8 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Прогрев грунта в зимнее время огнем

Как зимой отогреть грунт на стройплощадке

С наступлением холодного времени года строительные работы прекращают. Если учесть, что солидная часть территории нашей страны расположена в зонах с суровой и продолжительной зимой, даже приблизительный подсчет выявит огромные потери времени при таком подходе. Однако варианты отогрева грунта при отрицательной температуре все же существуют. В целом до 25 % земляных работ уже сейчас выполняют именно зимой.

Когда нужна такая процедура

Земляные работы зимой могут проводить для устройства фундаментов, а также прокладки или ремонта различных коммуникаций. Прогрев грунта не только значительно облегчает и ускоряет его выемку, но и исключает риск повреждения, например, телефонных или электрических кабелей. Актуален такой подход для глинистых и суглинистых видов почвы.

Существующие методы прогрева грунта

Существует несколько технологий для успешного выполнения земляных работ зимой. Каждая из них имеет свои достоинства и недостатки.

Горячий песок

В качестве такого материала применяют обычный карьерный песок. Его нагревают в заводских условиях до температуры 180–250 °C, а затем доставляют автотранспортом и высыпают в требуемом месте. Для уменьшения теплопотери песок рекомендуют утеплить. Ориентировочное время отогрева составляет 24 часа. После этого остывший теплоноситель можно убирать и в дальнейшем использовать для других целей. В среднем 1 м 3 такого материала хватает для обработки площадки размером 4 м 2 . Применение горячего песка в строительстве для прогрева грунта считается одним из самых недорогих и эффективных способов.

Огонь

Подготовка к земляным работам с помощью открытого огня возможна только на небольших участках. Для этой цели даже создано специальное устройство, состоящее из цепочки открытых резервуаров. Первый из них служит камерой сгорания, а последний укомплектован вытяжной трубой. Возникающая тяга способствует прохождению продуктов сгорания вдоль всей цепочки и одновременному прогреву грунта под ней. Работает установка на любом жидком или твердом топливе. При этом сам процесс достаточно длительный, требует обязательного контроля, сопровождается большими потерями тепла, а его проведение в городской черте невозможно.

Парниковый эффект

Этот способ подходит для отогрева почвы на сравнительно больших участках. В качестве теплоносителя чаще всего используют воду. Ее нагревают в передвижном тепловом генераторе или пиролизном котле до температуры 70–90 °C и затем прокачивают через гибкие рукава, уложенные на грунт. Для получения парникового эффекта их накрывают пленкой и теплоизоляционными матами. Максимальная скорость размораживания грунта таким методом – 60 см в сутки. Из минусов можно выделить высокую стоимость подобных установок и необходимость постоянного контроля их работы.

Паровые иглы

Иглами называют металлические трубы диаметром 25–50 мм и длиной 1,5–2 м. Они снабжены наконечниками с отверстиями диаметром 2–3 мм и соединены гибкими шлангами для подачи пара, нагретого до температуры выше 100 °C. Иглы устанавливают в шахматном порядке на расстоянии 1–1,5 м друг от друга в заранее пробуренные скважины. После этого в них под давлением до 0,07 МПа подают горячий пар. Этот метод оправдан при глубине будущей траншеи или котлована 1,5 м и более. Таким способом грунт прогревается за несколько часов.

Недостатками метода является необходимость применения генератора пара, сложность подготовительных работ, наличие большого количества конденсата (примерно 35 л на каждый обработанный м 2 поверхности) и потребность постоянного контроля процесса.

ТЭНы (электронагреватели)

Для применения этого способа применяют запаянные с одной стороны металлические трубы диаметром 50–60 мм и длиной до 1 м. Как и паровые иглы, их устанавливают в заранее пробуренные в шахматном порядке скважины на расстоянии примерно 1 м друг от друга. Внутрь труб, не касаясь их стенок, помещают нагревательные элементы, а затем заливают теплопроводящий диэлектрик. После этого на ТЭНы подают электроток, запускающий процесс оттаивания грунта. Он занимает около 48 часов. При этом на 1 м 3 почвы расходуется до 42 кВт·ч электроэнергии. В целом этот способ эффективный, но сложный и затратный.

Электрические маты

По-другому такие изделия называют термоматами. Их изготавливают на основе пленок, излучающих тепло в инфракрасном диапазоне. Такие изделия способны нагревать почву до 70 °C. Для начала работы необходимо расчистить площадку от снега, уложить на грунт термоматы и включить их. Для прогрева почвы на глубину 80 см потребуется до 32 часов. При этом средний расход энергии составляет 0,5 кВт·ч на 1 м 2 . Такие устройства являются легкими и удобными при эксплуатации, но они нуждаются в источнике питания, легко повреждаются и требуют постоянного контроля.

