Kada se dio tla uključi uz pomoć katoda, struja grijanja od 120, 220 i 380 volti može se proći kroz njega u električni krug.

Električna provodljivost tla zavisi od njegove vlažnosti (sl. 3, a), stanja i temperature vlage, koncentracije soli i kiselih rastvora u tlu (sl. 3, b), strukture i temperature tla. tlo (sl. 3, c) itd. ...

Složenost strukture tla, fizičkih pojava koje se u njemu dešavaju i promjena u vezi sa energetskim procesima značajno otežava teorijsku stranu električnog zagrijavanja tla, koja je još uvijek u fazi razvoja.

Rice. 1. Postavljanje horizontalnih (string) elektroda na smrznuto tlo prekriveno piljevinom
1 - smrznuto tlo; 2 - horizontalne (mlazne) elektrode prečnika 12-16 mm; 3 - žice za napajanje strujom; 4 - piljevina navlažena rastvorom soli; 5 - gornja izolacija (krovni papir, drvene daske, prostirke itd.)

Rice. 2. Ugradnja vertikalnih (štapčastih) elektroda u smrznuto tlo ispunjeno piljevinom
1 - vertikalne elektrode; 2 - žice za napajanje strujom; 3 - piljevina navlažena otopinom soli, 4-gornja izolacija (krovni papir, drveni štitovi, prostirke itd.)

Odmrzavanje tla vrši se horizontalnim (sling) i vertikalnim (šipka i dubina) elektrodama. Prilikom odmrzavanja horizontalnim elektrodama (slika 1), površina zagrijanog tla pokriva se slojem od 15-25 cm navlaženim vodenim rastvorom soli (natrijum hlorid, kalcijum, bakar sulfat itd.) koji je namenjen za to. samo da dovede struju i zagrije gornji sloj smrznutog tla, tako da potonji, čak i na naponu od 380 V, praktički ne prolazi.

Kod horizontalnih elektroda, toplina se u početku prenosi na tlo samo od grijaćeg sloja piljevine. Samo gornji, beznačajni sloj tla uz elektrode uključen je u električni krug i otpor je u kojem se stvara toplina.

Udaljenost između redova elektroda uključenih u različite faze je 40-50 cm pri naponu od 220 V i 70-80 cm pri naponu od 380 V. Korištenje horizontalnih elektroda preporučljivo je kod zagrijavanja smrznutih podloga i male (do 0,5-0,7 m) dubine smrzavanja, kao iu slučajevima kada se vertikalne (šipčaste) elektrode ne mogu koristiti zbog niske električne provodljivosti tla ili nemogućnost zabijanja u zemlju.

Prilikom odmrzavanja vertikalnim štapnim elektrodama, mokra piljevina u početku služi kao poticaj za zagrijavanje gornjeg sloja tla, koji se otapanjem uključuje u električni krug, nakon čega piljevina samo smanjuje gubitak topline odmrznutog tla. Umjesto piljevine, stimulans mogu biti otopine soli koje se sipaju u žljebove u tlu, probijaju se dlijetom između svih elektroda do dubine od 6 cm.

Kada je površina zagrijanog tla prekrivena slojem suhe piljevine, kao što pokazuje praksa, raspored takvih žljebova daje dobre rezultate.
Upotreba vertikalnih elektroda je efikasnija kada je smrznuto tlo dublje od 0,7 m, kao i kada je nemoguće osigurati pravilan kontakt horizontalnih elektroda sa zemljom. U čvrstim (glinovitim i pjeskovitim tlima sa sadržajem vlage većim od 15-20%), elektrode se zabijaju do dubine od 20-25 cm, a zatim se potapaju dublje kako se tlo odmrzava (otprilike svakih 4-5 sati).

Udaljenost između elektroda je od 40 do 70 cm, ovisno o trenutnom naponu, prirodi i temperaturi tla. Prilikom odmrzavanja do dubine od 1,5 m preporučuje se dva seta elektroda - kratka i duga; nakon odmrzavanja tla do dubine kratke elektrode, zamjenjuju se dugim. Zagrijavanje tla do dubine od 2 m ili više treba obaviti u nekoliko faza, sloj po sloj uz periodično uklanjanje odmrznutih slojeva uz isključenu struju. Da bi se uštedjela električna energija i maksimalno iskoristila energija, treba nastojati da do kraja odmrzavanja prosječna temperatura tla ne pređe + 5 °, a maksimalna + 20 °, a grijanje treba provoditi po dijelovima, periodično isključujući struju.

Rice. 3. Promjena otpornosti tla u zavisnosti od
a - od sadržaja vlage u zemljištu crvene gline, b - od sadržaja NaCi u glinovitom tlu pri 30% sadržaja vlage (po težini), 8 - od temperature tla pri 18,6% vlage

Instalacija za odmrzavanje tla sastoji se od ploča i sofita (4-5 za svaku razvodnu ploču) za spajanje elektroda na mrežu.

