Появился новый эффективный способ оценки замерзания воды в грунтах

Норильск. 17 марта. «Северный город» – Специалисты Сколковского института науки и технологий («Сколтех») и научно-исследовательского центра «Строительство» разработали новую методику оценки замерзания воды в грунтах в северных регионах. Методика подходит для разных типов грунта и при этом дешевле всех существующих аналогов. Результаты работы опубликованы в журнале Cold Regions Science and Technology, сообщает ТАСС со ссылкой на пресс-службу «Сколтеха».

«Мы показали, что наш метод применим к грунтам с разным размером частиц, минеральным составом, содержанием органического материала и солей. Результаты хорошо согласуются с прямыми измерениями, в том числе спектроскопией ядерного магнитного резонанса, поэтому мы можем говорить о достижении необходимой точности и рекомендовать свой метод для определения точки замерзания и содержания незамерзшей воды в грунтах разных типов», – приводятся в сообщении слова ведущего научного сотрудника «Сколтеха» Евгения Чувилина.

Для строительства в зоне вечной мерзлоты необходимо понимать, при какой температуре замерзает или оттаивает тот или иной грунт и каково в нем остаточное содержание воды в жидком виде. Эти параметры требуются для расчетов при строительстве жилых домов, транспортной инфраструктуры и промышленных объектов, в том числе газопроводов, нефтяных скважин и прочего.

Два известных метода измерения – при помощи спектроскопии ядерного магнитного резонанса или контактным методом. Первый вариант чрезвычайно дорог и доступен лишь крупным организациям. Второй – длителен и тоже достаточно дорог, поскольку требует множества  образцов грунта и их охлаждения с помощью дорогостоящего оборудования.

Однако теперь ученые предложили совершенно новый подход, основанный на запатентованном ими ранее водно-потенциометрическом методе. Для этого метода требуется сравнительно недорогое оборудование, нет необходимости в заморозке грунта, и результаты получаются достаточно быстро. Образцы грунта ступенчато высушиваются, при этом регистрируется, как меняются энергия связи воды в порах с частицами грунта и давление пара над влажным образцом. Эти величины и позволяют вычислить температуру замерзания и содержание незамерзшей воды.

«Метод могут уже сейчас брать на вооружение специалисты, которым интересна не столько тонкая физика процесса, сколько решение конкретных задач. Наша работа дает ответы на вопросы, которые могли у них возникнуть. Будет ли метод работать на грунте определенного типа? Какова его точность? В каком температурном диапазоне он апробирован? Мы обозначили преимущества и показали конечному пользователю, что наш метод – это проверенное и конкурентоспособное решение его проблемы», – добавил Чувилин.

Виктор Бородин