Стальные электроды

Этот метод прогрева грунта может быть реализован двумя способами:

  1. Для обработки почвы на глубину до 70 см применяют электроды в виде стальных полос. Их края предварительно загибают вверх для подключения проводов. Полосы укладывают на грунт и сверху засыпают слоем опилок толщиной до 20 см. Для повышения проводимости опилки смачивают слабым солевым раствором. После этого на полосы подается напряжение.
  2. Для прогрева почвы на глубину более 70 см используют электроды в виде стальных стержней. Их забивают в грунт в шахматном порядке на расстоянии ориентировочно 0,5–1 м друг от друга. После этого на них подают напряжение для запуска процесса прогрева. По мере оттаивания стержни забивают все глубже.

В обоих случаях вся процедура занимает около 30 часов. При этом расход электроэнергии составляет порядка 60 кВт·ч на обработку 1 м 3 грунта. Для реализации этого метода требуется наличие источника питания. Кроме того, он нуждается в постоянном контроле поскольку нельзя исключать опасность поражения электрическим током.

Рефлекторные печи

Действие рефлекторных или отражательных печей основано на фокусировке инфракрасных лучей от спиралей накаливания на определенном участке земли. Их запитывают от сети напряжением 220 или 380 В. Подобные установки отличаются мобильностью, а весь процесс прогрева с их применением занимает не более 10 часов. При этом средний расход электроэнергии на прогрев 1 м 3 грунта составляет примерно 50 кВт·ч. Из недостатков следует отметить необходимость наличия мощного источника тока и малую площадь оттаивания.

Химические реагенты

Для реализации этого метода в грунте бурят шурфы требуемой глубины на расстоянии 0,5–1 м друг от друга в шахматном порядке. После в них заливают раствор хлористого натрия. Весь процесс размораживания занимает до 8 дней. Он не требует постоянного контроля и достаточно прост, но последствием его применения является экологическое загрязнение почвы. Вырастить что-либо на ней в дальнейшем уже не получится.

В данном случае прогрев грунта выполняют с помощью токов высокой частоты. Это самый быстрый способ, но он требует использования сложного и дорогостоящего оборудования, поэтому бытового применения не имеет.

Заключение

Таковы все существующие на сегодняшний день способы прогрева грунта. Самым простым и наименее затратным из них обоснованно считают применение горячего песка.

Особенности оттаивания грунта при строительных работах в зимний период.

Существует одна большая проблема при выполнении строительных работах в холодный период года. С такой проблемой знакомы и постоянно сталкиваются многие строители.
Поверхность земли, гравия, глины, песка промерзает, а фракции смерзаются, что не дает возможности, без дополнительных затрат времени выполнять земляные работы.

Существует несколько способов оттаивания грунта:

  1. Грубая сила. Механическое разрушение.
  2. Протаивание с помощью тепловых пушек.
  3. Прожиг. Безкислородное горение.
  4. Оттаивание с помощью парогенератора.
  5. Оттаивание раскаленным песком.
  6. Оттаивание химическими реагентами.
  7. Прогрев грунта термоэлектрическими матами или греющим электрическим кабелем.

Каждый из приведенных выше способов, имеет свои слабые стороны. Долго, дорого, некачественно, опасно и т.п.
Оптимальным же способом, можно признать метод с использованием Установки для прогрева грунта и бетона. Землю прогревает жидкость, циркулирующая по шлангам, разложенным на большой поверхности.

Преимущества перед другими методами:

  • Минимальна подготовка прогреваемой поверхности
  • Независимость и автономность
  • Прогревающий шланг не находится под напряжением
  • Шланг полностью герметичен, не боится воды
  • Шланг и теплоизоляционное покрывало устойчивы к механическому воздействию. Шланг армирован синтетическим волокном и обладают исключительной гибкостью и прочностью на разрыв.
  • Исправность и готовность оборудования к работе контролируется встроенными датчиками. Прокол или разрыв шланга заметен визуально. Неисправность можно устранить за 3 минуты.
  • Нет ограничений по прогреваемой поверхности.
  • Шланг можно укладывать произвольно

Этапы проведения работ с использованием установки для прогрева поверхностей Wacker Neuson HSH 700 G:

Подготовка площадки.
Расчистить прогреваемую поверхность от снега.
Тщательная расчистка позволит сократить время оттаивания на 30%, сэкономит топливо, избавит от грязи и лишней талой воды затрудняющей дальнейшее ведение работ.

Укладка шланга с теплоносителем.
Чем меньше расстояние между витками, тем меньше времени потребуется на прогрев поверхности. В установке HSH 700G шланга достаточно, чтобы прогреть площадь до 400 м2. В зависимости от межшлангового расстояния можно добиться нужной площади и скорости прогрева.

Читать еще:  Большой садовый стол своими руками

Пароизоляция прогреваемого участка.
Использование пароизоляции обязательно. Разложенный шланг накрывают полиэтиленовой пленкой внахлест. Пленка не позволит нагретой воде испариться. Талая вода моментально растопит лед в нижних слоях грунта.

