Spevňovanie a utesňovanie je každodenná činnosť v stavebnom priemysle. Za určitých podmienok je zmrazovanie pôdy tekutým dusíkom tým najlepším riešením v porovnaní s konvenčným spracovaním pôdy.
Výhody pre zákazníka
Počas posledných dvoch dekád sa zmrazovanie pôdy tekutým dusíkom (liquid nitrogen - LIN) vyvinulo z exotickej aplikácie plynu s mnohými neistotami na štandardný postup spracovania nestabilnej pôdy a netesností.
Používanie tohto procesu spolu s našimi odborníkmi ponúka mnoho výhod:
- Inštalácia zmrazovacieho zariadenia LIN môže byť vykonaná rýchlo a na sklade máme k dispozícii mnoho špecializovaného hardvéru.
- Investície do zmrazovacieho zariadenia LIN sú len zlomkom sumy potrebnej na inštaláciu jednotky na zmrazovanie soľným roztokom.
- Teplota zmrznutej pôdy je výrazne nižšia v porovnaní so zariadením na zmrazovanie soľným roztokom, čo zvyšuje stabilitu.
- Nízka teplota LIN (-196 °C alebo -320,80 °F) umožňuje zmrazenie počas 4 až 7 dní, čo je výrazne rýchlejšie ako proces zmrazovania slaným roztokom, ktorý ľahko môže trvať aj mesiac.
- Proces neškodiaci životnému prostrediu, žiadne rizikové substancie, žiadne vibrácie a žiadne znečistenie spodnej vody alebo extrakcia.
- Automaticky pracujúci proces
- Pružný s ohľadom na zmrznutú pôdu
- Kombinácia utesnenia a statického podoprenia
- Vysoká tolerancia k vlhkosti pôdy (5 – 100 %)
- Zmrznutá pôda je na 100 % vodotesná, žiadne unikanie.
- Tvrdosť zmrznutej pôdy je porovnateľná s betónom
- Spevnenie pôdy je len dočasné. Po vypnutí prívodu LIN zmrznutá pôda rozmrzne za niekoľko týždňov.
Tekutý dusík
Skvapalnený dusík (LIN) sa vyrába v zariadeniach na odlučovanie vzduchu. Teplota LIN je -196 °C (-320,80 °F) a je uložený vo vákuovo izolovaných nádržiach s objemom 10 000 litrov.
Popis procesu inštalácie
Medené zmrazovacie rúrky so štandardným priemerom 54 mm a priemernou vzdialenosťou 0,5 až 0,8 metra. Vnútri sú nainštalované rúrky smerom nadol (priemer 10 až 12 mm).
Zmrazovanie
LIN je podávaný cez do rúrok cez izolované prívodné vedenia. Tu sa LIN mení na plynný dusík, pričom 1 kg LIN odoberie energiu asi 200 kJ z okolitej pôdy, ktorá sa ochladí a zmrzne.
Plynný chladný GAN (plynný dusík - gaseous nitrogen), tiež nazývaný odvádzací plyn, extrahuje z pôdy ďalších asi 100 kJ. Teplota odvádzacieho plynu sa používa na ovládanie elektromagnetického ventilu. Týmto spôsobom je zaručený stály tok a najefektívnejšie využitie LIN.
Po chvíli sa narastajúce oblasti okolo zmrazovacích rúrok dotknú, spoja a nakoniec ďalej rastú ako uzatvorená vodotesná stena. Asi za týždeň tento proces vytvorí zamrznutú stenu s priemerom asi 1 meter.
Táto takzvaná zakladacia fáza normálne trvá asi štyri až sedem dní. Celková spotreba LIN v tomto čase je asi 1500 až 2500 litrov LIN na 1m³ zmrznutej pôdy Túto hodnotu môžu ovplyvniť geologické podmienky (termálne zdroje, tok vody atď.).
Udržiavanie zmrazenia
V následnej fáze udržiavania je prívod LIN redukovaný, zmrazená pôda prestane narastať a udržiava si svoj objem. Na udržanie 1 m³ zmrznutej pôdy je treba asi 90 litrov LIN/deň.
zastavenie zmrazovania
po zastavení prívodu LIN zmrznuté teleso sa začne topiť a v priebehu niekoľkých týždňov sa roztopí.
Navrhovanie miesta zmrazovania
Pri navrhovaní miesta zmrazenia pre statické podoprenie a/alebo za účelom utesnenia je potrebné vziať do úvahy mnoho parametrov.
Hlavné ciele, ktoré sa pokúšame dosiahnuť, sú:
- Maximálna bezpečnosť
- Minimálna spotreba LIN
So skúsenosťami z viac ako 100 projektov zmrazovania a mnohých základných výskumných štúdií za posledné tri dekády dokážeme ponúknuť to najlepšie riešenie.
Plný servis
Nedodávame len tekutý dusík. Podľa potrieb zákazníka dokážeme ponúknuť:
- Statické výpočty
- Vŕtanie
- Inštaláciu
- Údržbu.
Globálne pokrytie
Spolu s našou špecializovanou priemyselnou servisnou skupinou môžeme zaručiť kvalitu globálne. Naše nedávne projekty v Singapúre, už päť, bežia podľa harmonogramu napriek veľmi ťažkým podmienkam (45 m pod povrchom, teplota pôdy 26 °C (978,80 °F), odstrel v tuneli).
Prípadová štúdia
V Bielefelde, Nemecko, tunel musel prejsť cez niekoľko geologických formácií.
Na jednej strane strecha tunela bola čiastočne vedená cez vrstvy štvrtohôr, kde bola aluviálna ľadovcová ryha pozostávajúca zo saturovaného naplaveného jemného piesku. Táto oblasť s dĺžkou asi 50 mm bola budovaná pod ochranou zmrazenia dusíkom.
Bolo potrebné vziať do úvahy, že sa prechádzalo pod park so starými dubmi. Ďalšie dôležité fakty pre rozhodnutie o použití zmrazovania dusíkom boli len malé nadložie asi 7 m a zachovanie drenážnej funkcie pôdy.
Bol zvolený návrh zmrazenia vo forme strechy. Sklon bol 45 °. Zmrazovacie rúrky zasahovali do vodotesného ľadovcového ílu. Na ochranu koreňov dubov pred poškodením boli izolované horné časti zmrazovacích rúrok. Toto tiež znížilo objem zmrazenej pôdy a zredukovalo množstvo tekutého dusíka.
na zvýšenie bezpečnosti bolo navrhnutých päť oporných stien. Vyplývajúcich päť sekcií, každá s dĺžkou 10 m, znížilo počet kontrolných obvodov. Jedna sekcia obsahovala asi dvadsaťštyri zmrazovacích rúrok pre strechu a približne päť zmrazovacích rúrok pre opornú stenu.
Týchto tridsaťdva kontrolných obvodov bolo spravovaných a dokumentovaných pomocou nášho špeciálne navrhnutého kontrolného systému procesu.
Paralelne k procesu vykopávania bola posúvaná zmrazovacia inštalácia od jednej sekcie ku ďalšej pre vytvorenie krytu pre práce v tuneli. Po prechode aluviálnej ľadovcovej brázdy bolo zmrazovacie zariadenie odstránené. V súčasnosti v parku so starými stromami nič nenaznačuje rozsiahle stavebné práce.
