverste lag af jord normalt er de mest komplekse og energikrævende, reducerer minedrift i uoptøet tilstand energiforbruget og fremskynder arbejdet.
Brugen af højere spænding gør det muligt at øge afstanden mellem elektroderne. Sidstnævnte ved en spænding på 220 V er taget til at være 0,5 m, og ved 380 V er det allerede 0,7 m.
Den nederste ende af elektroden skærpes, og den øverste ende bores gennem hul med en diameter på 3-4 mm, gennem hvilken en bar kobbertråd 25-30 cm lang føres; den ene ende af ledningen er svejset til elektroden, og den anden er forbundet til det elektriske netværk, efterfulgt af skiftende faser.
Hvis det er svært at drive elektroder, bores først brønde med en diameter, der er 1-2 mm mindre end den accepterede elektrodediameter.
Ifølge eksperimentelle data optøs ler med et fugtindhold på 18 % ved en frysedybde på 1,5 m og en strømspænding på 220 V på omkring 16 timer.
Det opvarmede område er markeret med et transportabelt hegn og multipliceret med advarselssignaler med et kategorisk forbud mod adgang til det.
Når du bruger en hvilken som helst metode til opvarmning af jorden, er det nødvendigt nøje at følge reglerne i den særlige "Instruktioner for brug af elektrisk opvarmning i byggeriet."
Afrimning med højfrekvente strømme. Frossen jord er permeabel for højfrekvente strømme, og dens opvarmning sker på grund af den varme, der genereres i jorden, når den placeres og skiftevis elektrisk felt høj frekvens.
Højfrekvensgeneratoren består af en step-up transformer, en ensretter, generatorrør, kondensatorer og et oscillerende kredsløb. Den mobile enhed er monteret i en trailer og får strøm fra et 220-380 V netværk eller fra et mobilt kraftværk.
Denne metode er mulig med en lille mængde arbejde, udvikling af skyttegrave og især under nødarbejde, når tidspunktet for deres færdiggørelse er en afgørende faktor.
Der er en et stort problem ved at gøre byggearbejde i den kolde årstid. Mange bygherrer er bekendt med dette problem og står konstant over for det.
Jordoverfladen, grus, ler, sand fryser, og fraktionerne fryser sammen, hvilket gør det umuligt at udføre gravearbejde uden ekstra tid.
Der er flere måder at tø jord på:
- 1. Brut force. Mekanisk ødelæggelse.
- 2. Optøning med varmepistoler.
- 3. Afbrænding. Iltfri forbrænding.
- 4. Afrimning ved hjælp af en dampgenerator.
- 5. Optøning med varmt sand.
- 6. Optøning med kemiske reagenser.
- 7. Opvarmning af jorden med termoelektriske måtter eller et el-varmekabel.
Hver af de ovennævnte metoder har sin egen svage sider. Lang, dyr, dårlig kvalitet, farlig osv.
Den optimale metode kan betragtes som en metode, der bruger en installation til opvarmning af jord og beton. Jorden opvarmes af væske, der cirkulerer gennem slanger lagt ud på en stor overflade.
Fordele i forhold til andre metoder:
- Minimal forberedelse af den opvarmede overflade
- Uafhængighed og autonomi
- Varmeslangen er ikke strømførende
- Slangen er helt tæt og er ikke bange for vand
- Slangen og det isolerende tæppe er modstandsdygtige overfor mekanisk påvirkning. Slangen er forstærket syntetisk fiber og har enestående fleksibilitet og trækstyrke.
- Brugbarheden og klarheden af udstyret til drift overvåges af indbyggede sensorer. En punktering eller brud på slangen er synlig visuelt. Problemet kan løses på 3 minutter.
- Der er ingen begrænsninger på den opvarmede overflade.
- Slangen kan lægges efter ønske
 |
Stadier af arbejdet med Wacker Neuson HSH 700 G overfladevarmeenhed:
Forberedelse af stedet.
Ryd den opvarmede overflade for sne.
Grundig rengøring vil reducere afrimningstiden med 30 %, spare brændstof og slippe af med snavs og overskydende smeltevand, der komplicerer det videre arbejde.
Udlægning af en slange med kølevæske.
Jo mindre afstanden er mellem svingene, jo mindre tid vil det tage at varme overfladen op. HSH 700G-enheden har slange nok til at opvarme et areal på op til 400 m2. Afhængigt af slangeafstanden kan det nødvendige areal og opvarmningshastighed opnås.
Dampspærre af det opvarmede område.
Brugen af en dampspærre er obligatorisk. Den udfoldede slange er dækket plastfilm overlap Filmen tillader ikke det opvarmede vand at fordampe. Smeltevand vil øjeblikkeligt smelte isen i de nederste lag af jorden.
Lægning af termisk isoleringsmateriale.