Укладка теплоизоляционного материала.
На пароизоляцию укладывается утеплитель. Чем тщательнее будет изолированна прогреваемая поверхность тем меньше потребуется времени , чтобы прогреть грунт. Оборудования не требует специфических знаний навыков и длительного обучения персонала. Процедура укладки, паро и теплоизоляции занимает от 20 до 40 минут.

Преимущества технологии с использованием установки для прогрева поверхностей

  • Теплопередача 94%
  • Прогнозируемый результат, полная автономность
  • Время подготовки к прогреву 30 минут
  • Нет опасности поражения электрическим током, не создает магнитных полей и помех для приборов контроля
  • Укладка шланга в произвольной форме, нет ограничений по рельефу местности
  • Простота эксплуатации, контроля, сборки, хранения исключительная гибкость маневренность и ремонтопригодность
  • Не оказывает влияния и разрушения на близлежащие коммуникации и окружающую среду
  • Установка HSH 700 G сертифицирована в России и не требует специальных допусков для оператора

Возможные способы применения установки Wacker Neuson HSH 700 G

  • Оттаивание грунта
  • Прокладка коммуникаций
  • Прогрев бетона
  • Прогрев сложных конструкций (мосты колонны и т.д.)
  • Прогрев арматурных конструкций
  • Оттаивание гравия для укладки брусчатки
  • Прогрев сборных опалубочных конструкций
  • Предотвращение обледенения поверхностей (кровля, футбольные поля и т.д.
  • Садоводство (теплицы и цветники)
  • Отделочные работы на строительной площадки в «холодный» период
  • Отопление жилых и нежилых помещений

Устройства для прогрева поверхностей от компании Wacker Neuson – это экономичное и эффективное решение для зимнего периода, позволяющее сдавать проекты в срок.
Осенью и весной они также вносят неоценимый вклад в загрузку Вашего предприятия: ведь эти устройства ускоряют множество технологических процессов.

Разработка грунта в зимних условиях

Значительная часть территории России расположена в зонах с продолжительной и суровой зимой. Однако строительство здесь ведется круглый год, в связи с чем примерно 20% общего объема земляных работ приходится выполнять при мерзлом состоянии грунта.

Для мерзлых грунтов характерным является значительное увеличение трудоемкости их разработки вследствие повышенной механической прочности. Кроме того, мерзлое состояние грунта усложняет технологию, ограничивает применение некоторых типов землеройных (экскаваторов) и землеройно-транспортных (бульдозеров, скреперов, фейдеров) машин, уменьшает производительность транспортных средств, способствует быстрому износу деталей машин, особенно их рабочих органов. В то же время временные выемки в мерзлом грунте можно разрабатывать без откосов.

В зависимости от конкретных местных условий разработку грунта в зимних условиях осуществляют следующими методами: 1) предохранением грунта от промерзания и последующей разработкой обычными методами, 2) разработкой грунта в мерзлом состоянии с предварительным рыхлением, 3) непосредственной разработкой мерзлого грунта, 4) оттаиванием фунта и его разработкой в талом состоянии.

Предохранение грунта от промерзания осуществляют рыхлением поверхностных слоев, укрытием поверхности различнымиутеплителями, пропиткой фунта солевыми растворами.

Рыхление грунта вспахиванием и боронованием производят на участке, предназначенном для разработки в зимних условиях. В результате верхний слой фунта приобретает рыхлую структуру с замкнутыми пустотами, заполненными воздухом, которая обладает достаточными термоизоляционными свойствами. Вспашку ведут факторными плугами или рыхлителями на глубину 20. 35 см с последующим боронованием на глубину 15. 20 см в одном направлении (или в перекрестных направлениях), что повышает термоизоляционный эффект на 18. 30%.

Укрытие поверхности грунта выполняют термоизоляционными материалами, желательно из дешевых местных материалов: древесных листьев, сухого мха, торфяной мелочи, соломенных матов, шлака, сфужек и опилок, укладываемых слоем 20. 40 см непосредственно по фунту. Поверхностное утепление фунта применяют в основном для небольших по площади выемок.

Рыхление мерзлого грунта с последующей разработкой землеройными или землеройно-фанспортными машинами осуществляют механическим или взрывным методом.

Механическое рыхление базируется на резании, раскалывании или сколе слоя мерзлого грунта статическим или динамическим воздействием.

Статическое воздействие основано на воздействии непрерывного режущего усилия в мерзлом грунте специальным рабочим органом — зубом. Для этого применяют специальное оборудование, у которого непрерывное режущее усилие зуба создается за счет тягового усилия трактора-тягача. Машины этого типа производят послойную проходку мерзлого грунта, обеспечивая за каждую проходку глубину рыхления порядка 0,3. 0,4 м. Рыхлят грунт параллельными (примерно через 0,5 м) проходками с последующими поперечными проходками под углом 60. 90° к предыдущим. Производительность рыхлителя 15. 20 м3/ч. В качестве статических рыхлителей применяют гидравлические экскаваторы с рабочим органом — зубом-рыхлителем.

Возможность послойной разработки мерзлого фунта делает статические рыхлители применимыми независимо от глубины промерзания.

