Найден новый способ упрочнения грунта на стройке

Ученые Новосибирского государственного технического университета (НГТУ) создали технологию упрочнения грунта при строительных работах с помощью переменного электрического тока. Новый способ позволит не только эффективно удалять влагу в пористых средах, но и уменьшить энергозатраты на сам процесс в 11 раз, сообщили в пресс-службе вуза.

Как отмечает профессор кафедры электротехнических комплексов вуза Евгений Порсев, в грунтах, которые не проводят ток, на границе между твердыми частицами и водой образуется особый "двойной слой" электричества. Это происходит потому, что на поверхности твердых частиц есть незаполненные связи, которые притягивают заряженные частицы из воды. Толщина этого слоя очень маленькая и составляет всего 3-5 диаметров молекулы воды.

"При наложении внешнего электрического поля двойной электрический слой приходит в движение, увлекая за собой окружающую воду, - происходит массоперенос воды в неподвижном скелете грунта. Это явление создания гидравлического напора под действием электрического поля называют электроосмосом. С помощью данного способа можно обезвоживать влажный грунт, что увеличит его плотность, прочность и несущую способность, предотвратит деформации и просадку под весом сооружений, а также обеспечит устойчивость фундаментов", - рассказали в пресс-службе.

Снижение водопроницаемости особенно критично для глинистых почв, склонных к набуханию. Технология электроосмотического обезвоживания может использоваться, например, при строительстве метрополитена для стабилизации почвы и снижения уровня грунтовых вод. Суть разрабатываемого в НГТУ метода заключается в применении асимметричного переменного тока для электроосмотического обезвоживания грунта.

Как объясняет Порсев, при осушении грунта постоянным током возникают процессы, мешающие движению воды. Из за этого растет электрическое сопротивление грунта, и влага распределяется неравномерно, создавая зоны с низкой проводимостью, что может привести к затуханию процесса. Кроме того, электрическое поле поляризуется, появляется напряжение, которое действует навстречу основному. Чтобы его преодолеть, требуется много энергии, из-за чего расходы электроэнергии на осушение грунта растут.

"Асимметричный переменный ток создает импульсы разной полярности, что обеспечивает более равномерное осушение грунта", - пояснил ученый.

В ходе исследований были проведены эксперименты с несколькими сортами глинозема. Результаты показали, что энергетическая эффективность метода практически в 11 раз выше, чем на постоянном токе (затрат энергии на процесс обезвоживания требуется в 11 раз меньше), отметили в НГТУ.