Kada se koriste duboke elektrode, smrznuto tlo se odmrzava odozdo prema dnevnoj površini. Za to se elektrode od okruglog čelika promjera 12-19 mm (ovisno o dužini i tvrdoći tla) ubacuju kroz cijelu debljinu smrznutog sloja za 15-20 cm u odmrznuto tlo. Na početku odmrzavanja, električna struja koja prolazi kroz odmrznuto tlo ga zagrijava i otapa dio smrznutog sloja koji se nalazi direktno na njegovoj prednjoj strani. Dakle, toplinski tok, postepeno povećavajući debljinu odozdo prema gore, uzastopno zagrijava smrznuto tlo, a gotovo sva toplina koju oslobađa struja koristi se za odmrzavanje smrznutog sloja.
Ova metoda odmrzavanja, osim što smanjuje gubitak topline, pruža niz drugih prednosti.

Kao što znate, bageri mogu razviti smrznutu koru tla debljine do 25-40 cm bez prethodnog otpuštanja, što omogućava odgovarajuće smanjenje dubine odmrznutog tla. Budući da je gornji sloj tla obično najsloženiji i energetski najzahtjevniji, iskopavanje u nezamrznutom stanju smanjuje potrošnju energije i ubrzava rad.

Upotreba višeg napona omogućava povećanje udaljenosti između elektroda. Potonji, na naponu od 220 V, uzima se na 0,5 m, a na 380 V već je 0,7 m.
Donji kraj elektrode se zaoštrava, a na gornjem se buši prolazna rupa prečnika 3-4 mm kroz koju se provlači gola bakarna žica dužine 25-30 cm; jedan kraj žice je zavaren na elektrodu, a drugi je spojen na mrežu s naknadnom rotacijom faze.

Ako je teško pokretati elektrode, prvo prođu bušotine čiji je prečnik 1-2 mm manji od prihvaćenog prečnika elektrode.
Prema eksperimentalnim podacima, ilovača sa sadržajem vlage od 18% na dubini smrzavanja od 1,5 m i naponom od 220 V odmrzava se oko 16 sati.
Grijani prostor je dodijeljen prijenosnom ogradom i pomnožen signalima upozorenja sa kategoričnom zabranom ulaska u njega.
Prilikom korištenja bilo koje metode grijanja tla, potrebno je striktno pridržavati se pravila navedenih u posebnim "Uputama za korištenje električnog grijanja u građevinarstvu".

Odmrzavanje strujama visoke frekvencije. Smrznuto tlo je propusno za visokofrekventne struje, a do njegovog zagrijavanja dolazi zbog topline koja se oslobađa u tlu pri postavljanju i naizmjeničnog visokofrekventnog električnog polja.
Visokofrekventni generator se sastoji od pojačivača transformatora, ispravljača, oscilatornih cijevi, kondenzatora i oscilirajućeg kruga. Mobilna jedinica je montirana u prikolici i napaja se iz mreže od 220-380 V ili iz mobilne elektrane.
Ova metoda je moguća uz malu količinu posla, izradu rovova, a posebno pri hitnim radovima, kada je vrijeme njihove implementacije odlučujući faktor.

Osnovna svrha betonskog grijanja je da se ispoštuju ispravni uslovi za uklanjanje vlage tokom rada zimi ili u ograničenim periodima. Princip rada tehnologije je održavanje povišene temperature unutar ili oko debljine otopine (u rasponu od 50-60°C), metode implementacije ovise o vrsti i veličini konstrukcije, stupnju čvrstoće. mešavina, budžet i uslovi životne sredine. Za postizanje željenog efekta grijanje mora biti ujednačeno i ekonomski opravdano, najbolji rezultati se postižu kombinovanjem.

Pregled načina grijanja

1. Elektrode.

Jednostavna i pouzdana metoda električnog grijanja, koja se sastoji u stavljanju armature ili žičane šipke debljine 0,8-1 cm u vlažnu otopinu, formirajući s njom jedan vodič. Toplina se ravnomjerno oslobađa, zahvaćeno područje doseže polovinu udaljenosti od jedne elektrode do druge. Preporučeni interval između njih varira od 0,6 do 1 m. Za početak rada kruga, krajevi se spajaju na MT sa smanjenim naponom od 60 do 127 V, prekoračenje ovog raspona moguće je samo pri betoniranju neojačanih sistema.

Opseg primjene uključuje konstrukcije bilo kojeg volumena, ali maksimalni učinak postiže se kada se zidovi i stupovi zagrijavaju. Potrošnja električne energije u ovom slučaju je značajna - 1 elektroda zahtijeva najmanje 45 A, broj spojenih šipki na opadajući transformator je ograničen. Kako se malter suši, primijenjeni napon i troškovi rastu. Prilikom izlijevanja betonskih proizvoda, tehnologija grijanja elektrodama zahtijeva dogovor sa stručnjacima (izrađuje se projekat za njihovo postavljanje, isključujući kontakt s metalnim okvirom). Na kraju procesa, šipke ostaju unutra, ponovna operacija je isključena.

2. Polaganje žice.

Suština metode leži u lokaciji u debljini otopine električne žice (za razliku od elektroda - izoliranih), zagrijane prolaznom strujom i ravnomjerno odajući toplinu. Kao radni predmeti koriste se jedan od sljedećih tipova:

• PNSV - čelični kabel izolovan polivinil hloridom.
• Samoregulirajuće sekcijske varijante: KDBS ili VET.

Korištenje žica smatra se najefikasnijim kada je zimi potrebno napuniti podove ili temelje; pretvaraju električnu energiju u toplinsku energiju praktički bez gubitaka i osiguravaju njenu ravnomjernu distribuciju.

