НОВЫЙ МЕТОД УПРОЧНЕНИЯ ЛЕДОВЫХ МАССИВОВ, ФОРМИРУЕМЫХ В УСЛОВИЯХ ЕСТЕСТВЕННОГО ХОЛОДА

Abstract

С освоением Арктических территорий особую актуальность приобретает использование льда в качестве строительного материала при создании автозимников, ледовых переправ, взлетно-посадочных полос и строений. Главными сдерживающими факторами его применения является хрупкость и низкая прочность ледовой матрицы. Внесение в состав льда модифицирующих соединений, позволяет повысить его прочность более чем в 1,5 раза. Ключевой проблемой технологии формирования модифицированного льда является необходимость создания и поддержания оптимальной концентрации модификаторов (в диапазоне ξмод = 150-300 ppm) в наиболее механически нагруженной зоне массива. В отличие ото льда, формируемого при заливке крытых катков и движении фронта кристаллизации снизу-вверх, при формировании ледовых массивов в естественных условиях распределение модификаторов имеет принципиально иной характер, исследование которого и являлось главной целью представленной статьи. Впервые методом атомно-эмиссионной спектроскопии авторами получены экспериментальные данные об эпюре распределения модифицирующих соединений по глубине массива льда, сформированного за счет естественного холода. Циклический характер экспериментально полученной кривой подтвердил возможность послойного «запирания» вносимых химических соединений внутри массива при отводе тепла к окружающему воздуху и движении фронта кристаллизации сверху вниз. В указанных условиях основными факторами, позволяющими направленно изменять концентрацию вносимых модификаторов с целью повышения общей несущей способности ледового массива, могут быть толщина заливаемого слоя и продолжительность перерывов между заливками. Показана высокая перспективность дальнейших исследований с учетом характерных для Арктики температурных условий.