Динамическое воздействие основано на создании ударных нафу-зок на открытой поверхности мерзлого фунта. Этим способом фунт разрушают молотами свободного падения (рыхление раскалыванием) либо молотами направленного действия (рыхление сколом). Молот свободного падения может иметь форму шара или клина массой до 5 т, подвешиваемого на канате к стреле экскаватора и сбрасываемого с высоты 5. 8 м. Шары рекомендуется применять при рыхлении песчаных и супесчаных фунтов, а клинья — глинистых (при глубине промерзания 0,5. 0,7 м).

В качестве молота направленного действия широко применяют дизель-молоты, используемые в качестве навесного оборудования к экскаватору или трактору. Дизель-молоты позволяют разрушать фунт на глубину до 1,3 м.

Рыхление взрывом эффективно при глубинах промерзания 0,4. 1,5 м и более и при значительных объемах разработки мерзлого фунта. Его применяют преимущественно на незастроенных участках, а на застроенных офаниченно — с использованием укрытий и локализаторов взрыва (тяжелых прифузочных плит). При рыхлении на глубину до 1,5 м применяют шпуровой и щелевой методы, а при больших глубинах — скважинный или щелевой. Щели на расстоянии 0,9. 1,2 м одна от другой нарезают щеленарезными машинами фрезерного типа или баровыми машинами. Из трех соседних щелей заряжается одна средняя, крайние и промежуточные щели служат для компенсации сдвига мерзлого фунта во время взрыва и для снижения сейсмического эффекта. Заряжают щели удлиненными или сосредоточенными зарядами, после чего их забивают песком. При взрывании мерзлый фунт полностью дробится, не повреждая стенок котлована или траншеи.

Непосредственная разработка мерзлого грунта (безпредварительного рыхления) ведется двумя методами: блочным и механическим.

Блочный метод основан на том, что монолитность мерзлого грунта нарушается с помощью разрезки его на блоки, которые затем удаляют экскаватором, строительным краном или трактором. Разрезку на блоки выполняют по взаимно перпендикулярным направлениям. При малой глубине промерзания (до 0,6 м) достаточно сделать только продольные прорезы. Глубина прорезаемых в мерзлом слое щелей должна составлять примерно 80% от глубины промерзания, так как ослабленный слой на границе мерзлой и талой зон не является препятствием для отрыва блоков от массива. Расстояние между нарезанными щелями зависит от размеров кромки ковша экскаватора (размеры блоков должны быть на 10. 15% меньше ширины зева ковша экскаватора). Для отгрузки блоков применяют экскаваторы с ковшами вместимостью 0,5 м3 и выше, оборудованные преимущественно обратной лопатой, так как выгрузка блоков из ковша прямой лопатой сильно затруднена.

Механический метод основан на силовом (иногда в сочетании с ударным или вибрационным) воздействии на массив мерзлого грунта. Реализуется применением как обычных землеройных и землеройно-транспортных машин, так и машин, оборудованных специальными рабочими органами.

Обычные машины применяют при небольшой глубине промерзания фунта: экскаваторы прямая и обратная лопаты с ковшом вместимостью до 0,65 м3 — 0,25 м, то же, с ковшом вместимостью до 1,6 м3 — 0,4 м, экскаваторы-драглайны — до 0,15 м, бульдозеры и скреперы — 0,05. 0,1 м.

Для расширения области применения в зимнее время одноковшовых экскаваторов начато применение специального оборудования: ковшей с виброударными активными зубьями и ковшей с захватно-клещевым устройством. За счет избыточного режущего усилия такие одноковшовые экскаваторы могут послойно разрабатывать массив мерзлого фунта, объединяя процессы рыхления и экскавации в единый.

Послойную разработку грунта осуществляют специализированной землеройно-фрезерной машиной, снимающей «стружку» толщиной до 0,3 м и шириной 2,6 м. Перемещение разработанного мерзлого грунта производят бульдозерным оборудованием, входящим в комплект машины.

Оттаивание мерзлого грунта осуществляют тепловыми способами, характеризующимися значительной трудоемкостью и энергоемкостью. Поэтому тепловые способы применяют только в тех случаях, когда другие эффективные методы недопустимы или неприемлемы, а именно: вблизи действующих подземных коммуникаций и кабелей, при необходимости оттаивания промерзшего основания, при аварийных и ремонтных работах, в стесненных условиях (особенно в условиях технического перевооружения и реконструкции предприятий).

Способы оттаивания мерзлого грунта классифицируют как по направлению распространения теплоты в грунте, так и по применяемому виду теплоносителя.

По направлению распространения теплоты в грунт можно выделить следующие три способа оттаивания грунта.

Способ оттаивания грунта сверху вниз неэффективен, так как источник теплоты размещается в зоне холодного воздуха, что вызывает большие потери теплоты. В то же время этот способ достаточно легко и просто осуществить, так как он требует минимальных подготовительных работ.