Isolering lægges over dampspærren. Jo mere grundigt den opvarmede overflade er isoleret, jo mindre tid tager det at varme jorden op. Udstyret kræver ikke specifik viden om færdigheder og langsigtet uddannelse af personale. Installations-, damp- og varmeisoleringsproceduren tager fra 20 til 40 minutter.
 |
Fordele ved teknologi ved hjælp af en installation til opvarmning af overflader
- Varmeoverførsel 94%
- Forudsigeligt resultat, fuldstændig autonomi
- Forvarmningstid 30 minutter
- Ingen risiko for elektrisk stød, skaber ikke magnetiske felter eller forstyrrer kontrolenheder
- Lægning af slangen fri form, ingen begrænsninger på terræn
- Nem betjening, kontrol, montering, opbevaring enestående fleksibilitet manøvredygtighed og vedligeholdelse
- Påvirker eller ødelægger ikke nærliggende kommunikation og miljøet
- HSH 700 G-enheden er certificeret i Rusland og kræver ikke særlige tilladelser til operatøren
Mulige anvendelser for Wacker Neuson HSH 700 G
- Jordoptøning
- Lægger kommunikation
- Opvarmning af betonen
- Varmer op komplekse strukturer(brosøjler osv.)
- Opvarmning af forstærkningsstrukturer
- Optøning af grus til udlægning af belægningssten
- Opvarmning af holdene forskallingsstrukturer
- Forebyggelse af isdannelse af overflader (tagbeklædning, fodboldbaner mv.
- Havearbejde (drivhuse og blomsterbede)
- Afsluttende arbejde på en byggeplads i den "kolde" periode
- Opvarmning af bolig- og erhvervslokaler
Overfladevarmeapparater fra Wacker Neuson er økonomiske og effektiv løsning for vinterperioden, så projekterne kan afsluttes til tiden.
I efteråret og foråret yder de også et uvurderligt bidrag til din virksomheds arbejdsbyrde: Disse enheder fremskynder trods alt mange teknologiske processer.
UPGO SPECT er designet til at løse en række problemer: varmer op inerte materialer om vinteren vandvarme og rumvarme.
Vi tilbyder damp-gas varmeanlæg der producerer opvarmning af inaktive materialer for BSU (sand, knust sten, grus, kalksten):
|
type installation |
Termisk kraft, |
RBU præstation kubikmeter blanding i timen |
pris, gnid. |
| UPGO SPECT-400 | 400 | 10-30 | fra 1.100.000 |
| UPGO SPECT-800 | 800 | 30-60 | fra 1.800.000 |
| UPGO SPECT-1200 | 1200 | 60-90 | fra 2.400.000 |
| UPGO SPECT-1600 | 1600 | 90-120 | fra 2.900.000 |
Tallene angiver det nominelle termisk kraft installationer i kilowatt.
Udstyret er fremstillet i overensstemmelse med vores patent og overensstemmelsescertifikat.
Hvordan varmer inerte dem?
(Udvalgsvejledning).
Teknologien til fremstilling af betonblandinger om vinteren er noget anderledes end teknologien til fremstilling af beton om sommeren.
Ved lave temperaturer miljø Fra -5°C og derunder opstår flere yderligere problemer:
- Temperaturen af de inerte materialer (sand, knust sten) er sådan, at der opstår betingelser for, at vandet fryser under blanding, og blandingen viser sig ikke.
- Indendørs betonanlæg Opvarmning er påkrævet for komfortabel drift af personale og enheder.
- Den færdige betonblanding skal leveres til byggeplads med en temperatur ikke lavere end 15°C. Blandere, der transporterer beton, er også fyldt med vand ved en temperatur på mindst 40°C.
Det første problem ved mild frost er delvist løst ved at bruge frostvæske tilsætningsstoffer og opvarmet vand. For det andet brugen af elektriske varmeapparater. Det tredje problem kan ikke løses uden brug af særlige midler.
Hvad kræves der for at producere beton om vinteren?
- Opvarmning af inaktive materialer (sand og knust sten) til en temperatur fra 5°C til 20°C.
- Opvarmning af vand til en temperatur fra 40°C til 70°C.
- Brug af et økonomisk rumvarmesystem.
Hvilke energikilder er tilgængelige til opvarmning af inerte stoffer og vand?
Lad os ikke overveje eksotiske energikilder som vindgeneratorer, solpaneler, termiske kilder etc. Lad os formulere problemet som følger:
Nødvendig for at arbejde ved lave temperaturer;
Der er intet centralvarmesystem;
Det er for dyrt at bruge strøm.
Hvordan opvarmer man inerte materialer?
De mest almindelige energikilder er gas og diesel, de fungerer godt sammen med automationssystemer. Det er muligt at bruge fyringsolie og fyringsolie. Brænde og kul bruges sjældnere på grund af automatiseringens kompleksitet.
Hvilket udstyr bruges til opvarmning af inerte materialer?
Industrien producerer installationer til opvarmning af sand, knuste sten, vand, drift på div fysiske principper. Fordele og ulemper ved installationerne er angivet nedenfor:
1. Opvarmning af inaktive materialer med varm luft.
Brændstof: diesel.