PNSV je jeftiniji, ako je potrebno, polaže se po cijeloj površini konstrukcije (dužina je ograničena samo snagom opadajućeg transformatora), za ove je svrhe prikladan poprečni presjek od 1,2 do 3 mm . Značajke tehnologije grijanja uključuju potrebu za korištenjem instalacijskih žica s aluminijskom jezgrom na otvorenim prostorima. AR kabel ima odgovarajuće karakteristike. Šema PNSV 1.2 isključuje preklapanja, preporučeni razmak između susjednih prstenova i linija je 15 cm.

Samoregulirajuće sekcije (KDBS ili VET) su efikasne za grijanje zimi bez mogućnosti korištenja transformatora ili napajanja 380 V. Njihova izolacija je bolja od PNSV-a, ali su skuplja. Shema polaganja žice općenito je slična prethodnoj, ali njena dužina je ograničena, odabire se uzimajući u obzir dimenzije konstrukcije, ne može se rezati. Kada mu se doda strujni uređaj za upravljanje, grijanje se provodi lakše i ekonomičnije. Općenito, obje se opcije smatraju učinkovitim za betoniranje zimi, a nedostaci uključuju samo poteškoće polaganja i nemogućnost ponovne primjene.

3. Toplotni pištolji.

Suština tehnologije je povećanje temperature zraka pomoću električnih, plinskih, dizelskih i drugih grijača. Obrađeni elementi su prekriveni od hladnoće ceradom, stvaranje takvog šatora omogućava postizanje unutrašnjih uslova od +35 do 70 ° C. Grijanje se vrši na račun vanjskog izvora koji se lako prenosi na drugo mjesto bez potrebe za žicom ili posebnom opremom. Zbog poteškoća sa zatvaranjem velikih objekata i utjecaja samo na vanjske slojeve, ova metoda se češće koristi kod malih količina betoniranja ili kod oštrog pada temperature. Potrošnja energije u odnosu na elektrode ili PNSV je prihvatljiva, pri korištenju dizel topova moguće je grijanje na objektima bez napajanja.

4. Termomati.

Princip rada ove tehnologije temelji se na pokrivanju svježe izlivene otopine polietilenskim i infracrvenim filmskim platnima u omotaču otpornom na vlagu. Termomati su priključeni na redovnu mrežu, količina potrošnje energije varira unutar 400-800 W / m2, kada se dostigne granica od +55 ° C, isključuju se, što omogućava smanjenje troškova električnog zagrijavanja betona. Maksimalni učinak primjene postiže se zimi, uključujući i u kombinaciji s kemijskim aditivima.

Rizik od smrzavanja vlage unutar betonskih proizvoda je isključen nakon 12 sati, proces je potpuno autonoman. Za razliku od PNSV žica, termomati bez problema dolaze u kontakt s otvorenim zrakom i vlagom, osim betonskih konstrukcija, uspješno se koriste i za zagrijavanje tla.

Uz pravilnu njegu (bez preklapanja, pravljenje zavoja strogo duž predviđenih linija, zaštita polietilenom), infracrvene folije mogu izdržati najmanje 1 godinu aktivnog rada. Ali uz sve prednosti, tehnologija je slabo prikladna za grijanje masivnih monolita, učinak prostirki je lokalni.

5. Oplata za grijanje.

Princip rada sličan je prethodnom: infracrveni film ili žice izolirane azbestom postavljene su između dva lista šperploče otporne na vlagu, koje stvaraju toplinu kada su spojene na mrežu. Ova metoda omogućava zagrijavanje zimi do dubine od 60 mm, zbog lokalnog utjecaja isključena je opasnost od pucanja ili prenapona. Po analogiji sa prostirkama, ovi grijaći elementi imaju termičku zaštitu (bimetalni senzori sa automatskim povratom). Opseg primjene uključuje konstrukcije s bilo kojim nagibom, najbolji rezultati se uočavaju pri izlivanju monolitnih objekata, uključujući i one s ograničenim vremenom izgradnje, ali se jednostavna tehnologija ne može nazvati. Prilikom betoniranja temelja u oplatu za grijanje ulijeva se malter s temperaturom od najmanje +15 ° C, tlo treba prethodno zagrijavanje.

6. Metoda indukcije.

Princip rada temelji se na stvaranju toplinske energije pod utjecajem vrtložnih struja, metoda je dobro prikladna za stupove, grede, nosače i druge izdužene elemente. Indukcijski namotaj se postavlja na vrh metalne oplate i stvara elektromagnetno polje, koje zauzvrat utječe na armaturne šipke okvira. Zagrijavanje betona se vrši ravnomjerno i efikasno uz prosječnu potrošnju energije. Pogodan i za preliminarnu pripremu oplatnih ploča zimi.

7. Kuvanje na pari.

Industrijska verzija, za implementaciju ove metode, potrebna je oplata s dvostrukim zidovima, ne samo da izdrži masu otopine, već i dovode vruću paru na površinu. Kvalitet obrade je više nego visok, za razliku od ostalih metoda, prilikom parenja se obezbjeđuju najpovoljniji uslovi za hidrataciju cementa, odnosno vlažno vruće okruženje. Ali zbog svoje složenosti, ova tehnika se rijetko koristi.

