Новости

07.04.2020 12:42
Рубрика: Общество

Приручение льда

Ученые нашли способ, как в Арктике прокладывать дороги и намывать острова
Ученые создали технологию, позволяющую повышать прочность льда для строительных нужд. Она может быть использована при строительстве дорог и переправ в Арктике, рассказали в Алтайском государственном техническом университете, где ведутся исследования в этом направлении.

Сегодня вопрос становится особенно актуальным, поскольку общая протяженность зимников в России превышает 22 тысячи километров и с продолжением освоения Арктики будет только расти. При этом большинство зимников используются в течение почти полугода - обычно движение по ним открывается в начале декабря, а закрывается в середине апреля, и нередко оттепели создают сложности с передвижением по ним.

Лед использовался на Севере для строительства в течение многих веков, но главным его недостатком оставалась хрупкость. Ноу-хау позволяет избавиться от этого недостатка.

- Цель нашего исследования - получить материал, который армирует лед и делает его структуру более крепкой. - отметила Елена Ананьева, начальник научного управления АлтГТУ. - Эта разработка очень важна, поскольку в Арктике много городов и поселков, сообщение которых с Большой землей возможно только по льду или с помощью авиации.

Без усиления лед легко разрушается: одна трещина может пронизать всю его толщину. Если это произойдет на переправе через реку или озеро, транспорт может провалиться. Чтобы этого не случилось, ученые разработали различные варианты армирования льда с помощью тканей, композиционных материалов и даже нанодисперсных наполнителей. Первичные исследования показали, что этим способом можно увеличить прочность льда минимум в три раза, а стекловолокно увеличивает предел его прочности в восемь раз. Кроме того, армированный лед не способен трескаться и разламываться так, как обычный. Его разрушение происходит гораздо медленнее. Это дает время на то, чтобы транспорт мог покинуть разрушающийся участок, или на эвакуацию объекта, находящегося на льду.

Лед - очень перспективный строительный материал, достоинства которого еще предстоит оценить, уверен независимый строительно-технический эксперт, кандидат технических наук Борис Скупов. Строители Заполярья нередко используют в качестве строительного материала ледобетон. Так называют лед с включенной в него галькой. Ледобетон настолько прочен, что при работе с ним нередко ломаются даже стальные зубья экскаваторов. Еще в 1934 году советские инженеры предложили использовать в качестве строительного материала для зимних фортификационных сооружений еще один вид ледобетона - однородную по составу смесь из из песка, гравия или щебня и семи процентов воды. Испытания этого материала показали, что по прочности на сжатие он равен хорошему цементному бетону, применяемому в гражданском строительстве, или кирпичу первого сорта. Прочность ледобетона на изгиб оказалась в два-четыре раза выше прочности бетона и кирпича.

Новый материал составит конкуренцию хорошему цементному бетону или кирпичу первого сорта

Другой вариант ледобетона - лед с добавлением к нему древесной пульпы. Этот материал выдерживает давление до 50 килограммов на квадратный сантиметр и может быть использован в качестве заменителя цемента при постройке плотин на реках Заполярья.

Помимо зданий и дорог, из ледяных материалов в Арктике можно строить искусственные острова, облегчающие добычу полезных ископаемых на шельфе северных морей. Эксперименты по использованию ледяных платформ и островов начались в США и Канаде в связи с разведкой нефтяных месторождений на шельфе моря Бофорта и Канадском арктическом архипелаге. Платформы создавались путем периодической заливки воды и послойного намораживания льда на площадке диаметром 122 метра на естественном ледяном покрове. Такие ледяные платформы оказались достаточно надежными в тех местах, где во время буровых работ не произошло существенных подвижек льда.

Аналогичные эксперименты велись и в СССР. В 1980 году на шельфе Карского моря в районе мыса Харасавэй на полуострове Ямал был создан временный экспериментальный ледяной остров.

- Расчеты показывают, что искусственные ледяные острова на шельфе арктических морей могут успешно конкурировать с жесткими платформами и другими типами сооружений для добычи нефти и газа, где глубина моря не превышает 10 метров, - отметил Борис Скупов. - При строительстве искусственных оснований целесообразно использовать лед в сочетании с талыми и мерзлыми грунтами и другими материалами. Теоретические предпосылки для разработки подобных проектов искусственных оснований уже имеются.

Сейчас эти эксперименты активно ведутся на Дальнем Востоке. По мнению специалиста Инженерной школы ДВФУ Виктора Ширяева, создание ледовых островов зачастую остается единственным способом провести разведочное бурение в мелководных районах Арктики, куда из-за сложной ледовой обстановки невозможно доставить обычную платформу.

В регионах Общество Наука Филиалы РГ Северо-Запад СЗФО Мурманская область Арктика: битва за ресурсы