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 м3 такого материала хватает для обработки площадки размером 4 м2. 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 м2 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 м3 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 м2. 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:
- 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.
- 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 м3 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 м3 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.
Ток
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.