Fordele:
Lufttemperatur op til 400 °C
Små dimensioner;
Fejl:
Lav effektivitet (højt energiforbrug under drift, da luften ikke effektivt overfører varme til materialer, mest af varme slipper ud i atmosfæren);
Langsom opvarmning af inerte materialer (30-60 minutter);
Lavt lufttryk blæser ikke fine fraktioner og sand;
Der er ingen opvarmning af procesvand;
Bruges ikke til rumopvarmning.
2. Opvarmning af inaktive materialer med damp.
Brændstof: diesel.
Fordele:
Høj effektivitet;
Høj effektivitet af opvarmning af inerte materialer;
Hurtig opvarmning af inerte materialer (10-20 minutter);
Gennemsnitlige omkostninger;
Du kan opvarme vand;
Små dimensioner;
Elektrisk effekt op til 2 kW.
Fejl:
De skaber høj luftfugtighed af inerte materialer (på grund af dampkondensering fra 500 til 1000 kg i timen;
Højeffektive dampkedler med temperaturer over 115 °C og tryk over 0,7 kg/cm² reguleres;
Svært at bruge til rumopvarmning (den slukker, når betonværket er inaktivt).
3. Opvarmning af inerte materialer med registre varmt vand eller færge.
Brændstof: diesel eller centralvarme.
Fordele:
Høj effektivitet;
Ikke kompliceret, billigt udstyr;
Ingen teknisk godkendelse påkrævet;
Du kan opvarme vand;
Kan bruges til rumopvarmning;
Meget små dimensioner;
Elektrisk effekt op til 0,5 kW.
Fejl:
Kræver ofte reparation og vedligeholdelse af registre;
Lav effektivitet af opvarmning af inerte materialer;
Opvarmningsprocessen tager flere timer.
4. Turbomatics (opvarmning af inert damp-luftblanding med varmevekslere).
Brændstof: diesel.
Fordele:
Høj effektivitet;
Ingen teknisk godkendelse påkrævet;
Ingen registre;
Du kan varme vandet op.
Fejl:
Kompleks, dyrt udstyr;
Bruges ikke til rumopvarmning;
Store dimensioner;
Elektrisk effekt op til 18-36 kW (cyklisk).
5. Damp-gas installationer.
Opvarmning af inerte materialer med røggasser.
Brændstof: diesel.
Fordele:
Høj effektivitet;
Høj effektivitet af opvarmning af inerte materialer (10-20 minutter);
Ikke komplekst udstyr med gennemsnitlige omkostninger;
Ingen teknisk godkendelse påkrævet;
Ingen registre;
Blandingstemperatur op til 400 °C.
Kan bruges til rumopvarmning (der er en standby-tilstand);
Der er vandopvarmning til teknologiske behov og genopfyldningsblandere;
Små dimensioner.
Fejl:
Elektrisk effekt op til 18 kW (cyklisk).
For alle fem typer installationer kan lav- eller mellemtryksnaturgas bruges som brændstof, hvis det er tilgængeligt i udstyret gasbrændere. Koordinering med tekniske tilsynsmyndigheder, tilgængelighed af et projekt og undersøgelse er påkrævet.En betydelig del af Ruslands territorium ligger i zoner med lange og hård vinter. Men byggeri udføres året rundt, i denne henseende, omkring 15% af det samlede volumen jordarbejder skal udføres under vinterforhold og når jorden er frossen. Det særlige ved at udvikle jord i en frossen tilstand er, at når jorden fryser mekanisk styrke det øges, og udviklingen bliver sværere. Om vinteren øges arbejdsintensiteten af jordudvikling betydeligt ( håndlavet 4...7 gange, mekaniseret 3...5 gange), er brugen af nogle mekanismer begrænset - gravemaskiner, bulldozere, skrabere, gradere, på samme tid kan udgravninger om vinteren udføres uden skråninger. Vand, som forårsager mange problemer i den varme årstid, bliver en allieret med bygherrer, når det fryses. Nogle gange er der ikke behov for spuns, næsten altid i dræn. Afhængigt af specifikke lokale forhold anvendes følgende jordudviklingsmetoder:
■ beskyttelse af jorden mod frysning med efterfølgende udvikling ved hjælp af konventionelle metoder;
■ optøning af jord med dens udvikling i optøet tilstand;
■ udvikling af frossen jord med foreløbig løsning;
■ direkte udvikling af frossen jord.
5.11.1. Beskyttelse af jorden mod frysning
Denne metode er baseret på kunstig skabelse på overfladen af stedet, der er planlagt til udvikling om vinteren, et termisk isoleringsdæksel med udvikling af jord i optøet tilstand. Forebyggelse udføres indtil starten af stabil negative temperaturer, med forudgående fjernelse fra det isolerede område overfladevand. Følgende metoder til montering af en termisk isoleringsbelægning anvendes: foreløbig løsning af jorden, pløjning og harvning af jorden, krydsløsning, dækning af jordoverfladen med isolering mv.