Poređenje prednosti i ograničenja tehnologija grijanja

Way	Optimalan opseg	Prednosti	Nedostaci, ograničenja
Elektrode	Izlivanje vertikalnih konstrukcija	Brza montaža i zagrijavanje, dovoljno je elektrodu postaviti u beton i spojiti je na AC izvor	Značajna potrošnja energije - od 1000 kW do 3-5 m3
PNSV	Temelji i plafoni za betoniranje zimi	Visoka efikasnost, ujednačenost. Grijanje žice omogućava postizanje 70% čvrstoće za nekoliko dana	Potreba za opadajućim transformatorom i žicom za hladne krajeve
VET ili KDBS		Isto, plus rad sa jednostavne mreže	Visoka cijena kabla, ograničenje u dužini sekcija
Radijatori	Lagane konstrukcije	Mogućnost kontrole temperature, primjena u slučaju naglog hladnog udara, minimum žica, relativno niska potrošnja energije	Utjecaj se vrši lokalno, visokokvalitetno grijanje se javlja samo u vanjskim slojevima
Termomati	Tlo prije izlivanja maltera, preklapajte	Višestruka upotreba, mogućnost kontrole promjene temperature, dostizanje 30% snage marke unutar jednog dana	Visoka cijena prostirki, prisutnost krivotvorina
Oplata za grijanje	Objekti za brzu montažu (u kombinaciji s tehnologijom kliznih oplate)	Osiguravanje ravnomjernog grijanja, mogućnost kvalitetnog monolitiranja fuga	Tipične dimenzije, visoka cijena, prosječna efikasnost
Indukcijski namotaj	Stubovi, grede, grede, oslonci	Uniformitet	Nije prikladno za podove i monolite
Steaming	Objekti industrijske gradnje	Dobar kvalitet grijanja	Složenost, visoka cijena

Strana 10 od 18

Razvoj tla povezan s kopanjem rova ​​u zimskim uvjetima otežan je potrebom za preliminarnom pripremom i zagrijavanjem smrznutog tla. Dubina sezonskog smrzavanja tla utvrđuje se prema podacima meteoroloških stanica.
U urbanim uslovima, uz prisustvo velikog broja pogonskih kablovskih vodova i drugih podzemnih komunalnih objekata, upotreba udarnih alata (čekiće, poluge, klinovi i sl.) je nemoguća zbog opasnosti od mehaničkih oštećenja postojećih kablovskih vodova i dr. podzemne komunalije.
Stoga se smrznuto tlo prije početka radova na kopanju rova ​​u zoni postojećih kablovskih vodova mora prethodno zagrijati kako bi se zemljani radovi mogli izvoditi lopatama bez upotrebe udaraljki.
Zagrijavanje tla se može vršiti električnim refleksnim pećima, električnim horizontalnim i vertikalnim čeličnim elektrodama, električnim trofaznim grijačima, plinskim gorionicima, parnim i vodenim iglama, vrućim pijeskom, vatrama, itd. tla bušenjem bunara ili njihovim začepljenjem, nisu korišćeni, jer je ova metoda efikasna i njena upotreba može biti ekonomski opravdana kada je dubina rupe veća od 0,8 m, odnosno na dubini koja se ne koristi za kablovske radove. . Zagrijavanje tla može se vršiti i visokofrekventnim strujama, ali ova metoda još nije dobila praktičnu primjenu zbog složenosti opreme i niske efikasnosti instalacije. Bez obzira na metodu koja se koristi, zagrijana površina se prethodno čisti od snijega, leda i gornjeg sloja podloge (asfalt, beton).

Zagrijavanje tla električnim strujama industrijske frekvencije uz pomoć čeličnih elektroda položenih vodoravno na smrznuto tlo, stvara se strujni krug, gdje se smrznuto tlo koristi kao otpor.
Horizontalne elektrode od trakastih, ugaonih i drugih čeličnih profila dužine 2,5-3 m polažu se vodoravno na smrznuto tlo. Udaljenost između redova elektroda uključenih u suprotne faze treba biti 400 - 500 mm pri naponu od 220 V i 700-800 mm pri naponu od 380 V. Zbog činjenice da smrznuto tlo ne provodi dobro električnu struju, površina tla je prekrivena slojem piljevine natopljenom vodenom otopinom soli debljine 150-200 mm. U početnom periodu uključivanja elektroda, glavna toplota se prenosi na tlo sa piljevine, u kojoj pod utjecajem električne struje dolazi do intenzivnog zagrijavanja. Kako se tlo zagrijava, povećava se njegova provodljivost i električna struja prolazi kroz tlo, povećava se intenzitet zagrijavanja tla.
Kako bi se smanjio gubitak topline zbog disperzije, sloj piljevine se zbija i prekriva drvenim daskama, prostirkama, katranskim papirom itd.
Potrošnja električne energije za zagrijavanje tla čeličnim elektrodama je u velikoj mjeri određena sadržajem vlage u tlu i kreće se od 42 do 60 kWh po 1 m 3 smrznutog tla uz trajanje zagrijavanja od 24 do 30 sati.
Radovi na odleđivanju tla električnom strujom moraju se izvoditi pod nadzorom kvalifikovanog osoblja odgovornog za poštivanje režima grijanja, osiguravanje sigurnosti rada i ispravnosti opreme. Ovi zahtjevi i složenost njihove implementacije, naravno, ograničavaju mogućnosti korištenja ove metode. Najbolja i sigurnija metoda je primjena napona do 12V.