Читать еще:  Денежное дерево вянут ветки

Способ оттаивания грунта снизу вверх требует минимального расхода энергии, так как оттаивание происходит под защитой льдоземляной корки и теплопотери при этом практически исключаются. Главный недостаток этого способа — необходимость выполнения трудоемких подготовительных операций, что ограничивает область его применения.

При оттаивании грунта по радиальному направлению теплота распространяется в фунте радиально от вертикально установленных профевающих элементов, пофуженных в фунт. Этот способ по своим экономическим показателям занимает промежуточное положение между двумя ранее описанными, а для своего осуществления требует также значительных подготовительных работ.

По виду теплоносителя различают следующие основные способы оттаивания мерзлых грунтов.

Огневой способ применяют для отрывки зимой небольших траншей. Для этого экономично использовать звеньевой агрегат, состоящий из рядаметаллических коробов в форме разрезанных по продольной оси усеченных конусов, из которых собирают сплошную галерею. Первый из коробов представляет собой камеру сгорания, в которой сжигают твердое или жидкое топливо. Вытяжная труба последнего короба обеспечивает тягу, благодаря которой продукты сгорания проходят вдоль галереи и прогревают расположенный под ней грунт. Для уменьшения теплопотерь галерею обсыпают слоем талого грунта или шлака. Полосу оттаявшего грунта засыпают опилками, а дальнейшее оттаивание вглубь продолжается за счет аккумулированной в грунте теплоты.

Способ электропрогрева основан на пропуске тока через разогреваемый материал, в результате чего он приобретает положительную температуру. Основными техническими средствами являются горизонтальные или вертикальные электроды.

При оттаивании грунта горизонтальными электродами по поверхности грунта укладывают электроды из полосовой или круглой стали, концы которых отгибают на 15. 20 см для подключения к проводам. Поверхность отогреваемого участка покрывают слоем опилок толщиной 15. 20 см, которые смачивают солевым раствором с концентрацией 0,2. 0,5% с таким расчетом, чтобымасса раствора была не менее массы опилок. Вначале смоченные опилки являются токопроводящим элементом, так как замерзший грунт не является проводником. Под воздействием теплоты, генерируемой в слое опилок, оттаивает верхний слой грунта, который превращается в проводник тока от электрода к электроду. После этого под воздействием теплоты начинает оттаивать следующий слой грунта, а затем нижележащие слои. В дальнейшем опилочный слой защищает отогреваемый участок от потерь теплоты в атмосферу, для чего слой опилок покрывают толем или щитами. Этот способ применяют при глубине промерзания фунта до 0,7 м, расход электроэнергии на отогрев 1 м3 грунта колеблется от 150 до 300 МДж, температура в опилках не превышает 8О. 9О°С.

Оттаивание грунта вертикальными электродами осуществляют с применением стержней из арматурной стали с заостренными нижними концами. При глубине промерзания 0,7 м их забивают в грунт в шахматном порядке на глубину 20. 25 см, а по мере оттаивания верхних слоев грунта погружают на большую глубину. При оттаивании сверху вниз необходимо систематически убирать снег и устраивать опилочную засыпку, увлажненную солевым раствором. Режим прогрева при стержневых электродах такой же, как и при полосовых, причем во время отключения электроэнергии электроды следует последовательно заглублять по мере прогрева грунта до 1,3. 1,5 м. После отключения электроэнергии в течение 1. 2 дн глубина оттаивания продолжает увеличиваться за счет аккумулированной в грунте теплоты под защитой опилочного слоя. Расход энергии при этом способе несколько ниже, чем при способе горизонтальных электродов.

Применяя прогрев снизу вверх, до начала прогрева необходимо бурить скважины, расположенные в шахматном порядке, на глубину, превышающую на 15. 20 см толщину мерзлого фунта. Расход энергии при отофеве фунта снизу вверх существенно снижается, составляя 50. 150 МДж на 1 м3, а применять слой опилок не требуется.

При заглублении стержневых электродов в подстилающий талый фунт и одновременном устройстве на дневной поверхности опилочной засыпки, пропитанной солевым раствором, оттаивание происходит как в направлении сверху вниз, так и снизу вверх. При этом фудоемкость подготовительных работ значительно выше, чем в первых двух вариантах. Применяют этот способ лишь в исключительных случаях, когда необходимо эксфенно осуществить оттаивание фунта.

Паровое оттаивание основано на впуске пара в фунт, для чего применяют специальные технические средства — паровые иглы, представляющие собой металлическую фубу длиной до2 м, диаметром 25. 50 мм. На нижнюю часть трубы насажен наконечник с отверстиями диаметром 2. 3 мм. Иглы соединяют с паропроводом гибкими резиновыми шлангами с кранами. Иглы заглубляют в скважины, предварительно пробуриваемые на глубину, равную 70% глубины оттаивания. Скважины закрывают защитными колпаками, снабженными сальниками для пропуска паровой иглы. Пар подают под давлением 0,06. 0,07 МПа. После установки аккумулированных колпаков прогреваемую поверхность покрывают слоем термоизолирующего материала (например, опилок). Иглы располагают в шахматном порядке с расстоянием между центрами 1. 1,5 м. Расход пара на 1 м3 фунта составляет 50. 100 кг. Этот метод требует расхода теплоты примерно в 2 раза больше, чем метод глубинных электродов.