Foreløbig løsning af jorden samt pløjning og harvning udføres på tærsklen til begyndelsen af vinterperioden i det område, der er beregnet til udvikling under vinterforhold. Ved løsning af jordoverfladen får det øverste lag en løs struktur med luftfyldte lukkede hulrum, der har tilstrækkelig varmeisoleringsegenskaber. Pløjning udføres med traktorplove eller rivere i en dybde på 30...35 cm, efterfulgt af harvning til en dybde på 15...20 cm. Denne behandling i kombination med det naturligt dannede snedække forsinker starten af jordfrysning med 1,5 måned, og for den efterfølgende periode reducerer den samlede frysedybde er ca. 73. Snedækket kan øges ved at flytte sne ind på stedet med bulldozere eller vejhøvle, eller ved at installere flere rækker snehegn lavet af gitterpaneler, der måler 2 X 2 m vinkelret på retningen af de fremherskende vinde i en afstand af 20...30 m række fra række.
Dyb løsning udføres med gravemaskiner til en dybde på 1,3. ..1,5 m ved at overføre den opgravede jord til det område, hvor jordkonstruktionen efterfølgende skal placeres.
Krydsløsning af overfladen til en dybde på 30...40 cm, hvis andet lag er placeret i en vinkel på 60...900, og hver efterfølgende gennemtrængning udføres med en overlapning på 20 cm. Sådan behandling, inklusive snedække, forsinker begyndelsen af jordfrysning med 2,5.. .3,5 måneder, den samlede frysedybde falder kraftigt.
Forbehandling af jordoverfladen ved mekanisk løsnelse er især effektiv til at isolere disse områder af jorden.
Dækning af jordoverfladen med isolering. Til dette bruges billige lokale materialer - træblade, tør mos, tørv, halmmåtter, spåner, savsmuld, sne. Den enkleste måde er at lægge disse isoleringsmaterialer med en lagtykkelse på 20...40 cm direkte på jorden. Sådan overfladeisolering bruges hovedsageligt til fordybninger med små arealer.
Shelter med luft hul. Det er mere effektivt at bruge lokale materialer i kombination med en luftspalte. For at gøre dette skal du lægge senge 8...10 cm tykke på jordens overflade, på dem er plader eller andet tilgængeligt materiale - grene, kviste, siv; et lag savsmuld el træspåner 15...20 cm tykke, hvilket beskytter dem mod at blive blæst væk af vinden. Et sådant husly er ekstremt effektivt under forholdene i det centrale Rusland; det beskytter faktisk jorden mod frysning hele vinteren. Det er tilrådeligt at øge arealet af ly (isolering) på hver side med 2...3 m, hvilket vil beskytte jorden mod at fryse ikke kun ovenfra, men også fra siderne.
Når jordudviklingen begynder, skal den udføres i et hurtigt tempo, straks til hele den nødvendige dybde og på små områder. I dette tilfælde skal det isolerende lag kun fjernes i det område, der udvikles, ellers vil der under hård frost hurtigt dannes en frossen jordskorpe, hvilket gør arbejdet vanskeligt.
5.11.2. Metode til optøning af jord med dens udvikling i optøet tilstand
Optøning sker på grund af termiske effekter og er karakteriseret ved betydelig arbejdsintensitet og energiomkostninger. Det bruges i sjældne tilfælde, når andre metoder er uacceptable eller uacceptable - nær eksisterende kommunikation og kabler, under trange forhold, under nød- og reparationsarbejde.
Optøningsmetoder er klassificeret efter retningen af varmeudbredelse i jorden og det anvendte kølemiddel (brændstofforbrænding, damp, varmt vand, elektricitet). I henhold til optøningsretningen er alle metoder opdelt i tre grupper.
Optøning af jorden fra top til bund. Varmen spredes i lodret retning fra dagoverfladen dybt ned i jorden. Metoden er den enkleste og kræver stort set ingen forberedende arbejde, bruges oftest i praksis, dog ud fra et synspunkt økonomisk forbrug energi er den mest ufuldkomne, da varmekilden er placeret i den kolde luftzone, derfor er betydelige energitab til det omgivende rum uundgåelige.
Optøning af jord fra bund til top. Varmen spredes fra den nedre grænse af den frosne jord til dagoverfladen. Metoden er den mest økonomiske, da lodning sker under beskyttelse af den frosne jordskorpe, og varmetab i rummet praktisk talt elimineres. Den nødvendige termiske energi kan delvist spares ved at efterlade den øverste jordskorpe i frossen tilstand. Den har den laveste temperatur, så den kræver meget energi til lodning. Men dette tynde lag jord på 10...15 cm vil nemt blive udviklet af en gravemaskine; maskinens kraft er nok til dette. Den største ulempe ved denne metode er behovet for at udføre arbejdskrævende forberedende operationer, hvilket begrænser omfanget af dens anvendelse.