Rice. 15. Dizajn trofaznih grijača za zagrijavanje tla

a - grijač; b - dijagram povezivanja; 1 - čelična šipka promjera 19 mm, 2 - čelična cijev promjera 25 mm, 3 - čelična čaura promjera 19-25 mm, 4 - bakreni kontakti presjeka 200 mm 2, 5 - čelik traka 30X6 mm 2.

Električni trofazni grijači omogućavaju zagrijavanje tla na napon od 10 V. Grijaći element se sastoji od tri čelične šipke, svaka šipka je umetnuta u dvije čelične cijevi, čija je ukupna dužina 30 mm manja od dužine šipke; krajevi šipke su zavareni na krajeve ovih cijevi.
Prostor između šipke i unutrašnje površine svake cijevi je ispunjen kvarcnim pijeskom i ispunjen tekućim staklom za zaptivanje (Sl. 15) - Krajevi tri cijevi smještene u AL ravni su međusobno spojeni čeličnom trakom zavarenom na njih , formirajući neutralnu tačku zvijezde grijača. Tri kraja cijevi smještena u ravnini BB-B povezana su na električnu mrežu preko posebnog 15 kV-A step-down transformatora uz pomoć bakrenih obujmica pričvršćenih na njih. Grijač se postavlja direktno na tlo i prekriva odmrznutim pijeskom debljine 200 mm. Kako bi se smanjili gubici topline, grijani prostor se odozgo dodatno prekriva prostirkama od stakloplastike.
Potrošnja električne energije za zagrijavanje 1 m 3 tla ovom metodom iznosi 50-55 kWh, a vrijeme zagrijavanja je 24 sata.

Električna refleksna pećnica. Kao što je pokazalo iskustvo izvođenja popravki u urbanim mrežama, najpogodniji, transportni i najbrži pod istim uslovima, determinisanim stepenom smrzavanja, prirodom zagrijanog tla i kvalitetom premaza, je metoda grijanje na električne refleksne pećnice. Kao grijač u peći koristi se nihrom ili fechral žica promjera 3,5 mm, namotana spiralom na čeličnu cijev izoliranu azbestom (slika 16).
Reflektor peći je izrađen od 60 mm aluminijumskog, duraluminijskog ili čeličnog hromiranog lima debljine 1 mm, savijenog aksijalno u parabolu sa rastojanjem od reflektora do spirale (fokusa) od 60 mm. Reflektor odražava toplinsku energiju pećnice, usmjeravajući je na područje zagrijanog smrznutog tla. Za zaštitu reflektora od mehaničkih oštećenja, pećnica je zatvorena čeličnim kućištem. Između poklopca i reflektora postoji zračni razmak, koji smanjuje gubitak topline od disipacije.
Reflex pećnica je povezana na električnu mrežu 380/220/127 V.
Kada se tlo zagrije, sklapa se set od tri monofazne refleksne peći koje se spajaju u zvijezdu ili trokut prema naponu mreže. Površina grijanja jedne peći je 0,4X1,5 m 2; snaga kompleta peći je 18 kW.


Rice. 16. Reflektorska peć za zagrijavanje smrznutog tla.
1 - grijaći element, 2 - reflektor, 3 - kućište; 4 - kontaktne stezaljke
Potrošnja električne energije za grijanje 1 m 3 smrznutog tla iznosi oko 50 kWh sa trajanjem grijanja od 6 do 10 sati.
Prilikom korištenja pećnica potrebno je osigurati i sigurno radno okruženje. Mjesto zagrijavanja treba biti ograđeno, terminali za povezivanje sa žicom zatvoreni, a spirale curenja ne smiju dodirivati ​​tlo.

Zagrijavanje smrznutog tla vatrom. U tu svrhu koriste se i tečna i gasovita goriva. Solarno ulje se koristi kao tečno gorivo. Njegova potrošnja je 4-5 kg ​​po 1 m 3 zagrijanog tla. Instalacija se sastoji od kutija i mlaznica. Sa dužinom kutije od 20-25 m, instalacija dnevno omogućava zagrijavanje tla na dubini od 0,7-0,8 m.
Proces grijanja traje 15-16 sati, a u ostatku dana dolazi do odmrzavanja tla zbog akumulirane topline u njegovom površinskom sloju.
Efikasnije i ekonomičnije gorivo za grijanje tla je plinovito gorivo.
Plinski plamenik koji se koristi za ovu svrhu je komad čelične cijevi promjera 18 mm sa spljoštenim konusom. Poluloptaste kutije su izrađene od čeličnog lima debljine 1,5-2,5 mm. Da biste uštedjeli novac (gubici topline, kutije se posipaju toplotnoizolacijskim slojem tla debljine do 100 mm. Troškovi grijanja tla plinskim gorivom u prosjeku su 0,2-0,3 rubalja / m 3.
Za manje radova (kopanje temeljnih jama i rovova za ubacivanje) koristi se zagrijavanje tla vatrom. Vatra se loži nakon čišćenja mjesta od snijega i leda. Za veću efikasnost grijanja, vatra se prekriva željeznim limom debljine 1,5-2 mm. Nakon što se tlo zagrije na dubinu od 200-250 mm, koja se postavlja posebnom čeličnom sondom, vatra se ostavlja da izgori, nakon čega se lopatama odabire odmrznuto tlo. Zatim se na dnu formirane depresije ponovo loži vatra, ponavljajući ovu operaciju dok se smrznuto tlo ne odabere do pune dubine. Prilikom rada na zagrijavanju tla potrebno je osigurati da voda iz snijega koji se otapa i leda ne preplavi vatru.
U procesu zagrijavanja tla mogu se oštetiti pogonski kabeli kao posljedica utjecaja grijača. Iskustvo je pokazalo da je za pravilnu zaštitu pogonskih kablova tokom zagrijavanja tla potrebno da između grijača i kabla ostane sloj zemlje debljine najmanje 200 mm tokom cijelog vremena zagrijavanja.