Оттаивание электронагревателями основано на передаче теплоты мерзлому грунту контактным способом. В качестве основных технических средств применяют электроиглы,представляющие собой стальные трубы длиной около 1 м, диаметром до 50. 60 мм. Внутри иглы установлен нагревательный элемент, изолированный от корпуса трубы. Нагревательный элемент имеет контактные выводы для подключения к электрической цепи. Нагреваясь, он передает тепловую энергию стальному корпусу, а тот — мерзлому фунту.

При оттаивании грунтов электронагревателями теплота распространяется в радиальном направлении.

отогрев грунта

добавлено 10.02.2012 в 23:24

относительно быстро и с наименьшими энергозатратами

добавлено 12.02.2012 в 09:43

Если костер не устраивает,то воспользуйтесь чем нибудь подобным
http://www.estateline.ru/articles/1171/

http://forca.ru/knigi/arhivy/prokladka-s.
Разработка грунта, связанная с рытьем траншеи в зимних условиях, осложняется необходимостью предварительной подготовки и отогрева мороженого грунта. Глубина сезонного промерзания грунта определяется по данным метеорологических станций.
В городских условиях, при наличии большого количества действующих кабельных линий и других подземных коммуникаций применение ударных инструментов (отбойных молотков, ломов, клиньев и др.) невозможно из-за опасности механического повреждения действующих кабельных линий и других подземных коммуникаций.
Поэтому мерзлый грунт до начала работ по рытью траншеи в зоне действующих кабельных линий должен быть предварительно отогрет с тем, чтобы земляные работы вести лопатами без применения ударного инструмента.
Отогрев грунта может производиться электрическими рефлекторными печами, электрическими горизонтальными и вертикальными стальными электродами, электрическими трехфазными нагревателями, газовыми горелками, паровыми и водяными иглами, горячим песком, кострами и т. д. Способы отогрева грунта, при которых нагревательные иглы вводятся в мерзлый грунт путем бурения скважин либо их забивки, не получили применения, так как этот способ эффективен и применение его может быть оправдано экономически при глубине разрытия более 0,8 м, т. е. на глубине, которая для кабельных работ не используется. Отогрев грунта может также вестись токами высокой частоты, однако и этот способ пока не получил практического применения ввиду сложности оборудования и низкого коэффициента полезного действия установки. Независимо от принятого способа отогреваемая поверхность предварительно очищается от снега, льда и верхних покровов основания (асфальт, бетон).

Отогрев грунта электрическими токами промышленной частоты при помощи стальных электродов, уложенных горизонтально на мороженый грунт, заключается в создании цепи электрического тока, где отмораживаемый грунт используется как сопротивление.
Горизонтальные электроды из полосовой, угловой и любых других профилей стали длиной 2,5—3 м укладывают горизонтально на мерзлый грунт. Расстояние между рядами электродов, включаемых в разноименные фазы, должно быть 400 — 500 мм при напряжении 220 В и 700—800 мм при напряжении 380 В. Ввиду того что мерзлый грунт плохо проводит электрический ток, поверхность грунта засыпается слоем опилок, смоченных в водном растворе соли толщиной 150—200 мм. В начальный период включения электродов основное тепло передается в грунт от опилок, в которых под влиянием электрического тока возникает интенсивный разогрев. По мере разогрева грунта, повышения его проводимости и проходящего через грунт электрического тока интенсивность разогрева грунта повышается.
С целью уменьшения потерь тепла от рассеивания слой опилок уплотняют и накрывают деревянными щитами, матами, толем и пр.
Расход электрической энергии для отогрева грунта с помощью стальных электродов в большой степени определяется влажностью грунта и составляет от 42 до 60 кВт-ч на 1 м3 мороженого грунта при длительности отогрева от 24 до 30 ч.
Работы по размораживанию грунта электрическим током должны производиться под надзором квалифицированного персонала, ответственного за соблюдение режима отогрева, обеспечения безопасности работ и исправности оборудования. Указанные требования и сложности их выполнения, естественно, ограничивают возможности применения этого способа. Лучшим и более безопасным методом является применение напряжения до 12 В.

Рис. 15. Конструкция трехфазных нагревателей для отогрева грунта

Читать еще:  Как высушить погреб приемы опытных дачников

а — нагреватель; б — схема включения; 1 — стержень стальной диаметром 19 мм, 2 —труба стальная диаметром 25 мм, 3 —втулка стальная диаметром 19—25 мм, 4 — контакты медные сечением 200 мм2, 5 — полоска стальная 30X6 мм2.