Radial jordoptøning indtager en mellemposition mellem de to foregående metoder med hensyn til termisk energiforbrug. Varme spredes radialt i jorden fra lodret installerede varmeelementer, men for at installere dem og forbinde dem til arbejdet kræves betydeligt forberedende arbejde.
For at udføre optøning af jorden ved hjælp af en af disse tre metoder, er det nødvendigt først at rydde området for sne for ikke at spilde termisk energi på optøning, og det er uacceptabelt at overvåde jorden.
Afhængigt af det anvendte kølemiddel er der flere afrimningsmetoder.
Afrimning ved direkte forbrænding af brændstof. Hvis du om vinteren skal grave 1...2 huller, er den enkleste løsning at nøjes med et simpelt bål. Vedligeholdelse af en brand under et skift vil føre til optøning af jorden under den med 30...40 cm. Efter at have slukket ilden og godt isoleret opvarmningsområdet med savsmuld, vil optøning af jorden indad fortsætte på grund af den akkumulerede energi og under et skift kan nå en samlet dybde på op til 1 m. Hvis det er nødvendigt, kan du tænde bålet igen eller udvikle optøet jord og bygge bål i bunden af pit. Metoden bruges yderst sjældent, da kun en lille del af den termiske energi bruges produktivt.
Brandmetoden er anvendelig til udgravning af små skyttegrave, der anvendes en forbindelsesstruktur (fig. 5.41) fra en serie metalkasser afkortet type, hvorfra et galleri af den nødvendige længde let kan samles; i den første af dem er der installeret et forbrændingskammer til fast eller flydende brændstof (en ild lavet af træ, flydende og gasformigt brændstof brændt gennem en dyse). Termisk energi bevæger sig til udstødningsrøret i den sidste kasse, hvilket skaber det nødvendige træk, takket være hvilke varme gasser passerer langs hele galleriet, og jorden under kasserne opvarmes i hele længden. Det er tilrådeligt at isolere toppen af boksen, optøet jord bruges ofte som isolering. Efter ændringen fjernes enheden, strimlen af optøet jord dækkes med savsmuld, og yderligere lodning fortsætter på grund af varmen akkumuleret i jorden.
El-varme Essensen af denne metode er at føre en elektrisk strøm gennem jorden, som et resultat af hvilken den får en positiv temperatur. Der anvendes vandrette og lodrette elektroder i form af stænger eller båndstål. For den indledende bevægelse af elektrisk strøm mellem stængerne er det nødvendigt at skabe et ledende miljø. Et sådant medium kan være optøet jord, hvis elektroderne drives ned i jorden, indtil jorden tøer op, eller på overfladen af jorden, ryddet for sne, et lag savsmuld 15...20 cm tykt, fugtet med en saltvandsopløsning med en koncentration på 0,2-0,5 %, hældes. Til at begynde med fungerer det våde savsmuld som et ledende element. Under påvirkning af varme, der genereres i savsmuldslaget, opvarmes det øverste jordlag, smelter og selv bliver en strømleder fra en elektrode til en anden. Under påvirkning af varme tøer de underliggende jordlag op. Efterfølgende sker fordelingen af termisk energi hovedsageligt i jordtykkelsen; savsmulslaget beskytter kun det opvarmede område mod varmetab til atmosfæren, til hvilket formål det tilrådes at dække savsmuldslaget rulle materialer eller skjolde. Denne metode er ret effektiv i en dybde af jordfrysning eller optøning på op til 0,7 m. Elforbrug til opvarmning af 1 m3 jord varierer fra 150...300 kWh, temperaturen af opvarmet savsmuld overstiger ikke 80...90 ° C.
Ris. 5,41. Installation til optøning af jord med flydende brændstof:
A - generel form; b - diagram over boksens isolering; 1 - dyse; 2 - isolering (drys med optøet jord); 3 - kasser; 4 - udstødningsrør; 5 - hulrum af optøet jord
Optøning af jord med båndelektroder placeret på jordoverfladen, ryddet for sne og affald, jævnet om muligt. Enderne af strimmeljernet er bøjet opad med 15...20 cm for tilslutning til elektriske ledninger. Overfladen af det opvarmede område er dækket med et lag savsmuld 15...20 cm tykt, fugtet med en opløsning af natriumchlorid eller calcium med en konsistens på 0,2...0,5%. Da jord i frossen tilstand ikke er en leder, bevæger strømmen sig i første fase gennem savsmuld fugtet med opløsningen. Dernæst opvarmes det øverste jordlag og det optøede vand begynder at lede elektrisk strøm Over tid går processen dybere ned i jorden, og savsmuldet begynder at fungere som en termisk beskytter for det opvarmede område mod varmetab til atmosfæren . Savsmuld er normalt dækket af tagpap, glasin, skjolde og andre beskyttende materialer. Metoden er anvendelig i en opvarmningsdybde på op til 0,6...0,7 m, da spændingen falder ved større dybder, jorden sættes mindre intensivt i drift og opvarmes meget langsommere. Derudover er de tilstrækkeligt mættede med vand om efteråret, hvilket kræver mere energi for at gå over til en optøet tilstand. Energiforbruget varierer fra 50-85 kWh pr. 1 m3 jord.