Značajan dio teritorije Rusije nalazi se u zonama sa dugim i oštrim zimama. Međutim, ovdje se gradnja izvodi tijekom cijele godine, zbog čega se oko 20% ukupne količine zemljanih radova mora izvesti sa smrznutim tlom.

Za smrznuta tla karakteristično je značajno povećanje radnog intenziteta njihovog razvoja zbog povećane mehaničke čvrstoće. Osim toga, smrznuto stanje tla otežava tehnologiju, ograničava upotrebu određenih tipova mašina za zemljane radove (bageri) i zemljane radove (buldožeri, strugači, faderi), smanjuje performanse vozila, doprinosi brzom habanju dijelova mašine, posebno njihovih radnih tijela. Istovremeno, privremeni usjeci u smrznutom tlu mogu se kopati bez nagiba.

U zavisnosti od specifičnih lokalnih uslova, razvoj zemljišta u zimskim uslovima vrši se sledećim metodama: 1) zaštita zemljišta od smrzavanja i naknadni razvoj konvencionalnim metodama, 2) razvoj zemljišta u smrznutom stanju uz prethodno rahljenje, 3) direktan razvoj smrznutog tla, 4) odmrzavanje funte i njen razvoj u odmrznutom stanju.

Zaštita tla od smrzavanja provodi se otpuštanjem površinskih slojeva, pokrivanjem površine raznim izolacijskim materijalima, impregniranjem funte slanim otopinama.

Otpuštanje tla oranjem i drljanjem vrši se na lokaciji predviđenoj za razvoj u zimskim uslovima. Kao rezultat toga, gornji sloj funte dobiva labavu strukturu sa zatvorenim šupljinama ispunjenim zrakom, koji ima dovoljna svojstva toplinske izolacije. Oranje se vrši faktorskim plugovima ili riperima do dubine od 20 ... 35 cm, nakon čega slijedi drljanje do dubine od 15 ... 20 cm u jednom smjeru (ili u poprečnim smjerovima), čime se povećava učinak toplinske izolacije za 18 ... 30%.

Zaklon površine tla izvodi se termoizolacionim materijalima, po mogućnosti od jeftinih lokalnih materijala: lišća drveta, suhe mahovine, sitnog treseta, slamnate, šljake, spužve i piljevine, položenih u sloju od 20...40 cm direktno po funti . Površinsko zagrijavanje funte koristi se uglavnom za zareze male površine.

Otpuštanje smrznutog tla s naknadnim razvojem strojevima za zemljane radove ili zemljane radove izvodi se mehaničkom ili eksplozivnom metodom.

Mehaničko rahljenje se zasniva na rezanju, cijepanju ili usitnjavanju sloja smrznutog tla statičkim ili dinamičkim djelovanjem.

Statičko djelovanje zasniva se na djelovanju kontinuirane sile rezanja u smrznutom tlu od strane posebnog radnog tijela - zuba. Za to se koristi posebna oprema u kojoj se kontinuirana sila rezanja zuba stvara zbog vučnog napora traktora-traktora. Mašine ovog tipa proizvode sloj po sloj prodiranja smrznutog tla, osiguravajući za svaki prodor dubinu rahljenja od oko 0,3 ... 0,4 m. Tlo se rahli paralelnim (približno 0,5 m) prodorima praćenim poprečnim prodorima pod uglom od 60 ... 90 ° u odnosu na prethodne. Kapacitet ripera 15 ... 20 m3 / h. Kao statični riperi koriste se hidraulični bageri sa radnim tijelom - zub ripera.

Mogućnost razvoja smrznute funte sloj po sloj čini statičke ripere primjenjivim bez obzira na dubinu smrzavanja.

Dinamički efekat se zasniva na stvaranju udarnih nafusoka na otvorenoj površini smrznute funte. Na ovaj način, funta se uništava čekićima slobodnog pada (labavljenje cijepanjem) ili usmjerenim čekićima (labavljenje strugotinom). Čekić sa slobodnim padom može biti u obliku lopte ili klina težine do 5 tona, okačen na uže za granu bagera i spušten sa visine od 5 ... 8 m. Kuglice se preporučuju za rahljenje pješčane i pjeskovite ilovače funti, a klinovi - glineni funti (na dubini smrzavanja od 0, 5 ... 0,7 m).

Dizel čekići se široko koriste kao usmjereni čekić, koji se koriste kao priključci za bager ili traktor. Dizel čekići su sposobni da razbiju kilogram do dubine od 1,3 m.

