СПОСОБ ЗАМОРАЖИВАНИЯ ТРЕЩИН
METHOD OF FREEZING CRACKS

Способ относится к области льдотехники и может быть использован для ликвидации трещин и разломов преимущественно в ледяных покрытиях и сооружениях: ледовые переправы и зимники, плотины, площадки, катки и т.п.
Известен способ, рекомендованный Инструкцией… по… эксплуатации ледовых переправ, в виде засыпки трещины колотым льдом и заливкой водой (Автомобильные дороги общего пользования, ИНСТРУКЦИЯ по проектированию, строительству и эксплуатации ледовых переправ, ОДН 218.010-98 - Приложение 9. ПЕРЕЧЕНЬ РАБОТ ПО РЕМОНТУ И СОДЕРЖАНИЮ ЛЕДОВЫХ ПЕРЕПРАВ: Пункт 25. Заделка трещин колотым льдом или снегом с заливкой водой). После замерзания засыпки трещины покрывают щитами для перераспределения нагрузки от автотранспорта.
Способ обладает следующими недостатками:
- колотый лед имеет плохую сыпучесть из-за угловатости и острых кромок отдельных гранул. Засыпка глубоких (500-1000 мм) и узких трещин является трудоемким процессом;
- плоские и криволинейные грани частиц льда создают клинообразные щели и поэтому в них остаются воздушные пузыри при заливке водой. Наличие воздушных каверн после замораживания понижает прочность засыпки;
- дополнительные затраты труда и материалов при установке щитов.
Одновременно известен способ заделывания трещин в массиве льда (RU 2505641) путем выполнения в массиве на некотором расстоянии от края трещины наклонной прорези под углом более 45 градусов в сторону трещины. По краям этой наклонной прорези ледорезом делаются вертикальные резы перпендикулярно распространению трещины, чтобы отрезанный блок льда под действием силы тяжести соскользнул по наклонной поверхности вниз и закрыл собой трещину. Образовавшуюся выемку заделывают снегом и льдом.
Недостаток способа заключается в том, что его применение для заделки «мокрых» (наполненных водой) трещин в ледовых переправах затруднительно, поскольку приходится притапливать отрезанный блок льда. В выемке накапливается вода и ее заполнение снегом и льдом вызывает дополнительные расходы и затраты времени.
Задачей предлагаемого изобретения является получение плотной структуры наполнения гранулированным льдом просвета трещины по всей ее высоте.
Поставленная задача решена послойной подачей в трещину овально-сферических гранул льда с помощью пневмотранспорта, давление воздуха с температурой от минус 2-5°C и ниже в форсунке которого выше давления столба воды на 12-28%,
Реализация способа приведена на чертеже, где на фиг. 1 показан материал - овально-сферические гранулы льда - для заделки трещин, на фиг. 2 дан продольный вид трещины и расположение форсунки для подачи гранул.
Подачу гранул в щель осуществляют форсункой 1, оснащенной заслонкой 2 для регулировки подачи гранул, емкостью 3 с овально-сферическими гранулами льда и воздуховодом 4 для подачи холодного воздуха с температурой от минус 2-5°C и ниже. Методом пневмотранспорта гранулы транспортируют штуцером 5 в щель, где они смерзаются друг с другом и со станками щели так же, как два кубика льда, брошенных в напиток, или сок для их охлаждения.
Гранулы последовательно намораживают в: первоначальную пробку 6, козырек 7, первый слой 8, козырек ко второму слою 9 и т.д.
Способ реализуют следующим образом. Емкость 3 форсунки 1 наполняют овально-сферическими гранулами льда при закрытой заслонке 2. Подают воздух в воздуховод 4 и опускают штуцер 5 на 0,2-0,3 м в щель.
Воздух с давлением и в количестве, достаточном для создания непрерывной струи, препятствует попаданию воды в штуцер 5. Открывают заслонку 2 и на верхних кромках щели замораживают первоначальную пробку 6 из гранул, которые смерзаются между собой и со стенками трещины за счет внутреннего (адиабатического) холода и образуют первоначальный жесткий каркас внутри трещины. Скорость смерзания гранул очень высока - практически доли секунды так же.
Закрывают заслонку 2 и поднимают штуцер 5 к поверхности щели для замораживания козырька 7. Повторяют действия с заслонкой 2 и намораживают козырек 7. Прекращение подачи гранул во время перемещения форсунки 1 является страховкой во избежание образования слишком рыхлой структуры укладки гранул.
От козырька 7 опускают штуцер 5 вдоль поверхности пробки и намораживают каркас первого слоя 8. Экспериментально найдено, что благодаря овально-сферической форме гранул льда, смачивание каркаса проходит без захвата воздушных пузырьков, которые легко остаются в засыпках с колотым льдом.
Создают козырек второго слоя 9 и после этого в такой же последовательности накладывают второй и последующие слои до полного завершения заполнения трещины гранулированным овально-сферическим льдом.
Количество подаваемого воздуха имеет два предела: нижняя граница соответствует попаданию воздуха в штуцер 5, а верхняя - уносу из щели гранул и воды. Поэтому давление воздуха в форсунке назначают на 12-28% выше, чем глубина погружения ее штуцера 5.