Optøning af jord ved hjælp af stavelektroder (fig. 5.42). Denne metode udføres top-down, bottom-up og kombinerede metoder. Ved optøning af jorden med lodrette elektroder drives forstærkende jernstænger med en spids nedre ende ned i jorden i et skakternet mønster, normalt ved hjælp af en 4x4 m ramme med krydsspændte ledninger; afstanden mellem elektroderne er inden for 0,5-0,8 m.
Ris. 5,42. Optøning af jord med dybe elektroder:
a - fra bund til top; b - fra top til bund; 1 - optøet jord; 2 - frossen jord; 3 - elektrisk ledning; 4 - elektrode, 5 - lag vandtæt materiale; 6 - lag savsmuld; I-IV - optøningslag
Ved opvarmning fra top til bund ryddes overfladen først for sne og is, stængerne køres i jorden 20...25 cm, og der lægges et lag savsmuld opblødt i en saltopløsning. Når jorden varmes op, bliver elektroderne drevet dybere ned i jorden. Den optimale opvarmningsdybde vil være inden for 0,7...1,5 m. Varigheden af jordoptøning under påvirkning af elektrisk strøm er cirka 1,5...2,0 dage, hvorefter stigningen i optøningsdybden vil ske på grund af akkumuleret varme i yderligere 1 ...2 dage. Afstanden mellem elektroderne er 40...80 cm, energiforbrug i forhold til stripelektroder er reduceret med 15...20% og udgør 40...75 kWh pr. 1 m3 jord.
Ved opvarmning fra bund til top bores brønde, og elektroder indsættes til en dybde, der overstiger dybden af den frosne jord med 15...20 cm. Strømmen mellem elektroderne løber gennem den optøede jord under fryseniveauet; ved opvarmning, jorden opvarmer de overliggende lag, som også indgår i arbejdet. Med denne metode er et lag savsmuld ikke påkrævet. Energiforbruget er 15...40 kW/h pr. 1 m3 jord.
Tredje, kombineret metode, vil finde sted, når elektroderne er nedgravet i den underliggende optøede jord, og en savsmuldsfyldning imprægneret med en saltvandsopløsning anbringes på dagoverfladen. Det elektriske kredsløb vil lukke i top og bund, og jorden vil tø op fra top til bund og bund til top på samme tid. Da arbejdsintensiteten af det forberedende arbejde med denne metode er den højeste, kan brugen kun retfærdiggøres i undtagelsestilfælde, når accelereret optøning af jorden er påkrævet.
Afrimning med højfrekvente strømme. Denne metode gør det muligt kraftigt at reducere det forberedende arbejde, da den frosne jord forbliver ledende over for højfrekvente strømme, så der er ikke behov for stor indtrængning af elektroder i jorden og for installation af savsmuldsopfyldning. Afstanden mellem elektroderne kan øges til 1,2 m, det vil sige, at deres antal reduceres med næsten det halve. Processen med jordoptøning forløber relativt hurtigt. Den begrænsede anvendelse af metoden skyldes den utilstrækkelige produktion af højfrekvente strømgeneratorer.
En af de metoder, der nu har mistet sin effektivitet og er blevet erstattet af mere moderne, er optøning af jorden med damp- eller vandnåle. På denne dag er det nødvendigt at have kilder varmt vand og damp, ved en lav frysedybde på op til 0,8 m. Dampnåle er metalrør længde op til 2 m og diameter 25...50 mm. På nederste del rør er forsynet med en spids med huller med en diameter på 2...3 mm. Nålene forbindes til dampledningen med fleksible gummislanger, hvis de har haner. Nålene er begravet i brønde, der tidligere er blevet boret til en dybde, der svarer til ca. 70 % af tødybden. Brøndene er lukket med beskyttelseshætter udstyret med tætninger til passage af en dampnål. Damp tilføres under tryk på 0,06...0,07 MPa. Efter installation af de akkumulerede hætter er den opvarmede overflade dækket af et lag af termisk isoleringsmateriale, oftest savsmuld. Nålene placeres i et skakternet mønster med en centerafstand på 1-1,5 m.
Dampforbrug pr. 1 m3 jord er 50...100 kg. På grund af frigivelsen af latent fordampningsvarme fra damp i jorden er opvarmningen af jorden særlig intens. Denne metode kræver cirka 2 gange mere termisk energiforbrug end den vertikale elektrodemetode.
Optøning af jord ved hjælp af termiske elektriske varmeapparater. Denne metode er baseret på overførsel af varme til frossen jord ved kontaktmetode. Som hoved tekniske midler Der anvendes elektriske måtter, lavet af et specielt varmeledende materiale, gennem hvilket elektrisk strøm føres. Rektangulære måtter, hvis dimensioner kan dække en overflade på 4...8 m2, lægges på det optøede areal og tilsluttes en 220 V-elektricitetskilde.I dette tilfælde spredes den genererede varme effektivt fra top til bund i tykkelsen af den frosne jord, hvilket fører til dens optøning. Den tid, der kræves til optøning, afhænger af den omgivende temperatur og dybden af jordfrysning og er i gennemsnit 15-20 timer.