Eksplozivno otpuštanje je efikasno na dubinama smrzavanja od 0,4 ... 1,5 m i više i sa značajnim razvojem funte permafrosta. Koristi se uglavnom u neizgrađenim područjima, te u javno izgrađenim područjima - korištenjem skloništa i lokalizatora eksplozije (teške ploče). Prilikom rahljenja do dubine od 1,5 m koriste se metode eksplozije i proreze, a na velikim dubinama - bušotine ili proreze. Prorezi na udaljenosti od 0,9 ... 1,2 m jedan od drugog izrezuju se mašinama za rezanje utora tipa glodalice ili šipkama. Od tri susjedna proreza, jedan srednji je napunjen, vanjski i srednji prorezi se koriste za kompenzaciju pomaka smrznute funte tokom eksplozije i za smanjenje seizmičkog efekta. Prorezi se pune izduženim ili koncentriranim nabojima, nakon čega se začepljuju pijeskom. Prilikom miniranja, smrznuta funta se potpuno drobi bez oštećenja zidova iskopa ili rova.

Direktan razvoj smrznutog tla (bez prethodnog rahljenja) izvodi se na dvije metode: blok i mehanički.

Blok metoda se temelji na činjenici da se čvrstoća smrznutog tla narušava rezanjem na blokove koji se potom uklanjaju bagerom, građevinskim kranom ili traktorom. Rezanje na blokove se izvodi u međusobno okomitim smjerovima. Uz plitku dubinu smrzavanja (do 0,6 m), dovoljno je napraviti samo uzdužne rezove. Dubina ureza u zaleđenom sloju treba da bude približno 80% dubine smrzavanja, budući da oslabljeni sloj na granici zamrznute i odmrznute zone ne predstavlja prepreku za odvajanje blokova od masiva. Udaljenost između urezanih utora ovisi o dimenzijama ruba kašike bagera (dimenzije blokova trebaju biti 10 ... 15% manje od širine otvora kašike bagera). Bageri sa kašikama kapaciteta 0,5 m

Mehanička metoda se zasniva na udaru sile (ponekad u kombinaciji sa udarom ili vibracijom) na smrznutu zemlju. Realizuje se kako konvencionalnim mašinama za zemljane radove i zemljano-transportnim mašinama, tako i mašinama opremljenim posebnim radnim tijelima.

Konvencionalne mašine se koriste na maloj dubini smrzavanja od jedne funte: lopate napred i nazad sa kašikom kapaciteta do 0,65 m3 - 0,25 m, iste, sa kašikom kapaciteta do 1,6 m3 - 0,4 m, bageri draglajn - do 0,15 m, buldožeri i strugači - 0,05 ... 0,1 m.

Za proširenje opsega bagera sa jednom kašikom zimi, započeta je upotreba specijalne opreme: kašike sa vibro-šok aktivnim zubima i kašike sa hvataljkom i kleštima. Zbog prevelike sile rezanja, ovakvi bageri s jednom kantom mogu iskopati smrznutu funtu sloj po sloj, kombinirajući procese labavljenja i iskopa u jedan.

Slojno razrada tla vrši se specijalizovanom glodalom za zemljane radove, koja uklanja "strugotine" debljine do 0,3 m i širine 2,6 m. Razvijeno smrznuto tlo se pomera buldožerskom opremom koja je uključena u mašinu.

Odmrzavanje smrznutog tla vrši se termičkim metodama koje karakterizira značajna potrošnja radne snage i energije. Stoga se termičke metode koriste samo u slučajevima kada su druge efikasne metode neprihvatljive ili neprihvatljive, i to: u blizini postojećih podzemnih komunikacija i kablova, ako je potrebno odmrznuti smrznutu podlogu, tokom hitnih i popravnih radova, u skučenim uslovima (posebno u uslovima preduzeća za tehničko preopremanje i rekonstrukciju).

Metode odmrzavanja smrznutog tla klasificiraju se prema smjeru širenja topline u tlu i prema vrsti rashladne tekućine koja se koristi.

U smjeru širenja topline u tlo mogu se razlikovati sljedeća tri načina odmrzavanja tla.

Metoda odmrzavanja tla od vrha do dna je neefikasna, jer se izvor topline nalazi u zoni hladnog zraka, što uzrokuje velike gubitke topline. Istovremeno, ova metoda je prilično laka i jednostavna za implementaciju, jer zahtijeva minimalne pripremne radove.

Metoda odmrzavanja tla odozdo prema gore zahtijeva minimalnu potrošnju energije, jer se odmrzavanje odvija pod zaštitom ledeno-zemljane kore i gubitak topline je praktički isključen. Glavni nedostatak ove metode je potreba za izvođenjem radno intenzivnih pripremnih operacija, što ograničava opseg njegove primjene.

Kada se tlo odmrzne u radijalnom smjeru, toplina se distribuira u funtama radijalno od vertikalno postavljenih profilnih elemenata, izraženih u funtama. Po svojim ekonomskim pokazateljima, ovaj metod zauzima srednje mjesto između dva prethodno opisana, a za njegovu primjenu također je potreban značajan pripremni rad.

Prema vrsti rashladnog sredstva razlikuju se sljedeće glavne metode odmrzavanja smrznutog tla.

