Новый способ не только эффективно удаляет влагу из пористых сред, но и снижает энергозатраты на процесс в 11 раз.
Профессор кафедры электротехнических комплексов НГТУ Евгений Порсев поясняет, что в слабопроводящих грунтах на границе между твердыми частицами и водой формируется особый "двойной слой" электричества. Это связано с наличием на поверхности частиц незаполненных связей, притягивающих заряженные компоненты из воды. Толщина такого слоя чрезвычайно мала 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 важно для глинистых почв, склонных к набуханию. Технология электроосмотического обезвоживания может применяться, в частности, при строительстве метрополитена для стабилизации грунта и снижения уровня грунтовых вод. Суть метода, разрабатываемого в НГТУ, заключается в использовании асимметричного переменного тока для электроосмотического обезвоживания грунта.
По словам Порсева, при осушении грунта постоянным током возникают процессы, препятствующие движению воды: растет электрическое сопротивление, влага уходит неравномерно, формируя зоны с низкой проводимостью, что может привести к затуханию процесса. Кроме того, электрическое поле поляризуется, появляется напряжение, направленное навстречу основному. Для его преодоления требуется значительная энергия, из-за чего расходы электроэнергии на осушение возрастают.
"Асимметричный переменный ток создает импульсы разной полярности, что обеспечивает более равномерное осушение грунта", – пояснил ученый.
В ходе исследований проведены эксперименты с несколькими сортами глинозема. По данным НГТУ, энергетическая эффективность нового подхода практически в 11 раз выше, чем при использовании постоянного тока (на процесс обезвоживания требуется в 11 раз меньше энергии).