5.11.3. Udvikling af frossen jord med foreløbig løsning
Løsning af frossen jord med efterfølgende udvikling med jord- og jordflytningsmaskiner udføres efter den mekaniske eller eksplosive metode.
Mekanisk løsning af frossen jord ved hjælp af moderne højeffekt-entreprenørmaskiner bliver stadig mere udbredt. I overensstemmelse med miljøkrav, før vinterens udvikling af jord, er det nødvendigt at fjerne et lag af plantejord fra stedet, der er beregnet til udvikling med en bulldozer om efteråret. Mekanisk løsning er baseret på at skære, flække eller hugge frossen jord ved statisk (fig. 5.43) eller dynamisk handling.
Ris. 5,43. Løsning af frossen jord ved statisk påvirkning:
a - en bulldozer med aktive tænder, b - en gravemaskine-ripper, 1 - løsneretning
Under dynamisk påvirkning af jorden flækkes eller tilhugges den med hamre frit fald og retningsbestemt handling (fig. 5.44). Ved denne metode udføres løsning af jorden ved hjælp af fritfaldshamre (kugle- og kilehamre), ophængt i reb på gravemaskiners bomme, eller med retningsbestemte hamre, når løsningen udføres ved flisning af jorden. Løsning mekanisk giver mulighed for dets udvikling af jord- og jordflytnings- og transportmaskiner. Hammere, der vejer op til 5 tons, tabes fra en højde på 5...8 m: en kugleformet hammer anbefales at blive brugt til at løsne sandet og sandet lerjord, kilehamre - til lerholdige hamre (med en frysedybde på 0,5 ...0,7 m). Dieselhammere på gravemaskiner eller traktorer er meget brugt som retningshammere; de tillader ødelæggelse af frossen jord til en dybde på op til 1,3 m (fig. 5.45).
Den statiske påvirkning er baseret på den kontinuerlige skærekraft i den frosne jord af et specielt arbejdslegeme - en rivetand, som kan være arbejdsudstyret på en hydraulisk rendegraver eller være et redskab på kraftige traktorer.
Løsning med traktorbaserede statiske rivere involverer kvalitet vedhæftede filer en speciel kniv (tand), hvis skærekraft skabes på grund af traktorens trækkraft.
Maskiner af denne type er designet til lag-for-lag løsning af jord til en dybde på 0,3...0,4 m. Antallet af tænder afhænger af traktorens effekt med en minimum traktoreffekt på 250 hk. en tand bruges. Løsning af jorden udføres ved parallelle lag-for-lag gennemføringer hver 0,5 m med efterfølgende tværgående gennemføringer i en vinkel på 60...900 til de foregående. Løs jord flyttes til lossepladsen ved hjælp af bulldozere. Det er tilrådeligt at fastgøre tilbehør direkte til bulldozeren og bruge den til selvstændigt at flytte løsnet jord (se fig. 5.21). Ripperens produktivitet er 15...20 m3/h.
Statiske ripperes evne til at udvikle frossen jord lag for lag gør det muligt at bruge dem uanset dybden af jordens frysning. Moderne rivere baseret på traktorer med bulldozerudstyr, takket være deres brede teknologiske muligheder, finder bred anvendelse i byggeriet. Dette skyldes deres høje effektivitet. Således er omkostningerne ved at udvikle jord ved hjælp af rippere 2...3 gange lavere sammenlignet med den eksplosive metode til at løsne. Disse maskiners løsnedybde er 700...1400 mm.
Fig.5.45. Ordning for fælles drift af en dieselhammer og en gravemaskine med lige skovl
Eksplosionsløsning af frossen jord er effektiv til udvikling af betydelige mængder frossen jord. Metoden anvendes hovedsageligt i ubebyggede områder, og i begrænsede områder - med brug af shelters og eksplosionslokalisatorer (tunge lastplader).
Afhængigt af dybden af jordfrysning udføres sprængningsoperationer (fig. 5.46):
■ ved hjælp af metoden med hul- og spalteladninger ved en jordfrysningsdybde på op til 2 m;
■ ved metoden med borehuls- og spalteladninger ved en frysedybde på over 2 m.
Huller bores med en diameter på 22...50 mm, huller - 900...1100 mm, afstanden mellem rækkerne er taget fra 1 til 1,5 m. Slidser i en afstand på 0,9... 1,2 m fra hinanden skæres med en skæremaskine.Fræseforme eller stangmaskiner. Af de tre tilstødende spalter er sprængstof kun placeret i den midterste; de ydre og mellemliggende spalter tjener til at kompensere for forskydningen af frossen jord under en eksplosion og til at reducere den seismiske effekt. Revnerne fyldes med aflange eller koncentrerede ladninger, hvorefter de dækkes med smeltet sand ovenpå. Hvis det forberedende arbejde udføres med høj kvalitet under sprængningsprocessen, knuses den frosne jord fuldstændigt uden at beskadige grubens eller rendens vægge.