Metoda pečenja se koristi za male rovove zimi. Za to je ekonomično koristiti veznu jedinicu koja se sastoji od više metalnih kutija u obliku skraćenih konusa izrezanih duž uzdužne ose, od kojih se sastavlja neprekidna galerija. Prva od kutija je komora za sagorevanje u kojoj se sagoreva čvrsto ili tečno gorivo. Ispušna cijev posljednjeg kanala osigurava vuču, zahvaljujući kojoj proizvodi izgaranja prolaze duž galerije i zagrijavaju tlo ispod nje. Da bi se smanjio gubitak topline, galerija se posipa slojem odmrznute zemlje ili šljake. Traka odmrznutog tla prekrivena je piljevinom, a daljnje odmrzavanje u dubinu nastavlja se zbog topline akumulirane u tlu.

Metoda električnog grijanja temelji se na propuštanju struje kroz zagrijani materijal, uslijed čega on dobiva pozitivnu temperaturu. Glavna tehnička sredstva su horizontalne ili vertikalne elektrode.

Kada se tlo odmrzne s horizontalnim elektrodama, na površinu tla postavljaju se elektrode od trake ili okruglog čelika, čiji su krajevi savijeni 15 ... 20 cm za spajanje na žice. Površina zagrijanog prostora prekrivena je slojem piljevine debljine 15 ... 20 cm, koji se navlaži fiziološkim rastvorom u koncentraciji od 0,2 ... 0,5% tako da masa otopine nije manja od masa piljevine. U početku, navlažena piljevina je provodni element, jer smrznuto tlo nije provodnik. Pod utjecajem topline stvorene u sloju piljevine, gornji sloj tla se otapa, koji se pretvara u strujni provodnik od elektrode do elektrode. Nakon toga, pod utjecajem topline, počinje otapanje sljedećeg sloja tla, a zatim i slojeva ispod. U budućnosti, sloj piljevine štiti grijano područje od gubitka topline u atmosferu, zbog čega je sloj piljevine prekriven katranskim papirom ili štitovima. Ova metoda se koristi na dubini smrzavanja od funte do 0,7 m, potrošnja energije za zagrijavanje 1 m3 tla kreće se od 150 do 300 MJ, temperatura u piljevini ne prelazi 8O ... 9O ° C.

Odmrzavanje tla vertikalnim elektrodama vrši se pomoću armaturnih čeličnih šipki sa naoštrenim donjim krajevima. Sa dubinom smrzavanja od 0,7 m, ubacuju se u tlo u šahovskom obliku do dubine od 20 ... 25 cm, a kako se gornji slojevi tla otapaju, uranjaju se na veću dubinu. Prilikom odmrzavanja od vrha do dna, potrebno je sistematski uklanjati snijeg i urediti zasipanje piljevine navlaženo fiziološkim rastvorom. Režim grijanja sa štapnim elektrodama je isti kao i sa trakastim elektrodama, a za vrijeme nestanka struje, elektrode treba uzastopno produbljivati ​​kako se tlo zagrijava do 1,3 ... 1,5 m. Nakon nestanka struje na 1 ... 2 dana , dubina odmrzavanja nastavlja da raste zbog topline akumulirane u zemlji pod zaštitom sloja piljevine. Potrošnja energije kod ove metode je nešto manja nego kod metode horizontalnih elektroda.

Primjenjujući grijanje odozdo prema gore, prije početka grijanja, potrebno je izbušiti raspoređene bunare do dubine koja prelazi debljinu smrznute funte za 15 ... 20 cm. Potrošnja energije pri zagrijavanju funte odozdo prema gore značajno je smanjena, i iznosi 50 ... 150 MJ po 1 m3, a upotreba sloja piljevine nije potrebna.

Kada se elektrode štapića zakopaju u temeljnu odmrznutu funtu, a istovremeno se na dnevnu površinu stavi ispuna piljevine natopljena fiziološkim rastvorom, odmrzavanje se dešava i odozgo prema dolje i odozdo prema gore. Istovremeno, intenzitet hrane pripremnog rada je mnogo veći nego u prve dvije opcije. Ova metoda se koristi samo u izuzetnim slučajevima, kada je potrebno izvršiti eksponencijalno odmrzavanje kilograma.

Odmrzavanje parom se zasniva na ulazu pare po funti, za šta se koriste posebna tehnička sredstva - parne igle, koje su metalna cijev dužine do 2 m, prečnika 25...50 mm. Na donjem dijelu cijevi postavljen je vrh s rupama promjera 2 ... 3 mm. Igle su spojene na parni vod fleksibilnim gumenim crijevima sa slavinama. Iglice se zakopavaju u bunare prethodno izbušene do dubine jednake 70% dubine odmrzavanja. Bunari su zatvoreni zaštitnim poklopcima opremljenim žlijezdama za prolaz parne igle. Para se dovodi pod pritiskom od 0,06 ... 0,07 MPa. Nakon ugradnje akumuliranih napa, zagrijana površina se prekriva slojem termoizolacionog materijala (na primjer, piljevinom). Igle su poređane na udaljenosti od centra do centra od 1 ... 1,5 m. Potrošnja pare po m3 lb je 50 ... 100 kg. Ova metoda zahtijeva oko 2 puta veću potrošnju topline nego metoda dubokih elektroda.