Способы прогрева мерзлого грунта и их особенности

Земляные работы в зимний период осложняются необходимостью предварительной подготовки почвы. Применение отбойных молотков или иной вариант механического воздействия не всегда оправдан, а порой попросту невозможен. Существует вероятность повредить подземные коммуникации или нанести ущерб стоящим рядом зданиям. Поэтому широкое распространение получили термические способы воздействия.

Традиционные виды прогрева мерзлого грунта

Разработано множество технологий, основанных на различных принципах термического воздействия. Каждая из них имеет сои преимущества и недостатки.

Рефлекторная печь

Быстрый, удобный и мобильный метод хорошо подходит для работы в городской черте. В качестве генератора тепла служит нихромовая проволока толщиной 3,5 мм. Направление теплового излучения корректируется рефлектором из хромированного листа толщиной около 1 мм.

Сам отражатель защищен металлическим кожухом. Между стенками двух металлов существует воздушная подушка, которая исполняет роль термозащиты. Печь работает от сети 127/220/380В и способна отогреть 1,5 м2 грунта. Для отогрева кубического метра грунта необходимо порядка 50 кВт/час электрической энергии и 10 часов времени. Существенные изъяны метода:

  1. высокая вероятность поражения электрическим током посторонних лиц. Требуется ограждения и охрана на время работы установки;
  2. малая площадь охвата;
  3. нужна система энергообеспечения мощностью порядка 20 кВт/час для работы комплекса из трех установок.

Электроды

Они изготавливаются из круглой или полосованной стали, загоняются в землю и подключаются к источнику энергоснабжения. Поверхность грунта устилается опилками и пропитывается соляным раствором. Этот слой служит и проводником и в качестве утеплителя.

Расход электричества на оттаивание кубического метра грунта составляет 40-60 кВт, а процесс занимает 24-30 часов. Среди недостатков метода нужно отметить:

  1. высокая вероятность поражения электрическим током посторонних лиц;
  2. нужна постоянная подача электричества;
  3. размораживание грунта осуществляется очень долго;
  4. потребность в подготовительных работах.

Открытое пламя

Способ основывается на сжигании жидкого или твердого топлива в специальном устройстве, состоящем из открытых резервуаров. Конструкция предусматривает, что в первый короб служит камерой сгорания, а последний снабжен вытяжной трубой. Пользователи отмечают недостатки технологии:

  1. размораживание занимает много времени;
  2. существенные потери тепловой энергии;
  3. предварительно нужно выполнить комплекс подготовительных работ;
  4. вредные выбросы и необходимость постоянного контроля.

Химический способ

Для размораживания грунта при помощи химических реагентов в почве просверливаются шпуры. Затем в отверстия заливается хлористый натрий, который растворяет лед. Весь процесс длится от шести до восьми дней. Недостатки химического метода:

  1. размораживание занимает много времени;
  2. необходимость в обустройстве шурфов;
  3. много вопросов вызывает экологичность процесса;
  4. материалы не могут использоваться повторно.

Паровые иглы

Собственно, трубу длиной два метра и диаметром до 50 мм сложно назвать иглой. По ней в грунт подается водяной пар. Для установки игл предварительно нужно пробурить отверстия на глубину не менее 70% от высоты слоя оттаивания. Сами скважины после подключения к системе парообеспечения закрывают колпаками и засыпают слоем термоизолирующего материала.

Основными недостатками метода являются:

  1. потребность в подготовке;
  2. необходимость в генераторе пара;
  3. образование и дальнейшее замерзание конденсата;
  4. нужен щепетильный контроль над процессом.

Горячий теплоноситель

Почва отогревается от горячего минерала (100-200 градусов Цельсия), которым покрывается поверхность земли. Нередко применяются отходы дорожного производства – бракованный асфальт или бетонную крошку. Время размораживания составляет не менее 20-30 часов. Из недостатков данного способа необходимо отметить:

  1. зависимость от субподрядчика;
  2. потери тепла во время доставки теплоносителя;
  3. необходимость уборки теплоносителя после отмораживания грунта;
  4. длительный период оттаивания.

Трубчатые электрические нагреватели

Технология предусматривает передачу тепловой энергии контактным способом. В качестве рабочих элементов выступают электрические иглы. Они представляют собой метровые трубы диаметром 50-60 мм. Внутри установлены электрические нагревательные элементы.
ТЭНы располагаются в грунте горизонтально и подключаются к цепи последовательно. Недостатками данного метода являются:

  1. необходимость постоянного контроля;
  2. возможность поражения электрическим током;
  3. небольшая площадь оттаивания;
  4. потребность в подготовительных работах.

Прогрев грунта термоэлектроматами

Прекрасной альтернативой существующим методам прогрев грунта является его обогрев с использованием термоматов. Они обеспечивают равномерный прогрев грунта по всей глубине и поддерживают заданную температуру в автоматическом режиме.
Оборудование производится на основе теплоизлучающих пленок. Оно производятся различной площади и конфигурации. Толщина панели составляет около 10 мм. Она работает от однофазной сети и может генерировать температуру до 70 0С. Направленное действие инфракрасного излучения определяет высокую эффективность работы устройства.