Ris. 5,46. Metoder til at løsne frossen jord ved eksplosion:
a - sprænghulsladninger; b - det samme, godt; c - det samme, kedel; g - det samme, småkammeret; d, f - det samme, kammer; g - det samme, slidset; 1 - sprængladning; 2 - stope; 3 - ansigt bryst; 4 - ærme; 5 - pit; b - adit; 7 - arbejdsslids; 8 - kompensationsplads
Jorden, der løsnes ved eksplosioner, udvikles af gravemaskiner eller jordflytningsmaskiner.
5.11.4. Direkte udvikling af frossen jord
Udvikling (uden foreløbig løsning) kan udføres ved to metoder - blok og mekanisk.
Blokudviklingsmetoden er anvendelig til store arealer og er baseret på, at fastheden af frossen jord brydes ved at skære den i blokke. Ved hjælp af tilbehør på en traktor - en stangmaskine - skæres jorden med indbyrdes vinkelrette gennemføringer i blokke 0,6...1,0 m brede (fig. 5.47). For lave frysedybder (op til 0,6 m) er det nok kun at lave langsgående snit.
Stangmaskiner, der skærer slidser, har en, to eller tre skærekæder monteret på traktorer eller rendegravere. Stangmaskiner giver dig mulighed for at skære revner 1,2...2,5 m dybe i frossen jord. De bruger ståltænder med en skærende kant lavet af en holdbar legering, som forlænger deres levetid, og når de er slidte eller slidte, kan du hurtigt udskifte dem . Afstanden mellem stængerne tages afhængigt af jorden på 60... 100 cm Udviklingen udføres ved hjælp af rendegravere med en skovl med stor kapacitet, eller jordblokke slæbes fra det udgravede sted til en losseplads ved hjælp af bulldozere eller grantorer .
Fig.5.47. Skema for udvikling af blokjord:
a - skære slidser med en stangmaskine; b - det samme, hvor blokkene fjernes af en traktor; c - udvikling af en pit med fjernelse af blokke af frossen jord ved hjælp af en kran; I - lag af frossen jord; 2 - skærekæder (stænger); 3 - gravemaskine; 4 - revner i frossen jord; 5 - hakkede jordblokke; 6 - blokke flyttet fra stedet; 7 - kranborde; 8 - køretøj; 9 - tanggreb; 10 - byggekran; 11 - traktor
Den mekaniske metode er baseret på kraft og oftere i kombination med stød- eller vibrationspåvirkninger på frossen jord. Metoden er implementeret ved hjælp af konventionelle jord- og jordflytnings-transportmaskiner og maskiner med arbejdsdele specielt designet til vinterforhold (fig. 5.48).
Konventionelle produktionsmaskiner anvendes i indledende periode vintre, hvor dybden af jordfrysning er ubetydelig. En frem- og rendegraver kan udgrave jord i en frysedybde på 0,25...0,3 m; med en spand med en kapacitet på mere end 0,65 m3-0,4 m; trækline gravemaskine - op til 0,15 m; bulldozere og skrabere er i stand til at udvikle frossen jord til en dybde på 15 cm.
Ris. 5,48. Mekanisk metode direkte jordudvikling:
a - gravemaskine skovl med aktive tænder; b - udvikling af jord med en rendegraver og en gribe- og tanganordning; c - jord- og fræsemaskine; 1 - slev; 2 - spand tand; 3 - trommeslager; 4 - vibrator; 5 - gribe- og tanganordning; b - bulldozerblad; 7 - hydraulisk cylinder til at hæve og sænke arbejdslegemet; 8 - arbejdslegeme (mølle)
Til vinterforhold er der udviklet specialudstyr til gravemaskiner med én skovl - skovle med vibro-slagvirkende tænder og skovle med gribe-tang. Energiforbruget til at skære jord er cirka 10 gange mere end til flishugning. Montering i skærkant Gravemaskineskovle og vibrationspåvirkningsmekanismer, der ligner en hammerhammer, giver gode resultater. På grund af den for store skærekraft kan sådanne gravemaskiner med én skovl udvikle frossen jord lag for lag. Processen med at løsne og udgrave jorden viser sig at være den samme.
Jordudvikling udføres også ved hjælp af multi-spand gravemaskiner, specielt designet til at grave skyttegrave i frossen jord. Til dette formål er der en speciel skæreværktøj i form af hugtænder, tænder eller kroner med hårdmetalindlæg, monteret på spande. I fig. 5.48, og viser arbejdskroppen af en gravemaskine med flere skovle med aktive tænder til udvikling af stenet og frossen jord.
Lag-for-lag udvikling af jord kan udføres med en specialiseret jord- og fræsemaskine, som fjerner spåner i op til 0,3 m dyb og 2,6 m bred.
Indlæser...