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 ТАСС 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.