Преимущества использования термоэлектроматов «ФлексиХит»:

  1. оборудование не загрязняет окружающую среду;
  2. его использование абсолютно безопасно как для сотрудников компании, так и для посторонних людей;
  3. высокий КПД обеспечивает сравнительно малый расход электричества даже в очень сильные морозы;
  4. оборудование не требует предварительной подготовки и полностью готово к работе.

Генерирующие температуру панели легко монтируются. Они соединяются между собой при помощи люверсов и плотно покрывают поверхность любой формы, образуя цельное полотно. По требованию заказчика термоматы производятся под заказ с индивидуальными параметрами мощности и нужных размеров.

Прогрев грунта термоэлектроматами ФлексиХИТ



КУПИТЬ Термоэлектроматы ФлексиХИТ для прогрева грунта

Технология прогрева грунта электроматами

Работа с грунтом зимой осложняется необходимостью его предварительного прогрева перед началом работ. Одним из способов прогрева грунта в зимнее время является использование термоэлектрических матов.

Технология размораживания грунтов с применением термоматов основана на тепловом воздействии контактным способом и дополнительного воздействия инфракрасного излучения, глубоко проникающего через промерзшие слои почвы. Прогрев происходит одновременно сразу на всю глубину промерзания (использование проникающих свойств инфракрасной энергии).

Термоматы для прогрева грунта — это полностью готовые устройства, имеющее нагреватель, теплоизоляцию, датчики регулировки температуры и грязе-водонепроницаемую оболочку. Стандартные размеры термомата 1,2 x 3,2 м, мощностью 400 Вт/м2. Термоэлектрический мат для прогрева грунта имеет низкую стоимость, прост в подключении и эксплуатации, имеет низкое энергопотребление — 6,4 кВт/час на стандартную площадь 16 м2. Время прогрева грунта на глубину 150 см, исходя из практики, составляет от 20 до 48 часов.

Прогрев грунта в зимнее время термоматами

Рассмотрим на примере как можно прогреть грунт в зимнее время с использованием термоматов.

Условия проведения эксперимента

  • Температура воздуха: -20 °С.
  • Начальная температура грунта: -18 °С.
  • Грунт: (глина, песок, шлак) 20 см далее глина.
  • Термомат 1,2*3,2 м, мощностью 400 Вт/м.

Цель

Быстро прогреть грунт на глубину 60 см.

Требования

Дешево, низкое энергопотребление, простота в монтаже эксплуатации.

Этапы прогрева грунта термоматами

1. Подготовительный этап

На подготовительном этапе проводится расчистка участка от снега, поверхность максимально выравнивается (выступающие элементы срезаются, ямы засыпаются песком). Производится расчёт количества и параметров термоматов.

2. Основной этап

  • На подготовленную площадку укладываются полиэтиленовая пленка.
  • Вся площадь, которую необходимо прогреть, застилается термоматами, при этом не допускается их взаимное перекрытие. Для правильной эксплуатации и продления срока службы термомата рекомендуем изучить руководство по эксплуатации термомата.
  • Осуществляется подключение термоматов к питающему проводу по «параллельной» схеме.
  • Подается электропитание и осуществляется прогрев.

Прогрев грунта в зимнее время термоматами происходит в автоматическом режиме. В первые часы, всё выделенное тепло поглощается грунтом и термоматы работают не отключаясь, затем с прогревом поверхности грунта начинает повышаться температура на греющей поверхности термомата и при её достижении 70 °С секции отключаются. Повторное включение секции термомата происходит при достижении нижнего температурного порога (55-60 °С). В таком режиме термоматы работают до их отключения от электросети.

Практика показывает, что для прогрева грунта на глубину 60 см. необходимо от 20 до 32 часов. Следует принимать во внимание, что на время прогрева влияют начальные условия (температура воздуха и грунта) и свойства грунта (теплопроводность).

Во избежание перегрева и возможного прогара термомата, необходимо обеспечить достаточный теплообмен (плотное прилегание термомата к прогреваемой поверхности). Не допускается размещение между матом и обогреваемым объектом, каких-либо теплоизолирующих материалов, препятствующих передаче тепловой мощности к обогреваемому объекту.

3. Заключительный этап

После окончания прогрева грунта необходимо отключить подачу электропитания, после чего термоматы можно аккуратно убирать. Срок службы термомата напрямую зависит от бережного отношения к нему.

Не допускается хождение по термоматам и бросание тяжелых и острых предметов на его поверхность. Складывать термомат можно только по специальным линиям сгиба. Размеры термомата для прогрева грунта в сложенном состоянии 110 см * 120 см * 6 см. Хранить термоматы рекомендовано в сухом месте. Теоретическая номограмма для определения ориентировочной продолжительности оттаивания и отогрева мерзлых грунтовых оснований нормальной влажности термоматами.

Экспериментальный график прогрева грунта термоматами

Эксперимент проводился в конце зимы (время наибольшего промерзания грунта).

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector